Предложена методика измерения показателя преломления,
коэффициента поглощения и толщины электрооптических полимерных
пленок. В ее основе лежит призменное возбуждение волноводных мод в
планарном волноводе и специальный алгоритм обработки данных
измерения. Методика позволяет измерять показатель преломления с
точностью ±1×10-4, что является достаточной точностью для
измерения коэффициента
r33 в электрооптических полимерных материалах.
Е.В. Грызлова, М.М. Попова. Управление угловым
распределением фотоэлектронов при ионизации неона циркулярно
поляризированными основной и второй гармониками высокочастотного
лазера
В рамках
полуклассической теории возмущений были исследованы
интерференционные эффекты, возникающие в результате прямой
однофотонной и резонансной двухфотонной ионизации неона
двухчастотным циркулярно поляризованным излучением. Получены
аналитические формулы для дифференциального сечения процесса в
многоэлектронных атомах инертных газов и максимальной полярной
асиметрии угловых распределений фотоэлектронов. Выполнены первые
расчеты для атома неона при параметрах излучения, экспериментально
реализуемых на современных лазерах на свободных электронах.
Обнаружено, что, в отличие от случая водорода, одинаковые и
противоположные спиральности гармоник могут приводить к разной
величине асимметрии, то есть разной степени когерентного контроля.
И.О.
Волков, И.С. Дьячков, Л.Н. Смирнова, Р.А. Шоркин. Характеристики
событий соударений протонов в открытых данных эксперимента ATLAS
Parameter
distributions for events with W, Z boson and top quark pairs
production in ATLAS open data are presented. Comparison of
distributions in different ranges of parameters was carried out.
Obtained results were compared with public results of ATLAS
collaboration.
В работе
представлены распределения параметров событий с рождением W, Z
бозонов и пар топ кварков в открытых данных ATLAS. Произведена
сравнительная характеристика этих событий при разных параметрах.
Проведено сравнение результатов с данными, опубликованными
коллаборацией ATLAS.
О.В. Мешков. Системы мониторинга триггера
B-физики в эксперименте ATLAS Большого адронного коллайдера
Раздел B-физики в эксперименте ATLAS
ставит задачей исследование адронов, в состав которых входят
b-кварки, или b-адроны. Для того, чтобы уменьшить поток данных
используется триггерная система отбора событий. Триггер B-физики
отбирает события с двумя мюонами с противоположными электрическими
зарядами и пороговыми значениями поперечных импульсов 4 или 6 ГэВ.
Он реализован с помощью программных алгоритмов, включенных в триггер
высокого уровня. Для поддержания правильной работы триггера B-физики
используется мониторинг. Существует два вида мониторинга триггера
B-физики: offline и online мониторинг. Активно ведется работа по
поддержке и совершенствованию средств мониторинга триггера B-физики.
М.В. Симонов, Е.В. Владимирова, Т.Ю.
Третьякова. Предсказание характеристик изотопов 102-106 элементов на
основе массовых соотношений
В работе проведена оценка энергии связи сверхтяжелых элементов
Z= 102-106 c
использованием феноменологического подхода, основанного на
разностях масс атомных ядер. В расчетах используется соотношение для
протон-нейтронного взаимодействия и его аппроксимация для области
сверхтяжелых элементов. Получены характеристики α-распада как
основного канала распада изотопов в данной области, по которому
производится их идентификация. Расчеты проведены на
последнем варианте базы экспериментальных данных
AME2016. В работе обсуждается влияние оболочечных эффектов,
проводится сравнение с результатами, полученными в других
теоретических подходах.
С.В. Сидоров, А.А. Джиоев, Т.Ю. Третьякова.
Скорости бета-распада и e-захвата в нагретых ядрах 56Ni
Thermal effects on the electron capture and beta-decays rates are
studied for 56Ni embedded in dense and hot matter of the
collapsing core of a massive star. The influence of temperature on
the strength distributions of GT transitions is considered in the
framework of the Skyrme-TQRPA model. It is shown that thermal
effects make possible negative- and low-energy GT transitions which
are Pauli blocked at zero temperature. The obtained weak-interaction
rates are compared with those from the large-scale shell model
calculations.
Изучалось влияние
тепловых эффектов на скорость захвата электронов и бета-распада ядра
56Ni находящегося в горячей и плотной материи коллапсирующего
кора массивной звезды. Силовая функция ГТ переходов в нагретом
ядре получена с использованием формализма Скирм-ТКПСФ. Показано, что
рост температуры ведет к появлению ГТ переходов с низкой и
отрицательной энергией, которые заблокированы принципом Паули в
холодном ядре. Рассчитанные скорости бета-распада и
e-захвата в ядре 56Ni
сравниваются с результатами, полученными в рамках модели оболочек.
А.В. Гореликов, Д.Н. Грозданов, Ю.Н. Копач,
Н.А. Фёдоров. Построение функции отклика детектора гамма квантов для
реакции неупругого рассеяния нейтронов с энергией 14 МэВ в проекте
TANGRA
А.А. Слюсарев, П.Г. Бабаевский, Г.М.
Резниченко, И.Г. Агапов. Методика ускоренной оценки
температурно-временных и деформационно-силовых параметров
термостимулируемого эффекта памяти формы в полимерных композитах
методом динамического механического анализа.
Термостимулируемый эффект памяти формы (ТС ЭПФ) в полимерных
композиционных материалах (ПКМ) и (сетчатых) полимерных матрицах
заключается в способности этих материалов при нагревании до
определенной температуры, так называемой температуры конверсии (ТК),
легко изменять форму при приложении внешней силы,
самопроизвольно ее восстанавливать в отсутствие сдерживающей
силы и фиксировать измененную и восстановленную форму при
охлаждении. Основными факторами, определяющими ЭПФ в ПКМ
являются:
большая величина и обратимость высокоэластических деформаций
матрицы при Тк> Тс= Твэ;
упругие деформации армирующей компоненты (ткань, лента);
замораживание высокоэластической деформации при Т<<Тс.
Разработана методика ускоренной оценки температурно-временных и
деформационно-силовых параметров ТС ЭПФ с помощью динамического
механического анализатора (ДМА).
Методика апробирована на углепластиках с различным типом матрицы
(ЭНФБ и ЭД-20) и ткани в качестве армирующего. В методике
ускоренной оценки деформационно-силовых параметров ТС ЭПФ в ПКМ
на стадиях изменения, восстановления и фиксированияих формы используются слишком малые размеры образцов. Поэтому
получаемые результаты могут быть использованы только при
ускоренном выборе составов материалов и сравнительной оценке
условий и эффективности проявления ТС ЭПФ в них.
Thermally stimulated shape memory effect (TS SME) in polymer
composite materials (PCM) and cross linked polymer matrices is
the ability of these materials when heated to a certain
temperature, the so-called conversion temperature (Tc), easy to
change the shape when an external force is applied,
spontaneously restore in the absence of a restraining force and
fix the modified and restored form upon cooling
The main factors determining the SME in PCM are:
a large value and reversibility of highly elastic deformations of
the matrix at Tc> Tg = Th;
elastic deformations of the reinforcing components (fabric, tape);
freezing of highly elastic deformation at T << Tc.
A technique has been developed for the rapid assessment of
temperature-time and deformation-force parameters of the TS SME
using a dynamic mechanical analyzer (DMA).
The technique was tested on carbon plastic with a different type
of matrix and fabric as reinforcing. In the developed method for
the accelerated evaluation of the deformation-force parameters
of the TC SME in PCM at the stages of changing, restoring and
fixing their shape, the sample sizes are too small. Therefore,
the results obtained can be used only with an accelerated
selection of the composition of materials and a comparative
assessment of the conditions and effectiveness of the
manifestation of the TS SME in them.
А.Н. Романов, T. Chiarusi, V. Kulikovskiy, M.
Sanguineti, F. Versari. Наблюдение тени Солнца в потоке
мюонов и ее применение для калибровки нейтринного телескопа ANTARES
Д.Н. Заборов, Е.А. Куров, Е.В.Широков. Возможности проекта (Protvino-to-ORCA) для широкого спектра задач в
физике нейтрино
Выращена и исследована серия тонких пленок MnxSi1−xстолщинами от 50 до 100 нм. Пленки выращены методом
импульсного лазерного осаждения вакууме и в атмосфере аргона.
Показано существенное влияние давления буферного газа в ростовой
камере на структурную и магнитную однородность полученных пленок.
Исследованы условия формирования в образцах ферромагнитной фазы с
высокой температурой Кюри (> 300 K). Получены времяпролетные
кривые для ионов факела при изменении их энергии за счет изменения
давления аргона в напылительной камере.
А.А. Устинов, П.Г. Бабаевский, Н.А. Козлов, Н.В. Салиенко. Использование метода
конечных элементов и модели когезионной зоны для анализа
трещиностойкости клеевых соединений
В работе описывается
использование метода конечных элементов и модели когезионной зоны
для анализа трещиностойкости клеевых соединений на основе
наполненных клёв марок ЭПК-1, ВК-9, К-300-61. Экспериментально
определённая длинна когезионной зоны используется для оценки
зарождения и развития межслоевой трещины при 3D
численном моделировании.
The paper describes the use of
the finite element method and the cohesive zone model for analyzing
the crack resistance of adhesive joints based on the filled ticks of
the types EPK-1, VK-9, K-300-61. The experimentally determined
length of the cohesive zone is used to estimate the initiation and
propagation of an interlayer crack in 3D numerical simulation.
В.Н. Мамедова,
Е.М. Лялина, И.В. Крылов, К.В. Хайдуков,
А.В. Сочилина,
А.В. Нечаев, А.Н. Генералова,
А.Г. Савельев,
Е.В. Хайдуков.
Создание люминисцентного скаффолда из коллагена методом
электроспиннинга
Методом электроспиннинга сформированы
люминесцентные коллагеновые скаффолды с диаметром волокон порядка
0.5 мкм. Полученные волокнистые структуры способны обеспечить
благоприятную основу для пролиферации и миграции живых клеток и
свободного отвода жидкости. В качестве маркеров в скаффолды были
внедрены апконвертирующие наночастицы способные при возбуждении
лазерным излучением на длине волны 975 нм люминесцировать в видимом
диапазоне длин волн (520, 530, 540, 650 нм). Показано, что сигнал
фотолюминесценции возможно детектировать под слоем фантома,
имитирующего биоткань толщиной до 6 мм.
М.Д. Хоменко. Численное моделирование термонапряжений в кристаллах твердотельного лазерного резонатора с
солнечной накачкой.
Разработан программный код для численного
моделирования тепловых полей и термонапряжений в кристаллах
твердотельного лазерного резонатора с солнечной накачкой и с внешним
сенсибилизатором для заданного объемного поглощения излучения.
Проведена верификация программы на нескольких сетках. Показано, что
разработанный солвер хорошо соответствует аналитическому решению и
может быть использован для расчета термонапряжений.
П.Г. Бабаевский,
Н.В. Салиенко, Г.В. Новиков. Определение оптимального количества
интерфейсных элементов при конечно-элементном моделировании
возникновения и развития межслоевой трещины в углепластике с помощью
экспериментально определённых параметров длины когезионной зоны
Предложено использовать в конечно-элементной 3D-модели
расслоения по моде I образца углепластика в
виде двухконсольной балки длины когезионной зоны
(lcz),
рассчитанной по экспериментально определенным параметрам -
локальной межслоевой когезионной прочности материала (σIС) и интенсивности
высвобождения упругой энергии(GIC).
Рассчитанная длина когезионной зоны применена в модели для подбора
минимального числа конечных элементов при оптимальном их размере,
что обеспечивает более высокую точность вычислений основных
параметров трещиностойкости образцов слоистого углепластика при
минимизации их объема.
Б. Мерзук, Д.К. Миннебаев, А.А.
Шемухин, Ю.В.Балакшин. Распыление полупроводников ионами высоких
энергий
В данной статье рассматривается такое
явление, как распыление: его применение, история и свойства.
Неотъемлемой частью, которого является основная теория – теория
Зигмунда, которая на данный момент считается основной в области
распыления, так как она учитывает наибольшее количество нюансов
ионного распыления. Она гласит, что коэффициент ионного распыления Y
пропорционален косинусу угла распыления θ в степени
n, который в
свою очередь зависит от массы и заряда. То есть теоретически он
должен возрастать с увеличением энергии налетающих частиц. При
проверке этого утверждения при энергиях порядка 10 кэВ, теория
выполнялась, однако эксперименты, проведенные при более высоких
энергиях (80, 200, 250 и 300 кэВ) продемонстрировали, что это не
так, и в области 200 -250 кэВ имеется значительный провал значения
этого коэффициента.
А.Д.
Федорова, С.С. Белышев, А.А. Кузнецов, А.Б. Присёлкова. Исследование
фотоядерных реакций на изотопах иттрия и итербия
А.А.
Пряничников, М.А. Белихин. Моделирование детектора положения пика
Брэгга в режиме реального времени для применения в протонной терапии
Одним из ключевых аспектом реализации эффективной протонной терапии
глубокорасположенных опухолей, наряду с качественным планированием,
является осуществление контроля корректности облучения. В настоящее
время для контроля правильности облучения широко используется метод
позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), основанный на регистрации
пары γ-квантов, рождающихся при аннигиляции позитронов от
бета-распада радионуклидов, образованных в процессе облучения. Метод
ПЭТ не является on-line методом: пространственные ПЭТ –
распределения сравниваются с запланированными после проведения
сеанса облучения. Новым перспективным методом on-line
мониторирования облучения является метод, предложенный в работах
[1-3], основанный на регистрации мгновенных γ-квантов, испускаемых в
процессе облучения в ортогональном направлении (по отношению к
направлению терапевтического пучка).
Целью данной работы являлось полномасштабное статистическое
моделирование связанного переноса многокомпонентного излучения с
использованием реалистичной 3D-модели прототипа клинической
установки по on-line мониторированию положения пика Брэгга на
комплексе протонной терапии “Прометеус” [4,5] и системы щелевых
коллиматоров для определения достижимой точности детектирования и
выбора ее оптимальных параметров. Моделирование производилось в
рамках прецизионного комплекса RTS&T [6] с использованием файлов
оцененных ядерных данных библиотек ENDF/B VII.1 и LA-150 [7].
One of the key aspects of performing effective proton therapy of
deep-seated tumors together with good planning is controlling the
correctness of the exposure. At present, to monitor the correctness
of exposure, positron emission tomography (PET), which is based on
the recording of a pair of γ rays produced during the annihilation
of positrons is widely applied. PET is not an online method: the
spatial PET distributions are compared to the planned ones after
carrying out an irradiation session. A new promising method of
online monitoring of irradiation is the method suggested in [1-3]
based on recording prompt γ rays emitted in the orthogonal direction
(with respect to the direction of the therapeutic beam) during
irradiation.
The purpose of this work was the precision statistical simulation of
multiparticle radiation transport using a realistic 3D model of
clinical setup prototype and the systems of slot-hole collimators
for the online monitoring of the Bragg peak position at the
Prometheus proton therapy complex [6] to define an available
detecting accuracy and choose its optimum parameters. The numerical
simulation of the experiments was carried out using the RTS&T
high-precision radiation transport software package [6] using files
of evaluated nuclear data from ENDF/B VII.1 and LA-150 libraries
[7].
Г.С. Боровский,
М.В. Желтоножская, П.Д. Ремизов, А.П.Черняев. Исследование выхода
89Zr в фотоядерных реакциях на молибдене
Произведено облучение молибденовой мишени
(80 мин), записан и обработан спектр. Найдена активность мишени
и отношение сечений реакций (γ,3n) и (γ,n).
А.В. Белоусов, М.В. Желтоножская, Е.Н. Лыкова, П.Д. Ремизов, А.П. Черняев. Исследование
возможности получения медицинского источника 131Cs в
фотоядерных реакциях
Предложен новый метод получения
медицинского источника 131Csфотоядерным путём. Было проведено облучение хлорида
цезия тормозным облучением 55 МэВ и записано 3 спектра по прошествии
2,61, 9,8 и 21,73 суток после окончания облучения. Были получены и
сравнены между собой экспериментальные и теоретические значения
сечений образования 131Cs и
132Cs, а
также вычислена скорость активации 131Cs при таком
режиме ускорения.
Е.М. Касьяненко,
А.И. Омельченко. Фототермический эффект нагрева наночастиц в
биологических тканях
В.М. Авдюхина,
У.А. Близнюк, А.В. Белоусов, П.Ю. Борщеговская, И.С. Левин, В.С.
Ипатова, Ф.Р. Студеникин, А.П. Черняев, Д.С. Юров. Воздействие
ионизирующего излучения на кинетику прорастания клубней картофеля и
на содержание белка и сахаров в картофельных клубнях
На
физическом факультете МГУ имени М.В. Ломоносова проводятся
экспериментальные исследования по радиационной обработке продуктов
питания различными видами ионизирующего излучения. В работе
обсуждается воздействие рентгеновского излучения в различных дозах
на биохимические показатели картофеля как альтернативы гамма
излучению, а также воздействие ускоренных электронов в различных
дозах на кинетику прорастания клубней картофеля.
Е.Н. Лыкова, Е.П. Морозова, С.С. Хромов, А.П. Черняев.
Исследование возможности использования CBCT для проведения дозиметрического планирования
лучевой терапии
Современные линейные ускорители обычно имеют ряд
вариантов визуализации для лучевой терапии. Киловольтные
визуализирующие системы, предназначенные для улучшения укладки
пациента, в настоящее время обычно используются для выполнения
компьютерной томографии на коническом пучке (CBCT) для трехмерного
(3D) сопоставления. CBCT позволяет контролировать анатомические
деформации (потерю веса, регрессию опухоли) в ходе лучевой терапии,
что делает его мощным инструментом для улучшения позиционирования
пациента во время лечения и улучшения локализации мишеней на
протяжении курса лечения.
Изображения CBCT включают в себя больший объем рассеяния по
сравнению с изображениями КТ, что приводит к большему изменению
значений HU, что ограничивает точность калибровки HU и надежность
изображения. Таким образом, на сегодняшний день, планы лечения,
основанные на планировочной КТ, по-прежнему превосходят планы на
основе CBCT.
В
настоящей работе исследуются параметры, влияющие на стабильность
значений чисел Хаунсфилда. Для этого использовалась встроенная
визуализирующая система на укорителе Varian Clinac
и фантом Catphan. Все измерения сравнивались
с калибровочной КТ полученной при стандартном протоколе
сканирования.
Г.А. Крусанов,
А.В. Белоусов, А.П. Черняев. Распределение вклада продуктов
фотоядерных реакций в поглощенную дозу по глубине проникновения
By
computer simulation using Geant4 toolkit it was shown that the
largest contribution of heavy charged particles — products of
photonuclear reactions — is observed in the near-surface layers. Of
all the products, the largest contribution (up to 40% in the case of
monochromatic photons and up to 2% in the case of bremsstrahlung)
comes from alpha particles.
В работе методом компьютерного моделирование в среде
Geant4 показано, что наибольший вклад тяжелых заряженных
частиц – продуктов фотоядерных реакций наблюдается в
приповерхностных слоях. При этом из всех продуктов наибольший вклад
(до 40% в случае монохроматических фотонов и до 2% в случае фотонов
тормозного спектра) дают альфа-частицы.
В.В. Розанов, А.А. Николаева, И. В. Матвейчук, А.П. Черняев.
Способ снижения дозовой нагрузки в процессе радиационной
стерилизации костных имплантатов
Среди всех технологий стерилизации костных
имплантатов наиболее широкое применение получил радиационный способ
обработки костных фрагментов потоком гамма-квантов или электронов.
Определяющим параметром при этом является величина поглощенной дозы.
Одной из главных проблем является максимально возможное уменьшение
дозы с соблюдением условия высокой стерильности имплантатов. Для
решения этой проблемы была предложена технология комбинированной
стерилизации с использованием радиационной и озоно-воздушной
обработки. На первом этапе костные фрагменты обрабатываются
озоно-воздушной смесью, что уменьшает радиорезистентность и снижает
популяцию микроорганизмов перед последующей радиационной обработкой.
Микробиологические исследования подтвердили эффективность
разработанного метода.
М.Л. Новикова, А.В. Южаков, О.И. Баум. Тепловая модификация хрящей и мониторинг с
помощью спекл-модулированных изображений.
Для
наблюдения за модификацией ткани при лазерном облучении применяется
метод контрастных значений спекл-модулированных изображений. Техника
основана на визуализации взаимодействия между когерентным
монохроматическим излучением и исследуемыми биотканями. Были
получены зависимости коэффициента корреляции и контраста изображения
от температуры нагрева ткани. Такой контроль может позволить
корректировать режим облучения в реальном времени.
Д.А. Товмасян, А.А. Логинова. Разработка метода обработки и
сравнения синограмм с аппарата
Tomotherapy
Производитель аппарата Tomotherapy
не предоставляет пользователю средства прямого контроля параметров
многолепесткового коллиматора (МЛК), использование же косвенных
методов контроля (измерение дозы в фантоме) не позволяет однозначно
определить причину возможных ошибок. Неточность подведения дозы
помимо некорректной работы МЛК может быть вызвана несогласованностью
взаимного движения источника и стола; несовершенством алгоритма
расчета; неточностью позиционирования фантома; качеством настройки
пучка. Для исследования большинства вышеописанных причин существуют
специализированные тесты. Для проверки работы МЛК таких тестов нет.
Точность воспроизводимости запланированной карты открытия лепестков
(синограммы) существенно влияет на распределение дозы внутри
пациента. При его работе данная точность определятся набором
механических и электронных компонентов МЛК. Сложное взаимодействие
этих факторов приводит к различиям в воспроизводимости реальной и
запланированной синограмм лепестков. В дополнение, лепестки
подвергаются механическому стрессу, вызванному необходимостью
выполнения большого количества быстрых перемещений.
Таким образом,
контроль качества работы многолепесткового коллиматора является
весьма актуальной задачей. В данной работы была разработана
программа, обрабатывающая синограммы с системы планирования и со
встроенных детекторов, для последующей верификации воспроизводимости
и точности работы бинарного многолепесткового коллиматора в системе
Tomotherapy.
И.И. Банникова, А.В. Далечина, Е.Н. Лыкова, А.П. Черняев. Использование томографии в
коническом пучке для верификации стереотаксического пространства при
радиохирургии на аппарате Leksell Gamma Knife Icon
А.В. Кузнецова,
М.В. Гуляев, Д.Н. Силачев, Т.И. Данилина, Л.Л. Гервиц, Ю.А. Пирогов.
Применение перфтордекалина в качестве реперной молекулы для метода
19F МРТ оксиметрии
Определяя давление кислорода в опухолевой ткани, можно предсказать
степень ее развития или, наоборот, ингибирования. Для этих целей
может использоваться методика 19F МРТ оксиметрии,
основная идея которой заключается в определении скорости продольной
релаксации атомов фтора-19 перфторуглеродных веществ (ПФУ),
появляющихся в опухолевой ткани в результате их внутривенного
введения в составе эмульсий или после непосредственного введения их
в область интереса в чистом виде. Обычно в качестве ПФУ используют
перфтор-15-краун-5-эфир (С10F20O5)
или гексафторбензол (C6F6), благодаря наличию
в их составе большого количества магнитно-эквивалентных ядер
фтора-19 – 20 и 6, соответственно. В данной работе мы показали, что
для метода 19F МРТ оксиметрии может применяться также
перфтордекалин (ПФД, С10F18), состоящий из
двух изомеров – транс- и цис-, смешанных в соотношении примерно 1:1.
ПФД широко используется в медицине, а также является одним из
главных компонентов препарата Перфторан® – кровезаменитель с
газотранспортной функцией. В работе изучены технические аспекты
применения ПФД для метода 19F МРТ оксиметрии, определены наиболее чувствительные к
парамагнитному влиянию кислорода его перфторированные группы при
различных температурах. Определено оптимальное количество ПФД,
необходимое для проведения in vivo19F МРТ исследований
Построены T1-карты и pO2-карты
регионального распределения парциального давления кислорода в
области расположения глиомы С6 головного мозга крыс. Показано, что с
ростом опухоли значения pO2 в ней уменьшаются – за
две недели давление кислорода в опухоли падает более чем в 4 раза,
что объясняет прогрессирующее развитие в ней гипоксии. Таким
образом, применяя ПФД в качестве репортерной молекулы, можно
повысить диагностические возможности метода МРТ.
У.А. Близнюк, П.Ю.
Борщеговская, В.С. Ипатова, З.К. Никитина, И.К. Гордонова, Ф.Р. Студеникин,
А.П. Черняев, Д.С. Юров. Контроль микробиологических показателей
охлажденной форели после радиационной обработки электронами с
энергией 1 МэВ
Данная работа посвящена исследованию воздействия ускоренных
электронов с энергией 1 МэВ на обсемененность и на
микробиологические показатели охлажденной рыбной продукции, в том
числе на бактерии Escherichia coli, предварительно заселенные в
измельченное мясо форели.
При этом осуществлялся мониторинг микробиологических
показателей как контрольных, не облученных образцов, так и образцов,
подвергшихся воздействию ионизирующего излучения.
В качестве объекта исследования использовали форель радужную
охлажденную, а также условно-патогенные бактерии Escherichia coli
(референтный штамм Американской коллекции типовых культур (АТСС) –
E. coli АТСС 25922).
Облучение образцов проводилось на ускорителе электронов
непрерывного действия УЭЛР-1-25-Т-001 с энергией 1 МэВ со средней
мощностью пучка 25 кВт в различных дозах от
0,1 кГр до 5 кГр для обработки пробирок с рыбным гомогенатом,
с суспензией бактерий и с гомогенатом с добавлением суспензии
бактерий; в дозах от 21 Гр до 21 кГр для обработки кусков форели
массой 50 г, длиной 20 см, шириной 3 см, толщиной 0,8 см.
Обнаружено, что общее значение количества бактерий в рыбном фарше
при облучении пучком ускоренных электронов с энергией 1 МэВ
уменьшается в 1.3 раза при дозе облучения 150 Гр, в 9 раз при 1 кГр
и при 5 кГр практически отсутствуют. Показано, что выживаемость
бактерий в суспензии с гомогенатом рыбы выше, по сравнению с
выживаемостью бактерий в физиологическом растворе. Следовательно,
бактерии, находящиеся в продуктах питания, становятся более
радиоустойчивыми к воздействию ионизирующего излучения по сравнению
с бактериями, находящимися без питательной среды. Так же
установлено, что при воздействии пучка ускоренных электронов с
энергией 1 МэВ количество мезофильных аэробных,
факультативно-анаэробных микроорганизмов уменьшалось с увеличением
дозы облучения в диапазоне от 21 Гр до 21 кГр. При этом остаточные
радионуклиды и патогенные микроорганизмы в кусках форели после
облучения обнаружены не были.
А.А. Логинова, С.М. Варзарь, А.П. Черняев. Влияние точности
позиционирования пациента на гомогенность распределения дозы в
области стыковки полей при проведении тотального облучения тела с
использованием VMAT (Volumetric modulated arc therapy).
Тотальное
облучение тела (ТОТ) используется при лечении многих заболеваний
онкогематологической. При этом необходимо обеспечить как однородное
распределение дозы в мишени и, при необходимости, снизить до
заданных уровней дозу в органах риска. Современные подходы к ТОТ
предполагают применение нескольких полей, перекрывающих друг друга.
Применение современных методов лучевой терапии, в частности лучевой
терапии с модуляцией интенсивности позволяет ограничить максимальные
и минимальные значения доз в области наложения (стыковки) полей. В
данной работе исследовалось влияние точности позиционирования
пациента относительно запланированных положений изоцентров на
итоговое распределение дозы внутри пациента. В частности была
рассмотрена наиболее вероятная ошибка позиционирования лечебного
стола ускорителя при перемещении в продольном направлении:
Δy=0 mm (ошибка отсутствует), Δy=-2
mm (стол систематически перемещается на 2 мм меньше, чем
запланировано), Δy=2 mm ( стол систематически перемещается на 2 мм больше, чем
запланировано).
Рассмотренные в работе ошибки позиционирования пациента относительно
запланированного положения изоцентров пучков не приводят к значимым
дозиметрическим последствиям с точки зрения предписанных средних,
максимальных и минимальных значений доз в
PTV и органах риска при проведении ТОТ в рамках описанной
методики.
У.А. Близнюк, П.Ю. Борщеговская, В.С. Ипатова, В.А.Леонтьев,
М.Н. Семенова, Ф.Р. Студеникин, А.П. Черняев. Исследования по
применению ионизирующего излучения для продления сроков хранения
сельскохозяйственной продукции
В
работе обсуждаются исследования по применению ионизирующего
излучения для решения проблемы продления сроков хранения, повышения
качества и безопасности пищевой и сельскохозяйственной продукции.
Известно, что под влиянием воздействия ионизирующего
излучения уменьшается количество патогенных микроорганизмов в
продуктах животного происхождения и ингибируется фитопатогенная
микрофлора продуктов растительного происхождения, что позволяет
значительно увеличить их сроки хранения. Однако, актуальны научные
исследования по оценке влияния излучения на биохимические и
органолептические свойства облученных образцов. Остаются вопросы в
отношении определения оптимальных доз ионизирующего излучения для
обработки каждого конкретного продукта. В докладе приведен пример
таких исследований на кафедре физики ускорителей и радиационной
медицины физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.
The paper discusses research on the use of
ionizing radiation to solve the problem of extending the shelf life,
improving the quality and safety of food and agricultural products.
It is known that under the influence of
ionizing radiation the number of pathogenic microorganisms in the
products of animal origin decreases and the phytopathogenic
microflora of plant products is inhibited, which allows to
significantly increase their shelf life. However, relevant research
to assess the effect of radiation on the biochemical and
organoleptic properties of irradiated samples. Questions remain
regarding the determination of optimal doses of ionizing radiation
for the treatment of each specific product. The report gives an
example of such research at the Department of physics of
accelerators and radiation medicine of the faculty of physics of
Lomonosov Moscow State University.
К.А. Уразова, А.П. Черняев, Г.Е. Горлачев,
А.В. Голанов. Использование диффузионных данных магнитно-резонансной
томографии в задачах радиотерапии
The
possibilities of modern stereotactic radiation therapy provide the
implementation of radiation treatment of various intracranial
pathologies with a high degree of conformity, coverage and dose
gradient. One of the most important stages of therapy planning is
the visualization of the pathological target and the surrounding
healthy tissues. In cases where critical structures are closely
adjacent to a tumor, located inside the pathological target in whole
or in part (for example, pituitary adenomas, craniopharyngiomas,
optic nerve gliomas) and determining the outlines of critical
structures from a standard set of images is difficult. In this case,
for studying the structure of the white matter of the brain, another
MRI modality called diffusion-weighted (DWI) can be used, which
allows allows for in vivo measurements of white matter fiber
orientation based on information about the diffusion of water. An
addition to DWI is diffusion-tensor tomography (DTT), capable of
producing quantitative maps of microscopic natural displacements of
water molecules that occur in tissues as part of the physical
diffusion process.
The
purpose of the report is to analyze the main algorithms used to
build brain white matter pathways and compare software packages
based on them for identifying the necessary functionality to create
complete software that meets the needs of radiation therapy.
Since
the advent of DTI, its processing, analysis, and visualization have
become main focuses of research in medical imaging. In view of this,
there are a wide variety of diffusion models (diffusion-tensor
approach, multi-tensor models, a model based on the fiber
orientation distribution function (ODF), Q-ball), tractography
algorithms (deterministic and probabilistic), and, accordingly,
software packages (ExploreDTI, 3D Slicer, MRTrix, FSL, AFNI, Camino,
TORTOISE, TrackVis, MedINRIA, etc.) working on their basis. There
are three main problems that prevent the use of DWI by clinicians:
1) the difficulty with reliable display of crossing, «kissing» and
banding fibers; 2) the likelihood of false positive results that
disorient specialists; 3) the inability to display paths of small
length; 4) the lack of reproducibility of the result from iteration
to iteration, dependence on the user.
One
of the interesting and promising areas for improving the diffusion
data analysis algorithms is the machine learning based approach,
which consists in using a fully convolutional neural network to
study fiber orientation maps.
Indisputably diffusion data carry great potential for radiotherapy,
and in addition to the capabilities noted earlier, it can be another
important tool for creating predictive models of the clinical
response to radiation therapy (radiobiological modeling). However,
at the moment the technique has certain limitations. One possible
approach that is worth paying attention to in order to improve the
results may be machine learning.
А.П. Черняев, А.Г. Синельников, Е.П. Морозова. Исследование
перспектив использования аннигиляционных фотонов в медицинских целях
Лучевая терапия занимает значительное место в лечении онкологических
заболеваний. В последние годы стали внедряться радиотерапевтические
методики, которые позволяют контролировать положение опухоли
непосредственно в процессе облучения, сокращая время процедуры и
минимизируя негативное воздействие на пациента. Примером совмещения
диагностики и лучевой терапии является установка «Томотерапия», в
которой пучок ионизирующего излучения с высочайшей точностью
направляется на опухоль, а встроенный компьютерный томограф
определяет форму, размер и положение опухоли за считанные секунды до
начала сеанса.
Нами предлагается развить метод, который может стать способом оценки
распределения дозы в теле пациента при облучении. Метод аналогичен
тому, который используется в ПЭТ-томографии и основан на регистрации
аннигиляционных фотонов. Рождение электрон-позитронных пар является
одним из процессов, который происходит при взаимодействии с
веществом фотонов с энергией более 1,22 МэВ. Возникшие позитроны в
дальнейшем аннигилируют с образованием фотонов. Регистрируя такие
фотоны, можно получить информацию, которая после соответствующей
обработки позволит сделать вывод о распределении дозы.
Для
исследования предлагаемого метода был выполнен компьютерный
эксперимент с использованием пакета Geant4, основанного на методе
Монте-Карло. В рамках выполненной работы была оценена корреляция
между распределением поглощенной дозы фотонного излучения и
распределением мест аннигиляции позитронов, проанализированы
энергетические спектры тормозных и аннигиляционных фотонов.
Проводится обсуждение полученных данных.
М.В. Желтоножская, А.Г. Зон, Е.Н. Лыкова, А.П. Черняев. Оценка вклада
вторичных частиц при работе медицинского ускорителя
М.В.Желтоножская,
П. Шустов, А.П.Черняев. Определение активности 10Be в
конструкционных материалах АЭС фотоактивным методом
К.В. Морозов,
А.В. Белоусов, Г.А. Крусанов, В.Н. Морозов, М.А. Колыванова, А.П.
Черняев, А.А. Штиль. Компьютерное моделирование влияния локализации
наночастиц-радиосенсибилизаторов на дозовое распределение в частице
жидкокристаллической дисперсии ДНК
Завильгельский А. Д., Назаров А. В.Влияние рельефа поверхности на распыление газовыми
кластерными ионами.
В работе представлены результаты моделирования распыления
молибдена кластерами аргона методом молекулярной динамики.
Проведена серия последовательных расчётов, в которой каждый акт
соударения кластера происходит с поверхностью, полученной в
результате прошлого соударения. Таким образом, в расчёт берутся
эффекты, связанные с эволюцией поверхности в процессе облучения.
Место соударения каждого кластера с поверхностью выбирается
случайным образом в пределах области моделирования. Размер
каждого кластера также выбирается случайным образом с
вероятностью, соответствующей распределению кластеров по
размерам, полученному из экспериментальных данных. Проведено
несколько серий расчётов для различных флюенсов облучения.
Продемонстрировано формирование рельефа поверхности при
различных флюенсах, рассчитана среднеквадратичная шероховатость.
Показано влияние шероховатости поверхности на угловые
распределения распылённых атомов.
Бабайцев Г.В., Балакшин Ю.В., Кожемяко А.В., Завильгельский
А.Д., Евсеев А.П. Сравнение потенциалов ион-атомного
взаимодействия при Резерфордовском обратном рассеянии
Методом магнетронного распыления получены пленки тантала
толщиной 100, 50 и 10 нм на подложке из монокристаллического
кремния. Методом Резерфордовского обратного рассеяния (РОР)
исследована однородность состава и структуры пленок тантала.
Для различных толщин пленок тантала изучалось рассеяние ионов
гелия с энергией 350 кэВ на различные углы. Проведено
моделирование процессов рассеяния в программе TRIC при различных
потенциалах ион-атомного взаимодействия, экспериментальные
результаты сравнивались с результатами компьютерного
моделирования.
Киреев Д.С., Назаров А.В. Моделирование распыления меди и
молибдена газовыми кластерными ионами методом молекулярной
динамики
В работе представлены результаты молеклярно-динамического
моделирования распыления молибдена и меди кластерными ионами
аргона. Изучены зависимости угловых распределений распылённых
атомов от энергии и размера кластера. Показано, что в диапазоне
энергий 5-20 кэВ, и размеров кластера 100 – 2000 атомов угловые
распределения как для меди, так и для молибдена имеют
латеральный характер.
Екатова Т.Ю., Фуркина Е Б., Присёлкова А.Б., Казаков А.Г.
Поведение циркония и гафния на сорбентах tru resin и ln resin в
смесях минеральных кислот
