闪烁光纤在γ射线辐照下部分特性的蒙特卡罗模拟

闪烁光纤在射线成像方面的应用越来越广泛。为了进一步了解闪烁光纤在射线辐照下的基本特性,基于蒙特卡罗方法,利用计算机模拟分析了γ射线在闪烁光纤中的好事例率与光纤长度及射线能量的关系,能量沉积效率与光纤长度及射线能量的关系。此项工作对于闪烁光纤阵列在射线成像,剂量场测量等方面的研究很有价值。     

闪烁光纤在γ射线辐照下部分特性的蒙特卡罗模拟

 闪烁光纤在射线成像方面的应用越来越广泛。为了进一步了解闪烁光纤在射线辐照下的基本特性，基于蒙特卡罗方法，利用计算机模拟分析了γ射线在闪烁光纤中的好事例率与光纤长度及射线能量的关系，能量沉积效率与光纤长度及射线能量的关系。此项工作对于闪烁光纤阵列在射线成像，剂量场测量等方面的研究很有价值。     

量子蒙特卡罗方法及其应用

量子体系的蒙特卡罗研究近十多年来非常活跃，并取得了很多富有意义的成果．量子蒙特卡罗方法愈来愈受到人们的关注．本文结合量子蒙特卡罗方法的建立和发展介绍了它的基本思想．在对几种具体方法作介绍的同时，还分析了它们特点．文中还对超导、主要是高温超导电性研究中的一些有益的量子蒙特卡罗工作作了介绍．最后讨论了量子蒙特卡罗方法存在的主要问题，并展望了量子蒙特卡罗方法的发展前景．     

透镜耦合ICCD相机级联模型和探测量子效率

利用线性系统理论,建立了透镜耦合ICCD相机的级联模型,用一级虚拟散射过程来等效像增强器对量子的散射过程.用探测量子效率和量子统计曲线分析系统的性能,发现系统在高增益状态,低频时探测性能基本不变,高频时随着频率的增加,性能下降很快;在低增益状态时,散射对系统性能影响明显,在散射级前端存在高增益级有助于提高系统性能.     

PIPS-α谱仪探测效率蒙特卡罗模拟及其影响因素

在放射源能谱测量过程中,PIPS-谱仪探测效率的影响因素有几何因子、空气层吸收、死层吸收、本征探测效率等,为了更精确地计算放射源的活度,分析母体核素种类和浓度,探究各因素对探测效率的影响具有重要意义。使用蒙特卡罗软件模拟不同探源距、真空度下的放射源的能谱测量;使用SRIM模拟5 MeV 粒子在空气和死层中的射程及分布;使用PIPS-谱仪测量241Am,238Pu,239Pu三种标准源的实际能谱;根据实验与模拟的结果对各个因素对探测效率的影响进行分析,并计算得到谱仪对不同放射源的本征探测效率。结果表明：在PIPS-谱仪的能谱测量过程中,影响谱仪探测效率的主要因素是几何因子和本征探测效率,空气层和死层对粒子的吸收可以忽略不计;谱仪对241Am,238Pu,239Pu三种标准源的本征探测效率分别为64.84%,49.95%,51.55%。     

X光高分辨探测用CsI(Tl)晶体的蒙特卡罗模拟研究

提出了一种基于CsI(Tl)闪烁晶体和面阵CCD器件、采用光纤和光纤面板进行光耦合及传输、以扇形束线阵扫描方式实现对X光高分辨探测的方案。CsI(Tl)晶体的尺寸大小将直接影响到晶体的发光效率及X光的高分辨探测,据此开展了蒙特卡罗模拟研究。模拟研究了X射线能量、X射线源到探测晶体的距离(源距)、CsI(Tl)晶体的厚度与X射线能量分布、全能峰效率与CsI(Tl)闪烁晶体转换效率之间的关系。结果表明,当X射线能量为120~450 keV,CsI(Tl)晶体尺寸厚度为0~1.5 cm变化时,全能峰效率的变化范围为31.34~96.74%,CsI(Tl)闪烁晶体的转换效率的变化范围为12.8~97.43%。可见,X射线的能量及CsI(Tl)闪烁晶体尺寸的厚度,是决定X光高分辨探测的重要参量,这对优化X光高分辨探测用CsI(Tl)晶体的尺寸设计具有一定的参考价值。     

中子产额活化测量法中γ γ符合探测效率的模拟计算

 为了估计聚变中子产额Cu活化测量法中加速器中子源刻度与实际测量中几何条件不一致对测量结果的影响，通过对MCNP进行二次开发，用蒙特卡罗方法计算了这两种情况下有角关联的γ γ符合探测效率，通过与刻度实验结果比较，验证了计算结果的正确性，得出了几何条件的差别引起探测效率的增加小于3%的结论。     

中子产额活化测量法中γ γ符合探测效率的模拟计算

为了估计聚变中子产额Cu活化测量法中加速器中子源刻度与实际测量中几何条件不一致对测量结果的影响,通过对MCNP进行二次开发,用蒙特卡罗方法计算了这两种情况下有角关联的γ γ符合探测效率,通过与刻度实验结果比较,验证了计算结果的正确性,得出了几何条件的差别引起探测效率的增加小于3%的结论。     

大粒子数二维硬核玻色子系统的量子蒙特卡罗模拟

采用随机级数展开的量子蒙特卡罗方法研究二维硬核的玻色-赫伯德模型的热力学性质. 首先通过算符变换将模型映射成为二维反铁磁准海森伯模型. 变换后的模型比通常的海森伯模型多一项, 该项正比于系统的格点总数 N, 对于大粒子数的系统, 该项使模拟耗时指数增加, 所以难以计算大粒子数系统.采用非局域操作循环更新后, 这个困难可以得到很好的解决, 可使粒子数总数增大到几千个.研究结果表明, 粒子数密度在0-0.5范围内增大时, 能量呈递减趋势, 并趋于某一定值, 随着正方晶格系统尺度增大, 能量也随之增大;正方晶格系统尺度一定时, 能量和磁化强度随着温度的升高而增大, 化学势的变化对能量和磁化强度没有影响, 能量随着正方晶格系统尺度增大而增大, 磁化强度却随之减小;正方晶格系统尺度一定时, 化学势的增大对比热没有影响, 随着温度的升高比热出现先增大后减小的趋势, 最后趋于某个值, 达到平衡, 而正方晶格系统尺度越大, 比热曲线增大部分的趋势越大, 减小部分的趋势也更明显, 参照朗道超流理论, 本文模拟的能量和比热曲线趋势与朗道二流体模型下He II的理论研究一致; 不同正方晶格系统尺度的影响不大, 均匀磁化率倒数在0-0.5(J/k_B)的低温范围内有很小的波动, J为耦合能, k_B为玻尔兹曼常数, 温度在0.5-2 (J/k_B)的范围内, 均匀磁化率的倒数随着温度的升高而增大, 且曲线的趋势显示了一种类似近藤行为.     

HPGe 探测器晶体尺寸及效率的研究

采用蒙特卡罗方法模拟计算光子的探测效率需对高纯锗( HPGe ) 探测器进行准确的建模。模拟计算研究了HPGe 晶体长度对探测效率的影响,并在空间不同的测量位置对放射源进行测量,将模拟计算与实验测量相结合,对探测器晶体的尺寸进行调整,获得了HPGe 探测器晶体的模拟计算的准确尺寸,并在122s1 332 keV 能量范围内对模拟结果进行了验证。结果表明,在此能量范围内HPGe 探测器的探测效率的模拟计算值与实验测量值的相对偏差大多数在5% 内,并建立点源探测效率与探测器轴向距离的关系。The accurate shape of HPGe detector is needed in order to calculate its detection efficiency with Monte Carlo methods. In our calculation, the influence of the HPGe crystal size on efficiency has been investigated; the final crystal sizes were determined by comparison with experiments and were validated by the experimental efficiency obtained at several source-to-detector positions. The results show that when the crystal dimensions determined are used to calculate the detection efficiency in the energy range 122s1 332 keV, the relative deviations between simulated and most experimental results were within 5%. In addition, the relationship between detection efficiency and axial distance to detector was established.     

Method for developing HPGe detector model in Monte Carlo simulation codes

This paper describes a simulation model for a high-purity germanium (HPGe) detector by scanning the detector with a low-energy collimated source and calibrating the efficiency of the detector. The parameters of the initial simulation model, particularly the dead-layer thickness, were modified step by step according to the experimental results. The validity of codes, models, and methods was shown by implementing the model into the FLUKA and MCNPX codes and cross-checking against the experimental data.     

基于蒙卡模拟的分段γ扫描无源效率刻度方法

针对200 L核废物桶分段γ扫描（SGS）过程中的效率刻度问题,提出了一种效率刻度函数模型,采用MCNP程序计算不同基质密度和γ射线能量条件下的离散断层效率,经过多元非线性回归获取函数参数,从而建立效率刻度函数,实现核废物桶SGS断层效率刻度。对核废物桶样品进行实验分析,结果表明：对于桶内基质分别为密度0.310 g·cm⁻³的硅酸铝、密度0.595 g·cm⁻³的木质纤维,桶内核素分别为活度3.110×10⁵ Bq的点源¹³⁷Cs、活度1.371×10⁵ Bq的点源⁶⁰Co,在桶内仅有单个点源存在的核素分布极端不均匀情况下,桶内核素活度重建误差在−37.68%～31.52%范围内。本文的方法能够准确有效实现核废物桶SGS断层效率矩阵计算,并确定核废物桶内放射性核素活度,满足实际检测要求。     

Monte Carlo simulation of GM probe and NaI detector efficiency for surface activity measurements

This paper deals with the direct measurement of total (fixed plus removable) surface activity in the presence of interfering radiation fields. Two methods based on Monte Carlo simulations are used: one for a Geiger–Muller (GM) ionisation probe and the other for sodium iodide (NaI) detector with lead collimators; equations for the most general case and the geometry models for Monte Carlo simulation of both (GM and NaI) detectors are employed. Finally, an example of application is discussed.     

Fully parallel code for Monte Carlo simulation

We present a fully parallel version of Monte Carlo simulation of the Ising model using the Metropolis algorithm. In the 3-dimensional version the performance can be enhanced by a factor >20 in 16-bit word processors relative to other multispin codes. This factor could be further increased if implemented in 64-bit word computers.     

单光子计数型CCD的蒙特卡罗模拟

建立了适用于研究PI-LCX：1300型单光子计数型CCD量子效率及多像素事件的蒙特卡罗模拟模型,采用蒙特卡罗程序Geant4对0.5~30.0 keV能量区间的X射线在CCD芯片中的输运进行了模拟研究。研究了X射线在CCD芯片中的能量沉积谱,给出了CCD探测X射线的效率曲线,其结果与厂家提供的效率曲线一致。研究了Si片厚度对探测效率的影响,结果表明在有效探测范围内,Si片越厚探测效率越高,而对较高能量的X射线,此趋势不明显。研究了能量沉积分布在多个像素中的问题,结果表明周围像素中的能量沉积主要由中心像素的特征X射线及瑞利散射X射线所贡献,在5~30 keV之间X射线能量越高,能量沉积效率越低,多像素污染效果越弱。     

热辐射输运问题的高效蒙特卡罗模拟方法

惯性约束聚变研究中,热辐射光子在介质中的输运以及热辐射光子与介质的相互作用是重要研究课题,蒙特卡罗方法是该类问题的重要研究手段之一.隐式蒙特卡罗方法虽然能正确地模拟热辐射在介质中的输运过程,但当模拟重介质(材料的吸收系数大)问题时,该方法花费的计算时间将变得很长,导致模拟效率很低.本文以离散扩散蒙特卡罗方法为基础,开发了"离散扩散蒙特卡罗方法辐射输运模拟程序",可以较好地解决重介质区的计算效率问题,但是离散扩散蒙卡罗方法在模拟轻介质区时精度不够高.辐射输运问题中通常既有轻介质也有重介质,为了能同时解决蒙特卡罗方法模拟的效率和精度问题,本文研究了离散扩散蒙特卡罗方法与隐式蒙特卡罗方法相结合的模拟方法,并提出了新的扩散区与输运区界面处理方法,研制了混合蒙特卡罗方法的辐射输运模拟程序.典型辐射输运问题模拟显示:在模拟重介质问题时,该程序能大幅缩短模拟时间,且能取得与隐式蒙特卡罗方法一致的结果;在模拟轻重介质均存在的问题时,与隐式蒙特卡罗方法相比,混合蒙特卡罗方法的模拟精度与其相当且计算效率同样能够得到显著提升.     

FLUKA程序在法拉第杯设计中的应用

法拉第杯是加速器束流强度绝对测量装置,其收集效率对于法拉第杯的设计至关重要。应用蒙特卡罗软件FLUKA对北京正负电子对撞机直线加速器分析磁铁AM2处的法拉第杯进行模拟设计。给出了法拉第杯不同部位对收集效率的影响曲线,并给出了入射电子在法拉第杯中的能量沉积分布与带电粒子分布图,最终得到了优化的法拉第杯尺寸,使得对入射电子的收集效率达到99.73%。     

FLUKA程序在法拉第杯设计中的应用

法拉第杯是加速器束流强度绝对测量装置,其收集效率对于法拉第杯的设计至关重要。应用蒙特卡罗软件FLUKA对北京正负电子对撞机直线加速器分析磁铁AM2处的法拉第杯进行模拟设计。给出了法拉第杯不同部位对收集效率的影响曲线,并给出了入射电子在法拉第杯中的能量沉积分布与带电粒子分布图,最终得到了优化的法拉第杯尺寸,使得对入射电子的收集效率达到99.73%。     

单光子计数型CCD的蒙特卡罗模拟

建立了适用于研究PI-LCX:1300型单光子计数型CCD量子效率及多像素事件的蒙特卡罗模拟模型,采用蒙特卡罗程序Geant4对0.5~30.0 keV能量区间的X射线在CCD芯片中的输运进行了模拟研究。研究了X射线在CCD芯片中的能量沉积谱,给出了CCD探测X射线的效率曲线,其结果与厂家提供的效率曲线一致。研究了Si片厚度对探测效率的影响,结果表明在有效探测范围内,Si片越厚探测效率越高,而对较高能量的X射线,此趋势不明显。研究了能量沉积分布在多个像素中的问题,结果表明周围像素中的能量沉积主要由中心像素的特征X射线及瑞利散射X射线所贡献,在5~30 keV之间X射线能量越高,能量沉积效率越低,多像素污染效果越弱。     

Quantum Boltzmann equation solved by Monte Carlo method for nano-scale semiconductor devices simulation

A two-dimensional (2D) full band self-consistent ensemble Monte Carlo (MC) method for solving the quantum Boltzmann equation, including collision broadening and quantum potential corrections, is developed to extend the MC method to the study of nano-scale semiconductor devices with obvious quantum mechanical (QM) effects. The quantum effects both in real space and momentum space in nano-scale semiconductor devices can be simulated. The effective mobility in the inversion layer of n and p channel MOSFET is simulated and compared with experimental data to verify this method. With this method 50nm ultra thin body silicon on insulator MOSFET are simulated. Results indicate that this method can be used to simulate the 2D QM effects in semiconductor devices including tunnelling effect.