X射线源焦点尺寸的测试与对比分析

射线源焦点的大小与形状对射线检测图像质量有重要的影响,但在射线检测中却很少对射线源焦点进行实测,这不利于准确控制射线检测图像质量。对射线源焦点的测量方法进行对比试验分析,以获得对射线源焦点进行评估的有效便捷方法。分别应用小孔成像板、星形测试卡、双线型像质计(Image quality indicator,IQI)等测试体,对工业应用的便携式X射线机进行了焦点尺寸测量。用星形测试卡、双线型像质计所测算的焦点尺寸一致性较好,但较之小孔成像的测量结果却存在较大偏差。实际检测时射线机焦点大小可能与标称值明显不同,有必要对射线焦点特性进行及时评价;双线型像质计可一定程度上代替星形测试卡的使用,便捷地实现图像不清晰度的测量、射线源焦点尺寸的评估。     

射线检测不清晰度评估方法的数值模拟分析

不清晰度是评价射线检测图像质量的一个重要指标,尤其是对于数字射线检测技术而言;在射线检测实际应用中,不清晰度值通常用双线型像质计来测量,但现行技术标准所规定的测量方法还有待进一步明确或完善。为探究双线型像质计的使用原理、双线型像质计影像与不清晰度间的关联,构建了双线型像质计与刀口工具的射线成像模型,利用数值模拟方法获取了特定射线源特性、透照布置所对应的两种测试工具的响应,然后进行了不清晰度的测量与对比分析。结果表明,由于射线源焦点强度分布的不同,特定不清晰度值下双线型像质计影像的可识别程度会有所不同,但基本上可使用双线型像质计响应曲线的20%调制度作为分限能力的定量判据。     

数字射线扫描成像系统MTF的测试分析

为有效实现数字射线扫描成像检测系统性能的定量分析评价,据此进行检测工艺参数的优化,对数字射线扫描成像检测系统调制传递函数(Modulation transfer function,MTF)进行了测试分析。采用刀口工具、双线型像质计、分辨率测试卡,对系统在不同焦点大小、放大倍数、运动方向的检测情况,分别进行了MTF的测试并进行了比较。结果表明,双线型像质计与分辨率测试卡的测试结果基本一致,但双线型像质计更便于对比度的定量计算;双线型像质计的对比度传递函数近似符合二次曲线,经转换得到的调制传递函数值高于刀口法的测试值,刀口法计算数值偏低的原因在于运动不平稳所带来的不利影响。分析表明,数字射线扫描成像系统性能受到多个因素的共同影响,MTF测试结果可较全面地对影响因素进行定量评价,可用于确定最佳的检测参数或找出等价的参数组合。     

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。     

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。     

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。     

瓦里安扩充型动态楔形板的蒙特卡罗模拟与验证

基于蒙特卡罗方法模拟Varian直线加速器扩充型动态楔形板,建立动态楔形板的质量保证新工具。使用BEAMnrc的DYNJAWS组件模拟动态楔形板,建立加速器源模型,用DOSXYZnrc程序计算体模内的深度剂量和离轴剂量,获得不同角度楔形板的楔形因子和离轴剂量分布曲线,与相同条件的测量结果进行对比,验证动态楔形板模型的精确性。蒙特卡罗模拟结果与测量结果取得了很好的一致,偏差小于2%。表明使用蒙特卡罗程序建立扩充型动态楔形板模型是可行的,能够满足临床应用的质量保证需要。     

基于微焦点CT的三维裂纹扩展分析

采用高频疲劳试验机进行了2A50锻铝缺口试样三点弯曲试验,对不同扩展阶段的表面裂纹进行了SEM对比分析。通过微焦点CT对裂纹进行了三维重建,三维可视化结果直观显示了裂纹的尺寸、位置和形态分布。通过相邻两个阶段二维CT图像的灰度、裂纹前沿位置分析裂纹扩展行为特征,结果表明,裂纹扩展不规则。分别将两个阶段的裂纹体进行投影得到了投影图像,对比后可观察到新的裂纹扩展区域,并得到了两个阶段的裂纹扩展前沿分布曲线。通过两个阶段的裂纹体三维分析得到了裂纹前沿扩展增量三维分布。     

加速器CT无损检测大尺寸C/SiC复合材料构件

针对回转体和扁平体结构的大尺寸C/SiC复合材料构件,设计了可表征缺陷检测分辨率的像质计,研究了射线能量、准直器宽度等因素对不同类型构件检测结果的影响情况。结果表明:射线能量、准直器宽度及构件尺寸、形状等因素决定了构件内部缺陷检测分辨率;准直器的选择取决于构件的尺寸、形状等特征;射线能量的选择取决于构件的最大穿透厚度。     

六端口自动反射计及其在盘荷波导调配中的应用

本文简述了六端口自动反射计的原理,介绍了我们研制的自动反射计和用它来调配北京正负电子对撞机的直线加速器盘荷波导的结果。实验表明,相位调谐精度远优于测量线法,误差很容易控制在±1.5°范围内,调配速度比用测量线法提高十倍以上。全部结果可由计算机存盘保存,并由打印机,绘图机输出。     

Optimization of X-ray target parameters for a high-brightness microfocus X-ray tube

Parameters of a transmission-type X-ray target have been optimized for a microfocus X-ray tube with an emphasis on maximizing the intensity of X-rays generated from the target while reducing the X-ray focal spot size. Monte Carlo simulation code MCNPX was used for the calculation of X-ray intensity generated from the X-ray tube. The calculation shows that the target thickness plays a dominant role in the enhancement of X-ray intensity. The optimum thickness to get maximum X-ray intensity for a given beam current was derived from the calculation for a broad range of electron energies from 30 keV to 150 keV. In addition, stability of a transmission-type target against localized thermal loading, which is attributed to the electron beam impinging on a micron-sized target region, was also investigated by the calculation of the temperature distribution within the target. From the analysis, we present the maximum allowable electron-beam power loading for a stable operation of the transmission-type target at different incident electron beam energies.     

A microfocus X-ray tube based on a microstructured X-ray target

We present a novel concept to develop a microfocus X-ray tube based on a microstructured X-ray target that is irradiated with a nonfocused electron beam. X-ray emissions from the microstructured targets with various morphologies were studied using Monte-Carlo simulation code MCNP5. The calculations revealed that the microstructured targets are quite capable of minimizing the effective X-ray spot size compared with those of conventional transmission-type X-ray targets. Based on the simulation results of X-ray brightness, optimum geometric parameters were derived for the microstructured targets with different morphologies. Moreover, the stability of the microstructured target against heat loads delivered by an electron beam was also investigated under both the continuous and pulsed operation modes. From the analysis, the limitations of the maximum allowable electron beam currents for the stable operation of the X-ray targets are presented. The combination of the microstructured targets and nonfocused electron beam allows the miniaturization of a microfocus X-ray tube by eliminating the needs for massive and complex focusing devices.     

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。     

大束流场发射阴极X射线管的阳极设计

采用蒙特卡罗软件和有限元分析软件分析了固定阳极X射线管中电子轰击阳极靶的能量沉积和热量传输过程,固定阳极由铜棒和钨片组成。研究了在不同形状、尺寸和占空比的电子束脉冲轰击下,阳极靶面不同厚度的钨片和相邻铜棒的温度上升过程。结果表明,钨片厚度存在最优值,但最优值与具体使用条件相关;在脉冲成像方式下,固定阳极靶能承受更强束流强度的轰击。因此,采用固定阳极靶方案,研制140 kV高压、10 mA以上电流、直径1 mm以下有效焦点的场发射阴极X射线管是可行的。     

关联α粒子探测器设计和性能研究

关联粒子成像技术（API）是进行爆炸物检测和有源核查的重要手段,而关联α粒子探测器的空间分辨和时间分辨直接决定成像系统的空间分辨能力。本文依托中国原子能科学研究院核数据重点实验室移动中子发生器,结合具有快时间响应的ZnO：Ga与最新的位置灵敏光电倍增管(PSPMT)H13700,设计可用于API的关联α粒子探测器系统。通过SCDC-TCOG将256路信号简化为4路信号,利用数字化仪对信号进行采集分析。通过离线实验对关联粒子探测器的时间性能和空间分辨性能进行了测试。利用刀口法测得空间分辨好于1 mm,并通过狭缝法和栅条法进行了验证。通过测量²⁵²Cf裂变碎片和瞬发伽马符合测量获得系统时间分辨好于1 ns,达到了应用需求。     

变宽度压弯椭圆柱面聚焦镜的光学参数可调性

由变宽度压弯椭圆柱面微聚焦镜理论,推导了聚焦镜光学参数(源距、像距和掠入射角)偏离设计值时所需的压弯力矩和镜面剩余斜率误差的计算公式.对上海光源硬X射线微聚焦光束线微聚焦镜进行了计算,结果表明,改变压弯力矩,微聚焦镜的源距和掠入射角可以在较大范围内调节,而较小范围的像距调节会产生较大的剩余斜率误差.     

X-ray CCD相机在杆箍缩二极管X射线焦斑诊断中的应用

针孔成像法是诊断杆箍缩二极管X射线焦斑的常用方法。本文建立基于增感屏、光锥耦合、CCD相机的X-ray CCD相机系统,取代针孔成像法中基于闪烁体、物镜、CCD相机的图像获取系统,提高了诊断系统的紧凑性。对所建立的X-ray CCD相机系统的空间分辨能力进行了测试,系统的空间分辨能力受增感屏限制,使用铅制分辨卡测得系统的空间分辨率为5lp/mm,使用刀口法测得调制传递函数为0.5时的频率为1.5lp/mm。测试结果表明,在针孔成像倍率为0.5时,可满足1.5 mm左右的X射线焦斑诊断的需要。并开展了杆箍缩二极管侧面焦斑诊断实验,获得了侧面焦斑图像,且进行了图像复原处理。