宇宙射线电离成分随海拔变化规律研究

不同辐射监测仪器对宇宙射线响应值的测量摘要：根据《环境辐射剂量率测量技术规范》（HJ 1157—2021）在进行环境辐射剂量率测量时，应扣除仪器对宇宙射线的响应部分。

本文使用2种辐射监测设备BH3103B型便携式X-γ剂量率仪和AT1123型X、γ辐射剂量当量率仪，通过对相同条件下的宇宙射线响应值的测量，再选取固定地点采用扣除宇宙射线的方法进行验证监测对比，从而得出不同辐射监测设备对宇宙射线响应的差异，为以后环境辐射剂量率监测过程中扣除宇宙射线的响应部分提供数据支持。

关键词：环境；辐射剂量率监测；辐射监测仪器；宇宙射线响应值；对比用于环境辐射剂量率监测的常用探测器有：电离室、闪烁探测器、具有能量补偿的G-M计数管和半导体探测器等[1]，本监测实验使用的2种辐射监测设备：BH3103B型便携式X-γ剂量率仪和AT1123型X、γ辐射剂量当量率仪均为闪烁探测器。

在正常的天然辐射环境中，宇宙射线是天然辐射环境本底的主要组成部分，约占天然辐射环境本底外照射剂量率的40%[2]。

宇宙射线的大小会随着海拔高度和地磁纬度的变化而变化，同时还会受到太阳活动周期的影响[3]。

而不同的仪器对宇宙射线的响应不同。

通过不同辐射监测仪器对宇宙射线响应值的监测，得到不同监测设备在同一监测条件下对宇宙射线的响应值，在以后环境监测工作中便可以通过计算扣除该监测仪器相应的宇宙射线响应值，使不同仪器的监测数据更具有可比性、科学性和准确性。

一．监测仪器本次监测实验各选取2台BH3103B型便携式X-γ剂量率仪和AT1123型X、γ辐射剂量当量率仪，其技术参数如表1：表1-1：监测仪器参数表检定证书编号检定字第2021-24号检定字第2021-19号检定字第2020-70号检定字第2020-72号检定日期2021年04月08日2021年03月26日2020年09月12日2020年09月12日有效日期2022年04月07日2022年03月25日2021年09月11日2021年09月11日校准因子1.00 1.010.860.93注：本次监测实验的监测时间均在表1-1中仪器检定证书的有效日期内进行。

高海拔地区晶闸管宇宙射线失效等效加速试验研究李尧圣;张进;陈中圆;李金元;王忠明;刘杰;梁红胜;彭超【期刊名称】《中国电机工程学报》【年(卷),期】2024(44)2【摘要】大气环境中的高能中子、γ射线和电磁脉冲以及空间辐射环境中的高能电子和质子等,都能造成半导体材料性质变化和器件性能蜕变以至失效,而在大气层内宇宙射线引起功率器件失效的主要原因是高能中子导致的单粒子烧毁(single event burnout,SEB)。

白鹤滩—江苏±800 kV特高压直流输电工程布拖换流站位于北纬27°,东经102°,海拔2500 m。

中子通量是水平面4倍以上,将导致器件的失效率大幅上升。

为验证工程中8.5 kV晶闸管在额定条件下的失效率不超过100FIT,该文采用200 MeV质子源进行辐照加速试验,根据当地大气中子通量核算中子总注量,对比研究不同电压、温度对晶闸管失效率的影响规律,试验结果给出晶闸管在高海拔地区宇宙射线SEB平均失效率,为换流阀中晶闸管工作电压设计提供依据。

【总页数】10页(P682-690)【作者】李尧圣;张进;陈中圆;李金元;王忠明;刘杰;梁红胜;彭超【作者单位】北京智慧能源研究院;国家电网有限公司;强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室(西北核技术研究所);电子元器件可靠性物理及其应用技术重点实验室(工业和信息化部电子第五研究所)【正文语种】中文【中图分类】TM85【相关文献】1.基于疲劳累积损伤等效理论的PCB板振动加速试验研究2.固体推进剂装药低温应力等效加速试验方法研究3.硅橡胶自然环境加速试验方法与自然环境试验方法等效性研究4.稻城高海拔宇宙射线观测站场区水文地质条件及截排水方案对比5.基于损伤等效的拖拉机机罩频域振动疲劳加速试验研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

电离层对高频电波传播的影响研究1. 本文概述本文旨在深入研究电离层对高频电波传播的影响。

电离层，作为地球大气层的一部分，由太阳紫外线、射线和太阳风等太阳活动引起的气体电离形成。

这一区域的存在对高频电波（如无线电波、微波等）的传播特性具有显著影响，尤其在无线通信、雷达探测、卫星通信等领域具有广泛的应用价值。

本文将首先介绍电离层的基本结构和特性，包括其形成机制、电子密度分布、以及在不同时间和地点的变化规律。

接着，本文将重点分析电离层对高频电波传播的主要影响，包括信号衰减、折射、散射等现象，以及这些现象对电波传播路径、传播速度和信号质量的影响。

本文还将探讨电离层变化对高频电波传播的影响，包括电离层扰动、电离层暴等极端天气事件对电波传播的影响，以及这些影响对无线通信、雷达探测等实际应用的影响。

2. 电离层特性及其动态变化电离层，也称为电离层或电离大气层，是地球大气层的一部分，其中气体分子和原子因太阳紫外线、射线和太阳风等太阳活动的影响而被电离。

这层电离的大气对高频电波传播有着重要的影响。

电离层的主要特性包括其电子密度、离子密度、温度、压力和高度等。

电子密度是决定电离层对电波吸收和折射性质的关键因素。

电离层的电子密度会随着时间、地理位置、太阳活动等因素的变化而变化，这种变化对高频电波的传播特性有着直接的影响。

电离层的动态变化主要包括昼夜变化、季节变化、太阳活动周期变化等。

昼夜变化是由于太阳照射引起的电离层电子密度的日变化和夜变化。

季节变化则是由于地球围绕太阳旋转，导致不同地区在不同季节受到太阳照射的影响不同，从而影响电离层的电子密度。

太阳活动周期变化则是指太阳活动的强弱对电离层的影响，通常在太阳活动高峰期，电离层的电子密度会增加，对电波传播的影响也会增强。

电离层的动态变化不仅会影响高频电波的传播路径，还会引起电波的衰减、折射、散射等现象。

例如，电离层中的电子会对电波产生吸收作用，导致电波能量衰减电离层中的电子密度梯度会导致电波发生折射，改变电波的传播方向电离层中的不规则结构则会引起电波的散射，使电波的能量分布更广。

电离层环境及其影响摘要：电离层是指位于地面约60km至1000km处的被电离了的大气层。

电子密度的不均匀分布是电离层的重要特性之一，这种不均匀的密度分布的尺度为数米一数十公里量级，亦称为电离层不规则结构。

电离层不规则结构会引起卫星电波闪烁，从而导致数据通信线路、广播、测距信号等的一时中断或质量劣化。

太阳事件、地磁活动等会引起电离层电子密度的增大，电子密度增大将导致信号延迟增大，从而影响导航定位精度。

关键字：电离层卫星导航飞行器1引言电离层（Ionosphere）是地球大气的一个电离区域（如图1所示）。

60千米以上的整个地球大气层都处于部分电离或完全电离的状态，电离层是部分电离的大气区域，完全电离的大气区域称磁层。

也有人把整个电离的大气称为电离层，这样就把磁层看作电离层的一部分。

电离层从离地面约50公里开始一直伸展到约1000公里高度的地球高层大气空域，其中存在相当多的自由电子和离子，能使无线电波改变传播速度，发生折射、反射和散射，产生极化面的旋转并受到不同程度的吸收[1]。

图1 电离层位置示意图2电离层环境大气的电离主要是太阳辐射中紫外线和X射线所致。

此外，太阳高能带电粒子和银河宇宙射线也起相当电离层知识的拓宽重要的作用。

地球高层大气的分子和原子，在太阳紫外线、Χ射线和高能粒子的作用下电离，产生自由电子和正、负离子，形成等离子体区域即电离层。

电离层从宏观上呈现中性。

电离层的变化，主要表现为电子密度随时间的变化。

而电子密度达到平衡的条件，主要取决于电子生成率和电子消失率。

表1列出了电离层的一些基本参数。

表1电离层基本参量数据[2]太阳辐射对不同高度不同成分的空气分子电离，根据电子浓度的变化，电离层也可分成几个区域（如图2所示），即D层（60~90km）、E 层（90~140km）、F1层(140~200km)F2层(200~1000km或2000km)和外电离层（F2层以上）[3]。

图2 电离层结构图D层是电离层最低的一层，离地球表面50至100公里。

电离层电离层dianliceng电离层ionosphere从离地⾯约50公⾥开始⼀直伸展到约1000公⾥⾼度的地球⾼层⼤⽓空域，其中存在相当多的⾃由电⼦和离⼦，能使⽆线电波改变传播速度，发⽣折射、反射和散射，产⽣极化⾯的旋转并受到不同程度的吸收。

⼤⽓的电离主要是太阳辐射中紫外线和X射线所致。

此外，太阳⾼能带电粒⼦和银河宇宙射线也起相当重要的作⽤。

太阳辐射使部分中性分⼦和原⼦电离为⾃由电⼦和正离⼦，它在⼤⽓中穿透越深，强度（产⽣电离的能⼒）越趋减弱，⽽⼤⽓密度逐渐增加,于是,在某⼀⾼度上出现电离的极⼤值。

⼤⽓不同成分，如分⼦氧、原⼦氧和分⼦氮等，在空间的分布是不均匀的。

它们为不同波段的辐射所电离,形成各⾃的极值区,从⽽导致电离层的层状结构。

在电离作⽤产⽣⾃由电⼦的同时，电⼦和正离⼦之间碰撞复合，以及电⼦附着在中性分⼦和原⼦上，会引起⾃由电⼦的消失。

⼤⽓各风系的运动、极化电场的存在、外来带电粒⼦不时⼊侵，以及⽓体本⾝的扩散等因素，引起⾃由电⼦的迁移。

电离层内任⼀点上的电⼦密度，决定于上述⾃由电⼦的产⽣、消失和迁移三种效应。

在不同区域，三者的相对作⽤和各⾃的具体作⽤⽅式也⼤有差异。

在55公⾥⾼度以下的区域中，⼤⽓相对稠密，碰撞频繁，⾃由电⼦消失很快，⽓体保持不导电性质。

在电离层顶部，⼤⽓异常稀薄，电离的迁移运动主要受地球磁场的控制，称为磁层。

电离层的主要特性，由电⼦密度、电⼦温度、碰撞频率、离⼦密度、离⼦温度和离⼦成分等基本参数来表⽰。

研究概况 1902年，O.亥维赛和A.E.肯内利为了解释⽆线电信号跨越⼤西洋传播这⼀实验事实，提出了⾼空存在能反射⽆线电波的“导电层”的假设，当时称为肯内利-亥维赛层。

1925年，和M.A.F.巴尼特⽤地波和天波⼲涉法最先证明了电离层的存在。

次年，和M.A.图夫⽤⼀部雏型雷达测量了⽆线电脉冲从电离层垂直反射的时间，验证了上述结论。

随着对电离层及其对电波传播影响的深⼊了解，30年代初，S.查普曼提出电离层形成的简单理论（查普曼层理论）。

辐射防护模拟考试题含参考答案一、单选题（共60题，每题1分，共60分）1、个人剂量限值一般()天然辐射照射剂量。

A、等同B、小于C、不包括D、包括正确答案：C2、在室外、野外使用放射性同位素与射线装置的,应当按照国家安全和防护标准的要求划出()区域,设置明显的放射性标志,必要时设专人警戒,A、监督B、控制C、无人D、安全防护。

正确答案：D3、()对已获得豁免备案证明文件的活动或者活动中的射线装置、放射源或者非密封放射性物质定期公告(2分)A、公安部B、国家卫生健康委员会C、生态环境部D、国务院正确答案：C4、人类受到的人工辐討源中,()居首位。

A、核爆炸B、医疗照射C、核动力生产D、电视和夜光表正确答案：B5、指导性文件由()制定并发布,用于说明或补充核与辐射安全规定以及推荐有关方法和程序。

其他监管要求文件由国务院有关部门或其委托单位制定并发布的其他核与辐射安全规范行文件和技术文件。

A、全国人民代表大会B、全国人民代表大会和全国人民代表大会的常务委员会C、国务院根据国家法律D、国务院有关部门正确答案：D6、辐射安全许可证的有效期是多长?()A、2年B、5年C、3年D、1年正确答案：B7、发生特别重大辐射事故和重大辐射事故后,事故发生地省,自治区,直辖市人民政府和国务院有关部门应当在()小时内报告国务院。

A、2B、1C、3D、4正确答案：D8、放射工作单位应当组织上岗后的放射工作人员定期进行职业健康检查,两次检查的时间间隔不应超过()年,必要时可增加临时性检查。

A、2B、1.5C、3D、1正确答案：A9、屏蔽β射线时,下列有关说法正确的是,()A、对于β射线应该分两步来考虑,先考虑对β粒子的屏蔽,再考虑对韧致辐射的屏蔽B、在对β射线进行屏蔽时,重原子序数的材料产生的韧致辐射更少C、采用铅比有机玻璃屏蔽效果好D、在对β射线进行屏蔽时,常常会产生韧致辐射,其韧致辐射穿透力很差不需要屏蔽正确答案：A10、对于同一个辐射源项,关于下列物质半值层说法正确的是()。

宇宙射线电离成分随海拔变化规律研究宇宙射线电离成分是指从太阳系的外围宇宙空间的宇宙射线进入地球大气中的质子、中子和中子等离子。

由于宇宙射线源的分布不均匀，地球大气中的宇宙射线电离成分也随着海拔变化而变化。

鉴于宇宙射线电离物质向上渐减的特点，宇宙射线电离成分对地球大气有重要的影响，因此，研究宇宙射线电离成分随海拔变化规律具有重要的科学意义。

宇宙射线电离成分有三个主要组成部分：由太阳活动产生的太阳电离辐射（Solar Energetic Particle，SEP），由宇宙射线粒子的运动竞争产生的交叉风（Galactic Cosmic Ray，GCR），以及月球表面反射和碰撞产生的月球电离辐射（Lunar Energetic Particle，LEP）。

它们三者在空间上的分布有一定的区别，呈现不同的随海拔变化规律。

SEP来源于太阳活动，其变化规律受海拔变化的影响非常大，特别是在中小海拔范围内。

当太阳活动高峰时，SEP将会达到顶峰，而当太阳活动低谷时，SEP就会相应的减少。

因此，SEP对海拔变化具有较大的敏感性，可以作为即时预报的重要参数。

GCR则与SEP的变化规律完全相反，它们的变化是随海拔升高而减少，在高海拔处，GCR的数量会比低海拔处要大得多，这是由于高海拔处大气层更薄，因此GCR在大气中的折射率会增加，使GCR到达地表的量会大幅度减少。

LEP对海拔变化的影响相对较小，它主要受太阳和月球辐射强度以及气候等因素的影响。

随着海拔变化，气压和气温变化，LEP也会发生变化，但普遍来说LEP的变化规律不会太大。

综上所述，宇宙射线电离成分SEP、GCR、LEP随海拔变化的规律分别受到太阳活动，GCR运动竞争及太阳、月球辐射强度以及大气层厚度、气压和气温等因素的影响。

如果要研究宇宙射线电离成分，除了关注它们在高空和低空的变化规律之外，还应了解它们的影响因素，为此可以依靠放射学分析仪或者实验室实验，通过分析它们的折射率，详细了解它们的数量和变化特征，进行实验和模型的比较，从而体现它们的变化规律。

宇宙射线电离成分随海拔变化规律研究近年来，随着地球科学研究的进步，对宇宙射线电离成分随海拔变化规律的研究以及它所传输给地球大气中的能量和物质，受到了越来越多的关注。

宇宙射线是一种“穿越太阳系外围”，经过大气方向“电离”两次而产生的高能电子，是太阳系能量输入的主要来源之一。

它以高速运动，传播至大气中并对其进行电离，进而产生了大气中的离子和电子，携带的太阳紫外线和极紫外线辐射能量可以穿透地表，使大气中的物质发生变化，影响环境，从而影响地面生命的繁衍与发展。

宇宙射线不仅是太阳系能量输入的主要来源之一，而且具有极其强烈的能量传播能力，可以抵抗大气层中的不同折射和散射，因而具有极大的穿透性。

它的能量传播的方向取决于其速度的方向，而它的速度方向又取决于它的来源和制造它的过程。

地理上，宇宙射线的特性受到地球海拔的影响，因此，研究宇宙射线电离成分随海拔变化规律，有助于提高对宇宙射线的保护和利用效率。

如何研究宇宙射线电离成分随海拔变化规律呢？首先，研究者应该利用各种检测手段，收集宇宙射线中能量、电荷、质量等参数，以了解宇宙射线电离成分的性质及其随海拔变化的规律。

其次，研究者可以通过运行模型，以建立测量数据和观测结果之间的映射关系，模拟宇宙射线电离成分随海拔变化的规律。

最后，通过所得结果，研究者可以分析和研究不同海拔高度下宇宙射线分布的特性，进而为宇宙射线监测及其电离物质的分布定量分析提供有力支持。

综上所述，宇宙射线电离成分随海拔变化规律的研究具有重要的理论价值和实际意义。

研究者需要采取科学和有效的研究方法，收集有效的观测数据，运用分布模型，建立宇宙射线与海拔之间的联系，进而深入分析它们的关系，为解决宇宙射线对大气环境的影响和地面生物的影响提供有效的支持。

电离辐射及其电离辐射环境保护探讨人类生活在电离辐射环境之中，可电离辐射给人类带来经济利益的同时，也给人类带来了一定的危害，尤其是核武器、辐射事故的发生，因此，做好电力辐射环境保护措施，防止电离辐射给人类造成危害，以保证电离辐射更多地造福于人类。

标签：电离辐射；环境保护；效应在电离辐射环境中，常见的电离辐射有α射线、β射线、χ射线和γ射线等几类，随着科学技术的发展，电离辐射给人类带来好处的同时，也带来了一定的危害，这就要求做好辐射环境保护工作，做好电离辐射管理和环境保护工作，以保证人们的生命财产安全。

一、电离辐射（一）天然电离辐射由于环境中存在天然电离辐射，这种天然电离辐射对所有人类都产生照射，包括宇宙辐射、地面辐射、放射性核素、氡同位素等四种成分，第一，宇宙辐射，其主要来自星球的宇宙空间，具有辐射能量高、穿透能力强的特点，宇宙射线剂量会随着高度、维度的增大而增大，据资料表明，宇宙射线每年产生的有效剂量为0.37mSv[1]，面对庞大的数据，人类应对宇宙射线产生的照射引起高度重视；第二，地面辐射，其在各种介质中都含有一定的天然放射性核素，如土壤、岩石、空气、建材等，其主要包括陆地γ辐射、天然放射性核素所产生的内照射、氡同位素所产生的内照射等3中成分，据资料表明，全世界有陆地γ辐射人均年有效剂量为0.45mSv，天然放射性核素所产生的内照射主要分为宇生放射性核素和原生放射性核素，宇宙放射性核素主要以14C为主，每年产生的有效剂量为12.1μSv，而原生放射性核素主要存在于土壤、空氣、生物中，主要包括238U、232Th衰变链位上的同位素，在深水井中，其有效剂量会明显较高；而氡同位素所产生的内照射是人体最重要的致癌因子，其主要存在于岩石、土壤、建材中，据了解，吸入氡—220对人体每年产生的有效剂量为1.3mSv，对于氡的辐射，应采用选择建材和通风换气等措施来避免高浓度氡的辐射。

由于宇宙辐射、地面辐射、放射性核素等三种照射具有相对的不变形，其可以构成基本的天然辐射本底，而氡同位素的可变性要大得多，尤其是室内封闭的空间，氡水平较高。