基于多周循环步进式插值扫描轨迹的工业CT柔性检测技术研究

为了在一次CT检测过程中同时实现被检工件的精细检测与内部缺陷快速发现的两种检测需求,提出了一种新型CT检测方案。该方案将一种改进的圆形CT投影扫描轨迹与不完全投影插值算法有效融合,实现了投影采集与最优图像实时重建的同步进行。为验证该技术的可行性,设计了相应的扇束CT仿真平台及试验模体,仿真试验结果表明,该检测技术在CT扫描过程中可及时发现被检工件的内部缺陷,扫描结束后可获得工件的精细CT图像,有效满足了工业CT用户在多种检测目的之间自由切换的柔性检测需求。     

小型静态CT用多焦点X射线源电子束偏转系统研究

第5代全静态电子束CT（EBCT）能在被检测物体、射线源和探测器均处于静止状态下完成CT扫描成像。这种EBCT成像方式既可应用于粉体材料、生物活体样品等易形变物体的CT检测,又可应用于物流包裹、在役管线等的快速CT检测。高精度的电子束偏转系统是静态CT成像多焦点射线源的关键技术之一。本文基于麦克斯韦电磁场相互作用理论,探讨了电子束在均匀磁场、小偏转角、近轴区域内的散焦、畸变及灵敏度特性,研究了影响电子束扫描系统焦点位置重复精度的物理参数及电子束在靶平面上的扫描偏转量与偏转线圈电流的线性关系。并设计、加工制作了一种小型高精度多焦点X射线的电子束偏转扫描系统,实验采用直径0.1 mm标准针规电子束扫描DR投影图像序列,验证了电子束偏转系统有良好的偏转线性,偏转量正比于O点的磁场强度,而与电子束的位置等初始条件无关。实验通过电子束偏转系统控制电子束偏转扫描,获得了熔断式保险管（Ø100 μm）的250个 X 射线视角投影,完成了第5代全静态三维CT重建图像。     

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。     

平板X射线源重叠投影的线性迭代重建

为解决平板X射线源多个射线源同时照射时产生的投影重叠问题带来的图像重建困难,本研究提出了一种基于平板X射线源重叠投影的CT图像重建方法。该方法引入线性修正因子修正投影重叠带来的非线性,然后使用联合代数重建算法(SART)实现CT图像的重建。实验表明,该方法可以实现平板X射线源重叠投影直接重建CT图像,但是随着平板X射线源阵列数增大,重建图像质量下降。     

锥束CT扫描方式对ART算法图像重建的影响研究

平板探测器锥束CT的扫描方式对ART(Algebraic Reconstruction Techniques)算法图像重建会产生影响.本文用128×128×128三维Shepp-Logan头部模型作为仿真对象,探讨了不同源-扫描中心距离、投影数、缺角度下扫描方式对图像重建的影响.结果表明,源-扫描中心距离与扫描中心-探...     

射线源的定位精度对工业CT图像质量的影响

通过仿真试验,研究了工业CT中射线源的定位精度对CT图像质量的影响,得出了对工业CT系统有参考价值的设计参数,并在实验样机上获得了较好的工业CT图像.     

大型工业CT中X射线硬化校正的一种方案

介绍了大型工业CT的一种多色X射线硬化校正方法。该方法利用一个标准函数将多色投影值转化为单色投影值。定义了一些参数来证明该方法适用于大型工业CT的硬化校正,并对参数进行了优化。通过模拟实验,这种校正方法在不需要先验知识,使用单色重建算法的前提下,仍能大大减小CT重建图像的硬化伪像。     

一种锥束CT系统几何参数标定方法

为了解决锥束CT(computed tomography)成像系统中几何参数不能直接测量的问题,提出了一种适用于螺旋扫描轨迹的几何参数标定方法。该方法根据金属钢球的投影轨迹与系统几何参数的关系,构建了仅依赖5个几何参数的非线性最小二乘模型。然后利用Levenberg-Marquardt(L-M)算法求解该优化模型从而得到系统几何参数的最优解。该方法实现简单,校正体模仅需一个固定在有机玻璃内的金属钢球,而无需专用的校正体模,对校正体模的加工精度要求较低。计算机数值仿真和实际实验的结果表明,该方法具有较高的测量精度,能满足实际应用中高精度重建的需求。     

探测器分块排列的CT系统及其图像重建

为解决CT系统中扫描视野受限及低剂量成像问题,提出一种探测器分块排列的CT系统及其稀疏角度CT图像迭代重建方法。探测器分块排列可扩大CT图像物体扫描视野,稀疏角度采集投影数据能有效降低辐射剂量,同时采用ART-TV迭代算法重建CT图像。仿真实验表明:该方法可有效扩大CT系统扫描视野,在稀疏角度获取投影数据采集方式下,利用ART-TV迭代重建算法可重建优质CT图像,实现降低辐射剂量的目的。     

大型工业CT流水线图像重建

大型工业CT中，采用等角度扇形束扫描，为达到高分辨率，需要在每个投影下微动探测器。多次采集数据。为了节省成像时间，设想让重建计算和数据采集同时进行，称为流水线图像重建法。研究了这种 水线图像重建方法，并与传统方法的效率进行了比较。     

用于高能微焦点工业CT的旋转式辐射转换靶研究

转换效率高、散热性能优异的辐射转换靶是高能微焦点工业CT的关键部件,本文设计了一种适用于高能（6 MeV）微焦点(直径约100 μm)工业CT的先进旋转式辐射转换靶。通过模拟分析辐射转换靶X射线转换效率和热沉积,确定最优转换靶厚度,从而设计、加工出旋转式辐射转化靶,并成功应用于中国工程物理研究院应用电子学研究所高能微焦点工业CT验证装置。对比实验结果显示,在相同工况（电子束能量6 MeV,宏脉冲长度5 ms,宏脉冲流强15 mA,焦斑直径100 μm）下,固定靶被电子束熔融,而旋转靶则能够承受电子束的轰击,验证了旋转式辐射转换靶的有效性和可靠性。     

γ射线测距中散射光子影响因素的蒙特卡罗模拟

基于散射光子的γ射线测距技术,具有测距精度高、响应速度快、可靠性高、体积小、重量轻等特点,适用于在苛刻空间环境中实现近距离高精度的高度测量。本文采用蒙特卡罗程序MCNP建立模型,模拟不同条件下散射光子的能量、强度的变化规律,分析了探测距离、源 探距离、γ射线能量、靶目标厚度以及靶目标材料的变化对反散射峰光子能量与强度的影响,得出以下结论：反散射峰光子能量与靶目标厚度（>7 cm）、靶目标材料无关,与γ射线能量、源 探距离正相关,与探测距离负相关;反散射峰光子强度与靶目标厚度（>7 cm）无关,与探测距离正相关,与γ射线能量、源 探距离、靶目标材料负相关。对于不同靶目标材料,模拟计算的反散射峰光子能量分布区间与理论计算结果一致,证实本文γ射线散射光子测距技术的仿真方法可行、结果可信。     

移动式高精度工业CT结构参数标定的自动化实现方法研究

基于移动式高精度工业CT系统现有的结构参数标定模体,本文提出了一种快速自动获取系统结构参数的方法。通过对模体投影图的精细化分析,利用波形分析法自动获取所需模体投影图信息,实现了移动式高精度工业CT系统结构参数标定的完全自动化,较好地满足了实际工程需求。     

强流负氢离子源发射度测量仪研制

在加速器技术研究中,束流发射度是反映束流品质的重要物理参数,也是加速器和束流传输线设计的重要依据。100 MeV回旋加速器采用18 mA强流负氢离子源来产生负氢束,为了准确测量离子源的发射度,研制了一台强流负氢离子源发射度测量仪,介绍了其基本原理、机械设计和实验结果,得到了离子源的发射度信息,为100 MeV回旋加速器的设计提供了发射度参数。     

Three-dimensional weighting reconstruction algorithm for circular cone-beam CT under large scan angles

Improving imaging quality of cone-beam CT under large cone angle scan has been an important area of CT imaging research. Considering the idea of conjugate rays and making up missing data, we propose a three-dimensional(3D) weighting reconstruction algorithm for cone-beam CT. The 3D weighting function is added in the back-projection process to reduce the axial density drop and improve the accuracy of FDK algorithm. Having a simple structure, the algorithm can be implemented easily without rebinning the native cone-beam data into coneparallel beam data. Performance of the algorithm is evaluated using two computer simulations and a real industrial component, and the results show that the algorithm achieves better performance in reduction of axial intensity drop artifacts and has a wide range of application.     

X射线工业CT中的数据采集

介绍了X射线工业CT中数据采集的一种方法.将X射线转换成与之成线性关系的微弱电流信号,通过检测电流信号测量出X射线的相对强度.这种采集方法可根据X射线的剂量强度,灵活的改变电流检测电路的参数,因此适用于不同能量级的X射线的采集.该X射线采集方法已经成功应用工业CT数据采集系统中.     

针对薄层结构物质的微焦点摆动式分层成像方法研究

对薄层结构的复合材料及多层电路板进行密度分布情况及分层成像的研究，是无损检测技术的一个重要应用领域，提出了一种新的成像方法，在现有微焦点X辐射成像系统的基础上，采用一种特殊的摆动式扫描方式，基于非线性的重建成像算法，具有扫描速度快，算法简单，实时性高等特点，适合于多层大面积复合材料以及多层电路板的快速成像检测。