本文關鍵詞：輻射環(huán)境下圖像傳感器外層屏蔽結構優(yōu)化設計

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【摘要】：視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為最直觀的信息獲取手段,能夠實時獲取輻射環(huán)境下核設施運行現場環(huán)境信息并記錄。當不可預測因素引發(fā)核事故時,便能夠為場外決策人員及時、有效的提供事故狀態(tài)信息,以便快速、準確地制定急響應預案并有效地實施。并且,為日后核設施退役作業(yè)中部分環(huán)境數據缺失的退役場所進行信息獲取提供,同時能夠根據具體的環(huán)境條件,及時改善退役方案,使退役計劃更安全、更有效的實施。圖像傳感器作為監(jiān)控系統(tǒng)中最重要的組件之一,其是否能在核輻射環(huán)境中正常使用或在核事故工況下可用,是保證視頻監(jiān)控系統(tǒng)順利、可靠地應用于核設施運行環(huán)境信息獲取的首要條件。電子元器件受輻射劑量、劑量率等因素影響較大,在高輻射劑量、劑量率等環(huán)境下,電子元器件極易因損傷而失效,需進行加固。開展對圖像傳感器系統(tǒng)加裝外層屏蔽結構設計,不僅能夠有效的抑制強輻射環(huán)境中射線所造成電離輻射對器件的損傷,還能夠降低其他環(huán)境因素(如壓力、適度、溫度等)對傳感器系統(tǒng)的影響。主要研究內容有:(1)開展圖像傳感器模組進行輻照損傷實驗,分析其在輻射環(huán)境下圖像傳感器輻射損傷效應,數字模組最先損壞,當模擬模組累計劑量達到1000Gy時,模擬模組才會失效。而圖像傳感器的光敏感應電路即使累計劑量達到1000Gy,仍可正常使用;(2)采用MACM軟件和MCNP5程序相結合的方法,建立圖像傳感器外層屏蔽體實驗模型,研究了不同源距(0.5m、0.75m、1m)、不同屏蔽材料(鎢-鎳合金,鉛)外層屏蔽結構體屏蔽性能影響因素。并根據MCNP5程序在不同條件下的模擬結果,分析討論圖像傳感器主板所受劑量率來評價外層屏蔽體的屏蔽效果;(3)根據MCNP5模擬計算結果以及對外層屏蔽結構屏蔽效果的分析,建立了圖像傳感器外層屏蔽結構優(yōu)化屏蔽體設計方案,并進行了對比分析,提出了圖像傳感器所受劑量率低于閾值;(4)在上述研究的基礎上,選取了鎢-鎳合金、ZF701玻璃以及鉛作為屏蔽材料,對圖像傳感器外層屏蔽結構進行了優(yōu)化設計。
【關鍵詞】：屏蔽 圖像傳感器 結構設計
【學位授予單位】：南華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TL752.3;TP212
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-20
• 1.1 研究背景與意義12-13
• 1.2 國內外研究現狀13-16
• 1.2.1 耐輻射視頻監(jiān)控系統(tǒng)的研究現狀13-14
• 1.2.2 圖像傳感器輻射損傷效應研究現狀14-15
• 1.2.3 抗輻射材料研究現狀15-16
• 1.2.4 MCNP輻射屏蔽模擬研究現狀16
• 1.3 研究內容與技術路線16-18
• 1.3.1 研究內容16-17
• 1.3.2 技術路線17-18
• 1.4 本章小結18-20
• 第2章 圖像傳感器輻射屏蔽特性研究方法20-34
• 2.1 圖像傳感器輻射屏蔽分析方法簡介20-22
• 2.1.1 MACM軟件簡介20
• 2.1.2 MCNP程序簡介20-22
• 2.2 圖像傳感器輻射損傷閾值分析22-28
• 2.2.1 圖像傳感器輻射損傷效應22-23
• 2.2.2 圖像傳感器模組輻照實驗23-28
• 2.3 圖像傳感器結構分析28-29
• 2.4 屏蔽體結構設計及屏蔽材料選型29-30
• 2.4.1 外層屏蔽體結構設計29-30
• 2.4.2 外層屏蔽結構材料選型30
• 2.5 外層屏蔽體屏蔽計算理論基礎30-32
• 2.6 本章小結32-34
• 第3章 外層屏蔽體厚度計算及屏蔽性能影響因素分析34-49
• 3.1 外層屏蔽體劑量計算模型34-35
• 3.2 屏蔽體屏蔽效果驗證35-42
• 3.3 外層屏蔽體屏蔽性能影響因素42-47
• 3.3.1 源-屏蔽體距離的影響43-44
• 3.3.2 屏蔽層厚度影響44-45
• 3.3.3 屏蔽材料影響45-47
• 3.4 本章小結47-49
• 第4章 屏蔽體結構優(yōu)化49-59
• 4.1 外層屏蔽結構優(yōu)化目標49-50
• 4.2 圖像傳感器外層屏蔽結構優(yōu)化方案分析50-54
• 4.2.1 外層屏蔽體尺寸及屏蔽層厚度優(yōu)化設計50-51
• 4.2.2 外層屏蔽體幾何結構優(yōu)化設計51-54
• 4.3 圖像傳感器外層屏蔽結構優(yōu)化前后對比54-56
• 4.4 本章小結56-59
• 第5章 總結與展望59-62
• 5.1 本文總結59
• 5.2 未來展望59-62
• 參考文獻62-68
• 致謝68

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