闪光照相中校正准直器的研究

用闪光照相技术诊断内爆动力学实验时，存在着一些难以克服的困难：动态量程约为10^4，散射过强而将信号光束淹没。FTO客体边缘部分是形成客体散射的主要部分，也是动态量程大的主要原因。使用校正准直器具有一举两得的效果：既降低动态量程，又减小客体的散射。后保护器件和客体边缘部分是散射的主要来源。校正准直器的使用，使得入射到后保护器件的直接X射线和散射X射线都减少，有效地降低后保护器件的散射。     

FTO客体3m闪光照相的Monte Carlo研究

 研究了客体模型FTO的闪光照相系统X光输运过程，给出了直穿照射量、散射照射量、直散比、直穿照射量能谱、散射照射量能谱、直穿X光通量能谱和散射X光通量能谱在记录平面的空间分布。结果表明：后锥是照射量散射成分的主要来源，后锥照射量占总散射量97%；后锥也是造成散射的空间分布不均匀的主要器件，这一不均匀性高达58%。照相系统的最小直散比非常小，表明锥造成的散射已经严重地淹没了直穿（轫致辐射）信号。计算中使用高空间分辨率记录法进行分点，合成图像对吸收系数的复原结果与国外报道的结果相符。     

用于闪光照相的准直器设计及性能

为了实现高度准直同时较好地保留飞层界面信息,针对高能闪光照相实验中常用的准直技术,改进了设计方法,以法国实验客体(FTO)为例,利用蒙特卡罗程序对光子电子耦合输运过程进行数值模拟实验,验证了所提出的准直器的性能,对采用该准直器技术下的模拟照相结果进行了准直器光程扣除方法研究,结果表明:改进的准直器将客体芯部区域的散射照射量降低99.8%,接收平面处的客体信号动态范围降低99.7%,同时在图像中完整地保留了客体外界面信息;对准直器轴向分层照相的方法可以获得误差小于0.1的客体光程。     

高能闪光照相中陡坡准直体成像性能实验

高能（20MeV）闪光X光照相技术在国防科研中有广泛的应用背景。FTO样品是由高密度、高原子序数材料组成的大光程4层同心球壳组件，是专门用于考察闪光照相成像质量的静态测试样品。对FTO样品进行闪光照相时，散射非常严重，因此选择合适的准直方式来降低散射对清晰图像的获得非常重要。研究表明，散射主要来自于后防护锥和FTO样品自身，样品散射又主要是由于外层的轻物质引起的，因此减小射向后锥和样品外层区域的X射线照射量，从源头上降低散射产生的机会，就成了准直设计中优先考虑的技术措施，     

闪光照相散射定量技术初步研究北大核心CSCD

高能MeV闪光照相所针对的客体通常具有极高的面密度。当X射线穿过客体时,直穿X射线的强度将被极大衰减,到达成像面的直穿信号可能被散射“噪声”所淹没,若直接对图像进行反演将严重影响照相重建精度。从散射抑制角度出发,目前主要采用网柵相机即阵列型准直孔阻挡散射,但网栅相机的应用效果受光源位置稳定性影响较大,且网栅不易加工。提出了一种可实时定量散射强度的照相方案,该方案利用狭缝准直器对散射的抑制能力不随散射强度变化而改变这一特点,对现有照相布局进行小改进,利用已知客体实验结果标定狭缝准直器对散射的抑制能力,进一步自洽确定待测客体的散射量大小。基于蒙卡方法的仿真照相实验结果表明,当采用低面密度客体标定散射抑制系数时,高面密度客体散射强度的估计值与模拟真实值偏差可小于2%。     

FTO客体3m闪光照相的Monte-Carlo研究

含FTO的闪光照相系统中，FTO是由一组同心球层组成的静态高密度客体，其动态量程高达4480。后锥的使用会大大降低系统的直散比DSR，并且散射空间分布的不均匀性也很严重。     

闪光照相中散射分布均匀性的影响因素

 为了在客体密度重建过程中采用迭代法扣除散射X射线的影响,提出了以散射分布均匀为主要目的的闪光照相系统设计思想。在介绍散射分布均匀性定义的基础上,分析了均匀扣除散射所带来的光程差。采用蒙特卡罗方法研究了系统放大倍数、照相距离以及后防护锥到图像接收系统的距离对散射分布均匀性的影响。结果表明：后防护锥到图像接收系统的距离是影响散射分布形状和散射照射量大小的一个主要因素;当后防护锥到图像接收系统的距离为55 cm左右时,散射分布均匀性近似最佳,而且照相距离越大,散射分布均匀性越好。这些研究结果可用于实际闪光照相系统的优化设计,在图像接收系统的响应范围内达到使散射分布均匀和降低光源模糊影响的目的。     

含散射闪光照相系统的布局优化

为了提高现有照相系统的图像品质,对使用CCD探测器的法国客体(FTO)照相布局进行了优化,获得最佳图像品质因子下的照相布局。研究结果为:在模糊实验测量结果和高斯分布近似下,系统放大倍率为2.0;后保护器件距离客体50 cm;系统布局总长与探测系统的噪声相关,噪声越大,布局总长越短,最优布局总长的范围为3~5 m;实验验证了这一结果。     

闪光照相中的后锥散射

高能闪光照相中散射辐射严重影响信息的提取。后保护系统（后锥）是散射的最主要来源，这一结论已被实验和数值模拟所证明。虽然利用X射线输运的MC计算程序可以给出散射分布，但在高散射情况下程序计算结果的正确性和可靠性必须经实验的检验。     

基于法国实验客体的X射线准直技术研究

通过研究法国实验客体(FTO)的闪光照相过程,设计了静态照相过程中采用的准直措施,除传统的一二级准直体外,还通过添加三级准直体来进一步控制入射到客体边缘部分的X射线,从而降低散射的影响。蒙特卡罗方法模拟结果表明,采用三级准直技术可以有效地控制散射的影响,图像接收平面各边界的直散比有了明显的提升。     

不同准直角双轴闪光照相

 为了降低闪光照相中散射的影响和提高法国试验客体（French test object,FTO）重建的精度,结合不同准直角下散射不同的特性,提出了不同准直角的双轴闪光照相布局,并进行了相应的数值模拟实验。研究结果表明：不同准直角双轴闪光照相中散射的相互干扰非常严重,且主要来于前保护器件,需使用铅板屏蔽。根据信息融合特性和降低散射影响的要求确定了FTO不同准直角双轴闪光照相的两个准直角分别为2.24°和1.15°。从该不同准直角的双轴闪光照相系统模拟得到的图像重建出了均方根误差小于5.8%的密度分布,结果远优于单轴照相23％的均方根误差。     

闪光照相中侧向散射的数值模拟

散射是闪光照相诊断技术中需要重点考虑的一个关键性问题,弄清散射的影响因素及其来源对于提高客体信息诊断精度具有十分重要的促进作用。针对法国实验客体照相系统,采用蒙特卡罗方法,系统研究了侧向散射的影响因素及其来源。结果表明:在没有侧向保护器的情况下,前保护器是侧向散射的主要来源,对任一点,前保护器的散射贡献均达到50%以上,并且侧向散射沿光轴方向呈递增或递减分布。在有侧向保护器情况下,侧向散射照射量有所减小,在与光轴垂直方向呈中间高两边低的单峰分布。增大侧向记录距离不一定带来侧向散射的降低。在适当的记录距离下,得到了较为均匀的散射分布。     

高能闪光照相中网栅相机的性能分析

针对闪光照相基本布局, 从照相物理过程出发, 确立网栅相机下含各种物理参量的成像公式。为了获得尽量简化的成像公式, 采用数值模拟和理论分析方法, 探讨了网栅相机在抑制噪声、散射和模糊等方面的能力及其使用方法。结果表明:网栅相机不仅具有灵敏度高、降散射能力强和模糊小的特点, 采用有/无陡坡准直器和客体的两次照相可以获得主要含光源模糊的透射率图像, 极大减少了图像分析中的不确定性因素。     

高能闪光照相中影响光程确定的几个因素

 利用闪光照相基本原理和成像原理，在直接记录法和转换屏记录法的情况下，研究了闪光照相中影响X射线在材料中光程确定的主要因素。结果表明，影响光程确定的几个因素是：散射效应、光源角分布效应、立体角效应和能谱效应。对于高能闪光照相，散射效应是影响光程确定的最主要因素，散射的存在使光程的测量值比实际值降低20%～40%。因此必须在做CT之前，对散射的影响进行修正。     

利用数值模拟测量闪光照相中H-D曲线

 在分析高能闪光照相中传统实验方法不足的基础上，提出了采用Monte Carlo模拟结果来建立底片光学密度与照射量之间的关系，并对一个球对称客体进行了实验照相。采用Monte Carlo方法分析了底片光学密度分布左右不对称的各种因素，认为底片光学密度分布左右不对称主要是照相器件几何对中不理想造成的，并说明了底片光学密度左右平均的合理性。在此基础上介绍了H-D曲线的生成方法，采用Silberstein理论得到了具有较高精度的H D曲线。这种结合Monte Carlo模拟的H-D曲线测量方法不但避免了照射量测量误差，而且还考虑了H-D曲线对X射线能谱的依赖关系，更能体现实际情况，具有较高的精度。可用于球对称客体或柱对称客体的辐射照相。     

钢管直线度的机器视觉测量系统设计

针对钢管在空间方向直线度的测量,采用机器视觉方法,通过获取钢管上下边缘图像,求得钢管中心轴线坐标,评定直线度误差.在整体设计过程中,照明系统采用背光照明方式和平行光管光源,采用双高斯结构设计了光学成像系统基本结构,并用Zemax对成像系统进行了优化设计和像质分析.根据钢管边缘图像的特征,采用了一种新方法——相邻行灰度差...     

闪光照相中散射照射量的解析分析

 考虑了光子与物质的三种相互作用方式，用解析分析法确定光子在材料中能量的一次散射转化几率，并由此求得闪光照相系统中成像平面上的散射和最小直散比的表达式。用该公式求得的FTO客体的最小直散比约为1.0，与美国NIH实验结果0.5~1.5近似符合。     

高能质子照相中基于角度准直器设计的理论研究

角度准直器在高能质子照相中有着重要作用,既可以利用准直器提高图像对比度,又能通过二次成像实现材料诊断及密度重建,因此减小通过准直器后通量值的误差具有重要意义.本文通过理论分析,提出了一种高能质子照相中准直器设计的方法,通过Geant4程序建立了1.6 GeV的质子成像系统,该系统分别使用理想准直器、拉伸型准直器和利用该方法设计的准直器,并对比通过客体后的通量分布.结果表明,在使用理想准直器和该方法设计的角度准直器时,二者得到的客体的通量分布符合较好,而使用拉伸型准直器时,与使用理想准直器得到的结果相差较大.因此利用理想准直器方法设计的准直器可以很好地减小通量误差.