基于MURA编码孔成像测量Pu部件对称性的数值模拟分析

通过分析MURA编码孔成像技术的原理,实现了MLEM重建算法的源物体图像重建。使用数值模拟方法,分析了413keV单能γ面源的MURA编码板成像全过程,通过对比分析重建源物体分布与实际源物体分布,验证了重建算法及程序的正确性。并通过MNCP程序模拟假想的Pu部件模型,在编码孔成像过程中,像平面上射线投影强度分布、直接重建及简单扣本底重建源物体分布,从而论证了MURA编码孔成像测量Pu部件对称性的可行性。数值模拟结果表明,编码孔成像测量Pu部件对称性与小孔成像相比,在保护敏感信息和提高射线利用效率方面,具备一定的优势。     

正——反双模编码对时序成像重建图像CNR影响分析

时序编码成像图像重建受噪声影响,导致技术应用受限。为解决这一问题,通过分析时序编码投影成像基本原理,构建源射线分布重建图像质量评价指标:对比度噪声比(CNR)和均方根误差(RMSE);设计M-P双正码与M-P正—反码两种编码板,采用MCNP模拟计算两种编码板对²⁵²Cf进行时序编码成像的投影像相对强度,由MLEM算法进行图像重建获得射线源分布;通过分析两种编码模式重建图像CNR和RMSE受不同强度白噪声的影响,表明M-P正—反码编码板比M-P双正码重建图像的CNR高、RMSE低;并对两种编码模式重建图像CNR和RMSE受FOV场外点源伪影的影响进行分析,表明M-P正—反码编码板比M-P双正码重建图像的CNR高、RMSE高,认为正—反码编码模式在抑制噪声、检测视场外射线源伪影、提高重建图像质量方面具备一定优势,时序编码成像的编码板设计时可优先选择正反码编码模式。     

a-Si FPD在闪光X光照相中的应用可行性实验研究

非晶硅平板探测器(a-Si Flat Panel Detector)已在无损检测、医疗领域的连续式X光照相中得到了广泛应用,但在脉冲式(ns量级)闪光X光照相中的应用可行性及成像性能却未见报导.本文利用Varian公司生产的PaxScan 2520 HE型非晶硅平板探测器为接收系统,在450keV脉冲X光机上开展了闪光照相实验,考察了该探测器的应用可行性,测量了其探测灵敏度、像质计灵敏度、线扩散函数(LSF)及调制传递函数(MTF).实验结果表明该探测器可应用于闪光X光照相,且探测灵敏度较高,空间分辨率较好,是一种有前景的闪光X光照相图像接收系统.     

闪光层析成像散射修正计算研究

利用闪光照相成像系统底片信息,通过直接法对客体线性吸收系数空间分布进行重建,需能精确得到底片直穿量的信息,为解决这一问题必需对散射量进行修正。本文通过解析法推导出精确计算X光正向输运过程中未经碰撞与只经1次碰撞到达探测器处计数的理论公式,同时通过蒙特卡罗计算程序MCNP分析不同照相客体次级散射效应特性,对次级散射量进行数值修正,并由此编制快速光子正向计算程序SAT。与MCNP程序统计结果进行数值校验,结果表明,SAT程序能精确计算X光穿过照相客体到达探测器处的直穿量、散射量及总照射量计数,且计算速度远快于MCNP程序,这为闪光层析成像图像重建迭代扣除散射提供了快速精确的散射修正工具。     

X射线编码孔成像技术在近地太空核爆探测中的应用

根据X射线编码孔成像的原理,搭建了地面模拟成像系统,在此基础上建立了编码孔成像技术探测近地太空核爆当量和方位的理论计算方法,获得了系统响应（灰度）与X射线强度、重建图像质心位置与X射线入射角度之间的关系,并开展了核爆当量和方位的模拟探测实验,对实验数据和理论计算数据进行了对比和分析。结果表明,理论计算结果与实验结果吻合较好,验证了采用X射线编码孔成像技术探测近地太空核爆的可行性,同时证明X射线编码孔成像具有较多针孔成像更高的探测灵敏度、信噪比和抗干扰能力。     

同步辐射X射线光斑信息对扫描相干衍射成像的影晌

本文采用拓展重叠关联迭代引擎算法,系统地模拟研究了x射线光斑尺寸、扫描点数及波前形貌对扫描相干衍射成像重建图像质量的影响。结果表明,在实际入射光斑尺寸不易确定时,算法中初始猜测光斑尺寸可以由模拟入射光斑最大光强值的1％对应边界确定。对物体进行扫描时,入射光斑个数大于7×7且重叠度优于70％可以重建出较好的图像。入射光斑的振幅和位相分布对重建图像质量也有着显著影响。     

OSEM算法在编码板成像中的应用

为提高γ辐射编码成像中MLEM算法在图像重建时的速度及质量,论文基于核医学ECT图像重建中的OSEM算法思想在图像重建时对编码成像所得投影数据进行分组,并采用精细采样平衡相关法的重建结果作为初值进行迭代。通过实验对该算法进行验证。实验表明:OSEM算法可以有效提高收敛速度,改善重建图像质量。在γ辐射编码成像中采用OSEM算法是有效且可行的。     

高能闪光X射线能谱的空间分布特征

高能闪光X射线是闪光X射线照相的主要手段,而高能闪光X射线的属性参数会影响到闪光X射线照相的实际结果,其中最为重要的属性便是能谱.能谱的空间分布特征可以有效地帮助实际测量装置的结构设计,获取最佳的测量效果.Geant4是国际上通用的高能物理模拟系统,在轫致辐射理论的基础上,使用其对实际场景进行了细致模拟,从而得到高能闪光X射线能谱在空间上的分布特征.     

均匀介质中γ成像三维图像重建

将γ相机的小孔成像模型类比成平行束模型,在代数重建法(ART)的基础上,加入衰减补偿,实现了均匀介质γ成像的三维图像重建。对比加入衰减补偿和未加入衰减补偿所重建放射源的位置和强度分布,得出介质对γ相机成像三维图像重建的影响:屏蔽介质只会影响重建后放射源的强度分布,不会影响放射源的位置分布。通过MC模拟数据的重建结果表明,本方案是切实可行的。     

CT图像重建方法在半影成像中的应用

CT图像重建方法和半影成像是两种传统的辐射图像诊断方式。将CT图像重建方法应用到半影图像数据处理中,探索出一种新的半影图像处理方法。在新的半影编码孔图像数据处理中,首次应用了与图像诊断系统点扩散函数无关的编码孔图像处理方法,解决了传统编码孔图像处理中由于图像诊断系统点扩散函数不确定带来的技术难题。在理论研究的基础上进行了半影模拟成像及图像重建,获得了理想的研究结果。     

大孔径厚针孔成像数值模拟研究

为解决cm级尺寸射线源的空间分布诊断,本文提出大孔径厚针孔成像方法。采用Geant4软件编写蒙特卡罗程序模拟5、10和15 mm大孔径厚针孔的成像过程,采用Matlab软件实现逆滤波、Wiener滤波和Lucy-Richardson复原算法,以均方根误差σ作为复原效果评判标准,优化了Wiener滤波信噪比参数和Lucy-Richardson算法迭代次数参数。将复原算法应用于不同孔径厚针孔的图像复原,发现理想逆滤波算法会引起噪声放大;Wiener滤波算法图像复原解存在较严重的伪影;Lucy-Richardson算法可获得清晰的复原图像。结合Lucy-Richardson算法的5、10、15 mm大孔径厚针孔成像获取的图像的σ是0.5 mm孔径传统针孔成像结果的1.15、1.21、1.26倍。结果表明,结合图像复原算法的大孔径厚针孔成像技术能获得与传统针孔成像接近的源图像测量结果,初步验证了该方法具有可行性。     

基于可移动紧凑加速器D-T中子源的热中子层析实验研究

中子照相是十分重要的无损检测方法之一,尤其是针对含氢材料、同位素等的无损检测,中子照相技术具有其他射线成像不可比拟的优势。中国工程物理研究院核物理与化学研究所基于紧凑型D-T中子源,研发了可移动中子成像检测仪,成功实现了热中子照相和快中子照相实验检测。为确定基于该装置开展热中子层析检测的可行性,本文进行了数值模拟计算,利用该仪器开展了针对轻重材料模拟件的热中子层析成像实验,利用采集的181幅投影图像,在图像信噪较低和采集幅数较少条件下,成功重建了铝和聚乙烯材料包裹下的0.2 mm直径的钆丝。     

3D strain imaging in sub-micrometer crystals using cross-reciprocal space measurements: Numerical feasibility and experimental methodology

Direct inversion of coherent X-ray diffraction patterns is a powerful method to image strains in individual crystals with a high spatial resolution, less than 10 nm. The possibility to invert the diffraction pattern is in principle ensured by the oversampling of the measurement. In addition, the resolution of the reconstructed object requires the measurement of the intensity distribution as far as possible in reciprocal space. Thus, fulfilling the oversampling and resolution constraints, in 3D, implies very long acquisition times, hardly compatible with the stability of the X-ray synchrotron source or sample. To overcome this problem, we present a method based on partial crossed intensity measurements: it consists in two irregularly spaced intensity measurements taken in two orthogonal directions. This paper demonstrates that partial crossed intensity measurements are in principle sufficient to reconstruct 2D objects using a phase retrieval algorithm. We also describe how such measurements can be achieved in practice for 3D imaging. 3D intensity measurements taken in two orthogonal directions for a 111 Bragg peak of a sub-micrometer Au grain are shown.     

Fusion Core Imaging Experiment Based on the Shenguang II Facility

A laser fusion experiment was performed based on the Shenguang II facility. An image of thermonuclear burning region was obtained with a Fresnel zone plate-coded imaging technique, where the laser-driven target was served as an a-particle source, and the coded image obtained in the experiment was reconstructed by a numerical way.     

Fusion Core Imaging Experiment Based on the Shenguang Ⅱ Facility

A laser fusion experiment was performed based on the Shenguang Ⅱ Facility ,An image of thermonuclear burning region was obtained with a Fresnel zone plate-coded imaging technique,where the laser-driver target was served as an α-particle soure ,and the coded image obtained in the experiment was reconstructed by a numerical way.     

基于康普顿成像系统的碳离子治疗剂量监测研究

为实现碳离子治疗的精准放疗,精确监测患者体内的三维剂量分布,本文设计一种双层康普顿成像系统和简单反投影算法,利用Geant4仿真软件优化探测系统的结构,评估探测系统的探测效率、成像性能,分析200 MeV/μ的碳离子束轰击有机玻璃（PMMA）靶的三维剂量分布。此外,还使用四对像素1.5 mm×1.5 mm×10.0 mm、12×12阵列型的硅酸钇镥（LYSO）晶体对直径约为3 mm的²²Na点源进行康普顿成像实验,并对影响三维剂量监测精度因素进行分析。结果表明,对于0.847 MeV的γ点源,重建图像在横截面上半高宽（FWHM）增加至2.38 mm、冠状面上扩展至7.02 mm。康普顿成像系统通过探测碳离子束轰击PMMA靶产生的4.439 MeV瞬发γ射线,重建的三维剂量分布与真实三维剂量分布偏差为9.3%。利用LYSO康普顿成像系统样机的²²Na点源成像实验,得到半高宽为4.05 mm的重建图像,验证了康普顿成像方法的实用性。     

X射线源针孔成像方法可行性研究

为检验利用针孔成像对X射线源进行研究的可行性，对X射线针孔成像系统进行优化设计，搭建了1套X射线源针孔成像装置。从理论上对X射线源的位置和强度发生变化时图像的相应变化进行了计算和预估，并用实验加以验证。结果表明，像斑中心位置的移动和像斑灰度值的变化分别与X射线源位置和强度的变化在一定范围内存在线性关系，由此证明了利用针孔成像对X射线源进行空间定位及定量研究的可行性。本文结果对X射线源针孔成像的系统设计具有参考意义。     

微焦点X射线成像系统扫描参数测量及投影图像校正研究

微焦点X射线成像系统由于被重新安装以及初始化,导致系统参数读数与实际值之间存在偏量。给出了测量这些偏量值的基本原理和方法,并通过实验求出偏量值。由于图像增强器与图像获取装置本身固有特点以及非线性获取成像,投影图像存在几何畸变。讨论了图像几何畸变校正的基本原理,并给出具体步骤以及校正后的图像.     

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。