计算正比管反冲质子谱的相关蒙特卡罗方法

中子进入充有气体的正比管,产生反冲质子。由于正比管的几何尺寸有限,在反冲质子谱的测量中必须考虑壁端效应的影响。蒙特卡罗方法可以比较精确的模拟反冲质子在几何边界的飞越状况,从而得到比较真实的反冲质子谱。本文在给出反冲质子谱解析表达式的基础上提出了一种计算反冲质子谱的相关蒙特卡罗方法,比通常采用的禁区方法有较大的优越性。计算结果与实验结果符合得比较好。相关方法的方差比禁区方法的方差有所减小,平均约减小1/3。     

电荷耦合器件质子辐照效应研究

利用2×6 MV串列静电加速器提供的1~10 MeV质子,开展了线阵电荷耦合器件辐射损伤效应的模拟试验和测量,研制了加速器质子扩束扫描装置及电荷耦合器件辐射敏感参数测量系统,建立了电荷耦合器件质子辐射效应的模拟试验方法,分析了质子注量、质子能量、器件偏置等对器件电荷转移效率和暗电流的影响。模拟试验结果表明,电荷转移效率随辐照质子注量的增加而下降,暗电流随辐照质子注量的增加而增大,在1~10 MeV质子能量范围内,质子能量越低,电荷转移效率的降低与暗电流的增加越显著。     

分子动力学研究MeV质子辐照对生物分子二级结构的影响

利用分子动力学方法对MeV质子辐照多肽分子所引起的分子空间结构变化进行了研究，对比了不同质子能损和模拟条件下分子构象变化的差异。结果表明，在质子轰击下，分子的二级结构在其得到3—5eV能量后出现明显的变化，从α螺旋结构向β折叠逐渐转变，并且这种变化与质子能量的沉积方式有关。与温度效应的对照显示，质子辐照引起的变化与温度所引起的变化有明显的差异：质子辐照产生的分子构象更丰富多样．而温度所引起的变化则比较单一。     

100MeV回旋加速器质子剂量测量方法

<正>中国原子能科学研究院的100 MeV质子回旋加速器是目前国内唯一一个可用于空间质子辐射损伤效应研究用的加速器,其建立的S3束流线上已在质子辐射生物效应方面开展了相关的工作。在中能质子辐射生物效应研究过程中,其质子剂量的准确性测量是研究其生物效应和照射剂量的量效关系的关键。目前采用的束流诊断方法是利用SEEM探测器和法拉第筒对标的方法对束流注量率以及质子注量进行诊断,然后通过换算     

CYCIAE-100剥离膜上能量沉积研究及程序开发

由于在军事、医学、工农业等领域内的广泛用途，强流质子加速器在当今社会得到了快速发展。目前，国际上许多强流质子回旋加速器均采用剥离H-的方法得到质子束。因此，剥离膜寿命的研究逐渐成为强流质子加速器研究的重要内容之一。     

静态随机存取存储器质子单粒子效应实验研究

描述了测量静态随机存取存储器质子单粒子翻转截面的实验方法。采用金箔散射法可以降低加速器质子束流五六个量级，从而满足半导体器件质子单粒子效应的要求。研制的弱流质子束流测量系统和建立的注量均匀性测量方法解决了质子注量的准确测量问题。提高了存储器单粒子效应长线测量系统的性能，保证了翻转数的准确测量。实验测得静态随机存取存储器质子单粒子翻转截面为１０＾－１４ｃｍ＾２／ｂｉｔ量级，随质子能量的增大略有增大。     

质子核反应二次粒子引起的静态存储器单粒子翻转截面计算

研究建立了质子单粒子翻转截面计算方法。基于蒙特卡罗软件Geant4,计算分析了不同能量质子核反应产生二次粒子对有效体积带来的影响,确定了有效体积大小。计算了静态随机存取存储器的质子单粒子翻转截面和多位翻转截面。计算结果在趋势上与双参数公式所预言的相符合,并可得到很高能量质子引起的极限截面;在较低能段的数据与文献的理论和实验值相符。     

闪烁体薄膜在线测量质子束流强度

质子单粒子效应实验研究和质子加速器研究中,质子束流强测量关系着实验结果的可靠性和准确性。法拉第筒、金硅面垒探测器、金刚石探测器等传统探测方法均为拦截式测量,无法实现束流的在线测量。本文用闪烁体薄膜在线监测质子束流强。质子束流穿过薄膜闪烁体,沉积部分能量使其发光,用光电倍增管收集光信号,从而得到束流的强度信息。通过质子与闪烁体材料相互作用的理论计算得到闪烁体材料对质子束流的响应关系。在北大2×6 MeV串列加速器上对3–10 MeV的质子束流进行了实验测量,验证了其响应关系。     

~(37)Ca β缓发质子发射实验研究

对β缓发质子衰变模式的研究已经成为获取极丰质子核及其核结构知识的有力工具。在中国科学院近代物理研究所兰州放射性束流线上开展了37Ca β缓发质子发射实验,采用将感兴趣核注入双面硅条探测器测量其关联衰变的实验方法,在连续束模式下测量了37Ca β缓发质子衰变能谱、半衰期、衰变分支比。实验结果与已有文献数据在误差范围内基本符合,证实了我们实验方法的可行性与数据处理程序的可靠性,为下一步开展更近质子滴线核衰变研究积累了经验、创造了条件。     

基于EPICS的质子注入器远程控制及监测系统的构建

质子注入器的远程监控是保证质子治疗装置提供稳定束流输出的重要手段。为实现上海质子治疗示范装置的远程监控及装置的整体调试,本文利用质子注入器技术文档给出的网络通信协议,在Linux环境下,采用Python程序开发了质子注入器远程控制系统。该程序实现了质子注入器远程控制系统到为调试质子治疗装置而自行开发的基于实验物理和工业控制系统(Experimental Physics and Industrial Control System,EPICS)的控制系统内的接入。该远程控制及监测系统为质子治疗装置的智能远程整体调试及在线监控提供了软件基础。     

用硝酸纤维素固体径迹探测器记录质子

本文提出一种测定硝酸纤维素径迹探测器纪录质子相对灵敏度的方法,并用该方法确定了富士膜的最佳蚀刻条件。在此蚀刻条件下,测定了富士膜记录质子的灵敏度和效率。     

100MeV质子致A375细胞损伤效应的研究

<正>质子治疗由于具有对肿瘤细胞杀伤大、对正常组织伤害小的优点,已成为国际上治疗肿瘤的重要物理疗法之一,可极大提高常规方法治疗无效的肿瘤的治愈率。本研究利用中国原子能科学研究院100 MeV强流质子回旋加速器S3束线产生的100 MeV(LET水=0.8keV/μm)质子,开展了质子对恶性黑色素瘤A375细胞的辐射损伤研究,观察和分析了细胞周期阻滞和细胞凋亡随剂     

质子和中子的单粒子效应等效性实验研究

通过实验方法确定了高能质子和中子引起的单粒子效应等效关系，实验中采用金箔散射法降低了质子束流强度，并利用热释光剂量计（TLD）进行质子注量的监测，采用新研制的存储器长线实时监测系统，进行了64K位至4M位的SRAM器件单粒子效应实验，确定了两种粒子引起单粒子效应等效关系。     

基于CR-39固体探测器的粒子识别

为了掌握利用CR-39固体核径迹探测器识别α粒子和质子的方法,应用粒子与物质相互作用理论和径迹蚀刻动力学经验模型,模拟了α粒子和质子在CR-39固体核径迹探测器上的径迹形貌,计算出了3~8 MeV的α粒子和1~9 MeV的质子最佳蚀刻条件。根据对应的最佳蚀刻条件,计算获得的α粒子和质子的径迹直径、灰度值、径迹深度,并据此对相同能量的α粒子和质子、不同能量的α粒子、不同能量的质子进行识别。同时,采用CR-39固体探测器对α粒子(5.48 MeV)和质子(3 MeV)进行了实验测量,在模拟计算所获得的最佳蚀刻条件下,实验测读了α粒子径迹。实验测量得到的α粒子径迹直径与模拟值相差0.36%~9.70%。实验测量的最佳蚀刻时间和模拟的最佳蚀刻时间相差5.60%,这些结果验证了模拟方法的可行性。     

人工合成超重元素的稳定性分析

本文通过对核的稳定性分析图对人工合成超重元素的稳定性进行了理论分析。分析表明：任何已知的两种原子核合成的超重核都是欠质量超重核,不稳定的主要因素就是质子间的排斥性库仑力的强烈作用,抵消这种作用的有效方法是采用中子渗入技术;超重元素的质子数最多不大于1002,质子数在362至1002之间的“极端”超重核估计是中子星;预计具有稳定性的质子数等于114的超重元素的质量数在299至315之间。     

质子束水吸收剂量测量的惠斯通电桥

质子水吸收剂量的准确定值具有重要意义。基于量热法研究建立了质子束水量热计,针对量热计中的惠斯通电桥开展研究,经测试该惠斯通电桥具有有效性。经分析,基于惠斯通电桥的质子束水量热计可用于质子水吸收剂量的绝对测量,为质子剂量监测提供技术保障,确保质子剂量监测结果准确可靠。     

超短超强激光与薄膜铝靶作用加速产生质子的实验研究

实验研究了功率密度6×1016W/cm2、脉宽120fs的激光与5μm铝靶的相互作用,观测到了高能质子的产生。设计加工了用于测量质子能谱的Thomson质谱仪,用于快质子的测量。测得其能谱和产生的最高质子能量为180keV,同时测得质子发散全角为38°。     

Geant4不同物理模型对放疗质子束模拟的影响

Monte Carlo方法常用于质子束剂量模拟以优化质子束临床治疗,合适的物理模型选择关系到Monte Carlo模拟结果的可靠性及模拟效率。本工作选取9个可用于质子模拟的Geant4物理模型,计算比较了质子束在多种介质中的剂量及次级粒子产额。结果表明:标准电磁物理模型、低能电磁Penelope模型和Livermore模型虽在模拟质子整体剂量分布上可接受,但在微观上缺失重粒子生成。参数化驱动模型LHEP的模拟时间最短,但与QGSP相同,均不能产生复杂重离子。QGSP_BIC_EMY模型较其他模型明显低估Bragg峰-入口剂量比和绝对剂量。QGSP_BERT模型、QGSP_BIC模型和FTFP_BERT模型较适合放疗质子束模拟。     

质子吸收剂量校准中蒙特卡罗方法的应用

在使用法拉第筒校准丙氨酸剂量计质子吸收剂量的实验中,质子会受到管道和器壁等物质的影响,造成实验测量结果偏差。为提高测量的准确性,使用FLUKA蒙特卡罗软件,模拟质子在管道中的输运过程。结果表明,加入Ta散射膜后,质子束能均匀地辐照并覆盖丙氨酸剂量计。穿过丙氨酸剂量计的质子数略大于法拉第筒测量值,模拟计算得到测量修正因子k＝1.014。模拟计算了丙氨酸剂量计中的质子能谱分布,随后计算了丙氨酸剂量计的平均碰撞阻止本领。通过模拟计算和修正,获得了更准确的实验数据,最终得到丙氨酸剂量计质子辐照校准曲线,线性相关系数为0.9995。     

空间质子辐射有效剂量测量的闪烁探测器理论设计

有效剂量可解决航天员在空间飞行中所受质子辐射的危害比较与评价问题,在空间辐射危害评价中具有重要应用。为实现空间质子辐射有效剂量监测,针对空间各向同性质子辐射,利用蒙特卡罗程序设计了一种闪烁探测器。通过对探测器结构的特殊设计,在20-400 Me V能量范围内,各向同性质子在该探测器内沉积的能量与国际辐射防护委员会(International Commission on Radiological Protection,ICRP)116号报告提供的质子有效剂量基本成正比。通过探测质子沉积能量来监测质子辐射有效剂量,克服了直接测量有效剂量所存在的困难。对AP8MIN模型地球俘获带质子能谱与随机抽样质子辐射能谱,经数值计算,探测器给出的有效剂量与ICRP116号报告给出的有效剂量的相对偏差均小于±8%。