针对无人机空地信道, 基于空间期望最大化算法(SAGE)对信道特征参数进行高精确度估计。在提取了多径时延、多径功率等空地信道小尺度衰落特征后, 利用均匀量化和非均匀量化方法, 对实测数据的主径功率、主径-多径功率差开展无线信道密钥量化。分别针对起飞和巡航场景分析了密钥的量化效率、随机性以及算法运行时间等指标, 并与基于大尺度特征的密钥量化结果进行比较。密钥量化效率结果表明: 基于非均匀量化优于均匀量化; 基于信道特征高精确度估计的量化方法优于传统基于大尺度特征的量化; 起飞场景下的量化优于巡航场景的量化。密钥随机性测试结果表明本次量化所获得的密钥都具有较好的随机性; 算法运行时间结果则表明不同量化方法的运行时间差异较小。因此基于高精确度提取的 2种量化方法复杂度较低。

纳米金粒子（GNP）应用为放疗辐射增敏剂是目前国际上的一个研究热点。使用自主研发的纳剂量生物物理蒙特卡罗程序(NASIC), 模拟研究了光子照射下细胞环境中GNP的物理增敏效应和生物增敏效应。通过建立单个GNP位于细胞核中心以及多个GNP在细胞内四种理想分布的GNP-细胞模型, 分析光子能量、GNP粒子尺寸和分布对能量沉积、DNA辐射损伤和细胞存活的影响。结果表明, GNP附近约2 μm的范围内具有能量沉积的增强效应, 这主要是因为GNP内光电效应作用数目的显著增加。不同条件下细胞核内能量沉积、DSB数目和细胞存活分数增强效应的变化规律基本一致, 但增强因子呈递减趋势, 三种评价指标增强因子的最大值分别为1.55,1.32 和1.14。光子能量为40 keV、GNP直径为100 nm并分布在细胞核表面时, 相比其他参数组合具有较高的物理和生物辐射增敏效应。

强激光与固体靶相互作用产生的硬X射线已被证实为一种新的电离辐射源,其辐射防护问题引起国内外相关领域的广泛关注。为了便于开展这类电离辐射源的屏蔽设计,研究了强激光打靶所致硬X射线在常用屏蔽材料中的剂量衰减曲线和十值层(TVL)。利用蒙特卡罗程序FLUKA建立了强激光打靶所致硬X射线的屏蔽计算模型,开发了专门的统计程序,解决了屏蔽层之间由于粒子反散射造成的重复统计问题,使得可以通过一次模拟得到不同屏蔽厚度下的光子剂量。计算结果表明: 当电子温度为0.5~10 MeV时,X射线在混凝土中的十值层从24 cm到56 cm不等。其中X射线的十值层会随着电子温度的增加而增加,并逐渐趋于饱和。而对于铅屏蔽,除了第一个十值层(TVL1)外,平衡十值层随电子温度的变化较小,在4.7~5.4 cm范围内。另外,当电子温度较高时,探测器到屏蔽体的距离不同会使得TVL1值存在明显的差异。

为了对DNA损伤进行纳剂量蒙特卡罗模拟，先根据D.Emfietzoglou给出的介电响应理论和Born修正模型计算了低能电子与液态水的非弹性反应截面，在Geant4-DNA的基础上建立了纳剂量蒙特卡罗程序的物理模块，同时参照国际纳剂量蒙特卡罗程序使用的模型参数建立了纳剂量蒙特卡罗程序的前化学模块、化学模块、DNA几何模块及DNA损伤模块。利用本程序，采用H. Nikjoo给出的对电子均匀照射DNA情形的模拟方法，还模拟计算了不同能量电子均匀照射DNA所导致的DNA链断裂产额，并与已公布的实验数据进行比对，二者符合良好。

在传统硝基含能材料研究的基础上, 进一步探索含能离子盐类物质的太赫兹波谱特性, 拓宽太赫兹波技术在安全检测领域的应用研究范围, 对新型含能离子盐(5-ATN, BMDATHBT)进行了太赫兹时域光谱和傅里叶变换红外光谱的实验测量, 得到样品在0.5～8.0 THz范围内的吸收频谱。 基于密度泛函理论, 采用Gaussian 03及Materials Studio 4.3量子化学软件分别进行单分子与晶胞形式的模拟计算, 结果与实验值较为一致。 研究发现, 含能离子盐5-ATN, BMDATHBT具有明显的特征吸收峰, 这与此类物质的结构有密切关系, 离子间的相互作用及单个离子的骨架振动是离子型化合物在太赫兹频段形成吸收峰的主要原因。 研究为利用太赫兹波技术检测高氮离子型化合物提供了参考。