检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：李俊威哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

核电厂反应堆在正常运行过程中,堆芯和一回路系统中的管道设备材料会发生腐蚀,腐蚀产物经堆芯活化会产生活化腐蚀产物。而90%以上的集体剂量是大修期间从业人员与管壁上活化腐蚀产物接触而导致的。有必要对反应堆主回路及辅助系统中的... 详细信息

核电厂反应堆在正常运行过程中,堆芯和一回路系统中的管道设备材料会发生腐蚀,腐蚀产物经堆芯活化会产生活化腐蚀产物。而90%以上的集体剂量是大修期间从业人员与管壁上活化腐蚀产物接触而导致的。有必要对反应堆主回路及辅助系统中的活化腐蚀产物产生的辐射场剂量率进行研究,为核电大修的辐射防护工作和策略实施提供支持,从而降低从业人员的个人和集体剂量率。本文主要采用蒙特卡罗方法和点核积分方法对RCV系统活化腐蚀产物产生的辐射场剂量率分布进行研究,本文主要的研究内容和结果如下:(1)首先,利用geant4对RCV系统不同部位的管道进行几何建模,并且提出了将换热器设备管道进行等效简化的方法,该简化方法大大降低了建模的复杂程度;同时,根据不同管道类型以及源项分布,设置了冷却剂中和管壁上的粒子抽样。此外,结合核电运行实测数据,提出了基于geant4将剂量率反演推算出管道中放射性核素物质浓度的思路方法,该方法计算的结果可为流体实验所需要投入的药品量提供参考。最后,结合γ射线能谱分布模拟计算出典型部位测点上剂量率随主泵运行时间的变化,测点上的剂量率均呈负指数增长规律,这可为核电大修的辐射防护工作提供一定的数据参考。(2)基于C++开发了点核积分算法,该算法主要包括网格划分、求交点距离、累积因子计算等算法模块。首先,点核网格的划分是依赖于Gmsh网格划分的功能来实现的,它将几何体划分成四面体网格并输出网格信息;利用四面体的特点找出与每个四面体网格相邻的网格,这方法大大提升了算法的计算效率。为了保证算法的准确性,对不同算法模块进行了验证,验证结果显示算法有有效、准确的。最后,通过自设例题比较了点核积分算法与geant4的计算结果,两者计算偏差为1.67%。若两种方法均采用单线程进行计算,点核积分算法的计算速度比geant4模拟计算快200倍以上;若geant4采用4个线程进行模拟计算,点核积分算法单线程计算速度还是占较大优势。基于点核积分算法优秀的计算性能,将其应用到大型且复杂的辐射场快速计算中是很有前景的。

关键词：剂量率 geant4模拟点核积分算法 RCV系统核电厂大修

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PET和PET-MRI应用中源类型和磁场对正电子煙没事件空间分布影响的研究

PET和PET-MRI应用中源类型和磁场对正电子煙没事件空间分布影响的...

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作者：郑伟玲郑州大学

学位级别：硕士

正电子扩散行为是制约图像分辨率的主要因素。当正电子从PET系统中的核素中发射出来时,会同时与电子,声子和其他基本粒子发生一系列的物理过程,如非弹性碰撞和扩散。因此,正电子湮没点的位置远离核素位置,对于核素发射出更高能量的正电... 详细信息

正电子扩散行为是制约图像分辨率的主要因素。当正电子从PET系统中的核素中发射出来时,会同时与电子,声子和其他基本粒子发生一系列的物理过程,如非弹性碰撞和扩散。因此,正电子湮没点的位置远离核素位置,对于核素发射出更高能量的正电子而言,它们之间的距离会更远。这可能产生非常严重的图像的失真。然而真实病理学上的肿瘤尺度是无法通过核医学仪器观测到的,核医学仪器探测到的只是正电子分布区域,所以本文使用蒙特卡罗方法geant4分别从源尺寸,磁场强度,源类型三个方面研究正电子分布（即PET,PET/MRI中显影的肿瘤的尺寸）与核素分布（病理学上真实的肿瘤尺寸）之间的差异。除此之外,我们还研究了其它应用背景下正电子分布对成像产生的影响,比如说肿瘤组织在边界处,恶性肿瘤（其密度与周围介质不同）的情况。再者,我们也探索性的研究探测器分辨率在成像上体现的情况（考虑正常组织的背景噪声）。论文的主要内容和结论如下:1.研究核素分布与正电子分布的差异。用高能量的正电子核素探测小肿瘤时,纠正算法不可或缺的。2.研究磁场下正电子分布与核素分布的差异。磁场对正电子分布的压缩效应不是无节制的,当源增大到某个尺度时,磁场对正电子分布无压缩效应。磁场对发射出低能正电子的核素对应的正电子分布的压缩效应不明显。磁场的压缩效应饱和时的磁场强度值跟核素类型有关(对于68Ga源,该值是15 Tesla),但与源尺度无关。对于不同尺度的源,此值是相同的。3.研究源放置在边界时（即肿瘤发生在两个组织间）和源内外密度不同（恶性肿瘤）的情况。当边界两侧组织的密度差异较大时,源距边界一定距离时会在隔壁组织出现一个伪源区。而当源紧贴边界并且小于一定尺度时也会在隔壁组织出现一个伪源区4.研究正常组织的背景浓度对成像的影响。强度弱的源和小尺寸的源在二维分布图（初期小肿瘤）上不容易显示出来。

关键词：肿瘤尺寸正电子分布图像失真 geant4模拟肿瘤位置

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基于氘化液闪探测器的数字化γ射线探测研究

基于氘化液闪探测器的数字化γ射线探测研究

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作者：陈小辉中国工程物理研究院

学位级别：硕士

随着核工程的快速发展,对核数据的要求越来越高。积分实验是核数据工作的一项重要内容。在中子积分实验中,测量中子γ射线混合辐射场中的γ射线对校验相关核参数具有重要意义。为了提高中子γ射线甄别性能、准确测量中子γ射线混合辐射... 详细信息

随着核工程的快速发展,对核数据的要求越来越高。积分实验是核数据工作的一项重要内容。在中子积分实验中,测量中子γ射线混合辐射场中的γ射线对校验相关核参数具有重要意义。为了提高中子γ射线甄别性能、准确测量中子γ射线混合辐射场中Y射线能谱以及具备原始实验数据后处理功能,巧妙设计了由氘化液闪探测器和采样率为2GS/s、分辨率为8位的高速数字化仪构成的数字化Y射线探测系统。利用Am-Be中子源产生的中子Y射线详细研究了该数字化探测系统中三种数字化中子Y射线甄别算法的性能,它们分别为数字化电荷比较法(digital charge comparison, CC)、简化电荷比较法(simplified digital charge collection, SDCC)和脉冲梯度分析(pulse gradient analysis, PGA)。同时还讨论了不同滤波算法和模拟堆积脉冲对这三种算法甄别性能的影响,结果表明三种算法都有潜力应用到该数字化Y射线探测系统上。其中,SDCC和CC算法更适用于低计数辐射场的粒子甄别,而PGA算法搭配七点平滑滤波算法是高计数辐射场中甄别的最佳选择。根据BC537和BC501A两种液闪探测器的中子γ射线甄别性能以及中子Y射线计数比随能量变化的比较,发现氘化液闪探测器(BC537)在MeV量级拥有更好的中子Y射线脉冲波形甄别特性且对低能中子不敏感。另外由于入射中子会与液闪分子中氢核发生相互作用放出2.225MeV的内本底γ射线,BC537因为含氢密度比BC501A低两个数量级而产生更少的内本底γ射线,因此BC537更适用于混合辐射场中MeV量级的γ射线能谱探测。为了将测量得到的脉冲高度谱反演为γ射线能谱,液闪探测器的响应函数是必不可少的。geant4和EGSnrc两种蒙特卡罗程序用于模拟计算γ射线在液闪探测器中的输运和能量沉积过程,二者得到的响应函数符合的很好。geant4模拟计算与实验测量的响应函数吻合的较好,验证了模拟参数的合理性和可靠性。利用geant4程序计算了γ射线在BC537探测器中的响应函数和探测效率,详细讨论了探测器建模中有无铝壳和入射Y射线束流半径分别对Y射线探测效率的影响。使用数字化γ射线探测系统测量的脉冲高度谱和由geant4计算的响应矩阵,分别运用神经网络法和迭代法进行解谱,结果表明,迭代法耗时,但是解谱结果稳定且无负值点。神经网络法由于在训练的过程中就己经完成了权值矩阵的计算,解谱时只需要简单的计算,而更适用于在线探测系统中的解谱。

关键词：高速数字化仪氘化液闪探测器中子γ射线甄别 geant4模拟迭代法解谱神经网络解谱

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gamma全吸收型探测装置及其中子监视器的蒙特卡罗模拟

gamma全吸收型探测装置及其中子监视器的蒙特卡罗模拟

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作者：苏明兰州大学

学位级别：硕士

为精确测量keV能区中子俘获截面,中国原子能科学研究院经过详细研究设计,提出要建造一个gamma全吸收型装置,该装置对gamma有很高的探测效率,同时也有好的时间分辨和能量分辨,能将中子俘获截面的测量精度大大提高。论文回顾了测量中子俘... 详细信息

为精确测量keV能区中子俘获截面,中国原子能科学研究院经过详细研究设计,提出要建造一个gamma全吸收型装置,该装置对gamma有很高的探测效率,同时也有好的时间分辨和能量分辨,能将中子俘获截面的测量精度大大提高。论文回顾了测量中子俘获截面的各种技术和装置的发展历史,系统地介绍了GTAF装置的测量中子俘获截面的原理,讨论了GTAF装置的各大组成部分。论文描述了GTAF单探测器模块的包装过程,详细测试了单探测器模块的性能,包括时间分辨,能量分辨及长期稳定性,并完成了单探测器上架后的测试,解决了之前没有遇到的各种问题,保证了单探测器模块上架后的正常工作。同时本论文介绍了2008年7月底在中国原子能科学研究院的HI-13串列加速器上进行的第一次GTAF装置的在束测试,由于各种条件所限,测量的本底很大,初步分析是由于实验厅中没有安装中子捕集器,中子打在束流末端的墙上,产生很大的散射本底,目前正在设计建造一个中子捕集器,为下一次实验做好准备。最后,我们利用蒙特卡罗模拟软件geant4,模拟了GTAF装置中子束流监视器的探测效率,并对影响探测效率的相关因素进行了分析,最后讨论了弹性散射引起的时间滞后对TOF(Time Of Flight)测量的影响和不同厚度的锂玻璃探测器的n-γ分辨效果,并提出了一套实验刻度束流监视器探测效率的方案。

关键词：中子俘获截面 BaF2探测器 GTAF装置 geant4模拟探测效率

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缪子散射成像算法研究

缪子散射成像算法研究

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作者：王金业西北师范大学

学位级别：硕士

人类在享受核能和核技术带来的福祉的同时,也面临着核材料和放射性物质扩散的威胁,因此迫切需要发展核材料检测技术。缪子(muon)作为一种天然辐射射线,具有强穿透性、对重核物质敏感等优点,是用于核材料检测等技术应用的理想工具。宇宙... 详细信息

人类在享受核能和核技术带来的福祉的同时,也面临着核材料和放射性物质扩散的威胁,因此迫切需要发展核材料检测技术。缪子(muon)作为一种天然辐射射线,具有强穿透性、对重核物质敏感等优点,是用于核材料检测等技术应用的理想工具。宇宙射线缪子成像技术是利用宇宙射线缪子穿过物质后的散射信息,使用重建算法实现图像重建和物质鉴别。目前,宇宙射线缪子成像技术在世界范围方兴未艾,但该技术要完成高质量的图像重建,在图像重建算法和探测系统方面仍有许多问题待解决,特别是图像重建和图像质量评估方法,目前仍处于探索阶段。本论文旨在开发缪子成像的新型图像重建算法,并利用模拟数据和实验数据对图像重建算法的有效性进行比较。本文首先提出了一种新的算法—角度权重成像(Angle weighted imaging,AWI)算法,该算法成像提出球形区域和角度权重的方法,增加了体素信息量且削弱了大角度带来的误差,利用事件阈值滤除了图像噪声,该算法在短成像时间内对实际实验场景的成像效果较好。为评估本算法的可行性和有效性,本文应用天然缪子照射一天时间所得实验数据进行散射成像,采用AWI算法对多种场景进行重建,并采用互相关系数和结构相似性(Structural SIMilarity,SSIM)算法定量分析重建图像的质量,从而与传统的最接近点(Point of Closet Approach,Po CA)算法和角度统计重建(Angle Statistics Reconstruction,ASR)算法的成像结果做比较。本文采用AWI、Po CA和ASR算法对口字型钨块、S钨块成像,计算成像场景中不同位置的通量分布,对算法的参数进行了优化研究。对S型钨块的成像表明,AWI算法对钨块成像更清晰,SSIM值相比Po CA和ASR算法结果分别提高了35倍和1.7倍。为研究高原子序数物质快速的识别,本文提出一种新的密度聚类算法,提出根据散射点分布密度和散射偏转程度实现高Z物质的快速识别。本文通过geant4模拟软件,使用粒子源产生缪子,设定被探测物体的模拟模型,通过模拟缪子与物质的相互作用,得到了缪子的散射角分布从而得到模拟数据。基于这些模拟数据,我们使用密度聚类算法、AWI、ASR和Po CA算法分别研究了成像的效果,并研究了各个算法在高Z物质的快速识别方面的效果。我们的成像结果验证了AWI算法的成像精度和物质鉴别能力,该算法成像精度达到了mm级别且能鉴别铜块和钨块。本论文测试了不同算法的识别时间和识别精度,结果表明密度聚类算法利用散射数据2秒钟内可以识别U形钨块、体积为2cm×8cm×4cm的钨块和钨块间6mm间距。在相同成像时间内对U型钨块成像,密度聚类算法的计算时间比AWI算法减少了36秒。

关键词：缪子缪子成像技术图像重建算法 geant4模拟

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基于康普顿成像系统的碳离子治疗剂量监测研究

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同位素 2022年第4期35卷 248-256,I0001页

作者：黄川文婧裴昌旭张庆华李英帼徐治国尹永智彭海波兰州大学核科学与技术学院甘肃兰州730000 中国科学院近代物理研究所甘肃兰州730000

为实现碳离子治疗的精准放疗,精确监测患者体内的三维剂量分布,本文设计一种双层康普顿成像系统和简单反投影算法,利用geant4仿真软件优化探测系统的结构,评估探测系统的探测效率、成像性能,分析200 MeV/μ的碳离子束轰击有机玻璃(PMMA... 详细信息

为实现碳离子治疗的精准放疗,精确监测患者体内的三维剂量分布,本文设计一种双层康普顿成像系统和简单反投影算法,利用geant4仿真软件优化探测系统的结构,评估探测系统的探测效率、成像性能,分析200 MeV/μ的碳离子束轰击有机玻璃(PMMA)靶的三维剂量分布。此外,还使用四对像素1.5 mm×1.5 mm×10.0 mm、12×12阵列型的硅酸钇镥(LYSO)晶体对直径约为3 mm的^(22)Na点源进行康普顿成像实验,并对影响三维剂量监测精度因素进行分析。结果表明,对于0.847 MeV的γ点源,重建图像在横截面上半高宽(FWHM)增加至2.38 mm、冠状面上扩展至7.02 mm。康普顿成像系统通过探测碳离子束轰击PMMA靶产生的4.439 MeV瞬发γ射线,重建的三维剂量分布与真实三维剂量分布偏差为9.3%。利用LYSO康普顿成像系统样机的^(22)Na点源成像实验,得到半高宽为4.05 mm的重建图像,验证了康普顿成像方法的实用性。

关键词：碳离子治疗 geant4模拟三维剂量监测康普顿成像

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使用betaSim模拟β粒子检验相对论的动量-动能关系实验

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物理实验 2020年第12期40卷 9-14页

作者：王思广罗棱尹张戈辉章立诚刘晓楠贾春燕北京大学物理学院核物理与核技术国家重点实验室北京100871

基于geant4软件包开发了模拟利用粒子检验相对论动量-动能关系实验的软件betaSim.该软件还可以模拟在实验装置的出射窗及探测器之间加不同厚度的铝片的条件下获得的能谱.学生可以通过分析betaSim模拟的能谱,加深对实验的理解,并学习Gen... 详细信息

基于geant4软件包开发了模拟利用粒子检验相对论动量-动能关系实验的软件betaSim.该软件还可以模拟在实验装置的出射窗及探测器之间加不同厚度的铝片的条件下获得的能谱.学生可以通过分析betaSim模拟的能谱,加深对实验的理解,并学习Genat4软件及提高数据处理能力.

关键词： β粒子 geant4模拟能谱动量-动能关系

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基于geant4的联合模型神经网络法解析γ能谱

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南华大学学报（自然科学版） 2022年第4期36卷 75-81,100页

作者：朱剑文帅磊钮云龙曹大泉赵桂芝梁秀佐张译文杨维耿南华大学核科学与技术学院湖南衡阳421001 中国科学院高能物理研究所北京市射线成像技术与装备工程技术研究中心北京100049 中国科学院大学核科学与技术学院北京100049 浙江省生态环境厅生态环境部辐射环境监测技术中心浙江杭州310012

利用geant4模拟软件及MATLAB计算软件,开展多人工神经网络模型定量分析低计数率核素的研究,分析了包含五个不同类型网络的BP神经网络模型对国控环境监测站NaI(Tl)探测器模拟能谱的识别能力。实验结果表明:多网络模型的使用有利于提高低... 详细信息

利用geant4模拟软件及MATLAB计算软件,开展多人工神经网络模型定量分析低计数率核素的研究,分析了包含五个不同类型网络的BP神经网络模型对国控环境监测站NaI(Tl)探测器模拟能谱的识别能力。实验结果表明:多网络模型的使用有利于提高低计数核素的识别准确度,能够有效识别未知核素的存在与否。

关键词：人工神经网络伽马谱分析 geant4模拟 NaI探测器

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CsI(Tl)光电二极管探测器模拟研究

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无损探伤 2014年第6期38卷 12-16页

作者：张催李公平兰州大学核科学与技术学院兰州730000

基于一台COMET公司MXR-225/22型号,最大出射X射线能量为225keV的X射线机,在此基础上要尽可能得到高的探测效率和输出光子产额。通过geant4[1]工具包建立模型,模拟得到了改变CsI(Tl)晶体的厚度、X射线能量以及入射角的情况下,其探测效率... 详细信息

基于一台COMET公司MXR-225/22型号,最大出射X射线能量为225keV的X射线机,在此基础上要尽可能得到高的探测效率和输出光子产额。通过geant4[1]工具包建立模型,模拟得到了改变CsI(Tl)晶体的厚度、X射线能量以及入射角的情况下,其探测效率、输出率以及输出光子产额的变化;同时,通过实验测得光电二极管暗电流曲线,并且根据模拟结果,结合光电二极管的特性参数,计算了在管电压为225kV,不同管电流、不同距离的情况下,探测器输出电流的大小,并与实验测得的数据进行对比。

关键词： CsI(Tl)晶体光电二极管探测器 geant4模拟工业CT

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基于geant4的锥束CT成像系统的仿真研究

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电子设计工程 2022年第5期30卷 140-144页

作者：罗莹王伟东王坤郭蓉韩宇晨刘慧强新疆第二医学院新疆克拉玛依834000 中盈优创资讯科技有限公司江苏南京210000 山东理工大学山东淄博255000

提出了基于geant4的锥束CT成像系统的仿真技术,这样就能建立更真实还能够反映实际CT成像系统的仿真模型。仿真过程中不仅模拟了锥束射线的产生过程,建立了CT成像系统的几何模型,而且对投影成像过程进行了仿真研究。为了验证该仿真方法... 详细信息

提出了基于geant4的锥束CT成像系统的仿真技术,这样就能建立更真实还能够反映实际CT成像系统的仿真模型。仿真过程中不仅模拟了锥束射线的产生过程,建立了CT成像系统的几何模型,而且对投影成像过程进行了仿真研究。为了验证该仿真方法是否能够达到要求,将实际结果与仿真结果进行了详细的比较,经过多次数据对比结果表明,文中提出的CT系统仿真模型全面地考虑了CT成像过程中的所有物理过程,真实地显示了实际的CT成像,文中实验数据为CT成像系统的进一步研究提供了可靠依据。

关键词： CT成像技术仿真研究 geant4模拟几何模型

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