空间高能重带电粒子微剂量学实验模拟研究

空间高能重带电粒子辐射场及其所致次级粒子是宇航员以及航天器中电子学元器件所受辐射剂量以及单粒子效应的主要辐射源，其辐射剂量学/微剂量学研究是空间重带电粒子辐射效应及辐射风险研究的基础，是我国空间探索活动中不能回避的研究课题之一。本项目基于重带电粒子与物质相互作用的基本规律，以空间重带电粒子辐射场中具有代表性的质子和alpha粒子为主要研究对象，实验研究其入射微观靶体的微剂量学谱，系统考虑入射重带电粒子所致次级粒子的贡献，以进一步缩小理论分析结果与实验数据间的差异，为以后系统、深入开展细胞微剂量学研究以及单粒子效应研究提供基础资料。

本工作完成了低气压组织等效正比计数器的研制，并对其性能进行了分析、测试，该探测器系统可以模拟的细胞直径范围为~1-100um，对Fe-55的X射线（能量约6keV）的能量分辨率在15%-25%。利用该探测器及配套气体系统，在HI-13串列加速器上建立了微剂量学模拟研究系统，并对质子和氦-4核的微剂量学谱进行了测量。本工作对直径为3.7-45um的细胞在5-19MeV的质子细束入射条件下的微剂量学谱进行了测量，同时也对10-30MeV的氦-4核细束入射7.4um细胞的微剂量学进行了测量，并与模拟结果进行了比较，获得的微剂量学谱与蒙卡模拟结果符合情况较好。另外，还利用本项目组建立的微剂量学模拟方法，对空间各向同性质子辐射场在3.7-14um的细胞中的微剂量学谱进行了理论模拟分析，给出了线能的概率分布。