烟尘中电磁波传输特性的Monte Carlo模拟

根据等效颗粒模型和分形理论,运用Mie理论和离散偶极子近似方法分别计算了烟尘簇团粒子在波长为06328?μm的电磁波入射情况下的单次散射特性.根据辐射输运理论,利用Monte Carlo方法对电磁波在烟尘中的传输特性进行数值计算,给出烟尘中反射率和透射率随入射角和烟尘厚度变化的数值结果,并分析了入射角、烟尘粒子的密度和厚度对反射率和透射率的影响.这为研究电磁波在密集分布介质中的传输特性提供了一种方法. 关键词： 烟尘粒子 离散偶极子近似 传输特性 Monte Carlo模拟     

离体正常乳腺组织350～850 nm波段光谱特性

采用带有积分球附件的紫外/可见/近红外分光光度计测量了离体正常乳腺组织在350～850 nm光谱范围的反射率和透射率,运用反向倍加法得到了离体正常乳腺组织在相应光谱范围的光学参数,分析了正常乳腺组织的光学穿透深度随波长的变化情况。实验结果表明：350～850 nm波段正常乳腺组织的约化散射系数μ′_s大于吸收系数μ_a。μ′_s随着波长的增加而减小,即从350 nm波长值为9.731 mm-1～850 nm波长值为1.476 mm-1。μ_a从350 nm波长值为0.798 mm-1～850 nm波长值为0.102 mm-1,410 nm波长处存在一个吸收峰,其值为0.506 mm-1。光学穿透深度随着波长的增加而增大,从350 nm波长值为0.199 mm-1～850 nm波长值为1.439 mm。基于反向倍加法计算获得乳腺组织的光学参数,采用Monte Carlo模拟得到其相应光谱范围的反射率和透射率,并与实际测量值进行比较,二者的一致性较好。实验结果为乳腺组织的光活检及其光学治疗提供重要参考。     

Monte Carlo方法模拟非直视紫外光散射覆盖范围

针对大气中紫外光散射通信的特点, 用Monte Carlo方法对紫外光非直视(NLOS) 通信三种工作方式的覆盖范围进行分析, 建立了基于Monte Carlo方法的NLOS紫外光传输模型.利用Monte Carlo模拟方法对三种NLOS散射方式的单次和多次散射路径损耗及覆盖范围进行模拟研究, 结果表明, 多次散射和单次散射的路径损耗基本一致, NLOS(a) 类全向发送全向接收通信方式覆盖范围最小但全方位性好, NLOS(b) 类定向发送全向接收通信方式的覆盖范围较大但有一定方向性, NLOS(c) 类定向发送定向接收通信方式的覆盖范围最大但有很强的方向性.     

牙齿组织光学穿透深度有限元仿真分析

利用有限元方法对光在二维牙齿双层有限尺寸模型中传输的扩散方程进行求解,获取了光能在组织体内部的分布情况,并对牙釉质和牙本质在不同光学参量模型下的光学穿透深度进行仿真分析.结果发现,穿透深度随牙釉质散射系数的增大而减小,随牙本质的散射系数增大而增大.但牙釉质的穿透深度随散射系数的变化率（βe=0.007 97）要远远大于牙本质（βd=0.000 828）.采用Monte Carlo随机统计方法验证了本文有限元求解扩散方程的正确性.     

Monte Carlo方法模拟光在生物组织中传播的新进展

Monte Carlo方法已被广泛用于模拟复杂的随机介质如生物组织中光的辐射传输.在生物光子应用中,早期的Monte Carlo模拟模型忽略了光在组织中传输的波动性,而用中性粒子光子包来模拟其传播过程.然而,许多光学诊断技术是基于光在组织中的偏振效应和多重散射的相干性来揭示组织的生理和病理信息,这就要涉及光辐射的波动性.本文阐述了用Monte Carlo方法模拟光在生物组织中传播的最新进展.     

圆柱坐标系下任意方向辐射强度的源项六流法模拟

基于传统热流法,提出一种圆柱坐标系下的源项六流模型(Source Six Flux,SSF),可快速准确地计算参与性介质内任意方向的出射辐射强度.详细介绍SSF模型的基本原理和求解步骤,以圆柱形吸收、散射、发射性介质为例,模拟其沿任意方向的出射辐射强度,并与反向蒙特卡罗法(Backward Monte Carlo,BMC)和二流法(Two Flux Method,TFM)的计算结果进行比较.结果表明,SSF法与BMC法的计算结果吻合较好,计算精度均高于TFM法,但SSF法的计算效率明显优于BMC法.因此,SSF模型是一种适用于计算任意方向辐射强度问题的高效数值模型.     

光学应用 光学医学应用

R318.51 2005010798 散射介质中时间分辨漫反射的Monte Carlo模拟及其前瞻 =Monte Carlo simulation of time-resolved diffuse reflectance in turbid media[刊,中]／徐兰青(福建师范大学物理与光电信息科技学院.福建．福州(350007)),李晖…∥福光接术.-2004,26(1)．-60-63 综述了Monte Carlo方法在时间分辨漫反射法中的应用,介绍了时间分辨漫反射法测量组织光学特性参数的几种较为有效的时域Monte Carlo模拟算法,并对发展现状和趋势作了评价。图2参13(于晓光)     

ZnS型薄膜电致发光器件输运过程的解析能带模拟

采用解析能带模型对ZnS型薄膜电致发光器件的输运过程进行了Monte Carlo模拟.利用分段的多项式拟合了ZnS的实际导带结构,计算了能态密度和散射速率.以这些结果为基础,模拟了ZnS中的电子输运过程.通过比较,这一模型既具有非抛物多能谷能带模型运算速度快、使 用方便的优势,又具有与采用全导带模型相近的计算精度.进而,讨论了能带模型对模拟结 果的影响,发现色散关系与能态密度均对模拟结果有较大影响.     

散射介质中层间杂质检测效率的影响因素及分析

散射介质中层间杂质检测是一个非常重要的研究课题.改进现有的Monte Carlo方法,模拟大量光子在散射介质中的传输,得到入射光强、杂质埋藏深度、介质折射率、介质散射系数和各向异性因子对光学透反射成像法检测层间杂质效率的影响规律.结果表明,入射光强、杂质埋藏深度和介质折射率对透反射成像检测结果均有影响,且影响规律相似.增加入射光强、减小杂质埋藏深度或减小介质折射率均可提高反射光成像的检测效率;增大入射光强、减小介质折射率、减小介质散射系数或增大各向异性因子均可提高透射光成像的检测效率.这些规律对散射介质中层间杂质检测具有一定指导意义.     

基于矩变换的生物组织光学特性参量反演

针对漫射模型在近光源区具有较大模型误差,导致光学特性参量反演准确度较低的问题,提出了一种利用矩变换,改变原始数据形态,提高反演准确度的方法.比较了不同阶次条件下的光学特性参量反演准确度和拟合残差的统计分布状况,分析了不同信噪比下重构系数的相对误差.对25组数据的研究结果表明:3阶矩变换可显著提高两个光学参量(μa、μ′s)的估计准确度.在无噪音条件下,吸收系数μa重构的平均相对误差为7.04%;有效散射系数μ′s重构的平均相对误差为5.55%,相比于自然对数变换,μa降低了8.57%;μ′s降低了32.73%.在信号噪音满足一定条件情况下(大于50dB),3阶矩变换仍然能获得较高的光学参量反演准确度.矩变换方法能有效地提高光学特性参量反演估计准确度.     

蒙特卡罗模拟单阻止柱双散射体质子束流扩展方法

束流扩展是研究质子治疗大体积深度肿瘤的基础,利用Monte Carlo多粒子模拟软件Fluka2006.3b.10,计算质子经过单阻止柱双散射体后束流横向分布特性,与相同条件下由Highland公式经解析计算相比较.结果表明:在束流分布均匀性大于95%的范围内,Fluka计算得到的质子通量小于由Highland公式经解析计算得到的结果,膜薄的条件下二者符合好于膜厚的条件.束流扩展半径随着两个散射膜厚度的增加而增大,束流利用率先增加后减小,最大值是16.9%.     

变分累积展开方法中确定相变点的新方法

在计算有限温度SU(2)格点规范模型Polyakov线的过程中,考虑到变分累积展开法中有限距离相互作用效应与Monte Carlo中的有限体积效应的相似性,采用了新的方法来确定相变点.与已有的方法以及Monte Carlo模拟给出的结果比较,新方法给出的结果更接近Monte Carlo结果.     

Asymmetric diffusion model for oblique-incidence reflectometry

A diffusion theory model induced by a line source distribution is presented for oblique-incidence reflectometry.By fitting to this asymmetric diffusion model,the absorption and reduced scattering coefficients μa and μ’s of the turbid medium can both be determined with accuracy of 10% from the absolute profile of the diffuse reflectance in the incident plane at the negative position-1.5 transport mean free path(mfp’) away from the incident point;particularly,μs’ can be estimated from the data at positive positions within 0-1.0 mfp’ with 10% accuracy.The method is verified by Monte Carlo simulations and experimentally tested on a phantom.     

投影电子束光刻中电子穿透掩膜的Monte Carlo模拟

利用基于Mott散射截面和介电函数模型的Monte Carlo方法模拟了电子穿透掩膜的能量损失分布，其计算结果与实验结果符合很好. 由此进一步计算了角度限制投影电子束光刻(SCALPEL)掩膜的穿透率和衬度，结果表明：散射体的厚度对衬度的影响较大，衬度随散射体厚度的增加而增强，而支撑体对衬度的影响较小；增大限制孔的孔径角时，透射率相应增大，但衬度会降低；衬度随入射电子的能量增加而减小. 关键词： Monte Carlo模拟 电子束光刻 掩膜     

连续光在生物组织中能流率分布的漫射近似和模拟

分析了半无限大介质漫射近似不同边界条件的镜像光源结构,用镜像光源的方法给出了连续光入射时稳态能流率分布的漫射近似表达式,并用Monte Carlo方法对能流率分布进行模拟,分析了两种模型能流率分布的特点及其形成的机理;用Monte Carlo模拟结果检验了能流率分布漫射近似的精度,结果表明:漫射近似采用EBC边界条件的结果有较高的精度和计算较简单等优点,为能流率分布的快速准确计算提供了依据.     

解二维时间相关光子扩散方程的交替方向隐式法

研究了应用交替方向隐式法求解非均匀生物组织中的二维时间相关光子扩散方程,并同解析解以及Monte Carlo模拟的结果作了比较,数值结果表明,该方法具有较好的稳定性和较高的精度.     

二元合金表面偏析的Monte Carlo方法模拟

详细介绍了二元合金表面偏析的Monte Carlo模拟方法,并应用改进的分析型嵌入原子模型结合Monte Carlo方法模拟研究了Pd-Au合金表面成分及其剖面成分分布,发现Au在表面偏析,并同已有实验结果进行了比较.     

不同土壤类型的粗糙地面与其下方埋藏目标复合电磁散射研究

利用MOM研究了不同土壤类型的一维有耗介质粗糙地面与其下方二维埋藏目标的复合电磁散射问题,在数值计算中,引入了锥形入射波以减少粗糙面模拟中由于人为截断所引起的计算误差.当给定入射波频率、土壤成分及土壤温度和土壤湿度后,可以根据相关模型计算出土壤的相对介电常数.数值结果以二维无限长导体圆柱为例,利用 Monte Carlo方法统计计算了双站复合散射截面随土壤类型、土壤湿度、入射波频率及均方根高度等的变化情况,并做了详细分析及讨论.该研究结果对于探地雷达在民用、军事、工业等多领域的应用具有一定的理论指导价值. 关键词： 粗糙地面 土壤类型 相对介电常数 四成分模型     

寻找BATSEγ暴的TeV能区伴随γ暴

利用西藏ASγ实验三期阵列的重建数据，对25个BATSEγ暴的TeV能区伴随γ暴进行了符合寻找。在BATSEγ暴方向的90％误差范围内，找出在给定的小天区和时间间隔内出现的显著性较高的TeV事例团，并采用“等天顶角方法”来估计背景。发现少量事例团对背景有明显超出，考虑试验次数后，其超出还不足以认定为γ暴。通过Monte Carlo模拟给出了95％置信水平下流强上限的估计值为7．1×10^-9photons／（cm^2·s）。Searching for TeV burst-like events coincident with the BATSE GRBs data was made by using the ASγ （Tibet-Ⅲ） data. In the period we analysed, there were 25 BATSE GRBs in the field view of Tibet. A search region was defined by the BATSE 90% confidence level positioning error. A GRB candidate was chosen as a shower cluster appearing in a given small sky window and a given time interval. An equi-zenith-angle method was used to estimate the background. No significant TeV GRBs were detected. The flux upper limit at the 95% confidence level was estimated to be about 7.1×10^-9 γ（cm^2·s） by Monte Carlo simulation.     

模拟短脉冲激光在介质中传输的扩散综合有限元法

建立有限元模型,通过求解瞬态辐射传输方程模拟短脉冲激光在半透明介质中的传输.针对散射占优性半透明介质内辐射传输求解效率较差的问题,采用扩散综合加速迭代算法,提高计算效率,缩短计算时间.结果表明:采用精确解析式描述脉冲激光散射源项的求解策略可以获得准确的计算结果,精确地模拟快速变化的波前,不会产生数值扩散和数值振荡.此外,扩散综合迭代算法的计算时间仅为源项迭代的50%~60%.