用EGSnrc程序包对单能电子实验过程影响因素的研究

本文运用蒙特卡罗程序EGSinpRZ和EGSnrcMP模拟了不同能量的单能电子入射过程中与AL吸收物质的作用,得到了该过程产生并且进入了灵敏区的轫致辐射光子和散射电子平均能量以及他们在相应情况下的百分比,结合两种测量方法(全峰面积法TPA和半峰面积法SPA)讨论了轫致辐射和散射对测量结果的影响;研究了实验所用放射源与其包装材料产生的轫致辐射光子对测量的影响;同时用EGSnrcMP程序模拟了吸收过程,画出了吸收曲线,并与实验吸收曲线相比较,讨论了环境本底对计数的影响.     

用EGSnrcMP蒙特卡罗程序研究单能电子吸收实验中的影响因素

运用EGSnrcMP蒙特卡罗程序模拟了不同能量单能电子在铝吸收体中的吸收，画出吸收曲线，并将模拟结果与实验结果进行比较.在模拟条件与实验条件一致的情况下，模拟值与实验值得到了很好的符合.本文还通过改变模拟计算的条件，讨论了实验条件对电子吸收规律测量的影响.     

医用高能电子在介质中轫致辐射研究

目的研究医用高能电子在介质中轫致辐射带来的影响．方法利用蒙特卡罗程序EGS4软件包中的新版本EGSnrc详细地研究了高能电子束在类人体介质中所产生的轫致辐射光子的剂量和通量分布.模拟的高能电子束能量是放射治疗中常用的电子束能量（4-22MeV）.结果1）在类人体介质中同一深度处,随着入射电子能量的增加,轫致辐射产生的剂量值也增加.2）对于相同入射能量的电子,在水中和肌肉组织中的同一深度,轫致辐射产生的剂量值非常相近,但是在骨中的剂量值明显增大.3）电子在人体介质（肌肉组织、骨）中轫致辐射的剂量约为总剂量的     

电子在水中产生Cherenkov辐射的Geant4模拟

用Geant4模拟能量分别为0.5,1.0,1.5,2.0,2.5 MeV入射电子在水中的Cherenkov辐射角和辐射光谱,分析电子产生Cherenkov辐射光子数与初级电子和次级电子的关系,并模拟Cherenkov辐射光在水中传输不同距离的吸收情况.结果表明:电子在水中产生的Cherenkov辐射角随入射电子能量的增加而增大;在Cherenkov辐射光传播过程中,水介质对紫外波段辐射光的吸收较大.     

光电效应和康普顿散射中光子和电子的相互作用

基于爱因斯坦的光子原理,应用能量,动量守恒定律和相对论效应,讨论了光电效应和康普顿散射中光子与电子相互作用的过程,揭示出二者的物理本质．     

运动电子对康普顿效应的影响

通过对运动的自由电子与光子碰撞产生康普顿散射的讨论,指出电子的运动对康普顿效应的影响。     

蒙特卡罗法模拟低失能近轴背散射电子能谱

用蒙特卡罗法模拟了探测到的高能同轴凝散射电子的能谱,分析了入射电子能量、靶原子序数和探测角对归一化能谱的影响,结果表明：当入射电子能量增加和靶原子序数减小时,弹性散射峰值逐渐降低,背散射电子数峰位向低能端移动;探测角的改变对能谱形状基本没有影响,利用较低的入射能量、较大的探测能量窗口和角值有利于背散射率的提高;大的入射电子能量和小的探测能量窗口对应较大的背散射率的相对变化率,探测角值对背射率的相对变化率基本没有影响,可以利用大的探测角值提高背散射率以改善信噪比。     

氮气直流辉光放电阴极鞘层区电子行为的蒙特卡罗模拟研究

采用蒙特卡罗模拟对氮气直流辉光放电等电子体阴极鞘层区内电子的输运过程进行了研究,计算了阴极鞘层中电子的能量及角分布的空间变化.模拟讨论了电子密度和电子平均能量在鞘层的轴向分布规律.结果表明:在鞘层电子主要以高能束的形式朝前散射,电子在输运过程中表现出的这一特征依赖于放电条件,电子碰撞电离和离解电离产生的次电子在鞘层边界附近迅速倍增.模拟结果为分子气体辉光放电等离子体过程的机理的认识提供了参考依据.     

电子束辐照材料剂量分布的蒙特卡罗计算

采用蒙特卡罗程序EGSnrcMP模拟软件的用户代码DOSXYZnrc模拟计算了能量为4.0MeV在聚苯乙烯材料的三维剂量分布;计算了在2.5~4.0 MeV能量范围内电子在聚苯乙烯材料和水中的剂量深度分布;计算了不同电子束射野大小对剂量分布的影响.计算的结果以绝对剂量的形式给出,误差在1%以内.该程序能够提供优化电子束辐射加工工艺的一种高效实用的理论估算方法.     

激光-电子非线性康普顿散射中电子的特性研究

利用单粒子理论和电子与光子非弹性碰撞模型,对激光-电子非线性康普顿散射的电子的速度进行了研究.通过理论推导得出了电子的能量变化因子的表达式,同时讨论了电子与光子碰撞后的速度.结果表明,电子与光子碰撞后的速度不仅与碰撞之前电子的速度和n光子集团的频率有关,还与电子与n光子集团入射方向与散射方向间的夹角和光子的散射角有关.     

同步辐射技术和透射电镜技术以及密度泛函理论相结合的综合表征方法及其应用

同步辐射技术和透射电镜技术是研究材料的重要表征手段,广泛应用于物理、化学、材料、环境与能源等学科的前沿研究领域.这两种技术方法,其物理原理是光子和电子与材料的相互作用,包括光子在材料中的散射与吸收,电子的衍射与能量损失等,从而演化出各种具体表征手段.从物理本质看,基于量子力学的密度泛函理论,其本征函数可以与同步辐射X射线的衍射和透射电镜电子的衍射得到的电荷密度相对应,而其本征值则可以与同步辐射X射线的吸收谱和光电子谱以及透射电镜电子的能量损失谱得到的能级或能带信息相对应.这些对应关系使得这两种技术手段和理论计算方法可以互相验证也可以互相补充,从而对材料的结构和电子信息的分析更为全面细致.本文综述了同步辐射技术和透射电镜技术的进展,通过典型材料表征进行举例说明,这两种技术结合密度泛函理论,能够深入分析功能材料的晶体结构信息以及各种物理化学性能.最后展望了这三种方法相结合的未来发展趋势.     

基于纳飞秒双脉冲激光的蓝宝石蚀除研究

蓝宝石作为一种典型的宽带隙半导体材料具有良好的理化特性,在机械电子、航空航天、微电子等领域具有广阔的应用前景.本文提出采用纳飞秒双束激光进行蓝宝石加工的方法,利用飞秒脉冲峰值功率高的特性,通过多光子电离与碰撞电离,激发蓝宝石表面自由电子从而提高了蓝宝石对纳秒激光的吸收率,同时利用纳秒激光能量相对较大,技术成熟的优势,实现对蓝宝石材料的高质高效加工.为了揭示纳飞秒双束激光与蓝宝石材料的能量耦合机制,采用Fokker-Plank方程、Drude模型、双温模型对飞秒激光诱发的自由电子的演化过程及自由电子与入射激光之间的相互作用进行研究,并通过有限元仿真模拟了纳飞秒双激光与蓝宝石材料相互作用的能量耦合过程与蚀除过程,分析了纳飞秒双脉冲激光作用下,不同脉冲延时下等离子浓度的时空演化规律及其对入射激光吸收系数及反射率等表面光学特性的影响规律,揭示了纳飞秒双激光高效高质加工蓝宝石材料的机理.该研究对实现蓝宝石等宽带隙半导体等脆硬材料的高质高效加工具有重要意义.     

Multiple ionization of atom clusters by intense soft X-rays from a free-electron laser

Intense radiation from lasers has opened up many new areas of research in physics and chemistry, and has revolutionized optical technology. So far, most work in the field of nonlinear processes has been restricted to infrared, visible and ultraviolet light, although progress in the development of X-ray lasers has been made recently. With the advent of a free-electron laser in the soft-X-ray regime below 100 nm wavelength, a new light source is now available for experiments with intense, short-wavelength radiation that could be used to obtain deeper insights into the structure of matter. Other free-electron sources with even shorter wavelengths are planned for the future. Here we present initial results from a study of the interaction of soft X-ray radiation, generated by a free-electron laser, with Xe atoms and clusters. We find that, whereas Xe atoms become only singly ionized by the absorption of single photons, absorption in clusters is strongly enhanced. On average, each atom in large clusters absorbs up to 400 eV, corresponding to 30 photons. We suggest that the clusters are heated up and electrons are emitted after acquiring sufficient energy. The clusters finally disintegrate completely by Coulomb explosion.     

红外发散的新考察

作者对轫致射的散射矩阵Ｓ（Ｔ,－Ｔ）进行了计算,这里２Ｔ指轫致辐射中的相互作用。计算结果发现：运用Ｓ（Ｔ,－Ｔ）计算散射同时不再有红外发散。     

Complete photo-fragmentation of the deuterium molecule

All properties of molecules--from binding and excitation energies to their geometry--are determined by the highly correlated initial-state wavefunction of the electrons and nuclei. Details of these correlations can be revealed by studying the break-up of these systems into their constituents. The fragmentation might be initiated by the absorption of a single photon, by collision with a charged particle or by exposure to a strong laser pulse: if the interaction causing the excitation is sufficiently understood, the fragmentation process can then be used as a tool to investigate the bound initial state. The interaction and resulting fragment motions therefore pose formidable challenges to quantum theory. Here we report the coincident measurement of the momenta of both nuclei and both electrons from the single-photon-induced fragmentation of the deuterium molecule. The results reveal that the correlated motion of the electrons is strongly dependent on the inter-nuclear separation in the molecular ground state at the instant of photon absorption.     

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。     

Observation of the radiative decay mode of the free neutron

The theory of quantum electrodynamics (QED) predicts that beta decay of the neutron into a proton, electron and antineutrino should be accompanied by a continuous spectrum of soft photons. While this inner bremsstrahlung branch has been previously measured in nuclear beta and electron capture decay, it has never been observed in free neutron decay. Recently, the photon energy spectrum and branching ratio for neutron radiative decay have been calculated using two approaches: a standard QED framework and heavy baryon chiral perturbation theory (an effective theory of hadrons based on the symmetries of quantum chromodynamics). The QED calculation treats the nucleons as point-like, whereas the latter approach includes the effect of nucleon structure in a systematic way. Here we observe the radiative decay mode of free neutrons, measuring photons in coincidence with both the emitted electron and proton. We determined a branching ratio of (3.13 +/- 0.34) x 10(-3) (68 per cent level of confidence) in the energy region between 15 and 340 keV, where the uncertainty is dominated by systematic effects. The value is consistent with the predictions of both theoretical approaches; the characteristic energy spectrum of the radiated photons, which differs from the uncorrelated background spectrum, is also consistent with the calculated spectrum. This result may provide opportunities for more detailed investigations of the weak interaction processes involved in neutron beta decay.