载人航天器舱内辐射剂量监测技术综述

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1、航天器环境工程第27卷第2期2l0SPACECRAFTENVIRONMENTENGrNEERn、jG2010年4月曼曼!曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼蔓曼曼皇曼!曼皇鼍曼曼曼曼皇曼曼曼曼I舅!曼曼曼皇曼曼皇曼曼曼皇曼曼曼曼曼曼曼曼量曼曼量曼曼皇皇曼曼曼曼皇曼鼍曼曼曼曼曼载人航天器舱内辐射剂量监测技术综述薛玉雄，马亚莉，杨生胜，田恺，曹洲(兰州物理研究所真空低温技术与物理国家级重点实验室，兰州730000)摘要：文章介绍了美国、苏联／俄罗斯栽人航天器舱内辐射剂量监测技术及部分监测结果，分析了我国“神舟3号”和“神舟

2、4号”飞船返回舱内的辐射剂量探测技术及结果，并在此基础上就我国载人航天器的辐射剂量探测方法提出若干建议。关键词：空间辐射；栽人航天；辐射剂量；吸收剂量；剂量测量；综述中图分类号：0536：V520．5文献标识码：A文章编号：1673-1379(2010)02-0210-05Dol：10．3969／j．issn．1673—1379．2010．02．0181引言自人类实现载人航天以来，美国、苏联／俄罗斯等国都非常重视航天器舱内及航天员的辐射测量与分析，其中监测每次飞行的累积剂量是必不可少的fⅥ】。他们使用多种辐射监测方法【

3、3】，包括主动剂量测量方法(使用有源探测仪器)和被动式剂量测量方法(使用无源探测器件)，以监测航天员全身及身体各部位接受的剂量、舱内累积剂量、入射粒子能谱和线性能量转移(LinearEnergyTransfer，LET)谱等，并研究屏蔽效应及辐射水平的动态变化，为航天员安全飞行提供重要数据。航天器舱内环境辐射监测的主要目的是实时为地面提供舱内辐射剂量的有关信息，以决策是否对航天员采取应急防护措施，为载人航天器飞行期间辐射安全的评价提供重要依据。主动剂量测量方法是将实时剂量信息遥测、显示或存储／回放的剂量学方法，该方法在

4、空间飞行时一般需消耗电源，其优点是能够提供辐射剂量随空间位置和时间变化的有关信息。载人航天器辐射剂量监测经常使用的主动剂量测量计有电离室、G．M计数管、正比计数管、半导体探测器等。被动剂量测量方法是指不能实时提供剂量的信息、只能等航天器返回着陆后再测读累积剂量数据的测量方法，该方法要求剂量计存储的辐射剂量信息在飞船或卫星离轨返回后随时间的衰退必须很小，其优点是在空间飞行时一般不需消耗电源。被动剂量计一般使用一些固体材料，故也称为固体剂量计。常用的被动剂量计有热释光探测器(thermo—luminescentdector

5、s，TLDs)与核径迹探测器(有核乳胶径迹探测器、固体核径迹探测器)，用于测量航天员吸收剂量或确定航天器舱内辐射剂量的分布。2国外载人航天器的辐射剂量监测在载人航天实施的最初十年，几乎使用过所有类型的无源探测方法，如热释光测量法、光激发光法、中子激活法、核径迹探测法等，将各种无源探测器组成辐射剂量计包放置在舱内及航天员身体的不同部位，以测量累积剂量和其他参数。2．1美国载人航天器辐射剂量监测【4．8】美国早期载人航天器主要包括“水星”、“双子星座”、“阿波罗”和“天空实验室”系列，其上的辐射剂量监测设备如表1所示。从表

6、l中可以看出，早期辐射剂量监测主要以被动测量为主，剂量探测器以固体核径迹探测器和LiF热释光剂量计为主。收稿日期：2009．07．09；修回日期：2010．03．01基金项目：总装备部预研项目(项目编号：9140A11050307HT05)作者简介；薛玉雄(1975．)，男，高级工程师，现主要从事空间辐射效应和卫星抗辐射加固技术研究。联系电话：(0931)4585619。薛玉雄等：载人航天器舱内辐射剂量监测技术综述211表l美国载人航天器舱内辐射剂量监测装备Table1Inner-cabinspaceradiation

7、monitoringdeviceforUSmannedmissions航天器名称辐射监测设备数量备注包括各种厚度的K．2乳胶和G5乳胶，8片G．5“水星”核乳胶包不详乳胶构成一叠，用薄铝片包装，尺寸25minX25mmx76mm。LiF热释光剂量讨‘5个将LiF粉末装入4,3mmx25mnl的聚乙烯管。Bendix86型带指示电离窒1个量程(0～2．58)xl04C·kg。1“水星．8”Dupont545犁胶片徽章1个由乳胶的径迹和颗粒密度推算质了能谱和剂量。探测器由热释光剂量计(LiF和CaF2)、胶片徽“双子星座”

8、个人辐射剂量测试系统l套章和核乳胶构成。“双了星座．10，11”主动剂量监测系统1套探测器是2个灵敏体积为10cm3的电离室。范·艾伦带剂量仪(VABDl1个探测器是2个灵敏体积为10cm3的电离室。辐射剂量表(RSM)1个探测器是1个灵敏体积为10cm3的电离窒。“阿波罗”个人辐射剂鼍仪1个探测器由电离室构成。个人被动剂量包1个