高能56Fe離子入射屏蔽材料的次級(jí)粒子模擬分析

荀明珠 何承發(fā) 陸 嫵 郭 旗 孫 靜劉默寒 曾駿哲 王 信

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高能56Fe離子入射屏蔽材料的次級(jí)粒子模擬分析

荀明珠1,2,3何承發(fā)2,3陸 嫵2,3郭 旗2,3孫 靜2,3劉默寒2,3曾駿哲2,3王 信2,3

1（新疆大學(xué) 物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 烏魯木齊 830046）2（中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所 烏魯木齊 830011）3（新疆電子信息材料與器件重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 烏魯木齊 830011）

空間輻射環(huán)境下的高能重離子入射屏蔽材料會(huì)產(chǎn)生大量次級(jí)粒子，為研究屏蔽材料產(chǎn)生的次級(jí)粒子對(duì)太空艙內(nèi)輻射環(huán)境的影響，本文使用基于蒙特卡羅方法的Geant4軟件模擬空間高能56Fe離子入射鋁、碳、聚乙烯、水4種屏蔽材料，分析透射屏蔽體的初級(jí)粒子及由屏蔽材料產(chǎn)生的次級(jí)電子、次級(jí)中子、次級(jí)質(zhì)子和次級(jí)γ的能譜以及水吸收體中的能量沉積和深度劑量分布。分析產(chǎn)生的次級(jí)重粒子類型和能量，比較4種屏蔽材料對(duì)高能Fe離子的屏蔽性能。結(jié)果表明，聚乙烯材料對(duì)高能重離子的屏蔽性能最好，但同時(shí)產(chǎn)生的次級(jí)重粒子的能量最大，約為鋁材料產(chǎn)生次級(jí)重粒子能量的4倍。屏蔽體產(chǎn)生所有次級(jí)粒子中，次級(jí)質(zhì)子和原子序數(shù)為22?26的次級(jí)重粒子貢獻(xiàn)最大。

Geant4，次級(jí)粒子，屏蔽材料，高能重離子

空間輻射環(huán)境主要由地球俘獲帶(Van Allen Belts, VAB)、銀河宇宙射線(Galactic Cosmic Rays, GCR)、太陽粒子事件(Solar Particle Events, SPE)三部分構(gòu)成，主要成分為質(zhì)子，約占總粒子數(shù)量的87.5%，其次是α粒子，約占總粒子數(shù)量的10%，其余為重帶電粒子[1]。雖然重帶電粒子(Fe)的比例小，但GCR產(chǎn)生的重離子具有極高的能量，可達(dá)數(shù)百TeV?u?1[2]，射入太空艙屏蔽材料產(chǎn)生的次級(jí)粒子和透射初級(jí)粒子依然具有較高能量，這些高能粒子對(duì)宇航員的生物效應(yīng)貢獻(xiàn)可達(dá)到20%[3]。……