Wolter-Ⅰ型X射线聚焦镜有效面积仿真与实验

为了解Wolter-Ⅰ型X射线聚焦镜的有效面积在地面标定与在轨标定时的差异,并修正地面标定导致的聚焦镜有效面积偏差。对X射线天文卫星—爱因斯坦探针搭载的后随X射线望远镜有效面积进行两种标定工况的仿真分析,并在中国科学院高能物理研究所的百米X射线标定装置中进行有效面积的地面标定实验。结果表明:在X射线能量为1.49 keV时,地面标定的有效面积比在轨标定大2.7%;利用地面标定数据结合仿真,可对聚焦镜在轨标定有效面积进行预测,同时聚焦镜离轴有效面积随离轴角度变化明显。该研究方法可以对搭载Wolter-Ⅰ型聚焦镜的X射线天文卫星的有效面积标定提供数据参考。

基于光谱共焦探针的Wolter-Ⅰ型X射线显微镜芯轴高精度检测

Wolter型X射线显微镜具有高分辨率和集光区域,在先进光源和高能激光器中有重要的应用价值。基于镍电镀成形的复制法是制备Wolter型X射线显微镜的有效方法之一,其中,芯轴的表面精度和质量会直接影响X射线成像的性能。高精度检测技术是芯轴制备的基础,而传统检测装置难以测量具有圆周回旋对称特征的Wolter型表面轮廓。为了解决Wolter型芯轴检测难和测量精度低的问题,搭建了基于光谱共焦探针的离线检测装置实现芯轴表面中低频轮廓的高精度测量,分析了该装置的各类系统误差和随机误差,并采用双探针与标准镜来校准测试过程,将测试中的温湿度漂移和随机误差的PV值降低至23 nm。最后,开展了该检测装置和CGH干涉检测法的检测对比实验。通过Wolter芯轴表面测试结果比较,两种测试方法的偏差PV值约为60 nm,证明了该检测装置的合理性和检测方法的准确性。

Ⅰ型X射线暴和中子星周围物质的相互作用研究进展

Ⅰ型X射线暴是发生在中子星小质量X射线双星表面的不稳定核燃烧过程。Ⅰ型X射线暴的辐射可对中子星周围的物质产生显著影响。文章回顾了Ⅰ型X射线暴与中子星周围物质之间的相互作用的观测结果和理论解释,包括坡印亭-罗伯逊效应引起的吸积率增加、Ⅰ型X射线暴能谱中的吸收限特征、吸积盘反射、千赫兹准周期震荡信号的变化、冕冷却导致的硬X射线缺失等;此外,还介绍了NICER卫星相关观测的最新进展。

Wolter-Ⅰ型X射线天文望远镜的光学设计

针对国内硬X射线天文观测的需求,研究了1～30keV能段圆锥嵌套Wolter-Ⅰ型X射线天文望远镜的光学设计,推导了嵌套层之间的结构递推关系,给出了合理的望远镜初始结构。在最内层和最外层之间,设计了6组W/B4C宽带非周期多层膜,模拟得到系统的有效集光面积和分辨力。理论有效集光面积达到127cm2(在2keV处)和71cm2(在30keV处),系统角分辨力约10″。系统实际成像质量还受到公差的影响,引起像质下降的公差主要有辐条位置公差、镜面位置公差和镜面面形公差。目前演示实验方便改善的公差是辐条位置公差,给出了此公差的计算方法并对系统进行光线追迹,得到了成像点列图和分辨力改变情况。辐条位置公差从±15μm缩小到±3μm后,系统分辨力由1′提高到13″。

大口径椭球型单管X射线聚焦镜设计与仿真

针对同步辐射光源点到样品距离长的特点,设计了镀膜与非镀膜这2种大口径椭球型单管X射线聚焦镜,并利用带有面型误差模型的仿真程序模拟了这2种大口径椭球型单管X射线聚焦镜的聚焦性能.结果表明:镀Ir膜的大口径椭球型单管X射线聚焦镜的入口直径、焦斑尺寸、焦深分别为19.0 mm、7.1μm和0.2 mm,接收立体角约为未镀膜聚焦镜的3倍;未镀膜聚焦镜的入口直径和焦斑尺寸分别为15.0 mm和6.4μm,焦深为镀Ir膜聚焦镜的4倍.分析了大口径椭球型单管X射线聚焦镜的面型误差对其焦斑尺寸的影响,讨论了大口径椭球型单管X射线聚焦镜的应用前景.

EP-FXT聚焦镜真实表面状态的性能模拟方法

后随X射线望远镜(follow-up X-ray telescope,FXT)是爱因斯坦探针卫星的主要载荷之一.为了获取高信噪比的数据,实现对观测天体的高精度定位,FXT使用Wolter-Ⅰ型X射线聚焦光学系统,该系统一直是X射线空间天文观测中的重要设备.根据Wolter-Ⅰ型的聚焦原理,结合实际的加工特点,利用蒙特卡罗模拟算法对影响光学成像质量的几个关键参量,如表面粗糙度、面形误差进行了模拟,结合模拟结果对各参量的作用效果进行了分析.之后利用PANTER实验室提供的聚焦镜性能测试结果对模拟方法进行了验证,同时对面形误差参量进行了限制.最终聚焦镜结构热控件半能量宽度(half energy width,HEW)模拟与实测结果基本一致.该模拟过程可以很有效地应用于聚焦镜加工工艺的摸索,为FXT的聚焦镜测试和标定工作提供参考.结合实测标定数据,该模拟方法生成的有效面积、渐晕和点扩散函数等可用于在轨观测标定数据库.

DHXC-Ⅰ型移动式高频医用诊断X射线机

该机是北京大恒医疗设备有限公司为医院外科、骨科、介入科、急诊及手术室专门设计的医用诊断X射线影像系统。该机采用高频高压先进技术，降低医生及病人所受辐射，诊视空间大，移动轻便灵活，全中文菜单操作，大屏幕液晶显示，可配备数字图像处理系统。

Wolter-Ⅰ型X射线脉冲星探测器的空间环境本底分析

X射线脉冲星导航具有自主性强、抗干扰、安全性高等特点。针对X射线脉冲星辐射信号的探测与识别介绍了一款Wolter-Ⅰ型X射线脉冲星探测器。为评估探测器的性能、提升灵敏度,对该Wolter-Ⅰ型X射线脉冲星探测器开展了蒙特卡罗(MC)模拟研究。首先基于空间环境信息系统(SPENVIS)平台给出运行轨道中不同种类带电粒子的分布与能谱特征;然后采用GEANT4软件构建了Wolter-Ⅰ型X射线脉冲星探测器的质量模型,模拟了探测器对电子、质子及氦等带电粒子的响应;最后以遮光膜参数优化为例说明探测器优化方式,并给出优化后探测器在700 km地球圆轨道上的空间环境本底。结果表明优化后探测器的空间环境本底为30.68 cts·s-1。

X射线聚焦光学在脉冲星探测领域的应用

脉冲星是人类20世纪发现的重大天文学事件,X射线脉冲星探测作为天体物理学和空间探测领域的重要分支之一,在基础科学研究和工程应用领域具有极其重要的意义,长期以来被美国、欧洲、日本和中国列入国家重大发展规划。脉冲星探测面临自身辐射流量微弱、空间辐射本底复杂、X射线易散射等难题,特别是毫秒脉冲星的高灵敏度探测极具挑战性。近年来,X射线聚焦光学的快速发展为空间天文学、空间科学、脉冲星计时与导航等领域提供了新方法和新视角。通过回顾半个世纪以来X射线聚焦光学的发展历程,总结了未来脉冲星探测需求,阐述了空间X射线聚焦光学的关键技术、应用情况与发展现状。最后,对X射线聚焦光学技术发展趋势及其在X射线脉冲星探测领域的潜在应用进行展望。

转化生长因子β1与骨生化指标和骨密度的关系(英文)

背景:转化生长因子β1是一种重要的调节骨构塑的细胞因子,其是否能作为反应骨转换的敏感因子尚不清楚。目的:探讨转化生长因子β1与骨形成、骨吸收指标,以及腰椎正位骨密度间的关系。方法:实验共纳入来自长沙的健康妇女663名,年龄20～80岁。采用ELISA法测定空腹血清转化生长因子β1、骨特异性碱性磷酸酶和Ⅰ型胶原羧基末端肽的水平,同时应用双能X射线骨密度仪测定腰椎正位的骨密度。并分析转化生长因子β1与其他各指标的相关性。结果与结论:检测结果显示30～39岁,40～49岁年龄段妇女的血清转化生长因子β1水平最高,转化生长因子β1水平与年龄呈负相关,与体质量指数无相关。校正体质量指数后发现,转化生长因子β1与骨特异性碱性磷酸酶和Ⅰ型胶原羧基末端肽负相关,校正体质量指数和年龄后血清转化生长因子β1水平与腰椎正位骨密度正相关。说明转化生长因子β1能动态地反映骨转换情况。

血小板受体激动剂艾曲波帕二乙醇胺的结构和热稳定性分析

艾曲波帕二乙醇胺是一种非肽类、小分子的促血小板生成素受体激动剂,已被批准用于治疗肝炎、肝硬化和免疫性血小板减少性紫癜[1-2]。通过元素分析(EA)、质谱(MS)、核磁共振波谱(NMR)、扫描电子显微分析(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、差示扫描量热法(DSC)和X射线粉末衍射法(PXRD)等手段对其结构进行表征。采用X射线粉末衍射原位升温附件与热重-差热联用仪(TG-DTA)对其晶型I进行热稳定性研究。EA,MS和NMR的检测结果与艾曲波帕二乙醇胺分子结构一致。扫描电镜表明其微观形貌呈粒子状和片层状且具有较干净的表面。DSC曲线显示在133.3℃开始出现脱溶峰。PXRD图谱显示在2θ=5.59°,7.35°,8.16°,11.26°,13.81°,17.02°,22.81°,26.55°处有可用来定性鉴别的特征峰。艾曲波帕二乙醇胺晶型I在程序升温条件下于167.8~193.5℃和193.5~226.9℃出现两个阶段的失重并伴随着晶型结构的改变。以上的分析结果为我国仿制药的生产和鉴定提供了较为全面的参考。

含硅二氧化钛纳米管层的体外生物活性

背景:钛合金长期以来被用作可植入的生物材料,通过在其表面制备二氧化钛纳米管层可提高材料表面与骨的接触面积,然而将硅元素注入纳米管层表面是否可以进一步提高材料生物活性,有待进一步研究。目的:探讨钛表面含硅二氧化钛纳米管层对成骨细胞MC3T3-E1细胞活性的影响,为医用钛金属生物管层的改良提供实验依据。方法:利用阳极氧化法技术在钛表面制备二氧化钛纳米管层,采用等离子体浸没离子植入和沉积法,将硅离子沉积在二氧化钛纳米管层表面(实验组),以二氧化钛纳米管层为阳性对照组,光滑钛片作为阴性对照组。用扫描电镜观察各组形貌,X射线衍射仪测定各组元素组成。3组管层表面分别种植MC3T3-E1细胞,检测第1,3及5天各组细胞黏附铺展、增殖情况,第7天各组细胞相关基因的表达及第3,4周各组细胞的钙沉积情况。结果与结论:(1)扫描电镜下显示硅元素的加入没有改变管层的表面形貌,且第1天仅实验组细胞上可以观察到有丝状伪足扩展,第3天丝状伪足活性增加并开始合并,第5天丝状网络结构较其他两组明显增多;(2)X射线衍射仪显示实验组出现了对应为硅元素特征峰;(3)MTS法显示培养第1,3天,黏附于实验组及阳性对照组表面的细胞数量比阴性对照组显著增多,第5天,实验组上的细胞增殖显著高于对其他2组(P<0.05);(4)实时定量RT-PCR检测结果显示7 d时实验组中成骨相关基因Ⅰ型胶原蛋白,碱性磷酸酶,Runx2,骨钙素和骨桥蛋白基因表达均高于对照组(P<0.05);(5)第3,4周实验组和阳性对照组上的细胞与阴性对照组相比钙矿物结节形成明显升高,第4周含实验组沉积的钙矿物比其他2组显著增加(P<0.05);(6)结果提示,二氧化钛纳米管层可以通过等离子体浸没离子植入和沉积法加载硅离子并具备良好的成骨活性。

NF1患者大脑活动特征的PET-CT研究

目的采用正电子发射断层扫描/X射线计算机断层成像(PET-CT)检测Ⅰ型神经纤维瘤病(NF1)成年患者大脑代谢活动特征变化情况,探讨该疾病稳定状态下的特异脑活动异常情况。方法利用PET-CT技术,结合脑内葡萄糖代谢特征分析方法,对自2018年1月至7月就诊于首都医科大学附属北京天坛医院神经外科的11例病情稳定的NF1患者(NF1组)和10例健康对照组进行全脑数据分析,运用基于Matlab的SPM软件比较NF1组与健康对照组在全脑水平上大脑各区域活动的变化。结果 NF1组与健康对照组在额叶、颞叶等区域存在不同的代谢特征。全脑分析结果显示NF1在右侧颞上回后部、中央区、额上回、额中回,双侧的颞叶内侧面、顶叶视觉区等脑区出现了与健康对照组不同的脑代谢表现,特别是在双侧丘脑区域出现了显著异常,差异具有统计学意义(P<0.05),主要表现为双侧丘脑区域的葡萄糖摄取减低,提示该区域的脑活动减弱。结论非中枢系统病变或疾病自身基因突变引起大脑的功能代谢变化,可能为NF1患者的一项重要临床特征,也将为该类疾病以及具有同类型脑部疾病患者的康复及治疗提供前瞻指导。