^(252)Cf(D_2O)中子源实验室中子散射的模拟及验证

为了准确刻度中子剂量当量仪的性能参数以及验证中子剂量当量仪设计的准确性,在252Cf(D2O)源实验室进行实验校准之前,先采用MCNP5分别模拟分析实验室中空气、墙壁以及石蜡桶对探头中子计数的影响。模拟实验表明,在理想条件下,随着源与探头距离的增大,中子计数率越来越小;空气对中子计数的影响呈先增加后减小再增加的趋势,中子散射率不超过10%,且距离越近,空气散射的中子对探头计数的影响越小;当探头与源距离260cm左右时,石蜡桶对探头计数的影响最小,达到1%;墙壁对中子计数的影响随着探头与源距离增大而逐渐增大,当探头与源距离为360cm时,墙壁散射的中子是源中子计数的2倍;当源与探头距离为175cm时,空气、墙壁以及石蜡桶对源中子的散射最小,测量数据最精确。并通过实验与模拟数据对比表明,源与探头距离在125–300cm之间,计数率误差不超过30%,符合中子剂量测量的技术要求,从而验证了此中子剂量当量仪设计的准确性。

辐照物对快中子脉冲堆中子辐射场扰动的实验研究

应用活化法对辐照物引起的CFBR-Ⅱ快中子脉冲堆泄漏中子场的扰动变化进行了实验研究,采用小型活化箔组对典型的辐照样品条件下样品所在位置的中子能谱进行了实验测量,研究比较了没有辐照样品和有辐照样品时中子能谱和关键能段的中子注量率的变化情况。

掺钆液闪探测器用于锦屏地下实验室的快中子本底测量

文章采用掺杂0.5%Gd液闪探测器测量了中国锦屏地下实验室(CJPL)的快中子本底通量及中子能谱.掺钆液闪探测器对于核反冲信号和电子反冲信号优异的甄别性能用于中子候选事例的筛选,并采用钆对热中子的俘获特性进行时间甄别.对有效采数时间为206 d的数据进行分析,获得锦屏地下实验室的聚乙烯室(PE)内1~10 MeV快中子通量为4.45×10^(-8)cm^(-2)·s^(-1).采用相似的方式分析了掺钆液闪探测器(Gd-Ls)中天然放射系的α本底程度,来源于^(238)U,^(235)U,^(232)Th的α粒子含量分别为(0.0227±0.0001)s^(-1),(0.0329±0.0001)s^(-1)和(0.1471±0.0002)s^(-1).与世界上其他深地实验室的快中子通量进行对比,CJPL的快中子通量处于极低水平,是进行稀有事例测量实验的理想场所.

HL-2A装置上成像型中性粒子分析器的物理设计和初步实验结果

在HL-2A装置上发展了基于硫化锌银闪烁体的成像型中性粒子分析器,对磁约束聚变等离子体中高能量粒子(EP)的分布、能量和螺距角等关键信息,以及EP与磁流体不稳定性之间的相互作用等物理问题进行了研究.在中性束注入路径上逃逸出的具有等离子体中快离子能量和螺距角信息的中性粒子,通过由入射孔和碳微晶体膜片组成的准直系统后转化为离子,在装置边缘磁场中受洛伦兹力偏转而撞击到闪烁体屏上.通过分析发光点的位置和光强度,可以推断出装置中快离子的位置、能量和螺距角等关键信息.在HL-2A装置高能量粒子物理实验中,通过该诊断和理论计算初步证实了长寿模不稳定性是由能量、螺距角和位置分别为E=12.5—32 keV,θ~149.2°(v///v~0.86)和R=170.5—171.5 cm的芯部快离子激发.

FAPα靶向标记化合物^(131)I-FAPI-03的合成及初步体内外实验研究

本研究以4-喹啉基-甘氨基-2-氰基吡咯烷为骨架,对连接基团进行碳链延长及羟基修饰成功合成FAPI衍生物ATE-FAPI-03;通过亲电取代反应实现其^(131)I标记,并对标记化合物^(131)I-FAPI-03的脂水分配比、体外稳定性等进行分析;开展细胞结合、内吞、流出等实验以评价^(131)I-FAPI-03的体外动力学特征;并考察了^(131)I-FAPI-03在荷胶质瘤小鼠体内的分布情况。结果表明:^(131)I-FAPI-03为亲脂性小分子,并具有良好的体外稳定性;与FAPα阳性细胞U87MG孵育10 min时的结合率为(22.00±0.35)%,且随着孵育时间的延长结合率有明显的上升趋势,而与FAPα阴性细胞MCF-7的结合率始终处于较低水平;通过竞争结合实验测得^(131)I-FAPI-03的IC50值为45.5 nM,表明其对FAPα具有较高的亲和力;大部分与U87MG细胞结合的^(131)I-FAPI-03可被细胞内吞,但其在细胞中的滞留能力偏低。^(131)I-FAPI-03在荷胶质瘤小鼠体内具有快速的肿瘤靶向能力:经尾静脉注射5 min后,肿瘤组织对^(131)I-FAPI-03的放射性摄取值为(14.90±3.21)%ID/g,注射2 h后,肿瘤/肌肉的放射性摄取比值达到(43.7±16.7)。上述结果为新型FAPα靶向药物的研发提供了重要的参考。

蒙特卡罗模拟中物理模型对质子硼俘获治疗剂量学的影响

比较了蒙特卡罗(MC)软件Geant4中不同物理过程对质子硼俘获治疗(PBCT)的剂量学影响。选取Geant4中FTFP、QBBC和QGSP三种物理过程,构建包含质子硼核反应的质子剂量沉积的模型,比较了80 MeV质子束选取三种物理过程在有无硼时的剂量分布,以及3 MeV质子束轰击纯硼时的核反应产物数据。三种物理过程在有无硼时水模体中的剂量分布无显著差异,一致性较好。FTFP物理过程获得的质子硼核反应产物与QBBC和QGSP物理过程相比差异较大。而QGSP物理过程得到的α粒子的产额、平均能量和能量范围与QBBC物理过程相比与实际情况吻合更好。综合评估三种物理过程中使用的非弹性散射模型以及模拟得到的核反应产物数据,Geant4中的QGSP物理过程更适用于PBCT的MC模拟研究。

基于热伏材料中低温地热发电原理与技术构想

本文系统分析了中国中低温地热发电的现状和技术瓶颈,提出了热伏材料概念,以大尺寸单晶热伏材料及其相应的热伏器件等为关键技术切入点,系统提出了高效、稳定的中低温地热热伏发电以及基于冷、热、电联供一体化的工程实施和精准对接的技术原理和构想。该技术构想突破了传统中低温地热发电通过机械能转化为电能的局限性,利用大尺寸单晶热伏材料将热能直接高效转化为电能,这一创新技术研发对保持中国在地热发电领域尤其是中低温区领域的国际核心竞争力、获取自主知识产权、实现地热能高效利用和规模开发具有重要的战略指导意义。同时,该战略性技术构想有望引领全球地热发电新的技术革命,以奠定中国在中低温地热发电领域处于全球领先地位,从而实现地热资源的清洁绿色可持续利用。

正电子湮没寿命谱技术应用于聚合物微观结构研究的进展

聚合物的晶区堆砌密度、无定形区自由体积的尺寸和数量、晶区-非晶区的界面等微观结构,对其宏观性能,如渗透性能、力学性能、松弛行为等有重要影响。正电子湮没寿命谱技术是一种强有力的微观结构探测与表征技术,能够灵敏有效地探测聚合物的晶区堆砌密度、无定形区自由体积以及两相界面等信息,从而提供了一种直接、简单的研究聚合物微观结构的途径。文中介绍了该技术的基本原理和应用理论,综述了该技术在聚合物研究领域的应用,如:聚合物本征特性与自由体积之间的关系,应力、辐照、外界压力、物理老化等外界因素对聚合物微观结构的影响,以及聚合物共混物、复合材料的相容性和界面特性等。最后总结了正电子湮没寿命谱技术在聚合物微观结构研究中存在的问题。

聚乙烯线缆材料的辐射稳定性

将通过混炼、密炼等加工程序制备的聚乙烯线缆材料置于钴源辐照场中辐照,然后对辐照样品前后各项指标进行分析鉴定。通过气相色谱、断面扫描电镜、X射线粉末衍射分析以及拉伸性能等测试手段,探讨了聚乙烯材料的耐辐射性能。以辐解气体小分子CO_2为研究对象,判断聚乙烯的断键程度随吸收剂量的变化曲线。通过拉伸性能分析,推算出聚乙烯材料的临界吸收剂量为0.28 MGy。结合扫描电镜和X射线粉末衍射分析,发现聚乙烯材料晶形具有一定的取向性,且辐照前后材料的晶相结构发生了显著变化。通过材料的宏观性能和微观结构变化之间的密切关联,确定了此种材料的耐辐射能力,为以后相应的研究工作奠定了基础。

精确控制的模拟肺装置用于肺功能测量校准的实验研究

为了提高肺功能测量值的准确性,减少临床呼吸疾病的错误诊断,采用精确控制的模拟肺装置对肺功能测量进行校准。简要介绍模拟肺装置的基本结构、工作原理、气体的计算方法、工作模式。采用模拟肺装置对肺功能仪进行校准测试的实验方法,肺功能仪的流量线性和工作模式进行了测试,分析了肺功能仪在各种工作模式下的体积误差。被校准的肺功能仪的流量线性、肺活量、用力肺活量的体积误差小于3.5%,静息通气量误差小于2%,最大通气量误差小于10.5%。通过对测试数据的分析和说明,被校准的肺功能仪测试值在ATS和ERS的标准范围内,达到对肺功能仪进行校准的目的。实验研究为模拟肺装置的广泛运用提供参考依据,首次在国内为肺功能仪的质量控制和计量校准提供量值溯源。

基于射线追踪的数字重建影像增强技术

数字重建影像是放射治疗虚拟模拟过程中的一项关键技术 ,对于放疗过程中的质量控制具有非常重要的意义。本研究基于物理的角度将射线追踪法运用于数字影像重建。在处理过程中 ,采用了一种新的数字重建影像增强算法 ,即对密度进行指数变换 ,通过调整衰减系数和密度指数来实现高密度组织与低密度组织间对比度的提高 ,实验结果表明该算法能明显改善图像质量。为了节省内存开销 ,在追踪过程中采用了逐层插值追踪的办法。

高感度辐射变色薄膜电子剂量计

以聚乙烯醇缩聚物为基质，以类丁二炔化合物为有机染色材料，研制了一种高灵敏度新型辐射变色膜。采用JJ-2型范格拉夫静电加速器对变色薄膜进行剂量范围为15～90Gy的电子束辐照，结果显示：变色薄膜颜色由粉红渐变为蓝色，并随着辐照剂量的增加而逐渐加深；分光光度计测试其吸收光谱，发现主吸收峰值出现在675nm附近，且吸收峰处的响应吸光度与电子注量具有较好的线性关系；对变色层厚度为20～80μm的变色膜，吸收峰处的响应吸光度与其变色层厚度也成线性关系；添加不同比例的协同剂，能提高变色薄膜的响应灵敏度；变色膜辐照后续效应微弱，辐照后可以立即测量，且对测量环境变化不敏感。

聚四氟乙烯密封材料的电子束辐射效应研究

采用低能电子束辐射系统地研究了操作氚系统用密封材料(聚四氟乙烯)的辐射效应。利用扫描电镜和X光电子能谱仪分析了材料的表观形貌和表面元素的变化,用X射线粉末衍射仪和热分析仪分析了辐照前后材料的结晶度改变和热稳定性程度,并利用气相色谱仪和质谱仪测定了辐射降解气体的成分和生成量随吸收剂量的变化规律。采用电子自旋共振谱仪研究了材料在辐照过程中产生的中间体(自由基),利用正电子湮没寿命谱仪分析了材料中的自由体积孔洞及浓度。结果表明,辐照前聚四氟乙烯样品的表面是规则的带状晶形结构,经1×105Gy辐照后样品的晶状结构遭到了明显的破坏,向非晶态转变显著。辐照后样品的熔点和热分解温度均呈下降趋势,表明样品的热稳定性降低。聚四氟乙烯材料在氧气气氛中发生的辐射降解最为严重,其次是真空,而在氘气气氛中辐射降解最少。材料的辐射降解主要发生在主链上,即C—C键断裂,而侧基C—F键的断裂相对较少。第三寿命强度I3的变化规律与3τ相反,即随吸收剂量的增大,第三寿命的强度I3降低,表明自由体积孔洞的浓度降低。

灵敏辐射变色薄膜γ射线辐照研究

研制一种在低剂量射线辐照下能产生明显颜色变化的灵敏辐射变色薄膜,经γ射线辐照后,由粉红色变为蓝色,在5-50Gy辐照剂量内,其主吸收峰的吸光度与吸收剂量成良好线性关系。该薄膜体系中的协同剂有明显增敏效果,调整协同剂浓度来调节变色膜的响应区间及响应灵敏度。此辐射变色薄膜有良好的批内均匀性(与平均值偏差<3%)和较好的批间均匀性(与平均值偏差<5%),可作为辐射变色薄膜剂量计探测γ射线吸收剂量。

H_3^+团簇离子的实验研究

报道了H+ 3 离子通过碳膜后 ,在其中产生的各种微量产物的测量结果 ,讨论了离子与碳膜作用中的电荷交换过程 ,分析了这些微量产物的形成机理 ,证明在产物的形成中电荷交换过程起关键作用 ,研究了离子与碳膜作用中的团簇效应和尾流效应 .

核反应技术在高蛋白小麦选种中的应用

利用 13.4MeV的氘束在14 N和12 C内引发的 (d ,p)反应测量了 10个品系小麦种子中的14 N/ 12 C ,由此选出高蛋白质含量的小麦种子。

45Ca示踪技术研究三七提取物对细胞Ca2＋内流与外溢的影响

采用45Ca同位素示踪技术,进行了三七提取物对大鼠内脏器官细胞Ca2+内流与外溢的影响研究。结果表明,从三七中提取的总皂苷和总黄酮对大鼠的心脏、肾脏、动脉平滑肌等内脏器官细胞钙通道具有一定的调控作用,既能阻滞Ca2+内流,也能促进已流入细胞内的Ca2+外溢。与总黄酮相比,总皂苷的作用更强,其调控作用可与阳性对照药物Verapamil相比。这一结果提示皂苷和黄酮提取物具有钙拮抗作用,可能是治疗冠心病的有效成分。

辐射变色薄膜紫外剂量计研究

以聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为基质,以高敏性类丁二炔化合物为主要有机染色材料,添加适当比例光引发剂,成功研制了一种高感度新型辐射变色膜。用CL-1000型紫外线交联仪进行紫外线辐照后,薄膜颜色由粉红渐变为蓝色,且随着辐照剂量的增加颜色深度递增。经分光光度计测试其吸收光谱,发现主吸收峰值出现在650nm附近,且在相同的紫外线能量密度下,吸收峰处的响应吸光度与辐照时间成线性响应关系。在相同的辐照时间内,吸收峰处的响应吸光度与紫外线能量密度亦成线性关系。染色材料中添加适当比例的光引发剂,可以提高薄膜的响应吸光度,进而提高其响应灵敏度。对于变色层厚度为30～60μm的辐射变色膜,敏感层厚度与吸光度响应成正相关性。室温下避光贮存60天内,此新型辐射变色膜具有较好的稳定性与可重复性。

SiO_2胶体晶体自组装技术

介绍了垂直沉降法和旋涂法制备SiO2胶体晶体,并对两种方法制备的胶体晶体在宏观形貌、微观结构及光子带隙性质进行了比较。采用改进的Stober法在乙醇介质中合成粒径不同、单分散性较好的SiO2微球,用垂直沉积法和旋涂法制备出有序性较好的密排结构的SiO2胶体晶体。宏观照片表明,用旋涂法制备的SiO2胶体晶体经白光照射出现的光柱呈6次对称,而垂直沉降法制备的胶体晶体表面出现条纹。SEM分析表明,选用不同溶剂在同等旋涂工艺下制备SiO2胶体晶体,用乙醇和乙二醇混合溶液作溶剂制备出的SiO2胶体晶体质量最好。透射光谱表明,垂直沉降法所制备的胶体晶体在(111)方向具有明显的光子带隙性质,而旋涂法制备的胶体晶体则不明显。

装饰建筑材料辐射剂量模式的研究

由于缺乏专用于建筑材料的剂量模式,目前国际上普遍采用室外土壤的剂量模式来计算建材的辐射剂量。本论文用MonteCarlo方法得到几类装饰材料的辐射剂量模式。由该模式计算出的空气吸收剂量率与实测数据一致。而用土壤的剂量模式算出的空气吸收剂量率与实测数据相差很远。因此,建筑装饰材料不能近似采用室外土壤的辐射剂量计算模式。