Выпуск 6, 2021

Monte Carlo simulation as a predictive tool to program a reloading operation of a gamma irradiator

Y. El-ouardi$^1$, A. Aknouch$^2$, A. Dadouch$^1$, M. Mouhib$^3$, M. Benmessaoud$^1$

The purpose of this work is to determine a date for the next reloading operation of the panoramic gamma irradiator of the Moroccan National Institute of Agronomic Research (NIAR) by studying the variation with time of the dosimetric mapping at the inside the irradiation casemate between 2021 and 2030. Monte Carlo simulation via the Geant4 code was used as a tool to establish the distribution of isodose in the irradiation room due to its important role in meeting the dosimetric requirements for this type of facilities. The results show that from 01/01/2024, serious measures must be taken to arrange a date for the NIAR irradiator reloading operation not later than 2027.

Study on the Heat Generation during Electron Irradiation for Two Specific Nanostructures

P. Zhang

For the purpose for exploring the thermal phenomenon under the electron irradiation process in the scanning electron microscope (SEM) imaging, a Monte Carlo (MC) simulation method was used to mainly calculate the spatial distributions of local temperature rise in two commonly-used nanostructures: a capsule-shaped gold nanorod (Au NR) and a silicon (Si) pitch. The influences of the primary electron (PE) beam energy and the PE beam size on the heat generation were systematically investigated. This work verified that 1) the heat in the main body of an Au NR is larger than that in two ends; 2) the heat in the periphery of an Au NR is less than that inside. As the PE energy increases, the distribution region of temperature rise gradually expands from the upper surface deep into interior and its amount rises proportionately. This study next presents that the distribution of temperature rise in a Si pitch becomes uniform with the increase of PE energy, but showing a weakening local intensity. The PE beam size affects the heat generation in both two structures significantly. Specifically, the distribution of temperature rise shows a gradually reduced intensity towards the larger PE beam size. Furthermore, this work revealed that the total electron (TE) line-scan profile inversely relates the temperature contour map. On the basis of the analysis of the electron trajectory and the electron-solid interaction, the underlying mechanism of these results was explained in detail. Compared with earlier reports that just focused on bulks, this work is of great benefit to study the relations between the local thermal issue and the structure of samples under a PE beam irradiation. It is believed that this research will greatly promote the development of the semiconductor industry.

К. Х. Прабхакара$^1$, Т. Б. Шапаева$^2$, М. Д. Давыдова$^3$, К. А. Звездин$^3$, А. К. Звездин$^4$, К. С. Девис$^1$, А. И. Кирилюк$^1$, Т. Г. Райзинг$^1$, А. В. Кимель$^1$

Используя метод, объединяющий двукратную высокоскоростную фотографию и метод накачки-зондирования, было обнаружено, что фемтосекундный лазерный импульс способен изменять скорость движущейся доменной границы в пленке феррита-граната. Комбинация указанных методов была использована впервые. Изменение скорости доменной границы зависит от энергии возбуждающего оптического импульса и скорости самой доменной границы и не зависит от поляризации импульса накачки. Этот результат не связан с локальным перемагничиванием и его нельзя объяснить локальным нагревом материала, поскольку увеличение температуры приводит к росту подвижности доменной границы. Для объяснения полученных результатов была предложена модель, в которой причиной торможения доменной границы является генерация вертикальных блоховских линий, вызванная импульсом накачки.

О. В. Акимова$^1$, И. С. Терёшина$^1$, Р. Д. Светогоров$^2$, С. В. Горбунов$^3$

Методами рентгеновской дифракции с использованием синхротронного излучения и просвечивающей электронной микроскопии с дифракцией электронов в данной работе проведены исследования микроструктуры мембранного сплава Pd-9.1 ат. % Y. Показано, что в сплаве матричная фаза имеет гранецентрированную кубическую решетку. Определено наличие зон Гинье-Престона и формирование упорядочения атомов сплава. Выявлено наличие дефектов, обогащенных атомами одного вида. Определены создаваемые ими поля деформаций.

К. А. Коцюбинский, Н. Т. Левашова, А. А. Мельникова

В работе исследуется вопрос о стабилизации решения вида фронта параболической задачи для одномерного уравнения реакция-диффузия к решению с внутренним переходным слоем соответствующей стационарной задачи. Результат о стабилизации, полученный ранее В.Ф. Бутузовым и И.В. Неделько при помощи метода параметрических барьеров, в настоящей работе уточняется благодаря учету скорости движения фронта, что позволяет получить оценку времени, за которое решение параболической задачи окажется в малой окрестности стационарного решения. Этот результат является практически важным для применения численных методов стационирования при решении эллиптических задач.

С. А. Магницкий, Д. П. Агапов, И. А. Беловолов, П. П. Гостев, Д. Н. Фроловцев, А. С. Чиркин

Обсуждаются основные аспекты фантомной поляриметрии (ФП) - нового перспективного направления в фантомной оптике, которое мы развиваем в последнее время. В современной терминологии ФП - это интеллектуальная система оптической визуализации, относящаяся к классу систем искусственного интеллекта. Рассмотрены принципы построения теории ФП как в классическом, так и в квантовом свете. Описаны методики и схемы экспериментальной реализации ФП. Приведены описания созданной нами приборной базы, позволяющей реализовать ФП в квантовом свете: счетчики одиночных фотонов; время-цифровой преобразователь; СПР-источники коррелированных фотонов и квантовый томограф.

Ю. В. Думин$^{1,2}$

Процесс ридберговской блокады, который рассматривается в настоящее время как один из наиболее перспективных подходов к реализации квантовых вычислений, может существенно терять свою эффективность из-за межатомных взаимодействий, сдвигающих частоту возбуждения первоначально заблокированных частиц в область резонанса с внешним лазерным излучением. В настоящей работе мы развиваем аналитическую теорию этого эффекта, основываясь на самосогласованной модели двух ридберговских атомов, воздействующих друг на друга своими дипольными электрическими полями и испытывающими штарковское расщепление уровней энергии под действием этих полей. Как следует из наших вычислений, типичное межатомное расстояние, на которых начинает проявляться эффект разблокировки из-за "паразитических" резонансов, приблизительно совпадает с ранее делавшимися качественными оценками; однако количество таких резонансов может оказаться значительно больше, чем в проводившихся в последнее время численных симуляциях некоторых конкретных систем. Таким образом, возможность нарушения ридберговской блокады на малых межчастичных расстояниях должна тщательно учитываться в любых будущих приложениях для квантовых вычислений.

Д. А. Товмасян$^{1,2}$, А. А. Логинова$^1$, А. П. Черняев$^2$, А. В. Нечеснюк$^1$

Verification of radiation therapy plans on the Tomotherapy device is generally performed by comparing the measured dose distribution in the phantom with the calculated dose from the Tomotherapy planning system. However, the number of points at which measurement is possible is limited, and the time of the verification procedure exceeds the time of the patient's treatment. At the same time, the exit detectors of the machine have the ability to measure the output radiation fluence throughout the entire irradiation time, they have a high spatial resolution, and do not require additional installation efforts. The article develops a method for processing data from the exit detectors of Tomotherapy and for comparing them with data from the planning system. An application has been created in the MATLAB that processes 2 types of data: a radiation therapy plan in DICOM format from the planning system and raw data from the exit detectors. A method for resulting the data to a single view is developed by taking into account correction factors, such as background radiation, the shape of the detector, the influence of neighboring leafs, and the leaf-channel relationship. It is possible to compare two sets of data using a two-dimensional gamma index. The created method will make the verification of radiation therapy plans more informative, accurate and easier, and in the future, it can help evaluate the accuracy of dose delivery and the accuracy of patient positioning during treatment.

И. И. Мохов$^{1,2}$, А. Г. Порошенко$^1$

Получены статистические оценки связи между характерными размерами и временем жизни полярных мезоциклонов (ПМЦ) с использованием данных STARS (Sea Surface Temperature and Altimeter Synergy for Improved Forecasting Polar Lows) для периода 2002-2010. Отмечены особенности их нелинейной связи. Предложено модельное объяснение степенной, в простейшем случае линейной, зависимости для наиболее крупномасштабных и долгоживущих ПМЦ. Ключевые слова: данные STARS, связь размеров и времени жизни полярных мезоциклонов, модельные оценки