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.     

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.     

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.     

基于Geant4的多相流CT系统优化设计

针对多相流CT系统,利用基于蒙特卡洛方法的高能粒子输运仿真软件工具包Geant4分析,构建了多相流CT系统5源、7源和9源仿真模型.分析多相流CT系统的数学模型,并利用LBP、FBP以及ART算法进行了图像重建.基于散射光子比和重建图像质量等优化指标分析,进行了多相流CT成像系统的优化设计.实验表明,优化设计后的CT系统使层流、环流和泡状流的散射光子比分别降低到5.32%、5.33%和5.29%,有效抑制了光子散射,明显改善了再构图像质量.     

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...     

降能片对~(12)C~(6+)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(12 C6+)穿过靶质量厚度为0.5~4.0g/cm2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.     

衬底偏压对γ′-Fe4N薄膜磁性的影响

采用直流磁控溅射方法, 以Ar/N₂（N₂/(Ar+N₂)=10％）为放电气体, 在Si(100)单晶衬底上获得了γ′-Fe₄N薄膜样品. 利用X射线衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)研究衬底偏压对γ′-Fe₄N薄膜样品的影响. 结果表明, 随着衬底负偏压的增大, γ′-Fe₄N薄膜样品的晶胞参数减小, Fe和N的化合效率与样品的致密度提高, 表面缺陷减少, 矫顽力降低.      

C4资源的利用技术开发与模拟

通过实验室的实际试验模拟,研究了混合C4得到甲基丙烯酸甲酯(MMA)的化学工艺方法,实验的化学工艺流程的控制效果和最终得到的MMA产品规格均符合国家标准,证实了该技术方案对C4资源利用是一条可行的工业化路线.     

γ′-Fe4N纳米晶薄膜的结构及低温磁性

采用直流磁控溅射方法, 在Si(100)单晶衬底上制备γ′-Fe₄N纳米晶薄膜样品, 并利用X射线衍射(XRD)和振动样品磁强计(VSM)对样品的结构和磁性进行测试分析, 给出了比饱和磁化强度及矫顽力与温度的关系. 结果表明, 样品沿(111)晶面择优生长, 具有单一的易磁化方向, 且易磁化方向平行于（111）晶面. 随着测量温度的降低, γ′-Fe₄N纳米晶薄膜样品的比饱和磁化强度σ_s增加, 矫顽力H_c增大, 剩磁比σ_r/σ_s减小. 通过理论拟合确定了比饱和磁化强度与矫顽力随温度的变化关系, 矫顽力随温度的变化满足T^1/2规律, 比饱和磁化强度σ_s与温度不满足Bloch的T^3/2规律, 表明在80~350 K温度范围内自旋波之间存在较强的相互作用.      

室温离子液体[Emim]BF4及其水溶液体系的比热容测定

在温度为298.15～343.15K,质量分数为25%～100%的条件下,采用Calvet微量量热仪测 定了室温离子液体四氟硼酸1-乙基-3-甲基咪唑([Emim]BF₄)及其水溶液体系的比热容。建立了该体系的比热容与温度和浓度的经验关联式,并比较了该体系的差示扫描量热计(DSC)所测得的实验数据和现象。研究认为Calvet微量量热法更适于测量含挥发性溶剂的体系。     

带状石墨相C3N4化合物的合成与表征

通过高温分解三聚氰胺制备富氮的g-C₃N₄微米级带状化合物, 并对其纳米带的形貌和结构通过X射线衍射(XRD)、 扫描电子显微镜(SEM)、 化学元素分析(CEA)和X射线光电子能谱(XPS)进行表征. 结果表明: 制备的带状结构规则均一, 带宽约为3~6 μm, 带长为数百微米或几毫米; 样品的石墨相为C3N4结构.      

B4 C质量分数对Cu-B4 C复合材料组织和性能的影响

针对纯铜力学性能和耐磨性能较低的问题,采用机械球磨混料和放电等离子烧结技术制备了不同B4 C质量分数的Cu-B4 C复合材料,并对Cu-B4 C复合材料的微观组织、硬度、电导率、致密度和耐磨性等进行了研究.试验结果表明:随着B4 C质量分数的增加,B4 C颗粒趋于团聚,基体中孔洞数量增加,使得Cu基复合材料的致密度和电...     

CaCu3 Ti4O12外延薄膜的巨介电常数特性

采用脉冲激光沉积方法制备CaCu3Ti4O12薄膜,研究了其介电常数、交流电导与温度和频率的关系.实验结果表明,CaCu3Ti4O12外延薄膜的介电常数ε在(1kHz,300 K)时高达14700,是目前该体系最好的结果;在1kHz,100~300 K温区内,ε基本保持恒定,热稳定性好、介电损耗低.该特性表明,CaCu3Ti4O12薄膜材料有可能成为信息存储器件更新换代最现实的候选材料.提出薄膜大的内应力可能是其出现巨介电常数的原因,电导与温度及频率的关系是由电子、声子与外电场的共同作用决定的.     

模拟酸雨胁迫对4种草坪草种子萌发的影响

以中性溶液(pH =70)为对照,研究了模拟酸雨（pH 为20、25、30、35、40、50）胁迫对黑麦草(Lolium perenne)、高羊茅(Festuca arundinacea)、匍匐翦股颖(Agrostis palustris)和狗牙根(Cynodon dactylon)4种多年生草坪草种子萌发的影响。结果表明：酸雨胁迫对4种草坪草种子萌发的影响不同,pH=20的酸雨完全抑制了4种草坪草种子的萌发,表现为发芽率、发芽势、活力指数均为零。黑麦草、高羊茅种子能在pH≥25的酸雨胁迫下正常萌发,匍匐翦股颖种子能在pH≥30的酸雨胁迫下正常萌发,狗牙根种子在不同程度酸雨胁迫下均萌发不良。此外,酸雨胁迫还延缓了4种草坪草种子的萌发进程。应用主成分分析和隶属函数分析法对4种草坪草种子抗酸雨胁迫能力进行综合评定,得出4种草坪草种子抗酸雨胁迫能力由强到弱的顺序依次为高羊茅、黑麦草、匍匐翦股颖、狗牙根。     

沿a/b轴择优取向Bi_4Ti_3O_(12)铁电薄膜的回线动力学标度

测量了在Pt/Ti/SiO2/Si上生长的36%a/b轴择优取向Bi4Ti3O12铁电薄膜的电滞回线,并研究了薄膜的回线动力学标度。外加电场频率的变化范围0.4~10 kHz,电场幅值的变化范围653~1 045 kV.cm-1。在外电场频率一定时,该Bi4Ti3O12薄膜的回线面积随外电场幅值的增大而增大。当外电场幅值固定时,回线面积随外电场频率的上升先增加后减小。当f=1 kHz时,回线面积最大。由此可知,该Bi4Ti3O12薄膜中畴翻转的特征时间约1 ms。在外电场频率低于1 kHz时,回线面积A∝f-0.023 83E0;在1 kHz以上高频段有标度关系A∝f-0.053 88E0。     

弹性模量对TC4超声刀变幅杆性能影响的模拟

变幅杆是超声刀的重要组成部分,起放大振幅的作用。材料弹性模量的改变对同一结构下变幅杆的性能会产生影响。利用纵向波动方程理论进行超声变幅杆的参数化建模,并使用有限元模拟软件对不同弹性模量变幅杆进行模态与谐响应分析。在满足变幅杆设计要求的前提下,研究了TC4钛合金弹性模量对阶梯悬链形超声刀变幅杆结构共振频率、输出端位移幅值和应力极大值的影响。研究结果表明：结构共振频率随TC4弹性模量的增加而升高;输出端位移幅值和应力极大值均随TC4钛合金弹性模量增加先增大后减小;工作频率为55.5kHz,弹性模量在106～107GPa,110～111GPa时变幅杆的应力极大值均小于400 MPa,输出端位移幅值均在30～50μm,达到超声刀变幅杆的性能要求。