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.     

电子加速器X射线发射率的MCNP分析

为满足现代X射线应用和设计电子加速器的靶结构和束流参数的需要,采用MCNP4B程序对2～20MeV能量范围内的电子束入射不同厚度钨靶的X射线发射率进行了系统的模拟计算和研究.结果表明在电子能量小于10MeV时,MCNP4B的结果与NCRP-51报告一致,但在10MeV以上,它们间的差别增大.该文结果对早期NCRP-51报告的结果有重要的改进,对于现代产生X射线的电子加速器靶的设计具有参数作用.     

医用电子加速器中的光中子产额计算

计算了电子加速器中不同能量的电子垂直入射到钨靶和金靶上时的光中子产额。采用 Monte Carlo 程序EGS4对电子光子簇在靶中的输运进行模拟 ,计算出光子在靶中的径迹长度 ,从而求出光中子产额。对电子加速器钨靶和金靶中的光中子产额进行了计算 ,得到了电子加速器中光中子产额随打靶电子能量变化的规律及随靶厚度变化的规律 ,为加速器靶和屏蔽系统的设计提供依据 ,并为计算光中子的剂量分布和复合靶中的光中子产额奠定基础     

大功率辐照加速器X射线转换靶设计

为完成可用于木材辐照检疫的大功率辐照加速器项目,设计了其中的X射线转换靶.通过理论分析和Monte Carlo方法模拟计算了几种常用靶材(Au, W, Ta, Cu)的X射线光子剂量产额与靶厚的关系.在确定了各单质靶最佳靶厚的基础上,进行了多层复合转换靶的结构研究.在保证光子剂量产额较高的前提下,兼顾转换靶的冷却效果,选择设计了两种分别以Ta和W为主靶材料、不锈钢为基底的复合靶方案.不锈钢基底中间设置3条水道,在冷却的基础上可对产生的X射线能谱进行硬化.这两种复合靶的热分布计算及产生的X射线均匀性均可满足实际工程的需要.     

利用蒙特卡罗方法设计医用加速器均整器

采用BEAMnrc程序构建医用直线加速器治疗头模型,模拟计算几种单一材料或复合材料构成的均整器对应的射野剂量分布情况.通过对各组射野离轴比(off-axial ratio,OAR)、离轴剂量分布和能量注量分布曲线进行分析并与GB 15213-94国家标准对照,设计具有较好均整度的复合材料均整器.讨论粒子角分布、X射线剂...     

小射野条件下高能和低能X射线在非均匀介质中的剂量特性的比较研究

利用蒙特卡罗方法模拟计算了临床上常用的高能(15 MV)和低能(6 MV)点源光子束在有限宽非均匀模体中的沉积能量,研究了不同射野条件下中心轴上的剂量分布,并用剂量扰动因子(DPF)定量分析了剂量增强或减弱效应的强度.模拟结果表明在小射野情况下,异质组织界面处出现了较大的剂量跃变,剂量扰动效应的强弱程度取决于射线的能量、射野的大小和模体介质的不同等多种因素,高能X射线条件下的剂量扰动效应大于低能X射线条件下的剂量扰动;在入射X射线能量相同的条件下,剂量扰动效应随射野尺寸的减小而增强,并呈现一种非线性关系.     

小射野条件下高能和低能Χ射线在非均匀介质中的剂量特性的比较研究

利用蒙特卡罗方法模拟计算了临床上常用的高能（15 MV）和低能（6 MV）点源光子束在有限宽非均匀模体中的沉积能量，研究了不同射野条件下中心轴上的剂量分布，并用剂量扰动因子（DPF）定量分析了剂量增强或减弱效应的强度.模拟结果表明：在小射野情况下，异质组织界面处出现了较大的剂量跃变，剂量扰动效应的强弱程度取决于射线的能量、射野的大小和模体介质的不同等多种因素，高能X射线条件下的剂量扰动效应大于低能X射线条件下的剂量扰动；在入射X射线能量相同的条件下，剂量扰动效应随射野尺寸的减小而增强，并呈现一种非线性关系     

关于X和γ射线束楔形板剂量的修正算法

利用加速器治疗肿瘤时，通常要在射线束的路径上加入楔形板以改变平野的剂量分布，作者研究了用衰减系数法计算加楔形板后的剂量修正算法，即通过测量楔形板的材料衰减系数，再根据楔形板剖面的尺寸大小，建立插值算法以计算射线穿透楔形板的路径长度，从而准确地计算射线楔衰减因子修正平野的剂量。     

X射线TICT在复合材料工件检测中能谱服从Gauss分布的硬化修正

在X射线TICT中,X射线在透射物质时,能量较低的射线优先被吸收,也即较高能量的X射线的衰减系数比较低能量的X射线的衰减系数小,射线随透射厚度增大,变得更易穿透,也就是发生了能谱硬化现象.如未修正,必引起赝像.而X射线源的能谱I0(E)为入射强度随能量E的分布函数.而分布函数I0(E)与E的关系随X射线管电压不同而变化,需要通过实验测定.文中对能谱硬化现象进行了分析,并利用入射强度分布函数是大量光子运动的Gauss分布统计规律和相关文献对X射线源能谱的实验研究分析,引入Gauss分布来描叙X射线源能谱I0(E)的分布规律.基于X射线源能谱Gauss分布规律和X射线与复合材料作用的特点,导出了X射线TICT在复合材料工件检测中X射线能谱服从Gauss分布的硬化修正模型及其修正方法.对修正后的衰减系数再做卷积反投影重构,即可有效消除能谱硬化造成的影响.     

用Monte Carlo方法设计X射线均整器

在以电子直线加速器为X射线源的工业CT和辐射治疗中,需要较均匀的X射线剂量率空间分布。利用MonteCarlo方法,设计了6MeV和9MeV的X射线均整器。对9MeV的X射线均整器进行了实验。实验结果表明:在距靶1m处测得均整后0°处的剂量率约为均整前的74%,7.5°处的剂量率约为0°处的69%。满足Varian标准。该均整器在满足平坦度要求的同时提高X射线剂量利用率,不经过打磨便可得到较好的均整结果。     

背板对氧化铝陶瓷薄板断裂锥形态的影响

采用弹道侵彻试验与有限元数值模拟相结合的方法,研究了背板条件对氧化铝薄板陶瓷/金属复合装甲在抗12.7 mm穿燃弹过程中形成的陶瓷锥角大小与形态的影响,并分析了陶瓷锥形成的过程与机理.结果表明:背板厚度对于陶瓷锥大小的影响尤为明显,当背板厚度增大时,主裂纹汇聚的交点越靠近弹靶接触面,此时拉剪裂纹的扩展起到了主要作用,当背板厚度与陶瓷厚度之比小于1时,厚度比每增大1/6,陶瓷锥锥角大小增加5%;当界面间波阻抗差值减小即背板材料波阻抗升高时,从界面反射的应力波减弱,从而减小了对陶瓷的损伤,陶瓷断裂锥锥角大小也随之减小.      

YAG透明陶瓷复合靶抗弹机理研究

透明陶瓷是兼具较好的力学和光学性能的新一代透明防护材料，在低面密度、高透过率、高防护能力的透明装甲方面有重要的应用前景. 为探究YAG透明陶瓷复合靶抗弹机理，本文基于弹道枪测试平台与高速摄影技术，获得了12.7 mm穿甲燃烧弹冲击YAG透明陶瓷复合靶的弹靶冲击瞬态作用过程，确定了透明陶瓷复合靶各层损伤特征与弹体的破坏形态，测定了背板背凸量. 在此基础上，利用AUTODYN动力学有限元模拟软件，建立了YAG透明陶瓷复合靶抗制式弹过程的有限元模拟方法，探究了典型结构透明陶瓷复合靶的抗弹机理，并分析了透明陶瓷与聚碳酸酯层厚度变化对其抗弹性能的影响规律. 研究结果表明，透明陶瓷复合靶依靠透明陶瓷面板的高强度破碎弹体以有效消耗弹体冲击动能，玻璃层消耗陶瓷锥的冲击能量，背板吸收残余动能，从而实现低面密度的透明防护；透明陶瓷面板的增加能够更为有效地破坏弹体，从而实现提高装甲防护能力的目的；聚碳酸酯在一定的厚度范围区间能实现复合靶较低面密度的高效防护作用.      

底材厚度对铝热反应熔化制备的块体纳米晶Fe3Al材料的组织和性能的影响

通过铝热反应熔化方法在厚度为5~15 mm的铜底材上制备块体纳米晶Fe3Al材料.通过X射线衍射(XRD)研究材料的晶粒尺寸,研究材料室温压缩下的力学性能和硬度.结果表明,所制备材料的晶粒尺寸均约为20nm,且晶粒尺寸随底材厚度的增加而增加.底材厚度为5 mm时纳米晶Fe3Al材料的屈服强度和硬度具有最大值,随着底材厚度的增加,屈服强度和硬度急剧减小,最后趋于稳定.5 mm时纳米晶Fe3Al材料的屈服强度约是10mm时的1.5倍.     

固体乏燃料表面的卢瑟福背散射模拟研究

为了研究固体乏燃料表面核素的种类、含量以及厚度对卢瑟福背散射能谱的影响,通过SIMNRA软件模拟背散射能谱,研究了I、Pm、U等典型核素及核素含量、靶材厚度对背散射能谱的影响.结果表明,不同核素对应不同的能量峰,核素的元素质量数越大,背散射能量越大;核素含量越高,相应的能谱高度(峰面积)越大.此外,能谱的半高宽度与靶材的厚度存在线性关系,能谱的半高宽度正比于靶材的厚度越厚.     

双能X射线检查系统的Monte Carlo模拟

为了提高双能X射线安全检查系统的材料分类能力,采用M on te C arlo方法对系统的成像过程进行了模拟。利用M CNP 4C程序模拟电子打击钨靶产生韧致辐射、射线与物质的相互作用,得到了材料分类曲线。与数值方法以及实验方法相比,该方法的材料分类不受系统噪声影响,可以分辨原子序数相差为1的两种材料,并且只需要几m in计算时间。进行了铝阶梯的实验,对一系列典型材料和专用测试工具箱进行了测试。结果表明,M on te C arlo模拟方法可以提高安全检查系统的材料分辨能力。     

截锥形动能弹低速侵彻装甲靶过载研究

 基于空穴膨胀理论,建立了截锥形动能弹低速侵彻靶板过载计算模型,获得了着速、弹头锥度及靶板材料强度等因素对过载的影响特性。计算结果表明,在截锥形动能弹低速侵彻条件下,着速对侵彻过载影响显著,但对过载作用时间影响不大;弹头锥度和靶板材料强度对侵彻过载及过载作用时间有重要影响,侵彻过载和作用时间随弹头锥度及靶板材料强度减小而降低。最后,通过实验验证了计算结果的正确性。     

热氧化环境对微米铝镁合金粉活性的影响

为研究热氧化环境对微米铝镁合金粉活性的影响,研究了雾化微米铝镁合金粉71℃热氧化作用下粒度及铝镁比对活性影响的变化规律,同时通过建模对样品的氧化壳厚度变化进行计算.使用激光粒度仪、扫描电镜及能谱仪、X光透射扫描等手段,对雾化微米铝镁合金粉进行粒度、形貌、成分测试,利用气体容量法对热氧化后合金粉的活性变化进行研究.结果表明,在71℃热氧化环境中,雾化微米铝镁合金粉的活性随粒度增加而降低,随铝镁合金比的升高而降低,但在氧化24 h后,其活性基本保持稳定.      

薄膜厚度对蒸发制备Cu膜内应力的影响

文章采用电子薄膜应力分布测试仪 ,对薄膜厚度随 Cu膜内应力的变化进行了研究。同时用 X射线衍射 ( XRD)技术测量分析了薄膜的微结构以及 Cu膜的微结构对其应力的影响。研究结果表明 :随着薄膜厚度的增加 ,蒸发制备的 Cu膜内应力由张应力变为压应力 ,压力差也逐渐减小 ,且内应力分布随膜厚的增加趋于均匀 ,Cu膜结晶明显 ,晶粒逐渐长大     

基于田口法的在玻璃基板上溅射ITO薄膜制作工艺研究

利用射频磁控溅射方式将氧化铟锡(ITO)沉积在玻璃基板上,设定温度、压力、溅射功率为主要参数,每个参数均有3个水平,运用田口实验方法设计L9直交表,质量目标设定为方阻,以变异数分析得到的结果作为最优工艺参数条件,并测量膜厚、透光率.以X光衍射仪分析结晶状况、SEM观察结构及生长型态来了解其性质.结果显示功率对方阻的影响最大,贡献度占91%,而功率大,薄膜厚度越厚,晶粒粒径较大,结晶性较强,方阻减小及透过率降低.由于结晶性好也提高透光率,膜厚100~300 nm时,透光率80%以上.最优工艺参数为温度230 ℃、功率300 W及压力在1.5 mTorr下有方阻最小.     

药型罩结构参数对JPC水下作用效应影响研究

针对药型罩结构参数对杆式射流水下作用效应的影响问题，基于LS-DYNA有限元软件和试验，研究了药型罩壁厚T、圆弧半径R、罩锥角α对杆式射流水中成型和侵彻效应的影响. 结果表明，壁厚影响杆流的入水初速，圆弧半径和罩锥角分别影响杆流的轴向拉伸和径向收缩能力，影响杆流形态和质量分布；增加药形罩壁厚、减小圆弧半径和罩锥角均能增强杆流的水下作用效应；获得了杆流水下作用效应较佳的药型罩结构参数，其中T为0.036 D_k～0.055 D_k，R为0.30 D_k～0.45 D_k，α为120°～130°. 试验结果表明水层厚度对杆流动能具有很强的衰减作用，水层厚度为60 cm时，杆流能对靶板形成平均直径为0.54 D_k的穿孔.