电子直线加速器的感生放射性计算方法

为了选择一个合理而相对准确的计算电子直线加速器的感生放射性的方法,分析了的点源近似法、径迹长度法、吸收功率法、 Monte Carlo模拟法的优缺点.对IAEA188号报告中一标准算例,用这4种方法进行饱和放射性活度As的计算,并对结果进行比较.分析表明, Monte Carlo模拟法考虑反应完全,可同时计算直接和间接感生放射性,计算步骤简单,结果准确,是4种计算方法中最好的.用Monte Carlo法计算了30 MeV以内电子直线加速器中钨靶的As; 并给出在钨靶中As的空间分布.结果表明,随钨靶厚度及入射电子束能量的增加, As增加.这些结果有利于今后感生放射性研究.     

医用加速器场所中子和感生γ光子剂量当量的计算分析

医用高能加速器在广泛应用的同时,也存在着相关的辐射屏蔽问题,特别是迷宫内剂量的快速估算。该文对当前典型的迷宫内中子及感生γ光子剂量当量的计算方法进行了汇总,将其应用于多折迷宫的计算案例中,并与基于MCNP(Monte Carlo N-particle transport code)的Monte Carlo模拟值进行对比。结果表明:这些计算方法基本能够较为精确的估算迷道内不同点的中子和感生γ光子剂量当量,与Monte Carlo模拟值的偏差在1个数量级以内,但可能会低于模拟值。在实际应用中,可通过乘以安全系数以防止剂量低估。     

利用MONTECARLO方法分析高能电子加速器中中子引起的感生放射性——微观分析

在高能电子加速器中，高能电子与物质相互作用产生电磁簇射，生成的高能光子与 介质发生光核反应，其后的中子、介子又引发核反应，并引发感生辐射场.本系列文章利用 Monte Carlo方法分析了高能电子加速器中中子引起的感生放射性以及对加速器周围环境的 影响，对于制定关于停机后等待时间的规定具有指导性意义.在微观上利用多步动力学模型 （Many Stage Dynamical Model，MSDM）计算了中子与不同靶材Fe、Cu、Ni的辐射损伤总截 面，然后计算了能量为10、140和700 MeV的中子与加速器相互作用所产生的放射性同位素的 分布及生成截面，并且对3种情况进行了比较和分析.     

生物组织光透射特性的理论与实验研究

该文利用所建立的测量激光在组织透射面上光强分布的实验装置,实验测得在不同分布的激光光源照射下,组织透射面上的光能分布,并进行了三维图重建,同时采用基于脉冲响应函数的Monte Carlo方法模拟了相应条件下仿生物组织样品透射面上的二维光场分布,模拟结果与实验结果具有很好的一致性,说明基于脉冲响应函数的Monte Carlo方法是处理复杂面光源照射条件下生物组织中光分布和传输问题的简洁、有效途径。     

高能X射线整车原木辐照检疫中的感生放射性

利用加速器产生的高能电子束或者高能X射线进行原木辐照处理过程中,原木和车厢有可能会产生感生放射性,从而可能会对工作人员或后续的消费者带来不必要的辐射照射风险。采用Monte Carlo方法,使用FLUKA程序结合解析经验公式,以25 MeV和35 MeV高能X射线装置为例,建立了高能X射线整车原木辐照检疫中的感生放射性计算模型,并比较了16、20、25、35MeV的辐照装置可能产生的感生放射性核素的剂量率。结果表明:由于木材的感生放射性核素多为短寿命核素,故不需要考虑原木被辐照后的感生放射性的影响;但只有16MeV辐照装置能够满足工作人员每年20 mSv的剂量限值要求,因此需要对车厢经过辐照后对工作人员的长期辐照进行防护。     

体素模型在Monte Carlo模拟计算中的描述

体素模型与Monte Carlo模拟计算方法相结合已开始应用于辐射防护的研究中.然而,通常的模拟计算需要很长的时间,这限制了体素模型的广泛应用.该文对模拟计算中体素模型的描述进行研究,实现了把三维体素合并算法用在MCNP(Monte Carlo N-particle)程序描述体素模型的方法.结果表明,使用该方法描述体素模型,粒子输运过程要比传统的方法快32%,但是对粒子在组织器官中沉积能量的纪录需要更多时间.     

体素模型在Monte Carlo模拟计算中的描述

体素模型与Monte Carlo模拟计算方法相结合已开始应用于辐射防护的研究中.然而,通常的模拟计算需要很长的时间,这限制了体素模型的广泛应用.该文对模拟计算中体素模型的描述进行研究,实现了把三维体素合并算法用在MCNP(Monte Carlo N-particle)程序描述体素模型的方法.结果表明,使用该方法描述体素模型,粒子输运过程要比传统的方法快32%,但是对粒子在组织器官中沉积能量的纪录需要更多时间.     

一种适用于强散射生物介质脉冲响应函数的改进算法

该文在分析生物组织光学特性的基础上，针对强散射、弱吸收介质，提出了一种利用Monte Carlo模拟方法获得二维分布，脉冲响应函数的改进算法，利用该方法进行数值计算，得出了较为理想的结果，与直接Monte Carlo模拟相比计算效率显著提高。     

HPGe γ谱仪探测效率与符合相加修正因子Monte Carlo计算

提出一种适合于清华大学低本底γ能谱分析实验室实际情况的符合修正因子计算方法,利用Monte Carlo方法模拟计算得到的数据,与实验测量得到的数据相结合,求出探测效率和推导出了符合修正因子。采用本方法对该实验室HPGe谱仪的探测效率和符合相加修正因子进行了模拟计算,并且与实验测量数据进行了比较。结果显示,该方法与实验计算结果基本吻合,表明该方法是可行的,可为开展其他几何条件和不同基质、特征能量标准源的研究提供参考。     

Monte Carlo化学动力学程序的MATLAB实现及其应用

基于MATLAB语言设计编写了Monte Carlo法处理化学反应动力学问题的通用程序，将所编程序用于模拟邻苯二甲酸二甲醇的碱性水解反应，模拟结果与实验结果及按照常规化学反应动力学公式的计算结果相比较，表明Monte Carlo法模拟对于预测反应动力学过程具有较高准确性．     

高功率轫致辐射X射线转换靶设计?

基于一台能量为9 MeV、平均流强为125μA的高功率电子直线加速器,开展了轫致辐射X射线转换靶设计工作.转换靶为内靶设计,电子束流为非扫描式点源入射.选取钨(W)为转换靶材料,优化设计了靶材的厚度和靶体的冷却结构;并采用有限元方法分稳态和瞬态两种方式分别模拟计算了转换靶的温度分布.结果表明,转换靶局部最高温度约为970℃,平均温度约为430℃,在真空环境中该转换靶可以稳定工作.最后采用蒙特卡罗程序MCNP计算了转换靶产生X射线的剂量分布以及能谱分布,结果表明,在转换靶正前方1m处,X射线的吸收剂量率约40Gy·min-1.     

利用蒙特卡罗模拟评估医用电子直线加速器非均整模式的光子束软化特性

本文利用蒙特卡罗模拟评估不同能量、不同射野下医用电子直线加速器非均整模式(Flattening Filter Free, FFF)光子束的软化特性.基于本院的Varian Edge加速器的组件参数和测量数据，利用通用蒙卡程序EGSnrc/BEAMnrc构建6 MV均整模式(Flattening Filter, FF)、6 MV FFF和10 MV FFF下的机头模型，使用EGSnrc/DOSXYZnrc程序模拟获得5 cm×5 cm和10 cm×10 cm射野下的百分深度剂量(Percentage Dose Depth, PDD)和横向剂量离轴比(Off Axis Ratio, OAR),与测量数据进行比较，确定不同模式的源参数；在此基础上模拟三种光子束模型在上述两种射野射野条件下非均匀模体(水-骨-肺-水)内的PDD,并对其相空间文件进行能谱分析，评估FFF光子束的软化特性.三种光子束模式在非均匀模体内的PDD趋势相似，但在小野时扰动更大，FFF模式相较于FF模式，包含更多的低能光子和更少的机头散射；在低能、小野时，6 MV FFF模式的光子束软化特性带来的剂量影响与6 MV FF模...     

Monte Carlo方法在放射治疗计划剂量计算中的应用

为了在放射治疗计划系统中的临床应用,探讨Monte Carlo剂量计算方法。应用已经建立Monte Carlo虚拟源模型,针对一例食道肿瘤病例,完成该食道癌患者放射治疗计划各个射野的剂量计算,并进行了计划设计。研究发现,高剂量区与计划靶区(PTV)保持了很好的适形,关键器官的照射量很小,得到了很好的保护。结果表明,用Monte Carlo虚拟源剂量计算模型生成的剂量分布符合临床放射治疗的实施原则,治疗计划靶区得到了高剂量照射,危险器官受照剂量远低于耐受剂量。由于该模型的精确性,完全可以替代现有的解析型剂量计算模型。     

应用于加速器驱动次临界系统的程序开发

开发了应用输运理论方法的两套程序系统：蒙特卡罗－燃耗程序系统和输运－燃耗程序系统。针对蒙特卡罗程序不能计算燃料的同位素成分变化，提出将它和燃耗计算程序耦合以完成燃耗计算。燃耗程序所使用的单群截面由蒙特卡罗程序计算。将用于常规反应堆的计算方法和策略推广到输运－燃耗程序系统，这使得计算步序大大简化，并改进了精度。对加速器驱动次临界系统的基准题进行了校核计算，其结果和其他国家的计算结果符合良好，这表明所提出的计算方法与程序系统是成功的。     

一种提高样品放射性活度测量准确度的新方法

在使用高纯锗γ谱仪测量样品的放射性活度时,探测器对γ射线的探测效率是影响测量准确度的一个重要因素.目前使用的两种得到探测效率的方法——标准样品法和蒙特卡洛法,因为各自的局限性,都存在一定的系统误差.结合两种方法,提出并建立了一种能够消除前两种方法系统误差,获得更准确的探测效率的新方法,即用蒙特卡洛方法计算待测样和标准样的探测效率的比值,再乘以实验测量得到的标准样的探测效率,得到待测样品的探测效率.所建方法的正确性通过蒙特卡洛软件计算的模拟实验得到了验证,并证明了新方法能够完全消除标准样品法的系统误差,并且在绝大多数情况下消除了蒙特卡洛法的系统误差.     

Monte Carlo方法在核辐射医学中的应用

在放射性治疗(外照射或内照射)疑难病症(如癌症)及重症病过程中,病体所受剂量及其分布是治疗过程中必须考虑的问题。当射线进入人体后各部分受到的剂量必须要进行理论计算。射线在人体内的反应机制是光子和电子偶合输运过程,非常复杂,一般数值方法难于求解。Monte Carlo方法是解决本类问题十分有效的方法。该文将Monte Carlo方法应用到核辐射医学中,叙述了两种体内剂量场分布的Monte Carlo计算方法:沉积能量法和通量转换法。为了提高计算效率,给出了几种实用的技巧。最后,介绍了一个应用实例。     

Cs-131近距离治疗前列腺癌剂量学的蒙特卡罗模拟

利用MCNP程序对IsoRay公司2004年研制的并通过FDA认证的Cesium-131即model Cs-1放射源近距离治疗前列腺癌的各剂量学参数进行研究．采用美国可视人项目（VHP）确定的成年男子全身模型的前列腺参数替代传统的用组织等效水体模．所得到的径向剂量函数、各向异性函数等可直接应用于临床治疗的剂量计算．     

Monte Carlo计算近距离植入治疗源125I的剂量学参数

根据美国医学物理学家协会AAPM推荐的剂量学参数,使用蒙特卡罗代码MCNP计算模型EchoSeed植入治疗粒子源125I的剂量学参数.蒙特卡罗方法分别给出了剂量率常数，径向剂量函数和各向异性函数F(r,θ) 等剂量学参数值.MCNP给出125I源在固体水和液态水中的剂量率常数分别为0.937 和0.961cGyh-1U-1; 并给出各向异性函数常数0.94，这和所报道TLD测量的结果0.95相近.本研究的蒙特卡罗计算结果与同类研究报道的实验测量数据或者蒙特卡罗计算的结果做了比较，发现它们在各自实验工具和计     

BNCT物理剂量Monte Carlo程序系统——MCDB及算法

硼中子俘获治疗(BNCT,boron neutron capture therapy)规划软件系统MCDB(Monte Carlo dosimetry inbrain),包括医学前处理、Monte Carlo物理剂量计算和后处理。采用中心点方法确定网格的材料和密度,并自动生成Monte Carlo输入文件。MCDB借鉴并发展了一套网格几何下的快速粒子径迹算法,取得了与MCNP程序一致的剂量计算结果,计算速度较MCNP程序提高2.7~3.5倍。MCDB可进行并行计算,具有线性加速比,能够满足BNCT临床对计算时间和精度的要求。