NSECT的锗酸铋阵列相邻信号叠加算法模拟研究

由于受激元素所辐射的光子能量范围主要集中在100 keV~6 MeV之间,因此通过基于此能量范围的射线源模拟实验研究了采用锗酸铋（BGO）阵列相邻信号叠加实现能量高分辨率的新方法并分析比较了其性能。结果显示:对于较高能的光子,若仅使用单根BGO晶体产生的信号时不可能得到较好的能量分辨率;而当使用BGO阵列将该单晶体产生的信号与相邻晶体产生信号相加,则能谱质量会变得更佳。对于能量分辨率为90 keV的能量窗,通过模拟得到平均固有空间分辨率为3.938 mm (FWHM)。     

BGO探测器温度特性教学实验装置的研制

针对在教学实验中使用BGO探测器对γ能谱进行测量时由于温度变化引起的峰位漂移、分辨率变化等问题，研制了BGOγ探测器温度特性教学实验装置，并应用于核技术实验教学中。     

BGO高能γ探测器性能测定与效率模拟

实验测定了两套新制作的φ75×100 BGO高能γ探测器的能量分辨与时间分辨,根据BGO晶体中Ge的热中子俘获所释放的2条高能γ射线对γ能谱作能量刻度.模拟计算了4—30MeV能量区间BGOγ探测器的全能峰效率、单逃逸率与双逃逸率,计算了入射γ光子在0—30MeV区间均匀分布时BGO探测器的实际计数响应与计数效率随γ光子能量的变化,分析了γ光子在探测介质中的能损向下延展造成的能谱扭曲.     

面向PEM应用的γ射线探测器研究

正电子发射乳腺照相术(Positron Emission Mammography, PEM)获得的是乳腺的实时高分辨率动态的功能图像, 从而为在更广范围里研究治疗乳腺癌的方法提供了可能. 大多数的PEM探测器采用紧凑型无机闪烁晶体阵列与光电探测器相耦合的形式, 故光电信号转换器件在PEM探测器中起着非常重要的作用. 探测器基于新型平面面板位置敏感型光电倍增管(Flat Panel Position Sensitive PMT, FP-PS-PMT), 配以锗酸铋(Bi₄Ge₃O₁₂, BGO)晶体阵列. PS-PMT型号为R8400-00-M256型FP-PS-PMT, 有效面积大于90%. 晶体阵列为20×20, 单个晶体尺寸为2mm×2mm×20mm. 实验验证表明该探测器具有良好的空间分辨本领和能量分辨本领, 空间分辨率达到2.0mm半高宽(Full Width Half Maximum, FWHM), 能量分辨率达到23% FWHM.     

复合式高能γ探测器优化设计Monte Carlo模拟计算

用Monte Carlo方法系统模拟计算了以NaI晶体与BGO晶体为探测介质的clover与cluster复合式高能γ探测器的效率.对于相同的介质几何,BGO复合式探测器的全能峰效率远高于相应的NaI复合式探测器.用多块φ76×127BGO晶体制作成的clover与cluster复合式高能γ探测器对22.0MeV的γ光子的全能峰特征效率仍然高于40%,绝对效率增加因子达2.4与2.7.     

γ射线和PET用晶体单元相互作用特性的研究

γ射线与晶体单元的相互作用特性对于PET探测器的研制有着重要的参考意义. 通过实验测得了不同能量的γ射线在BGO, CsI, NaI 3种闪烁晶体中的探测效率、 能量分辨率等相互作用特性参数, 并与蒙特卡洛模拟结果进行了比较. 结果给出了最适合PET探测器的晶体单元. It’s important for development of PET detector that the interaction effect of γ rays and scintillator units are studied. The detection efficiencies and energy resolutions of γ rays for BGO, CsI and NaI crystal detector units are measured. Geant4 Monte Carlo simulations are compared with the experimental results. The results of the best detection units for PET detector are presented.     

基于塑料闪烁光纤阵列的γ射线位置灵敏探测器数值模拟

基于蒙特卡罗的模拟方法,设计了一个基于塑料闪烁光纤阵列的γ射线位置灵敏探测器并对其性能进行了系统的研究。分析了该探测器在高能γ粒子辐照下的康普顿散射特性和圆形塑料闪烁光纤的能量泄漏情况,发现随着入射能量的不同,康普顿边缘峰值也相应变化,并且和入射光子能量一一对应。考虑阵列间粒子串扰的情况下,利用此特性得到该位置灵敏探测器在0.8~7.0 MeV的γ入射能量下,能量分辨率和空间分辨率分别能够达到10%和cm量级。但由于闪烁光纤原子序数较低,在较高能区的探测效率也较低,只有15%左右或更低。这就使得利用闪烁光纤阵列探测器不能同时满足较好的空间分辨率和能量分辨率,两者出现一定的矛盾。     

φ76mm×100mm BGO探测器性能研究

根据中能重离子核反应实验中测量较高能量γ光子的需要,利用国内条件试制了一台大圆柱体BGO探测器。本文报道了晶体的包装与相对光输出以及探测器的能量与时间分辨性能,比较了不同光电倍增管对探测器性能的影响,分析了在有关实验中采用这种探测器的可行性。     

基于塑料闪烁光纤阵列的γ射线位置灵敏探测器数值模拟北大核心CSCD

基于蒙特卡罗的模拟方法,设计了一个基于塑料闪烁光纤阵列的γ射线位置灵敏探测器并对其性能进行了系统的研究.分析了该探测器在高能γ粒子辐照下的康普顿散射特性和圆形塑料闪烁光纤的能量泄漏情况,发现随着入射能量的不同,康普顿边缘峰值也相应变化,并且和入射光子能量--对应.考虑阵列间粒子串扰的情况下,利用此特性得到该位置灵敏探测器在0.8～7.0MeV的γ入射能量下,能量分辨率和空间分辨率分别能够达到10%和cm 量级.但由于闪烁光纤原子序数较低,在较高能区的探测效率也较低,只有15%左右或更低.这就使得利用闪烁光纤阵列探测器不能同时满足较好的空间分辨率和能量分辨率,两者出现-定的矛盾.     

φ76mm×100mm BGO探测器性能研究

根据中能重离子核反应实验中测量较高能量γ光子的需要,利用国内条件试制了一台大圆柱BGO探测器.本文报道了晶体的包装与相对光输出以及探测器的能量与时间分辨性能,比较了不同光电倍增管对探测器性能的影响,分析了在有关实验中采用这种探测器的可行性.     

探测器横纹误差对大孔径静态干涉成像光谱仪影响的建模与修正

大孔径静态干涉成像光谱技术在航天遥感应用中,由于探测器横纹误差影响,使获得的干涉数据无法反演光谱数据,需要对横纹误差进行修正。通过对干涉成像机理的分析,给出探测器横纹误差影响下的干涉成像模型,提出横纹误差影响下干涉数据修正方法。最后利用仪器获取的数据,对提出的修正方法进行验证,由处理结果可以看出,本文所提的修正方法可以很好的修正横纹误差对光谱的影响,提高反演光谱的精度。     

Scattering correction method for panel detector based cone beam computed tomography system

<正>A scattering correction method for a panel detector based cone beam computed tomography system is presented. First,the x-ray spectrum of the system is acquired by using the Monte Carlo simulation method.Secondly,scattered photon distribution is calculated and stored as correction matrixes by using the Monte Carlo simulation method according to scanned objects and computed tomography system specialties.Thirdly,scattered photons are removed from projection data by correction matrixes.A comparison of reconstruction image between before and after scattering correction demonstrates that the scattering correction method is effective for the panel detector based cone beam computed tomography system.     

Raman spectroscopy of Chinese human skin in vivo

A novel and compact near-infrared (NIR) Raman system is developed using 785-nm diode laser, volumephase technology (VPT) holographic system, and NIR intensified charge-coupled device (CCD). Signal-tonoise ratio (SNR) and resolution are improved compared with ordinary acquisition method by a specially designed optical fiber detector and the spectrograph image aberration correction with a parabolic-line fiber array. In 1-5 s, Raman spectra of different parts of Chinese human skin are acquired. Autofluorescence is subtracted from the raw spectrum by polynomial fitting and skin Raman spectrum is then smoothed for further analysis.     

Absolute measurement of photon flux using ionization chamber in (6~20) keV synchrotron radiation X-rays

Absolute measurement of photon flux under high-fluence rate X-rays was required in photon diagnostics for X-ray lasers. A free-air ionization chamber used for the reproducibility of air-kerma in high-fluence rate X-ray was designed, and the monoenergetic X-rays flux of (6–20) keV were absolutely measured on Beijing Synchrotron Radiation Facility. The energy spectrum of the monoenergetic X-rays was measured using a silicon drift detector, and the proportion of higher harmonics was determined. The saturation curve, air attenuation correction factor, and composite loss correction factor of the free-air ionization chamber were obtained experimentally. The air-kerma rate for the (6~20) keV monoenergetic X-ray was measured accurately, and the relative combined standard uncertainty of the air-kerma is 0.61%.     

光栅光谱仪光谱响应误差校正

针对由器件光谱特性引起的光栅光谱仪测量误差问题,提出了一种误差校正方法,并对该技术中的理论模型、数值提取算法和精度、误差校正精度进行了研究。首先,在深入剖析光栅光谱仪工作原理的基础上,建立了光谱误差校正的理论模型;其次,在研究光栅、探测器、反射镜等核心器件光谱特性曲线典型特征的基础上,提出了器件光谱响应参数提取算法,并对该算法的精度进行了实验研究;最后利用本文所建立的理论模型和数值提取算法对光栅光谱仪测得的溴钨灯光谱进行了校正,并将校正后的结果与溴钨灯标准谱线进行了比较。实验结果表明,本文所提出的数值提取算法的平均误差为0.39%,校正后的光谱曲线与溴钨灯标准光谱曲线一致,说明本文所提出的校正技术能够有效消除器件光谱特性引入的误差。     

空间采样傅里叶变换光谱仪光谱反演研究

根据相似性准则,对采集到的干涉图像进行干涉图元的拆分,通过寻址定位,得到与离散光程差序列相匹配的采样干涉图序列。采用过零采样方式,对大单边干涉图序列与小双边干涉图序列利用不同的窗函数进行切趾。为了校正相位误差,结合所研究采样干涉图的特点,对频域光谱乘积校正和空域干涉图卷积校正进行了研究和改进,获得了比较理想的光谱线形,其中空域干涉图卷积校正后的光谱偏差仅为0.012088,具有最好的校正效果。     

Energy‐dependent dead‐time correction in digital pulse processors applied to silicon drift detector's X‐ray spectra

Dead‐time effects in X‐ray spectra taken with a digital pulse processor and a silicon drift detector were investigated when the number of events at the low‐energy end of the spectrum was more than half of the total, at counting rates up to 56 kHz. It was found that dead‐time losses in the spectra are energy dependent and an analytical correction for this effect, which takes into account pulse pile‐up, is proposed. This and the usual models have been applied to experimental measurements, evaluating the dead‐time fraction either from the calculations or using the value given by the detector acquisition system. The energy‐dependent dead‐time model proposed fits accurately the experimental energy spectra in the range of counting rates explored in this work. A selection chart of the simplest mathematical model able to correct the pulse‐height distribution according to counting rate and energy spectrum characteristics is included.     

红外探测器模拟器中多通道数模转换输出不一致性校正

针对多通道数模转换电路输出不一致性问题,将两点非均匀性校正算法引入到不一致性问题中,提出了一种不一致性两点校正模型。通过分析红外探测器模拟器输出信号的样本数据,获得不一致性校正因子,并在现场可编程门阵列核心处理器中实现了该不一致性校正模型。利用红外探测器模拟器模拟320×256中波红外制冷探测器的输出信号,获得不一致性校正前后的图像。通过比较分析表明:校正前图像列平均灰度最大起伏量为15,校正后为5,相对改善了约66.7%。     

可调谐激光二极管吸收光谱系统信号分析及谱线畸变校正技术研究

利用可调谐激光二极管吸收光谱技术进行气体检测时,波长调制伴随的光强幅度调制,会使解调出的谐波谱线发生畸变.在傅里叶分析的基础上对可调谐激光二极管吸收光谱任意调制幅度的波长调制光谱信号进行了分析,给出了光强幅度调制引起吸收谱线畸变的理论解释.提出了在波长调制过程中进行旧步平抑幅度调制的方法来消除谱线畸变,设计了实验方案并...