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.     

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向扩散越显著.该模拟研究为慢正电子束对金属材料的实验和理论研究提供了参考数据.     

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.     

基于Geant 4对填充液闪毛细管阵列成像研究

基于蒙特卡罗方法的模拟程序Geant 4,分析了填充液闪毛细管阵列长度、子管截面形状、阵列层数等关键参数,给出了针对实验室X光源的毛细管阵列最优化设计;还分析了不同射线入射方向、有无吸光体对毛细管阵列成像的影响;开展了X射线对铝片透射成像的模拟实验,结果表明毛细管阵列能应用于微米量级X射线透射成像.      

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。     

基于CT技术的复合沥青混凝土内部空隙特征分析

摘要： 采用X射线断层扫描（CT）技术分析了相同集料级配条件下,不同水泥和乳化沥青结合料用量混凝土的1~10层位空隙数量、空隙尺寸和空隙率等指标的变化规律,并结合扫描电子显微镜（SEM）分析其相关机理.结果表明：在相同条件下,复合沥青混凝土试件两端的空隙数量较多、尺寸大且空隙率较大,而中间部分则相反;复合沥青混凝土内部最大空隙率为10.1%;掺加水泥或采用适当添加量的乳化沥青,有利于降低混凝土的空隙率,当乳化沥青和水泥的质量分数分别为8.0%和3.0%时,混凝土的空隙率最小,仅为3.9%,且其空隙分布不均匀.     

铜纳米颗粒的仿生合成及其在CT成像中的应用

提出了一种简单易行的合成策略,以蛋清白蛋白（CEW）为稳定剂和生物模板来制备铜（Cu）纳米颗粒Cu@CEW,并就其在电子计算机断层扫描（CT）成像应用方面进行了初步探索.在温和实验条件下,通过一锅法合成的均匀分散的Cu@CEW纳米颗粒平均粒径为4.62 nm.通过稳定性测试表明：制备的Cu@CEW纳米颗粒具有良好的多溶液体系分散性和稳定性,放置7 d后无聚沉现象产生.通过生物毒性试验表明：Cu@CEW纳米颗粒具有良好的生物相容性,在人肺癌细胞A549与质量浓度为30 μg·mL^-1的Cu@CEW纳米颗粒共孵育48 h后,仍保持着较高的细胞存活率.与临床造影剂碘海醇相比,Cu@CEW纳米颗粒具有比较明显的CT增强成像效果,这为金属Cu纳米材料的合成和应用提供了新的思路.     

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。     

基于实时Linux的PET控制软件设计与实现

在对实时系统基本原理分析的基础上,提出一个多任务框架,并基于此框架开发了PET实时控制系统.首先,详细介绍了PET控制系统软件部分的各个模块的实现及系统总的流程,然后通过实验验证了PET扫描床、棒源、隔板以及摆动装置各机械子系统都能够很好地完成既定的控制任务、期望的运动控制精度,并且系统运行稳定.实验结果表明,基于多任务框架的PET实时控制系统具有很好的可靠性和实时响应.     

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...