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，     

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。     

高能闪光照相密度测量的LEPM方法

研究了利用高能闪光照相方法实现密度分布测量的技术.根据闪光照相投影成像原理,将成像过程中的非线性成像因素看成一个综合性的非线性算子,利用先验测量的方法该非线性算子的响应曲线,利用该曲线校正成像图像得到待测客体的光程分布图像.采用以最小误差为重建准则的代数重建法,从光程分布图像中重建出照相客体的线吸收系数分布.最后利用相对等效质量吸收系数以及客体总质量不变的约束条件,获得照相客体的空间密度分布.在高能闪光照相实验平台上进行了静态客体的密度测量实验,测量的均方根误差约为10％.     

高能闪光照相密度测量的LEPM方法

研究了利用高能闪光照相方法实现密度分布测量的技术.根据闪光照相投影成像原理,将成像过程中的非线性成像因素看成一个综合性的非线性算子,利用先验测量的方法该非线性算子的响应曲线,利用该曲线校正成像图像得到待测客体的光程分布图像.采用以最小误差为重建准则的代数重建法,从光程分布图像中重建出照相客体的线吸收系数分布.最后利用相对等效质量吸收系数以及客体总质量不变的约束条件,获得照相客体的空间密度分布.在高能闪光照相实验平台上进行了静态客体的密度测量实验,测量的均方根误差约为10%.     

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。     

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。     

密度提取中吸收系数的使用

 研究了能谱效应的影响，进行了理想的蒙特卡罗(MC)数值闪光照相。在密度提取中使用了3种不同的吸收系数——MC谱光子平均能量对应的单能质量吸收系数、波恩近似公式谱有效质量吸收系数和MC谱有效质量吸收系数。研究结果表明，使用MC谱有效质量吸收系数有效地减小了密度提取中能谱效应的影响。粗略的波恩谱使密度均方根误差小于1.5％，精确的MC谱则获得了均方根误差小于0.5％的理想结果。     

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。     

基于约束优化的闪光照相图像重建算法

针对闪光照相图像受模糊及噪声影响的问题,提出了一种基于约束优化的闪光照相图像重建算法。该算法建立基于平行束投影的正向成像矩阵,并通过嵌入模糊矩阵表达成像过程中的模糊因素,采用最速下降法求解重建问题。在算法中设计了预优矩阵以提高迭代重建速度,利用客体密度值非负、密度分布分段光滑并含有阶跃性边界的先验知识,设计和采用了非负约束、光滑约束及广义变分边界约束条件。对仿真FTO客体图像及实际闪光照相图像的重建结果表明,基于约束优化的重建算法具有良好的边界保持能力及噪声抑制能力,可以有效提高图像重建质量。     

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。     

Method for determining the asphericity and microphysical parameters of erythrocytes from the directional scattering coefficient

A method for determining the microphysical parameters and shape of human blood erythrocytes is proposed based on regression relations between them and the small-angle directional scattering coefficients β(Θ). It is shown that the use of β(Θ) for angles Θ = 5° and 12° in the transparency window allows one to determine not only the microphysical parameters and refractive index of erythrocytes, but also the shape parameters, such as the asphericity and the length of the major axis of the spheroid, with an accuracy of a few percent.     

Opposed flame spread over folded PMMA plate with various internal angles

The effect of the internal angle on downward flame spread over a thick folded plate is experimentally investigated in this study. The lateral side of a thermoplastic plate is cut at desired angles and two of these plates are welded to form a single folded sample. All the faces other than the front and two 5-mm areas of the front face from each side were coated to inhibit the combustion. Experiments are conducted for various folded plates of different angles, 60°, 90°, 120°, and 180°. Following ignition at the upper edge of the sample, the opposed flame spread on the front face is observed and the flame spread rate at various positions is quantified by image analysis. The flame spreads more rapidly at the folding edge, while the other parts then accelerate to catch up with the corner spread and, eventually, all the parts across the width achieve the same flame spread rate as the folding edge. This result indicates that the flame spread rate at the folding edge is the characteristic value which represents the steady-state of the system of interest. A simple model is developed considering change of heated volume against the flame and change of the induced flow velocity due to the geometry. The former effect is formulated from geometrical consideration in the vicinity of the edge, while the latter is formulated based on an experimental fact that the flame height is inversely proportional to the internal angle. A prediction formula of the flame spread rate at the folding edge is established by modifying the conventional one for the flat plate. The calculated flame spread rate shows reasonably good agreement with the experimental data. This study helps fundamental understanding of the flame spread behavior of practical combustibles such as pillars or rods with various cross-sectional shapes.     

Neutron radiography and tomography facility at IBR-2 reactor

An experimental station for investigations using neutron radiography and tomography was developed at the upgraded high-flux pulsed IBR-2 reactor. The 20 × 20 cm neutron beam is formed by the system of collimators with the characteristic parameter L/D varying from 200 to 2000. The detector system is based on a ⁶LiF/ZnS scintillation screen; images are recorded using a high-sensitivity video camera based on the high-resolution CCD matrix. The results of the first neutron radiography and tomography experiments at the developed facility are presented.     

Changes in entrance surface dose in relation to the location of shielding material in chest computed tomography

This study examined the effects of entrance surface dose (ESD) on the abdomen and pelvis of the patient when undergoing chest computed tomography (CT) procedure, and evaluated the effects of ESD reduction depending on the location of radiation shield. For CT scanner, the 64-slice multi-detector computed tomography was used. The alderson radiation therapy phantom and optically stimulated luminescence dosimeter (OSLD), which enabled measurement from low to high dose, were also used. For measurement of radiation dose, the slice number from 9 to 21 of the phantom was set as the test range, which included apex up to both costophrenic angles. A total of 10 OSLD nanoDots were attached for measurement of the front and rear ESD. Cyclic tests were performed using the low-dose chest CT and high-resolution CT (HRCT) protocol on the following set-ups: without shielding; shielding only on the front side; shielding only on the rear side; and shielding for both front and rear sides. According to the test results, ESD for both front and rear sides was higher in HRCT than low-dose CT when radiation shielding was not used. It was also determined that, compared to the set-up that did not use the radiation shield, locating the radiation shield on the front side was effective in reducing front ESD, while locating the radiation shield on the rear side reduced rear ESD level. Shielding both the front and rear sides resulted in ESD reduction. In conclusion, it was confirmed that shielding the front and rear sides was the most effective method to reduce the ESD effect caused by scatter ray during radiography.     

高能质子照相的成像方程

与X射线闪光照相相比,GeV级质子照相因质子的穿透能力更强而更能满足流体动力学最佳光程、更小不确定度的要求。质子照相用于提取阴影客体信息的过程比X射线闪光照相复杂。为了便于分析质子照相过程及其特性,以质子照相的输运过程为基础,逐步考虑了质子与物质相互作用的各种过程——核反应、多次库仑散射、准弹性散射和弹性散射,并获得含各种过程的质子照相理论计算表达式。在含准直的系统中,理论计算公式中包含了多次弹性散射和准弹性散射项。通过与QMCPrad计算结果的对比得知弹性散射高斯近似下的理论计算结果与蒙特卡罗方法(MC)计算结果一致,与更准确的"黑体"模型的相对误差为3%~5%。这意味着在某种程序上,当研究质子照相规律或设计系统时,高能质子照相的理论计算公式能够替代MC模拟。     

同时实现多角度非垂轴面均匀照明的衍射光学器件

本文利用长焦深器件设计思路,提出了通过设计衍射光学器件相位分布使得在三个垂轴面上满足均匀照明要求来间接实现非垂轴面均匀照明的设计方法,并完成了同时实现多种角度非垂轴面均匀照明的衍射光学器件设计.基于爬山法和模拟退火法相结合的混合算法,设计了器件的相位分布,在30°、45°、55°非垂轴面上光斑不均匀性分别为5.91%、4.00%、3.38%.该方法可推广至二维情形,实现任意曲面均匀照明的要求.     

夹持方式对频率转换KDP晶体面形的影响

 针对惯性约束聚变（ICF）系统中大口径超薄KDP晶体在不同夹持和不同姿态下的面形变化,采用有限元分析软件ANSYS,建立了大口径超薄KDP晶体在不同夹持和不同姿态下的应变模型及其边界条件的确定方法,计算了四周简支正面点力、四周固支正面压条、四周简支侧面点力、四周固支侧面压条4种夹持方式在30°和垂直姿态下大口径超薄KDP晶体的面形变化,并给出了面形变化的P-V值和RMS值。在此基础上,通过对不同夹持和不同姿态下KDP晶体面形变化的分析和比较,给出了四周固支正面压条是引起晶体面形变化相对较小的夹持方式的结论。     

用于半导体激光器的等共轭距双曲柱面镜系统

论述用于把窗口尺寸为０－１２８５ｍ ｍ ×３ ．２３９０ ｍ ｍ 的半导体激光器发出４４°×１３°的发散光束压缩成在±０－００２５ｒａｄ 内出射光的柱面镜系统。该系统的核心是用两组互相垂直、且共轭距相等的双曲柱面镜,把激光器的条形窗口的像变粗变短;然后,再用透镜组把此像“准直”到“无限远”     

单晶电子顺磁共振研究中零场分裂张量主轴的确定

用电子顺磁共振二维旋转测角器确定量子化轴即零场分裂张量的一个主轴,根据矢量的正交关系计算与量子化轴垂直的主轴平面上的取向二维角组、以便按照计算的二维角组测量电子顺磁共振谱,确认零场分裂张量的另外两个主轴,同时确定了主轴座标系(X,Y,Z)相对实验座标系(x,y,z)的Euler角。以渗Cr³⁺的Na₃(AlMo₆O₂₄H₆)·8H₂O单晶的电子顺磁共振测量作为上述方法的一个应用例子。 关键词：