闪光X射线照相光源的发展

闪光X射线照相是利用加速器产生的短脉冲X射线对快速运动的致密客体进行透视照相的技术。概述了闪光X射线照相对X射线的性能要求；回顾了闪光X射线照相及其加速器的发展历程；分析了闪光X射线照相用加速器的发展方向。     

超短超强激光与金属靶作用产生硬X射线照相

 超短超强激光与物质相互作用产生硬X射线的应用之一是X射线照相。利用等离子体国家重点实验室的SILEX-Ⅰ激光器进行了超短超强激光与高Z平面金属厚靶相互作用产生硬X射线作为照相光源的照相实验研究。采用闪烁体+胶片和闪烁体+CCD相机的方式分别接收X射线图像,在靶的侧向和后向得到清晰X射线图像。由于采用的闪烁体厚度和照相几何不同,图像质量和空间分辨率存在明显差别。这种照相技术不仅可以作为激光与固体靶相互作用产生光源研究的基础手段,而且可以作为激光与固体靶相互作用致硬X射线的探测方式。     

激光高能X射线成像中探测器表征与电子影响研究

基于激光尾场加速电子的高能X射线源具有高光子能量与小源尺寸的特点,在高空间分辨无损检测方面发挥着十分重要的作用.在X光机上测量了CsI针状闪烁屏、锗酸铋(BGO)闪烁阵列与DRZ闪烁屏的本征空间分辨率,并模拟了三类探测器对高能X射线的能量沉积响应,其中CsI针状闪烁屏的空间分辨率高达8.7 lp/mm.采用Ta转换靶产生的高能X射线开展透视照相,能够分辨最高面密度33.0 g/cm~2的两层客体结构.开展了X射线照相、X射线与电子混合照相以及电子照相三种情况的比对实验,在X射线产额不足或探测效率不够情况下采用X射线与电子混合透视照相的方案,以牺牲对比度为代价,能较大程度地提高图像信号强度.     

口腔全景X射线摄影

 X射线透视或照相得到的影像,实际是人体内部各个脏器和组织的立体形象在平面上的重叠投影,这就使得对比度不高或范围不大的病变组织难以分辨。断层摄影一直是人们追求的目标,获得身体中某一个层面的方法如图1所示,X射线管和照相底片都沿着身体轴线运动,但方向相反,而且它们的速度保持固定的比例。图中P点到X射线管的高度与它到照相底片的高度比值,正好等于X射线管与照相底片运动速率的比值。当X射线管在位置S1和S2时,P点在照相底片上的投影点P1和P2实际上是同一个点。     

神光Ⅱ装置靶丸内爆过程X射线背光照相实验研究

在神光Ⅱ装置上,8路激光注入金柱腔靶产生X射线驱动位于柱腔中心的DD靶丸内爆,第9路激光辐照Pd背光靶产生的L线X射线透视内爆靶丸,用针孔成像方式获得靶丸的透视图像,高速X射线条纹相机记录靶丸透视图像,建立了间接驱动内爆靶丸背光照相的实验方法,清晰地观测到了靶丸内爆的过程,对透视图像分析获得了内爆靶丸壳层运动轨迹和速度的实验数据,所获实验结果可用于间接驱动靶丸优化设计,还可用于内爆动力学数值模拟建模和计算结果的验证。     

神光Ⅱ装置靶丸内爆过程X射线背光照相实验研究北大核心CSCD

在神光Ⅱ装置上,8路激光注入金柱腔靶产生X射线驱动位于柱腔中心的DD靶丸内爆,第9路激光辐照Pd背光靶产生的L线X射线透视内爆靶丸,用针孔成像方式获得靶丸的透视图像,高速X射线条纹相机记录靶丸透视图像,建立了间接驱动内爆靶丸背光照相的实验方法,清晰地观测到了靶丸内爆的过程,对透视图像分析获得了内爆靶丸壳层运动轨迹和速度的实验数据,所获实验结果可用于间接驱动靶丸优化设计,还可用于内爆动力学数值模拟建模和计算结果的验证。     

数字化X射线成像技术

 医学影像技术的起源要追溯到1895年11月8日伦琴发现X射线。传统的X射线照相是让通过人体的X射线打在胶片上,图1为胶片X光骨盆像。图1X光骨盆像随着物理学、电子学、计算机科学的飞速发展,放射影像领域先后出现了一系列新的成像技术和设备,构成了当代新的影像技术,这些新技术的应用,不仅极大丰富了形态学诊断信息和图像层次,更为重要的是实现了图像信息的数字化。其中,CR和DR是目前大中型医院放射科对常规X线机进行升级换代时的主要考虑对象之一,它们都以形成数字化图像为诊断依据,能实现医院X射线设备从模拟到数字的飞跃,但它们又有各自的成像方式和成像特点。     

X射线影像探测器

1895年,伦琴(Wilhelm Rntgen)使用真空管产生X射线,并将产生的X射线记录在感光照相胶片上.他夫人手掌的X射线影像成为了一个著名的范例.现在,真空管已经被搁置在博物馆中,而感光胶片还被我们经常使用.随着新型同步辐射光源、X射线光学,以及计算方法的快速进步,探测器技术的进展为探测物质的结构与动力学过程开辟了新的途径.     

科马克（Cormack,Allan M，1924-1998）美国物理学家（Physicist，America）

科马克是计算机断层成像（CT）理论的奠基者。用X射线照射人体，再检测透射后的强度，经计算机用卷积反投影算法或快速傅里叶变换处理数据，然后重组人体断层图像。CT对人体内病灶的显示比X射线照片清楚得多，因而能看出X射线检查不到的病灶，如脑内出血。CT于1972年首次临床试验成功，因此科马克荣获1979年诺贝尔生理学和医学奖。邮票C23是计算机断层成像（CT）图。     

冲击片雷管组件X射线无损检测

冲击片雷管组件中飞片的漏装及多装将影响其功能，应用X射线照相法及DR成像法进行了检测。因飞片厚度太小（数十微米）及X射线能力弱，采用X射线照相及DR成像法难以直接得到飞片图像，但结构上飞片处于爆炸箔组件及炮筒之间，因此考虑检测二者间隙来判断飞片漏装及多装。具体方法是将X射线束平行地穿透过炮筒与爆炸箔组件之间的间隙进行检测，通过间隙大小判断飞片漏装及多装。     

航空胶片的X射线标定

利用光谱扩展的荧光型软X射线单色光源产生的多条谱线,通过时间递增和光强递增的方法首次标定了国产高速航空胶片在软X射线和超软X射线波段的响应特性,给出了这种胶片的响应特性曲线即光学密度与曝光量的关系和相对光谱灵敏度曲线.     

箍缩背光照相

 利用PPG-Ⅰ脉冲功率装置（500 kV,400 kA,100 ns）驱动X箍缩负载,得到了μm量级的亚纳秒脉冲X射线辐射点源。在阴阳极轴线和回流柱上同时安装X箍缩负载,前者可作为背光照相的X射线点源;后者可作为被拍照的目标X箍缩。获得了X箍缩发展过程不同时刻的时间序列图像,在背光照相的图像中可以清晰观察到X箍缩交叉点处等离子体的外爆、箍缩以及最终的崩溃阶段。将阴阳极轴线上的X箍缩负载用Z箍缩丝阵负载代替,实现了对丝阵负载Z箍缩放电起始阶段的X射线背光照相,观察到了最初的各单丝电爆炸、等离子体膨胀及融合过程,同时观察到了双丝Z箍缩发展过程中的等离子体不稳定性。实验结果有助于深入理解Z箍缩发展的物理过程,同时可为有效的模拟建模分析提供基本的实验数据。     

脉冲X射线源的获取及门控成像

介绍了带门控的MCP像增强器及条纹相机对激光驱动产生的脉冲硬X射线进行探测的方法.该方法可以减少X射线的散射,使图像对比度有较大的改善,从而能够大大降低人体对X射线的吸收剂量,在X射线透视及X射线CT诊断中有重要应用.     

减小电子涨落的指向概率虚拟源方法

为了减小X射线辐射照相蒙特卡罗模拟中成像平面上电子结果的涨落,尝试了一种新指向概率虚拟源方法。该方法利用指向概率法产生成像平面电子的主要来源虚拟X射线源,不仅在一次历史中增加了模拟电子的概率,而且使一次模拟对更多的记录点有贡献。使用指向概率虚拟源方法模拟结果表明:在X射线辐射照相中,指向概率虚拟源方法有效地减小了电子贡献的涨落,改善了模拟结果,提高了MCNP模拟X射线辐射照相过程的能力。     

同轴X射线相位衬度计算机X射线断层摄影术研究

基于北京同步辐射装置(BSRF)开展了同轴X射线相位衬度计算机X射线断层摄影术(CT)研究.利用北京同步辐射的14 keV单色X射线作为光源,以高分辨能力的X射线胶片作为探测器,分别开展吸收衬度和同轴相位衬度成像的比较研究以及相位衬度计算机X射线断层摄影术研究.相位衬度计算机X射线断层摄影术重建采用Bronnikov提出的算法.结果显示,与传统的吸收衬度图像相比,相位衬度图像具有更好的衬度和更高的空间分辨力;实验获得人工样品和蝗虫的相位衬度计算机X射线断层摄影术重建图像.重建图像中可见样品的一些结构细节.实验结果表明,相位衬度X射线成像更适合于研究弱吸收或吸收差异很小的材料;利用北京同步辐射开展同轴X射线相位衬度计算机X射线断层摄影术研究是可行的.     

闪光Ⅰ号应用于X射线爆轰照相——研究金属射流的穿甲效应

闪光X射线照相技术是研究动载荷及其效应的重要测试手段,特别适用于研究物质在爆炸作用下的瞬变过程,本文介绍了闪光Ⅰ号加速器应用于X射线爆轰照相的基本状况,以及用于观察金属射流穿过高密度物质钨靶的实验技术。     

滚边法测量高能X射线源焦斑大小

应用于高能闪光X光照相技术的X射线源焦斑大小是闪光照相装置的关键参数, 直接影响成像的分辨能力。由于高能X射线的强穿透性和强辐射环境, 给焦斑测量带来一定困难。介绍了一种间接测量方法, 采用滚边装置(rollbar)成像得到X射线源的边扩展函数, 微分后得到光源的线扩展函数并计算调制传递函数(MTF), 而后从MTF为0.5所对应的空间频率之值确定出光源的光斑大小。给出了神龙二号加速器电子束聚焦调试实验中得到的X射线焦斑测量结果, 分析影响测量结果的因素并提出了解决方法。     

焊接现场射线检测技术应用分析

某产品的焊接须预热到300℃后进行，焊后采用自然冷却，再进行X射线照相检测。传统的射线照相检测过程费时费力，一定程度制约了产品生产进度。如能在焊接现场进行实时的射线检测，则可及时发现焊接中的缺陷并进行相应的处理，免除了冷却、送检、返修、再预热及胶片处理等时间，从而大大提高生产效率。文中对射线检测的数字化技术应用的不同方式（CR、DR）进行了对比分析，认为采用DR技术（射线扫描探测器）可有望提高检测的效率。     

一种毛细管聚焦的便携式微束X射线荧光谱仪

基于毛细管X光透镜技术的便携式能量色散X射线荧光分析因其无损分析等优点成为分析文物样品的有利工具。但由于文物样品的表面不平整或弧度以及毛细管X光透镜聚焦X射线的特点，导致在测量过程中样品测量点与毛细管X光透镜出端之间的距离产生变化，引起照射样品的X射线束斑大小发生改变，从而影响测量结果的准确性和元素区域扫描的分辨率。介绍了本实验室自行研发的一种新型便携式微束X射线荧光谱仪，此谱仪主要是由SDD X射线探测器、30 W低功率X射线管、毛细管X光透镜、CCD和一个新型闭环控制系统构成。该闭环控制系统是在激光位移传感器能够精确控制样品测量点到毛细管X光透镜出端距离的基础上，结合LabVIEW语言环境下开发的计算机控制程序以及步进电机、样品台等器件组成。基于此系统，该实验室研发的便携式微束X射线荧光谱仪在测量过程中可以时刻保证照射样品的X射线光斑大小固定不变。同时，该谱仪还可以通过调整样品测量点到透镜出端的距离来选择不同尺寸的X射线照射光斑。为了验证设备的可行性，使用该便携式微束X射线荧光谱仪在激活激光位移传感器和关闭激光位移传感器两种情况下测量了一块表面不平整古陶瓷样品釉彩层中K，Ca，Zn和Fe等元素的含量及分布，并将测量结果进行了对比。结果显示，在激活激光位移传感器的情况下测得的样品微区元素含量与真实值较接近，扫描区域元素分布图的分辨率更好，表明本谱仪基于激光位移传感器开发的自动调整样品测量点到透镜出口端距离的闭环控制系统能有效的减少由于样品表面不平整或弧度带来的测量误差，弥补了现有微束X射线荧光谱仪在此方面的不足。因此，本便携式微束X射线荧光谱仪在无损分析检测文物方面具有潜在的应用前景。     

核磁共振成象及其在医学中的应用

在医学上需要从外部观察人体的内部情况,最常用的是X射线照相(透视).七十年代发展了计算机X射线断层照相术(简称CT扫描).目前国内外许多大医院已配备了X射线CT扫描仪.制成世界上第一台X射线CT扫描仪的G.M.Housfield和早期作过重要贡献的A.M.Cormack分享了1979年生物学医学诺贝尔奖金.X射线对人体组织稍有损伤,而射频电磁波既能穿透人体又不引起人体损伤.核磁共振成象就是用射频电磁波作为射线源实现人体透视的方法. 一、核磁共振基础[1,2] 核磁共振是原子核在恒定磁场中对电磁波产生的共振吸收或辐射现象. 许多原子核具有自旋特性.每…