【摘 要】
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X射线探测器是提高X射线脉冲星导航系统精确度的关键器件,传统的X射线探测器已经不能够满足X射线脉冲星导航系统对于高精度的要求,而且在功能上还存在一定的局限性。因此,世
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X射线探测器是提高X射线脉冲星导航系统精确度的关键器件,传统的X射线探测器已经不能够满足X射线脉冲星导航系统对于高精度的要求,而且在功能上还存在一定的局限性。因此,世界各个航天大国都在积极研制能够满足X射线脉冲星导航系统的高性能探测器。本文在调研国内外X射线探测器基础上,针对项目研制的X射线探测器进行了辐照效应模拟研究,为探测器的研制提供理论支撑。本课题采用了基于蒙特卡罗方法的Geant4模拟软件,建立了 SDD探测器的辐照效应模型,主要包括建立SDD探测器模型、粒子源及可能发生的物理过程的定义。在完成辐照效应模型的构建后,对不同能量的中子、伽马光子辐照SDD探测器所造成的位移损伤、电离损伤进行了模拟研究。并取得了以下结论:1)模拟了不同能量的中子辐照SDD探测器产生的位移损伤情况,通过提取PKA的空间坐标并对其进行三维重建,得到了 PKA在SDD探测器中的空间分布图,得出中子在SDD探测器中各个位置产生PKA的概率是相同的,并且PKA在SDD探测器中呈近似均匀分布。通过提取PKA的能谱,得到了 PKA主要是集中在低能区,主要是发生了低能传输事件。根据PKA的散射角分布,其散射角全部集中在0~90度,说明中子在SDD探测器中只发生一次碰撞。通过对中子在SDD探测器中产生的其它次级粒子的分析,中子在非弹性散射与裂变反应中出现了较大的能量损失,而且中子发生了显著的核反应。模拟计算了中子在SDD探测器中产生的空位缺陷与其能量之间的关系,PKA数量与总空位缺陷数量随中子能量的变化趋势基本一致。通过计算中子在SDD探测器中产生的非电离能量沉积、电离能量沉积,得出其与SDD探测器厚度呈近似线性关系。2)模拟计算了不同能量的伽马光子辐照SDD探测器造成的位移损伤情况,得出伽马光子在SDD探测器中造成的位移损伤基本可以忽略不计。伽马光子在SDD探测器中主要是造成电离损伤。伽马光子在SDD探测器中造成的电离能量沉积与SDD探测器的厚度呈近似线性关系。伽马光子在SDD探测器会产生大量的次级电子,次级电子的能量分布从几个eV到入射粒子能量都有,而且随着次级电子散射角度的增加,次级电子数量不断降低。
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