diff --git a/README.md b/README.md index 5bd3802..65947c4 100644 --- a/README.md +++ b/README.md @@ -151,56 +151,57 @@ $$

## 辐射源设置 -使用`Geant4`的`General Particle Source`（`GPS`）生成源，考虑在`World`球面上均匀随机发射粒子（各向同性），保证入射方向为球内，则球面上的计数率为： +考虑在`World`球面上均匀随机发射粒子（各向同性），保证入射方向为球内，则球面上的计数率为： $$ F = A\int_{E_a}^{E_b} \phi(E)\mathrm{d}E,\ A=4\pi R^2 $$ -`GCR`的单位为$\mathrm{m^{-2}sr^{-1}s^{-1}}$，乘以$4\pi A$即可得到计数率；俘获辐射的单位为$\mathrm{cm^{-2}s^{-1}}$，乘以$A$即可得到计数率。经过检验，模型中使用的外壳（3层，2mm 铝 + 10mm 芳纶 + 5mm 铝）能够抵挡能量在$50\ \mathrm{MeV}$以下的质子和能量在$100\ \mathrm{keV}$以下的电子，最终结果如下表所述。 +`GCR`的单位为$\mathrm{m^{-2}sr^{-1}s^{-1}}$，乘以$4\pi A$即可得到计数率；俘获辐射的单位为$\mathrm{cm^{-2}s^{-1}}$，乘以$A$即可得到计数率。经过检验，模型中使用的外壳（3层，2mm 铝 + 10mm 芳纶 + 5mm 铝）能够抵挡能量在$50\ \mathrm{MeV}$以下的质子和能量在$100\ \mathrm{keV}$以下的电子。 + +考虑到`GCR`和俘获辐射计数率相差太大，分为两部分分别进行模拟，同时按比例进行放缩，保证每一类粒子的模拟入射数目均不小于$10^5$。模拟得到剂量率后，乘以缩放系数和任务时长（$30\ \mathrm{d}\times86400\ \mathrm{s/d}$），即可得到完整剂量。
-| Partical | Model | $E_{min}(\mathrm{MeV})$ | $E_{max}(\mathrm{MeV})$ | Flux($\mathrm{s^{-1}}$) | -|:--------:|:--------------------------------------------------------------------:|:-----------------------:|:-----------------------:|:-----------------------:| -| $e^{-}$ | $j=j_0e^{-\frac{E}{E_0}}$ | 0.1 | 10 | 9.23242E+11 | -| `p` | $j=j_0(E-\beta)^{-\alpha}$ | 50 | 1000 | 42853994.15 | -| `H` | $\frac{C_1\beta^{\alpha-1}}{pc}\left(\frac{pc}{pc+C_2}\right)^{C_3}$ | 200 | 100000 | 12854310.92 | -| `He` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_4})$ | 200 | 100000 | 1718828.12 | -| `Li` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_5})$ | 200 | 100000 | 12982.36284 | -| `Be` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_6})$ | 200 | 100000 | 6687.159271 | -| `B` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_7})$ | 200 | 100000 | 17093.65985 | -| `C` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_8})$ | 200 | 100000 | 52245.07239 | -| `N` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_9})$ | 200 | 100000 | 13564.66838 | -| `O` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_10})$ | 200 | 100000 | 48807.93662 | -| `F` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_11})$ | 200 | 100000 | 1122.681148 | -| `Ne` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_12})$ | 200 | 100000 | 8065.236798 | -| `Na` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_13})$ | 200 | 100000 | 1865.503552 | -| `Mg` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_14})$ | 200 | 100000 | 10928.24228 | -| `Al` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_15})$ | 200 | 100000 | 1938.943418 | -| `Si` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_16})$ | 200 | 100000 | 8262.870777 | -| `P` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_17})$ | 200 | 100000 | 413.5749377 | -| `S` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_18})$ | 200 | 100000 | 1659.707 | -| `Cl` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_19})$ | 200 | 100000 | 371.7198798 | -| `Ar` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_20})$ | 200 | 100000 | 751.2576633 | -| `K` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_21})$ | 200 | 100000 | 466.3178791 | -| `Ca` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_22})$ | 200 | 100000 | 1161.134206 | -| `Sc` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_23})$ | 200 | 100000 | 231.3722059 | -| `Ti` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_24})$ | 200 | 100000 | 828.6605823 | -| `V` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_25})$ | 200 | 100000 | 403.8859746 | -| `Cr` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_26})$ | 200 | 100000 | 783.4909673 | -| `Mn` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_27})$ | 200 | 100000 | 570.5548534 | -| `Fe` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_28})$ | 200 | 100000 | 6024.476681 | -| `Co` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_29})$ | 200 | 100000 | 20.89166947 | -| `Ni` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_30})$ | 200 | 100000 | 292.8131737 | +| Partical | Model | $E_{min}(\mathrm{MeV})$ | $E_{max}(\mathrm{MeV})$ | Flux($\mathrm{s^{-1}}$) | Run | Zoom Factor | +|:--------:|:--------------------------------------------------------------------:|:-----------------------:|:-----------------------:|:-----------------------:|:-------:|:-----------:| +| $e^{-}$ | $j=j_0e^{-\frac{E}{E_0}}$ | 0.1 | 10 | 9.23242E+11 | 923242 | 999999.8096 | +| `p` | $j=j_0(E-\beta)^{-\alpha}$ | 50 | 1000 | 42853994.15 | 100000 | 428.5399415 | +| `H` | $\frac{C_1\beta^{\alpha-1}}{pc}\left(\frac{pc}{pc+C_2}\right)^{C_3}$ | 200 | 100000 | 12854310.92 | 100000 | 128.5431092 | +| `He` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_4})$ | 200 | 100000 | 1718828.12 | 100000 | 17.1882812 | +| `Li` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_4})$ | 200 | 100000 | 12982.36284 | 100000 | 0.129823628 | +| `Be` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_4})$ | 200 | 100000 | 6687.159271 | 100000 | 0.066871593 | +| `B` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_4})$ | 200 | 100000 | 17093.65985 | 100000 | 0.170936599 | +| `C` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_4})$ | 200 | 100000 | 52245.07239 | 100000 | 0.522450724 | +| `N` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_4})$ | 200 | 100000 | 13564.66838 | 100000 | 0.135646684 | +| `O` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_4})$ | 200 | 100000 | 48807.93662 | 100000 | 0.488079366 | +| `F` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_4})$ | 200 | 100000 | 1122.681148 | 100000 | 0.011226811 | +| `Ne` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_4})$ | 200 | 100000 | 8065.236798 | 100000 | 0.080652368 | +| `Na` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_4})$ | 200 | 100000 | 1865.503552 | 100000 | 0.018655036 | +| `Mg` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_4})$ | 200 | 100000 | 10928.24228 | 100000 | 0.109282423 | +| `Al` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_4})$ | 200 | 100000 | 1938.943418 | 100000 | 0.019389434 | +| `Si` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_4})$ | 200 | 100000 | 8262.870777 | 100000 | 0.082628708 | +| `P` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_4})$ | 200 | 100000 | 413.5749377 | 100000 | 0.004135749 | +| `S` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_4})$ | 200 | 100000 | 1659.707 | 100000 | 0.01659707 | +| `Cl` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_4})$ | 200 | 100000 | 371.7198798 | 100000 | 0.003717199 | +| `Ar` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_4})$ | 200 | 100000 | 751.2576633 | 100000 | 0.007512577 | +| `K` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_4})$ | 200 | 100000 | 466.3178791 | 100000 | 0.004663179 | +| `Ca` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_4})$ | 200 | 100000 | 1161.134206 | 100000 | 0.011611342 | +| `Sc` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_4})$ | 200 | 100000 | 231.3722059 | 100000 | 0.002313722 | +| `Ti` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_4})$ | 200 | 100000 | 828.6605823 | 100000 | 0.008286606 | +| `V` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_4})$ | 200 | 100000 | 403.8859746 | 100000 | 0.00403886 | +| `Cr` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_4})$ | 200 | 100000 | 783.4909673 | 100000 | 0.00783491 | +| `Mn` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_4})$ | 200 | 100000 | 570.5548534 | 100000 | 0.005705549 | +| `Fe` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_4})$ | 200 | 100000 | 6024.476681 | 100000 | 0.060244767 | +| `Co` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_4})$ | 200 | 100000 | 20.89166947 | 100000 | 0.000208917 | +| `Ni` | $C_1e^{-C_2E}(1-e^{-C_3E+C_4})$ | 200 | 100000 | 292.8131737 | 100000 | 0.002928132 |
-考虑到`GCR`和俘获辐射计数率相差太大，分为两部分分别进行模拟，同时按比例进行放缩。 - ### GCR -电子计数率与质子计数率之比约为`21544`，设置质子的源强为`1`，模拟`923285`个入射事件（数值上为$F\times10^{-6}\ \mathrm{s}$），因此最终的剂量需要乘以$10^6\ \mathrm{s^{-1}}\times30\ \mathrm{d}\times86400\ \mathrm{s/d}$倍。 +由于该模型较为简单，使用`Geant4`的`General Particle Source`（`GPS`）生成源可以较为方便的进行， ```macro -/gps/source/add 21544 +/gps/source/clear +/gps/source/add 1 /gps/particle e- /gps/pos/type Surface /gps/pos/shape Sphere @@ -211,7 +212,9 @@ $$ /gps/ene/ezero 0.0824 /gps/ang/type iso /gps/ang/maxtheta 90 deg +/run/beamOn +/gps/source/clear /gps/source/add 1 /gps/particle proton /gps/pos/type Surface @@ -223,12 +226,13 @@ $$ /gps/ene/alpha 2.40873 /gps/ang/type iso /gps/ang/maxtheta 90 deg - -/run/beamOn 923285 +/run/beamOn 100000 ``` ### 俘获辐射 -假定`Co`的计数率为1，设定其他粒子的计数率，模拟`707013`个入射事件，因此最终的剂量需要乘以$20.9\ \mathrm{s^{-1}}\times30\ \mathrm{d}\times86400\ \mathrm{s/d}$倍。 +由于模型较为复杂，且需要发射的粒子种类繁多，因此该部分的粒子使用`G4`自行生成。 + +假定`Co`的计数率为1，设定其他粒子的计数率，模拟`7070130`个入射事件，因此最终的剂量需要乘以$2.09\ \mathrm{s^{-1}}\times30\ \mathrm{d}\times86400\ \mathrm{s/d}$倍。 ## 空间站建模 1. 尺寸与分区[^6]