太阳粒子事件中高能质子的能量和通量变化范围分析

太阳粒子事件是太阳系发生的最大规模爆发事件，当太阳粒子事件出现时，太阳黑子附近变得异常明亮，如图1-11所示。有关研究表明，太阳粒子事件一般有两种主要的类型，一种类型的持续时间为几个小时，这种类型的太阳粒子事件中高能电子通量比较高；另一种类型的持续时间为几天，这种类型的太阳粒子事件发生时，测定的高能质子通量比较高。人们通过各种卫星携带的高能质子测量设备的测试和分析，建立了太阳粒子事件的高能质子模型，如美国喷气推进实验室（JPL）提出的JPL-1991太阳质子事件模型，该模型已被许多空间辐射环境计算软件所集成，如美国辐射协会提供的商业化软件SPACE RADIATION软件包中就集成了JPL-1991太阳质子事件模型。图1-12给出了利用相关软件计算的在同步轨道15年期间内，太阳粒子事件中的高能质子积分通量谱。从图中可以看出，不同置信度下给出的同一能量下的积分通量不同，随着质子能量的增高，这种差别越明显。从图中也可以明显看出，在置信度为95%情况下，能引起单粒子效应的质子能量大于30 MeV的积分通量为8.21×1010 proton/cm2。而在置信度为90%情况下，能引起单粒子效应的质子能量大于30 MeV的积分通量为5.01×1010 proton/cm2。

图1-11　太阳黑子附近变得异常明亮

图1-12　太阳粒子事件中的高能质子积分通量谱（同步轨道15年）

太阳粒子事件产生的高能重离子成分包括元素周期表中的所有元素，图1-13给出了在同步轨道15年期间内，太阳粒子事件中的高能重离子LET积分通量谱。计算中给出的是从氢到铀的所有成分的积分LET谱，计算的强度分布是在一个事件周期内的平均值，如最坏天平均值、最坏周平均值和峰值平均值。在CREEAM96和SPACE RADIATION计算软件中，依据的计算模型是1989年太阳粒子事件模型，应该注意的是，在1989年太阳粒子事件模型中没有给出高能重离子计算结果的不确定度系数。

图1-13　太阳粒子事件中的重离子积分通量谱（同步轨道15年寿命）

表1-2给出了从1997年到2001年期间发生的主要太阳粒子事件时高能质子的积分通量。从表中数据可以看出，太阳粒子事件发生时，能量大于10.0 MeV的质子积分通量在107～1010 proton/cm2范围内，而能量大于100.0 MeV的质子积分通量在104～108 proton/cm2范围内，数据表明，太阳粒子事件时高能质子的能量及通量变化范围很大，这种变化特性对电子器件和集成电路单粒子效应的预示分析带来了一定程度的挑战。

表1-2　太阳粒子事件中的高能质子积分通量　proton/cm2(www.xing528.com)

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