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FASTRAD - 空间辐射分析软件

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用于辐射屏蔽分析的3D CAD工具            

· FASTRAD新版本4.2.2可用!新设计–新映射–新功能        

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18年来,FASTRAD® 始终被航天工业公认为辐射剂量分析与屏蔽优化领域的标杆软件。

 

全球范围内,超过150家卫星制造商、航天机构及子系统供应商每日都在使用FASTRAD®进行工程实践。

 

本软件能有效减低整体屏蔽质量,优化设备抗 辐射能力。凭借其CAD几何导入模块,组件、子系统以及卫星整体结构的3D建模变得简单!

 

FASTRAD® 是以下应用的理想解决方案:

 

  • 空间辐射环境分析
  • 关键计算(含扇区分析法:Minimum路径/斜向光线追踪)
  • 创新优化的逆向蒙特卡罗方法

 

 

一、辐射CAD界面与数据交换

简化配置流程,专注于创建和处理3D辐射模型,支持完整STEP对象特征的导入导出。

1、CAD交互界面

图形化用户界面支持几何建模功能:

  • 基础几何体插入(方盒、平板、圆柱、球体、锥体、三角棱柱、椭圆环面体、梯形拉伸体等)
  • 3D/2D可视化查看器与对象工作(旋转/平移等变换)
  • 带材料数据库的定义接口
  • 基础几何体与STEP导入模型的挖空/布尔运算
  • 高级显示与截图工具
  • 质量计算功能
  • 材料管理工具(显示/替换/列表清理)
  • 探测器处理工具集
  • 高级搜索工具
  • 三维测量工具
  • 截面剖切平面

2、CAD文件导入

支持STEP格式(AP209/AP214/AP14_is/部分AP203)模型导入,兼容主流CAD工具生成文件。增强型读取器支持:

  • 模型层级结构
  • 实体取名信息
  • 实体颜色属性
  • 材料信息(仅AP214_is标准)

3、组件数据库

提供FASTRAD®组件数据库管理系统,支持:

  • 将组件模型存入数据库
  • 从数据库调用组件到当前模型
  • 创建自定义组件库并团队共享

软件预置标准电子元件封装库(扁平封装/TO系列等),支持用户扩展补充。

4、与其他辐射代码交互

C++/GEANT4项目导出功能:

  • GDML 2.7格式模型导出
  • 几何转换器
  • 粒子源定义
  • 灵敏体积探测器定义
  • 剂量/LET等物理量直方图生成
  • 物理过程选择

 

 

二、光线追踪计算

基于3D模型特征点创建实体,执行关键分析: 

扇区分析(Minimum路径/斜向光线追踪)

  • 等效厚度计算
  • 射线可视化
  • 屏蔽映射分析

1、TID&TNID光线追踪

支持对含基础几何体或细分曲面(STEP/IGES格式)的模型进行扇区分析剂量计算,提供两种算法:

  • 斜向追踪法(关联实体球体剂量深度曲线)
  • Minimum路径法(关联壳体剂量深度曲线)

该模块专用于敏 感区域的位移损伤等效注量(DDEF)和总电离剂量(TID)计算。

2、屏蔽优化工具

通过色阶映射直观显示扇区分析的穿透厚度分布:

  • 在选定表面生成屏蔽热点分布图
  • 支持射线投影到包围盒,实现局部屏蔽优化设计
  • 2D/3D映射结果可直接叠加在模型上显示

3、六面等效厚度

计算探测器在±X/±Y/±Z六个方向的等效屏蔽厚度,用户可自定义模拟屏蔽盒尺寸。 

4、扩展建模

支持基于现有实体特征创建点/线/面,提供投影/空间变换等工具。特有几何体定义接口允许直接选取三维图形特征点创建FASTRAD®实体,可通过几何变换工具批量生成规则模型图案。

 

 

三、蒙特卡罗计算与脚本模块

基于粒子-物质相互作用截面的蒙特卡罗输运计算,考虑材料成分与粒子行为,提供更高精度。支持多线程并行计算加速,实时结果跟踪窗口可监控计算进程,3D映射功能实现物理量的空间分布可视化。

1、入射电子/质子3D逆向蒙特卡罗

针对含多尺度特征的复杂3D模型,传统正向MC计算耗时问题,逆向MC提供优质TID解决方案:

该方法综合考虑以下粒子:初级与次级电子、初级质子、次级光子(轫致辐射)

通过点探测器和敏 感体积可获取:

  • 沉积电离剂量(总量及分粒子类型统计)
  • 总非电离剂量(基于NIEL数据表)
  • 各粒子类型的透射注量

TID与TNID计算结果取决于点状/体积目标区域的材料属性。

 

需注意该方法专为各向同性环境设计,其模块支持可视化粒子轨迹,并可在选择特定径迹时显示相互作用特性。配套的三维映射模块可计算敏 感区域内的沉积能量、透射通量及关联误差。反向蒙特卡洛模块可为所有探测器和敏 感体积生成独立映射文件,也可生成包含所有选定探测器的合并映射文件。

 

2、电子/质子/光子3D正向蒙特卡罗输运支持:

初级/次级粒子全谱考虑
多种源几何定义
单能/连续能谱输入
多灵敏体积选择

输出结果:

  • 沉积能量
  • 吸收剂量
  • 粒子注量分布
  •  

3、脚本开发模块

 

通过脚本模块自定义FASTRAD®:

  • 脚本语言:FASTRAD®中已集成脚本语言功能。用户可通过该语言与软件核心组件交互、执行参数化任务、处理自定义文件格式等
  • 脚本集成开发环境:用户可在专属界面中编写个性化脚本
  • 脚本库管理:用户可存储脚本文件并实现快速调用

 

四、内部充电分析(可选模块)

1、电流密度与电荷沉积率

 

详细计算以下参数:

  • 入射电子通量(pA/cm²)
  • 总电荷沉积率(C/m³/s)
  • 初级电荷沉积率(C/m³/s)
  • 沉积能量(MeV)
  • 支持体积/表面/点探测器等多维度计算,基于蒙特卡罗粒子输运方法。
  •  

2、三维时变电场分析

通过有限元方法实现:
 

  • 三维电势与电场时变计算
  • 基于3D时变映射的ESD风险评估
  • 以正/逆向MC计算的电荷沉积率为源项
  •  

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