均匀磁场下碳离子笔形束的剂量变化分析及位置修正方法

分析外加均匀磁场对于碳离子笔形束剂量分布的影响,并考虑修正这种影响,为磁共振成像引导碳离子放射治疗的临床应用提供指导。本文利用蒙特卡罗方法模拟计算了不同能量碳离子笔形束在不同强度磁场下的剂量分布情况,发现垂直于碳离子束入射方向的均匀磁场对于碳离子笔形束射程缩短的影响很小,磁场对碳离子束的主要影响是引起束流横向偏转,特别是碳离子束布拉格峰位置的横向侧移。横向侧移程度与碳离子束的能量和磁场强度相关,根据模拟结果,得到了一个计算碳离子束布拉格峰在磁场中相对横向偏转的方程,并提出一种校正外加磁场引起的碳离子束布拉格峰横移的角度修正方法。这些结果可用于指导磁共振图像引导碳离子放射治疗计划系统的研发。     

碳离子在不同材料叶片的多叶光栅上产生的次级粒子研究

在碳离子放射治疗中，碳离子束与治疗头设备和患者身体相互作用产生的次级粒子可以到达患者体内的许多区域，在产生的次级粒子中以中子和$\gamma $射线的产额为最大。在不影响束流配送功能的情况下，减少碳离子放疗中产生的次级中子和$\gamma $射线对于降低放疗后出现的正常组织并发症及二次肿瘤风险有着非常重要的意义。本文利用蒙特卡罗(Monte Carlo)方法模拟计算了被动式束流配送系统下，400 MeV/u碳离子束照射到由不同材料叶片构成的多叶光栅(MLC)形成典型的10 cm×10 cm方形射野时，在水模体中产生的次级中子和$\gamma $射线所沉积的剂量及空间分布等。模拟结果显示:碳离子束通过MLC形成射野后在水模体中产生的次级中子主要分布在水模体的入射端，次级$\gamma $射线较为均匀的分布在整个水模体内，且较多分布在具有展宽Bragg峰(SOBP)射野在水模体中贯穿时的坪区。对于MLC叶片材料的选择，则需根据实际情况对叶片厚度以及次级粒子当量剂量的要求来确定。本文通过模拟研究不同MLC叶片材料产生次级粒子的情况，为被动式束流配送系统中MLC叶片及其他元件的材料选择提供了科学依据。     

9-戊基咔唑-3,6-双-(炔苯基-4-甲酸乙酯)的合成与双光子特性研究

采用钯催化的碳碳偶合反应合成了9-戊基咔唑-3,6-双-(炔苯基-4-甲酸乙酯)(I).进一步研究了化合物I在四氢呋喃和40%四氢呋喃水溶液中的光物理性质,结果显示,化合物I在40%四氢呋喃水溶液中的紫外吸收峰位置与其四氢呋喃溶液相比没有发生明显移动,它在40%四氢呋喃水溶液中的单光子荧光发射峰出现在453 nm,较其在四氢呋喃溶液的发射有42 nm红移,其荧光量子效率为0.44.用波长为660 nm飞秒激光激发时,化合物I在40%四氢呋喃水溶液中的双光子荧光发射最大峰红移至489 nm,其双光子吸收截面值为251GM,比其在四氢呋喃溶液中的截面(151 GM)增强了60%.     

4-(4-甲氧基苯亚甲基)-2-苯基-5(4H)-噁唑酮纳米带的可控制备及光学特性研究

选取大π共轭体系4-(4-甲氧基苯亚甲基)-2-苯基-5(4H)-噁唑酮作为研究对象,采用再沉淀法制备其纳米晶体,通过研究溶剂、温度、搅拌速度、搅拌时间等因素对所形成的纳米粒子的形貌尺寸的影响,成功制备出了形貌较单一的纳米棒和纳米带结构并进一步考察了它们的紫外吸收和发射光谱,结果表明随着纳米粒子尺寸的增加,其吸收光谱和荧光光谱均出现红移,荧光量子效率随着粒子尺寸的增大略有增大.     

新型有机盐光引发剂的双光子聚合特性研究

本文运用激光微细加工技术,通过对不同浓度引发剂的甲基丙烯酸类树脂的聚合行为进行评价,研究了1-甲基-2-[2-(9-戊基-咔唑-3-基)-乙烯基]-3,3-二甲基吲哚碘盐(I)作为双光子光引发剂的聚合特性,结果表明该化合物在扫描速度为44μm/s时,双光子聚合阈值为139kJ/cm²;当激光能量密度为286kJ/cm²时,引发聚合的曝光时间阈值为0.7ms.实验结果为进一步作为双光子聚合三维结构的微细加工提供了可靠依据.     

金纳米粒子对黑色素瘤细胞的重离子辐射增敏效应研究

采用配体交换法合成了粒径15 nm左右的11-巯基十一烷酸包被的金纳米粒子（mAuNPs）,使用透射电镜和纳米粒度电位仪对合成后的金纳米粒子进行了表征,然后用MTT法检测了mAuNPs对体外培养小鼠黑色素瘤B16-F10细胞的毒性。在传能线密度（LET）为50 keV/μm的碳离子束照射下,利用香豆素-3-羧酸（3CCA）作为荧光探针检测mAuNPs对水溶液中羟自由基的增强效应、二氯荧光素双醋酸盐（DCFHDA）检测mAuNPs对细胞内活性氧（ROS）的增强效应、克隆形成法检测mAuNPs对B16-F10细胞的辐射增敏效应。实验结果表明:mAuNPs对小鼠黑色素瘤B16-F10细胞基本无毒;mAuNPs对水溶液中的羟自由基产额增强为1.08~2.95倍;在共培养浓度为5 μg/mL情况下mAuNPs增加了胞内活性氧水平,mAuNPs在10%细胞存活水平下的辐射增敏比（SER）为1.15。因此,mAuNPs在黑色素瘤细胞中展现出对重离子的辐射增敏效应。     

重离子加速器示范装置被动式束流配送系统次级中子特征的蒙特卡罗研究

在碳离子放射治疗中,碳离子束在剂量配送过程中会与束流输运线相互作用,形成以中子辐射为主的外辐射场.由于中子是高LET射线,具有较高的相对生物学效应,减少碳离子放疗中产生的次级中子有助于降低放疗后正常组织并发症几率及二次肿瘤风险.利用蒙特卡罗方法对保守情况(能量为400 MeV/u,多叶光栅完全闭合)下碳离子治疗被动式束...     

多光子光刻用的杯[4]芳烃分子玻璃正性光刻胶

分子玻璃材料和多光子光刻技术分别是近年来光刻胶和光刻技术领域的研究热点.本文对分子玻璃正性光刻胶在多光子光刻中的应用进行了探索,设计合成了叔丁氧基羰基保护的杯[4]芳烃衍生物分子玻璃材料,将其作为主体材料与光生酸剂三氟甲磺酸三苯锍鎓盐进行复配,制备了分子玻璃正性光刻胶,探讨并优化了光刻胶的成分配比及其在紫外光曝光下的显影工艺.利用780nm波长飞秒激光对所制备的分子玻璃正性光刻胶进行了多光子光刻特性的评价,实验得到了最低线宽180nm的线条和复杂的二维微结构图形,结果表明杯[4]芳烃衍生物分子玻璃正性光刻胶有望应用于多光子光刻技术.