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.     

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。     

Monte Carlo方法在载人航天辐射安全性评价中的应用

为了评价航天员在外层空间的辐射危害,建立了载人航天辐射安全评价体系,该体系用于航天员个人剂量预估及辐射危害评价。该文利用Monte Carlo应用程序GEANT 4,结合计算机化的三维人体模型,模拟质子在空间的各向同性条件,估算了单能质子造成航天员11个辐射敏感器官的吸收剂量值;并且利用某次神舟飞船所测得的质子各能量段注量数据,估算了此次飞行中各辐射敏感器官的剂量,其中皮肤剂量与飞船上所用的L iF剂量计所测得的剂量值拟合较好,与俄美所测量和计算值100~300μG y/d接近。     

放射治疗剂量分布的Monte Carlo模拟

利用Monte Carlo方法模拟放射治疗剂量分布,改写现有的放射治疗软件DPM,并进行剂量计算。与图形处理方便的Matlab软件相结合,给出直观的显示结果。该方法是一个很有前景的研究方向,因为它既可以获得很快的仿真速度,又能得到直观的仿真结果图形。运行结果表明剂量计算能在1min之内完成,计算速度和精度满足要求。该方法对于提高放射治疗水平具有重要的指导意义和应用价值。     

三维模型的读取与体素化

简要说明3DS文件格式及模型数据读取方法,利用OpenGL库函数在VC＋＋环境下分别对3DS文件中三维模型的顶点、边及面的坐标值和模型材质等进行读取,采用基于欧氏距离度量的体素化算法分别对读取到的顶点、边、面进行体素化,将以多边形网格表示的三维模型转化为6-邻域或26-邻域的体素模型,并对模型进行绘制.实验证明,程序具有较高的执行效率,能取得较好的效果.文章提出的体素模型有利于模型信号的规则化,方便模型特征信号的提取.     

三维模型的读取与体素化

简要说明3DS文件格式及模型数据读取方法,利用OpenGL库函数在VC++环境下分别对3DS文件中三维模型的顶点、边及面的坐标值和模型材质等进行读取,采用基于欧氏距离度量的体素化算法分别对读取到的顶点、边、面进行体素化,将以多边形网格表示的三维模型转化为6-邻域或26-邻域的体素模型,并对模型进行绘制.实验证明,程序具有较高的执行效率,能取得较好的效果.文章提出的体素模型有利于模型信号的规则化,方便模型特征信号的提取.     

丙烯酸酯类降凝剂的Monte Carlo模拟计算及分子结构设计

采用Monte Carlo方法模拟计算丙烯酸酯类聚合物降凝剂与原油蜡烃组分之间的相互作用力,在此基础上设计、优化降凝剂的分子结构。根据模拟计算结果,合成丙烯酸十八酯同极性单体马来酸酐和苯乙烯的共聚物降凝剂。结果表明,丙烯酸十八酯-马来酸酐-苯乙烯三元共聚物单体比例为8∶1∶1时,降凝剂对原油的感受性最佳。实验结果与模拟计算结果一致,验证了理论计算的可靠性。     

一种压缩体素模型在加工仿真中的应用

针对五坐标数控加工仿真中刀具扫描体和零件毛坯之间布尔运算量大,传统的基于空间分解的体素建模方法需要计算机内存空间大,仿真时间长,仿真精度低等问题,结合Dexel模型提出了一种压缩体素模型,大大简化了仿真过程中的布尔运算,有效压缩了仿真模型的数据量,仿真的精度也有所提高。根据该压缩模型特点,设计了基于Maching Cubes的优化表面三角网格提取算法,加快了仿真结果的图形显示。整个加工过程的仿真速度比传统体素模型提高了8-9倍,在实际应用中取得了良好的效果。     

125I辐射场能量分布的Monte Carlo模拟计算分析

介绍了γ射线辐射场能量分布的MonteCarlo模拟计算方法,模拟实验装置,模拟计算模型及计算软件．模拟了粒子在生物组织中的输运过程,并对125I辐射源在宏观介质中辐射场能量分布进行了模拟计算。研究了125I辐射源的几何特性以及介质的均匀性对辐射场分布的影响．     

光子空气散射基准问题的Monte Carlo模拟

用并行化的MCNP(Monte Carlo N-particle)程序模拟了美国堪萨斯州立大学1977的光子散射实验基准问题。针对不加顶盖屏蔽层的情况,对问题的几何和材料进行了详细的描述,模拟了地面、水泥柱壳屏蔽体和小车的散射。由于问题并不是完全轴对称的,因而采用的是点探测器估计,用100个处理器模拟了1亿个样本,给出了计算结果和实验值的对比,模拟结果和试验结果存在一些差别,但趋势相同。同时,用指向概率法的MCCO程序与MCNP进行了比较。模拟中还考虑了加重要性和不加重要性对计算效率的影响。     

中子时间常数的Monte Carlo计算方法

为了研究核装置内中子密度随时间的瞬态变化规律,在Monte Carlo程序DSMC(dynamic system Monte Carlo)的基础上发展了一种新的计算核装置中子时间常数方法,该方法先求得本征分布源,然后求中子时间常数。通过与MCNP(Monte Carlo N-particle)程序计算α本征值的方法及两个模型的计算结果比对分析发现:在超临界和临界情况下两者结果一致;在较深次临界情况下,新方法克服了MCNP程序方法的不足,计算结果更为可靠,特别是在MCNP4C不能顺利完成计算的情况下,新方法依然有效。     

含肿瘤BNCT网格模型的Monte Carlo剂量计算

根据Snyder解析模型建立了一个含有肿瘤的BNCT(硼中子俘获治疗)-4 mm网格模型,应用MCNP(Monte Carlo N-particle)程序进行模拟计算,并对结果进行了物理分析;使用新研制的MCDB(Monte Carlodosimetry in brain)程序对Snyder加肿瘤模型进行了模拟,得到和MCNP程序几乎完全一致的结果,验证了MCDB程序的正确性,由于MCDB采用了适合均匀网格的快速粒子径迹算法,因而提高了计算速度,较MCNP节省了36%的模拟时间。     

放射性粒子源近距离治疗的Monte Carlo模拟

放射性光子源如103Pd和125I已被广泛用于前列腺和眼睛的植入治疗中.本文使用MCNP4C软件计算美国医学物理学家协会(American association of physicists in medicine,AAPM)推荐的103Pd和125I的剂量学特征.由AAPM推荐的剂量学参量如剂量率常数、径向剂量函数、各项异性函数通过Monte Carlo计算得到,在材料固体水WT1(solid water)中,125I的剂量率常数为0.99,103Pd的为0.682,而在材料Water中,125I剂量率为1.01.与前研究工作者Reners的计算结果相比125I的剂量率一致,而103Pd剂量率和各向异性函数结果相差较大,这些差异是使用不同Monte Carlo代码截面数据引起的.     

MCNP可视化输入程序的开发

MCNP(Monte Carlo N-particle)输入文件格式较复杂,特别是对相关物体几何参数的描写更难,不仅书写麻烦,而且很容易出错。为方便用户准确得到输入文件,进行了MCNP可视化输入程序的开发。程序运行于Windows平台下,使用VC 和OpenGL语言编译。应用该程序,用户能够在一个三维可视化环境中创建几何体并定义区域,描写数据卡,最后直接得到符合MCNP输入文件格式要求的inp文件。     

MCNP在惯性约束聚变核探测中的初步应用

随着惯性约束聚变的发展,对聚变产物特别是中子探测的定量分析变得非常重要。采用三维Monte Carlo输运程序MCNP(Monte Carlo N-particle),对不同铅屏蔽厚度下探测器的DT中子相对灵敏度,和中子半影成像的数值模拟进行了一定的研究。结果显示,相对灵敏度的模拟与实验结果符合得很好,而中子成像模拟能为惯性约束聚变物理实验的开展提供指导。     

次临界系统中α本征值与κ本征值的关系

以Godiva临界模型为基础,建立了两种次临界模型,并计算了两种模型中不同易裂变核材料含量的κ本征值和α本征值.结果表明,并非κ越小,α就会越小.对于含氢介质较多的系统,即使五很小,由于瞬发中子寿命很大,α也会接近于0,因而α不能直观地表征系统的临界特性,而κ比α更适合这样的系统.对瞬发中子寿命较小的次临界系统,α绝对值较大,能直观地显示系统中子随时而间的衰减行为,对这种系统,使用α是合适的.     

Monte Carlo simulations for two-dimensional Ising system far from equilibrium

With a dynamic Monte Carlo simulation, which is free of critical slowing down, the critical behavior of two-dimensional Ising model at non-equilibrium states is investigated. We focus on the two-time autocorrelation function A(t, t' ) to identify the dynamic exponent z in two different evolution stages, quenched from a high temperature state and a completely ordered state to the critical state at TC, re-spectively. By using the heat-bath algorithm, the dynamic critical exponent is estimated as z ≈ 2.16. As a result, the universality of the scaling behavior is verified numerically, and the exponent λC is deter-mined complete by λC = β /ν for the evolutions from an initial completely ordered state.     

溅射金超微粒生长规律的MonteCarlo模拟

溅射金超微粒(AuUFP)的实验研究结果表明:AuUFP的凝聚和演化生长可分为近时域和远时域两个过程.前者超微粒尺寸与时间关系服从幂次规律;后者超微粒尺寸与时间关系服从对数规律.采用铁磁Ising模型和动态座逾渗模型分别模拟分析AuUFP的溅射凝聚和演化生长过程,探索了AuUFP产生与紧致生长动力学特性.