基于MAP-EM算法的双能CT直接迭代基材料分解方法

为了提高双能CT基材料分解的精度,降低基材料图像的噪声,提出了基于MAP-EM算法的直接迭代基材料分解方法.结合MAP-EM算法,推导出基材料分解直接迭代求解公式,基于双能投影数据集直接重建基材料分解图像,并对该方法的性能进行了评价和分析.仿真结果表明,所提方法可显著降低分解误差和基材料图像噪声,提高对比噪声比.与基于FBP算法的图像域基材料分解方法相比,该方法可使基材料图像中各材料区域的噪声水平下降57.42%~63.64%,分解误差水平降低31.72%~62.14%,对比噪声比提高1.37%~223.17%.

如何上好《核工程原理》绪论课

《核工程原理》是核专业的一门概述性课程,是核工程专业区别于常规能源动力类专业的一门核心课程,对于核工程专业的本科生了解和学习核工程专业的相关专业课程具有重要意义,因此如何提高该课程的教学效果是值得任课教师研究的问题。绪论课的教学效果对于整个课程的教学具有重要意义,该文针对该课程绪论课涵盖内容广泛、概念多的特点,围绕《核工程原理》课程的学习目标,组织该课程的绪论课教学,激发学生学习该课程的学习兴趣,为提高教学效果奠定基础。

高校核专业实验室辐射安全管理体系构建

近年来,国内高校核专业发展迅速,核专业实验室的放射源与射线装置越来越多,同时环保部门的辐射安全监管也越来越严格,高校核专业实验室辐射安全管理工作面临新的挑战。基于此,笔者从九个方面构建了一套完整有效的高校核专业实验室的辐射安全管理体系,有助于提高高校核专业的辐射安全管理水平,有利于核专业的健康发展。

加速器技术及其应用的课程建设探讨

加速器是一种重要的大型装置。加速器不仅可为工农产业、社会服务提供重要保障,而且可广泛应用于科学研究。比如,依托其可开展同步辐射实验,从而提供了一个宽广的科研平台,可应用于物理、化学、地矿和生物等学科。学习加速器原理及其技术是核科学与技术专业建设的重要内容。在本文中,主要介绍了加速器原理及其应用的教学内容、课程建设框架等重点问题。

小型旋翼机机载辐射环境监测系统的设计与实现

利用小型旋翼机良好的机动性能和环境适用性,将小型旋翼机与传统的核辐射探测设备相结合,再通过软硬件的开发、无线通讯、GPS定位以及核数据处理技术的应用,研发了一套具有受地形环境影响小、可避免人员受到近距离辐射损伤等优点的机载辐射监测系统。介绍了系统的结构组成、工作原理以及关键技术难点,重点研究了系统关键模块的设计以及剂量率响应线性范围的测定。飞行实测结果表明,该系统可对环境中的放射性实时、准确地测量,可用于日常的辐射环境监测以及失控γ放射源的搜寻,为核应急提供了一种新方法。

可快速固化、阻燃聚氨酯复合屏蔽材料的制备及性能

针对核设施退役过程中可能存在对设施内部放射性预估不当而导致在解体去污过程中辐射量超标的紧急情况,采用实验室一步成型法制备了一种可快速固化的阻燃聚氨酯复合屏蔽材料,研究了屏蔽填料(氧化钨)及阻燃填料(硼酸锌)的总含量对材料固化时间、微观结构、密度、压缩强度、阻燃性能及屏蔽性能的影响。结果表明,双组分聚氨酯混合体系的乳白时间受填料含量变化的影响较小,而表干时间随填料含量增大先减小后增大,但仍保持较快的固化速度;填料主要分布在泡孔孔壁中,随着填料含量的增加,材料的泡孔逐渐细化;材料的密度随填料含量增加逐渐变大而压缩强度逐渐减小;极限氧指数随着硼酸锌含量增加逐渐提高;不同γ射线能量下射线的透射率随填料含量增加逐渐减小,但是随着射线能量增强材料屏蔽性能逐渐减弱,在相同能量下,增加材料的厚度可以有效改善其屏蔽性能。当氧化钨和硼酸锌质量分数分别为40%和20%时,该新型复合屏蔽材料具有较短的固化时间和较好的阻燃及力学性能,在中低能射线辐照下具有较好的屏蔽性能,其在应对核电站退役过程中保障工作人员辐照安全方面具有较大的应用前景。

多功能宽量程辐射探测系统研制

论文介绍一种多功能宽量程辐射探测系统的研制。该系统选用GM管与Na I(Tl)γ谱仪,通过嵌入式设计、实验标定、能谱剂量率转换、软件开发等工作实现系统的宽剂量率量程、双参数探测、自动温漂修正、无线数据传输和探测轨迹标定等功能。该系统可搭载无人旋翼机等设备进行远程探测,具有一定的辐射环境分析能力。实验表明该系统在0.01μGy/h^100 m Gy/h的辐射场内剂量率测量误差小于8%,上位机能在3 km距离获取作业路径、γ能谱和剂量率等探测信息。

多功能宽量程辐射探测系统研制

论文介绍一种多功能宽量程辐射探测系统的研制。该系统选用GM管与Na I(Tl)γ谱仪,通过嵌入式设计、实验标定、能谱剂量率转换、软件开发等工作实现系统的宽剂量率量程、双参数探测、自动温漂修正、无线数据传输和探测轨迹标定等功能。该系统可搭载无人旋翼机等设备进行远程探测,具有一定的辐射环境分析能力。实验表明该系统在0.01μGy/h^100 m Gy/h的辐射场内剂量率测量误差小于8%,上位机能在3 km距离获取作业路径、γ能谱和剂量率等探测信息。

空间辐射环境及人体剂量蒙特卡罗模拟

针对空间辐射环境进行了理论分析,并使用蒙特卡罗方法,对银河宇宙射线及典型太阳质子事件进行了模拟。通过分析常规屏蔽对空间辐射场及人体剂量的影响、屏蔽下的次级粒子产额等,验证了蒙特卡罗工具包Geant4应用于空间辐射防护研究的准确性。模拟发现:在常规屏蔽厚度的情况下,对于太阳质子事件,由于其能量主要分布在低能量段(100MeV以下),屏蔽效果随屏蔽厚度的增加明显增大,1g/cm2 Al等效厚度屏蔽皮肤剂量可降低至其初始剂量值的8%左右,10g/cm2 Al等效厚度的屏蔽可降低至初始剂量值的0.48%左右;而对于银河宇宙射线,由于其平均能量较高,屏蔽层的屏蔽作用并不明显,在浅层组织剂量甚至有所增加。

背向散射因子在放射治疗中的作用

在不同能量、不同组织厚度、不同组织材料时,与标准背向组织厚度1 cm固体水的剂量进行比较,以探讨"背向散射因子"(BS)在放射治疗中对组织吸收剂量的影响。结果表明,背向散射因子确实对实际吸收剂量有影响,而且背向组织厚度越大、射线能量越小,BS值越大,即对组织吸收剂量的影响越大。放疗中必须根据患者的肿瘤后组织厚度包括射线穿过的床板及治疗床的其它部分,以及射线的能量用BS对肿瘤或组织的实际吸收剂量进行修正,以提高疗效,同时也能更好的保护正常组织。

模拟定位CT床板对放射治疗剂量的影响

目的研究不同定位CT床板对放射治疗剂量的影响。方法分别用碳纤床板、有机玻璃床板、普通CT凹形扫描床板、不用扫描床板对模体进行扫描,传输至计划系统,进行CT值采样,比较基于不同方法得到CT图像设计计划所得加速器输出量。结果与有机玻璃床板接触的模体部分CT值(如取样为1.25 cm及0.5 cm直径的圆相对偏差值分别为118.8%和205.6%),比不用扫描床板CT值大(P<0.01),其他扫描方法所得的CT值与不用扫描床板所得的CT值一致;在180°与有机玻璃床板接触的模体设射野时加速器输出量比不用扫描床板模体大0.9%,其他两种方法加速器输出量比不用扫描床板模体增大在0.5%内。结论射野穿过与有机玻璃床板接触的模体部位对剂量将有影响,而其他不同定位CT床板对放射治疗剂量的影响无临床意义;不同的治疗床板对剂量影响大小不一。

最大剂量斜率法设定菌落总数辐照灭菌剂量的研究

选用对数去除率(log-reduction,LR)坐标研究非医疗保健产品菌落总数的辐照灭菌剂量设定问题。以具有标准抗性分布(Standard distribution of resistances,SDR)的菌落总数为研究对象,选择剂量范围从0-1至0-20k Gy,剂量间隔从1至10 k Gy的共56种实验剂量点选取方案,按照传统方法拟合出每个实验方案下的菌落总数"D10值",并计算出LR坐标下相应的灭菌剂量曲线。计算结果表明,传统线性拟合"D10值"法设定菌落总数灭菌剂量的有效范围为LR≤LRmax,其中LRmax为增量剂量实验中最大剂量点Dmax对应的LR值。在此有效范围内,采用最大剂量斜率Dmax/LRmax设定的菌落总数灭菌剂量比传统线性拟合"D10值"法设定的灭菌剂量更接近理论值。最大剂量斜率法与传统方法相比可以大大减少实验次数,并且所设定的菌落总数灭菌剂量更加准确,可以减少不必要的过量辐照,是对传统方法的一大改进。

不同骨科植入物对放射治疗的影响

分析商用的不锈钢植入物、钛基合金植入物以及自制的碳纤维植入物在放射诊断中的影像学区别及对放射治疗剂量的影响,探讨碳纤维植入物在放射治疗方面的应用前景。把3种不同材质的骨科植入物通过手术先后植入同一只家猪的同一只后腿,用普通模拟定位机和CT模拟定位机观察不同材质的骨科植入物对影像的影响,进而利用放射治疗计划系统分析不同植入物对放射治疗剂量的影响。结果表明,碳纤维植入物对影像的影响最小,对放射治疗剂量分布的影响也最小。相对于另外两种植入物,碳纤维骨科植入物在放射治疗的模拟定位及放射治疗中有着不可比拟的优势,有很好的应用前景。

聚变堆用典型金属工程材料辐照损伤机理

聚变堆中极端辐照环境下,核工程材料的安全与可靠性对保障核能产业可持续发展具重大意义。采用蒙特卡罗程序包Geant4建立了聚变堆辐照环境下的材料损伤模型,从材料的位移损伤率和杂质沉积等方面研究了CLAM钢、F82H钢、?-Fe三种聚变堆用典型金属工程材料分别在中子、质子、重离子轰击下的辐照损伤机理。研究表明,中子对材料的辐照损伤主要为位移损伤;质子和重离子对材料造成的位移损伤呈Bragg峰曲线分布,且损伤区域与粒子射程均集中在材料表层,其中14.67 Me V质子射程为512?m,0.82 Me V 3He离子射程仅为2.1?m。系统分析了聚变堆用典型金属工程材料的损伤形成机理,为进一步研究材料受辐照后宏观性能与微观结构变化提供了理论依据。

基于BP神经网络从活化数据中求解1MeV等效中子注量

给出了一种利用BP神经网络从中子活化测量数据中直接求解1 MeV等效中子注量的新方法。该方法选用了含两层隐藏层的BP神经网络,并围绕先验谱建立输入输出集合,对网络进行训练、检验和测试,最终形成含20个BP神经网络的网络群。该BP神经网络群可实现在输入测量活化率数据后,直接输出相应的1 MeV等效中子注量。利用该方法求解了西安脉冲堆大空间中子辐照实验平台内的1 MeV等效中子注量。与实测中子能谱计算的1MeV等效中子注量结果对比,二者偏差小于6.6%。

Varian医用直线加速器DMLC物理参数的测量与验证

目的通过测量Varian IX和23EX医用直线加速器60对和40对动态多叶准直器(dynamic multileaf collimator,DMLC)的叶片透射因子、叶片间漏射因子、叶片位置校正因子及内、外半影,探讨DMLC参数是否受X射线能量和叶片数目的影响,并探讨DMLC参数在治疗计划系统(treatment planning system,TPS)的必要性和重要性。方法采用Kodak X-Omat V胶片分析仪测量工具,分别对Varian医用直线加速器60对和40对的DMLC叶片透射因子、叶片间漏射因子、叶片位置校正因子及内、外半影这5种参数测量。并将测得的DMLC参数结果引入到TPS的原始机器数据中。在TPS中针对模体设计逆向调强计划,并在加速器上对夹有胶片的模体进行照射,对比分析胶片实测的剂量分布结果和TPS计算得到的剂量分布结果。结果对于相同叶片数目的 DMLC,X射线能量越大,参数值越大。对于相同的X射线能量,DMLC叶片数目越多,参数值越大。在TPS中引入测得DMLC参数后,TPS计算得到以及胶片实测得到的80%等剂量线面积重合度均大于95%,曲线的分离度均小于3 mm。结论DMLC参数均会受叶片数目以及加速器X射线能量大小的影响,但只要将测得的DMLC参数正确引入到TPS中进行,则实测得到的剂量分布与TPS计算得到的剂量分布均能满足高重合度和低分离度,从而满足临床治疗要求。

三维血管介入手术模拟方法

针对血管内介入手术模拟建模与碰撞消除方法存在的不足,提出了一种多体-双层的导管/导丝组合体模型及基于几何分析和旋转角传播的快速碰撞消除方法,并开发了一个实时的三维介入手术模拟系统,模拟导管/导丝在实际血管中的运动行为.该多体-双层模型由若干分段组成,每一分段代表了一段导丝、导管或两者兼有的组合体,导丝和导管的半径定义不同,材料属性不同,但每一分段长度相同.模型的运动通过碰撞检测和消除加以引导,抵达目标位置后对该模型施加松弛过程使其状态与实际状态更加吻合.实验结果表明,导管/导丝模型的运动状态与给定的材料参数密切相关,模拟可以达到实时的要求,方法可靠有效,有望应用于临床.

基于遗传算法的医用直线加速器光子能谱重建方法

基于光子束中轴百分深度剂量(PDD),探讨研究了基于遗传算法的医用直线加速器光能能谱精确重建方法.首先,利用蒙特卡洛模拟仿真医用直线加速器治疗头,获得6 MeV光子束的模拟能谱以及单能光子中轴PDD数据;然后,根据测量得到的中轴PDD数据以及模拟得到的单能光子中轴PDD数据,运用遗传算法优化求解重建光子能谱.实验结果表明:重建能谱与蒙特卡洛模拟得到的能谱具有良好的一致性,平均相对误差为3.03%;根据重建能谱计算得到的中轴PDD数据与测量得到的中轴PDD数据之间的平均相对误差为1.0%,与蒙特卡洛模拟得到的中轴PDD数据之间的平均相对误差为2.0%.由此可见,利用所提方法进行光子束能谱重建可靠有效.

基于投影加权的多能光子计数X线CT全能谱图像重建改进方法

为了提高多能光子计数X线CT全能谱重建图像的对比噪声比,提出了一种基于投影加权的图像重建改进方法.首先,针对包含不同对比材料的3种模体进行投影仿真,获得包含泊松噪声和高斯噪声的投影正弦图;然后,从投影正弦图中提取噪声信息,构造关于权重的对比噪声比优化函数;最后,求解出使对比噪声比最优的权重,利用该权重进行投影加权图像重建,并对重建图像进行评估.实验结果表明:与当前仅考虑泊松噪声的基于投影加权的图像重建方法相比,对于含钙材料的模体,利用改进方法可明显提高重建图像的对比噪声比;对于含碘材料和等效软组织材料的模体,利用改进方法重建的图像对比噪声比则无显著统计差异.

γ射线辐照法制备丝素蛋白包覆的CdS量子点

用γ射线辐照法在水溶液中成功制备丝素蛋白包覆的CdS量子点(SF-CdSQDs),并用透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱仪(EDS)、红外光谱仪(FT-IR)、紫外-可见分光光度计(UV-vis)和荧光发射谱仪(PL)等对产物进行表征。结果表明,丝素蛋白包覆的CdS量子点约5nm,粒径分布较窄,分散性和水溶性良好,发光性能优异,最大发射峰在538nm附近。讨论了辐照法制备丝素蛋白包覆量子点的合成过程和反应机理。本合成方法简单易行,可用来制备丝素蛋白包覆的其它纳米材料。