基于Geant4-DNA工具包的单能电子微剂量学模拟研究

应用Geant4－DNA工具包分析和评估了不同物理过程影响因素对低能电子在液态水中的影响,为建立放射治疗与辐射防护所关心的微剂量学基本数据库提供理论支撑。在最新版本的Geant4中,Geant4-DNA工具包中共有7个物理模型可模拟电子在液态水中的输运。根据不同模型的特点,本文选择其中5个适用的模型来模拟单能入射电子(0.1～20 keV)在液态水中的输运过程;比较各模型记录的径迹结构具体信息,包括相互作用过程总次数、电离和激发次数及相应沉积能量占比等;分析Geant4-DNA选项模型、抽样位点小球半径及相互作用过程等因素对线能均值的影响。模拟结果显示:“option0”与“option2” 之间、“option4”与“option5”之间的模拟结果基本吻合;由于各个模型相互作用截面的不同,“option2”、“option4”和“option6”的径迹信息及线能均值均存在差异;模型对线能均值的影响随着抽样位点小球半径的增大而减小。本工作通过设置不同输运控制条件较全面地比较了Geant4-DNA工具包中的不同选项模型,对用户根据需要选择合适的模型模拟单能电子有帮助和指导作用,为完善电子在液态水中的微剂量学数据库并用于评估电离辐射在微观尺度的生物学效应提供依据。     

GATE在计算人体体素模型光子剂量转换系数的应用分析

分析GEANT4应用发射断层(GEANT4 Application for Tomographic Emission,GATE)在模拟人体体素模型剂量转换系数的应用,为计算基于体素模型的光子辐射场中的剂量提供一种新路径。GATE是基于GEANT4开发并广泛应用于模拟正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography,PET)、单光子发射计算机断层成像(Single Photon Emission Computed Tomography,SPECT)等成像系统以及放射治疗的蒙特卡罗模拟软件。用自编的MATLAB程序将人体体素模型KTMAN-2的体素数据逆转为断层影像(Computed Tomography,CT),再由VV软件将CT转换为GATE体素模型文件,在GATE和MCNPX(Monte Carlo N-Particle e Xtended)中模拟6种标准照射方式下、0.01~10 Me V能量范围内23种单能光子在人体内的输运,得到一系列的光子器官剂量转换系数,将两者的计算结果进行对比,并将结果和ICRP 74、ICRP 116号出版物的推荐值进行比较。GATE和MCNPX的计算结果具有很好的一致性,除质量很小的器官(垂体、扁桃体、甲状腺等),其它器官的差异都在3%以内;对于某些器官在某些照射条件下,所得结果和ICRP 74、ICRP 116号出版物的推荐值一致,但在某些照射条件本文结果与ICRP 74、ICRP 116出版物的推荐值存在较大差异。GATE为基于体素模型的剂量计算提供了一种新方法;本文计算的剂量转换系数对于分析亚洲人个体与ICRP参考人之间光子剂量转换系数的差异具有重要意义。     

活塞式标准体积管发展现状

标准体积管是一种常见的检定液体流量计的流量标准装置,其结构简单、使用方便、应用广泛,特别适合现场校准,但目前仍缺乏对体积管发展现状进行系统梳理的研究。针对此问题做了深入的文献调研,主要研究内容为：回顾国内外标准体积管的发展历程;简述标准体积管的基本原理和应用场景;对比分析不同类型体积管的性能特点;归纳了体积管的未来发展方向,为下一代体积管技术研发提供参考。     

无损检测加速器辐射防护屏蔽模拟设计

利用加速器的工程CAD模型和MCNP计算文件获得的辐射剂量分布图,定性分析了加速器周围的辐射场分布,并结合国家相关标准GB/T 20129—2015对加速器防护性能的剂量学相关指标进行了模拟计算和优化分析。研究结果表明在加速器初步设计的状态下,利用CAD精确建模和MC模拟计算的方式进行加速器防护性能指标的快速检测和评价具有一定可行性,并以此为基础进行加速器屏蔽结构、材料设置的优化。     

适用于大功率DC/DC的新型无源无损缓冲电路

无源软开关技术因其控制简单且易于实现,得到了广泛工程应用。但无源无损缓冲电路应用于大功率场合时,流过缓冲电路二极管和电感的电流较大,造成器件体积大和散热困难等问题。为了解决上述难题,提出一种适用于大功率场合的新型无源无损缓冲电路的拓扑结构以及该缓冲电路谐振元件参数的设计方法。通过使谐振回路尽量避免参与主电路续流过程,降低流过二极管与缓冲电感的电流。采用该拓扑设计的缓冲电路,在能够实现开关管零电流开通、零电压关断的前提下,具有更小的体积和发热量,提升了效率。通过设计一台15 kW的Buck变换器样机,验证了这种缓冲电路理论分析和设计的正确性。