切伦科夫光:纳米核药物诊断治疗一体化的新光源

切伦科夫光是放射性核素衰变过程中的发光现象，在生物医学领域受到越来越多的关注。切伦科夫光的可见光波段可以直接被相机捕获实现切伦科夫成像，有望运用于术中导航。同时，切伦科夫光在此过程中作为体内光源的性质也受到关注，将核素作为体内光源结合纳米颗粒进行光动力治疗可以取得较好的肿瘤抑制性。但是由于切伦科夫光的发光效率极低，相关研究仍存在争议，其可能并不是仅有切伦科夫光起作用的结果。虽然切伦科夫光在生物医学领域具有独特运用，但其较低的发光效率是限制其发展的关键因素。基于纳米颗粒-核素相互作用的体系则可解决这一问题，为进一步拓展切伦科夫光在生物医学研究中的应用奠定基础。     

直射切伦科夫光鉴别宇宙线重成分模拟研究

为适应高海拔宇宙线观测站(LHAASO)提高宇宙线的成分重建精度以及精确测量宇宙线的分成分能谱的需求,模拟研究了直射切伦科夫光和直射切伦科夫光方法的特性,为重核的重建提供一种不依赖于强相互作用模型的方法。在广角切伦科夫望远镜阵列(LHAASO-WFCTA)设置下,模拟研究了直射切伦科夫光方法在重荷鉴别当中的应用。研究表明,直射切伦科夫光方法可用于LHAASO中,可提高宇宙线重成分的重建精度。     

STCF RICH原型探测器的测试电子学系统构建与联调测试

环形成像切伦科夫（RICH）探测器作为超级陶粲装置（STCF）带电强子(π/K/p)鉴别的技术选项之一,采用厚型气体电子倍增器+微网格气体（THGEM+Micromegas）混合探测器结构以实现对切伦科夫光的探测。针对RICH原型探测器的信号读出,构建了一套1 024通道测试电子学系统,并与探测器进行了联合测试。该测试电子学系统使用高密接插件与RICH原型探测器进行连接,探测器输出信号通过测试电子学系统上的AGET和ADC芯片进行放大、成形和波形数字化,输出的数据经FPGA处理后通过千兆以太网传输至后端PC并进行数据分析。测试结果表明,在120 fC输入动态范围下,系统的等效噪声电荷（ENC）小于0.3 fC,且具有良好的输入-输出线性。该系统成功应用于RICH原型探测器切伦科夫成像束流实验中,并取得了良好的切伦科夫光成像结果。     

STCF RICH原型探测器的测试电子学系统构建与联调测试

环形成像切伦科夫(RICH)探测器作为超级陶粲装置(STCF)带电强子(π/K/p)鉴别的技术选项之一,采用厚型气体电子倍增器+微网格气体(THGEM+Micromegas)混合探测器结构以实现对切伦科夫光的探测。针对RICH原型探测器的信号读出,构建了一套1 024通道测试电子学系统,并与探测器进行了联合测试。该测试电子学系统使用高密接插件与RICH原型探测器进行连接,探测器输出信号通过测试电子学系统上的AGET和ADC芯片进行放大、成形和波形数字化,输出的数据经FPGA处理后通过千兆以太网传输至后端PC并进行数据分析。测试结果表明,在120 fC输入动态范围下,系统的等效噪声电荷(ENC)小于0.3 fC,且具有良好的输入-输出线性。该系统成功应用于RICH原型探测器切伦科夫成像束流实验中,并取得了良好的切伦科夫光成像结果。     

波形采样法测量慢液体闪烁体荧光时间谱

采用波形采样法测量慢液体闪烁体在280～340 nm紫外光激发下的荧光时间谱,用基于光学模型的荧光概率密度函数拟合荧光时间谱得到了表征慢液体闪烁体荧光特性的物理量,其中PPO快衰减时间的平均值为1.66 ns,bis-MSB衰减时间的平均值为1.02 ns,PPO发光后直接探测权重平均值为0.397和PPO中快衰减权重的平均值为0.953。这些物理量可用以研究液体闪烁体切伦科夫探测器分辨切伦科夫光和闪烁光的能力。     

切伦科夫辐射在核素分析中的应用

本文扼要地介绍了切伦科夫辐射产生的基本条件及测定β核素、β-γ核素、γ核素效率的方法。在高能β核素与低能β核素同时存在时,用切伦科夫计数法与液闪计数法相结合可以很方便地测出其含量。用插入滤色片的办法还可改变切伦科夫辐射的谱形及计数效率,基于不同核素的效率变化不同,可用以测定两种或三种混合核素的含量。这对核电站及核工业生产中裂变产物的分析、环境样品以及生物、医学样品中双标记及三标记样品的分析提供了有效的方法。     

共振能量转移分子显像在生物医学中的应用

共振能量转移分子显像(RETI)能显著改善光信号强度和组织穿透性,可用于活体深度组织光学显像。共振能量转移(RET)是指发生在近距离的供体与受体之间的能量转移,包括非放射共振能量转移和放射共振能量转移。RETI是基于共振能量转移的光学成像技术,主要包括荧光共振能量转移显像(FRETI)、生物发光共振能量转移显像(BRETI)、化学发光共振能量转移显像(CRETI)和放射共振能量转移显像(RRETI)。目前,RETI是分子显像研究的热门领域,已用于生物医药学研究各领域。本文对RETI技术原理及其在生物医学中的应用进行综述。     

甚高能大气切伦科夫望远镜中的光补偿系统及其产生…

本文介绍在甚高能大气切伦科夫望远镜中用于稳定光电倍增管阳极电流的光补偿系统，并给出了其产生的噪声水平。     

甚高能大气切伦科夫望远镜中的光补偿系统及其产生的噪声

本文介绍在甚高能（１０１１～１０１３ｅＶ）大气切伦科夫望远镜中用于稳定光电倍增管阳极电流的光补偿系统，并给出了其产生的噪声水平。     

超分辨光学显微镜的生物学应用

生物学家一直渴望使用无损、可实时成像的远场光学显微镜对细胞内动力学行为或者纳米尺度的蛋白质-蛋白质相互作用进行研究。由于光学衍射极限的存在,传统的远场光学显微镜无法对200纳米尺度内的这些生命活动进行观察。近年来,克服光学衍射极限的超分辨成像技术快速发展,将分辨率提高至数十纳米级别。基于超分辨技术的荧光显微镜包括受激发射损耗显微镜(STED)、光敏定位显微镜(PALM)以及随机光重建显微镜(STORM)。这些技术日趋成熟并成功应用于细胞生物学、微生物学、神经生物学等研究,为整个生命科学的发展带来全新的认识。     

γ/快中子图像测量系统闪烁体光输出特性的实验研究

强脉冲辐射场γ/快中子图像测量系统通常使用闪烁体作为源区信号的转换体。闪烁体的光输出和光学成像系统对闪烁光的收光效率是确定系统灵敏度及测量动态范围的关键参数。本文通过研究闪烁体与光敏器件在分离耦合条件下输出信号电流的变化规律,测量了YAG∶Ce³⁺、ST401、EJ200、EJ260和EJ264等5种无机/塑料闪烁体的相对光输出,研究了耦合距离对光学成像系统收光效率的影响。结果表明,实验测量闪烁体的相对光输出在不同耦合距离条件下具有很好的一致性,分离耦合时计算光学成像系统的收光效率需考虑闪烁体光输出各向异性的影响。     

三双符合比-切伦科夫方法中β核素壁效应的影响

为分析三双符合比-切伦科夫(TDCR (Triple-to-double Coincidence Ratio)-切伦科夫)方法中壁效应对效率计算的影响。首先，对β粒子在溶液到瓶壁过程的输运进行分段分析，得到不同能量的粒子在不同材料中的沉积能谱与所产生的切伦科夫光子数的关系式，并对其进行了计算上的简化，进一步完善TDCR-切伦科夫效率的计算模型；之后利用Geant4计算了β在介质和瓶壁中的沉积谱，得到考虑了壁效应的切伦科夫光子数与β能量的关系曲线以用于对核素的效率计算；最后开展了多种纯β核素的实验测量以验证考虑壁效应后的计算模型的准确性。结果显示：考虑壁效应后的TDCR-切伦科夫方法与液闪方法的结果在不确定度范围内一致，且对高能β核素，其结果与液闪之间的相对偏差由原方法的0.47%降低至0.02%(⁹⁰Y),0.64%降低至-0.16%(32P)，表明考虑壁效应后的TDCR-切伦科夫方法对高能β核素的测量结果更准确。     

γ灵敏切伦科夫光纤阵列探测器的γ/n分辨能力研究

在脉冲辐射混合场(n,γ)中进行γ射线参数测量,要求探测器系统必须有很快的时间响应,还应有很高的γ/n分辨能力。本文详述了切伦科夫(Cherenkov)辐射原理,用蒙特卡罗软件MCNP模拟计算了γ、中子在不同光纤阵列材料中的能量沉积,根据计算结果选择铅玻璃作为光纤阵列切伦科夫辐射体,配合常聚甲基丙烯甲酯(polymethylmethacrylate,PMMA)塑料光纤光导传输,由光电倍增管转换为电信号输出,研制了一种γ灵敏切伦科夫铅玻璃光纤阵列探测器。在中国原子能科学研究院的600 k V高压倍加器上进行了14.1 MeV中子灵敏度实验,又在西北核技术研究所60Co源上完成了1.25 MeVγ灵敏度实验。实验数据与模拟结果推算得出的数据基本相符,表明该探测器系统具有较高的γ/n分辨能力,可满足在脉冲中子、γ辐射混合场中对γ射线参数测量的分辨能力要求。     

用液体闪烁谱仪对~(32)P进行切伦科夫计数

液体闪烁谱仪一般用于测量含有~3H、~(14)C等低能β放射性核素的样品。当电子能量超过263keV时,在水中就能产生切伦科夫辐射。~(32)P β粒子的最大能量为1.7MeV,是理想的切伦科夫辐射源。我们用液体闪烁谱仪进行切伦科夫计数时,为确定最佳介质体积,提高计数效率,研究了~(32)P在几种介质中的计数效率与介质体积的关系。     

X光发散度对多切片扫描相干衍射成像质量的影响

扫描相干衍射成像(Ptychography)技术目前已得到大范围的应用,获得了巨大成功。基于Ptychography的三维成像技术也得到了快速发展,在生物和材料领域的研究中得到了成功应用。常规的Ptychography三维成像技术仍是基于多角度投影的计算机断层成像技术,具有成像效率低、辐照剂量大的缺点。最近出现的多切片三维Ptychography成像方法,为高效低剂量的三维成像技术开辟了新的道路。为了进一步改善多切片方法的重建效率和图像质量,本文在优化迭代算法中驰豫系数的基础上,通过模拟计算系统地研究了入射X射线的发散度对多切片方法重建效果的影响。结果表明:入射X射线的发散度越高(数值孔径越高),多切片方法图像迭代重建的收敛越快,图像的重建质量也更好;而选择较小的入射X光发散度则不利于三维成像的高质量重建。该结论对于相关成像实验中聚焦光学的选择和设置具有重要的指导意义,如选择聚焦尺寸更小的波带片或较低的入射X射线能量,将更有希望获得好的多切片成像质量。     

LHAASO-WFCTA多通道数据高速传输方案设计

为解决广角大气荧光/切伦科夫光探测器阵列电子学读出系统板间多通道数据传输问题,设计了一种基于低压差分信号接口的同步串行传输方案,给出了误码率及稳定性测试。测试结果表明,在125MHz时钟频率下,传输误码率小于10~(-12),且具有较高的稳定性,能够较好的满足系统数据传输需求。     

用于大尺寸样品的同步辐射硬X射线衍射增强成像方法研究

作为 X 射线相衬成像的方法之一,衍射增强成像方法由于能获得较高的信噪比及分辨率而引起了人们的研究兴趣。北京同步辐射装置(BSRF)形貌学实验站也开展了该方法的探索研究。此前的衍射增强成像方法中,当白光 X 射线光束横截面尺寸为 20 mm×10 mm 时,经过双晶单色器后最大只能获得横截面尺寸为20 mm×4 mm 的均匀单色 X 射线,从而造成成像区域减小。在对通常衍射增强成像光路排列分析的基础上,提出了一种新的光学排列几何并进行了衍射增强实验。应用新光学排列几何首次获得了与入射白光 X 射线尺寸相当的、大的成像光斑均匀区域,因而新光学排列几何更适合于大尺寸样品的研究工作。同时,该光学排列几何成像分辨率可以达到微米量级并且更方便于实验操作。     

瑞典和加拿大研制成核保障用的新的摄远镜头

[《国际原子能机构简讯》1996年4—5月11卷2期第5页报道] 一种切伦科夫观察装置(CVD)上用的紫外线敏感摄远镜头已通过瑞典和加拿大的核保障支助计划研制出来,供国际原子能机构(IAEA)核保障使用。这种镜头将通过提供较大的图象和更清晰的切伦科夫特征,来增强对轻水堆燃料的非侵入性核实。这种镜头具有改进的聚光     

分析磁铁光学特性的某些问题

一、引言 用成像光学方法来研究分析磁铁的光学特性,已由一些人作了描述。我们认为关于对称双聚焦状态的光学特性和能量分辨率与接收度的关系等问题,还有必要进行深入的考察。本文首先用成像光学方法对上述问题作数学解析式的描述,然后用一阶束流传输理论作束流光学特性的数值计算,给出可参考的特征曲线。     

同步辐射X射线位相衬度成像-X射线位相衬度照相术

X射线位相衬度成像是进行生物、医学和材料科学研究的一种新的重要手段。在中国科学院高能物理研究所北京同步辐射装置4WlA光束线和形貌站,用三种单色光学模式和位相的二阶导数衬度成像机理,对一系列样品进行了研究。已观察到较大面积样品内边界增强的位相衬度图像,如小鱼、SD大鼠的肺组织,空间分辨率在几μm量级。