Monte-Carlo方法研究生物组织内部的光能分布

由于光的无损性及其在光动力学中对于肿瘤的选择性杀伤 ,因此在医学诊断和治疗中光学方法具有良好的应用前景。全面了解光在高散射组织中的传播规律对于基础研究和临床应用都很重要。论文给出了在均匀或非均匀半无限大平板状生物组织中光分布的计算方法和仿真结果。结果表明 ,生物组织的光学性质强烈影响光在组织中的分布图案。若两个光源的位置取不同的安排 ,则会给出与之相应的、不同的光能分布图案。若在组织中存在一个肿瘤 ,大量光子将被其吸收 ,并且由检测器测得的能量会减小。结果表明Monte- Carlo仿真方法能提供对于探头结构设计和光源光强选择都十分有用的信息。     

常截面悬臂箱形梁负剪力滞效应分析

针对常截面悬臂箱梁在满跨均布荷载下,分别假定翼板纵向位移沿横向按余弦函数分布分布和按三次抛物线分布,采用变分法进行解析,分析剪力滞效应沿常截面悬臂梁梁跨的变化规律.确定了正负剪力滞各自的分布区域,并与有限元分析的结果相比较,结果表明假定翼板纵向位移沿横向按余弦函数分布更加合理.     

一维有限周期方形光子晶体波导的偏振特性

利用光波在一维有限周期方形光子晶体波导中横向受限的条件,推导出TE波和TM波两种偏振光在一维有限周期方形光子晶体波导中各个传输模式满足的关系式;计算出TE波和TM波传输各模式的禁带随周期数、模式量子数、边长的变化规律。     

脑颅骨对光子传输影响的蒙特卡罗模拟

利用蒙特卡罗方法构建了光子在脑组织中的传输模型,该模型比较了未开颅和开颅下光子在小鼠脑组织中的传播,通过获得的光子轨迹、光能流率和光吸收能量密度以分析颅骨对光子传输的影响．仿真结果表明：开颅下光子轨迹运动范围更广,约为未开颅下的2倍．光吸收能量密度和光能流率的分布总体上是梭形的,其径向分布范围约为未开颅下的2倍;在深度方向,开颅后由于生理盐水和脑脊液的吸收和散射相对于颅骨较弱,到达脑部(灰质和白质)的剩余光子数是未开颅时的约6.35倍,光子能够到达脑部更深处．     

混凝土箱梁顶板纵向裂缝机理分析

推导了箱梁顶板横向温差应力的理论计算公式,得出箱梁横向自约束应力与框架约束应力沿顶板厚度分布规律及其随温差变化规律;同时提出"主动"降低温差以减小横向温差应力防止顶板开裂的思路。经实例计算表明:"主动"降低温差可显著减小箱梁顶板横向温差应力,从而有效避免顶板纵向开裂。     

井下断层地质破碎带巷道垮落体力学特性

针对断层地质破碎带巷道垮塌问题,分析了冒落堆积体边界力学特征,给出堆积体能否充满冒落空间的条件,分析充满空间和不能充满空间两种情况,推导冒落堆积体的高度边界水平抗力堆积体中任意一点的横向和纵向作用力计算公式,给出堆积体边界上的水平抗力分布曲线,堆积体中任意横向和纵向剖面上纵向作用力分布曲线。该研究可以为实施救援前预判巷道垮落体力学特性、救援时效、制定相应救援方案提供理论和技术支持。     

基于自然边界条件求解辐射传输方程的方法

基于零内向流边界条件的辐射传输方程是目前被广泛采用的描述有限组织体中光子传播过程的模型.由于生物组织体及其周围介质之间折射率的差异,零内向流边界条件无法准确模拟光子到达边界时的传播过程,从而导致了实际应用中对光学参数的重建存在明显误差.为解决这一问题,建立了考虑边界内反射效应的自然边界条件下的辐射传输方程模型,发展了一...     

光子数守恒的平衡光子气体

光子数不守恒的光子气体已详细研究过,在天体条件下,存在光子数守恒的光子气体,本文讨论了这种平衡光子气体的性质。应用化学势不为零的玻色－爱因斯坦统计分布,求得这种平衡光子气体的能量密度,总能量密度和相应的位移定律。     

光格中二维强非局域孤子的振荡特性

利用有效粒子法，研究了折射率有纵向和横向调制的强非局域非线性介质中椭圆高斯光束的传输特性，得到了光束中心在不同调制情况下的演化规律．解析和数值结果表明：无纵向调制时，介质二相等（不相等）的横向调制频率（kx，ky，）将使初始偏离二坐标轴较小的光束中心演化具有相同（不相同）的振荡周期；当光束中心初始偏离某一坐标轴较远，若kx≠ky,光束中心将分别独立地做等幅周期振荡，但若kx=ky,光束中心周期振荡，且其振荡幅度将沿初始偏离坐标轴较小的方向逐渐指数增长而沿初始偏离坐标轴较大的方向指数衰减；当介质有纵向调制时，若纵向调制频率kz和kx，ky之间满足特定条件，则光束中心沿该横向振荡的幅度随传输距离的增加而指数增长，之后又指数减小；若不满足该频率条件，则光束中心将按不同的频率等幅周期振荡．     

一维TM波函数光子晶体的透射特性

给出一维横向磁场(TM)波函数光子晶体的传输矩阵及磁场分布表达式,研究一维TM波函数光子晶体磁场分布及缺陷层对其影响,计算一维TM波函数光子晶体正、反入射时的透射率,并将其与横向电场(TE)波透射率进行比较.     

BGO晶体的性能研究

利用蒙特卡罗方法,模拟不同能量的γ射线在BGO晶体中的闪烁过程及不同厚度不同包装下闪烁光的空间分布,发现点光源模型对于晶体出光平面上闪烁光强分布是适用的.模拟表明：BGO与包装之间的界面粗糙时比光滑时空间分辨更好;闪烁中心离出光面越近位置分布越窄,且晶体厚度为4 mm时光产额最大.     

基于Geant4的硼中子俘获治疗的能量沉积分布研究

硼中子俘获治疗(BNCT)是一种治疗癌症的有效手段.采用国际通用的Geant4开发程序包,以Snyder模型为对象,构建中子输运计算模型,评估在给定中子束流能谱和入射方向条件下,脑组织吸收不同10 B质量比的含硼药物对癌变组织及正常组织的能量沉积的来源和分布情况.研究表明,10 B引起的能量沉积呈先升高后降低的变化趋势...     

Bose-Einstein condensation of photons in an optical microcavity

Bose-Einstein condensation (BEC)-the macroscopic ground-state accumulation of particles with integer spin (bosons) at low temperature and high density-has been observed in several physical systems, including cold atomic gases and solid-state quasiparticles. However, the most omnipresent Bose gas, blackbody radiation (radiation in thermal equilibrium with the cavity walls) does not show this phase transition. In such systems photons have a vanishing chemical potential, meaning that their number is not conserved when the temperature of the photon gas is varied; at low temperatures, photons disappear in the cavity walls instead of occupying the cavity ground state. Theoretical works have considered thermalization processes that conserve photon number (a prerequisite for BEC), involving Compton scattering with a gas of thermal electrons or photon-photon scattering in a nonlinear resonator configuration. Number-conserving thermalization was experimentally observed for a two-dimensional photon gas in a dye-filled optical microcavity, which acts as a 'white-wall' box. Here we report the observation of a Bose-Einstein condensate of photons in this system. The cavity mirrors provide both a confining potential and a non-vanishing effective photon mass, making the system formally equivalent to a two-dimensional gas of trapped, massive bosons. The photons thermalize to the temperature of the dye solution (room temperature) by multiple scattering with the dye molecules. Upon increasing the photon density, we observe the following BEC signatures: the photon energies have a Bose-Einstein distribution with a massively populated ground-state mode on top of a broad thermal wing; the phase transition occurs at the expected photon density and exhibits the predicted dependence on cavity geometry; and the ground-state mode emerges even for a spatially displaced pump spot. The prospects of the observed effects include studies of extremely weakly interacting low-dimensional Bose gases and new coherent ultraviolet sources.     

近红外光子在生物组织中迁移的仿真及应用

通过对光与生物组织相互作用物理本质的分析,介绍了一种求解光子在生物组织中迁移规律的蒙特卡罗计算方法。方法假定入射光为离散的光子,并受到生物组织的吸收和散射。认为光子在两次散射之间的长步和散射方向虽然是随机的,但可引入随机变量予以确定。对大量光子进行计算就可以获得光在生物组织中传播的宏观数据。将此方法用于脂肪组织,所得结果与实验符合甚好。说明此方法可用于检测人体皮下脂肪层的厚度,并对合理设计红外无损检测的传感器可提供依据     

半无限大介质板夹层对空腔中原子自发辐射率的影响

研究了半无限大介质板夹层对空腔中激发态原子的自发辐射率的影响.引人标度变量,采用腔量子电动力学方法计算了原子的自发辐射率,并用闭合轨道理论对结果进行分析:由于介质界面的影响,光子经界面反射后返回到辐射原子上,并与出射的光子相干,辐射率呈现出拟周期的阻尼振荡;通过Fourier变换抽取振荡频率,每一频率对应一条光子经典轨迹的作用量,从而给出了夹层空腔对激发态原子自发辐射率的影响的新解释.     

小野下光子特征线混合笔束模型肺部剂量算法

为了准确计算小射野下肺模体中精确的三维剂量分布,本文提出了光子特征线混合笔束模型.该模型首先采用光子特征线算法获得参考射野下肺模体的中心轴深度剂量,然后在此基础上对肺模体笔束核进行等效深度修正和加权密度修正.本文利用该算法计算了6 MV光子束在不同射野下不同肺模体的中心轴深度剂量分布,并与蒙特卡罗模拟结果相比较以验证其精度.结果表明,两种方法计算得到的剂量基本一致,大多数深度处的相对误差小于3%.主要差异表现在介质交界处及肺组织前部,其相对误差随着射野尺寸和肺密度的增大而减小,最大相对误差范围为7.8%～36.9%.在肺组织前部,相对误差大于3%的深度范围随射野尺寸的增大和肺密度的减小而增大.因此,该算法在小射野下的肺部剂量计算中具有潜在的研究价值.     

用Monte Carlo方法模拟HPGe单能光子能量响应函数

为了弥补用于HPGe探测器低能相对探测效率刻度、单能光子在HPGe探测系统上的能量全响应函数拟合实验数据不足的缺点,采用Monte Carlo方法模拟了一系列单能光子在该探测器上能量响应曲线。比较分析这些能量响应曲线,研究该探测器能量响应曲线随入射能量变化特征,并获得了能量响应曲线特征数据,为探测器低能区域相对探测效率刻度、单能光子在HPGe探测系统上的能量响应函数拟合,提供了可靠的研究数据。     

γ射线爆的新观测结果与爆源集束辐射中洛仑兹因子

在简述γ射线爆的新观观测结果基础上，讨论了爆源的集束辐射，计算了集束辐射中，光子非均匀分布情况下，双光了的正负电子对产生的光学厚度，得到了能谱指数和洛仑兹因子之间的关系。     

强夯加固填土的效果与机理分析

针对山区全风化泥岩和粘性土混合回填地基的强夯加固试验工程,采用PLT,DPH和SPT 3种方法,测试了夯击能量与夯后时间对强度和加固深度的影响及加固效果的空间变化,评价了测试方法,分析了加强点夯后不同尺寸基底下的承载力与沉降计算方法,更新了有效加固深度的概念与影响因素.研究结果表明:强夯加固素填土,强度随时间增长;竖向形成上硬下软的2层结构;设计承载力时宜指明具体时间和层位;检测时,应根据土质特征选择可行的方法综合评价;夯体与夯间土形成复合地基;有效加固深度取决于土质、强夯参数、基础埋深和基底宽度等.