高气压电离室能量响应的模拟计算

高气压电离室因其能量响应好而被广泛应用于环境γ本底测量。电离室外壳形状及材料的选择对其能量响应的影响非常大,本文采用蒙特卡罗方法对AGM-5型电离室的能量响应做了模拟计算,计算结果与实验刻度值吻合得比较好。     

Characterization of Nitrogen Glow Discharge Plasma via Optical Emission Spectrum Simulation

Optical emission spectroscopy in nitrogen glow discharge plasma is simulated, and the collision excitations and characteristic emissions of the species （N2, N2^＋, N^＋, N） are investigated by a Monte Carlo model for nitrogen molecular gas discharge. The excitation rates of the main excited states are calculated and the corresponding relation and relative magnitude between the distribution of excitation rate of a certain excited state and the distributions of the emission rates of various lines originating from this excited level are also explored. The simulated results are compared with the experimental measurements in two typical discharge conditions. The luminescence mechanism of the line N2^＋： 391.4 nm is explained based on the microscopic plasma processes. The cathode glow in N2 discharge is found to be mainly caused by N^＋ impact excitation and the intensity of cathode glow decreases with the voltage. The corresponding relation between the emission rate or intensity of the 391.4 nm line and the production rate and the density of N2^＋ is also examined.     

高气压电离室能量响应的模拟计算

高气压电离室因其能量响应好而被广泛应用于环境γ本底测量。电离室外壳形状及材料的选择对其能量响应的影响非常大,本文采用蒙特卡罗方法对AGM-5型电离室的能量响应做了模拟计算,计算结果与实验刻度值吻合得比较好。     

Simulation studies on two-frequency RF gun

Photocathode RF gun is widely used for particle accelerators as an electron source.When driving an RF electron gun at the fundamental frequency and a higher harmonic frequency simultaneously with proper field ratio and relative phase,it generates electron beams of ultralow emittance and a linear longitudinal phase space distribution.Such a gun provides high quality electron beam with low energy spread,small traverse emittance and high brightness.In this paper,the RF design of a 1.5 cell cavity is presented.Simulation results of beam dynamics for the two-frequency gun and a standard single-frequency RF gun are also shown in this paper.In addition,bunch compression with a two-frequency gun is explored.     

透射式CT与自射线式CT检测核废物桶蒙特卡罗模拟

用蒙特止罗方法对透射式CT（TCT）和自射线式CT（ECT）检测核废物进行模拟实验,用TCT的模拟结果对ECT的模拟结果进行材料吸收系数校正,可以较为准确地确定核废物桶中放射性活度的绝对分布,并可确定放射性核素的种类。     

合肥储存环相干辐射实验的参数优化研究

对光学速调管相干辐射的物理过程进行了研究,并编制了三维模拟程序,利用实测测磁场值,分析了影响自发辐射调制率的主要因素,提出了优化的激光功率和Nd值。     

兰州重离子储存环外靶实验终端时间投影室的动量分辨率模拟

时间投影室(Time Projection Chamber,TPC)是在多丝正比室(Multi Wire Proportional Chamber,MWPC)和多丝漂移室(Multi Wire Drift Chamber,MWDC)的基础上发展起来的一种高空间分辨粒子径迹探测器。因其具有很高的位置分辨能力,从而可以获得很好的动量分辨率。在开展兰州重离子储存环外靶实验终端CEE(Cooler-Storage-Ring External-target Experiment)-TPC的建造之前,估算CEE-TPC的动量分辨能力是一项很有必要的工作。基于Geant4和Kalman Filter等模拟程序,对时间投影室探测器测量带电粒子的整个过程进行了蒙特卡罗模拟,给出了CEE-TPC探测不同种类的带电粒子的动量分辨率,并且对影响探测器动量分辨率的因素进行了分析。通过模拟计算,得到了CEE-TPC对?介子、质子和氘核的典型动量分辨率在5%左右,能够较好地鉴别这三种粒子,为未来CEE-TPC的建造提供了可供参考的技术参数。     

Monte Carlo Simulation of Gadolinium Neutron Gamma Spectroscopy Tracer Logging Method

The thermal neutron count and capture gamma ray spectroscopy before and after gadolinium seeping into sandstone and limestone formation are simulated by Monte Carlo Method, and the determination method of oil saturation is studied by using the thermal neutron count rate ratio and the n(Gd)/n(H) of capture gamma spectrum before and after gadolinium seeping. In addition, the relations of ratio with influence factors such as porosity, salinity of gadolinium seeping, saturation and lithology are given.      

Monte Carlo Simulation of Electron Swarm in the Diamond Film Growth via EACVD

Monte Carlo simulations are adopted to study the electron transport porcess in the non-uniform electric field.Some important parameters of electrons in diamond films dynamic process at low temperature via EACVD such as angle distribution,energy distribution,average energy of electrons are given.The results indicate that the electron scattering near the substrate is mainly of a large-angle scattering,exhibiting a double-peaking distribution .All of the conclusions provide some theoretical data referential to the vapor dynamic model of diamond film growth at low temperature via EACVD.     

西门子加速器射束特点的Geant4模拟研究

利用Geant4程序包编程构建SIEMENS直线加速器机头结构,模拟产生6MV-X射线的电子打靶及后续粒子输运过程,通过与测量数据对比,在保证模型构建合理的基础上,获取常用射野平面粒子出射信息并分析所得相空间文件,得到光子和电子的平均能量、能谱分布、粒子注量分布、能量注量分布及角分布等信息。结果表明：出射光子平均能量要高于电子;光子和电子能谱呈连续分布;出射电子粒子注量与光子相差两个数量级以上;射野内光子的粒子注量和能量注量分布较均匀,电子则波动很大;射野外光子粒子注量和能量注量均迅速下降,电子的变化趋势不太明显;出射光子角分布主要集中在与中心轴成10°范围内,电子角分布范围则较大。     

基于蒙特卡罗模拟的不同轴向长度不同晶体材料的PET灵敏度和散射分数研究

长轴向PET是未来PET的发展方向。本文根据NEMA NU2—2012标准利用蒙特卡罗模拟工具研究了不同轴向长度和不同晶体材料对PET灵敏度和散射分数的影响,并将模拟结果与实验结果进行了比较。结果表明,模拟结果与实验结果符合很好,验证了模拟的可靠性。灵敏度随轴向长度的增加而增加,但这种增加是非线性的,且在某一长度处变化最明显,不同的PET对应的灵敏度变化最明显的轴向长度也不同。灵敏度表现最好的晶体为LuAP,YAP晶体的灵敏度最低。晶体材料和轴向长度对散射分数均没有明显影响。     

基于模拟点源测量的多针孔SPECT精确迭代重建

高分辨率单光子发射计算机断层成像（SPECT）是临床和小动物影像的重要技术之一。对SPECT的系统传输矩阵进行建模,并结合于迭代重建算法中,是提高系统空间分辨率的有效手段。本文基于实验室自主研发的多针孔小动物SPECT系统,研究了一种蒙特卡罗模拟和解析模型相结合的系统传输矩阵精确计算方法。该方法是基于多点源模拟的投影数据,结合数据再估计方法和高斯拟合方法提取点扩展函数（PSF）特征参数,并结合解析形式的系统物理模型,从而计算任意位置的精确PSF。通过对四点源模拟投影数据分别用纯解析方法和蒙特卡罗模拟与解析模型相结合的方法进行计算,并对所得的系统传输矩阵进行重建对比,验证了蒙特卡罗模拟与解析模型相结合方法对图像分辨率的改善效果。进一步比较了不同点源排列的重建效果,获得了优化的点源排布方案。相对于基于实验方法测量系统传输矩阵,本方法能以更合理的代价实现系统传输矩阵的精确建模,并能有效提高系统空间分辨率。     

BEGe探测器晶体参数的蒙特卡罗计算与实验表征技术研究

利用²⁴¹Am发射的59.54 keV平行γ射线束对宽能BEGe探测器晶体进行扫描测量,通过晶体端面垂直扫描确定晶体直径,通过晶体侧面垂直扫描确定晶体高度。利用厂家提供的参数以及扫描得到的晶体参数建立蒙特卡罗计算模型,再通过点源和体源的实验测量值对晶体前端面及侧面死层厚度进行表征调节,使其与实验值符合,从而获得最佳理论计算模型。结果表明,获得的参数正确可靠,其点源探测效率的理论计算结果与实验测量值在2%内符合。该方法极大改善了蒙特卡罗计算BEGe晶体探测效率的精度,可应用于探测器的效率刻度及环境放射性调查。     

缪子对小尺寸中低原子序数物质三维成像技术的模拟研究

缪子成像是一种利用天然本底辐射中极具穿透力的缪子射线通过散射或透射技术对高原子序数Z或隐藏物体进行无损成像的技术。当前的研究对象是大尺寸的高Z物质,而针对小尺寸的中低Z物质的成像技术在国内鲜见报道。本文提出了一种针对小尺寸中低Z物质的三维成像技术,利用Geant4软件模拟了缪致次级粒子的产生过程,模拟结果表明次级粒子主要为电子和γ光子,通过缪致次级粒子与入射缪子符合探测技术筛选入射缪子径迹,利用有限角度成像算法对待测物体进行了三维图像重建,结果表明,该技术适合于小尺寸的中低Z物质成像,尤其对小尺寸中Z物质的重建效果明显,重建图像可区分08 cm的凹槽。     

基于PC的光学速调管磁间隙控制系统

描述了合肥国家同步辐射实验室(NSRL)储存环自由电子激光(SRFEL)光学速调管(TOK)磁极间隙控制系统的原理和结构，给出了系统硬件结构、软件流程图及其工程实现。该调节系统可以独立或同时调节TOK调制段、色散段、辐射段三部分磁极间隙的大小，精度达到0.01mm；多重安全保护能确保储存环真空室不被破坏。     

Monte Carlo Simulation Study on Impact of AFOV and Crystal on Scatter Fraction and Sensitivity of PET

Long axial field of view (AFOV) PET is the development direction of future PET. The purpose of this paper is to simulate PET using GATE toolkit to evaluate scatter fraction (SF) and sensitivity for different AFOV and different crystal materials according to NEMA NU2-2012 protocol. The simulation results were compared with the experimental results. The simulation results are in accordance with experimental results, and the reliability of the simulation is verified. As the AFOV increases, the sensitivity also increases, but this increase is non-linear and changes most significantly at a certain length, and the axial length of the most obvious sensitivity change is different for different PET. The crystal with the best sensitivity is LuAP, and the YAP crystal has the lowest sensitivity. The crystal material and AFOV have no significant impact on the scatter fraction.     

基于GATE的双平板正电子发射乳腺断层成像系统的仿真研究

采用Monte Carlo法仿真软件GATE,构建专用于乳腺成像的双平板正电子发射断层成像系统PEM并研究其性能。参考NEMA NU 4–2008标准,并在试验中略作改动。研究了PEM(positron emission mammography)的灵敏度、散射分数、晶体散射、计数率、固有空间分辨率等参数。结果表明,在350–650 keV能窗、6 cm平板间距下,系统灵敏度达14.17%,固有空间分辨率约1.2 mm;乳腺仿体活度为29.6 MBq时,噪声等效计数率NECR为1.508×105/s,满足PEM系统所需。     

含杂质的卢瑟福散射的蒙特卡罗模拟

采用蒙特卡罗方法数值研究了杂质对α粒子卢瑟福散射的影响。杂质原子根据靶材的纯度以给定的概率随机替换靶材原晶格的原子。研究结果表明,考虑杂质后,出射粒子随散射角分布的曲线中形成了新的峰,峰的位置随杂质元素原子序数的增加向大角度方向移动;杂质的原子序数越低、含量越高,对卢瑟福散射出射粒子角分布的影响越明显;同时,入射粒子能量越低,杂质产生的峰对分布曲线的影响越明显。此外,对典型的C6+、N7+等重离子束的卢瑟福散射的模拟计算结果表明,重离子束对杂质有更好的分辨率。     

新型龙虾眼X射线聚焦结构原理理论模拟

为验证新型龙虾眼X射线聚焦结构聚焦X射线的可行性,对新型龙虾眼X射线聚焦结构的设计进行了研究。应用蒙特卡罗方法模拟了能量约为80 keV的硬X射线照射到不同材料的物体上发生背散射的情形,结果表明,能量高于80 keV的X射线与靶物质相互作用时,大部分光子沿入射方向穿透进去,部分光子与靶物质原子发生光电效应而被吸收,极少部分光子会与靶物质原子发生康普顿背散射;经由不同材料的靶物质背散射的光子能谱可明显区分,经新型龙虾眼X射线聚焦结构汇聚后,能得到相对准确的靶物质材料信息。