基于电子束扫描阵列微焦点射线源的倒置结构Micro-CT成像研究

倒置几何结构CT成像系统理论上具有扫描视场大、图像信噪比好、锥束伪影小等优点,但其多焦点、稀疏角的扫描模式亦会带来投影数据截断、稀疏和局部数据冗余等问题。本文利用电子束扫描阵列微焦点射线源和高分辨率小面积探测器等构建了一种新型高分辨率、大视场的倒置几何结构Micro CT实验系统(IG Micro CT)。针对该系统多焦点、稀疏角扫描模式下的投影数据截断和稀疏等特点,提出一种图像先验约束的全变分正则化SART迭代CT图像重建算法。首先通过仿真实验对图像重建算法进行了验证,并对阵列微焦点数量、旋转扫描分度数量等扫描参数进行优化,最后在IG Micro CT实验系统上获得了高分辨的Micro CT测试图像。实验结果表明,本文提出的算法适用于IG Micro CT系统,解决了投影数据截断、稀疏采样和局部数据冗余带来的条状等伪影问题,并验证了IG Micro CT这种新型成像方式的可行性。     

工业CT系统中射线源的精确定位

为了实现工业CT系统射线源的精确定位,设计了射束中心位置测试专用装置,并开发了测试程序.利用该装置对两套工业CT系统进行了测试,修正了射线源的位置,精度达到士0.1mm.结果表明,利用该装置对射线源进行定位后,获取的图像质量有明显改善,并能够降低射线源位置调节机构的设计难度.     

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。     

静态CT行包安检系统关键技术研究

本文介绍了安检用静态CT技术的基本原理,对基于超顺排碳纳米管技术的冷阴极X射线源、基于光子计数技术的多能谱X射线成像技术和安检用静态CT系统图像重建算法等进行了研究。冷阴极X射线源由基于超顺排碳纳米管技术的冷阴极X射线管、两套高压系统和1个控制系统组成,在130 kV以下可稳定工作。研制并测试了一款具有三能谱成像功能的光子计数型X射线探测器系统。对安检用静态CT系统图像重建算法进行了讨论,提出了一种解决方法。安检用静态CT系统关键技术的研究为安检用静态CT系统的研制提供了技术基础。     

用分子电镀法制备~(109)Cd X射线源

~(109)Cd X射线源是供油水分析仪测原油含水率用的。~(109)Cd的半寿命为453天,它的衰变子体~(109m)Ag发射22keV的X射线和88keV的γ射线,而能量为22keV的谱线的油水吸收系数相差较大,适用于油水分析仪测原油含水率。由于22keV的X谱线能量较低,为了尽量减少自吸收,要求源要薄而均匀,所以我们采用了电镀效率高、时间短,镀层薄而均匀、牢固的分子电镀法做源。测得源强为1×10~7/s。     

锥束微焦点CT系统对比度灵敏度测量研究

对比度灵敏度是描述计算机断层成像（CT）系统分辨图像细节特征能力的参数,其主要受图像统计噪声水平的影响。本文介绍了CT对比度灵敏度的测量方法,并用直径50 mm的均匀有机玻璃圆柱作样品测量225 kV-3D-ICT系统的对比度灵敏度,在X光机电压为160 kV的条件下,得出在0.3 mm×0.3 mm×0.3 mm范围内的对比度灵敏度约为1%。并讨论了系统的稳定性、硬化校正和重建滤波参数对测量结果的影响。     

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。     

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。     

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.     

上海市医用X射线CT的应用频率及其分布研究

X射线CT (X-C T)的日益广泛普及,已经成为医疗照射防护中需要特别关注的热点.因此,在上海市开展的“十一五”期间医疗照射水平调查研究课题中,重点调查研究了全市医用诊断X-CT机装备及其使用的基本状况、应用频率以及所致剂量水平等.本文侧重分析全市X-CT的基本状况和应用频率及其分布的研究结果,并与世界各国现状进行了比较.截至2009年底,上海市共有112家的各级医院,使用着152台X-CT.以全市常住人口计,每百万人口X-CT拥有量逾7.9台;而全市中心区百万人均拥有量达16.9台.上海市2009年医用X-CT检查的应用频率已增至137.84人次/千人口,在医用X射线诊断的总频率中占17.7％;达到1996年的近4.2倍.进一步分析X-CT应用频率的各种分布可见,X-CT的扫描检查类型主要集中在头部、胸部和腹部;男性受检者多于女性;且以年龄大于40岁者居多等.最后针对有关医疗照射水平调查研究和相应大力加强X射线CT检查的医疗照射防护问题展开了具体讨论.     

450keV锥束CT系统的散射校正研究

在450keV锥束工业CT成像系统中,对投影数据进行适当的散射校正是一步重要的数据校正.结合国内外散射校正方法研究的现状,对一种用散射校正板来进行散射校正方法的原理和实现进行了深入的研究.实验结果表明,这种校正方法能够对450KeV锥束CT成像系统进行有效地散射校正.     

上海软X射线自由电子激光腔式束流位置测量系统

上海软X射线自由电子激光装置（Shanghai Soft X-ray Free Electron Laser, SXFEL）需1个分辨率达到亚μm量级的束流位置测量系统,并采用基于束流准直的方法实现波荡器段电子束与光子束的紧密重合。为此设计研制了1个由C波段腔式探头、单路混频至低中频的射频前端以及自主研发的专用数字信号束流位置处理器（digital beam position monitor processor, DBPM）构成的腔式束流位置测量（cavity beam position monitor, CBPM）系统。本文对系统的设计、软硬件结构、系统搭建进行了介绍,并基于漂移段搭建的3个紧邻的CBPM阵列完成了在线系统性能评估。束流实验结果表明,在束团电荷量为500 pC、系统动态范围在±800 μm的条件下,位置分辨率可达880 nm,这也是国内首次研制成功可在线运行的具有亚μm位置分辨率的CBPM系统。此外,采用CBPM的相位腔进行相对束团电荷量、束团到达时间的测量,其性能评估结果也均优于SXFEL设计要求。     

Cavity Beam Position Monitor System for Shanghai Soft X-ray Free Electron Laser

Shanghai Soft X-ray Free Electron Laser (SXFEL) requires a beam position monitor system with resolution of sub-micron, so the beam based alignment (BBA) method to achieve close coincidence of the electron beam and the photon beam in the undulator section can be used. A cavity beam position monitor (CBPM) system consisting of a C-band cavity probe, a RF front-end and a dedicated digital beam position monitor processor (DBPM) was developed. The system design, hardware and software structure, and system construction were introduced in this paper. Based on the three adjacent CBPM systems in the drift section, the online system performance evaluation was completed. And the experiment results show that the position resolution of 880 nm is obtained under the condition of the bunch charge of 500 pC and the dynamic range of the system of ±800 μm. This is also the first CBPM system with submicron position resolution that can be run online in China. In addition, the phase cavity of CBPM was used to measure the relative charge and the arrival time of the bunch. The evaluation results show that the performance is better than the design requirements of SXFEL.     

基于气体电子倍增器原理的高能X射线工业CT气体探测器

分析了高能X射线工业CT所常用的闪烁探测器的优缺点,及传统气体电离室探测器存在的不足。为克服这些缺点和不足,从X光子与物质相互作用理论出发,结合高能工业CT的结构特点,探讨了高能窄X射线束入射到薄金属片中X光子和光电子的输运过程,提出了以高密度的金属片作为X光子辐射转换体,以气体电子倍增器作为光电子倍增放大的新型高能工业CT探测器方案。并利用基于Linux平台的EGSnrc程序进行了Monte-Carlo仿真。从原理上说明了这种气体倍增探测器相对于传统气体电离室探测器,既有较高的探测效率,其体积也大为减小,替代高能工业CT传统的闪烁体探测器在理论上是可行的。     

Two-colored Laser Circulation System for Monochromatic Tunable Hard X-ray Source

A two-colored laser pulse circulation system for a monochromatic tunable hard X-ray source via laser electron Compton scattering is investigated. The demonstration system of the X-ray source is under construction at the University of Tokyo. It consists of the X-band (11.424 GHz) electron linear accelerator and two Nd: YAG laser systems. The main advantage of this system is a monochromatic tunable hard X-ray. It is calculated that the X-ray intensity will be about 10⁸ photons/s. In order to enhance the X-ray intensity for medical applications such as dual energy X-ray CT, a two-colored laser pulse circulation system has been designed. The laser pulse circulation experiment without an electron beam has been carried out by using a Nd: YAG laser fundamental wave (50 mJ) and a second harmonics wave (25 mJ). The result shows that the X-ray intensity can be enhanced by a factor of 10 times higher (i.e., up to 10⁹ photons/s). This work is a part of the JST (Japan Science and Technology Agency) project. The entire X-ray source system is a part of a larger national project on the development of an advanced compact medical accelerator sponsored by the NIRS (National Institute for Radiological Science). The University of Tokyo and KEK are responsible for the X-ray source.     

强流溅射源负离子出束实验研究

在离子源实验台架上，利用200型强流溅射离子源进行8种元素的负离子出束实验研究。这些负离子对应元素的电子亲合势大部分接近或小于零，负离子难以形成。实验中尝试使用不同的靶材料和辅助气体产生负离子，以提高负离子束的束流强度。     

辐射预硫化技术在EPDM发泡材料制备过程中的应用研究

以三元乙丙橡胶（EPDM）为基材,采用电子加速器辐照技术对其进行辐射预硫化处理,研究了敏化剂TMPTMA对硫化参数的影响及其敏化效果,并研究了不同吸收剂量下,发泡制品的外观、材料力学性能、吸水率和压缩永久变形的变化情况。结果表明：TMPTMA对三元乙丙橡胶有较好的敏化效果;在辐射吸收5～15kGy剂量范围内,发泡材料的闭孔性变好,力学性能也随之提高。