MC法模拟质子治疗中靶区定位

本文利用MCNPX程序模拟了质子束入射靶区的输运过程。通过~(16)O(p,α~(13)N、~(13)N的β~+衰变、e~++e~-→2γ,得到湮灭光子分布,确定靶区位置与Bragg峰深度的关系。模拟结果显示,能量为60MeV~150 MeV的质子入射肌肉组织模体时,湮灭光子通量下降梯度最大的位置为Bragg峰位置,位置偏差2%;当90 MeV质子入射含GTV(肿瘤靶区)的肌肉组织模体时,Bragg峰位置发生移动,此时湮灭光子通量下降梯度最大的位置与Bragg峰位置相同,位置偏差1%。利用MC法确定靶区位置,更接近理想位置。     

月表岩石诱发γ辐射场原始谱特征模拟

玄武岩、克里普岩、橄榄岩在月球表面广泛分布,并具有一定的代表性,并且岩石密度差异较大,高能粒子(Galactic Cosmic Rays,GCR;Solar Particle Event,SPE)与岩石相互作用后激发γ射线。利用蒙特卡罗软件FLUKA开展了月表高能质子诱发γ射线的研究,获取了月表多种成岩主元素的特征γ射线能量峰、正电子湮灭峰和γ辐射平衡峰等原始谱特征信息。通过数据分析表明特征峰强度与月表岩石密度呈正相关。原始谱特征的研究不仅可以为不同系列绕月γ数据的对比研究提供参考,也可为在全月表面进行基于核辐射方法的岩石密度填图研究提供理论支撑。     

嫦娥一号宇生伽马射线能谱分析

介绍了一种通过宇生伽马射线分析月表部分元素含量的方法。我国嫦娥一号卫星携带的伽马射线能谱仪(CE1-GRS)探测的伽马射线能谱中,既包含月表天然放射性元素(K、U、Th等)放出的伽马射线,也包含银河宇宙射线(GCR)与月表物质(Fe、Si、O等)发生簇射反应过程中产生的伽马射线。根据已知GCR的强度和能量分布,使用蒙特卡罗方法模拟,计算出GCR与月表物质反应产生的伽马射线特征峰及面积,并与CE1-GRS测量谱线相比较,建立了几种元素测量谱线与其月表含量的关系,该方法将可用于月表非天然放射性元素平均含量的计算。     

用于单粒子效应辐照实验的CYCIAE-100白光中子源研究

中子诱发单粒子效应会影响航空飞行器和地面核设施用电子器件的可靠性。基于质子加速器打靶产生的白光中子束是研究电子器件中子单粒子效应的重要中子源。通过开展辐照实验获取器件中子单粒子效应截面或阈值等信息,能够预测器件在中子辐射环境中的失效率,并为有针对性抗辐射加固提供数据支撑。中国原子能科学研究院100 MeV质子回旋加速器(CYCIAE-100)通过质子轰击W靶发生散裂反应可以产生具有连续能量的白光中子。本文基于核反应理论,采用蒙特卡罗方法模拟了100 MeV质子与W靶相互作用产生的中子的产额、能谱和角分布,模拟结果表明,平均1个100 MeV质子可以产生0.33个中子;中子能量范围为0～100 MeV,且随着能量的增加中子注量先增加后减小,峰值在1 MeV附近;沿质子束方向中子角分布具有轴对称性,且随着出射角的增加,中子注量先减小后增加,在90°时,中子注量最小。选取0°出射方向的中子束开展单粒子效应实验,采用基于双液闪探测器的中子飞行时间法测量白光中子能谱,获得了能量范围为3～100 MeV的中子能谱,且当质子束为100 MeV/1μA时,在距离W靶15 m处的中子注量率为3.3×10...     

基于GeTHU测量确定natPb(p,x)207Bi和natPb(p,x)194Hg的反应截面

加速器驱动次临界系统(Accelerator Driven Sub-critical System,ADS)是最具潜力的下一代核能系统选型之一，准确评估ADS散裂靶内产生的长寿命放射性核素含量是应用研究中的重要课题，利用质子活化法可以有效评价质子与散裂靶材料发生相互作用产生长寿命核素的反应截面。4个质子辐照天然铅样品分别被能量为40 MeV、70 MeV、100 MeV和400 MeV的质子照射90 min、75 min、40 min和25 min，在冷却约20 a后，利用中国锦屏地下实验室(China Jinping Underground Laboratory,CJPL)的超低本底γ谱仪GeTHU进行测量，使用SAGE(Simulation and Analysis for Germanium Experiments)模拟框架计算了GeTHU的探测效率，测定了能量为40 MeV、70 MeV、100 MeV和400 MeV质子与天然铅发生^natPb(p,x)²⁰⁷Bi和^natPb(p,x)¹⁹⁴...     

嫦娥一号和嫦娥二号月球γ能谱解析

为了从嫦娥系列绕月γ能谱测量实验获取月表γ能谱特征,应用CE1-GRS和CE2-GRSγ能谱2C级科学数据,首先从散射本底扣除后的谱线中提取出弱特征峰信息,然后对嫦娥系列仪器谱进行定性分析,推定月表存在的可能元素种类。结果表明:(1)从CE1-GRSγ能谱能识别U、Th、K、Fe、Mg、Si、Al和O等8种月表可能元素,从CE2-GRSγ能谱能识别U、Th、K、Fe、Mg、Si、Al、O、Ti和Ca等10种月表可能元素;(2)卫星绕行轨道距月表距离越近、探测器的能量分辨率越高,得到的月球轨道γ能谱将更精细,从而能获取更准确的月表元素种类及其分布特征。     

质子辐射对人恶性黑色素瘤A375细胞的DNA损伤影响研究

为研究质子辐射对人恶性黑色素瘤的杀伤效应，本研究利用北京HI-13串列加速器提供的15 MeV质子，以0、1、2、4、8 Gy剂量辐照A375细胞，以细胞克隆术和流式细胞术检测A375细胞的克隆形成率、周期阻滞及凋亡率，用免疫荧光法检测2 Gy辐照后细胞的γH2AX焦点数，并与相同条件下的γ射线辐射对比。结果表明，在1～8 Gy剂量下，随着剂量的增加，A375细胞的存活率下降，在4～8 Gy剂量下，细胞的存活率明显低于γ射线。辐照后12 h,细胞G2/M期阻滞随剂量的增加而增加，质子辐射诱导的周期阻滞强于γ射线；辐照后48 h, γ射线诱导的细胞周期阻滞已基本解除，但质子诱导的细胞周期阻滞除1 Gy外，2～8 Gy均未完全解除。辐射诱导的细胞凋亡随照射剂量的增加而增加，随着时间的延长，凋亡比例有所增加，且质子诱导的细胞凋亡率高于γ射线。辐照2 Gy后，γ射线和质子诱导的γH2AX焦点峰值均在照后1 h出现，质子辐射诱导的γH2AX焦点数和大小均高于γ射线。以上结果表明，质子辐射可有效杀伤恶性黑色素瘤A375细胞，在黑色素瘤治疗中有潜在应用价值。     

γ射线探测器能量响应标定技术

叙述了γ射线探测器能量响应的标定原理和方法，即利用Compton散射将强⁶⁰Co源的1.25MeVγ射线转换为0.36~1.02MeV(25°~90°)范围内任意能量的系列单能γ射线；采用辐射屏蔽技术和提高能量分辨率方法对γ射线探测器进行了该能区的能量响应标定；通过MCNP程序对探测器的能量沉积趋势和不同散射角散射γ射线的能量分布进行模拟计算。结果表明：该标定系统信噪比达到了20∶1左右，能量分辨率约为6%，0.66MeV的灵敏度与标准¹³⁷Cs源直照标定的灵敏度基本一致。     

基于奇异值分解方法的嫦娥一号γ射线谱仪谱线定性分析

针对嫦娥一号γ射线谱仪(CE1-GRS)探测数据难以从谱形特征直接进行定性分析的问题,提出采用噪声调整的奇异值分解(NASVD)方法提取CE1-GRS数据中相互正交的谱线主成分,然后分别分析月表各区域对应谱线的低序层谱线中的峰信号,通过鉴别各峰信号对应的能量值是否等于特定元素的特征γ射线能量来确定月表各区域的元素种类。结果表明,该方法能够识别出的月表可能元素包括U、Th、K、Fe、Ti、Si、O、Al、Mg、Ca和Na等11种元素。     

脉冲中子希沃特计数器的研究

本文介绍一种测量加速器脉冲中子辐射的希沃特(Sv)计数器,在10MeV北京质子直线加速器的脉冲辐1射场中给出的剂量当量值与理论值一致,它还有较好的n,γ分辨能力和较强的抗电磁干扰能力。     

18.8MeV质子与~(60)Coγ射线诱发人淋巴细胞染色体畸变比较

采用18.8 MeV单能质子和60Co γ射线对2名健康男性外周血进行照射,照射剂量分别为0.0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0和5.0 Gy,剂量率为0.5 Gy/min,观察染色体dic+r畸变,分别建立每细胞dic+r畸变率与18.8 MeV单能质子和60Coγ射线的剂量-效应曲线,并对生物效能进行比较.结果表明:18.8 MeV单能质子诱发人外周血淋巴细胞染色体dic+r畸变的最佳回归方程为Y=0.277?D?+0.013?D?2(r2=0.984,p<0.01),60Co γ射线为Y=0.035D+0.039D2(r2=0.991,p<0.01);质子诱发染色体畸变的RBE值的范围是0.91～1.87,质子照射在剂量较低时,有较高的生物效能;质子均匀照射诱发的染色体畸变dic+r在细胞间的分布符合泊松分布,与γ射线一致.     

ISO 4037-2:2019辐射防护-校准剂量仪和剂量率仪及确定其光子能量响应的X和γ参考辐射第2部分:能量范围在8KEV-1、3MEV和4MEV-9MEV辐射防护剂量测定

正该文件规定了能量范围约为8 keV～1.3 MeV和4 MeV～9 MeV,空气比释动能率高于1μGy/h条件下,校准辐射防护仪器X和γ参考辐射剂量的测定程序。该文件也适用于ISO4037-1:2019附录A、B和C中提及的辐射质,但这并不说明该附录中描述的辐射质校准证书需要与ISO 4037提出的要求保持一致。     

重离子辐照冬小麦诱变效应的研究

利用3.2—75MeV/u4个能量、2×108—12×108cm–24个剂量的O和C重离子处理3个冬小麦品种,1612研究其诱变效应。结果表明,M1代的生物损伤随剂量的增加而加大;8MeV/u能量的损伤要比高能75MeV/u时大;8MeV/u较易出现在高能75MeV/u离子和γ辐射中未见的条状叶绿素缺失损伤,此结果未见相关报导。M2代诱变效果显著,突变谱宽,有益突变(早熟、矮杆、穗形)频率明显高于γ射线,且较易诱发早抽穗性状变异。     

高能γ光子CsI（T1）谱仪的研究与设计

利用EGS4程序包模拟研究了6.6MeV的高能γ光子在CsI闪烁体中的运动行为。决定了探测这种能量γ光子所需CsI晶体的大小。根据模拟计算和实验的要求。设计了CsI(T1)γ光子谱仪。用^137Cs和^22Na源对谱仪的测试表明，此探测器具有较好的探测效率，在0.662MeV的光电峰上可以达到74％。模拟计算对3.3和6.6MeV的光电峰可以分别达到37.12％和23.00％。     

40 次级束共振散射反应的厚靶实验方法

天体环境下的爆发性氢燃烧过程涉及大量不稳定核。作为天体物理模型的关键输入量，其反应率对于反应网络计算关系重大。在天体温度相对应的能量区间，氢燃烧主要以质子辐射俘获的方式，即A（p，γ）B反应进行。反应率主要由布居末态核基态的直接俘获和阈附近能级的共振俘获过程决定。直接测量（p，γ）反应通常需要高流强、低能量（0．5～1．0MeV／u）的放射性核束和无窗氢气体靶，在现有技术条件下难度较大。     

GaN中质子辐照损伤的分子动力学模拟研究

本文利用分子动力学方法研究了GaN在质子辐照下的损伤。对不同能量(1～10 keV)初级离位原子(PKA)引起的级联碰撞进行了研究,分析了点缺陷与PKA能量的关系、点缺陷随时间的演化规律、点缺陷的空间分布及点缺陷团簇的尺寸特征。研究结果表明,点缺陷的产生与PKA能量呈线性关系,不同类型的点缺陷随时间演化规律相似,点缺陷多产生在PKA径迹旁,点缺陷团簇多为孤立的点缺陷和小团簇。     

空间环境和质子对水稻的诱变效应

利用返回式卫星搭载5个水稻品种的干种子进行空间诱变处理,以及用不同能量、剂量的质子辐射水稻干种子,研究其诱变效应。结果表明,空间环境对根尖细胞染色体有一定的致畸作用,能促进根尖细胞的有丝分裂活动,空间飞行中的水稻染色体畸变细胞率极显著高于地面对照组。与γ射线和质子处理比较,空间环境对染色体的致畸效应较低,而有丝分裂指数极显著高于质子和γ射线处理。空间环境对水稻M_1代幼苗的损伤效应亦低于质子和γ射线。空间环境和质子在M_2代能诱发较高频率的叶绿素缺失、株高和抽穗期突变,其有益性状突变的频率高于γ辐照的。     

高精度能谱测井与234mPa特征γ射线的“直接铀定量”技术

自然γ测井铀定量属"间接铀定量"技术,须利用铀镭平衡、射气逸出等参数修正来校准铀含量。分析了天然放射性核素与特征γ射线的关系,提出了基于高精度γ能谱测井和234mPa特征γ射线(1.001 MeV)光电峰或能量窗的"直接铀定量"方法,利用自主研发的基于LaBr3(Ce)的γ能谱测井仪进行模型井实验,初步验证了方法的可行性。     

用4道脉冲幅度甄别器[φ4×4英寸 NaI(Tl)为探测器]测量环境天然辐射水平

本文主要介绍以φ4×4英寸 NaI(Tl)为探测器的4道脉冲甄别器,用以测量和区分包括宇宙射线在内的不同成分的环境天然辐射水平的方法。4道:Disr、Ch1、Ch2、Ch3的甄别阈范围设定为使其能记录的γ射线的能量范围(主要包括天然辐射成分)依次约为0.58MeV—∞(~(40)K、铀、钍系核素的γ射线,宇宙射线)、2.0—4.2MeV(铀系~(214)Bi 中能量为2.2MeV 的γ射线,钍系~(208)Tl 中能量为2.61MeV 的γ射线,少量低能宇宙射线)、>4.2 MeV(除少量低能宇宙射线外的全部宇宙射线)、>12.5MeV(能量较高的宇宙射线)。用此方法在中国辐射防护研究院低本底放射性实验室和地下铁室进行了测量,评价了地下铁室的屏蔽效果。文中还给出了在广州—太原和北京—大阪航线的飞机上的测量结果。     

BC501液体闪烁体对n-γ及能量的分辨与其尺寸的关系

BC501液体闪烁体广泛应用于探测快中子，但测量伴随着很高的γ本底。为寻找具有较好的n-γ及能量分辨的BC501闪烁体，利用脉冲上升时间法，对几种不同尺寸的BC501闪烁体进行n-γ及能量分辨测量。在下阈0.75和1MeV下，分别测量了Am-Be中子源的n-γ分辨谱以及相同条件下的γ上升时间-幅度谱。测量了d-T中子源14MeV的反冲质子脉冲高度分布。对不同尺寸BC501闪烁体的n-γ及能量分辨进行了比较。实验表明，综合考虑n-γ和能量分辨，闪烁体的体积不应太大，长度应在保证效率的条件下适中选择。 