MicroSPECT(micro single photon emission computed tomography)是专用于小动物成像的分子核医学设备.为了准确研究复杂放射源分布条件下光子在MicroSPECT成像系统中的输运过程,使用GATE程序模拟了基于H8500位置灵敏光电倍增管和针孔准直器的MicroSPECT系统,并在清华高性能计算集群上实现了GATE程序的并行化模拟.通过并行计算有效地提高了模拟速度,分别获得了点源、线源、Derenzo模型、Moby模型的投影数据及用于迭代断层图像重建的系统点扩展函数(point spread function,PSF)数据.

为使小动物成像专用的MicroSPECT(micro single photon emission computed tomography)达到预期的分辨率和灵敏度指标,基于Monte Carlo方法对针孔准直器和成像系统参数进行设计并确定了两套设计方案.方案A保证灵敏度不低于9.19×10-6s-1Bq-1,且视野中心位置的分辨率不差于1.0 mm;方案B在保证分辨率好于1.2 mm的前提下,可达到5.86×10-5 s-1Bq-1的灵敏度.进一步采用Monte Carlo方法估计了γ光子的准直器孔壁穿透效应和Compton散射效应对投影数据的影响.结果表明穿透效应在方案A和B中对投影数据的贡献分别为28.6%和40.4%,而散射光子的贡献分别为12.4%和12.9%.

基于60Co放射源的远程治疗机是常用的放疗设备.对治疗机的靶区做精确的剂量计算有助于确保放疗质量.传统的半经验解析方法在计算上适用范围小,几何模型稍显复杂之后就难以得到理想的结果.本文使用Monte Carlo方法,借助于EGS4软件包计算了不同射野下60Co远程治疗机在水膜体中的三维剂量场分布.为了提高抽样效率,对源粒子的运动方向采用了解析方法确定.将得到的计算结果与用RTS-200S自动扫描水箱测量的离轴剂量和中心轴深度剂量比较,二者符合得很好.

均整器是X射线模式下医用加速器治疗头中的重要部件,并且通常使用Monte Carlo方法进行设计。设计均整器需要的数据精度较高,模拟时间较长;且需反复修正,使得整体设计的时间会很长。该文在3个方面总结了实际使用BEAM程序的经验和技巧：在Windows操作系统下采用批处理运行程序的方式增加计算机工作效率;利用合并对称网格技巧减小计算结果的方差;通过理论模型快速设计均整器轮廓。这些技巧使得均整器设计时间大大缩短,提高了工作效率。

MicroPET是专用于小动物成像的分子核医学成像设备。该文使用Monte Carlo程序GATE,模拟了MicroPET成像系统整环探测器结构,对探测器晶体结构进行了比较精确的建模,实现了γ光子在体模内和整环探测器上硅酸镥（LSO）晶体内输运过程的模拟。通过实验室计算机集群GATE程序的并行化模拟,提高了模拟效率,获得了点源、线源、圆柱源、Derenzo模型的投影数据以及系统传输矩阵,并重建获得了断层图像。模拟结果验证了该MicroPET系统的设计。

在安全仪表系统的安全完整性水平评估过程中，参数的不确定性是影响评估结果准确程度的重要原因之一。重点讨论当参数满足某种分布区间时的一种SIL评估方法，即基于Cauchy分布的MonteCarlo方法，并通过实例分析该方法对提高评估结果准确性的作用，提出将MonteCarlo方法应用于区间计算，并在实践中推广。

考虑到随机因素对球头铣刀铣削力的影响,提出一种基于Kriging和Monte Carlo求球头铣刀铣削力概率分布规律的方法。利用微元法建立螺旋导程恒定的球头铣刀的铣削力模型;利用平面槽切实验和采用最小二乘法估算铣削力系数;根据铣削力的分布信息抽取样本,基于Kriging求出铣削参数与铣削力之间的关系,并利用Monte Carlo方法计算球头铣刀铣削力概率分布。将提出的方法的结果与计算模型方法的结果进行对比,验证提出方法可以作为球头铣刀铣削力估计值的一种方法,该方法表达式简单,便于计算,为后续计算球头铣刀铣削精度可靠性打下基础。