搜索

文章查询

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

电子束放射照相的特性与参数优化

陈媛 王晓方 邵光超

电子束放射照相的特性与参数优化

陈媛, 王晓方, 邵光超
PDF
导出引用
导出核心图
  • 短脉冲强激光产生的电子束具有源尺寸小、脉宽窄、准单能谱等特点, 在放射照相诊断中具有独特作用. 本文通过分析电子在材料中散射并采用蒙特卡罗方法数值模拟, 研究了100 keV到几百MeV能量电子束对有厚度起伏或存在界面的靶的透视, 并与质子、X射线束透视结果比较, 给出了电子束放射照相的特性与参数优化: 基于电子在材料中非弹性散射或能量损失, 选用能量使其射程与靶厚度接近的电子束来诊断靶厚度不均匀性; 基于电子在材料中的弹性散射, 选用射程超过靶厚度的电子束来诊断靶界面.
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11375194)资助的课题.
    [1]

    Li C K, Seguin F H, Rygg J R, Frenje J A, Manuel M, Petrasso R D, Betti R, Delettrez J, Knauer J P, Marshall F, Meyerhofer D D, Shvarts D, Smalyuk V A, Stoeckl C, Landen O L, Town R P J, Back C A, Kilkenny J D 2008 Phys. Rev. Lett. 100 225001

    [2]

    Rygg J R, Seguin F H, Li C K, Frenje J A, Manuel M J E, Petrasso R D, Betti R, Delettrez J A, Gotchev O V, Knauer J P, Meyerhofer D D, Marshall F J, Stoeckl C, Theobald W 2008 Science 319 1223

    [3]

    Mackinnon A J, Patel P K, Town R P, Edwards M J, Phillips T, Lerner S C, Price D W, Hicks D, Key M H, Hatchett S, Wilks S C, Borghesi M, Romagnani L, Kar S, Toncian T, Pretzler G, Willi O, Koenig M, Martinolli E, Lepape S, Benuzzi-Mounaix A, Audebert P, Gauthier J C, King J, Snavely R, Freeman R R, Boehlly T 2004 Rev. Sci. Instrum. 75 3531

    [4]

    Li C K, Seguin F H, Frenje J A, Rygg J R, Manuel M, Petrasso R D, Town R P J, Amendt P A, Hatchett S P, Landen O L, Mackinnon A J, Patel P K, Smalyuk V A, Sangster T C, Knauer J P 2006 Phys. Rev. Lett. 97 135003

    [5]

    Sarri G, Cecchetti C A, Romagnani L, Brown C M, Hoarty D J, James S, Morton J, Dieckmann M E, Jung R, Willi O, Bulanov S V, Pegoraro F, Borghesi M 2010 New J. Phys. 12 045006

    [6]

    Gao L, Nilson P M, Igumenschev I V, Hu S X, Davies J R, Stoeckl C, Haines M G, Froula D H, Betti R, Meyerhofer D D 2012 Phys. Rev. Lett. 109 115001

    [7]

    Teng J, Hong W, Zhao Z Q, Wu S C, Qin X Z, He Y L, Gu Y Q, Ding Y K 2009 Acta Phys. Sin. 58 1635 (in Chinese) [滕建, 洪伟, 赵宗清, 巫顺超, 秦孝尊, 何颖玲, 谷渝秋, 丁永坤 2009 物理学报 58 1635]

    [8]

    Xiao Y, Wang X F, Teng J, Chen X H, Chen Y, Hong W 2012 Acta Phys. Sin. 61 234102 (in Chinese) [肖渊, 王晓方, 滕建, 陈晓虎, 陈媛, 洪伟 2012 物理学报 61 234102]

    [9]

    Ramanathan V, Banerjee S, Powers N, Cunningham N, Chandler-Smith N A, Zhao K, Brown K, Umstadter D, Clarke S, Pozzi S, Beene J, Vane C R, Schultz D 2010 Phys. Rev. ST Accel. Beams 13 104701

    [10]

    Snavely R A, Key M H, Hatchett S P, Cowan T E, Roth M, Phillips T W, Stoyer M A, Henry E A, Sangster T C, Singh M S, Wilks S C, MacKinnon A, Offenberger A, Pennington D M, Yasuike K, Langdon A B, Lasinski B F, Johnson J, Perry M D, Campbell E M 2000 Phys. Rev. Lett. 85 2945

    [11]

    Leemans W P, Nagler B, Gonsalves A J, Toth C, Nakamura K, Geddes C G R Esarey E, Schroeder C B, Hooker S M 2006 Nat. Phys. 2 696

    [12]

    Schumaker W, Nakanii N, McGuffey C, Zulick C, Chyvkov V, Dollar F, Habara H, Kalintchenko G, Maksimchuk A, Tanaka K A, Thomas A G R, Yanovsky V, Krushelnick K 2013 Phys. Rev. Lett. 110 015003

    [13]

    Lindl J D, Amendt P, Berger R L, Glendinning S G, Glenzer S H, Haan S W, Kauffman R L, Landen O L, Suter L J 2004 Phys. Plasmas 11 339

    [14]

    Wang X L, Li C, Shao M, Chen H F 2009 The Technique of Particle Detection (Hefei: USTC Press) p23 (in Chinese) [汪晓莲, 李澄, 邵明, 陈宏芳 2009 粒子探测技术(合肥: 中国科学技术大学出版社)第23页]

    [15]

    Bethe H A 1953 Phys. Rev. 89 1256

    [16]

    Andreo P, Medin J, Bielajew A F 1993 Med. Phys. 20 1315

    [17]

    West D, Sherwood A C 1972 Nature 239 157

    [18]

    Hurricane O A, Callahan D A, Casey D T, Celliers P M, Cerjan C, Dewald E L, Dittrich T R, Doppner T, Hinkel D E, Hopkins L F B, Kline J L, Le Pape S, Ma T, MacPhee A G, Milovich J L, Pak A, Park H -S, Patel P K, Remington B A, Salmonson J D, Springer P T Tommasini R 2014 Nature 506 343

    [19]

    Zhang W Y, Ye W H, Wu J F, Miu W Y, Fan Z F, Wang L F, Gu J F, Dai Z S, Cao Z R, Xu X W, Yuan Y T, Kang D G, Li Y S, Yu X J, Liu C L, Xue C, Zheng W D, Wang M, Pei W B, Zhu S P, Jiang S E, Liu S Y, Ding Y K, He X T 2014 Sci. Sin.-Phys. Mech. Astron. 44 1 (in Chinese) [张维岩, 叶文华, 吴俊峰, 缪文勇, 范征锋, 王立锋, 谷建法, 戴振声, 曹柱荣, 徐小文, 袁永腾, 康洞国, 李永升, 郁晓瑾, 刘长礼, 薛创, 郑无敌, 王敏, 裴文兵, 朱少平, 江少恩, 刘慎业, 丁永坤, 贺贤土 2014 中国科学: 物理学 力学 天文学 44 1]

    [20]

    Wang C, Fang Z H, Sun J R, Wang W, Xiong J, Ye J J, Fu S Z, Gu Y, Wang S J, Zheng W D, Ye W H, Qiao X M, Zhang G P 2008 Acta Phys. Sin. 57 7770 (in Chinese) [王琛, 方智恒, 孙今人, 王伟, 熊俊, 叶君建, 傅思祖, 顾援, 王世绩, 郑无敌, 叶文华, 乔秀梅, 张国平 2008 物理学报 57 7770]

  • [1]

    Li C K, Seguin F H, Rygg J R, Frenje J A, Manuel M, Petrasso R D, Betti R, Delettrez J, Knauer J P, Marshall F, Meyerhofer D D, Shvarts D, Smalyuk V A, Stoeckl C, Landen O L, Town R P J, Back C A, Kilkenny J D 2008 Phys. Rev. Lett. 100 225001

    [2]

    Rygg J R, Seguin F H, Li C K, Frenje J A, Manuel M J E, Petrasso R D, Betti R, Delettrez J A, Gotchev O V, Knauer J P, Meyerhofer D D, Marshall F J, Stoeckl C, Theobald W 2008 Science 319 1223

    [3]

    Mackinnon A J, Patel P K, Town R P, Edwards M J, Phillips T, Lerner S C, Price D W, Hicks D, Key M H, Hatchett S, Wilks S C, Borghesi M, Romagnani L, Kar S, Toncian T, Pretzler G, Willi O, Koenig M, Martinolli E, Lepape S, Benuzzi-Mounaix A, Audebert P, Gauthier J C, King J, Snavely R, Freeman R R, Boehlly T 2004 Rev. Sci. Instrum. 75 3531

    [4]

    Li C K, Seguin F H, Frenje J A, Rygg J R, Manuel M, Petrasso R D, Town R P J, Amendt P A, Hatchett S P, Landen O L, Mackinnon A J, Patel P K, Smalyuk V A, Sangster T C, Knauer J P 2006 Phys. Rev. Lett. 97 135003

    [5]

    Sarri G, Cecchetti C A, Romagnani L, Brown C M, Hoarty D J, James S, Morton J, Dieckmann M E, Jung R, Willi O, Bulanov S V, Pegoraro F, Borghesi M 2010 New J. Phys. 12 045006

    [6]

    Gao L, Nilson P M, Igumenschev I V, Hu S X, Davies J R, Stoeckl C, Haines M G, Froula D H, Betti R, Meyerhofer D D 2012 Phys. Rev. Lett. 109 115001

    [7]

    Teng J, Hong W, Zhao Z Q, Wu S C, Qin X Z, He Y L, Gu Y Q, Ding Y K 2009 Acta Phys. Sin. 58 1635 (in Chinese) [滕建, 洪伟, 赵宗清, 巫顺超, 秦孝尊, 何颖玲, 谷渝秋, 丁永坤 2009 物理学报 58 1635]

    [8]

    Xiao Y, Wang X F, Teng J, Chen X H, Chen Y, Hong W 2012 Acta Phys. Sin. 61 234102 (in Chinese) [肖渊, 王晓方, 滕建, 陈晓虎, 陈媛, 洪伟 2012 物理学报 61 234102]

    [9]

    Ramanathan V, Banerjee S, Powers N, Cunningham N, Chandler-Smith N A, Zhao K, Brown K, Umstadter D, Clarke S, Pozzi S, Beene J, Vane C R, Schultz D 2010 Phys. Rev. ST Accel. Beams 13 104701

    [10]

    Snavely R A, Key M H, Hatchett S P, Cowan T E, Roth M, Phillips T W, Stoyer M A, Henry E A, Sangster T C, Singh M S, Wilks S C, MacKinnon A, Offenberger A, Pennington D M, Yasuike K, Langdon A B, Lasinski B F, Johnson J, Perry M D, Campbell E M 2000 Phys. Rev. Lett. 85 2945

    [11]

    Leemans W P, Nagler B, Gonsalves A J, Toth C, Nakamura K, Geddes C G R Esarey E, Schroeder C B, Hooker S M 2006 Nat. Phys. 2 696

    [12]

    Schumaker W, Nakanii N, McGuffey C, Zulick C, Chyvkov V, Dollar F, Habara H, Kalintchenko G, Maksimchuk A, Tanaka K A, Thomas A G R, Yanovsky V, Krushelnick K 2013 Phys. Rev. Lett. 110 015003

    [13]

    Lindl J D, Amendt P, Berger R L, Glendinning S G, Glenzer S H, Haan S W, Kauffman R L, Landen O L, Suter L J 2004 Phys. Plasmas 11 339

    [14]

    Wang X L, Li C, Shao M, Chen H F 2009 The Technique of Particle Detection (Hefei: USTC Press) p23 (in Chinese) [汪晓莲, 李澄, 邵明, 陈宏芳 2009 粒子探测技术(合肥: 中国科学技术大学出版社)第23页]

    [15]

    Bethe H A 1953 Phys. Rev. 89 1256

    [16]

    Andreo P, Medin J, Bielajew A F 1993 Med. Phys. 20 1315

    [17]

    West D, Sherwood A C 1972 Nature 239 157

    [18]

    Hurricane O A, Callahan D A, Casey D T, Celliers P M, Cerjan C, Dewald E L, Dittrich T R, Doppner T, Hinkel D E, Hopkins L F B, Kline J L, Le Pape S, Ma T, MacPhee A G, Milovich J L, Pak A, Park H -S, Patel P K, Remington B A, Salmonson J D, Springer P T Tommasini R 2014 Nature 506 343

    [19]

    Zhang W Y, Ye W H, Wu J F, Miu W Y, Fan Z F, Wang L F, Gu J F, Dai Z S, Cao Z R, Xu X W, Yuan Y T, Kang D G, Li Y S, Yu X J, Liu C L, Xue C, Zheng W D, Wang M, Pei W B, Zhu S P, Jiang S E, Liu S Y, Ding Y K, He X T 2014 Sci. Sin.-Phys. Mech. Astron. 44 1 (in Chinese) [张维岩, 叶文华, 吴俊峰, 缪文勇, 范征锋, 王立锋, 谷建法, 戴振声, 曹柱荣, 徐小文, 袁永腾, 康洞国, 李永升, 郁晓瑾, 刘长礼, 薛创, 郑无敌, 王敏, 裴文兵, 朱少平, 江少恩, 刘慎业, 丁永坤, 贺贤土 2014 中国科学: 物理学 力学 天文学 44 1]

    [20]

    Wang C, Fang Z H, Sun J R, Wang W, Xiong J, Ye J J, Fu S Z, Gu Y, Wang S J, Zheng W D, Ye W H, Qiao X M, Zhang G P 2008 Acta Phys. Sin. 57 7770 (in Chinese) [王琛, 方智恒, 孙今人, 王伟, 熊俊, 叶君建, 傅思祖, 顾援, 王世绩, 郑无敌, 叶文华, 乔秀梅, 张国平 2008 物理学报 57 7770]

  • [1] 肖渊, 王晓方, 滕建, 陈晓虎, 陈媛, 洪伟. 激光加速电子束放射照相的模拟研究. 物理学报, 2012, 61(23): 234102. doi: 10.7498/aps.61.234102
    [2] 徐兰青, 李 晖, 肖郑颖. 基于蒙特卡罗模拟的散射介质中后向光散射模型及分析应用. 物理学报, 2008, 57(9): 6030-6035. doi: 10.7498/aps.57.6030
    [3] 山田亮子, 渡边光男, 高飞, 刘华锋. 应用蒙特卡罗模拟进行正电子发射断层成像仪散射特性分析. 物理学报, 2009, 58(5): 3584-3591. doi: 10.7498/aps.58.3584
    [4] 和青芳, 徐 征, 刘德昂, 徐叙瑢. 蒙特卡罗方法模拟薄膜电致发光器件中碰撞离化的作用. 物理学报, 2006, 55(4): 1997-2002. doi: 10.7498/aps.55.1997
    [5] 樊小辉, 赵兴宇, 王丽娜, 张丽丽, 周恒为, 张晋鲁, 黄以能. 分子串模型中空间弛豫模式的弛豫动力学的蒙特卡罗模拟. 物理学报, 2011, 60(12): 126401. doi: 10.7498/aps.60.126401
    [6] 兰木, 向钢, 辜刚旭, 张析. 一种晶体表面水平纳米线生长机理的蒙特卡罗模拟研究 . 物理学报, 2012, 61(22): 228101. doi: 10.7498/aps.61.228101
    [7] 华钰超, 董源, 曹炳阳. 硅纳米薄膜中声子弹道扩散导热的蒙特卡罗模拟. 物理学报, 2013, 62(24): 244401. doi: 10.7498/aps.62.244401
    [8] 陈锋, 郑娜, 许海波. 质子照相中基于能量损失的密度重建. 物理学报, 2018, 67(20): 206101. doi: 10.7498/aps.67.20181039
    [9] 熊开国, 封国林, 胡经国, 杨杰, 万仕全. 气候变化中高温破纪录事件的蒙特卡罗模拟研究. 物理学报, 2009, 58(4): 2843-2852. doi: 10.7498/aps.58.2843
    [10] 王建华, 金传恩. 蒙特卡罗模拟在辉光放电鞘层离子输运研究中的应用. 物理学报, 2004, 53(4): 1116-1122. doi: 10.7498/aps.53.1116
    [11] 田永顺, 胡志良, 童剑飞, 陈俊阳, 彭向阳, 梁天骄. 基于3.5 MeV射频四极质子加速器硼中子俘获治疗装置的束流整形体设计. 物理学报, 2018, 67(14): 142801. doi: 10.7498/aps.67.20180380
    [12] 徐兰青, 李 晖, 谢树森. 手性介质中后向散射米勒矩阵特性及其在血糖无创检测中的应用初探. 物理学报, 2008, 57(9): 6024-6029. doi: 10.7498/aps.57.6024
    [13] 羊奕伟, 严小松, 刘荣, 鹿心鑫, 蒋励, 王玫, 林菊芳. 贫铀球壳中D-T中子诱发的铀反应率的测量与分析. 物理学报, 2013, 62(2): 022801. doi: 10.7498/aps.62.022801
    [14] 张雪, 王勇, 范俊杰, 朱方, 张瑞. 金属壁与介质窗之间次级电子倍增效应的研究. 物理学报, 2014, 63(16): 167901. doi: 10.7498/aps.63.167901
    [15] 李颖涵, 安竹, 李玲. keV能量电子致Al、Ti、Zr、W、Au元素厚靶特征X射线产额与截面的研究. 物理学报, 2020, (): . doi: 10.7498/aps.69.20200264
    [16] 王志军, 董丽芳, 尚 勇. 电子助进化学气相沉积金刚石中发射光谱的蒙特卡罗模拟. 物理学报, 2005, 54(2): 880-885. doi: 10.7498/aps.54.880
    [17] 田自宁, 欧阳晓平, 陈伟, 王雪梅, 邓宁, 刘文彪, 田言杰. 基于虚拟源原理的源边界参数蒙特卡罗反演技术. 物理学报, 2019, 68(23): 232901. doi: 10.7498/aps.68.20191095
    [18] 陈珊, 吴青云, 陈志高, 许桂贵, 黄志高. ZnO1-xCx稀磁半导体的磁特性的第一性原理和蒙特卡罗研究. 物理学报, 2009, 58(3): 2011-2017. doi: 10.7498/aps.58.2011
    [19] 李文芳, 杜金锦, 文瑞娟, 杨鹏飞, 李刚, 张天才. 强耦合腔量子电动力学中单原子转移的实验及模拟. 物理学报, 2014, 63(24): 244205. doi: 10.7498/aps.63.244205
    [20] 郭宝增. 用全带Monte Carlo方法模拟纤锌矿相GaN和ZnO材料的电子输运特性. 物理学报, 2002, 51(10): 2344-2348. doi: 10.7498/aps.51.2344
  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  765
  • PDF下载量:  125
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2014-10-19
  • 修回日期:  2015-02-21
  • 刊出日期:  2015-08-05

电子束放射照相的特性与参数优化

  • 1. 中国科学技术大学近代物理系, 合肥 230026
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 11375194)资助的课题.

摘要: 短脉冲强激光产生的电子束具有源尺寸小、脉宽窄、准单能谱等特点, 在放射照相诊断中具有独特作用. 本文通过分析电子在材料中散射并采用蒙特卡罗方法数值模拟, 研究了100 keV到几百MeV能量电子束对有厚度起伏或存在界面的靶的透视, 并与质子、X射线束透视结果比较, 给出了电子束放射照相的特性与参数优化: 基于电子在材料中非弹性散射或能量损失, 选用能量使其射程与靶厚度接近的电子束来诊断靶厚度不均匀性; 基于电子在材料中的弹性散射, 选用射程超过靶厚度的电子束来诊断靶界面.

English Abstract

参考文献 (20)

目录

    /

    返回文章
    返回