空间质子屏蔽材料优化选择的蒙特卡罗模拟

本文考虑在地球内辐射带、轨道高度为556 km、轨道与赤道倾角为90°的飞行器空间的质子环境,对不同的单质屏蔽材料(铝、钨、钽、铅等)和含钨复合涂层,利用SHIELD程序进行蒙特卡罗(M-C)模拟,分析了经过屏蔽材料层后在硅材料中产生的能量沉积、非电离能损(Non-Ionizing Energy Losses,NIEL)、透射质子能谱、二次粒子及其能量和核反应生成的核素等计算结果,并进行了屏蔽材料组分和排序的优化选择。

不同厚度CT图像重建的DRR对射波刀治疗头部肿瘤精度的影响

采用1、2、3、4、5 mm共5种不同厚度的头部CT图像,将1 mm CT设计的计划作为基础,把基础计划中勾画的结构及靶区复制到其它4种不同的CT上生成相同剂量线分布的治疗计划。然后利用不同厚度CT图像生成的数字重建图像(DRR)进行六维(6D)引导定位治疗照射胶片,分析照射后胶片,得到1、2、3、4、5 mm层厚CT生成的DRR来定位6D追踪治疗头部病灶时产生的总误差是随着CT层厚的增加而增加。在1~4 mm层厚CT生成的DRR定位6D追踪治疗头部病灶产生的总误差随CT层厚的增加而变化较小,5 mm层厚CT生成的DRR定位6D追踪治疗头部病灶产生的误差较大,远大于系统要求误差。

飞行器的抗辐射屏蔽方法研究

空间辐射环境是飞行器失效的主要原因之一,由于空间辐射环境的复杂性,以及飞行器在空间活动的轨道和设计的寿命不同,飞行器需要的抗辐射屏蔽也不同。我们以卫星的地球同步轨道上的电子能谱,对卫星简化模型进行了抗辐射屏蔽的Monte-Carlo计算,并对计算结果进行了实验验证,在此基础上提出一种新的抗辐射屏蔽方法。

立体定向射波刀放射治疗肥厚型心肌病的基础研究及临床探索

目的探索立体定向射波刀放射治疗肥厚型心肌病的可行性、有效性及安全性。方法(1)有效照射剂量探索:原代培养的乳鼠心肌细胞于培养第4天,分别以20、30及40 Gy单次剂量体外射波刀照射,于照射后24、48及72 h光镜下观察细胞收缩活性及细胞死亡率。(2)室间隔放疗区域定位方法及安全性的整体动物研究:普通级成年雄性6月龄新西兰大耳兔26只,异丙肾上腺素0.3 mg·kg^(-1)·d^(-1)静脉注射方法制备心肌肥厚模型,心脏CT增强造影及心超获取心脏影像学数据,导入射波刀工作站中勾画自主动脉瓣下完整左心室结构作为放射靶区,以X-Sight脊柱追踪系统自动对射线进行实时校准,探索室间隔精确定位、追踪方法;随后随机分组按照0、20、30及40 Gy的剂量完成靶区照射。治疗前后超声心动图评估心肌肥厚情况,4周后处死动物获取心脏及其邻近组织开展病理研究、动态检测血清TnI、NT-proBNP改变量进行安全性评价。(3)临床放疗方法的探索:经华山医院伦理委员会批准,选取肥厚型心肌病合并房颤患者3例开展临床研究,根据基础实验数据制定放疗方案并实施射波刀放疗,随访收集临床数据,评估可行性、有效性及安全性,观察不良反应。结果(1)20 Gy以上剂量可抑制心肌细胞搏动,并存在剂量依赖性;20、30、40 Gy单剂量照射可作为合理的后续射波刀放射剂量梯度。(2)射波刀治疗4周后,各辐照组均未出现治疗相关的家兔死亡,且各家兔未有显著的体重、食欲、精神状态及大小便等情况改变。复查超声心动图参数:造模20~40 Gy组室间隔厚度及左室重量/体重比值均呈负增长;与造模0 Gy组相比,造模40 Gy组两者均具有显著性差异(P=0.01),照射野外组织未见明显损伤。(3)3例患者按照试验方案顺利完成室间隔肥厚区域心肌无创射波刀治疗,随访4周无严重不良反应。结论体外无创射波刀放疗减轻肥厚型心肌病室间隔肥厚技术可行性、有效性、安全性良好,可降低兔肥厚型心肌病模型的室间隔厚度及左室重量/体重比值,改善肥厚型心肌病患者的临床症状,均未对动物及临床患者造成严重不良反应,其临床疗效值得进一步探索。

环流曝气工艺的工程应用探讨

介绍了一种新型好氧处理工艺——环流曝气工艺，对其处理机理进行了讨论。对经厌氧处理后COD约为4000mg／L的油脂化工废水采用环流曝气工艺进行处理，出水COD为110～150mg／L、BOD5为8～13mg／L、NH3-N为5～9mg／L。

低能质子在半导体材料Si和GaAs中的非电离能损研究

非电离能损(NIEL)引起的位移损伤是导致空间辐射环境中新型光电器件失效的主要因素.由于低能时库仑相互作用占主导地位,一般采用Mott-Rutherford微分散射截面,但它没考虑核外电子库仑屏蔽的影响.为此,本文采用解析法和基于Monte-Carlo方法的SRIM程序计算了考虑库仑屏蔽效应后低能质子在半导体材料Si,GaAs中的NIEL,SRIM程序在计算过程中采用薄靶近似法,并与其他作者的计算数据和实验数据进行了比较.结果表明:用SRIM程序计算NIEL时采用薄靶近似法处理是比较合理的,同时考虑库仑屏蔽效应后的NIEL较没考虑前要小,当能量为1keV时,Si材料中NIEL的值为Summers结果的30%,GaAs材料中为20%,这在航天设计中有着重要的意义.

太阳同步轨道电子与质子对卫星的电离和非电离能损

空间辐射环境是飞行器寿命的主要限制因素之一。由于空间辐射环境的复杂性,以及飞行器在空间活动的轨道和设计寿命的不同,飞行器需要的抗辐射屏蔽的要求也不同。针对太阳同步轨道所处的空间辐射环境(由AE8和AP8提供该轨道的电子和质子能谱),采用Monte Carlo方法的PENELOPE和SHIELD软件包进行了模拟计算,研究了卫星所需的辐射屏蔽。根据模拟结果分析发现:在空间环境研究中,除了电离能损引起的总剂量外,由质子的非电离能损引起的位移损伤的影响不可忽略。质子和二次质子对电离能损、中子对非电离能损的贡献最大。

中能质子在Si和GaAs中导致的非电离能损研究

非电离能损(NIEL)引起的位移损伤效应是空间装置失效的原因之一．运用改进的Monte Carlo程序SHIELD,建立了质子的NIEL计算手段,模拟计算了能量范围在10-400MeV的中能质子在硅和砷化镓中的NIEL的大小和分布．

SHIELD程序的改造及其应用

空间辐射环境中的抗辐射是航天事业发展中的一个重要课题,研究方法有实验和计算机模拟两大类,其中实验研究由于实验条件、实验次数等方面因素使其具有一定的局限性,相比之下,计算机模拟研究具有其独特的优势,而程序的功能是否完善直接关系到模拟的可靠性。因此,该文针对SHIELD程序的不足之处进行改进,主要包括移植更复杂的几何模型,添加能谱入射方式,在输出上增加了能量角分布、深度剂量分布等功能,并把改造后的程序模拟复杂卫星模型,结果表明改造后的程序能更真实地进行模拟。