热中子透射成像转换屏物理设计研究

中子像转换屏是热中子透射成像技术的关键部件，中子像转换屏的参数严重影响空间分辨率和热中子-光子转化效率两方面的特性。采用Geant4程序模拟热中子透射成像的物理过程及透射光子二维图像，建立了基于LiF(ZnS)和LiF(GOS)像转化屏的热中子透射成像模拟模型和Siemens star像指示器模型，利用线扩散函数（Line Spread Function,LSF）计算空间位置分辨率，获得热中子像转化屏厚度与空间位置分辨率、中子-光子转换效率的关系。基于兰州大学紧凑型D-D中子源的热中子透射成像系统参数，推荐选取LiF(GOS)像转化屏的厚度为40μm,LiF(ZnS)像转化屏厚度应选取80μm，热中子透射成像空间分辨率分别可达到45μm和63μm，为基于紧凑型D-D中子源的热中子透射成像系统的研发奠定了技术基础。此外，本工作得到的LiF(GOS)、LiF(ZnS)像转化屏优化参数同样适用于其他热中子成像装置，可为热中子透射成像系统的搭建提供了技术参考。     

高能X射线实时成像系统的研究

该高能X射线实时成像系统是为所生产的探伤加速器配置的实时成像系统。 为确保计划一次成功,对各种技术路线做了较深入的调研,进行了必要的理论计算,并对稀土屏、BGO屏、特种发光玻璃屏及碘化艳单晶屏分别配普通CCD、ICCD及科学级CCD儿种方案在4MeV探伤加速器上进行了可行性实验,摸索了实验的一些必须条件,选出了最佳方案。 订购了部分关键部件（转换屏、大面积反射镜）,并设计了增感屏、机壳等结构。 在软件处理方面,对各种处理方法编辑了处理程序,并对处理进行了比较及分析。 在实验台架上看到了清楚的透视图像,此图像达到了不低于2％的对比度分辨率（最终要     

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。     

微柱状CsI闪烁转换屏的制备和表征

闪烁转换屏是X射线成像探测器的重要组成部分,微柱状的闪烁转换屏可以提高X射线成像探测器的空间分辨率。采用周期为4μm、孔深为100μm的微孔硅阵列作为基底模板,热氧化得到二氧化硅反射层后,再通过真空熔融压力注入法填充CsI获得了具有周期结构的微柱状闪烁转换屏,研究了真空度、注入压力、加压时间对硅孔内CsI微柱形貌的影响。结果表明:真空度10^-2 Pa、注入压力6 MPa、加压时间30 min时,可以有效消除CsI微柱中存在的气泡,得到均匀、连续、致密的微柱状闪烁转换屏。X射线衍射和激发发射谱展示了制备的微柱状像素化CsI闪烁转换屏具有优异的结晶性和发光性能。刃边法测得制备的微柱状CsI闪烁转换屏空间分辨率可达97 lp/mm。     

高能中子照相转换屏性能初步研究

高能中子照相技术因其超强的样品透视能力而成为射线无损检测技术近年来研究的热点,转换屏是中子照相装置的一种关键部件。目前耦合科学级中子数字相机系统用到的高能中子照相转换屏主要有塑料闪烁体、光纤阵列、压制荧光屏和光纤转换屏等,其性能差异很大,需进行性能测试以确定不同转换屏的应用特点或场景。本文针对传统中子照相转换屏探测效率的定义问题,在物理原理基础上对其定义进行了修正,通过实验方法对各类转换屏的高能中子探测效率、空间分辨力等性能指标进行了测试。结合实验系统参数对转换屏绝对效率进行了反推计算,结果表明:压制荧光屏和光纤转换屏分别具有最高的空间分辨率和探测效率。     

高效快中子转换屏的研制及其性能测试

采用国产材料研制了基于移波光纤的快中子照相用转换屏.测试结果表明,新的转换屏与原有的2 mm厚转换屏相比,发光强度可提高到原来的6～8倍,样品成像的统计性明显变好,光纤屏的饱和厚度约为25 mm,空间分辨率好于2 mm.     

闪烁体型γ射线-荧光图像转换屏点扩散函数理论研究

闪烁体型γ射线-荧光图像转换屏是数字化辐射成像系统中的重要部件,射线与闪烁体相互作用产生的荧光弥散效应,对成像系统及其获取图像的空间分辨具有重要影响.闪烁体型γ射线-荧光图像转换屏的荧光弥散效应通常采用点扩散函数(PSF)来描述.目前,采用蒙特卡罗(MC)方法进行模拟计算,仍是确定该函数的最常用和有效方法.以LSO无机...     

14 MeV快中子照相用光纤转换屏研究

快中子照相技术因其超强的样品透视能力而成为射线无损检测技术近年来研究的热点,转换屏是中子照相装置的关键部件。光纤转换屏是一种新型的快中子照相转换屏,较大程度兼顾了光纤阵列的高探测效率和荧光屏的高成像质量,具有很好的应用前景。本文以D-T加速器为中子源,用ZnS和环氧树脂以及光纤研制了快中子照相光纤转换屏,耦合科学级CCD数字成像系统,进行了快中子数字照相技术研究,获取了不同光纤排列方式的光纤转换屏积分曝光图像,同时测量了快中子荧光屏和塑料闪烁体等其他快中子照相用转换屏的发光效率,实验结果表明,光纤转换屏的发光效率高于其他类型转换屏的。     

β射线光纤成像系统

介绍了一个用塑料闪烁光纤组成的二维射线成像系统。用＾９０Ｓｒ放射源的β射线照射不同图案的准直器得到了清晰的图像，初步结果表明该成像系统的空间分辨率好于１ｍｍ。     

快中子转换屏发光性能研究

以中子转换屏发光机理建立数学模型,计算了LiF-ZnS中子转换屏的各项参数对成像性能的影响。用不同种类荧光粉制备了多块不同厚度和材料成分的快中子转换屏进行性能测试,实验结果显示,14 MeV快中子转换屏最佳厚度为3 mm左右,ZnS和粘合剂的最佳重量比为1:1–2:1。对快中子转换屏和塑料闪烁体等中子探测屏的性能进行了实验测试和对比,给出了各种探测屏的性能差异和适用范围。     

桃山铀矿田铀成矿要素光谱特征分析

评述了高分辨率遥感技术在铀资源勘查中的研究现状。基于地面可见光/近红外—短波红外—热红外光谱测量及卫星光学和微波遥感数据融合技术,初步建立了桃山花岗岩型铀矿田不同期次岩体、控矿构造及热液蚀变带等多种铀成矿要素光谱识别标志,根据遥感影像特征解译了主要控矿构造,为该区的铀资源勘查及遥感新技术、新方法研究提供技术基础。     

Image quality evaluation of linear plastic scintillating fiber array detector for X-ray imaging

It is important to assess image quality, in order to ensure that the imaging system is performing optimally and also identify the weak points in an imaging system. Three parameters mostly leading to image degradation are contrast, spatial resolution and noise. There is always a trade-off between spatial resolution and signal to noise ratio,but in scintillating fiber array detectors spatial resolution is not as important as signal to noise ratio, so we paid more attention to contrast and SNR of the system. By using GEANT4 Monte Carlo detector simulation toolkit, some effective parameters of the linear plastic scintillating fiber（PSF）array as an imaging detector were investigated. Finally we show that it is possible to use this kind of detector to take CT and DR (Digital Radiography) image under certain conditions.     

Soft X-ray ptychography method at SSRF

Ptychography is a diffraction-based X-ray microscopy technique in which an extended sample is scanned by a coherent beam with overlapped illuminated areas and complex transmission function of the sample is obtained by applying iterative phase retrieval algorithms to the diffraction patterns recorded at each scanned position.It permits quantitatively imaging of non-crystalline specimens at a resolution limited only by the X-ray wavelength and the maximal scattering angle detected.In this paper,the development of soft X-ray ptychography method at the BL08U1A beamline of Shanghai Synchrotron Radiation Facility is presented.The experimental setup,experimental parameters selection criteria,and post-experimental data analyzing procedures are presented in detail with a prospect of high-resolution image reconstruction in real time.The performance of this newly implemented method is demonstrated through the measurements of a resolution test pattern and two real samples:Pt-Co alloy nanoparticles and a breast cancer cell.The results indicate that strong scattering specimens can be reconstructed to sub-20 nm resolution,while a sub-25 nm resolution for biological specimens can be achieved.     

基于模拟点源测量的多针孔SPECT精确迭代重建

高分辨率单光子发射计算机断层成像（SPECT）是临床和小动物影像的重要技术之一。对SPECT的系统传输矩阵进行建模,并结合于迭代重建算法中,是提高系统空间分辨率的有效手段。本文基于实验室自主研发的多针孔小动物SPECT系统,研究了一种蒙特卡罗模拟和解析模型相结合的系统传输矩阵精确计算方法。该方法是基于多点源模拟的投影数据,结合数据再估计方法和高斯拟合方法提取点扩展函数（PSF）特征参数,并结合解析形式的系统物理模型,从而计算任意位置的精确PSF。通过对四点源模拟投影数据分别用纯解析方法和蒙特卡罗模拟与解析模型相结合的方法进行计算,并对所得的系统传输矩阵进行重建对比,验证了蒙特卡罗模拟与解析模型相结合方法对图像分辨率的改善效果。进一步比较了不同点源排列的重建效果,获得了优化的点源排布方案。相对于基于实验方法测量系统传输矩阵,本方法能以更合理的代价实现系统传输矩阵的精确建模,并能有效提高系统空间分辨率。     

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。     

8T CMOS图像传感器质子辐照效应研究

本文对新型8T CMOS图像传感器进行了不同能量的质子辐照实验。由于质子辐照后同时引入电离总剂量(TID)效应和位移损伤剂量（DDD）效应,使得器件参数的退化机理复杂。为了具体区分导致不同参数退化的主要因素,采用等效TID法和等效DDD法。实验得出DDD效应主要引起暗电流的退化,而TID效应主要导致光谱响应的退化,实验结果为辐射环境下图像传感器的加固设计提供了理论依据。     

Effects of internal scattering on X-ray microtomography imagereconstruction

A computer simulation is used to study the problem of internal scattering for targets that are imaged using X-ray microtomography. A strategy is outlined for selecting X-ray energy and image resolution based on properties of the material being imaged. The X-ray scanning process is simulated by applying a Monte Carlo technique to a modeled target that emulates the material properties of a microelectronic device. The X-ray photons are subject to photoelectric absorption, Rayleigh scattering, and Compton scattering. The simulation applies a method of high-resolution image reconstruction based on discrete Fourier transforms. Examples of reconstructed images that have 0.5-μm spatial resolution are shown for images of simulated lead and aluminum targets     

二维直方图阈值法分割工业CT图像的研究

高精度工业CT图像因其包含物体三维信息而被广泛重视。尤其对于某些工件的缺陷检测，可利用图像分割技术进一步识别、突显缺陷，提高检测效率。针对一类工件的缺陷，对其高精度CT图像先后采用了比特窗算法进行预处理和二维直方图阈值法进行分割，突出显示了该类缺陷。该类方法对类似问题有广泛应用。     

评价衍射增强成像空间分辨率的方法

衍射增强成像是X射线成像领域的前沿科技。相比于传统的吸收成像,衍射增强成像能大幅提高图像的衬度,尤其是对于由C、H、O、N等低原子序数元素构成的物体,这一特性使得衍射增强成像在医学诊断方面具有突出的应用价值。目前还没有系统评价衍射增强成像空间分辨率的方法。本文通过构建成像系统的调制传递函数模型,推导出衍射增强成像的空间分辨率计算公式,从而对衍射增强实验平台的整体性能进行综合评价。调制传递函数综合考虑了摇摆曲线几何、CCD像素尺寸、闪烁体荧光弥散效应对系统空间分辨率的固有影响,并详细分析了系统调制传递函数各因素对空间分辨率的影响规律,为衍射增强实验平台的物理设计及设备选型提供理论依据。     

中子全息术中孪生像消除模拟

在中子全息照相的记录过程中,参考波与物波近似沿同一方向传播至全息屏,并在重建时形成不可分离的原像和共轭像,在特定波长下,两者可能干涉相消,产生孪生像现象。受制于中子探测效率和单色器能量分辨率,目前中子全息成像中孪生像的消除技术尚未得到系统的理论和实验研究。本文采用数值方法对已成功应用于X射线全息孪生像消除的两种全息记录及重建技术展开模拟,讨论基于研究堆的中子全息成像技术实现孪生像消除的可行性,并从实验效率和重建质量出发,对单色器分辨率、波数记录间隔、波数记录范围等关键参数进行定量分析和优化选取。结果表明,在研究堆中子源相对较低的单色器分辨率和较窄的可选能区条件下,通过记录2~4个不同能点的全息图即可获取较理想的中子全息重建结果。