B位取代CaBi_2Nb_2O_9陶瓷微观结构与电学性能对比研究

CaBi_2Nb_2O_9(CBN)陶瓷居里温度高达940℃,为高温压电应用提供了必要条件。可能起施主作用的Cr,Mo,W,Sb掺杂离子被引入到CaBi_2Nb_2O_9(CBN)陶瓷的晶格中。对掺杂陶瓷的微观结构和电学性质进行了对比研究。SEM图像表明,掺杂的CBN基陶瓷,特别是CBN-W陶瓷的晶粒尺寸,均小于纯CBN陶瓷。W掺杂CBN陶瓷晶胞参数和电学性质结果表明,陶瓷中的W元素应为施主掺杂离子W^(6+)。Sb掺杂CBN陶瓷的晶胞体积和电学性质表明,Sb元素在CBN陶瓷中为+5价。+5价Cr,Mo元素存在于陶瓷中,无法形成+6价的原因可能是由于+6价离子半径较小,易产生晶格失配。W掺杂CBN陶瓷在所有组分中具有最高的d_(33)值,约13 pC/N时。Cr,Mo,Sb掺杂陶瓷也相对CBN基陶瓷具有更高的压电活性。此外,所有掺杂CBN陶瓷均具有良好的热稳定性、较高的居里温度和较低的介电损耗,表明Cr,Mo,W,Sb离子是可改善CBN基陶瓷性能的有效掺杂离子。

Co掺杂对CaBi_2Nb_2O_9陶瓷结构和电学性能的影响

采用传统固相反应法制备CaBi_2Nb_(2-x)Co_xO_9(CBNCo)陶瓷,研究Co掺杂对其微观结构、介电、压电以及电导性质的影响。结果表明:Co掺杂的CBN陶瓷为正交晶系结构,其中,CaBi_2Nb_(1.95)Co_(0.05)O_9陶瓷有杂相生成。所有CBNCo陶瓷均有较高致密性,烧结效果较好。Co的加入使CBN陶瓷烧结密度明显提高,压电性能得到改善;加入Co改性后,CBN陶瓷介电损耗均明显降低,居里温度略微增加。同时,Co的加入引入了更多缺陷,使导电机理有所改变。

基于ICRU模型的辐射剂量计算

不同组织器官辐射敏感性不同,且处于人体不同深度位置,因而复杂的空间辐射环境对各组织器官的危害不同。宽能谱质子是空间主要辐射粒子,获得质子能量和组织器官吸收剂量的对应关系对于飞行前辐射风险评估十分必要。国际辐射单位与测量委员会(ICRU)设定的组织等效模型相对人体模型质量小、形状规则,从任务实际出发更适于空间辐射监测与评估。本工作通过仿真计算建立了ICRU模型,分析了不同能量质子及γ射线与ICRU模型的相互作用过程,模拟了不同深度人体组织中探测到的吸收剂量,建立了基于ICRU模型的剂量监测校准和剂量预估仿真计算体系。

利用香农信息熵的方法验证空间辐射屏蔽后各向同性

空间辐射是制约载人深空飞行的重要环境因素之一,而人体器官所受的辐射剂量是评估辐射风险和研究防护方法的重要参数。但是,航天员深部器官的剂量只能通过计算得到,无法直接测量。器官剂量计算有直接和分步两种方法,后者可极大减少计算耗时。而经过飞行器屏蔽后舱内辐射能谱是否仍为各向同性,是决定分步计算方法准确性的关键。本文提出了一种利用香农信息熵理论对各向同性进行验证的方法。结果表明虽然屏蔽结构和统计位置会影响粒子分布,但出射粒子仍近似满足各向同性条件,并适用于分步计算的要求。

面向太阳粒子事件器官剂量测量的人体组织等效球研究

目的 针对载人航天飞行中太阳粒子事件(质子占绝大多数)的航天员辐射剂量精确测量问题,研究适用于质子的人体器官剂量测量组织等效球。方法 在课题组前期辐射假人研制基础上,通过测量和仿真方法,获得研制的中国航天员中心(ACC)等效球组成材料的外形尺寸、密度、元素占比以及质子能量损失率,与国际辐射单位和测量委员会(ICRU)推荐值进行比较。利用Geant4软件计算10~200 MeV质子在ACC等效球不同深度的辐射剂量,与ICRU等效球计算结果进行比较,验证剂量分布等效性。结果 与ICRU等效球相比,ACC等效球材料密度偏差0.6%,H元素含量偏差1.78%,质子能量损失率偏差<2%。在0.07、3、10、15、30、50、75和100 mm的剂量偏差分别为8.0%、10.8%、12.6%、19.4%、25.0%、17.0%、22.8%和16.2%,总体偏差为16.5%。结论 ACC等效球的质子剂量测量性能满足辐射防护目的要求,可作为一种为太阳粒子事件风险评估提供测量数据的有效手段。