目的:探究基于CR-39上的核径迹形态来估算入射质子的能量和角度的方法。方法:用不同入射能量和角度的质子照射CR-39，经化学蚀刻后分别用原子力显微镜和光学显微镜读取核径迹的形态，通过对核径迹二维形态的定量分析，尝试建立利用核径迹形态来判别入射粒子能量和角度的方法。结果:随着入射质子能量的增加，核径迹变小变浅；在垂直入射情况下，径迹开口接近于圆形；随着入射角度的增加，径迹开口逐渐呈椭圆形变化。圆形核径迹的直径、椭圆形核径迹的短轴或等效直径与入射质子的能量均呈显著的指数衰减关系( E＝ Ae － Bx)。用核径迹的直径(或等效直径)和短轴来拟合的系数(A、B)分别为：(15.763，0.305)和(15.886，0.320)。入射粒子的角度与椭圆形核径迹的长短轴之比也存在相对固定的定量关系，对10°和20°入射的质子，核径迹长短轴之比的均值分别为1.10～1.15和1.35～1.37。 结论:入射粒子的能量可以通过CR-39上形成核径迹的直径或短轴长度来估算；入射粒子的角度可以用核径迹的长短轴之比来估算。

目的:研究磁共振图像引导质子治疗中边缘场存在时束流轨迹的校正和校正前后机体中剂量变化.方法:使用开源的治疗计划软件matRad对脑肿瘤、肝脏肿瘤、前列腺癌病例进行计划设计,并在蒙特卡罗模拟工具包TOPAS中进行模拟研究,计算质子剂量分布.建立一种适用于三维磁场的质子束轨迹校正模型,并基于此开发一个束流轨迹校正算法.分析边缘场存在时,质子布拉格峰的偏转情况.对边缘场存在时的3种肿瘤治疗计划模拟并进行剂量校正,使用γ分析法评估校正效果,定量分析校正后靶区和危及器官中的剂量变化情况.结果:磁场的扰动会使质子束轨迹发生横向偏转,而边缘场的存在会显著地增加这一影响,且随束流能量的增加而增加.边缘场存在时,对脑肿瘤、肝脏肿瘤和前列腺癌治疗计划进行校正,在3%/3 mm标准下靶区γ通过率分别为94.844%、92.054%、97.863%,校正后体内的总剂量分别增加2.8%、2.5%和1.5%,增加的剂量主要由入射质子贡献.结论:在磁共振图像引导质子治疗中,应该考虑边缘场带来的影响.校正后入射质子束能量的增加会导致体内总剂量的增加,由于束流轨迹仍然存在曲率,在不同危及器官中剂量的变化不同.

目的:使用蒙特卡洛方法模拟在碳离子放疗过程中产生的次级中子对人体主要器官的吸收剂量和当量剂量.方法:基于中国科学院近代物理研究所(IMP)的重离子深层肿瘤治疗的束流配送系统治疗头,使用MCNPX对该系统的初级准直器、脊型过滤器、射程移位器以及多叶准直器进行建模,模拟计算400 MeV/u碳离子均匀照射野经过IMP被动式束流配送系统,入射到RPI-Adult男性体模后,统计全身主要器官内的次级中子能谱和吸收剂量与当量剂量.结果:当脑垂体瘤接受治疗并给予50 Gy处方剂量时,不同器官内的中子能谱显示所产生的次级中子能量范围比较大,最大能量高这几百MeV;而且脑部部分器官的中子当量剂量相对比较高,大脑、头盖骨和眼晶体当量剂量为53.18、32.43、33.20 mSv;离脑部较远的器官,如胸部、肺以及前列腺剂量很低,都小于0.4 mSv.结论:利用蒙特卡洛方法和计算机仿真人体模型模拟了碳离子放疗过程,并统计了全身大部分器官内次级中子能谱和受到的剂量.本研究计算的结果和结论,再结合相关资料,可以为临床上研究碳离子放疗的远期效应提供参考.

以阔叶树种木荷和栾树1年生幼树为对象,采用室内盆栽,通过配制3个不同浓度梯度的PbCl2溶液于盆栽土壤中(L1＜L2＜L3),对比研究Pb胁迫下两种幼树叶片叶绿素荧光参数的响应规律,运用Lake模型从能量平衡及分配的角度揭示不同浓度Pb胁迫下木荷和栾树光系统Ⅱ运转状况,并为木本植物幼树耐Pb程度的快速诊断提供数据支撑.结果表明:3个不同浓度的Pb处理下,两种供试幼树随着入射光强(PAR)的增大,除非调节性能量耗散(YNO)以外其他叶绿素荧光参数均随着PAR的变化而变化,相对电子传递速率(rETR)和可调节性能量耗散(YNPQ)呈上升趋势,而光系统Ⅱ(PSⅡ)量子效率(YⅡ)和光化学猝灭(qL)呈下降趋势.同时,两种供试幼树的最大光能利用效率(Fv/Fm)、rETR、YⅡ、qL,随着Pb污染浓度的增加而降低,而YNPQ和YNO则随着Pb污染浓度的增加而升高.Pb对两种供试植物叶绿素荧光参数的抑制效果在最大净光合速率(Pn)上也有体现.本实验还得出,在L1浓度时木荷PSⅡ反应中心的开放程度能保持在较高水准,随着污染浓度的增大,其光能转化能力弱于栾树.同时,栾树调节能量耗散的能力和对Pb胁迫的敏感程度均高于木荷,进一步说明了栾树对Pb的耐性高于木荷.综合分析后得出,YNO和YNPQ可作为植物Pb胁迫的评价指标.

目的 了解能量鉴别式剂量计的剂量学性能.方法 选用个人剂量检测机构使用较多的一类能量鉴别式剂量计(CTLD-J4000型)进行一系列线性标准曲线、平均光子辐射能量和入射角的相对响应的研究分析其剂量学性能,并使用能量鉴别剂量计进行能量鉴别研究.结果 CTLD-J4000型能量鉴别剂量计线性相关性较好、平均光子辐射能量响应偏差±20％以内,入射角的相对响应偏差最大为10％,利用厂家给出的能量鉴别参考值在一定程度上可以实现能量鉴别的需求.结论 对于相同能量下照射不同剂量值和相同能量相同剂量照射不同角度的情况厂家给出的参考值与实际测量值存在一定的不一致的问题,尚需要通过进一步的实验找出不同剂量值和照射角度影响测量结果的规律.

目的 分析两种不同材质(不锈钢、钛合金)的金属植入物对放射治疗剂量分布的影响.方法 首先用蒙特卡罗方法对加速器机头进行建模,再模拟计算用能量为6 MV的X射线照射不锈钢、钛合金植入物(厚度分别为0.4、1、2、4 cm)在水中的百分深度剂量分布,分析因两者材质不同引起剂量分布之间的差异,重点比较了射线在植入物入射面和出射面剂量变化.结果 在水中,在不锈钢、钛合金植入物的入射面剂量相对于水分别大约有24％、20％的提高,出射面剂量相对于水分别减少大约16.2％～55.1％、11.5％～35.0％.结论 不锈钢植入物对放射剂量的影响大于钛合金植入物,对于需要放疗的金属植入物患者选择钛合金材质的植入物为宜.

目的 放射治疗是恶性肿瘤的重要治疗手段,且治疗的精准度越来越高.针对患者的个体化生物特征,设计更精准的个体化放疗方案已引起研究人员的重视.该文研究放疗中高能光子束进入患者肿瘤及正常组织后光子能谱和散射次级电子能谱规律,为放射生物剂量个体化计算奠定理论基础.方法 将患者的CT图像序列经重采样,体元尺寸为2.54 mm×2.54 mm×2.5 mm,并将体元的CT值转换成材料的元素组成密度.利用蒙特卡洛模拟方法计算各受照射体元的光子能谱和散射次级电子能谱,并分析能谱规律.结果 能谱在250～300 keV达到峰值,平均能量范围为900～1150 keV,不同入射深度处的光子能谱具有较好的一致性.散射次级电子能谱可分为两种类型:①高密度区域(肿瘤组织),散射次级电子平均能量较高(平均能量约为909.58 keV)且能谱存在展宽;②低密度区域,散射次级电子平均能量较低(平均能量为536 keV)且能谱无展宽.结论 该研究给出了肺癌患者体内光子能谱和散射次级电子能谱的具体分布规律和表达,为在细胞及DNA层面研究放射生物剂量计算模型奠定了基础.

目的 通过系统检测一种热释光剂量测量系统的性能指标,全面评价该系统的可靠性.方法 参照JJG 593-2006、GBZ 207-2016和GB/T 10264-2014,对热释光剂量测量系统的批均匀性、稳定性、入射角响应、线性、能量响应、量值检验、残余剂量、探测限等8个指标进行了检测,并将检测结果与相关标准要求比对.结果 各项性能指标检测结果满足国家及行业规定的指标限值.结论 该热释光剂量测量系统符合相关标准要求,可以用于人与环境辐射剂量的测量工作.

钨合金在X射线屏蔽方面,相比常用的铅防护,具有无毒、无污染、强度高、加工工艺性能好等诸多优点.为了解钨合金与铅的射线屏蔽性能优劣,及一定射线能量时,所需的钨合金屏蔽厚度,本文首先采用蒙特卡罗方法对钨镍铁合金及铅的X射线防护性能进行了计算,然后通过实验方法进行了钨合金屏蔽效果的测量,实验结果与模拟计算的结论一致,证明了最高能量为100 keV的连续能谱X射线入射时,钨镍铁合金相比铅材质所具有的优秀防护能力,并通过计算和实验给出了100 keV的X射线防护在一定距离处所需的钨镍铁合金厚度.

目的 对2017年参与全国个人剂量监测比对的结果进行分析.方法 结合OSL剂量计自身的性能特点,分别从OSL剂量计的能量响应、角度响应、线性响应几个方面对5组比对OSL剂量计的评定结果进行分析.结果 比对中照射了不同的射线能量、入射角度、照射剂量的5组剂量计的单组性能评定值P,能够反映出OSL剂量计的性能特征,主要表现为,OSL剂量计在低能区存在较明显的过响应,这一特性使照射了低能X射线的两组剂量计的单组性能评定值P较高;在662 keV能量照射下,OSL剂量计具有很好的角响应,这一特性使各组评定值没有明显受到照射角度的影响.结论 比对结果为合格,说明我实验室利用OSL剂量计对放射工作人员进行外照射个人剂量监测,满足质量保证的要求.