γ射线在大气中产生康普顿电流的快速计算方法

康普顿电流是激励核电磁脉冲的主要机制。为了提高核电磁脉冲数值模拟中射线产生康普顿电流过程的计算效率,发展了一种射线在均匀大气中产生康普顿电流的快速计算方法。首先通过计算康普顿电子在出射方向上的衰减特征,得到在电子出射方向净电子流与其射程和出射距离的拟合关系,然后结合康普顿散射微分截面,给出单能射线在大气中产生的康普顿电流密度的解析数值计算方法。和蒙特卡罗程序的计算结果比较,用该方法计算得到的电流密度值差异在10％以内,计算速度提高两个量级以上。该计算方法可用于大气中康普顿电流的快速估算。     

非均匀大气中γ射线输运的蒙特卡罗模拟方法

γ射线在高空大气中的输运问题常采用蒙特卡罗方法进行模拟,但由于大气是非均匀连续介质,通常需要根据高度上的密度变化将大气进行分层处理.高空大气密度变化非常剧烈,精细的分层会带来很大的计算量.针对非均匀连续介质中的粒子输运问题,利用质量距离抽样方法代替传统的步长抽样方法,提出一种可直接模拟粒子在非均匀连续介质中输运的蒙特卡罗方法,实现γ射线在非均匀大气中输运的蒙特卡罗模拟,并与MCNP程序的计算结果进行比较,结果符合较好.     

能量响应平坦的康普顿探测器设计

以开展能量响应平坦的真空康普顿探测器为目的,采用厚薄材料叠加补偿设计思想,使用蒙特卡罗方法,对真空康普顿探测器的灵敏度能量响应进行了优化设计。优化的探测器系统采用0.01,1.00 mm厚Au叠加的发射极,3 mm厚Fe前窗以及3 mm挡铅。在f40 mm准直下,实现了在0.4~7.0 MeV 能区内,探测器本征灵敏度极值变化小于10.7%。该能量响应平坦性优于当前各种常见的探测器。

     

能量响应平坦的康普顿探测器设计

以开展能量响应平坦的真空康普顿探测器为目的,采用厚薄材料叠加补偿设计思想,使用蒙特卡罗方法,对真空康普顿探测器的灵敏度能量响应进行了优化设计。优化的探测器系统采用0.01,1.00 mm厚Au叠加的发射极,3 mm厚Fe前窗以及3 mm挡铅。在f40 mm准直下,实现了在0.4~7.0 MeV 能区内,探测器本征灵敏度极值变化小于10.7%。该能量响应平坦性优于当前各种常见的探测器。     

中子在大气中产生氮俘获γ的蒙特卡罗模拟研究

为了精确计算早期核辐射,建立了中子及次级γ在大气中输运的蒙特卡罗计算模型,并利用几何分裂算法与时间分裂算法等减方差技巧提高计算效率,计算得到了距源点不同距离球面上中子与中子次级γ的信息,给出了不同位置不同时间的氮俘获γ能量释放率。开展了氮俘获γ能量释放率的规律性研究,并分析了中子能量对氮俘获γ的影响。结果表明,氮俘获γ能量释放率先随源点的距离增加而增大,在距源点约500 m达到峰值,而后随距离增加指数衰减。氮俘获γ能量释放率在时间上服从指数衰减规律,衰减时间在0.1 s左右。引入表征氮俘获γ辐射强度参数a和特征衰减时间参数τ,拟合得到了不同距离不同时间氮俘获γ能量释放率的快速计算公式。研究表明,氮俘获γ辐射强度、衰减时间及其空间分布均与中子能量密切相关。     

γ射线在LSO晶体中的能量沉积

采用蒙特卡罗程序MCNP计算了γ射线在LSO晶体中的能量沉积分布并与相应的实验结果进行了对比,验证了该方法的正确性。在此基础上计算了不同能量的γ射线在LSO晶体中的能量沉积分布,分析了γ射线与物质的不同作用对晶体中能量沉积分布的影响,总结出在晶体轴向和径向的能量沉积分布规律。轴向上,不同能量γ射线在LSO晶体中的能量沉积近似为指数分布,在表面能量沉积密度较小;在径向方向,γ射线在入射轴线上能量沉积密度很高,在距入射轴较近的区域,主要是次级电子产生沉积能量,随着距离的增大,γ射线能量沉积逐渐减小;在距入射轴较远的区域,能量沉积主要是散射γ射线产生。     

γ射线在LSO晶体中的能量沉积

采用蒙特卡罗程序MCNP计算了γ射线在LSO晶体中的能量沉积分布并与相应的实验结果进行了对比,验证了该方法的正确性。在此基础上计算了不同能量的γ射线在LSO晶体中的能量沉积分布,分析了γ射线与物质的不同作用对晶体中能量沉积分布的影响,总结出在晶体轴向和径向的能量沉积分布规律。轴向上,不同能量γ射线在LSO晶体中的能量沉积近似为指数分布,在表面能量沉积密度较小;在径向方向,γ射线在入射轴线上能量沉积密度很高,在距入射轴较近的区域,主要是次级电子产生沉积能量,随着距离的增大,γ射线能量沉积逐渐减小;在距入射轴较远的区域,能量沉积主要是散射γ射线产生。     

基于同步辐射加速器的康普顿背散射γ射线源(Ⅰ)产生MeV量级γ光子的数值计算

提出在筹建的上海同步辐射装置上建造一条MeV量级γ射线束及应用站,采用μm波长的红外(或远红外)激光与储存环中3.5GeV电子束进行康普顿背散射,从而获得能区为1—25MeV的康普顿背散射γ光子束,该光子束具有高强度、高极化度(线和圆极化)、准单色、方向性好的优点,可以广泛地应用于核物理和核天体物理基础研究及相关的应用研究领域.介绍了康普顿背散射的基本原理,并结合储存环参数给出了光子束性能的数值计算结果.     

基于同步辐射加速器的康普顿背散射γ射线源(Ⅱ)产生亚GeV量级γ光子的数值计算

提出在筹建的上海同步辐射装置上建造一条亚GeV量级γ束线站,采用nm波长的紫外激光与储存环中3.5GeV电子束进行康普顿背散射,从而获得能区为300—870MeV的γ光子束.该光子束具有高强度、高极化度(线和圆极化)、准单色、方向性好的优点.文中结合储存环参数给出了光子束性能的数值结果,并探讨了相互作用区和标记位置的选择方案.     

A distributed equivalent magnetic current based FDTD method for the calculation of E-fields induced by gradient coils

This paper evaluates a new, low-frequency finite-difference time-domain method applied to the problem of induced E-fields/eddy currents in the human body resulting from the pulsed magnetic field gradients in MRI. In this algorithm, a distributed equivalent magnetic current is proposed as the electromagnetic source and is obtained by quasistatic calculation of the empty coil's vector potential or measurements therein. This technique circumvents the discretization of complicated gradient coil geometries into a mesh of Yee cells, and thereby enables any type of gradient coil modelling or other complex low frequency sources. The proposed method has been verified against an example with an analytical solution. Results are presented showing the spatial distribution of gradient-induced electric fields in a multi-layered spherical phantom model and a complete body model.     

紧凑型单能伽马射线源

基于高亮度电子束与超短强激光相互作用的逆康普顿散射X/γ射线源具有单色性好、能量可调、偏振可控等特点,在核安全及核安保领域具有广泛的应用前景。清华大学将研制国际上首套能量达MeV的紧凑准单能伽马源装置并开展包括先进辐射成像、基于核共振荧光的物质分析检测等应用工作。给出该光源设计方案,以及针对其关键性能指标进行的优化及光源最终性能指标。目前已完成光源的设计,正在进行部件的加工采购,预计将于2023年启动装置的安装调试工作,于2025年完成项目的调试和验收。     

一种减小梯度线圈产生的涡流的方法

从原理上分析了减小梯度线圈的半径可以减小其在带抗涡流板磁体中引起的涡流.然后采用目标场方法设计了一组半径缩减的梯度线圈，并用Biot-Savart定理计算了这个梯度线圈的梯度线性区.最后通过磁共振成像实验证明了原理中分析得出的结论. 关键词： 梯度线圈 涡流 目标场 流函数     

一种中子脉冲序列核信号高速相关函数计算方法

为解决基于PC机平台、高达1 GHz采样率下的相关函数计算的实时性需求,针对中子脉冲序列核信号本身所具有的结构特点,设计了高速、实时的相关函数计算方法,实现了采样率为1 GHz的中子脉冲序列核信号的实时相关函数计算。性能测试结果表明,算法达到了对中子脉冲序列核信号进行相关计算的时间在1 h以内的实时性要求,使得铀部件质量丰度的实时检测成为可能。     

A simple and fast method for computing the relativistic Compton scattering kernel for radiative transfer

The Klein-Nishina differential cross section averaged over a relativistic Maxwellian electron distribution is analytically reduced to a single integral, which can then be rapidly evaluated in a variety of ways. A particularly fast method for numerically computing this single integral is presented. This is, to our knowledge, the first correct computation of the Compton scattering kernel.     

A fast method for computing the integrals of the relativistic Compton scattering kernel for radiative transfer

For various computer simulation applications, one needs the integrals of the Compton scattering kernel over its parametes. An efficient and accurate for evaluaying these integrals is described and the corresponding software is available upon request.     

A SHF-SEM method of induced current

We consider features of studying semiconductor structures by SEM with an attachment for registering microwave signal variations when a sample in an SHF field is irradiated by pulsing electronic probe.     

一种电流引线的热力学计算方法

从超导磁体气冷电流引线的热平衡方程出发,对电流引线进行分段,提出了一种较为精确计算电流引线长横比及由电流引线末端流入低温容器热量的计算方法;电流引线中氦气流阻是设计电流引线时一个很重要的参数,由于电流引线片形状很复杂,计算其中氦气流阻比较好的方法是采用CFD软件Fluent。氦气模型单元数很庞大,因此对氦气模型进行了简化和分段,相邻两段模型间采用流量和压力边界条件进行耦合。     

大气下行长波辐射快速实验测量方法研究

采用辐射传输模式模拟了特殊角度随气溶胶光学厚度及大气温湿度的变化情况,结果显示晴空下该角度不受气溶胶影响,受大气温度影响小,但受大气水汽含量影响显著,因此晴空下热红外光谱仪测量下行辐射时特殊天顶角可只根据大气水汽含量确定。西部荒漠地区下行辐射测量实验结果表明,据大气水汽含量确定的特殊角度值与实验结果一致,且该角度处辐射作为积分辐射符合精度要求。特殊角度值可用研究区大气水汽含量确定,该快速测量法可广泛用于野外实验,方便快捷测量准确瞬时下行辐射。