1 MV杆箍缩二极管辐射特性实验研究

依据现有的实验室驱动源能力建立杆箍缩二极管（RPD）粒子模拟计算模型,获得了工作电压为1 MV的RPD电参数特性及电子、离子时空分布特性,并设计了RPD实验装置。在1 MV驱动源平台上开展了实验研究,实验中采用B dot、D dot、热释光剂量片和SiPin二极管测试了RPD电流、电压、辐射剂量和光脉冲信号,分析了RPD电参数及X射线辐射特性。结果表明,阳极采用1.5 mm钨时,1 MV电压下1 m处辐射剂量约1 R,并得出剂量与电压Ud、电流Id的关系式D(R=1 m)=120U1.55d∫Iddt;二极管阻抗范围为26.4~36.7 Ω,空间电荷限制阶段平均阻抗下降率大于2 Ω/ns,磁绝缘阶段平均阻抗下降率小于0.5 Ω/ns;光脉冲宽度较电压脉冲宽度约缩短20%~30%,与电压、电流的关系为∝IdU1.55 d。实验测试的剂量和光脉冲信号结果与拟合计算式计算结果符合较好。     

杆箍缩二极管X射线源焦斑的刀口法测量

辐射成像中,射线源尺寸与形状是影响图像分辨率的主要因素之一。柱面刀口法是焦斑尺寸测量最常用的方法之一。对刀口法空间分辨与视场进行了分析。实验测量了杆箍缩二极管X射线源焦斑尺寸,给出了初步结果。     

Z-箍缩X射线辐射功率闪烁探测系统

研制的Z-箍缩X射线辐射功率探测系统，利用闪烁体与X射线作用产生的荧光，在X射线入射45°方向进行探测。系统具有平坦能量响应、大动态范围和抗干扰能力强的特点。在Z-箍缩“强光1号”装置上，对X射线辐射功率进行测量，获得了W丝阵负载最大X射线辐射产额为36-58kJ，辐射功率为0-84TW。     

Z箍缩X射线源辐射场理论分析

利用Z箍缩等离子体辐射源产生X射线可开展脉冲X射线辐照材料动力学响应及热力学效应研究,而试验面处的辐射功率密度是热力学效应研究中最关心的参数。本文针对Z箍缩产生的软X射线辐射功率密度场分布,以理论分析和数值模拟为手段,将Z箍缩软X射线辐射源分别等效为线光源和朗伯辐射光源,获得了2种等效情况下X射线辐射功率密度场的分布。分析表明,在线光源等效情况下,远场分布为球面分布,符合距离平方反比关系,而近场则近似圆柱面分布,符合距离反比关系;在朗伯辐射光源等效情况下,远场分布为球面余弦调制分布,而近场分布近似圆柱面分布。等效模型分析结果均表明：对于长度为2 cm的Z箍缩软X射线辐射体,当试验样品放置位置距离Z箍缩光源大于5 cm后,试验面处的辐射功率密度即可视为远场情况,符合距离平方反比关系。     

Z箍缩强X射线源金属丝阵列负载

惯性约束聚变(ICF)运用强的能量介质轰击聚变燃料而实现聚变点火,具有明显的军事应用背景。作为ICF研究途径之一,Z箍缩装置在近年的实验中产生的X射线辐射的功率P_(x-ray)和能量E_(x-ray)均取得了突破性进展,得到了国际社会的广泛关注。1997年在美国Sandia国家实     

X射线闪烁屏针孔相机

研制了用于ICF实验激光焦斑监测的X射线闪烁屏针孔相机,通过使用Cs I闪烁屏,能够有效的减小焦斑成像中硬X射线份额,图像的信噪比有了很大提高。使用蒙卡方法对Cs I的能量沉积进行了模拟,计算出适合于针孔相机的闪烁屏厚度。由于针状Cs I闪烁屏的分辨力优于一般闪烁体,制造了针状Cs I闪烁屏作为针孔相机的成像元件。在X射线管上做了Cs I闪烁屏的成像实验,实验表明闪烁屏具有较好的分辨力,最小分辨达到15 lp/mm,整个X射线闪烁屏针孔相机的分辨力好于24μm,和普通针孔相机的分辨力基本相当。     

基于CCD医用X射线数字成像系统设计

基于高分辨率CCD数字X射线成像系统是近年发展起来的一种越来越受医疗机构欢迎的X射线数字诊断系统,与目前传统的DR和CR相比,其具有更好的空间分辨率、动态范围和可靠性.介绍了基于CCD医用X射线数字成像系统的组成、结构、性能和实验结果.     

大动态针孔相机在ICF激光焦斑诊断中的应用

在神光Ⅲ原型装置上,作为主要诊断设备的X光针孔相机发挥了重要的作用.论文提出了一种基于4×4的多针孔阵列板,该针孔阵列板具有测量动态范围大、视场大、瞄准精度要求降低、更换滤片次数减少等特点.同时在神光Ⅲ原型实验中使得针孔相机的实验数据获取率得到提高.     

电压频率转换器在诊断X射线检测中的应用

根据诊断X射线检测的设计要求,结合STM32单片机的特点,将电压频率转换器应用到诊断X射线检测系统中。分析了电压频率转换器的工作原理,给出了电压频率转换器电路设计及诊断X射线检测系统的硬件构成,并对检测系统的控制程序流程进行详细的说明。电压频率转换器具有设计简单、低成本、高精度、应用灵活等特点,适合于低速数据采集。     

HSB色彩模式在伪双能X射线透射成像系统中的应用

与传统的单能X射线成像安检设备相比,双能透射成像系统具有简单的物质识别功能,可将被检物品自动分为有机物、无机物和混合物3大类,并分别赋予不同的颜色。为提高双能系统的物质识别能力,本文将HSB色彩模式应用于伪双能X射线透射成像系统中,采用特定的颜色映射方法给像素点配色。在1/3规模样机上进行的实验结果表明,HSB色彩模式可提高双能成像系统的物质识别能力。     

太阳X射线成像望远镜低噪声信号采集系统

太阳X射线成像望远镜是我国正在研制的第一台观测太阳10nm以下X射线活动的空间仪器,采用背照射式全耗尽型短波敏感CCD作为成像传感器,利用低噪声信号采集系统采集X射线CCD中的电荷信号,生成图像数据.文章在详细介绍X射线CCD输出结构的基础上,分析了CCD输出信号产生的过程,复位噪声产生原因和CCD输出信号的特点,引出了对信号采集系统性能指标和电路结构的要求.继而介绍了信号采集系统的各组成部分,包括前置放大电路,相关双采样电路,主放大器和AD转换电路,重点分析了相关双采样电路的原理,文中给出了各部分的设计参考和测试结果,最后总结了空间相机低噪声信号采集系统的设计原则.测试结果表明该系统成功抑制了噪声,满足太阳X射线观测的要求.     

X射线CCD式电缆偏心在线检测装置的研制

介绍了X射线CCD应用于电缆偏心在线检测系统的检测原理和一个检测装置的结构，该装置硬件由扫描驱动系统、X射线发生器组件、数据采集部分和高性能计算机系统组成。给出了该装置在实际运行中的效果，以及与其他电缆偏心检测技术的特点比较。     

Study of X-ray Emission from a Compact Diode Operated by a High-Inductance Capacitor Discharge

A compact diode comprising a flat plate anode and a sharp-edged cathode (a piece of razor blade) energized by 0.5 F capacitor charged to 30 kV is investigated for optimization of X-rays emission vis-à-vis separation between electrodes and width of the cathode, which is responsible for electron emission by impact of electric field. It is a high-inductance system, the parasitic inductance is found to be 353 ± 5 nH, and the recorded peak discharge current is just 35 ± 02 kA. The maximum X-ray emission is observed for a 2-mm-wide cathode with an interelectrode separation of 3 mm. The X-ray yield in 4-geometry is found to be 34 ± 3 mJ with a wall-plug efficiency of 0.015 ± 0.001%. The X-ray emission occurs about 200 ns after the application of high voltage, synchronized with the dip in current wave form. The low efficiency of the system for X-ray generation is attributed to high parasitic inductance.     

利用多毛细管准直器测量X射线光源焦斑尺寸

设计了一种测量X射线光源焦斑尺寸的方法：多毛细管准直器法。整体玻璃毛细管X射线准直器是由数10⁵根内径为几微米的单玻璃毛细管组成的X射线光学器件,X射线光源发出的发散X射线光束被多毛细管准直器约束后变为准平行束。准平行束的截面直径是X射线光源焦斑直径的函数,通过测量准平行束不同位置处的截面直径,利用线性拟合可得到X射线光源的焦斑直径。分别利用多毛细管准直器法和常用的小孔成像法测量了同一微焦斑X射线光源的焦斑直径,测量结果分别为60.8和59.4μm。多毛细管准直器法对焦斑直径在亚微米量级或更小X射线源的焦斑尺寸测量中将显示出更多的优势。     

X射线源针孔成像系统优化设计研究

为提高X射线源针孔成像系统的性能,对成像能区为10~100 keV的X射线源针孔成像系统进行了优化设计研究。综合应用了理论分析和蒙特卡罗模拟的方法,首先根据X射线波长、准直器角响应和X射线穿透效应对针孔成像的不同影响结果设计了可有效控制成像分辨率和成像面积变化的船底型准直器,随后用蒙特卡罗方法对使用该准直器的针孔成像系统进行了模拟验证。结果表明,对于100 keV以下的X射线,经船底型准直器后,成像的空间分辨率和亮斑亮度较稳定,能得到相对准确的X射线源定位、定量信息。     

X射线管焦点尺寸测量方法研究

本文提出了一种焦点尺寸测量方法--锥孔法,其仅需借助射线管上的铅制锥孔,使用平板探测器采集光场图像,然后利用光场边缘射线强度分布可计算得到焦点尺寸。该方法的操作和测试条件简单,实验结果表明,该方法能方便快捷地测量焦点尺寸。     

强辐射环境下CMOS图像传感器噪声对相机分辨率的影响

CMOS图像传感器（CIS, CMOS image sensor）相机是照相装置中常用的成像设备。在核工业环境下的监控过程中,CIS易受γ辐射影响产生噪声,影响图像的成像分辨率,有必要从系统角度评估CIS相机抗辐照能力。通过利用60Co?γ放射源对CIS相机进行辐照实验,分别得到了典型CIS相机的噪声与图像分辨率和辐射剂量的函数关系,进而求出满足相应分辨率条件下CIS相机的辐照剂量上限。研究结果显示,对于相机成像图片目标区域的最小灰度值区域噪声数量占比σ≤2%,CIS相机电离总剂量（total ionizing dose, TID）小于150 krad（Si）,相机分辨率没有明显降低。并且在通过ISO 12233: 2014 eSFR测试相机分辨率中发现,利用基于楔形图获取混淆的开始频率测试法评估辐照相机分辨率参数比SFR测试法更具合理性。     

圆柱法测量X射线管焦点尺寸的研究

文章基于EN 12543标准的边界法原理,提出了一种X射线管射线束不同张角处有效焦点尺寸测量的方法——圆柱法,采用双钨合金圆柱、像素100 μm的面阵探测器、平移和旋转机构对COMET公司的MXR 225HP/11工业X射线管大、小焦点进行测量。提出了一种测量X射线源焦点到平移旋转机构的距离及射线束不同张角处位置参数的方法。测量结果表明,该方法不仅可方便地测量焦点尺寸,而且能测量射线束张角范围内焦点尺寸的变化,并对其变化规律进行研究,这将对X射线管的焦点设计及其性能评价提供参考。     

多针孔成像近地太空核爆X射线测量方法研究

根据X射线多针孔成像的原理,搭建了地面模拟成像装置进行X射线成像实验,获得了像素能量沉积(灰度值)与X射线强度、像素位置与入射角之间的关系,验证了采用多针孔成像技术探测近地太空核爆的可行性,为今后采用编码孔成像技术探测近地太空核爆提供基础。