摘要：本文提出了一种基于等角多段探测器的非均匀采样计算机断层成像(Computed Tomography,CT)系统,并针对该系统推导了直接滤波反投影重建算法,分析了算法在处理非均匀采样CT数据时的局限性,特别是算法中权重函数的非光滑性对重建图像的影响。本文的理论推导和仿真实验结果显示:尽管直接滤波反投影(Filtered Back Projection,FBP)重建算法可能导致环状伪影,但通过适当的系统设计,这些伪影的影响可以被控制在可接受的范围内,并能保持图像的分辨率,使得基于等角多段探测器的非均匀采样CT的FBP算法具有一定的实用价值。本文研究成果为新型CT系统的设计和优化提供了理论依据和实践指导。

摘要：文章介绍了电磁场波混沌理论的发展和相关研究。在此基础上讨论了高功率微波在腔体内部形成波混沌现象的情况,并且针对这一现象,利用随机耦合模方法,对高功率微波下波混沌腔体内不同物体的耦合情况进行统计性分析。考虑到微带线的情况,利用科朗-布朗宁模型计算了随机平面波假设下微带线结构的平均吸收截面,进而对波混沌腔体内微带线的耦合情况进行统计性预测。最后设计实验,用单极天线作为参考端口,不同长度的微带线为待解端口,验证了方法的可靠性。

摘要：西安200 MeV质子应用装置(XiPAF)的质子同步环改造为质子重离子同步环的需求,采用将电磁四极磁铁安装在漂移管内部的设计方案,完成了1台2 MeV/u的交叉指型磁模漂移管直线加速器(interdigital H-mode drift tube linear accelerator,IH-DTL)的物理设计和机械设计。建立了使用腔内聚焦散焦周期结构进行横向强聚焦,常规负相位用于纵向聚束的1套动力学设计方法,实现对多种离子的加速,并能在获得较高束流传输效率的同时保持较低的束流发射度增长。DTL动力学计算结果表明:该IH-DTL可将峰值电流强度为50 eμA的Bi^(32+)离子从0.4 MeV/u加速到2 MeV/u,传输效率为99%,横向归一化均方根发射度增长小于10%,可用于加速荷质比在1/2~1/6.5范围内的重离子。

摘要：肿瘤区域内的热籽适形分布算法是肿瘤磁感应治疗计划系统中的一个关键技术,其核心问题是使用最小数量的热籽达到预期的温度场分布。为解决热籽适形分布问题,该文提出了结合热籽产热传热学的模拟退火算法。分析了应用模拟退火算法解决热籽分布问题的计算方法,包括热籽分布模型的设计、产热传热模型的建立以及退火计划的设计。考虑到热籽分布问题的特殊性,重新定义了初始温度与停止条件、评价函数与接受概率、退火策略以及具体计算步骤。通过计算机仿真对肿瘤区域建模与网格化、热籽植入模型、温度场分布以及算法迭代进行了模拟,验证了应用模拟退火算法解决热籽分布问题的可行性。

摘要：目的通过实验探究人工金刚石探测器用于Flash照射剂量测量的可行性。方法采用CIVIDEC^(TM) B1HV金刚石探头,设计了基于预积分方法的大动态范围电流测量电路,研制了一款实时输出脉冲电流的金刚石探测器样机,分别在电子束和X射线超高剂量率照射下测试其剂量和剂量率响应,并使用医用加速器对该金刚石探测器进行剂量标定。结果电子束0.08~0.50 Gy/pulse范围内探测器输出积分电荷与参考脉冲剂量呈现较好的线性相关(R^(2)=0.99),在电子束超高平均剂量率(400 Gy/s)和常规平均剂量率(0.3 Gy/s)照射模式下,剂量线性响应较好(R^(2)=0.99),在X射线超高平均剂量率(75.5 Gy/s)和常规平均剂量率(0.5 Gy/s)照射模式下探测器输出积分电荷和参考剂量达到严格线性相关(R^(2)=1),获得电荷(电流)-剂量(率)实用转换系数0.7517μC/Gy和0.7535μA·Gy·s^(-1)。结论该金刚石探测器在电子和X射线超高剂量率束流照射下均体现了较好的剂量线性响应,能够为Flash预临床实验提供较快速、准确的剂量监测,有潜力用于未来Flash放疗质量控制。

摘要：为提高x射线源针孔成像系统的性能，对成像能区为10～100keV的x射线源针孔成像系统进行了优化设计研究。综合应用了理论分析和蒙特卡罗模拟的方法，首先根据X射线波长、准直器角响应和x射线穿透效应对针孔成像的不同影响结果设计了可有效控制成像分辨率和成像面积变化的船底型准直器，随后用蒙特卡罗方法对使用该准直器的针孔成像系统进行了模拟验证。结果表明，对于100keV以下的X射线，经船底型准直器后，成像的空间分辨率和亮斑亮度较稳定，能得到相对准确的X射线源定位、定量信息。

摘要：硅光电倍增管（SiPM）由于其高增益、高时间分辨、低工作电压、磁场不敏感等优点,在高能物理、医学物理等领域具有广泛的应用前景。该文设计的系统包含前端电子学和数据采集系统两部分：前端电子学板结合商用专用集成电路（ASIC）（VATA64）与复杂可编程逻辑器件（CPLD）,能够同时读出64通道的SiPM,板上同时集成了稳定探测器增益的温度补偿电路和标定增益的发光二极管（LED）驱动电路;数据采集系统以现场可编程门阵列（FPGA）为核心,可以同时读出8块前端电子学板,并为SiPM提供编程可控的工作电压（40-100V）。该系统已经应用于由瑞士、德国、美国和中国合作的正负电子气球谱仪（PEBS）实验的电磁量能器原型设计,并在欧洲核子中心（CERN）束线实验取得了良好的结果。该高密度多通道SiPM电子学读出系统可以逐通道调节探测器偏压,调节精度达4mV,调节后各通道增益的差异可小于2%。该系统对于其他SiPM在新型粒子径迹室或量能器的应用具备借鉴意义。

摘要：时间数字化技术广泛应用于现代大型物理实验和核医学仪器等领域。该文介绍了基于现场可编程门阵列(FPGA)进位链结构的时间数字转换器(TDC)的设计,研究了器件进位链结构、内核电压和环境温度对TDC精度的影响,并设计了独立的自标定机制。使用该方法在低成本的Cyclone II系列FPGA上实现了32通道时间数字转换模块。测试结果表明:各通道TDC的性能一致,达到了25ps(均方根)的测量精度,信号周期和脉宽的测量精度分别好于35ps和45ps。该设计具有高密度、高精度和低成本的特点,可以满足大多数时间测量应用需求。

摘要：电磁场及流体演化过程信息的获取在高能量密度物理、可控核聚变及实验天体物理的研究中起着重要的作用,然而在实验过程中,电磁场信息及流体信息的同步获取是非常困难的。基于高能电子透镜成像技术,利用面密度差分的方法,提出了一种可以实现面密度和场积分强度同时获取的双自由度诊断设计方案。结合了蒙特卡罗模拟和束流光学分析,该方案在相对较强的电磁场情况下的适用性得到了验证。此外,我们可以通过改变Fourier面处光阑的形状将其适用区间扩展到低电磁场强度相空间。结合高能电子束相对论速度及超短脉冲的特点,该技术非常适用于磁流体超快演化过程的诊断。

摘要：介绍了清华大学微型脉冲强子源(CPHS)中子小角散射谱仪中3 He管探测器的前端电子学设计。该谱仪设计采用一维3 He管探测器阵列,使用电荷分配法确定中子入射位置。在基于电荷分配法的双端读出电路中,设计者需要考虑更多的因素如高压隔直电容、运放的输入阻抗、成形电路的结构等,这些因素都会给位置分辨带来影响。该文通过分析这些因素的影响,并结合SPICE软件仿真,对电路参数进行优化,给出一个简单可行的电路设计方案,并通过初步实验验证了可行性。