В современной практике для электронной лучевой терапии применяются коллиматоры, которые позволяют формировать поле облучения стандартных форм. Однако опухоли имеют сложные формы, поэтому необходимо использовать коллиматоры с индивидуальной формой коллимационного окна, которые изготавливаются из металлических сплавов. Процесс производства таких устройств достаточно трудоемкий, что накладывает ограничения на их повсеместное применение. Перспективным направлением изготовления коллиматоров является трехмерная печать методом послойного наплавления, которая позволяет быстро и с высокой точностью производить объемные объекты. Однако применяемые сейчас полимерные материалы позволяют напечатать изделие с плотностью до 1.3 г/см³, что приводит к необходимости изготовления коллиматора относительно большой толщины. В данной работе предлагается использовать пластики с металлическими примесями для печати коллиматоров для электронной лучевой терапии. Было проведено численное моделирование методом Монте-Карло, где была рассчитана толщина коллиматора, необходимая для поглощения пучков электронов терапевтического диапазона. В результате был разработан и напечатан модульный коллиматор, позволяющий варьировать диаметр коллимационного отверстия от 0.5 до 6 см. По экспериментальным данным, полученным для медицинского электронного пучка с энергией 6 МэВ, было определено, что напечатанное устройство позволяет формировать заданный размер радиационного поля, соответствующий диаметру коллимационного отверстия. Особенности при формировании полей электронного пучка пластиковым коллиматором должны учитываться в процессе планирования процедур электронной лучевой терапии.

Рассматривается специальный класс нелинейных дифференциальных уравнений, имеющих решения в виде уединенных волн. Основная особенность этих дифференциальных уравнений состоит в том, что они имеют решение на комплексной плоскости с произвольным порядком полюса. Показано, что использование модификации метода простейших уравнений позволяет найти точные решения в виде уединенных волн. Приведенный метод используется для получения стационарных уединенных волн для описания процессов в жидкости с пузырьками газа. Также указанный метод применяется для нахождения стационарных уединенных волн концентрации бактерий при учете фототаксиса.

Рассматривается обобщенное уравнение Чави–Вадди–Колокольникова, которое описывает нелинейные физические и биологические процессы, в частности движение бактерий при воздействии раздражителей. Численное исследование модели проводится с использованием псевдоспектрального метода. Для тестирования программы применяются точные решения обобщенного уравнения Чави–Вадди–Колокольникова. Для численного моделирования используются начальные условия в виде периодических и уединенных волн, а также в виде белого шума. Приводятся графики результатов численного моделирования. Показано, что при различных значениях параметров модели происходит формирование периодических структур.

Рассматривается модель нелинейной оптики, описываемая обобщенным уравнением Шрёдингера четвертого порядка с нелинейностями третьей, пятой, седьмой и девятой степеней. Изучается устойчивость точного решения данной модели в виде монохроматической волны. Анализ устойчивости в первом приближении позволяет получить условие неустойчивости точного решения. Метод расщепления по физическим факторам и метод Фурье используются для численного решения математической модели. Проводится анализ устойчивости решения численной модели в виде монохроматической волны, соответствующего точному решению аналитической модели. Получено условие неустойчивости в первом приближении решения численной модели в виде монохроматической волны. Показано, что из условия неустойчивости в первом приближении, полученного для точного решения в виде монохроматической волны, следует выполнение условия неустойчивости численного решения. Предложено условие на временной шаг численного решения, при выполнении которого условия неустойчивости в первом приближении для численного и аналитического решений эквивалентны.

В современных условиях процесс обучения происходит в различных формах. Наряду с традиционными формами обучения становятся развиваются и новые формы дистанционного и смешанного обучения. Возможности современных информационных технологий позволяют широко использовать онлайн-курсы, специализации, разработанные в различных университетах и ведущих компаниях, развивающих новые технологии. Обучение приобрело международный характер. Большое значение приобрели различные платформы массовых открытых онлайн-курсов (МООК), в том числе и Национальная платформа открытого образования. Многие курсы по современной ядерной физике и инженерии разрабатываются в сотрудничестве с ведущими научными центрами и Госкорпорацией “Росатом“. В статье представлена информация о сотрудничестве крупного международного научного центра Объединённого Института ядерных исследований и Национального исследовательского ядерного университета “МИФИ“ при участии университетов Болгарии, Монголии, Вьетнама, Египта, Сербии и ЮАР. Такое сотрудничество направлено на создание открытой информационной и образовательной среды для поддержки фундаментальных и прикладных исследований, онлайн-курсов для международных и национальных платформ, виртуальных лабораторных практикумов по ядерной физике и ядерной электронике. Наряду с онлайн-обучением в статье приводятся данные по организации исследовательских практик и мастер-классов для студентов и школьников старших классов из разных стран, в том числе из Египта, Мексики, Индии, Вьетнама, ЮАР. Несмотря на то, что учебные материалы по ядерной физике и связанным с ней технологиям востребованы относительно узким кругом студентов и молодых специалистов, наш анализ использования курсов показал, что они имеют широкую аудиторию в мире, в том числе в странах, сотрудничающих с ОИЯИ, НИЯУ МИФИ и Госкорпорацией “Росатом“. Разработанные виртуальные лабораторные практикумы по основам экспериментальной ядерной физики уже используются в университетах многих стран мира.

Лучевая терапия пучками ионизирующего излучения является одним из методов лечения злокачественных новообразований. Ионизирующее излучение при взаимодействии с опухолевыми клетками приводит к их разрушению. Однако, в процессе облучения злокачественных новообразований неизбежно оказывается негативный эффект и на здоровые клетки. В связи с этим, важной задачей лучевой терапии является обеспечение оптимального распределения дозы, таким образом, чтобы минимизировать воздействие излучения на здоровые ткани и доставить максимальную дозу в опухоль. Одним из устройств, которое позволяет формировать глубинное распределение дозы в теле пациента, является болюс. Ранее авторами было предложено изготавливать болюсы для электронной лучевой терапии с помощью методов трехмерной печати. Целью данной работы стала разработка численной модели для определения глубинного распределения доз электронов в пластиках, модифицированных металлической примесью. Благодаря использованию этих материалов можно создавать болюсы меньшего объема, что позволит ускорить время его изготовления и упростить процедуру фиксации устройства на теле пациента. В данном исследовании были разработаны расчетные модели пучка электронов и пластиковых болюсов с помощью инструментария GEANT4. Численные эксперименты проводились методом Монте-Карло. В результате моделирования были получены глубинные распределения дозы пучка электронов с номинальной энергией 6, 12 и 15 МэВ в модифицированных пластиках с примесью меди. В перспективе, полученные данные позволят выбирать толщину формирующего устройства, изготовленного с помощью трехмерной печати из исследованных пластиков, в соответствии с клинической задачей.

Для качественной работы рентгенодиагностического оборудования и простого выявления факта неисправности наряду с техническим обслуживанием следует проводить рутинные проверки, ориентированные на рентгенолаборанта. Целью статьи являлась разработка упрощенной методики периодического технического контроля рентгеновского аппарата и проверки стабильности функционирования оборудования без использования специализированного тест-объекта. В работе представлены результаты теоретического и экспериментального исследования метода оперативной проверки работоспособности рентгенодиагностических аппаратов с цифровым приемником в условиях непрерывной работы отделения. Предлагаемый метод ориентирован на оценку работоспособности цифрового рентгенодиагностического аппарата на основании определения параметров зарегистрированного изображения “чистого” поля (изображения, полученного в отсутствие тест-объекта во входной плоскости приемника) и последующей оценке выходного отношения сигнал/шум и коэффициента передачи приемника. Был разработан алгоритм оперативного контроля работоспособности цифрового рентгенодиагностического аппарата. Экспертным способом были установлены допустимые диапазоны изменения параметров ключевых параметров изображения. В исследовании показана работоспособность метода и его простота.