硅酸镥γ图像转换屏荧光弥散特性研究

分析LSO无机闪烁晶体中荧光弥散的原理。采用蒙特卡罗方法,将荧光弥散分为γ光子在LSO闪烁体中转化为次级电子并沉积能量,以及沉积能量转换为荧光光子在闪烁体中输运2个过程进行模拟。其中,前一过程采用MCNP蒙特卡罗程序模拟,后一过程的模拟计算由自编蒙特卡罗程序实现。给出了闪烁体的点扩散函数,计算结果与刀口法实验测量得到的点扩散函数相吻合。采用该方法计算了不同入射γ射线能量和各种厚度闪烁体下的点扩散函数。数据结果表明:点扩散函数的FWTM(full width at tenth maximum)随着γ射线能量的增大先减后增,并逐渐趋于稳定,还随着闪烁体厚度的增加而逐渐增大,文中给出了呈现这种变化规律的原因。     

电子束在相对论返波管振荡器收集极上的能量沉积

在圆周对称的磁场作用下,环形电子束以一定角度轰击在圆柱面的相对论返波管振荡器(RBWO)收集极上并将能量沉积其中,采用蒙特卡罗程序FLUKA,建立了电子的能量沉积分布计算模型,研究了电子能量沉积分布规律;建立了背散射电子的运动模型,模拟了磁场作用下背散射电子的运动轨迹;研究了圆周对称径向磁场的近似方法。研究结果表明:随着磁场强度的增大,最大能量沉积密度增大,背散射电子在更靠近电子束入射区域的位置再次入射并沉积能量,且可能形成一个新的能量沉积峰值。在磁场强度较大时,采用单向的径向磁场即可较好地计算圆周对称径向磁场下背散射电子的能量沉积分布。     

矩形均匀电子束在激光介质中的能量沉积的模拟计算

本文主要论述了0.5MeV,单能垂直入射的电子束在三种不同密度的氟化氪准分子激光介质中的能量沉积。计算是采用Monte Carlo方法的MCSED程序,光轴方向采用周期性边界条件,因此能够给出平行于和垂直于电子束入射方向的沉积能量的空间分布。本文给出了在三种不同密度下的出射电子的角分布。用该程序对垂直入射的,初始能量为1MeV的电子在半无限大Al靶中的沉积能量的计算结果与ONETRAN程序的结果及实验结果的比较表明MCSED程序的计算结果是可靠的。     

微结构X射线源中电子与阳极作用的蒙特卡罗模拟

根据电子多重散射理论,基于蒙特卡罗方法研究不同能量电子垂直入射不同材料的阳极靶后,电子在阳极靶内的沉积能量分布,及X射线发射位置的能量分布.结果表明：电子在靶内的轨迹扩展和入射电子能量、靶材料有关,99%电子能量沉积在近似圆柱形区域内.且电子在入射方向上的沉积能量分布不是直接递减,而是先递增到一定深度后再递减,符合电子背散射理论.说明X射线产生区域是在距表面一定深度区域内.另外,通过对比分析发现金刚石膜作为电子吸收光栅是不可行的,但作为热沉材料有很大的潜力.这些结论可为微结构X射线源研究及高亮度高相干X射线源设计提供参考.     

强γ背景下中子针孔成像的点扩展函数

 利用基于Geant4建立起来的针孔成像模型获得了不同偏移量下γ与中子的好事例、能量沉积的比值,并模拟分析了强γ背景对中子针孔成像点扩展函数的影响。研究结果表明:在偏移量小于1 cm时,γ与中子的好事例之比、γ与中子的能量沉积峰值之比以及γ与中子的能量沉积总和之比分别在0.40～0.42,0.63～0.65以及0.46～0.49之间;偏移量大于1 cm时,比值下降明显,γ对中子的影响减小。在同一偏移量下,γ射线的点扩展函数的分布范围要比中子的小,两者叠加后所获得的点扩展函数的分布范围介于两者之间。在一定入射偏移范围内的成像质量优于在针孔中心位置入射时的成像质量。     

电子能量对收集极中电子束能量沉积的影响北大核心CSCD

理论分析了收集极中运动电子的失能机制和电子能量对电子束能量沉积的影响,用蒙特卡罗方法计算了不同能量下入射电子的能量沉积分布,分析了电子能量对电子束在收集极中能量沉积的影响,并据此提出了提高收集极耐电子束轰击能力的两种途径。结果表明:激发和电离是收集极中入射电子的主要失能机制;电子的能量越高,在材料中的穿透能力越强,收集极中被收集电子束的最大能量沉积密度越低。综合考虑束流密度分布对能量沉积的影响,可通过两种途径来提高收集极耐电子束轰击的能力:一是通过结构设计增大电子束的收集面积,减小收集极上被收集电子束的束流密度;二是设计高阻抗器件,增大被收集电子束的电子能量,减小收集极上被收集电子束的束流密度。     

高能伽玛相机探测量子效率的蒙特卡罗模拟

探测量子效率（DQE）可被用来精确描述图像噪声通过成像系统的传播特性。根据级联理论,简洁得出了零频噪声传播情况下成像系统的DQE 表达式。采用蒙特卡罗程序MCNP 计算了高能X射线的硬化能谱在六种常用闪烁晶体中的能量沉积分布以及高能伽玛相机的DQE,分析了闪烁晶体的材料和厚度对DQE的影响。模拟结果表明,高密度、高原子序数是影响DQE的主要因素,在同样厚度下,LuAP和LSO转换屏的探测量子效率最高。     

飞秒激光-固体靶相互作用中γ射线发射研究

采用137Cs-γ标准源对LiF热释光探测器进行了标定,将其用于测量激光-固体靶相互作用产生的γ射线的空间分布和能量分布。结果显示：γ射线主要在激光反射方向和靶法线方向附近区域发射;γ射线能量分布为类麦克斯韦分布,拟合的温度约为12.52 keV 。     

BGO高能γ探测器性能测定与效率模拟

实验测定了两套新制作的φ75×100 BGO高能γ探测器的能量分辨与时间分辨,根据BGO晶体中Ge的热中子俘获所释放的2条高能γ射线对γ能谱作能量刻度.模拟计算了4—30MeV能量区间BGOγ探测器的全能峰效率、单逃逸率与双逃逸率,计算了入射γ光子在0—30MeV区间均匀分布时BGO探测器的实际计数响应与计数效率随γ光子能量的变化,分析了γ光子在探测介质中的能损向下延展造成的能谱扭曲.     

高能质子在散裂靶中的能量沉积计算与实验验证

高能质子在散裂靶中的能量沉积是散裂靶中子学研究的重要内容之一,准确掌握高能质子在散裂靶中引起的能量沉积分布与瞬态变化是开展散裂靶热工流体设计的重要前提.本文采用MCNPX,PHITS与FLUKA三种蒙特卡罗模拟程序,计算并比较了高能质子入射重金属铅靶、钨靶的能量沉积分布及不同粒子对总能量沉积的占比贡献;针对高能质子入射金属钨靶的能量沉积实验数据空白,采用热释光探测器阵列测量了250 MeV质子束入射厚钨靶的能量沉积分布,实验结果表明蒙特卡罗模拟程序在散裂靶中能量沉积的计算结果具有较高的可靠性.     

Be原子在Be基底上的沉积过程研究

利用分子动力学方法模拟了Be原子在Be基底上的沉积过程. 模拟了沉积粒子不同入射动能条件下, 沉积薄膜表面形态的差异. 在一定能量范围内, 增加粒子入射动能可以减小薄膜的表面粗糙度. 但是, 过高的入射动能, 不利于减小薄膜表面粗糙度. 通过沉积薄膜中原子配位数以及单个原子势能沿薄膜厚度的分布, 分析沉积原子入射动能对于薄膜及表面结构的影响. 沉积动能较大时, 薄膜的密度较大; 单个原子势能沿薄膜厚度分布较为连续; 同时薄膜中原子应力沿薄膜厚度分布较为连续. 最后, 分析了沉积粒子能量转化的过程、粒子初始动能对基底表面附近粒子局部动能增加的影响.     

Gamma ray and π0 production from hydrogen and complex nuclei by 270–375 MeV gamma rays

Measurements are reported on the differential cross section for secondary gamma ray production on hydrogen and nuclear targets at 90° in the laboratory through the interactions of primary gamma rays in the energy range 270–375 MeV. A difference method using bremsstrahlung beams at different end point energies was employed. The gamma ray detector was a high resolution Nal(Tl) spectrometer and time of flight discrimination was used to reject neutrons. For incident gamma rays in the range 270–375 MeV the first pion nucleon resonance is strongly excited and the observed gamma ray yields are consistent with those expected due to an admixture of coherent and incoherent π⁰ photoproduction in the resonance region. The experiment marks the first successful use of a large Nal(Tl) crystals as a gamma ray spectrometer at a high energy electron linear accelerator, despite the low duty cycle and its accompanying difficulties for such detectors.     

Symmetry properties of three-dimensional magnetization distributions induced by focused circularly polarized lights

We analyze symmetry properties of the three-dimensional magnetization distribution in the optic-magneto film induced by focused circularly polarized lights. The magnetization distributions are derived and evaluated based on the vector diffraction theory and the inverse Faraday effect of the isotropic and nonmagnetically ordered material. It is shown that for any radial symmetrical amplitude, phase, or hybrid amplitude-phase pupil filter, the magnetization distribution of the axial component is circular symmetric but those of the radial and azimuthal components are annular symmetric with regard to the optical axis. All of the three components have a symmetric distribution with regard to the focal plane. The direction of both axial and radial components can be inversed with the helicity of incident circularly polarized light but the direction of azimuthal component is independent of helicity. The axial component has a decisive effect to all-optical magnetic recording, and within the effective axial range, the size of its magnetization domain hardly expands in the transverse direction.     

双频容性耦合CF4等离子体放电的二维混合模拟

研究了等离子体反应装置内的等离子体密度、粒子能量与角度分布等参量在装置径向与轴向上的分布特性。在研究过程中应用二维混合模型对CF4气体放电进行模拟。计算结果显示:在电极表面与侧壁附近的鞘层区特性有明显的区别。由于装置侧壁处受电源产生的射频电场的影响较小,侧壁处的鞘层主要由双极扩散机制形成,其产生的径向电场强度较弱,鞘层厚度也较薄。而在电极附近,由于受到射频电场的影响,鞘层的厚度显著增加,指向电极方向的轴向电场强度也远大于指向侧壁方向的径向电场强度。在电极区域内,离子通量分布均匀;在电极边缘与侧壁的间隙内,因电场强度减小,离子通量则发生迅速衰减。在射频电极覆盖的范围内离子能量分布大体上保持不变,电极与侧壁的交界处,由于受到侧壁处径向电场的影响,离子能量分布略有不同。在放电装置的中心区域,入射到电极上的离子角度分布基本保持一致,而在电极边界与装置侧壁的交界处,由于径向电场的影响,离子的垂直入射角增加,以大角度轰击电极的离子数量也显著增加。     

Quantum-Confined Stark Effects in a Single GaN Quantum Dot

Using analytical expressions for the polarization field in GaN quantum dot, and an approximation by separating the potential into a radial and an axial, we investigate theoretically the quantum-confined Stark effects. The electron and hole energy levels and optical transition energies are calculated in the presence of an electric field in different directions. The results show that the electron and hole energy levels and the optical transition energies can cause redshifts for the lateral electric field and blueshifts for the vertical field. The rotational direction of electric field can also change the energy shift.     

30 keV H+在聚碳酸酯微孔膜中动态输运过程的实验和理论研究

测量了30 keV的H⁺入射倾斜角度为-1°和-2°的聚碳酸酯微孔膜后,出射粒子二维分布图、角度分布、相对穿透率以及出射H⁺电荷态纯度随沉积电荷的演化.实验中30 keV的H⁺在微孔膜中输运特性与之前其他能区离子在微孔膜中输运特性有显著不同,实验中直接观测到出射粒子导向部分和散射部分的动态演化过程,出射的H⁺由沿微孔孔轴方向的导向H⁺和沿入射束流方向的散射H⁺两部分组成,随着微孔内电荷斑的沉积,出射的导向H⁺的占比不断减小,出射散射H⁺占比不断增加;出射H⁰占总出射粒子的比例不断减小,其中心方向逐步向入射束流方向偏转.微孔膜处于不同倾斜角度时,微孔内沉积电荷斑的位置和电场强度是不同的.同时模拟计算了入射H⁺在微孔内部的运动轨迹、微孔内部电荷斑电势和场强分布,实验结果和理论结果得到了很好的验证.对出射离子导向部分和散射部分的动态演化过程的观测和理论解释,使得对中能区离子在微孔膜中输运机制有更好的认识.     

Eikonal approximation for single-electron capture from hydrogen molecules by proton impact

A four-body eikonal approximation is developed to study the single-electron capture process in collision of the fast protons with the hydrogen molecular targets. For a fixed orientation of the molecular axis, the double-differential cross sections are evaluated for electron capture. Interference patterns originated from the two atomic centres are obtained for different orientations of the molecular target. Equal-weighted average of the differential capture cross sections over all the possible orientations of the molecular target is calculated for various impact energies. Angular distributions of the differential cross sections for single charge transfer at various impact energies as a function of the angle between the axis of the molecule and the incident beam direction are calculated and compared with their corresponding experimental values as well as the results obtained from other theories. Integrated cross sections are calculated and compared with available experimental data and other theoretical calculations.     

Al(001)表面上沉积Ti薄膜的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟方法,研究了Ti原子连续沉积于Al(001)表面上的薄膜生长过程,分析了入射能量为0.1、5 eV和衬底温度为300、700 K时的界面结合及微观结构.模拟结果表明,增加入射能量和衬底温度,使Ti薄膜的表面越光滑;通过径向分布函数和键对分析技术对薄膜微观结构进行分析,发现衬底温度时薄膜微观结构影响较大,温度300 K及以下时,Ti薄膜主要是FCC结构,随着温度升高,FCC结构成分减少,无序结构成分增加,而入射能量则对薄膜微观结构没有明显影响.