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oe1(光电查) - 科学论文

9 条数据
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  • 并发蒙特卡罗输运与注量优化及注量可调可扩展输运蒙特卡罗方法

    摘要： 目的：未来放疗技术的发展需要依托先进的逆向计划解决方案，以支持单弧、多弧及"4π"等先进投照模式。这些模式在广阔搜索空间中寻找最优治疗计划时面临独特挑战，同时需保持剂量计算精度。此类方法的成功临床应用将受益于基于蒙特卡罗（MC）的剂量计算方法——相比确定性算法，MC方法能显著提升剂量计算准确性。现有MC治疗计划优化的标准方案是：先通过MC方法预先计算患者体内注量-剂量关系，再优化注量权重，从而兼顾MC剂量计算的精确性与成熟优化方法的效率。但该方案存在顺序执行流程导致计算耗时且内存占用高的缺陷。虽已有研究探索降低MC预计算开销的方法，在减少计算时间上取得成效，但由于剂量计算与注量优化的序列特性，内存开销改善有限。作者创新提出"并发式"MC治疗计划优化方案：该平台能在剂量计算过程中同步优化注量，避免对最终剂量分布贡献微弱的射束单元进行无效运算，且仅需极低内存即可运行。本研究初步探讨了此种优化方式的关键理论与实践问题。 方法：基于极少量粒子历史模拟所产生的高随机性数据，作者推导并实现了一种可在MC粒子输运过程中进行优化的梯度下降算法。为解决MC粒子输运期间实施注量梯度下降优化的特有障碍，开发了梯度重缩放归一化算法并引入随机梯度下降中的动量概念。该方法先后应用于两个简单几何模体及一个临床病例结构，分别验证其生成适形计划的能力以及计算可扩展性与效率表现。 结果：相比理论上的非加权射束单元计算联合后续注量优化方案，本方案使总粒子模拟次数至少降低50%，且观察发现优化时间开销在全部案例中均维持在约10%的稳定占比。对于采用36个照射野包围的临床病例结构，该平台仅需增加约7-8MB的内存开销即可实现优化功能。 结论：本研究提出的注量优化方法能在附加计算开销极小的前提下，显著推动下一代放疗解决方案的研发进程。

    关键词： 蒙特卡罗、并发蒙特卡罗优化、注量优化、并发优化

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • G4Linac_MT，一款基于Geant4、易于使用的医用直线加速器建模代码

    摘要： 本文介绍G4Linac_MT——一款为简化Geant4 C++工具包在医用直线加速器模拟中的应用而开发的易用开源代码。该多线程代码封装了多个成熟的C++?？椋嚎纱砑负斡氩牧辖５母丛颖嗦搿⒈憬莼嬷聘骼辔锢砹恐狈酵?、自动合并所有工作线程生成的输出数据至单文件、精准估算达到统计不确定度<1%所需模拟初级粒子数及对应CPU耗时、集成轫致辐射分裂、粒子循环利用、粒子旋转分裂及堆叠机制等方差缩减技术，并采用专为该代码基于HDF5-C++科学库开发的新相位空间文件格式。为最大限度减少Geant4直线加速器建模验证的人力投入，代码配套Java图形界面应用程序，包含加速器头模模拟、剂量计算、数据分析、几何建模和伽马指数计算等独立功能模块。通过展示配置10×10 cm2射野的Saturne 43 12 MV直线加速器头模蒙特卡罗模拟结果，验证了G4Linac_MT的性能：采用伽马指数法对比水模体中模拟与实测剂量学函数，结果显示在2.6%-1 mm精度范围内高度吻合；经方差缩减技术优化后，该多线程代码总CPU耗时降低达7倍。

    关键词： 多线程，G4Linac_MT，蒙特卡罗，Geant4，直线加速器

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • [2019年IEEE光子学与电磁学研究秋季研讨会（PIERS-Fall）- 中国厦门（2019.12.17-2019.12.20）] 2019光子学与电磁学研究秋季研讨会（PIERS-Fall）- 一款220 GHz氮化镓高电子迁移率晶体管功率放大器

    摘要： Geant4代码的更新对电子背散射模拟产生了影响，与先前发表的结果相比有所变化。通过分析模拟的电子背散射分数与大量实验数据的兼容性（涵盖Geant4中可用的广泛物理配置选项），量化了这些更新的影响。特别关注了Geant4 10.2版本首次推出的两种电子散射实现：Goudsmit-Saunderson多次散射模型和基于Mott截面计算的单次库仑散射模型。新的Goudsmit-Saunderson多次散射模型的表现取决于电子能量，可能等同于或不如先前Geant4版本中的模型准确。新的库仑散射模型在物理角度存在缺陷，但在Geant4 10.2版本中计算速度较快；而Geant4 10.2p01版本发布的物理修正显著降低了其计算性能。先前出版物中观察到的电子背散射模拟问题已通过Geant4几何领域的更新得到解决。

    关键词： 电子、蒙特卡罗、模拟、Geant4

    更新于2025-09-23 15:19:57

  • [IEEE 2019化合物半导体周(CSW) - 日本奈良 (2019.5.19-2019.5.23)] 2019化合物半导体周(CSW) - 具有极短嵌入式有源区的光子晶体激光器

    摘要： Geant4代码的更新对电子背散射模拟产生了影响，与先前发表的研究结果相比有所变化。通过分析模拟的电子背散射分数与大量实验数据的兼容性（涵盖Geant4中多种物理配置选项），量化了这些更新的影响。重点研究了Geant4 10.2版本首次引入的两种电子散射模型：Goudsmit-Saunderson多次散射模型和基于Mott截面计算的单次库仑散射模型。新Goudsmit-Saunderson多次散射模型的表现与先前版本模型相比，在不同电子能量下可能相当或精度更低。新库仑散射模型在物理原理上存在缺陷，但在Geant4 10.2版本中计算速度较快；而10.2p01版本发布的物理修正显著降低了其计算性能。先前文献中观察到的电子背散射模拟问题已通过Geant4几何?？榈母慕玫浇饩觥?

    关键词： 电子、蒙特卡罗、模拟、Geant4

    更新于2025-09-19 17:13:59

  • 使用锥形光纤尖端对离体绵羊食道进行浅表光热激光消融（SPLA）

    摘要： 浅表光热激光消融术（SPLA）可能是一种有效的治疗手段，其产生的损伤深度足以消除黏膜病变，但不会过深而对深层组织产生热效应。本初步研究目的有二：一是描述能输送高度聚焦激光束的光纤探针设计步骤（包括基于蒙特卡罗模拟的计算），二是完成该探针在离体绵羊食管模型中的初期测试。通过化学蚀刻光纤获得锥形（渐缩）光纤尖端，采用功率可达500毫瓦的1505纳米连续波二极管激光器。实验证实该探针能通过不同速度-功率组合实现绵羊黏膜层的有效SPLA消融，包括以0.5毫米/秒表面扫描速率施加300毫瓦激光功率，以及以2.0毫米/秒表面扫描速率施加450毫瓦激光功率。经进一步改进后，该探针或可用于内镜下低功率光热激光黏膜层消融治疗。

    关键词： 光热消融、化学蚀刻、光纤探针、黏膜、蒙特卡罗

    更新于2025-09-16 10:30:52

  • 人工神经网络结合蒙特卡罗模拟的伽马能谱分析

    摘要： 中子活化分析已广泛应用于定量分析领域，可检测百万分之一至十亿分之一级别的元素含量。人工神经网络是分析中子活化产生的复杂伽马能谱的有效技术。本研究提出了一种改进的人工神经网络方法用于中子活化伽马能谱分析，并通过测定常见肾结石中的五种微量元素（溴、钠、锌、钾、金）验证了该方法。首先采用蒙特卡罗模拟建立大型训练数据集，随后运用人工神经网络进行化学元素识别分析。定量分析阶段采用5-23-5结构的Levenberg-Marquardt算法人工神经网络，该网络对模拟伽马能谱的分析结果显示：溴、钠、锌、钾、金的估算浓度与真实值偏差分别为1.8%、3.4%、5.4%、2.8%和1.6%。实际伽马能谱分析中，在一水草酸钙型肾结石样本里锌元素的测定偏差最大（28.2%）。

    关键词： 肾结石、蒙特卡罗、神经网络、伽马能谱学

    更新于2025-09-12 10:27:22

  • [2018年IEEE精密电磁测量会议（CPEM 2018）- 法国巴黎（2018.7.8-2018.7.13）] 2018年精密电磁测量会议（CPEM 2018）- 基于蒙特卡洛方法计算的相量测量单元不确定度

    摘要： 对相量测量单元的整个测量链进行了仿真，并采用蒙特卡洛方法计算了总矢量误差（TVE）的不确定度。结果表明了最重要的不确定度贡献因素以及输出不确定度的概率分布函数特性。为获得准确数值，必须计算TVE的非对称不确定度。

    关键词： 仿真、总矢量误差、测量不确定度、相量测量单元、蒙特卡罗

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • [IEEE 2018伊朗电气工程会议(ICEE) - 马什哈德(2018.5.8-2018.5.10)] 伊朗电气工程会议(ICEE) - 考虑区域气候条件确定光伏组件最佳倾斜角和朝向的分析方法

    摘要： 太阳能电站安装数量的持续增长，要求对光伏面板最佳倾角与朝向的新方法进行精确研究。采用最优方法能提升太阳辐照量收集效率，从而最大化预期年发电量，这意味着光伏电站将获得更好的经济效益。本文通过引入两种精确的解析方法来计算光伏面板的最佳倾角与朝向，这些方法通过考量风速、辐照度及环境温度等参数，充分结合了安装区域的气候条件。经蒙特卡洛模拟验证的研究结果表明：与传统方法相比，采用本文提出的方法计算得出的最佳倾角与朝向，能够实现光伏面板预期年发电量的提升。

    关键词： 光伏，方位角，分析方法，蒙特卡罗，倾斜角

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 三维集成中的方差分析：一种具有距离相关性的统计统一模型

    摘要： 随着工艺尺寸缩小，可变性对未来制程扩展构成挑战。新兴的三维顺序堆叠技术成为超越摩尔定律扩展的替代方案。三维设计流程需要在不同层级间划分网表。本文展示了分层电路的可变性分析，比较了局部与全局变异对环形振荡器(RO)和SRAM的影响?？缧酒湟旒肮亓段П恢っ魇侨蠊婺＜傻缏返墓丶侍狻渲芯植勘湟煨哉贾鞯嫉匚弧；诿商乜迥Ｄ獾木蔡骋荒Ｐ椭苯釉赟PICE模型中考虑了器件间距或不同层级分配导致的关联性。设计实践表明，如RO输出频率和SRAM静态噪声裕量所示，三维集成能进一步降低电路可变性。

    关键词： 芯片间变化（ACVs）、可变性、三维超大规模集成电路（VLSI）、静态随机存取存储器（SRAM）、噪声容限、蒙特卡罗（MC）方法、三维集成

    更新于2025-09-10 09:29:36