编码孔径辐射成像定位技术

随着核物理技术的广泛应用及其辐射防护对放射源的成像需求在不断增加。编码孔径成像定位系统作为一种高精度的放射源成像及定位装置,可以准确定位放射源的位置并重建放射源的大致形状,本文探究编码孔径成像定位中的多种重建算法对具有连续能谱的放射源位置及形状重建效果对比,从而确定不同重建算法的优缺点及其适用的场景。利用Geant4软件对编码孔径成像定位系统进行模拟,得到相关数据再使用δ解码算法、精细采样平衡解码算法、卷积神经网络算法、最大似然最大期望值法(MLEM)进行编程实现并重建放射源的位置。结果表明:4种重建算法都可以清晰地定位到放射源的位置;δ解码算法和精细采样平衡解码算法重建图像有伪影;卷积神经网络算法对于线源、面源重建效果较差,可以通过扩展训练集解决;MLEM算法的对比度-噪声比(CNR)值较高,重建效果较好,但是对线源和面源重建会丢失部分细节信息。

应用约束最小二乘方滤波法校正放疗3D剂量验证辐射荧光图像

目的:通过约束最小二乘方滤波法对塑料闪烁体在射束辐照下的荧光图像进行校正,提高基于闪烁体辐射荧光的放疗3D剂量验证系统的准确性。方法:首先对正交三视角度拍摄的辐射荧光投影图进行去噪预处理,同时通过Zemax光学模拟软件计算出成像系统的点扩散函数(PSF),并用洛伦兹函数对其进行拟合调整。其次使用约束最小二乘方滤波法对去噪预处理后的正交三视投影图进行去卷积处理。最后将校正前后图像进行3D剂量分布重建,并分别与Pinnacle3治疗计划系统中计算的剂量分布数据进行比较。结果:对于4 cm×4 cm、3 cm×3 cm方野照射,应用约束最小二乘方滤波法校正后的平均2D Gamma通过率(阈值10%,3%/3 mm标准)分别提高了22.95%和5.76%,中心轴上的百分深度剂量(PDD)曲线的均方根误差(RMSE)值分别降低了1.13%和0.63%。对于2 cm×2 cm方野照射,滤波校正后的平均2D Gamma通过率(阈值20%,3%/3 mm标准)提高了1.54%,PDD曲线的RMSE值降低了0.49%。结论:在3D剂量重建前对正交三视投影图进行图像校正可以有效提高基于塑闪辐射荧光3D剂量验证系统的准确性。

HIRFL能区与CSR能区高能γ实验

介绍了在兰州重离子加速器装置（HIRPL）上开展的原子核巨共振实验研究，并对以后在HIRFL与冷却储存环CSR上可以开展的一些高能γ实验，如双声子态实验、轫致辐射实验、集体运动消失与相变关系等作了一些讨论．

中高能重离子碰撞的高能光子测量及相关物理

高能光子探测为研究中高能重离子碰撞的许多重要问题如核物质性质、韧致辐射、阈下和阈上中性介子产生等提供了机遇.简要回顾了近几年国外开展的中能与相对论重离子碰撞高能光子实验概况,并简要介绍了欧洲合作研制的高能光子探测器TAPS的基本构造.另外,用GEANT程序模拟计算了50—1000MeV光子在TAPS标准8×8阵列中的能量响应.

量子噪音与量子Langevin方程

介绍了量子噪音和量子Langevin方程 ,并与经典噪音和经典Langevin方程进行了比较 .量子噪音来源于两种途径 ,第一种与经典噪音相似 ,第二种则起源于Heisengberg测不准原理 .同时 。

用于带电粒子鉴别的BGO探测器

报道了ＢＧＯ晶体作为带电粒子探测器的制作、测试结果，并在核物理实验中与Ｓｉ（Ａｕ）穿透型探测器一起组成ΔＥ－Ｅ探测器望远镜，对带电粒子进行了鉴别。结果表明，该探测器系统有较高的粒子鉴别能力。

食管癌放疗体积变化的临床研究

目的:观察分析食管癌三维适形常规分割放疗过程中肿瘤体积变化规律。方法:选择2010年7月～2010年9月进行常规分割根治性三维适形放射治疗的8例食管癌患者,在放疗期间第2、4、6周及放疗后1月复查胸部增强扫描CT并采用放疗计划系统融合不同时期的CT图像,采用生物图像处理软件ImageJ,根据断层扫描图像构图的物理和数学依据以及图像本身的灰度和色度,用Java语言编写局部实体肿瘤断层扫描图像的轮廓自动勾画与面积计算插件,选择相对精确的ROI测量法计算出放疗不同时期的肿瘤体积。结果:1例食管低分化食管鳞癌患者在放疗过程中,肿瘤细胞增殖速度较快,肿瘤体积不断增加,放疗对肿瘤没有抑制作用;1例患者在放疗过程中,肿瘤体积基本不变;1例患者的肿瘤体积在治疗前两周有所增加,可能是肿瘤死亡细胞清除速率慢的影响,在随后的放疗中肿瘤体积不断减小,在放疗结束两个月后肿瘤大部分消除;其他5例患者在放疗过程中肿瘤体积逐渐减小,体积变化趋势基本一致,在放疗前四周变化较大,四周以后肿瘤体积变化不大。结论:通过对5例食管癌患者体积变化数据进行指数拟合,食管癌放疗肿瘤体积的平均衰减速率1.27%(1.13%～1.56%)/天,半衰退期T1/2为44.3天,与文献报道的肺癌、宫颈癌肿瘤放疗体积变化情况相近。根据食管癌平均衰减速率计算,食管癌放疗4周后肿瘤体积平均减少1/3左右,需要考虑是否修改放疗计划,减少肿瘤体积的变化对放疗剂量分布的影响,特别是肿瘤精确放疗技术中更要注意肿瘤体积的变化。

非晶硅电子射野影像装置的性能研究

使用DVS(Dosimetric verifying system)软件实现对非晶硅平板探测器的影像采集,通过分析不同辐照条件下得到的射野影像的像素值,研究非晶硅电子射野影像装置(Amorphous silicon electronic portal Imagingdevice,a-Si EPID)的辐射稳定性、剂量响应线性、照射野大小的散射影响以及不同帧时间、不同电容大小等参数设置对EPID读出信号值的影响。结果显示EPID在短期内显示出极好的稳定性,伪影增加了EPID的响应信号,减少两次照射的间隔时间或者增加两次照射剂量比例可使伪影变得更加明显。a-Si EPID具有良好的剂量线性关系,随着射野的增加散射因子也随着增加。因此只要经过适当的散射修正和剂量刻度,EPID可以作为剂量仪用来显示二维剂量分布。

放疗肿瘤体积演变测量与分析

目的:研究一种分析肿瘤放疗过程中的体积演化测量与分析的方法,量化放疗对肿瘤的影响,为肿瘤放疗的预后判断提供支持。方法:搜集了5例肺癌和8例宫颈癌在放疗过程中的影像资料,利用ImageJ软件计算不同时期的肿瘤体积。结果:对肿瘤体积在放疗过程中的演化数据进行指数拟合,并对肿瘤体积的演化做初步的分析和讨论。结论:实现了应用ImageJ软件快速准确的测量肿瘤体积,提供了分析肿瘤放疗体积演化分析的方法。

粒子关联测量中的一种能量刻度修正方法

在粒子关联测量中，利用探测到的非稳态粒子的衰变产物，对探测器组进行能量刻度的修正，可以使探测器组的能量刻度达到一个较高的相对精度。这对于广泛应用于中高能核反应中而又难于准确刻度的闪烁体探测器，提供了一种较好的对刻度的检验和修正方法。

碘-131治疗甲状腺功能亢进症及甲状腺质量测量

目的探讨及对比碘-131治疗甲状腺功能亢进症甲状腺质量测量的常用方法。方法对比了甲状腺SPECT断层显像、核素平面显像、B超及CT扫描测量甲状腺重量的方法。结果通过对比认为CT计算甲状腺重量的方法较其他几种方法更为准确。结论碘-131治疗过程中应综合平衡考虑各种方法对测量甲状腺质量的准确性的影响,尽量使剂量达到个体最优化。

用于放射性束流实验的低气压二维位置灵敏多丝正比室

为在放射性束流线上进行核反应研究而研制了灵敏面积为50mm×50mm的二维位置灵敏的低气压多丝正比室。低气压多丝正比室为穿透式,在真空中使用,工作气压为800Pa,透射性好,不干扰束流。放射性束流在束测试结果表明:它的x、y方向的位置双径迹分辨为1mm;对30～40MeV的低Z放射性束的探测效率大于80%,适用于中能次级束实验中入射束的定位和反应中产生的带电粒子出射角度的测量。

用于热核巨共振研究的大面积BGO闪烁探测器

报道了大面积 BGO闪烁探测器用于 132 Me V16O+ 197Au反应中形成的热核巨共振研究 ,利用飞行时间法鉴别中子、γ。用 EGS4程序模拟探测器对 γ连续谱的响应 ,利用 BGO闪烁探测器中 Ge俘获中子发射的 γ对探测器进行能量刻度。

13单元望远镜探测器阵列用于轻粒子小角关联测量

由穿透型Ｓｉ探测器和ＢＧＯ晶体组成的ΔＥ－Ｅ望远镜已用来探测由每核子２５ＭｅＶ的Ａｒ引起的反应中发射的轻带电粒子。用ΔＥ－Ｅ方法来鉴别反应产物。研究了ＢＧＯ晶体对各种较轻粒子的响应。一密度六角排列的１３单元ΔＥ－Ｅ（Ｓｉ－ＢＧＯ）望远镜阵列已用来测量中能重离子诱发的相干涉的轻带电粒子。

放疗污染电子来源及去除方法的Monte Carlo模拟研究

利用Monte Carlo程序模拟研究了放射治疗过程中污染电子的产生规律及剂量学特性,并进一步研究充氦及安置铅过滤板两种方法减少污染电子的效果。结果表明:污染电子主要来源于加速器机头和空气的散射,并随射野面积和初级光子束能量的增加而增加;充氦能够有效地减少初级光子束与空气反应产生的污染电子;安置铅过滤板能够有效减少机头部件散射的污染电子;同时使用两种方法后,来源于机头部件与空气的污染电子均有较大程度减少。因此,使用充氦和铅过滤板可以有效减少污染电子造成的皮肤表面剂量,达到较好保护皮肤组织的目的。

抗CD20单克隆抗体提高淋巴瘤细胞对X射线的敏感性

本研究观察抗CD20单克隆抗体制剂利妥昔(RTX)对X射线所致的人淋巴瘤细胞损伤的影响。用SRB法检测细胞存活,FITC-Annexin-V/PI试剂盒测定细胞凋亡,透射电子显微镜观察细胞形态,激光共聚焦显微镜检测胞质内钙离子浓度。结果显示,RTX可明显增强X射线时的肿瘤细胞生长抑制作用(p<0.05);与单照射组比较,RTX可增加辐射诱导的细胞凋亡;透射电子显微镜下可见多种凋亡表现;细胞内[Ca2+]离子明显升高。结论:RTX可提高淋巴瘤细胞对X射线的辐射敏感性,诱导较多细胞的凋亡,并且与细胞内钙离子的变化有关。

Phoswich探测器的重离子束测试

利用一套由１ｍｍ厚的ＰＩＬＯＴ－Ｕ和４０ｍｍ厚的ＮＥ１１５塑料闪烁体组成的Ｐｈｏｓｗｉｃｈ（光叠层望远镜）探测器测量了４０Ａｒ（２５ＭｅＶ／ｕ）＋１９７Ａｕ反应中出射的产物，粒子鉴别采用Ｐｈｏｓｗｉｃｈ的快慢成分方法．结果表明该方法能清楚地分辨出粒子的电荷．对Ｚ＝１的粒子，ｐ、ｄ和ｔ亦能分开．

用于中能重离子碰撞研究的三套Phoswich

本文介绍了三套由１ｍｍ的ＰＩＬＯＴＵ型快塑料闪烁体和４０ｍｍ的ＮＥ１１５慢塑料闪烁体组成的Ｐｈｏｓｗｉｃｈ。用￣（６０）Ｃｏγ射线测得探测器的时间分辨为４００ｐｓ。Ｐｈｏｓｗｉｃｈ测到的粒子能量范围也进行了计算。

放射性惰性气体实时测量装置的设计与模拟研究

核反应堆在运行过程中或核应急情况下会产生^(85)Kr、^(133)Xe、^(135)Xe和^(41)Ar等放射性惰性气体,准确测量不同惰性气体的放射性活度对了解反应堆的运行状况和核应急预警均有重要意义。根据各种核素衰变发射的β、γ射线,设计并优化了可用于放射性惰性气体活度实时测量的4π双叠层闪烁体探测器。探测器的内层塑料闪烁体用于测量β射线,外层碘化铯闪烁体(CsI)用于测量γ射线,并通过β-γ的符合测量实现不同放射性核素的分辨及活度测量。针对核电放出的4种主要放射性惰性气体,基于GEANT4(GEometry ANd Tracking 4)模拟库包,研究了塑料闪烁体、CsI厚度及气体采样腔尺寸对不同核素发射的β、γ探测效率的影响;并给出该4π型双叠层闪烁体探测器的优化几何尺寸和相应探测器性能,为后续探测器的制作与测试提供参考。