基于蒙卡和粒子示踪程序的电子成像模拟分析

借助理论分析和数值模拟,设计了基于高能电子束团的辐射成像系统,并通过Geant4和GPT软件对成像系统的相关参数进行了优化。模拟中分析了影响系统空间分辨率及物质厚度分辨率的因素,结果显示,模拟中设计的成像系统空间分辨率达到μm量级,并且具有一定的厚度分辨能力。该设计指标满足对一定厚度及结构的样品进行成像的要求。     

球面弯晶的背光成像特性

通过对球面弯晶背光成像系统的分析,获得了空间分辨率、能量分辨率等关键性能参数随成像系统设计参数变化的关系。利用这一关系对背光成像系统的不同成像方式应用进行分析,并用光路追踪模拟进行验证。在此基础上,利用X射线衍射仪开展了单能成像系统的成像演示实验,获得与模拟和数值分析一致的结果。通过对成像系统的设计优化,这种高分辨单能成像技术将能够在神光激光装置上开展的物理实验中获得广泛应用。     

光机部件通用测控平台研究与构建

成像光机部件采用了许多全新的技术,研发测控系统以考核、测量与评估其各项性能指标也是重要课题,加之传统测控系统多是各型号自成一套,不能通用,在这种需求下,研发了具有系统化和通用化的测控平台;该测控平台按照通用化的设计思想,硬件部分设计了通用调理适配单元,对光机部件输出的信号进行统一调理适配,使信号具备标准的电气接口和物理接口,从而与通用集成板卡相连进行数据采集;软件部分设计了底层、逻辑层、表现层的层次结构,对于不同产品仅对表现层进行重新搭建而不需要修改底层和逻辑层;系统在实际应用中,图像和数据采集稳定,采样速率和精度高,实时性好,测控软件层次明确,数据吞吐量大,功能和性能满足多型光机部件的测控要求;该测控平台解决了成像光机部件的测试评估问题和测控系统的通用化问题,具有通用性和可扩展性强的特点。     

集装箱CT检查系统二维防散射滤线栅作用分析

基于辐射成像系统蒙卡模拟软件NucRPD,对一款以9 MeV加速器作为辐射源的集装箱CT检查系统进行全系统蒙卡模拟,并使用目标晶体笔标记法、散射部件标记法与断层图像计算法综合分析了位于探测器晶体前方的二维防散射滤线栅对散射X射线的压低作用。计算结果表明此款集装箱CT检查系统中二维防散射滤线栅对于降低散射X射线的作用有限,后续在工程应用中无需使用二维防散射滤线栅,这将极大降低后端集装箱CT检查系统探测器与旋转机架等部件的机械设计难度与工程实现成本。     

一种大口径离轴反射式太阳模拟系统设计

为了完成全谱段成像光谱仪的地面辐射标定,设计了一种大口径离轴反射式太阳模拟系统,用于在实验室环境下模拟空间环境中的太阳辐射。阐述了太阳模拟系统的光学系统参数的计算过程,并运用Lighttools软件完成了光学系统的建模和仿真,根据光学系统的布局和系统的热负荷分布,给出了风冷系统的设计方案,并运用ICEPAK软件完成了散热系统的仿真验证。测试了太阳模拟系统的各项参数,结果表明:在满足系统散热要求的情况下,最大辐照度达到1.17个太阳常数,辐照不均匀度在辐照面200 mm范围内为1.61%,在辐照面400 mm范围内为3.28%。     

集装箱CT检查系统二维防散射滤线栅作用分析

基于辐射成像系统蒙卡模拟软件NucRPD，对一款以9 MeV加速器作为辐射源的集装箱CT检查系统进行全系统蒙卡模拟，并使用目标晶体笔标记法、散射部件标记法与断层图像计算法综合分析了位于探测器晶体前方的二维防散射滤线栅对散射X射线的压低作用。计算结果表明此款集装箱CT检查系统中二维防散射滤线栅对于降低散射X射线的作用有限，后续在工程应用中无需使用二维防散射滤线栅，这将极大降低后端集装箱CT检查系统探测器与旋转机架等部件的机械设计难度与工程实现成本。     

近高超声速高温蓝宝石窗口下中波红外成像退化分析仿真与性能测试实验

本文基于高温红外窗口热辐射红外成像探测器干扰机理,开展高温红外窗口成像分析、仿真与实验验证研究工作. 根据流体仿真计算获得的高温窗口温度及实验测得的窗口发射率、吸收率等参数,开展窗口热辐射计算;建立了光学窗口介质内部辐射传输路径和强度计算模型,并给出了窗口辐射出射模型以及相应红外成像模型;基于光学追迹方法,把窗口热辐射成像的计算问题转换成了光学计算问题;设计了一种基于高温蓝宝石红外窗口的加热实验,对红外成像仿真结果进行了检验. 通过仿真结果与窗口加热实验结果对照,将基于模型分析获取图像与实验结果图像作差,得到的平均每个像素误差值为0.45;实验发现在窗口约773 K条件下,设计的中波红外成像系统的信噪比、对比度分别降低到原来三分之一左右,而整个红外成像系统NETD值由原来的约52 mK上升到了954 mK. 本文提出的窗口热辐射分析方法可以有效估计窗口热辐射对中波红外成像的影响,设计的实验对成像系统的指标验证有较好的用途,同时对红外成像系统波段细化优选和成像参数调整,降低图像退化程度,都有着重要的指导意义. 关键词： 近高超声速 高温蓝宝石窗口 气动效应 仿真与实验     

PID数字控制器多指标优化模拟设计方法研究

建立PID数字控制器多指标统一优化模拟设计方法;用SIMULINK仿真研究数字PID控制对模拟PID控制的复现能力和PID计算机控制系统的阶跃响应,用MATLAB仿真筛选PID参数的优化组合值;提出并建立了一种新的PID数字控制器多指标优化模拟设计方法,包括:PID初值确定方法、模拟PID优化参数MATLAB筛选方案和软件流程图、模拟PID参数转换数字PID参数的方法、SIMULINK仿真验证设计结果的有效性的方法等;研究表明,该方法可用于1～5ms采样周期的PID数字控制器多指标优化模拟设计,且能独立使用、无需PID经验数据和其它设计/整定方法;提供了4个代表性的实例设计,验证了该方法的有效性。     

首批系列化国产外腔半导体激光器

就首批系列化国产外腔半导体激光器的设计,关键技术和生产等多方面进行了介绍,对一些特性参数进行了说明,给出了一些实物的图片。长期稳定性实验表明,产品的一致性和稳定性都达到了设计要求,生产流程和生产工艺相对简单,各项性能指标完全达到了国外同类产品的性能和指标。     

HIRFL-CSR系统中RIBLLⅡ上中子墙设计的模拟计算

HIRFL-CSR系统中RIBLLⅡ外靶实验终端上的中子探测装置是用来开展放射性束物理以及利用放射性束开展非对称核物质性质等研究的一个重要的探测装置. 介绍了在RIBLLⅡ上计划建造的中子墙的探测原理以及基于Geant4对其所进行的蒙特卡罗模拟, 给出了中子墙的设计方案、优化的设计参数以及中子探测的性能指标.     

社交网络用户浏览轨迹信息隐私保护方法仿真

随着网络应用的广泛普及,QQ、微信、YY语音、陌陌等社交软件走进千家万户,但社交网络用户浏览轨迹信息隐私保护问题也随之而来。由于社交网络平台安全机制存在漏洞,抵御网络攻击性能不强,使社交网络用户信息纷纷泄露。针对问题根源,提出ACP用户隐私信息防护系统,建立社交网络用户真空登陆模块(VM)、通讯信息密码文模块(RDT)及信息储存保护墙模块(LDM)一体化ACP用户隐私信息防护系统,从根源保护社交网络用户浏览轨迹信息的隐私安全。通过数据模拟仿真实验证明提出的ACP用户隐私信息防护系统,对社交网络用户浏览轨迹信息隐私保护具有可用性与有效性。     

质子照相中成像磁透镜系统对次级质子的消除

 为了解成像磁透镜系统使用对提高质子照相品质的作用,研究了成像磁透镜系统对核反应产生的次级质子的消除作用。利用MCNPX模拟了次级质子的能谱,结果表明：次级质子的平均能量不足照相质子束的50%。从次级质子的能量特性和成像系统质子运动学方面的分析表明：成像磁透镜系统可消除次级质子的影响。利用程序MCNPX对含成像磁透镜系统的质子照相进行了模拟,结果显示：成像磁透镜系统将次级质子对光程的影响减小到2%以下,显著提高了图像品质。     

Development of FPGA-based digital signal processing system for radiation spectroscopy

We have developed an FPGA-based digital signal processing system that performs both online digital signal filtering and pulse-shape analysis for both particle and gamma-ray spectroscopy. Such functionalities were made possible by a state-of-the-art programmable logic device and system architectures employed. The system performance as measured, for example, in the system dead time and accuracy for pulse-height and rise-time determination, was evaluated with standard alpha- and gamma-ray sources using a CsI(Tl) scintillation detector. It is resulted that the present system has shown its potential application to various radiation-related fields such as particle identification, radiography, and radiation imaging.     

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%。     

Imaging beamline for high energy proton radiography

Proton radiography is a new tool for advanced hydrotesting. This article will discuss the basic concept of proton radiography first, especially the magnetic lens system. Then a scenario of 50 GeV imaging beamline will be described in every particular, including the matching section, Zumbro lens system and imaging system. The simulation result shows that the scenario of imaging beamline performs well, and the influence of secondary particles can be neglected.     

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。     

金属纳米粒子薄膜对辐射散热的影响的研究

通过分析不同螺旋线慢波组件的散热性能,研究了金属纳米粒子薄膜的采用对辐射散热性能的改善作用.利用实验测试和模拟仿真的方法,分析比较了采用普通金属管壳,沉积普通金属铱膜管壳和沉积纳米铱膜管壳的慢波组件的导热能力.结合实验数据,准确地推算出几种研究材料的热辐射发射率,并利用模拟仿真给予了验证.实验结果和模拟结果具有很好的一致性.研究表明,与普通金属材料相比,金属纳米粒子薄膜具有较强的热辐射能力,能够改善器件的散热性能.     

On the interest of synchrotron X-ray imaging for the study of solidification in metallic alloys

Recent developments of more powerful synchrotron sources have led to vast improvements in the performance of X-ray imaging. This is manifested by a continuous increase in the impact of synchrotron experiments in many research areas on materials, in particular solidification science. X-ray imaging has been established as a method of choice for in situ and real-time studies of solidification microstructure formation in metallic alloys, with spatio-temporal resolutions at the scales of relevance. In this article, we present illustrative results of the current capabilities of synchrotron X-ray imaging in this field of research, each of them using different X-ray techniques (radiography, topography and tomography). Those results demonstrate the high potential of these techniques for the investigation of dynamical phenomena in materials processing.