紫外辐射SUR—1观测结果分析研究

紫外线辐射的影响实验报告
一、实验目的
本实验旨在探究紫外线辐射对人体皮肤的影响，以及不同防晒霜对皮肤的保护作用。

二、实验材料和设备
1. 紫外线灯
2. 人体模型
3. 不同防晒霜
4. 实验记录表
三、实验步骤
1. 将人体模型放置在实验台上
2. 打开紫外线灯，调节至合适的辐射强度
3. 将不同防晒霜均匀涂抹在人体模型的不同部位
4. 开始辐射，记录每种防晒霜在不同时间段内的表现
5. 实验结束后，观察人体模型皮肤的变化，并填写实验记录表
四、实验结果
经过实验观察发现，未使用防晒霜的皮肤受到了严重的灼伤，呈现红肿、脱皮等症状。

而使用了高SPF值的防晒霜后，皮肤受损程度有
所减轻，出现轻微的红肿。

低SPF值的防晒霜效果较差，皮肤损伤较为严重。

五、实验结论
紫外线辐射对皮肤造成的伤害是不可忽视的，正确使用防晒霜对于皮肤保护至关重要。

高SPF值的防晒霜能够有效减轻紫外线的伤害，建议在户外活动时选择SPF较高的防晒霜。

同时，定期补涂防晒霜和避免长时间暴露在阳光下也是保护皮肤的重要方法。

六、实验注意事项
1. 在实验过程中注意安全，避免紫外线辐射对皮肤的伤害
2. 涂抹防晒霜时要均匀覆盖皮肤，特别是易受暴晒的部位
3. 实验结果仅供参考，具体效果还需根据个人肤质及环境情况确定
通过本次实验，我们更加深入了解了紫外线辐射的影响以及防晒霜在皮肤保护中的作用，希望大家能够重视皮肤保护，避免紫外线对皮肤造成伤害。

紫外线辐射试验测试报告
1. 引言
本文档旨在报告一项关于紫外线辐射测试的试验结果。

测试旨在评估某产品在受到紫外线辐射时的性能和安全性。

2. 测试方法
2.1 测试设备
本次试验使用了经过校准的紫外线辐射仪作为测试设备，确保结果的准确性。

2.2 测试过程
将待测试的产品置于一定距离的紫外线辐射源下进行测试。

根据产品的使用条件，设置了不同的辐射时间和辐射强度。

2.3 数据记录
测试过程中，我们记录了产品在不同时间和辐射强度下的性能表现和安全性指标。

3. 测试结果
根据我们的测试结果，我们得到了以下结论：
3.1 性能表现
产品在受到不同辐射强度的紫外线照射后，经过一段时间的观
察和测量，其性能表现良好。

无论辐射强度的高低，产品的功能均
未受到明显的影响。

3.2 安全性
我们还测试了产品在不同辐射强度下的安全性。

根据相关标准，产品在接受最高辐射强度下的实验过程中，未发现任何安全隐患。

4. 结论
基于以上测试结果，我们得出以下结论：
产品在受到紫外线辐射时，其性能表现良好且安全性符合相关
标准要求。

因此，我们可以得出结论，该产品在受到紫外线辐射时，能够继续正常运行且不对用户安全造成风险。

5. 建议
鉴于本次测试中未发现产品在受到紫外线辐射时的性能和安全问题，我们建议在产品生产和设计中继续注重紫外线辐射的考虑，以确保产品在实际使用中的性能和安全性。

0254-6124/2021 /41(3)-439-06Chin. J. Space Sci.空间科学学报Z H A N G Shenyi, H O U Donghui, W I M M E R-S C H W E I N G R U B E R R F, S U N Yueqiang, W A N G Chunqin, C H A N G Zheng, X U Zigong. S H E N Guohong, Y U A N Bin, X U E Changbin. Radiation dose of L N D on the lunar surface in two years (in Chinese). Chin. J. Space Sci.,2021, 41(3): 439-444. DOI: 10.11728/cjss2021.03.439L N D两年月表辐射剂量测量结果+张珅毅 i’2’3’4侯东辉 l2’3’4WIMMER-SCHWEINGRUBER R F 1,5孙越强W’3王春琴W’3常峥1’2’3徐子贡5沈国红以3袁斌1，2’3薛长斌11(中国科学院国家空间科学中心北京100190)2(天基空间环境探测北京市重点实验室北京100190)3(中国科学院空间态势感知重点实验室北京100190)4(中国科学院大学北京100049)5(德国基尔大学实验应用物理研究所基尔24118)子商要月球表面的辐射剂量是影响航天员安全和月表驻留时间的重要参数，通过对月表的粒子辐射测量可以为 航天员的辐射安全防护提供重要依据.利用嫦娥四号着陆器上搭载的月表中子与辐射剂量探测仪二年的观测数据得 到：月表粒子辐射在硅中的平均总吸收剂量率为U.e e i C U S/i G y.h-1,中性粒子吸收剂量率为2.67士0.16/xGy.h-1.辐射剂ti：率随时间出现缓慢的下降，L E T谱的变化则很小.同时观测到了2020年12月太阳活动末期由于银河宇 宙线福布斯K降导致的辐射剂量率降低.关键词嫦娥四号，月表，辐射剂量，航天员中图分类号V 478R a d ia tio n D ose o f L N D on th e L u n a rS urface in T w o Y earsZHANG Shenyi1，2,3,4HOU Donghui1，2,3,4WIMMER-SCHWEINGRUBER R F1-5 SUN Yueqiang1’2’3WANG Chunqin12-3CHANG Zheng1’2’3XU Zigong5SHEN Guohong1’2,3YUAN Bin1，2,3XUE Changbin1l(National Space Science Center, Chinese Academy of Sciences, Beijing100190)2(Beijing Key Laboratory of Space Environment Exploration, Beijing100190)3(Key Laboratory of Environmental Space Situation Awareness Technology, Beijing100190)4( University of Chinese Academy of Sciences, Beijing100049)^(Institute of Experimental and Applied Physics, Christian-Albrechts-University, Kiel24118) **国家自然科学基金项目资助（41941001，D020104)2021-04-16收到原稿，2021-05-03收到修定稿E-mail:***********.cn440Chin. J. Space Sci.空间科学学报 2021, 41(3)Abstract T h e radiation d o s e o n the lunar surface is a n i m p o r t a n t p a r a m e t e r affecting the safety of astronauts a n d the residence t i m e of the lunar surface. T h e m e a s u r e m e n t of t he particle ra­diation o n the lunar surface c a n provide a n i m p o r t a n t basis for the radiation safety protection of astronauts. B a s e d o n the two-y ea r observation d a t a of lunar n e u t r o n a n d radiation dos e detector o n C h a n g1E-4 lander, the aver a g e total a b s o r b e d dose rate of lunar particle radiation in silicon is12.66士0.45/i G y.h-1, a n d the a b s o r b e d dose rate of neutral particle is 2.67士0.16/i Gy.h-1.T h e ra­diation do s e rate decreases slowly w i t h time, b u t the c h a n g e of L E T s p e c t r u m is very small. T h e decrease of radiation dose rate d u e to the decrease of f ubusch of G C R at the e n d of solar activity inD e c e m b e r 2020 w a s observed.Key words C h a n g,E-4, L u n a r surface, R a d iation dose, A s t r o n a u t〇引言随着中国嫦娥四号/五号任务的圆满成功，月球 科研站及月球基地等月球探测步伐也正在逐步开展，最终实现人类月球深空的长期驻留.空间辐射暴露 是影响航天员健康的主要风险之一 [1_31，因为长期 暴露在银河宇宙射线中可能引起航天员一系列缓发 的健康问题，例如白内障、癌症以及中枢神经系统或 其他器官系统+5i的退化性疾病.月球表面的粒子辐射来源主要有三种:一是长期 存在银河宇宙线（G C R)%G C R受到行星际磁场的 调制发生缓慢的变化；二是偶发的太阳高能粒子事 件，太阳发生耀斑及日冕物质抛射时会发出大量的 高能粒子，在较短的时间内对月球表面产生强烈的辐 射A三是S E P s和G C R通过与月壤的作用产生的 二次粒子，主要是中子和7射线[8].嫦娥四号着陆器在2019年1月3日02:26 U T登陆月球背面的冯卡门陨石坑.在此之前，尚未对月 球表面的辐射剂量率进行过主动测量（即时间分辨).在阿波罗任务期间，航天员到达月球时虽然随身携带 了剂量仪，但是在月球表面的时间段内的辐射数据从 未进行过报告为了评估辐射暴露，必须利用探测器系统测量 相关量.吸收剂童D是沉积在探测器中的能量五 (单位：k e V)与探测器质量（m)的比值，常用的单 位为格瑞（G y z^k f1).将吸收剂量除以累积的时 间可以得到剂量率（单位：G y h-1).利用两个探测 器符合的逻辑工作方式以及其中一个探测器中的沉 积能量分布，可以获得线性能量转移谱L E T (单位: k e V./m T1).由于人体不是由硅构成的，为了便于比较不同测董的剂量、剂量率以及L E T谱，通常使 用1.301U1的恒定剂量转换系数.将硅中的测量值转 换为在水中相应的物理量.嫦娥四号任务在2019年1月登陆月球背面后, 目前已持续在轨工作超过25个月昼，月表中子与辐 射剂量探测仪（L u n a r L a n d e r N e u t r o n s a n d D o s i m e­t r y,L N D)112，131 对月表的粒子辐射环境和辐射剂量 进行测量，包括质子、电子、重离子能谱，带电粒子 和中性粒子的辐射剂量以及L E T谱[141.L N D安装在嫦娥四号着陆器的有效载荷舱内，由10片双灵敏区硅固体探测器（S S D)组成，这10 片硅探测器命名为A-J.总吸收剂量和剂量率通过探 测器B测量，中性粒子的吸收剂量和剂量率通过探 测器C的内灵敏区C1测量，紧密靠近的探测器B和D以及探测器C的外灵敏区C2作为反符合用于 区别带电粒子，L E T谱由d£/d:c确定.1数据结果图1给出了 L N D探头在嫦娥四号着陆器的位 置，图1中的红色箭头指向为L N D的探测指向，为 了保护L N D，舱门在寒冷的月夜关闭，在月昼时打开. 图2显示了 L N D在2019年5月至2021年1月两 年时间共21个月昼期间（着陆器未休眠期间）获得 的辐射剂量测量结果.图2(a)为辐射总剂量率，包括 带电粒子和中性粒子（中子、7射线）的贡献;图2(b)为中性粒子的辐射剂量率；图2(c)为带电粒子的辐 射剂量率；图2(d)为穿透高能带电粒子的通董（质 子>34.8M e V,H e >40M e V)，也代表了银河宇宙线 的通量;图2(e)为地面测量到的奥卢中子结果，其也张珅毅等：L N D 两年月表辐射剂量测量结果44114.513.512.511.510.5 3.63.22.82.42.01211109(a )I —T TT I L-'1^ i i i l 1 1 卜i~~l --H-i：Apr.2019(c)(e )Jul.Oct.Jan.2020DateApr.Jul.Oct.Jan.2021图2 L N D 在嫦娥四号测量到的辐射环境随时间演化结果Fig. 2 T e m p o r a l evolution of the radiation environment o n the M o o n as mea s u r e d by L N D o n C h a n g 5E-4代表了宇宙线的变化情况.通过图2可以看到21 个月昼内月球表面的平均辐射剂量率为12.66±O^^G y.h -1 (S i )，等效到人体中的辐射剂量率为16.46/i G y .h -1 (H 20),其中，中性粒子的辐射剂量 率为S .e T i O .i e /i G y .h -1 (S i )，约占总辐射剂量的 21%.从图2可以看到辐射总剂量率和中性粒子辐 射剂量率的变化与穿透粒子的通童有明显的正相关，与空间物理学认知相符.从2020年10月的第21个月昼开始辐射剂量 率出现了缓慢的下降（见图2阴影部分)，这是由于 行星际磁场的变化造成了银河宇宙线的通最降低导 致的，最直接的证据是LN D测量到的同时间段的穿透粒子数M 和奥卢中子数量也出现了降低.图3显示了 LN D在第7, 9, 13, 16. 20月昼期间图1 L N D 探头在嫦娥四号着陆器的位置，红色箭头为视场方向Fig. 1 L N D sensor h ead (whose field of view is indicated by red arrow) is installed inthe C h a n g ’E-4 lander payload c o m p a r t m e n t(l -M >,a 3(l-M>,D 3(l =>»o 3/o sc !) (■L Jn -M r .*-.E 3-_U J l u /H l n 03/(！s =l a /(！s c !)i Q 5U Q L O Q /O o u -i s u 3d2Z1010'210—110°101102L ET (inH 2〇)/(keV ^m-1)103图3在不同月昼得到的L N D 的L E T 谱（已转化为水)Fig. 3 Linear Ene r gy Transfer (L E T ) spectra(converted to L E T in water) me a su r e d during fourdifferent time periods将L N D的测量结果与月船一号（C h a n d r a y a a n -1)上的粒子载荷R A D 0M [16]和月球轨道器（L R O )上的载荷C R a T E R M的测量结果进行比较,结果列于表1.由于C h a n d r a y a a n -1, LR O和嫦娥四号进行的测量是在太阳平静期进行的，可以假设剂量率的差异主 要是由轨道髙度的差异造成的，即月球提供的屏蔽不 同.然而这种简单的解释并不合理，通过将文中的结 果与没有被月球遮挡的部分（立体角）进行比较可以 看出，屏蔽与吸收剂量并不存在相应的比例关系.R A D O M在2008年离月球很远的地方测得的剂量率与2019年在月球表面测得的剂量率不可比. 原因主要有两点：第一，其处在不同的太阳周期.例 如，从2015年开始，美国好奇号上的辐射评估探测 器R A D在火星观测到银河宇宙射线的剂量率增加了 50%.第二，L N D测量的能量范围与RA D O M和获得的L E T谱结果.可以看到在近两年的时间内月表粒子辐射L E T谱的变化很小，这是因为银河宇宙 线的变化很小，更大的变化需要更长期的观测.L N D在轨期间遇到了两次太阳粒子爆发事件,分别为2019年5月6日[15丨和2020年12月1日，2019年5月的太阳质子事件中L N D的9〜21 M e V高能质子通量出现了少量增长，但L N D的辐射剂量率并没有出现明显的变化.这是因为太阳质子事件 爆发等级不高，能够加速质子的通量和能量也较低, 被仪器挡光层和第一片探测器A 阻挡或者降低了能 量，导致了其在B 探测器的剂量测量中所占比例较442小.2020年12月1日的太阳活动中，磁场出现了 明显的变化，k e V量级的粒子增长大约持续了 10天，而M e V量级的高能粒子并没有出现明显变化,LN D在2020年12月9日开机，处于太阳活动的末期，从 图4可以看到此时测量到的辐射剂量出现了一个明 显的下降,这是因为太阳活动造成了行星际磁场的扰 动，该扰动引起了银河宇宙线的福布斯下降导致辐射 剂量降低,该福布斯下降使辐射剂量比正常水平少下 降了约10%左右.2分析讨论Chin . J . Space Sci .空间科学学报 2021,41(3)13 18 23 12 17 22 11 1621 10 15 20 9 1419 8 13 18Aug. 2020 Sept. Oct. Nov. Dec. Jan. 2021Datew^w w w (q _I J S • S 3 • O I T i _l >3e/ s 3p }y E cu图4太阳质子爆发期间辐射剂量的变化情况Fig. 4 D o s e rate me as ur ed in period of S EP张珅毅等：L N D 两年月表辐射剂量测量结果4433110Jan. 20198CRaTERFeb. 2019$16514工112103 5 7 9 11 312 4 6 8 10Jan. 2019Feb. 2019图5 L N D 和C R a T E R 的剂量率测M. C R a T E R 测量到的剂量率已对月球提供的几何屏蔽进行了修正.垂直线标记L R O 位于嫦娥四号正上方的时间点，指示剂量率值是此时的测量值Fig. 5 Dose rate measurements by L N D and C R a T E R. Dose rates measured by C R a T E R are corrected for the geometrical shielding provided by the Moon. T h e vertical line marks the time point w h e n L R O was located rightabove C h a n g 5E-4, and the dose rate values indicated in the panels are the values measured at this timeC R a T E R不同.LN D也能够测量更低能试的粒子，这 些低能粒子比能M 更高、穿透力更强的粒子更多，对 剂量率的贡献也更大.L N D与C R a T E R测量能量范围不同对剂量结果的影响可以通过具体实例看到，通过对比同一时间 段、同一位置（2019年2月2日01:30U T) LN D和C R a T E R测量值可以看出1^0和〇^丁瓦11覆 盖不同能量测量范围对剂量的影响（见图5).此时. 两台仪器都处于相同的日球层条件，但在各自测量上 下能量截止阈值上存在差异.图5给出了 LN D和C R a T E R 在2019年初L N D活动时间段的测量，垂直线表示LR O和嫦娥四号在月球经纬度大致相同的时间段.并在图中给 出了测M 剂t t 率值.结果表明，D 1和D2的剂量率为 13.2/i G y .h -1, LN D剂量率为 13.29/i G y .h -1，L N D测量的剂量率与C R a T E R的结果十分类似.需要注意的是，月球的屏蔽效应已经在公布的CR a-T E R剂量率数据中得到修正，但是如果没有详细考虑两种仪器的响应范围及其屏蔽差异.仍然不能比 较C R a T E R和L N D的剂量率.虽然LN D的B探测器由于其位于LN D和嫦娥四号着陆器内受到不同程度的屏蔽，但C R a T E R的D1和D2探测器也表1不同时间段内不同轨道测量到的月球辐射剂量率T a b le 1D o se r a te m e a s u re d in d iffe re n t o rb its o f th e M o o n a t d iffe re n t tim e卫星测量时间段轨道高度/k m辐射剂 f i /k G y.h -1)未被月球遮挡/(%)参考文献Chandrayaan-1 3 to 8 Nov. 200820 000〜30 00012.76100[18]Chandrayaan-120 M a y to 28 Aug. 200920010.772[18]Chandrayaan-120 Nov. 2008 to 18 M a y 20091009.7666[18]L R O 17 Sept. 2009 to 31 M a y 2010509.17 〜11.2562[19]C h a n g ’E-41 M a y 2019 to 19 Jan. 202012.6650一LND-M ^o5/o x.£)c 】ll被来自仪器和LR O 卫星的不同材料厚度屏蔽.CRa-T E R 探测器D1 (148/m i)探测器由0.82 m m 厚的铝入口窗口屏蔽，其1m m 厚的D 2探测器被0.82mmA1和148 y m 的硅屏蔽.LND 的B 探测器在最小屏蔽方向上被25/xm 的A1及50/xm 的kapton 和0.5 mm 的硅屏蔽.本文的测量结果涵盖了 LND 在月表两年的辐射 剂量结果，这些结果与未来人类月球任务的安排和规 划直接相关.参考文献[1] N A S A. Space Radiation Cancer Risk Projections andUncertainties-2012 [R ]. Houston: N A S A , 2013[2] S T R A U B E U, B E R G E R T, R E I T Z G, et al. Operationalradiation protection for astronauts and cosmonauts and correlated activities of E S A Medical Operations [J ]. ActaAstronaut., 2010, 66:963-973[3] C U C I N O T T A F A, M A N U E L F K, J O N E S J , et al. Spaceradiation and cataracts in astronauts [J]. Radiat. Res., 2001, 156:460-466[4] C H A N G P Y, C U C I N O T T A F A, B J O R N S T A D K A,et al. Harderian gland tumorigenesis: low-dose and L E Tresponse [J ]. Radiat. Res., 2016, 185:449-460[5] C U C I N O T T A F A. Review of N A S A approach to spaceradiation risk assessments for Marsexploration [J]. HealthPhys., 2015, 108:131-142[6] S I M P S O N J A. Elemental and isotopic composition of thegalactic cosmic rays [J ]. Ann. Rev.Nucl. Part. Sci., 1983, 33:323-382[7] R E A M E S D V. Particle acceleration at the sun and in theheliosphere [J ]. Space Sci. 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泰安市紫外线辐射等级特征分析摘要利用泰安市2007—2009年逐日紫外线观测资料,分析了太阳紫外线辐射强度等级的日、月、季、年变化特征,结果表明,泰安紫外线辐射较强,人们在生活中需注意预防紫外线辐射。

关键词紫外线;辐射;强度;等级;指数;山东泰安一般情况下,将太阳辐射中波长为200～400 nm的光线称为紫外线[1],其能量仅占太阳总辐射量的8%。

按照紫外线的不同波长所起的生物效应,紫外线分为A、B、C 3个波段,分别为UV-A(320～400 nm),UV-B(290～320 nm),UV-C(200～290nm)。

紫外线辐射在太阳总辐射中尽管所占能量比例较少,但由于其光量子能量较高,具有一定的穿透力,所产生的光化学作用和生物学效应十分显著。

近年来,人类活动对大气层中的臭氧层有不同程度的破坏。

医学证明,人体接受适量的紫外线照射可预防和治疗佝偻病,然而过量的紫外线照射可使人体产生红斑、色素沉着、免疫系统受到抑制,甚至患皮肤癌、白内障等疾病[2]。

随着经济的快速发展,人们越来越关注环境气候问题,同样也越来越关注紫外线辐射对人体的不同影响。

现在许多国家开始进行太阳紫外线辐射观测和预报。

澳大利亚、新西兰、美、英、法等国先后开始发布紫外线指数预报,1992年我国最先在长春和北京开始紫外线辐射光谱的观测[3],1999年广州、上海、天津等城市也相继开展了紫外线辐射观测和预报工作,泰安市气象局于2003年进行紫外线辐射强度观测。

由于所处纬度的不同及其他因素影响,紫外线辐射强度的地区差异明显[4-7]。

1监测仪器及其工作原理监测仪器:上海气科所SUR-1型太阳紫外线监测仪,属宽波段紫外观测仪器。

工作原理:太阳光线通过测量仪器的石英玻璃保护窗口以后,到达紫外线滤光片,其中只有280～400 nm 波段的紫外光线可以穿透滤光片,其它波段的光线(包括可见光、红外光和远红外光线)都被有效地阻截,所以实时观测每min 1个数据皆包括在紫外线不同波长的3个谱区中。