基于Geant4的核孔膜生产模拟研究

利用核反应堆产生的裂变重离子碎片辐照固体薄膜,是生产核孔膜的主要方式之一。为优化反应堆核孔膜生产工艺参数,给核孔膜生产提供理论指导,本文基于Geant4开发了反应堆生产核孔膜的原理性模拟程序,对铀靶在热中子辐照下裂变碎片的生成及出射物理过程开展模拟,并分析计算了不同厚度下铀靶裂变碎片的出射能量、角度分布,从理论上优化了核孔膜生产中的铀靶厚度及固体薄膜厚度。结果表明,铀靶厚度为4 μm时裂变碎片出射强度最高;受裂变碎片射程的限制,反应堆生产核孔膜所用的固体薄膜的厚度最大约为8 μm。     

基于Geant4模拟的康普顿散射研究

在暗物质直接探测实验当中,高能gamma射线是重要的本底来源之一.高能光子由于康普顿散射的原因会在高纯锗探测器中会产生低能本底. CDMSlite实验中发现低能区域的康普顿能谱存在康普顿台阶,脉冲近似(Impulse Approximation, IA)理论解释了台阶出现的原因是原子中电子处于束缚状态,它使用散射函数来描述电子的束缚效应.为了探究这些台阶与散射函数以及入射能量之间的关系,我们使用Geant4程序对康普顿散射中的康普顿台阶进行了研究.研究发现随着初始光子能量增高,K壳层与L壳层的康普顿台阶会变得越来越平缓,直至斜率趋近于零.     

利用Geant4模拟ARGO阵列

以Geant4探测器模拟软件包为框架研制开发了ARGO实验的探测器模拟程序,该程序可精确细致地描述ARGO阵列的探测器的几何结构,以及EAS粒子在其中的传输过程和探测器灵敏单元对带电粒子的响应,这对于ARGO探测器的优化、数据分析程序的开发和实验结果的分析都是很有意义的．并给出了利用该程序所得到的有关ARGO阵列的性能的部分模拟结果．     

基于Geant4的联合模型神经网络法解析γ能谱

利用Geant4模拟软件及MATLAB计算软件,开展多人工神经网络模型定量分析低计数率核素的研究,分析了包含五个不同类型网络的BP神经网络模型对国控环境监测站NaI(Tl)探测器模拟能谱的识别能力。实验结果表明:多网络模型的使用有利于提高低计数核素的识别准确度,能够有效识别未知核素的存在与否。     

基于Geant4的慢正电子束注入金属材料的模拟研究

用Geant4软件对慢正电子束注入金属材料的过程进行了模拟,模拟计算了正电子垂直入射与倾斜入射金属材料的背散射系数,得到了倾斜入射条件下正电子深度分布曲线及入射倾角与正电子背散射系数的关系曲线,同时进一步分析了不同入射倾角条件下正电子在材料中的横向扩散行为,模拟结果表明金属材料原子序数越小,慢正电子束倾斜入射样品后其横...     

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...     

4He和12C离子Rutherford背散射的Geant4模拟

利用Geant4程序模拟270,500 keV  ⁴He和¹²C离子垂直入射Au,Ag,Cu薄膜上的Rutherford背散射谱（RBS）, 并讨论材料、 厚度和入射离子能量对背散射谱的影响. 结果表明, 能量较大的¹²C离子具有较好的质量分辨率.     

基于Geant4的NaI(Tl)闪烁谱仪模拟

Geant4是一套用于精确模拟粒子在介质中输运过程的蒙特卡罗数值计算软件工具包.本工作基于该工具包,通过对一个NaI(Tl)闪烁谱仪进行实例模拟计算,得到了与实验测量所得能谱具有相同特征的结果,表明Geant4不仅能够用于高能物理模拟,同时也可以应用于核技术领域的其它方面.     

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.     

降能片对12C6+束流影响的Geant4模拟

利用Geant4模拟每核子能量在80~360 MeV内碳离子束（¹²C⁶⁺）穿过靶质量厚度为0.5~4.0 g/cm2的有机玻璃、 铝、 铜和铅后的角度歧离值和能量歧离值, 并对比单能碳离子束直接进入水中和经降能片后再进入水中的Bragg峰. 模拟结果表明: 碳离子束的能量越高、 降能片的质量厚度和原子序数越小, 碳离子束经过降能片后的角度歧离和能量歧离值越小, 其Bragg峰所受影响也越小. 即若仅考虑角度歧离和能量歧离, 则低原子序数的材料更适合做降能片.     

Simulation of EUV Imaging and 3-D Cone-Beam CT Reconstruction on the Plasmasphere

A three-dimensional(3-D) phantom for the density distribution of the plasmasphere is established .The imaging processes of the extreme ultraviolet(EUV) Imager are computer-simulated,in which the Earth shelter is treated as a main problem.A modified ART method is devised to resolve the incomplete data reconstruction problem to validate and evaluate the proposed methods.The cone-beam EUV data are simulated based on the 3-D phantom from both a circular and semi-circular trajectories.Quantitative reconstruction...     

基于CT数据的股骨三维有限元建模方法

实现一种基于计算机断层成像(CT)数据的股骨三维有限元建模方法,用于生物力学研究。可视人计划(VHP)男性标本的冷冻CT序列图像分割后,用移动立方体算法三维重建股骨几何模型并转换为有限元网格,有限元网格设置各向同性和正交各向异性材料特性建立两个有限元模型,有限元模型施加双腿站立情况的边界条件进行有限元分析。结果表明,这两个股骨有限元模型能很好地和股骨解剖结构相符合。基于CT数据的建模方法可以快速并精确地建立各种骨骼的三维有限元模型。     

Correction of Breathing Motion in the Thorax for Helical CT

This paper investigates a reconstruction method for helical computed tomography which compensates for the motion artifacts in the thorax caused by patient breathing.The method takes into account a motion vector field determined from a four-dimensional(4-D) uncompensated image data set.Surface models of the lung and the ribs are tracked through the 4-D data set to create motion information within the entire thorax.Finally,an image is reconstructed using motion compensated back-projection.The results show tha...     

基于CT数据的股骨三维有限元建模方法

实现一种基于计算机断层成像(CT)数据的股骨三维有限元建模方法,用于生物力学研究。可视人计划(VHP)男性标本的冷冻CT序列图像分割后,用移动立方体算法三维重建股骨几何模型并转换为有限元网格,有限元网格设置各向同性和正交各向异性材料特性建立两个有限元模型,有限元模型施加双腿站立情况的边界条件进行有限元分析。结果表明,这两个股骨有限元模型能很好地和股骨解剖结构相符合。基于CT数据的建模方法可以快速并精确地建立各种骨骼的三维有限元模型。     

用几何参数表实现快速三维重建CT图像

重建时间过长一直是影响三维直接重建在 CT(com puted tom ography)中广泛使用的主要原因之一 ,对于很少采用专用硬件的工业 CT,影响更为严重。用几何参数表方法替代 FDK(Feldkamp- Davis- Kress)算法可以避免由于周期函数的存在而产生的大量重复计算。预先计算出反投影的地址和权重 ,使得反投影的过程中只需从存储的几何参数表中查找。这使得计算量减少到微机可以接受的程度。预插值和最近邻插值的办法能避免大量的插值运算 ,分离变量能避免存储庞大的三维查找表。实验结果说明这些简化在实际系统中是令人满意的     

采用局部相位的Nonlocal低剂量CT图像去噪

通过引入局部相位特征,提出了一种新的基于NL-means的低剂量CT图像去噪算法.在非局部滤波器中引入局部相位,设计新的图像子块相似性测度函数,用于低剂量CT图像的去噪.通过与其他4种流行的去噪算法进行模拟图像数值比较,并对真实图像去噪进行临床评价,结果表明：所提出的方法在对低剂量CT图像去除噪声的同时,能保留具有重要诊断价值的CT图像特征,如边界、囊肿区及低密度区等.量化及临床实验结果表明所提出的算法能有效地滤除低剂量CT图像中的噪声并保留图像中有用的诊断信息.     

Image Reconstructions from Limit Views and Angle Coverage Data for a Stationary Multi-Pinhole SPECT System

The goal of this paper is to investigate different reconstruction methods for solving the limited angle problem in reconstructing the projection data from a stationary multi-pinhole system based on a three-head clinical single photon emission computed tomography(SPECT) camera.Three iterative reconstruction approaches were studied including maximum likelihood expectation maximization(MLEM),maximum a posteriori expectation maximization(MAPEM) with a smoothing prior,and an alternating optimization schemes from...     

Motion-Compensated Reconstruction Method Based on Rigid Motion Model with Multi-Object

This paper gives an efficient approach to reconstruct moving multiple objects(multi-object).Each object has independently rigid motion which includes translation and rotation.The traditional FBP algorithm can resolve the one-object motion problem rather well.However,it suffers from perceptible motion artifacts in multi-object cases.This paper proposes a new motion-compensated reconstruction approach with a priori knowledge of the rigid motion model.Both an FBP-type and an ART-type algorithm were derived.In ...     

基于MPEG-4的嵌入式影像交互系统设计

在无线局域窄带宽范围内,为提高影像数据传输的实时性和高效性,需要对原始影像数据进行压缩编码处理.系统以ARM11为嵌入式硬件处理核心、Linux操作系统为软件开发平台,设计了一种基于MPEG-4(Moving Pictures Experts Group)视频编解码技术和流媒体实时传输协议的影像交互系统.测试结果表明,在IEEE 802.11 g标准的无线网络环境下,网络带宽最大为54 Mbit/s,通信距离在无障碍直线50 m范围内,此时网络性能良好,传输时延小于10 ms,丢包率小于0.1％,帧率大于15帧/s.并通过MPEG-4帧间控制实现了53.2∶1的影像压缩比,以最少的数据量获得最佳的画面质量.与基于PC的影像交互系统相比,该嵌入式系统不仅体积小,功耗和成本也明显降低,并且功能性好、专用性强.     

用于计算机辅助诊断的肺实质自动分割方法

在肺结节的计算机辅助诊断过程中,肺实质的分割是关键的步骤。传统的肺部分割方法都是基于肺实质与周围组织对X线的衰减强度不同而进行的。这些方法对正常的肺部能得到理想的结果,但当肺部存在肺结节等异常征象时,这些方法会出现错误。该文提出了一套完整肺实质分割流程,首先用阈值法和边界跟踪算法得到初始的肺部轮廓,然后提出一种新的基于计算局部二维凸包的方法对原始的肺部轮廓进行修正。该算法能将与肺部周围组织相连的肺结节包括在肺实质中,从而在肺部存在与胸膜相连的结节的情况下也能得到满意的分割结果。采用该算法对6个病人的约400张肺部CT图像进行了肺实质提取,实验结果显示:该算法对正常和异常征象的肺部CT图像进行分割的正确率均能达到83%以上,为肺结节的计算机诊断提供了良好的条件。