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oe1(光电查) - 科学论文

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  • 基于蒙特卡罗模型的混浊介质漫反射用于上皮发育不良诊断

    摘要： 生物组织漫反射在诊断肿瘤学中已被广泛用于表征上皮组织的生化和形态变化。然而，从漫反射中提取组织吸收和散射特性的计算复杂性和耗时性降低了其在临床环境中有效诊断的潜力。为此，研究人员开发了一种简单且精确的浑浊介质漫反射经验方程。通过蒙特卡洛模拟，在可见光和近红外光谱范围内为半无限介质生成了涵盖软组织典型光学特性的漫反射查找表。利用该查找表，采用表面拟合方法推导出漫反射经验方程。该方程经过模拟实验和组织仿体验证研究测试，其精度比扩散近似法高出十倍。本方法的独特之处在于即使在极端条件下仍具有可靠性。

    关键词： 混浊介质、经验模型、蒙特卡罗方法、上皮发育不良、漫反射

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 浮游植物形态与垂直分布对激光雷达衰减后向散射及退偏振比影响的研究

    摘要： 通过专为激光雷达遥感应用优化的矢量化蒙特卡罗辐射传输求解器，研究了激光束在由多层大气、上层海洋及粗糙海面构成的耦合大气-海洋模型中的传播过程。分析了浮游植物形态假设变化及其垂直分布对激光雷达衰减后向散射和退偏振比的影响。本研究将浮游植物颗粒假定为球体、带核球体或随机畸变六面体（含/不含核），并采用先进的光散射计算方法求解非球形/非均匀颗粒的单次散射特性。通过光合有效辐射限制的碳生物量平衡方程显式推导浮游植物的垂直分布，该方程随后与蒙特卡罗求解器耦合。

    关键词： 辐射传输、激光雷达、海洋光学、蒙特卡罗方法、浮游植物、净初级生产力、遥感

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 采用蒙特卡罗方法比较纤锌矿结构GaN、InN和AlN中的电子动量与能量弛豫过程

    摘要： 目前，III族氮化物半导体的瞬态和稳态输运特性均被研究，但关于动量和能量弛豫过程的研究较少，而该过程在器件设计中至关重要。为阐明这一弛豫现象的基本物理过程，我们采用经典三能谷蒙特卡罗方法研究了纤锌矿结构GaN、InN和AlN中的动量与能量弛豫过程。研究目标是理解弛豫速率与电场、温度的关系，并明确动量与能量弛豫过程中散射机制的作用。研究表明，在不同电场和温度条件下，主要的动量和能量弛豫机制可能不同。由于InN最低能谷的有效质量较小，电子更易被电场加速并散射至卫星能谷。其动量弛豫时间远短于能量弛豫时间，这是因为几乎所有散射机制都会导致动量弛豫，而仅极化光学声子和能谷间散射会弛豫电子能量。本研究可为构建弛豫模型或器件设计提供指导。

    关键词： 蒙特卡罗方法，III-V族氮化物，电子动量和能量弛豫

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • 利用经过验证的小动物辐射研究平台（SARRP）蒙特卡罗模型评估小鼠器官的微CT成像剂量

    摘要： 本研究的目的是通过经过验证的图像引导型小动物辐射研究平台（SARRP）蒙特卡罗（MC）模型，确定小鼠器官的成像剂量，并探究内壁散射对动物治疗剂量测定的影响?；贐EAMnrc代码构建了SARRP的MC模型，并通过一系列均质与非均质模体测量进行验证。利用小鼠分段微CT扫描数据，在DOSXYZnrc中计算了15-35克小鼠在40-80千伏管电压下，采用SARRP平板式（小鼠平躺）和标准式（小鼠站立）两种成像几何构型的器官微CT成像剂量。同时计算了偏心定位移位的成像剂量及不同管电压下的图像噪声维持情况。通过BEAMnrc模拟了SARRP屏蔽柜存在时220千伏治疗束的半值层（HVL）测量值，并与美国医学物理师协会第61工作组（AAPM TG-61）推荐的100厘米源到探测器距离（SDD）无散射窄束几何条件进行对比。对于60千伏、0.8毫安、60秒的扫描方案，平均体重20克小鼠骨性与非骨性结构的最大平均器官成像剂量分别为10.5 cGy和3.5 cGy。当40-80千伏管电压对应的电流-曝光组合分别超过323、203、147、116和95 mAs时，体剂量将升至10 cGy以上。相比标准成像几何构型，平板式构型的微CT平均体剂量降低18%。在50厘米SDD处实测HVL与AAPM TG-61推荐的100厘米SDD无散射几何条件下MC模拟HVL存在11%差异，该HVL变化导致治疗束在水中的吸收剂量计算值产生0.5%偏差。

    关键词： SARRP、半值层（HVL）、微型CT、蒙特卡罗方法、成像剂量、小动物辐照仪

    更新于2025-09-23 15:23:52

  • Monaco治疗计划系统在Elekta VersaHD直线加速器上的调试与验证

    摘要： 精确的射束建模对确保放疗过程的整体精度至关重要。本研究描述了我们在Versa HD直线加速器上对Monaco治疗计划系统进行射束模型验证的经验。通过采集数据，我们采用三种算法生成了Monaco射束模型：用于光子束的锥形筒算法(CC)和光子蒙特卡罗算法(MC)，以及用于电子束的电子蒙特卡罗算法(eMC)。验证内容包括测量得到的百分深度剂量(PDD)、剂量分布曲线、均匀与非均匀介质中的开放野点剂量，以及斜入射电子束。通过伽马分析评估调强放疗(IMRT)和容积旋转调强放疗(VMAT)计划（包括立体定向体部放疗的VMAT SBRT）的计算值与测量值的一致性。在所有相关条件下，Monaco计算的PDD和剂量分布曲线与测量数据的伽马指数均低于1。水介质中的点剂量计算显示：MC和CC算法分别有99.5%和98.6%的测量点与调试数据差异在2%以内。eMC算法在水介质中的所有点剂量计算与测量值差异均在4%以内，其中92%的测量点差异小于3%。在空气和皮质骨等非均匀介质中，CC和MC算法与电离室测量的吻合度均优于3%。对于斜入射电子束（最大27°），eMC算法在空气下游区域的吻合度为3%，在骨组织远端的吻合度为5%，除6 MeV外所有电子能量在扩展源皮距(SSD)下的吻合度均在4%以内（6 MeV测量点位于陡峭剂量梯度区可能影响差异幅度）。采用3%/2 mm标准评估时，IMRT/VMAT计划的平均伽马通过率为96.9%(±2.1%)，VMAT SBRT计划为98.0%(±1.9%)。Versa HD直线加速器的Monaco射束模型已成功通过临床验证。

    关键词： 坍缩锥算法、立体定向放射治疗、蒙特卡罗方法、容积旋转调强放疗、组织异质性、Monaco计划系统

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 太赫兹差分计算机断层扫描：一种重要的无损检测应用

    摘要： 近年来，工业材料选择领域取得了巨大进展。以减重为目标，复合材料和聚合物材料日益受到青睐，但它们对X射线几乎透明。正因如此，太赫兹（THz）等其他波长的应用兴趣与日俱增。由于X射线与THz的传播特性存在差异，X射线CT算法无法直接套用。例如，THz会引发折射效应，导致重建问题呈现非线性特征。本文提出了一种兼顾束流强度分布、折射与反射效应的新算法，该算法基于在待重建物体的计算机辅助设计（CAD）模型周围对重建过程进行线性化处理。我们提出的方法可计算物体与该模型之间的偏差。

    关键词： 太赫兹计算机断层扫描、反问题、无损检测、建模、蒙特卡罗方法、折射、非线性问题、投影模拟

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • GaN HEMT横向尺寸缩放下自热效应的评估

    摘要： 通过基于元胞蒙特卡罗粒子器件模拟器，研究了硅基GaN高电子迁移率晶体管中自热机制的影响。该框架通过声子能量平衡方程纳入热效应，实现电荷与热输运的自洽耦合。首先建立实验器件的先进电热模型并校准至直流特性测量值，由于捕捉了改变电荷输运的散射过程温度依赖性，模型在整个IDS(VGS?VDS)空间呈现精确描述。随后利用该模型评估横向尺寸缩减（即减小源漏栅间距LSG和栅漏间距LGD）的影响，通过获取声学/光学声子模式的详细温度分布图以及电场与载流子速度分布曲线进行研究。研究发现沟道热点位置并非如既往方法预测的处于电场峰值处，而是向漏极偏移达32纳米。此外研究表明：虽然尺寸缩减器件具有更优的直流和小信号交流性能，但在耗散相同直流功率时，其沟道温度较原始非缩减器件升高高达15%，且全器件温度分布与缩减版图呈现强相关性。

    关键词： 可靠性、高电子迁移率晶体管（HEMTs）、蒙特卡罗方法、自热效应、尺寸缩放、氮化镓（GaN）

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 采用折叠锥卷积算法计算的肺部模体剂量学验证：蒙特卡罗模拟与实验评估

    摘要： 目的：采用折叠锥卷积（CCC）算法评估Prowess Panther治疗计划系统（TPS）的剂量计算准确性。方法：使用BEAMnrc蒙特卡罗（MC）程序包预测Oncor?直线加速器产生的光子束剂量分布。通过p型二极管剂量计测量验证18 MV光子束的MC模型，基于5×5、10×10和20×20cm2三种射野尺寸，采用百分深度剂量（PDD）和剂量曲线进行对比。在由肺、软组织、骨和脊髓四种模拟介质组成的肺部模体中，采用简单平行对穿野（11×16cm2）计划评估CCC剂量学准确性。通过MC模拟与实测数据对比剂量差异及三维伽马分析评价CCC剂量计算精度，伽马分析通过比较蒙特卡罗模拟与TPS计算剂量完成。结果：相较于Farmer电离室实测剂量学结果，CCC算法在计划靶区（PTV）、右肺及肺-组织界面区域分别低估剂量约-0.11%、-1.6%和-2.9%；与MC模拟相比，在上述区域分别低估-0.34%、-0.4%和-3.5%。伽马分析显示PTV和非均匀区域的通过率超过59%和76%，右肺与脊髓在所有伽马标准下通过率均高于80%。结论：本研究表明CCC算法在存在显著组织异质性的胸部三维适形放疗中具有足够精确的剂量计算潜力。

    关键词： 三维适形放疗、蒙特卡罗方法、治疗计划、折叠锥卷积

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • (Ga, Cr)N和(Ga, Cr, V)N化合物在自旋电子技术中的半金属铁磁行为：基于第一性原理与蒙特卡罗方法的研究

    摘要： 本文利用第一性原理和蒙特卡罗方法研究了掺杂单杂质与双杂质的氮化镓的磁性与电子特性。我们预测(Ga,Cr)N和(Ga,Cr,V)N化合物在费米能级处呈现100%自旋极化的铁磁性与半金属性。此外发现Ga1-xCrxN和Ga1-2xCrxVxN（x=0.04、0.05及0.06）具有二级铁磁相变且居里温度高于室温。这些预测使(Ga,Cr)N和(Ga,Cr,V)N化合物成为自旋电子技术的有力候选材料。

    关键词： 从头算计算、蒙特卡罗方法、稀磁半导体、自旋电子学、氮化镓

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 基于全带蒙特卡罗模拟理解硅和锗中的平均电子-空穴对产生能

    摘要： 采用全带蒙特卡罗模拟方法研究载流子输运过程，对低于10电子伏特电荷载流子的热化过程进行了分析。模拟获得的产生一个热化电子-空穴对所需的平均能量损失值（硅为3.69电子伏特，锗为2.62电子伏特）与高能粒子辐照下硅和锗的实验测量辐射电离能非常接近。这些结果表明：只有当辐射产生的电荷载流子衰减至约10电子伏特或更低能量后发生的相互作用，才决定了辐射电离能这一基本特性。除通过碰撞电离损失相当于带隙能量的能量外，先前研究中被忽略的声学声子发射贡献了剩余载流子能量损失的30%，而光学声子发射则贡献了其余的70%。

    关键词： 单粒子效应、蒙特卡罗方法、电子-空穴对、碰撞电离

    更新于2025-09-23 15:21:21