基于蒙特卡罗方法的几何因子计算程序

应用蒙特卡罗方法求解几何因子,基于蒙特卡罗方法的几何因子计算程序使用C++语言编写,可用于任意位姿的各种尺寸的圆面探测器对圆面源几何因子的计算。该程序使用了方差减小技巧。通过与国际通用蒙特卡罗计算程序（MCNP5）的计算结果对比,该方法具有结果准确（误差较小）、计算速度快、使用方便等优点。最终使用该程序计算几何因子,与实验数据进行对比,成功验证了中子深度分布分析（NDP）能谱测量系统探测器位姿的准确性（误差5%以内）,并对其移动位置进行修正,发现电机移动20 mm大约会产生1 mm的误差。     

基于蒙特卡罗方法的几何因子计算程序

应用蒙特卡罗方法求解几何因子,基于蒙特卡罗方法的几何因子计算程序使用C++语言编写,可用于任意位姿的各种尺寸的圆面探测器对圆面源几何因子的计算。该程序使用了方差减小技巧。通过与国际通用蒙特卡罗计算程序(MCNP5)的计算结果对比,该方法具有结果准确(误差较小)、计算速度快、使用方便等优点。最终使用该程序计算几何因子,与实验数据进行对比,成功验证了中子深度分布分析(NDP)能谱测量系统探测器位姿的准确性(误差5%以内),并对其移动位置进行修正,发现电机移动20mm大约会产生1mm的误差。     

基于蒙特卡罗方法的中子屏蔽材料设计

基于蒙特卡罗粒子输运程序MCNP,设计了一种强度高、密度低、具有优异中子屏蔽性能的新型玻璃纤维/B4C/环氧树脂复合材料,模拟计算了镅-铍（Am-Be）中子源产生中子对该材料的透射率;研究了该材料的中子屏蔽性能与传统屏蔽材料的差异以及不同B4C质量分数对该材料的屏蔽性能影响;根据模拟结果分析了该材料对不同能区中子（慢中子、中能中子、快中子）具有的不同屏蔽性能。研究发现：B4C质量分数为10%的该种新型玻璃纤维/B4C/环氧树脂复合材料的中子屏蔽性能,尤其是慢中子屏蔽性能较传统的含硼聚乙烯和Al-B4C合金材料更为优异;但随着B4C质量分数的增大,屏蔽性能提升不明显。结果验证了蒙特卡罗方法用于中子屏蔽材料优化设计的可行性。     

基于蒙特卡罗方法的α粒子细胞S值计算

在放射性免疫治疗以及硼中子俘获治疗（BNCT）等放射性治疗过程中,粒子通过与人体组织材料相互作用产生次级电子将能量传递给人体组织,放射性核素在细胞尺度分布的不均匀性将严重影响靶区剂量分布。为深入了解放射性核素在细胞中不同位置分布对靶区剂量影响,采用基于历史凝聚算法的Monte Carlo 工具包Geant4编写了细胞S值计算程序。计算了2种细胞尺寸,12种粒子能量,3种源分布方式的细胞S值,与医学内照射剂量（MIRD）委员会解析算法的计算结果进行对比,发现两者差异在1%以内。证明了Geant4在m尺度下细胞剂量计算的可行性,并对BNCT治疗过程中产生的粒子(1.47 MeV与1.78 MeV)的细胞S值进行计算。     

基于蒙特卡罗方法的卫星光学波段闪电辐射观测模拟

我国下一代静止气象卫星风云四号将首次搭载光学闪电成像仪上天,对闪电和与之相联系的强对流天气进行实时、连续观测。对未来风云四号卫星闪电观测资料的特性进行预先研究,一个重要的途径就是建立光学波段的闪电辐射传输模拟算法,对闪电辐射的物理过程及卫星观测到的闪电辐射光学特征进行模拟研究。结合风云四号卫星闪电成像仪观测的几何和波长参数,在构建简化的闪电光源模型和雷暴云模型的基础上,利用蒙特卡罗随机模拟和光子追踪方法,模拟得到了风云四号卫星闪电成像仪观测到的云顶闪电信号,并对其辐射特征进行了初步研究。结果表明,基于蒙特卡罗方法的闪电辐射传输模拟,可以从理论上揭示卫星光学波段闪电辐射观测与最重要影响参数之间的联系,这将为未来星载闪电资料的应用提供非常有价值的信息。     

电子加速器屏蔽室空间散射的蒙特卡罗计算

为解决电子直线加速器屏蔽室的空间散射计算相关问题,采用蒙特卡罗程序MCNP4B进行模拟,使用分步计算的方法,结合分裂和轮盘赌技巧,计算出9MeV驻波直线加速器运行时的空间散射剂量率大小.并实际测量了加速器运行时屏蔽室周围距地面上方1m处的空间散射剂量分布.将计算得到的结果、计算空间散射的经验公式结果和实际测量的结果三者进行了比较分析.结果表明:蒙特卡罗方法计算值比较符合实际测量值,经验公式计算值则存在一定的偏差.     

医用驻波电子直线加速器的微波系统

讨论医用驻波电子直线加速器的微波系统的信号传输、反射以及相位特性等, 同时给出了加速器输出剂量率与微波相位关系的实验曲线.     

大功率电子加速器的辐射灭菌效果研究

在中国科学院近代物理研究所自行研制的大功率电子加速器上, 研究了不同辐照剂量的电子束对大肠杆菌、 金黄色葡萄球菌和变形杆菌3种微生物的杀灭效果, 同时检测了辐照后菌体超氧化物歧化酶（SOD）活性的变化。 结果显示: 辐照剂量达到2.0 kGy时, 可完全杀灭金黄色葡萄球菌, 2.2 kGy时可完全杀灭大肠杆菌和变形杆菌; 辐照对3种微生物的SOD活性有较显著的影响。 To study the effects of radiation sterilization of the electron beam, the three species of microorganisms, Escherichia. coli, Staphylococcus aureus and Proteus vulgaris were irradiated with the electron beam, delivered by the electron accelerator independently developed by the Institute of Modern Physics, Chinese Academy of Sciences, and the changes of superoxide dismutase (SOD) activity of these irradiated microorganisms were also tested. The results indicated that the Staphylococcus aureus were fully radio sterilized with the radiation dosage of 2.0 kGy, but 2.2 kGy to the Escherichia.coli and Proteus vulgaris. Moreover, the data also demonstrated that the irradiation had noticeable effects on the SOD activity of the three microorganisms.     

基于蒙特卡罗模拟的射束硬化校正方法

传统的射束硬化校正方法, 通常需要针对每一种材料测量该材料对射线的吸收曲线. 由于吸收曲线对实验条件有很大的依赖性, 每当改变X光机电压或者被测工件的材料等条件时,需要重新测量吸收曲线才能完成硬化校正过程. 这种方法费事费时. 本文提出了基于蒙特卡罗模拟计算物质吸收曲线的硬化校正方法. 实验中, 分别用本方法和传统的硬化校正方法对铝工件进行硬化校正, 经过比较, 确认本方法是有效的. 然后用该方法对不同材料(铝、铁和铜)的工件进行校正. 实验结果表明, 本方法能有效消除各种材料工件图像中的硬化伪影, 是快速的和切实可行的.     

高能电子束对抗蚀剂曝光的Monte Carlo模拟

利用分段散射模型, 借助Monte Carlo方法模拟了具有高斯分布特征的 高能入射电子束(50keV≤E₀≤100keV)在抗蚀剂中的 散射过程, 分别得到了不同曝光条件下的电子背散射系数和能量沉积分布, 模拟结果与实验结果很好地符合. 在这一能量段, 当电子束能量越高、抗蚀剂 越薄、基片材料的原子序数越低时, 邻近效应越弱. 本文的模拟结果不仅能为高能电子束光刻工艺优化曝光条件、降低邻近效应提供理论指导, 而且能为进一步的邻近效应的校正提供更精确的数据.     

Beam Hardening Correction Base on Monte Carlo Simulation Method

For the empirical beam hardening correction in computerized tomography (CT), it is necessary to measure an attenuation curve for the material. The attenuation curve depends on the X ray machine operation parameters and object material, etc. If any measuring condition changes, a new attenuation curve has to be measured. This approach is time consuming and difficult to implement. A new method of beam hardening correction is presented in this paper, which is based on Monte Carlo simulation of the attenuation characteristic. An aluminium object is scanned and the projection data is corrected by the empirical beam hardening correction and by the simulation based correction. The results of the reconstructed images confirm the correctness of the simulation based method. The simulation based correction has been applied successfully to CT projection data of several test samples, with the material of aluminum, steel and copper.     

碳离子束射程快速验证方法的蒙特卡罗模拟研究

可通过楔形装置把离子束(质子和重离子)纵向上的的深度剂量分布转换成横向上的剂量分布,进行离子束射程的快速测量及验证。本工作通过基于GEANT4内核的GATE蒙特卡罗模拟平台,模拟计算了不同能量碳离子束在用于制作楔形装置的铜、铝、铁和有机玻璃等材料中的深度剂量分布,得到不同能量碳离子束在不同材料中Bragg峰位所处深度与能量之间的关系;模拟计算了不同能量碳离子束穿越单楔板、双楔板和大小组合楔板等楔形装置后横向上的剂量分布,得到了横向剂量峰值出现位置与碳离子束射程之间的关系。本文蒙特卡罗模拟研究为进一步开发重离子治疗当中的射程快速验证方法与设备奠定了坚实的基础。     

1.2MeV电子加速器束流聚焦性能的研究

用二维全电磁PIC方法模拟了1.2MeV电子加速器束流聚焦过程,分析了计算结果. 特别研究了电子枪结构、阳极结构和极间电压分布等初始条件的影响, 得到了一些有价值的物理规律.     

基于蒙特卡罗的量子仿真实验

结合量子力学计算与蒙特卡罗随机方法,发展了一种仿真实验方法.该方法通过对实验仪器不确定度的引入,对Schulz等在2003年开展的100MeV/uC6+与氦原子的碰撞电离实验(Nature,2003,422(6927):48.)进行了仿真模拟.结果表明,反应显微成像谱仪位置分辨、靶温度以及引出电场电压的细微的波动都能够...