均匀磁场下碳离子笔形束的剂量变化分析及位置修正方法

分析外加均匀磁场对于碳离子笔形束剂量分布的影响,并考虑修正这种影响,为磁共振成像引导碳离子放射治疗的临床应用提供指导。本文利用蒙特卡罗方法模拟计算了不同能量碳离子笔形束在不同强度磁场下的剂量分布情况,发现垂直于碳离子束入射方向的均匀磁场对于碳离子笔形束射程缩短的影响很小,磁场对碳离子束的主要影响是引起束流横向偏转,特别是碳离子束布拉格峰位置的横向侧移。横向侧移程度与碳离子束的能量和磁场强度相关,根据模拟结果,得到了一个计算碳离子束布拉格峰在磁场中相对横向偏转的方程,并提出一种校正外加磁场引起的碳离子束布拉格峰横移的角度修正方法。这些结果可用于指导磁共振图像引导碳离子放射治疗计划系统的研发。     

碳离子在不同材料叶片的多叶光栅上产生的次级粒子研究

在碳离子放射治疗中,碳离子束与治疗头设备和患者身体相互作用产生的次级粒子可以到达患者体内的许多区域,在产生的次级粒子中以中子和$\gamma $射线的产额为最大。在不影响束流配送功能的情况下,减少碳离子放疗中产生的次级中子和$\gamma $射线对于降低放疗后出现的正常组织并发症及二次肿瘤风险有着非常重要的意义。本文利用蒙特卡罗(Monte Carlo)方法模拟计算了被动式束流配送系统下,400 MeV/u碳离子束照射到由不同材料叶片构成的多叶光栅(MLC)形成典型的10 cm×10 cm方形射野时,在水模体中产生的次级中子和$\gamma $射线所沉积的剂量及空间分布等。模拟结果显示:碳离子束通过MLC形成射野后在水模体中产生的次级中子主要分布在水模体的入射端,次级$\gamma $射线较为均匀的分布在整个水模体内,且较多分布在具有展宽Bragg峰(SOBP)射野在水模体中贯穿时的坪区。对于MLC叶片材料的选择,则需根据实际情况对叶片厚度以及次级粒子当量剂量的要求来确定。本文通过模拟研究不同MLC叶片材料产生次级粒子的情况,为被动式束流配送系统中MLC叶片及其他元件的材料选择提供了科学依据。     

超声速后台阶流动/射流相互作用的数值模拟

采用高精度格式求解二维Navier-Stokes方程研究超声速射流与同向超声速后台阶流动相互作用的流场基本结构及规律,分别应用5阶WENO格式、6阶中心差分格式离散对流项和黏性项,时间推进采用3阶Runge-Kutta格式,并应用消息传递接口（message passing interface,MPI）非阻塞式通信实现并行化.分别研究了超声速后台阶流动、超声速射流的基本结构特征,以此讨论和分析超声速后台阶流动/射流相互作用的特征,以及不同来流条件对波系结构、涡结构、剪切层、膨胀扇等的影响,尤其是来流剪切层和射流剪切层的相互作用,形成复杂的波系结构及相互干扰的流动现象.      

锰原子的二步多光子与三步三光子共振电离研究

激光共振电离技术是痕量分析中的重要手段之一。文章以速率方程理论为基础,对锰原子的激光共振电离过程进行了分析,讨论了电离过程中各级激发光功率密度及激光作用时间对电离效率的影响;提出了根据所要求的电离效率和激光作用时间计算所需要的各激发光或电离激光的功率密度的方法;得到了饱和激发或饱和电离的规律及阈值条件。研究发现,在激光作用时间为10 ns时,锰原子饱和电离的激光强度阈值基本都在108 W·cm-2的量级,只有“1+1”双色双共振低三个量级;而“1+1”和“1+1+1”饱和激发的激光强度阈值则在102～103 W·cm-2量级;并且随着激光作用时间的增加,各过程的饱和激发和饱和电离的激光强度阈值将单调减少。     

ZnAl2O4：Tb3+荧光粉的合成、结构及其光学性能研究

通过溶胶-凝胶法制备出不同Tb³⁺掺杂浓度和不同二次煅烧温度下的ZnAl₂O₄:Tb³⁺荧光粉, 并利用X射线衍射(XRD)和荧光光谱等对样品进行了表征。由XRD结果可知,当Tb³⁺掺杂的摩尔分数不大于9%,二次煅烧温度在600℃以上时,所得粉体为结晶性良好的尖晶石相。在紫外光激发下,ZnAl₂O₄:Tb³⁺荧光粉的发射光谱由位于488 nm(⁵D₄→⁷F₆)、542 nm(⁵D₄→⁷F₅)、587 nm(⁵D₄→⁷F₄ )和621.5 nm(⁵D₄→⁷F₃)的4个发射峰组成。研究发现,Tb³⁺的掺杂浓度和二次煅烧温度对样品发光强度有着重要影响,当Tb³⁺的摩尔分数为5%,二次煅烧温度为900℃时,ZnAl₂O₄:Tb³⁺荧光粉的发光最强,继续增加Tb³⁺掺杂浓度或提高煅烧温度,分别会出现浓度猝灭和温度猝灭现象。     

空间激光通信最新进展与发展趋势

空间激光通信凭借其带宽优势,成为未来高速空间通信不可或缺的有效手段,是近年来国际上的研究热点。本文详细介绍了美国、欧洲和日本在空间激光通信技术领域的最新研究进展和未来发展规划,总结了国内外空间激光通信演示计划的主要参数指标。通过对空间激光通信最新研究计划的分析,归纳出空间激光通信高速化、深空化、集成化、网络化、一体化5个发展趋势,以及需要突破的高阶调制、高灵敏度探测、多制式兼容、"一对多"通信等关键技术。为我国激光通信设备及相关研究提供借鉴和参考。     

光谱对小球藻和等鞭金藻生长的影响

采用单色LED光源和荧光灯从效率和速率两个角度研究了光源光谱对海生小球藻和等鞭金藻8701生长的影响,结果表明,连续光谱能够促进较高的最大生长率,蓝光促进生长的效率较高,两者组合能够较好地兼顾效率和速率。为了定量描述光照中的光谱参量,引入光谱吸收系数,根据光源发射光谱和藻体吸收谱计算海藻对光源光谱的量子吸收效率,该系数与实验结果中相应的生长效率成正相关,能够初步以量化形式反映光谱与其生长效率的关系。     

新型红色荧光粉Na2Ca4(PO4)2SiO4:Eu3+,Bi3+的制备及发光特性

用高温固相法合成了用于白光LED的Na2Ca4(1-x-y)(PO4)2SiO4:xEu3+,yBi3+红色荧光粉.研究了助熔剂H3BO3、二次煅烧时间和稀土掺杂量等制备条件对样品发光性质的影响.结果表明,在1 200℃、助熔剂H3BO3加入量为样品质量的3.8%时可得到更有利于发光的α-NCPS基质,而且掺入Eu3+、Bi3+之后,基质的晶格结构没有发生明显变化;适宜的二次煅烧时间为1.5 h.Bi3+的共掺杂可以通过能量传递大幅提高Eu3+的发光强度,当Eu3+、Bi3+的摩尔分数分别为x=0.04和y=0.01时,粉体具有最强的红光发射.表明这种荧光粉是一种可很好用于近紫外芯片的白光LED的红色荧光粉.     

1×7锥形混合棒塑料光纤耦合器

利用光线追迹法进行数值仿真得到了锥形混合棒塑料光纤耦合器的分光比与其长度的关系.数值仿真表明:这种耦合器的分光比随锥形光波导长度增加,在0.143(即均分处)上下呈振荡型变化.选择一均分且分光比变化平缓的区域作为制作光波导的长度,通过拉伸粗的光波导棒成锥形且达到所需的长度,并采用精密的机械连接,制作出了1×7塑料光纤耦合器.测试数据表明:这种塑料光纤耦合器具有很高的均匀性.     

光生态膜的荧光光谱对番茄生态的影响

通过番茄叶片的荧光光谱和激发光谱测量 ,能够得到番茄的光合作用之作用光谱。模拟番茄的作用光谱制备出荧光助剂 ,将荧光助剂分散进高分子树脂中制成棚膜。用这种光生态膜苫盖日光温室 ,在哈尔滨市道里区新发乡建国村进行了温室番茄种植的示范推广 ,番茄产量提高了 5 3 7% ,产值提高了 6 1 4 %。