高能闪光照相中钨球散射规律研究

 用解析法和Monte Carlo法研究了钨球闪光X光照相的散射照射量空间分布随钨球半径、系统中元件构成以及保护器件与记录平面间距的变化规律。指出散射照射量的空间分布是不均匀的，它随球半径增加而变大；保护器件是散射照射量的主要来源，增加从保护器件到记录平面的距离，可以降低散射分布不均匀性，以及有效地减少散射。     

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。     

闪光照相中X光能谱对有效吸收系数的影响

 研究闪光照相中影响材料有效吸收系数的两个主要因素，即X光的能谱效应和散射影响。用Monte-Carlo方法对闪光照相系统的客体各种组成材料的有效吸收系数进行数值模拟；求出不考虑散射而仅受能谱影响的有效吸收系数及其空间分布，发现该分布类似于医学CT数的分布规律，在高光程数对应的位置上该吸收系数较低；也得到了在20MeV闪光机情况下，客体各种组成材料的单个平均吸收系数。结果表明：钨、铝和铁的平均等效吸收系数分别近似为0.830，0.080和0.265cm ^-1。     

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。     

模拟气泡幕激光近轴前向散射照度分布

从Mie散射理论出发,利用单气泡散射理论模型研究了激光前向散射特性以及激光前向散射光轴周围激光照度分布状态。选用波长为632.8 nm的激光,在不同介质和不同压强下测量并分析了气泡幕的散射光照度。研究表明,激光前向散射光主要分布在离光轴0.588的范围内,其沿激光光轴呈轴对称分布,并且沿光轴方向截面分布为高斯分布;在考虑水体自身散射时,0.006 MPa、0.008 MPa和0.010 MPa下,各个散射角被散射掉的光大概占激光前向散射照度的35%、45%和55%,可得到无论考虑水体自身散射与否,激光前向散射光与压强皆成反比。     

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。     

闪光照相系统的散射分布与降散射的数值模拟

 对法国试验客体（FTO）的3 m照相系统建模，利用Monte-Carlo方法模拟X光子输运过程，得到了系统的散射分布和系统器件对散射的贡献。结果表明：后保护锥是系统散射的主要来源，对于任意一点，后保护锥的散射占总散射的75%以上。FTO的散射主要是FTO外层材料和边缘的散射，这部分散射占客体总散射的90%以上。利用坡度准直器对系统散射严重的区域进行的降散射，表明坡度准直器是一个很好的降散射器件，能有效提高图像质量。     

闪光照相中FXRMC和MCNP4B的散射比较研究

 散射问题是高能辐射成像研究中的一个重要问题，采用蒙特卡罗模拟来确定散射对提取客体信息的影响是一种重要的研究手段。简单介绍了FXRMC和MCNP4B程序的特点及其记录方式；在确保相同输入参数的条件下，针对不同的照相模型进行了对比计算。结果表明两个程序计算的散射照射量相对差别小于5%，说明这两个程序具有较高的符合程度。通过与实验结果的比较发现，这两个程序模拟的散射分布与实验结果基本一致，均可用于高能闪光照相的模拟研究。还给出了在散射检验方面的一些建议。     

高能闪光照相X射线能谱的理论研究

 用Monte-Carlo方法模拟球对称客体系统的闪光照相中X光光子的输运过程。分别在单客体情况和全系统情况下,给出了记录平面上各种光子谱及其在记录平面上的空间分布。结果表明：记录区边缘的谱形与源光子谱形很相似;深穿透区各点之间的谱形差别不大,谱平均光子能量近似相同,并且位于使高Z材料的光子线吸收系数最小的能量范围内。 结果还表明,高能闪光照相的光子能谱会因客体中光子的光程不同而有较大的差别。     

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%。     

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。     

Scatter correction for cone-beam computed tomography using self-adaptive scatter kernel superposition

The authors propose a combined scatter reduction and correction method to improve image quality in cone beam computed tomography (CBCT). The scatter kernel superposition (SKS) method has been used occasionally in previous studies. However, this method differs in that a scatter detecting blocker (SDB) was used between the X-ray source and the tested object to model the self-adaptive scatter kernel. This study first evaluates the scatter kernel parameters using the SDB, and then isolates the scatter distribution based on the SKS. The quality of image can be improved by removing the scatter distribution. The results show that the method can effectively reduce the scatter artifacts, and increase the image quality. Our approach increases the image contrast and reduces the magnitude of cupping. The accuracy of the SKS technique can be significantly improved in our method by using a self-adaptive scatter kernel. This method is computationally efficient, easy to implement, and provides scatter correction using a single scan acquisition.     

Scatter correction for cone-beam computedtomography using self-adaptive scatterkernel superposition

The authors propose a combined scatter reduction and correction method to improve image quality in cone beam computed tomography (CBCT). The scatter kernel superposition (SKS) method has been used occasionally in previous studies. However, this method differs in that a scatter detecting blocker (SDB) was used between the X-ray source and the tested object to model the self-adaptive scatter kernel. This study first evaluates the scatter kernel parameters using the SDB, and then isolates the scatter distribution based on the SKS. The quality of image can be improved by removing the scatter distribution. The results show that the method can effectively reduce the scatter artifacts, and increase the image quality. Our approach increases the image contrast and reduces the magnitude of cupping. The accuracy of the SKS technique can be significantly improved in our method by using a self-adaptive scatter kernel. This method is computationally efficient, easy to implement, and provides scatter correction using a single scan acquisition.     

4 MeV闪光X光机轫致辐射靶设计

对4 MeV闪光X光机的轫致辐射靶参数进行了设计和模拟计算。利用蒙特卡罗程序,计算得到当轫致辐射靶的有效钽靶材厚度约为0.6 mm时,靶正前方1 m处产生的单脉冲X光的照射量值最大,可以达到约2.86×10－3 C/kg,满足4 MeV闪光X光机对其单脉冲X光的设计要求。对不同能量下的单脉冲电子束加载在轫致辐射靶上的能量沉积密度进行了计算和比较,分析研究了不同结构下的靶破坏,结果表明:轫致辐射靶采用叠靶结构的钽靶能够满足4 MeV闪光机的实验需求。     

X射线成像的一种点扩展函数模型

X射线成像系统可以通过其点扩展函数来表行,其点扩展函数分为一次射线点扩展函数和散射点扩展函数两部分。在分析点扩展函数各个影响因素的基础上,建立了以物体厚度、物体到探测器距离以及成像几何设置为参量的解析模型。利用该模型推导出了特定入射射线能谱和射线源到探测器距离情况下散射比的计算公式。它是以物体厚度和物体到探测器距离为变量的函数。在利用实验数据对模型参量进行最优估计的基础上,利用散射比实验验证了模型的正确性。为散射和几何不清晰度的消除提供了一种实用的模型依据。