闪烁体衰减常数对辐射源边界测量影响数值模拟

在辐射成像系统测量辐射源边界中,有闪烁体时间弥散效应得到的边界值与没有闪烁体时的真实边界值存在差别,影响辐射源尺寸变化计算。研究构建了一类辐射源强时间宽度、半径扩散速率与边界相对强度不同的辐射源,应用卷积和图像强度梯度法,对选用BC408,LaBr3和LSO闪烁体得到的边界与真实边界的偏差进行了数值模拟计算。结果表明,拍摄时间为20 ns时,由BC408闪烁体得到的边界值偏差最小;若偏差小于1 mm认为闪烁体适合测量,BC408,LaBr3和LSO测量的强度时间宽度最小值分别为33 ns,133 ns和266 ns; 拍摄全积分图像时偏差大小不受闪烁体不同的影响;最终得出的偏差计算公式较好地反映了真实偏差的变化趋势。     

叠片法测量脉冲X射线源焦斑

 介绍了叠片法测量脉冲X射线源焦斑的原理。对确定结构和尺寸的金属、薄膜叠片及测试系统布局,数值计算了叠片法的空间分辨及对均匀分布线光源的输出响应,得到响应曲线半高宽与焦斑尺寸的对应关系。计算结果表明,叠片法不适用于测量小于2 mm的焦斑。在感应电压叠加器上开展了阳极杆箍缩二极管实验,采用叠片法测量二极管X射线源轴向焦斑,与针孔照相结果基本相符,说明叠片法可用于脉冲X射线源焦斑尺寸测量。     

硅酸镥γ图像转换屏荧光弥散特性研究

分析LSO无机闪烁晶体中荧光弥散的原理。采用蒙特卡罗方法,将荧光弥散分为γ光子在LSO闪烁体中转化为次级电子并沉积能量,以及沉积能量转换为荧光光子在闪烁体中输运2个过程进行模拟。其中,前一过程采用MCNP蒙特卡罗程序模拟,后一过程的模拟计算由自编蒙特卡罗程序实现。给出了闪烁体的点扩散函数,计算结果与刀口法实验测量得到的点扩散函数相吻合。采用该方法计算了不同入射γ射线能量和各种厚度闪烁体下的点扩散函数。数据结果表明:点扩散函数的FWTM(full width at tenth maximum)随着γ射线能量的增大先减后增,并逐渐趋于稳定,还随着闪烁体厚度的增加而逐渐增大,文中给出了呈现这种变化规律的原因。     

粒子场数字全息诊断中的再现算法研究

 粒子场的数字全息诊断中,良好的再现算法能够在较短的时间内给出高质量的再现像。利用标准粒子板模拟单层面的粒子场,使用大面阵CCD实现同轴数字全息记录,得到了大尺寸的数字全息图。针对4种数字全息再现算法,本文从再现图像的质量、再现全息图的大小和计算速度3个主要方面进行了比较研究,结果表明角谱算法(FFT-AS)具有再现图像背景均匀,再现结果中无物理图像压缩,可以再现大尺寸的全息图且具有较快计算速度的优点,适合于粒子场同轴数字全息图的再现计算。     

辐射源旋转台阶成像技术

 提出了用旋转台阶对辐射源成像的方法。对台阶响应曲线微分可得到辐射源2维出射强度沿台阶方向的1个投影，通过旋转台阶体，可得到完整的正弦图，从而可用层析重建算法重建出辐射源区的强度分布。用钨合金台阶体在1个60Co源上进行成像实验，从400个角度的台阶响应数据重建出60Co源活性区图像，表明该方法是可行的。此方法可推广到大孔径圆孔台阶体，用于测量X射线焦点等小尺寸辐射源的尺寸。     

圆柱筒式脉冲光源辐射均匀性的模拟

圆柱筒式脉冲均匀光源在各种光学标定中有广泛应用.应用Monte-Carlo方法对光子进行跟踪模拟,通过变权重法和固定权重法两种算法得到出光面接收的相对光照度.当内壁反射类型、光源的位置、圆柱筒的高度与直径比不同时,出光面形成的光照度均匀性不同.通过模拟结果可知,当内壁为漫反射时,圆柱筒长度与直径比越大,出光面的光照度越均匀;但当比值大于3/2时,均匀性已无明显变化.最终得到满足标定实验要求的圆柱筒的最佳结构.     

辐射成像系统中图像转换屏与物镜耦合的分析

辐射成像系统中,射线沿闪烁体厚度方向产生的光经过镜头形成一个弥散的像。这通常是此类系统空间分辨的主要限制因素。建立了几何光学成像模型,描述了近心光路中此图像的空变特性。用点扩散函数均方根半径表征系统空间分辨性能,给出了图像点扩散函数均方根半径的表达式,其与闪烁体厚度、折射率、镜头相对孔径、成像倍率、射线入射点相对位置直接相关。将硅酸镥晶体3维发光强度分布与镜头进行耦合,分析了闪烁体发光强度分布对耦合的影响。采用点扩散函数均方根半径为最小的原则,建立了一个推导闪烁体相对于物镜放置在最佳位置的方法。     

γ射线在LSO晶体中的能量沉积

采用蒙特卡罗程序MCNP计算了γ射线在LSO晶体中的能量沉积分布并与相应的实验结果进行了对比,验证了该方法的正确性。在此基础上计算了不同能量的γ射线在LSO晶体中的能量沉积分布,分析了γ射线与物质的不同作用对晶体中能量沉积分布的影响,总结出在晶体轴向和径向的能量沉积分布规律。轴向上,不同能量γ射线在LSO晶体中的能量沉积近似为指数分布,在表面能量沉积密度较小;在径向方向,γ射线在入射轴线上能量沉积密度很高,在距入射轴较近的区域,主要是次级电子产生沉积能量,随着距离的增大,γ射线能量沉积逐渐减小;在距入射轴较远的区域,能量沉积主要是散射γ射线产生。     

CCD相机对14MeV和2.5MeV中子瞬态响应特性

从理论上分析了中子在CCD相机拍摄图像中引起的瞬态干扰噪声的机理,并针对两种不同类型的CCD相机,在能量为14MeV和2.5MeV的低强度稳态中子源上开展了实验研究,分析了噪声特征与入射中子能量、入射角度、注量及CCD相机结构的关系。实验结果表明中子瞬态干扰噪声主要表现为脉冲噪声,且出现斑点现象,与理论分析结果相吻合。研究得出了噪声特征随入射中子注量变化的规律,比较了不同能量及不同入射角条件下的噪声特性,并分析了两种不同结构的CCD相机响应特性的差别。     

杆箍缩二极管X射线焦斑的成像法测量

 X射线源的焦斑尺寸是反映杆箍缩二极管射线源成像性能的重要参数。利用针孔成像法对MeV级脉冲X射线源的焦斑进行了2维图像测量。厚针孔采用直孔段加单锥体结构,直孔段孔径为0.2 mm。对于0.5 MeV的X射线,5倍成像倍率下调制传递函数值为0.5时空间分辨达到2.0 lp·mm^-1。图像采集系统由闪烁体、物镜和CCD相机组成,物镜的成像倍率约0.34。实验结果经过模糊校正后,得到了焦斑的图像和调制传递函数。根据调制传递函数值为0.5时对应的空间频率值,给出X射线源焦斑的尺寸。阳极杆直径为1.2 mm时,X射线源焦斑的高斯分布等效直径为0.86 mm。