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Si基^63Ni辐射伏特效应同位素电池的优化设计与分析被引量：4: 2012年; 目前国内外研究的各类微能源中,β辐射伏特效应同位素电池因能量密度高、寿命长、输出性能稳定等优点在许多领域具有广泛的应用前景.本文从辐射伏特效应的基本原理出发,通过蒙特卡罗程序MCNP模拟计算β粒子在半导体材料中的输运过程,得出了辐生电流、开路电压等性能参数的计算公式,探讨了少子扩散长度、掺杂浓度、结深等对性能的影响,并提出了采用硅基63Ni源的同位素电池的最佳设计参数:63Ni源质量厚度为1mg/cm2,单晶硅半导体P区掺杂浓度为1×1019cm?3,N区掺杂浓度为3.16×1016cm?3,结面积为1cm2,结深为0.3?m,总厚度不超过160?m.得到的短路电流、开路电压、最大输出功率及转化率分别为:573.3nA,0.253V,99.85nW,4.94%.为低功率场所,如微型机电系统、心脏起搏器等所需的微能源提供参数依据.; 汤晓斌丁丁刘云鹏陈达; 关键词：半导体材料

基于NHMAN辐射仿真人体模型的蒙特卡罗方法剂量计算研究被引量：4: 2012年; 目的:人体模型主要用于放疗过程中的剂量学研究,包括新技术的开发与验证、治疗方案的验证与测量等;使用计算机化的人体模型替代实体模型是当前的研究热点。方法:构建符合中国人解剖生理数据的辐射仿真人体模型——"NHMAN-ADAM"(男性)和"NHMAN-EVA"(女性);使用蒙特卡罗方法程序MCNP模拟0.3 MeV和1.0 MeV单能平行宽束外照射条件下,六种不同照射方向照射时,放射性粒子在人体组织或器官中的输运过程,并计算得到男女人体模型中的有效剂量。结果:分别得到光子能量为0.3 MeV和1.0 MeV时,AP照射,PA照射,LAT照射方式下的男性与女性全身有效剂量,以及光子外照射时人体皮肤等器官剂量分布,有效剂量计算值与ICRP 51推荐值基本吻合,误差约为4%。结论:NHMAN辐射仿真人体模型能很好地应用于辐射剂量的计算;并且由计算数据可知,女性的辐射危险性普遍高于男性,在医学成像与放射治疗时应更加注重防护措施。; 汤晓斌耿长冉谢芹陈达; 关键词：MCNP

GaN基β辐射伏特效应微电池的优化设计研究被引量：3: 2012年; β辐射伏特效应同位素微电池具有体积小、工作稳定性好、寿命长、能量密度高、抗干扰性强等优点,逐渐成为微能源研究的方向.本文以半导体物理理论为基础,提出基于宽禁带半导体材料GaN和放射性同位素147Pm的同位素微电池最优化设计方案.引入对同位素源自吸收效应的考量,通过蒙特卡罗程序MCNP模拟计算粒子在半导体材料中的输运过程,对同位素源与半导体材料的最优化厚度,半导体材料PN结结深、耗尽区厚度、掺杂浓度,以及电子空穴对的产生及收集情况进行了研究和分析.提出的辐射伏特效应同位素微电池最优化设计方案可实现:147Pm单次衰变在能量转换单元中沉积的能量为28.2keV;同位素电池的短路电流密度为1.636μA/cm2,开路电压为3.16V,能量转化率为13.4%.; 汤晓斌刘云鹏丁丁陈达; 关键词：氮化镓半导体材料

中国参考人孕妇模型的建立及其内照射剂量学研究被引量：5: 2012年; 目的:由于胎儿具有较高辐射敏感性,对其进行内照射剂量学评估具有十分重要的意义。本研究通过建立基于中国人参考生理特征的中国孕妇参考人系列模型,对其进行内照射剂量学的研究,为孕妇等特殊人群内照射辐射防护工作提供技术及理论基础。方法:在MIRD模型的基础上根据中国参考人生理特征建立了中国参考人数学模型——"NHMAN 1.0",然后在此模型基础上依据孕妇生理参考数据进行改进,建立中国孕妇参考人模型。借助蒙特卡罗方法使用MIRD内照射计算模式对其进行内照射剂量学的研究。结果:采用Monte Carlo方法模拟了10 keV^4 MeV范围内9种不同能量的光子在人体组织器官内的输运过程,得出了各源器官不同能量的光子对胎儿及源器官自身的比吸收分数,以肾脏和肺为源器官为例,将结果与美国橡树岭模型(ORNL)的推荐值进行了比较;计算结果表明,计算发现靶器官对自身的SAF因子与ORNL孕妇模型总体相对差异较小基本吻合,而靶器官对胎儿的SAF因子与其差异相对较大。同时还计算了Ir192、Cs137、Co60在肾脏和肺部时,源器官对胎儿的S因子。结论:验证了该方法的可行性。基于中国参考人建立的孕妇模型与ORNL模型解剖结构有一定的差异,并在内照射SAF等辐射防护量上也有相应的差别,建议在国内进行辐射防护工作时使用基于中国参考人数据。; 汤晓斌耿长冉谢芹陈达; 关键词：剂量学蒙特卡罗方法

不同人体组织中^(192)Ir、^(125)I粒子源的剂量分布研究被引量：5: 2011年; 目的:计算分析近距离放疗中不同粒子源、不同插植部位的剂量分布。方法:利用蒙特卡罗粒子输运工具包Geant4,计算近距离放疗中192Ir、125I两种粒子源在不同介质中剂量分布的差异,并根据美国医学物理学会43号工作组报告推荐的近距离放疗剂量计算公式(AAPM TG-43)对其重要参数进行修正。结果:计算得到192Ir源、125I源在三种不同组织等效材料中的径向剂量函数、各项异性函数。结论:(1)径向剂量函数决定于介质对光子的线能量衰减系数。衰减系数越大,径向剂量函数下降越快,反之越平缓;125I粒子源的径向剂量函数随距源距离增大而衰减的趋势远大于192Ir粒子源。(2)随着距源距离增大,骨、水等效组织中各向异性函数曲线趋于平坦,肺等效组织则没有变化。; 汤晓斌陈飞达谢芹刘云鹏耿长冉陈达; 关键词：近距离放疗蒙特卡罗方法 GEANT4

石墨-熔盐反应堆堆芯中子通量与钍铀转换比被引量：1: 2012年; 作为获国际认可的第四代核电站反应堆堆型之一的熔盐堆(Molten salt reactor,MSR),具有固有安全性高、经济性好、核资源可持续发展以及易于防止核扩散等优点。针对石墨-熔盐零功率堆的几何参数,利用蒙特卡罗计算程序MCNP5建立了物理计算模型,计算临界情况下堆芯径向、轴向中子通量及增殖区厚度与Th-U转换比(Conversion ratio,CR)的关系。结果表明,(1)石墨-熔盐零功率堆堆芯中子通量密度分布较为平坦;(2)石墨-熔盐零功率堆反射层厚度和增殖区厚度在一定范围内,CR随反射层厚度或增殖区厚度的增加而增加,当超出该范围,CR不再随反射层厚度或增殖区厚度的增加而明显增加。; 汤晓斌谢芹姚泽恩陈达; 关键词：熔盐堆蒙特卡罗方法 MCNP 中子通量

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中央级公益性科研院所基本科研业务费专项(Y1065-063)

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