强激光与粒子束
2023, 35(3): 034003
强激光与粒子束
2022, 34(5): 054002
北京大学 电子学院，区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室，北京 100871
自由电子与周围电磁环境互作用时可以通过不同的形式辐射电磁波。超材料是一种人工复合材料，可实现传统自然材料所不具备的电磁特性。基于超材料与自由电子之间的相互作用可以打破传统电磁辐射系统的限制，实现对辐射电磁波的极化、相位、波前等特性的灵活操控，这为发展新型的自由电子辐射器件提供了新思路。本文简单介绍了切伦科夫辐射、史密斯-珀塞尔辐射的产生机理，重点回顾了基于超材料的自由电子辐射的最新研究进展，并对未来的技术发展方向进行了展望。
自由电子辐射 切伦科夫辐射 史密斯-珀塞尔辐射 超材料 超表面 free-electron radiation cherenkov radiation smith-Purcell radiation metamaterials metasurface
西安交通大学第一附属医院肿瘤放疗科, 陕西 西安 710061
基于切伦科夫辐射的光动力治疗是一种不需要外界光激发的新型光动力疗法。通过放射性核素产生的切伦科夫辐射激活附近的光敏剂,使其产生活性氧以破坏靶细胞或组织,它克服了传统光动力疗法存在的组织渗透受限、依赖外部光等缺点,是一个很有前景的新领域,为肿瘤治疗提供了一个新方向。切伦科夫辐射比较微弱、易被生物组织衰减、缺乏对应光谱的光敏剂以及肿瘤靶向性不佳是限制其在临床进一步应用的关键因素。如何增强基于切伦科夫辐射的光动力治疗疗效是未来的研究重点。提高切伦科夫辐射的强度及结合纳米技术对光敏剂进行表面修饰等均可改善光动力治疗效果,但是研究人员对于光动力治疗机制尚存在争议,需要进一步的研究。对基于切伦科夫辐射的光动力疗法用于肿瘤治疗的研究进展进行了综述。
医用光学 切伦科夫辐射 光动力疗法 肿瘤 激光与光电子学进展
2020, 57(19): 190002
提出一种在非线性光子晶体中实现非线性衍射高阶次谐波的方案。基于观察到的多个锥形四次谐波,理论分析了实现五次谐波和六次谐波的可行性。当仅有一种激光光束入射到非线性光子晶体中时,可观察到红、绿和蓝锥形光的同时输出,这可为环形三基色、连续环形谐波以及环形白色光源的实现提供参考。其中,蓝色锥形光波可能源于有倒易矢量参与的级联五次非线性衍射谐波过程。同一基频波长下非线性切伦科夫五次谐波的辐射锥角均大于低阶次谐波的辐射角,且不同基频波长下的非线性切伦科夫五次谐波存在最小的辐射锥角。当入射基频波长为3319.5 nm时,五次谐波中e光的形成过程为非线性布拉格衍射,这可为六次非线性衍射谐波的产生提供有利条件。
非线性光学 高阶次谐波 非线性光子晶体 非线性衍射 分形超晶格结构 非线性切伦科夫辐射
中国核动力研究设计院 核反应堆系统设计技术重点实验室, 成都 610213
随着核应用领域的不断拓宽，放射源丢失事故发生的概率也随之增加。机载伽马谱仪可有效搜寻地面放射源，然而对于放射源丢失于水域的情况，由于伽马射线经由水层屏蔽后可探测性降低，故利用放射源在水中产生的切伦科夫辐射对其进行搜寻显得十分重要。采用MCNP与Geant4相结合的方法，以及在Geant4程序中采用接续计算技巧，对Co-60源在水中的切伦科夫光产生以及传输进行了计算，计算表明，切伦科夫光经水中传播后，主要波段在300~600 nm，强度呈由边缘到中心渐强的特征分布，分布范围大致与放射源在水中的深度一致，在水中传输300 m后其光通量约为100 cm-2，可利用光谱特征和强度分布特征对其进行测量。
放射源丢失 切伦科夫辐射 MCNP耦合Geant4计算 Geant4接续计算 光学测量 lost radioactive source Cherenkov radiation combined simulation of MCNP and Geant4 continuation simulation in Geant4 optical detection 强激光与粒子束
2018, 30(1): 016007
1 南京航空航天大学 核科学与工程系, 南京 210016
2 江苏省高校放射医学协同创新中心, 南京 210016
针对现有核素治疗中内照射剂量测量缺乏简单、高效方法的问题, 基于内照射剂量与切伦科夫辐射之间的关系, 提出一种基于切伦科夫辐射的核素治疗内照射剂量测量的新方法。利用蒙特卡罗计算程序Geant4, 模拟放射性核素131I在水体模型和甲状腺模型中产生切伦科夫辐射与剂量沉积的分布情况, 并定量分析切伦科夫光子数与剂量之间的关系。计算结果表明: 在水体模的半径方向上切伦科夫光子数与剂量之间有着相同的变化趋势, 且两者有着相同的二维分布规律; 核素131I在介质中产生的切伦科夫光子数与剂量两者之间存在一定的线性关系, 且这种线性关系与核素的分布情况无关。研究结果证实, 将这种放射性核素在介质中产生的切伦科夫辐射应用于内照射剂量学具有非常大的研究潜力和价值。
切伦科夫辐射 内照射剂量 核素 核素治疗 蒙特卡罗方法 Cerenkov radiation internal dose radionuclide radionuclide therapy Monte Carlo method 强激光与粒子束
2017, 29(12): 126011
1 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
2 清华大学 工程物理系, 北京 100084
切伦科夫辐射是一种方向性极好的辐射, 其辐射能量发射方向严格地与带电粒子的运动方向相关, 辐射光携带了带电粒子的方向信息, 利用这种特性可以进行电子束发散角及其分布的测量。在基于切伦科夫辐射原理的基础上, 考虑电子与物质作用时的多重库仑散射、电离等效应, 进行了电子束发散角测量的蒙特卡罗数值模拟程序的建模工作, 并完成了理想电子束及具有发散角分布的电子束的测量技术模拟工作。大量模拟结果显示, 这种测量方法是可行的, 具有对电子束发散角分布进行直接测量的能力, 并且其测量系统结构简单。
切伦科夫辐射 电子束发散角 蒙特卡罗模拟 库仑力 Cherenkov radiation electron beam divergence Monte-Carlo simulation Coulomb force 强激光与粒子束
2016, 28(7): 075102
采用外加高压脉冲电场的方法制备了二维谢尔宾斯基分形超晶格结构铌酸锂(LiNbO3)非线性光子晶体，对晶体中的准相位匹配和切伦科夫辐射谐频等光学特性进行了实验和理论研究。理论推导出了晶体中的准相位匹配倍频与不同阶次的倒易矢量间的对应关系，与实验结果吻合。对于同一个倒易矢量，可以实现两种波长的准相位匹配倍频。同时，实现了近红外波段的共线和非共线三倍频输出。理论计算出不同波长下的切伦科夫辐射倍频和三倍频的辐射角，与实验测量结果相吻合。在特定波长下，切伦科夫辐射谐频光环的辐射角存在最小值。同一个波长下，切伦科夫辐射三倍频的辐射角总是大于倍频的辐射角。
非线性光学 准相位匹配谐频 切伦科夫辐射 非线性光子晶体
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 脉冲功率科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
从理论上研究了Z箍缩过程中单模的等离子体振荡引起的电磁脉冲辐射。当模式扰动的相速度大于真空中的光速时，电磁脉冲辐射具有类似于切伦科夫辐射的角分布特征，并且随着相速度的增大这种定向辐射特征越显著; 不同波长的电磁辐射也具有不同的角分布特征，短波长的电磁脉冲具有更好的定向性。电磁辐射功率强烈依赖于电子的等离子体振荡频率和等离子体柱的半径。
Z箍缩 电磁脉冲 等离子体振荡 切伦科夫辐射 Z-pinch electromagnetic pulse plasma oscillation Cerenkov radiation 强激光与粒子束
2014, 26(4): 045038
