多种水等效材料的医用电子束修正因子研究

针对水等效材料在医用电子束剂量测量中修正因子的测量和使用问题,通过扫描医用电子束在水中和水等效材料中的百分深度剂量(percentage depth dose,PDD)曲线,计算获得深度缩放因子c_(pl)、注量缩放因子h_(pl)及总修正因子k_(pl)的实验值。结果表明,通过c_(pl)和h_(pl)组合或仅使用k_(pl)均可将水等效材料测量结果转换为水吸收剂量。比较PDD曲线表明,在10~20 MeV电子能量下3种水等效材料通过c_(pl)-h_(pl)修正后的R_(50),较水中测量最大偏差分别为0.19%、0.28%、0.22%;经k_(pl)修正得到的R_(50),较水中测量最大偏差分别为0.23%、0.29%、0.18%。结论:研究提供了多种材料c_(pl)-h_(pl)、k_(pl)的实验值,可方便用户快速完成电子束水吸收剂量的测量,相比于c_(pl)-h_(pl),使用k_(pl)更加简单高效。

人体皮肤等效材料弹性性能的测试方法研究

针对皮肤等效材料力学性能的特异性,我们对人体皮肤等效材料弹性性能的测试方法进行了研究,提出静载压入试验法进行等效材料的弹性测试,并设计实验装置进行实验,实验结果表明该测试方法正确可行。

机械结合部等效材料参数建立与试验

针对目前机械结合部特性研究成果通用性差的问题,提出了一种机械结合部等效材料参数模型。基于GW接触模型和Hertz-Mindilin接触理论,由机械结合部试验获得的结合部单位面积刚度,推导出机械结合部等效材料参数——弹性模量和泊松比。以螺栓连接的机械结构为研究对象,对不同载荷作用下结构变形进行了数值分析,并将分析结果与试验测量结果进行了比较,验证了机械结合部等效材料参数的可行性和准确性。

ITER校正场线圈等效材料属性有限元分析

校正场线圈是ITER大型超导磁体系统的重要组成部分,其线圈体由多种材料组成且周期性排列,对其等效材料属性预测很重要。目前主要采用基于均匀化理论的有限元方法,但其处理过程复杂。本文提出了基于广义虎克定律的有限元方法,使求解过程更简便。分析对比两种方法,后一种方法处理过程更简单,结果更精确,所得结果为校正场线圈的结构分析和热分析提供了必要的参数。

超导磁体等效材料参数的有限元预测

HT 7U超导托卡马克装置中纵场超导磁体是由多种材料组成的且具有周期性分布的大型复杂的重要结构 ,对其宏观等效材料参数的准确掌握在其结构设计阶段是十分重要的。本文着重介绍了利用小参数展开的渐近均匀化方法对其进行等效处理的过程 ,并采用有限元方法预测出其等效弹性模量与热膨胀系数等 。

55MeV/u^(40)Ar^(17+)离子在生物等效材料中产生的核碎片

利用HIRFL(兰州重离子研究装置 )产生的 5 5MeV/u的4 0 Ar17+ 离子束 ,在辐照生物学实验终端 ,测量了其经过 1.5mm厚有机玻璃后三个不同角度的碎片分布情况。探索了应用由CsI(Tl) +快塑料闪烁探测器组成的Phoswich探测器研究重离子在生物材料中产生的核碎片角分布测量的可行性 ,结果表明这种实验方法是可行的 ,实验结果令人鼓舞。本工作为进一步的实验积累了可靠的经验。

组织等效材料的组成结构对辐射等效性影响的研究

作者用透射电镜对辐射等效材料的无机调节剂颗粒的形貌进行了观察，测量了颗粒的直径和长度。用扫描电镜对无机调节剂与高聚物的共况相容进行了观察。测定了制备的等效材料（高聚物与无机材料共混物）的CT值，改变了材质的均匀性和辐射等效性。与此同时用吸水法和激光光斑法测定了等效材料的致密性和弹性模量．实验结果表明无机调节剂经超细粉碎处理，表面粗糙，形状呈棒状的颗粒与高聚物结合的相容性、均匀性好，辐射等效性和弹性模量均有显著提高。

基于CT值的组织辐射等效材料设计方法

提供一种基于CT值设计组织辐射等效材料的方法。根据CT值与组织辐射等效材料元素组分的内在联系,建立在一定射线(X或γ射线)能量的照射下计算人体组织辐射等效材料质量配比的数学模型,设计具有与人体组织相同CT值的组织辐射等效材料。通过比较组织辐射等效材料与相应人体组织的质量衰减系数,说明该方法可行。论文提供的设计方法对医疗照射能量下组织辐射等效材料的设计以及航空航天假人的研制具有一定的理论指导价值。

肿瘤等效材料的研制及模拟实验

目的 :为了模拟核医学治疗中的瘤内注射法 ,研制了肝肿瘤等效材料。方法 :应用热释光方法实测32 P在肝肿瘤等效材料和鼠瘤中的剂量分布。结果 :在距32 P球源 0 8mm处约 6 0 %的 β能量被吸收。这一方法解决了直接测量肿瘤剂量分布问题 。

脑组织等效材料在BNCT中的蒙特卡罗模拟

运用蒙特卡罗程序(MCNP-4C)分别模拟计算了正常人脑组织和4种脑组织等效材料(水、有机玻璃、Liquids A和B)在中子照射下热中子通量、快中子通量、光子剂量的分布。通过对结果的对比分析知,在0.5 eV、10 keV中子照射下,Liquid B是较好的脑组织等效材料。

重离子与生物等效材料核反应产生的碎片剂量

采用55MeV/u40Ar17+离子束研究了其与生物等效材料作用在不同角度产生的核碎片的分布情况,同时对各角度碎片剂量给出了相对的估计量。结果表明,碎片的剂量应主要考虑0°角的贡献,而大角度的贡献可以忽略,这一结果为理论计算深度剂量曲线,考虑核碎片引起的剂量提供了实验依据。

成都剂量体模(CDP)组织等效材料辐射等效性评价

在分析“成都剂量体模”(Chengdu Dosimetric Phantom,CDP)中常用辐射组织等效材料(肌肉脂肪组织混合等效材料、组织等效材料、躯干骨组织等效材料、脑组织等效材料和肺组织等效材料)的基本元素组成及其密度的基础上,对其质量衰减系数、有效原子序数、线性衰减系数和电子密度等参数进行测试和计算,并与人体的标准参数值进行比较。证明“成都剂量体模”的主要辐射组织等效材料能量响应范围宽,辐射等效性达到国际推荐标准A级,可作为检测标准广泛应用于各种放射诊断治疗设备和辐射防护仪器的标定。

高能X射线下水等效材料对水的等效性研究

针对水等效材料校准医用加速器中存在的问题,通过对比法测量水体模和3种水等效材料校准医用加速器的剂量学差异,分别给出PTW 30013和IBA FC65-G两种类型探测器在校准深度为5 cm和10 cm的修正因子。针对加速器日稳定性校准的必要性,通过近7个月的日稳定性测量结果,给出加速器漂移量和引起漂移的可能原因;针对水等效材料在相对测量中对水的等效性,通过测量12个辐射野的输出因子,得出水等效材料在相对测量中与水一致。最后给出水等效材料在高能X射线下水吸收剂量校准时的建议和注意事项。

组织辐射等效材料等效性验证方法的探讨

组织等效材料是设计、制造和应用仿真辐照人体模型的技术关键,要做到X-射线在辐照体模内与活体散射、吸收和分布的相似性以满足材料的组织等效性的要求,因此对组织等效材料的宏观、中观、微观三个层次上表征就显得极其重要。根据“参考人”的各组织器官密度和元素组成可以算出人体各种组织有效原子序数,电子密度和质量衰减系数等,用于判断和检验组织等效材料的辐射等效性。

CFETR CS模型线圈导体绕组等效材料性能研究

中国核聚变工程试验堆中心螺线管线圈(China fusion engineering test reactor central solenoid,CFETR CS)模型线圈管内电缆导体(cable-in-conduit conductor,CICC)绕组是由超导电缆、不锈钢铠甲绝缘材料组成,在空间上呈周期性分布的大型复杂绕组结构。在进行中心螺管模型线圈分析过程中,为了简化模型、减少计算量、缩短计算时间同时满足分析结果精度的要求,文章通过引入均匀化理论推导出等效弹性参数的求解方程;结合ANSYS有限元分析软件建立导体绕组的单胞模型,在给定的边界条件下通过三维有限元分析方法,对绕组的等效材料力学性能进行分析预测;同时运用该方法准确计算出了国际热核聚变实验堆(international thermonuclear experimental reactor,ITER)CS的等效材料性能,并计算了CFETR CS模型线圈CICC导体绕组等效材料性能。该方法为进一步开展CFETR CS模型线圈乃至CFETR大型磁体的结构分析奠定了一定的基础。

机床螺栓结合部等效材料法向接触弹性模量的分形模型

根据赫兹接触理论首次提出了单个微凸体的正应力-正应变本构关系,给出了两个微凸体之间互相作用的法向接触弹性模量。考虑表面粗糙度和载荷分布的不均匀性,根据MB模型给出了结合部等效材料的总法向接触条件弹性模量、总条件法向载荷的解析解。在弹性范围内,结合部等效材料的总法向接触弹性模量是以下10个输入参数:两接触表面的2个弹性模量、2个泊松比、表观压应力、表观面积、较软材料的硬度、较软材料的屈服强度、分形粗糙度参数、分形维数的复杂函数。总法向接触弹性模量基本上线性地随总法向表观压应力的增加而增加,还非线性地随分形维数的增加而增加,但非线性地随表面粗糙度的减小而增加。

生物组织及组织等效材料弹性测试系统

生物组织及其组织等效材料弹性测试研究有重要意义。本文运用压痕原理 ,在实验分析基础上 ,设计出一套简便、实用的测量生物组织及其组织等效材料弹性特性的装置和软件 ,为仿生工程及安全工程、美容整形、CAD和CAM等学科提供科学的检测和考核手段。

基于修正补偿模型法的不同材料钢板靶标 相似性及等效设计方法

弹体对舰船侵彻能力的考核多采用舰船板架结构侵彻试验,由于特种钢材采购与加工成本较高,因此,需开展弹体侵彻金属靶板材料等效方法研究。基于相似理论对钝头、截锥形和截卵形3种弹体垂直侵彻不同材料钢板情况下剩余速度相似性开展研究,将无量纲剩余速度表示为靶板无量纲板厚和无量纲动态屈服应力的函数,并对于模型靶板与原型靶板材料不同的情况,应用修正补偿模型方法,建立了通过改变模型板厚以达到与原型剩余速度相等的相似性设计方法,并通过数值仿真结果拟合,得到了两种材料间的等效系数,分别为钝头弹0.5047,尖头弹0.3943,截卵形弹体0.3845。

基于等效横观各向同性虚拟材料的固定结合部建模方法

为提高固定结合部的建模精度以及通用性,考虑固定结合部在法向和切向的不同特性,提出利用横观各向同性虚拟材料等效的固定结合部动力学参数化建模方法,将固定结合部两接触面的微观接触部分等效为一种等截面的横观各向同性虚拟材料,等效虚拟材料与两侧零件均为固定连接。基于接触分形理论和固定结合部接触刚度分形模型,根据横观各向同性材料弹性常数的定义,理论推导了等效虚拟材料弹性常数以及密度的理论计算模型。在此基础上,对具有固定结合部的试验模型进行了有限元建模与模态分析,进而将理论分析模态与试验模态进行比较,结果表明:试验模型的理论模态与实验模态的前6阶振型完全一致,相应固有频率的相对误差的绝对值在10%以内,说明了建模方法的正确有效性,为数控机床固定结合部动力学建模提供了一种新的方法,实现了固定结合部动力学建模与有限元分析软件的无缝衔接集成。