本發(fā)明涉及一種減小背散射噪聲的模擬建模方法，特別是涉及一種基于冪函數(shù)的電子背散射噪聲建模標(biāo)定方法，屬于劑量測定和輻射效應(yīng)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、近地環(huán)境/深空木星軌道等中存在大量帶電粒子，如電子、質(zhì)子等，入射器件后易造成劑量累積和損傷效應(yīng)，影響器件性能，甚至造成不可挽回的損失。如何正確模擬太空環(huán)境粒子損傷成為了重要的課題，目前地面仿真總劑量損失的主要方式是鈷60等效，但是否應(yīng)該使用鈷源作為富電子環(huán)境等效一直存在爭議。同等劑量照射下，電子造成的器件靜態(tài)損傷比鈷源較??；而在動態(tài)測試時，高于零點幾mev的電子可能會造成永久性損傷，從而對器件性能預(yù)估結(jié)果產(chǎn)生影響。因此，直接采用電子源作為輻射源是最理想的方式。但目前對于電子加速器進(jìn)行總劑量試驗存在諸多不確定性因素，當(dāng)電子束沿著一定方向射入固體物質(zhì)中時，電子與原子核或核外電子發(fā)生彈性或非彈性散射，入射方向發(fā)生較大變化，并激發(fā)原子產(chǎn)生二次電子、光子等信號。這類二次信號將對總劑量計量結(jié)果產(chǎn)生一定影響，造成電路總劑量效應(yīng)、材料屏蔽率等試驗結(jié)果的不準(zhǔn)確。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：提出的一種基于冪函數(shù)的電子背散射噪聲建模標(biāo)定方法，可以減小由環(huán)境等因素造成的噪聲干擾，能在現(xiàn)場試驗前明確試驗裝置的大致標(biāo)定位置，可在較低試驗成本的前提下取得理想試驗結(jié)果，對電路總劑量效應(yīng)、材料屏蔽性能等對背散射敏感的指標(biāo)評估具有一定幫助，提高可信度。

2、本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

3、一種基于冪函數(shù)的電子背散射噪聲定量建模方法，包括：

4、構(gòu)建仿真用試驗環(huán)境簡化模型，包括對加速器的主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解，分為底板、發(fā)射槍和外殼，并獲取底板、發(fā)射槍和外殼的原子序數(shù)和密度信息；

5、在所述試驗環(huán)境簡化模型中底板與發(fā)射槍之間的區(qū)域選取若干吸收劑量統(tǒng)計器的放置位置，包括：以底板為零點，設(shè)底板至發(fā)射槍的間距為l，在距離發(fā)射槍l至2/3l位置間以平均分布隨機(jī)數(shù)的方法選取n個吸收劑量統(tǒng)計器的放置位置點，在距離發(fā)射槍2/3l至0位置間等間距選取m個吸收劑量統(tǒng)計器的放置位置點，m、n均為正整數(shù)；

6、在選取的每一個吸收劑量統(tǒng)計器的放置位置上逐一放置吸收劑量統(tǒng)計器，每放置一次，進(jìn)行一次蒙特卡洛仿真，獲得m+n個吸收劑量值；

7、將最靠近底板放置的吸收劑量統(tǒng)計器的吸收劑量值t1與其他吸收計量值進(jìn)行比較，對其中所有小于t1的吸收劑量值進(jìn)行二次比較，選出其中的最小值，所述最小值所對應(yīng)的吸收劑量統(tǒng)計器的放置位置作為最終試驗標(biāo)定位置；若不存在比t1小的吸收劑量值，則將1/2l處作為最終試驗標(biāo)定位置。

8、在上述基于冪函數(shù)的電子背散射噪聲定量建模方法中，選取若干吸收劑量統(tǒng)計器的放置位置的方法包括：

9、將以平均分布隨機(jī)數(shù)的方法選取的n個吸收劑量統(tǒng)計器放置位置點的序號定義為x，即x表示第x個放置位置點，根據(jù)如下公式計算第x個放置位置點的吸收劑量統(tǒng)計器距離發(fā)射槍的距離y，計算結(jié)果四舍五入取整，獲得第一組距離值{y1,1,y1,2…y1,n}：

10、y≤l

11、將等間距選取的m個吸收劑量統(tǒng)計器的放置位置點的排列序號定義為x，即x表示第x個放置位置點，根據(jù)如下公式計算第x個放置位置點的吸收劑量統(tǒng)計器距離發(fā)射槍的距離y，計算結(jié)果四舍五入取整，獲得第二組距離值{y2,1,y2,2…y2,m}：

12、y≤l。

13、在上述基于冪函數(shù)的電子背散射噪聲定量建模方法中，所述吸收劑量統(tǒng)計器包括蓋板和劑量片，其中蓋板的材料為鋁板、硅板和電路及屏蔽結(jié)構(gòu)材料組成，劑量片為丙氨酸劑量片或敏化劑量片。

14、在上述基于冪函數(shù)的電子背散射噪聲定量建模方法中，所述蓋板的厚度為2～3mm。

15、在上述基于冪函數(shù)的電子背散射噪聲定量建模方法中，所述劑量片的厚度為2～3mm。

16、在上述基于冪函數(shù)的電子背散射噪聲定量建模方法中，依次在{y1,1,y1,2…y1,n}及{y2,1,y2,2…y2,m}中每一個y值對應(yīng)位置放置吸收劑量統(tǒng)計器，并選定能量進(jìn)行蒙特卡洛仿真，統(tǒng)計吸收劑量值，形成劑量統(tǒng)計數(shù)組{t1,t2…tn+m}，其中t表示吸收劑量。

17、在上述基于冪函數(shù)的電子背散射噪聲定量建模方法中，將最靠近底板放置的吸收劑量統(tǒng)計器的吸收劑量值t1與其他吸收計量值逐一進(jìn)行比較，選出所有小于t1的吸收劑量值，將所有小于t1的吸收劑量值進(jìn)行比較，選出其中的最小值。

18、在上述基于冪函數(shù)的電子背散射噪聲定量建模方法中，m的取值至少為3，n的取值至少為3，m與n的取值相同或不同。

19、一種電子設(shè)備，包括存儲器及處理器：

20、所述存儲器用于存儲一條或多條計算機(jī)指令；

21、所述處理器用于執(zhí)行所述一條或多條計算機(jī)指令，以用于：

22、構(gòu)建仿真用試驗環(huán)境簡化模型，包括對加速器的主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分解，分為底板、發(fā)射槍和外殼，并獲取底板、發(fā)射槍和外殼的原子序數(shù)和密度信息；

23、在所述試驗環(huán)境簡化模型中底板與發(fā)射槍之間的區(qū)域選取若干吸收劑量統(tǒng)計器的放置位置，包括：以底板為零點，設(shè)底板至發(fā)射槍的間距為l，在距離發(fā)射槍l至2/3l位置間以平均分布隨機(jī)數(shù)的方法選取n個吸收劑量統(tǒng)計器的放置位置點，在距離發(fā)射槍2/3l至0位置間等間距選取m個吸收劑量統(tǒng)計器的放置位置點，m、n均為正整數(shù)；

24、在選取的每一個吸收劑量統(tǒng)計器的放置位置上逐一放置吸收劑量統(tǒng)計器，每放置一次，進(jìn)行一次蒙特卡洛仿真，獲得m+n個吸收劑量值；

25、將最靠近底板放置的吸收劑量統(tǒng)計器的吸收劑量值t1與其他吸收計量值進(jìn)行比較，對其中所有小于t1的吸收劑量值進(jìn)行二次比較，選出其中的最小值，所述最小值所對應(yīng)的吸收劑量統(tǒng)計器的放置位置作為最終試驗標(biāo)定位置；若不存在比t1小的吸收劑量值，則將1/2l處作為最終試驗標(biāo)定位置。

26、本發(fā)明實施例與現(xiàn)有技術(shù)相比至少包含如下有益效果：

27、(1)、本發(fā)明實施例提出的一種基于冪函數(shù)的電子背散射噪聲建模標(biāo)定方法，包括構(gòu)建仿真用試驗環(huán)境簡化模型，在適當(dāng)位置構(gòu)建吸收劑量統(tǒng)計器，對試驗?zāi)Ｐ鸵砸欢ㄒ?guī)則開展劑量仿真，根據(jù)劑量計算得到標(biāo)定信息，本發(fā)明方法可以減小由環(huán)境等因素造成的噪聲干擾，對電路總劑量效應(yīng)、材料屏蔽性能等對背散射敏感的指標(biāo)評估具有一定幫助，提高可信度。

28、(2)、本發(fā)明實施例提出的一種基于冪函數(shù)的電子背散射噪聲定量建模方法，首先對地面模擬空間環(huán)境裝置和待測材料進(jìn)行簡化建模，然后通過冪函數(shù)以平均分布隨機(jī)數(shù)和等間隔的方式選取預(yù)標(biāo)定點位，使用蒙特卡洛方法對預(yù)標(biāo)定點位進(jìn)行選定能量的吸收劑量仿真，最后通過比較篩選確定最優(yōu)標(biāo)定點，本發(fā)明能在現(xiàn)場試驗前明確試驗裝置的大致標(biāo)定位置，可在較低試驗成本的前提下取得理想試驗結(jié)果。

技術(shù)特征：

1.一種基于冪函數(shù)的電子背散射噪聲定量建模方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于冪函數(shù)的電子背散射噪聲定量建模方法，其特征在于，選取若干吸收劑量統(tǒng)計器的放置位置的方法包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于冪函數(shù)的電子背散射噪聲定量建模方法，其特征在于，所述吸收劑量統(tǒng)計器包括蓋板和劑量片，其中蓋板的材料為鋁板、硅板和電路及屏蔽結(jié)構(gòu)材料組成，劑量片為丙氨酸劑量片或敏化劑量片。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于冪函數(shù)的電子背散射噪聲定量建模方法，其特征在于，所述蓋板的厚度為2～3mm。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于冪函數(shù)的電子背散射噪聲定量建模方法，其特征在于，所述劑量片的厚度為2～3mm。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于冪函數(shù)的電子背散射噪聲定量建模方法，其特征在于，依次在{y1,1,y1,2…y1,n}及{y2,1,y2,2…y2,m}中每一個y值對應(yīng)位置放置吸收劑量統(tǒng)計器，并選定能量進(jìn)行蒙特卡洛仿真，統(tǒng)計吸收劑量值，形成劑量統(tǒng)計數(shù)組{t1,t2…tn+m}，其中t表示吸收劑量。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于冪函數(shù)的電子背散射噪聲定量建模方法，其特征在于，將最靠近底板放置的吸收劑量統(tǒng)計器的吸收劑量值t1與其他吸收計量值逐一進(jìn)行比較，選出所有小于t1的吸收劑量值，將所有小于t1的吸收劑量值進(jìn)行比較，選出其中的最小值。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于冪函數(shù)的電子背散射噪聲定量建模方法，其特征在于，m的取值至少為3，n的取值至少為3，m與n的取值相同或不同。

9.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括存儲器及處理器：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種基于冪函數(shù)的電子背散射噪聲建模標(biāo)定方法，首先對地面模擬空間環(huán)境裝置和待測材料進(jìn)行簡化建模，然后通過冪函數(shù)以平均分布隨機(jī)數(shù)和等間隔的方式選取預(yù)標(biāo)定點位，使用蒙特卡洛方法對預(yù)標(biāo)定點位進(jìn)行選定能量的吸收劑量仿真，最后通過比較篩選確定最優(yōu)標(biāo)定點，本發(fā)明方法可以減小由環(huán)境等因素造成的噪聲干擾，對電路總劑量效應(yīng)、材料屏蔽性能等對背散射敏感的指標(biāo)評估具有一定幫助，提高可信度，本發(fā)明能在現(xiàn)場試驗前明確試驗裝置的大致標(biāo)定位置，可在較低試驗成本的前提下取得理想試驗結(jié)果。

技術(shù)研發(fā)人員：黃斯翀,董濤,畢瀟,李哲,緱純良,張彥龍,鄭宏超,王亮,張健鵬,姚可欣
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京微電子技術(shù)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19