有效线吸收系数能谱效应综合法研究

利用综合法（照射量传递函数法、剥层法和MC数值模拟法）研究了闪光照相中法国实验客体FTO（French Test Object）中各种材料的有效线吸收系数.结果表明：在照相过程中,随着X光穿透的加深,其能谱不断地向材料最小质量吸收系数对应的能量值演变并窄化.在这样的能谱效应下,有效线吸收系数随着穿透材料厚度的加深而减小.铜的平均有效线吸收系数为0.299（1±3.0%）cm-1,钨的平均有效线吸收系数为0.829（1±2.7%）cm-1.在图像重建中,利用上述的有效线吸收系数能够得到高精度的材料密度分布.     

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MC（Monte Carlo）数值闪光照相。能谱效应是由不同能量的X光与材料发生作用的微观截面不同引起的。能谱效应降低了密度提取的精度，因而在密度提取中需要考虑能谱效应，即使用反应能谱效应的有效吸收系数，而不是单能吸收系数。在闪光照相中能谱效应体现为：光路上面质量ρ（l）l越大，有效质量吸收系数μρ^-（l）越小；面质量越大，对应的自洽光程也越大，即μρ^-（l）ρ（l）l越大。     

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。     

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。     

闪光照相条件下相对质量吸收系数的测量

 介绍了闪光照相中X光传播规律的等效单能模型。针对闪光照相出光重复性差、能谱测量困难的特点提出了相对质量吸收系数的概念。阐述了闪光照相中相对质量吸收系数的测量原理和方法。在闪光照相实验设备上采用整条D～L曲线对钨材料相对质量吸收系数进行了测量，得到的实验结果为1.23，与数值模拟结果1.26符合较好。     

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。     

用剥层法确定线吸收系数空间分布

剥层法MPL(method of peering layer)使用于嵌套圆环模型。该法仅适用于具有轴对称性的客体(如球体或柱体)。剥层法是用客体投影区内各像素的光学密度Din、投影区外一像素的光学密度Dout以及它们对应的照相距离din，dout和直散比DSRin和DSRout等参量求出客体各层材料的线吸收系数μl。     

氧气A带吸收系数的温度依赖关系研究

氧气A带是理想的大气要素反演通道,吸收系数是重要的参数之一,它影响到反演结果的精度.结合HITRAN2012数据库和大气温度廓线图,分析氧气A带吸收系数的影响因素,推出各因素与温度的依赖关系,确定吸收系数随温度的变化.结果表明,氧气A带谱线半宽度受温度依赖系数影响较小,而受温度影响较大.线型因子随温度产生了两种变化,在谱线半宽度以外的谱线位置上,随温度的增大,函数值减小,而在中心频率到谱线半宽度的谱线位置上,随温度的升高而增大.谱线线强对温度具有强依赖关系.利用逐线积分算法计算氧气A带吸收系数,同时考虑了谱线半宽度的压力展宽效应和谱线线强及半宽度对温度的依赖关系,得出氧气A带吸收系数对温度的依赖关系主要来源于线强的温赖关系,尤其是中心频率处温度影响较大;而Lorentzian线型函数的温赖关系不明显.利用布鲁克光谱仪在1 cm-1下测量63 m处氧气A带的吸收光谱,与理论模型在同等条件下的透过率比较,误差小于0.83%,验证了温度校正模型的正确性.     

3 016.49 cm-1波数下变气压、温度的甲烷吸收系数计算研究

红外甲烷传感器根据朗伯-比尔定律对甲烷的浓度进行检测,而吸收系数是朗伯-比尔定律中的重要参数,其受温度和压强的影响变化较大,其变化会导致浓度测量的误差,因而研究不同温度、气压下甲烷吸收系数的变化规律对设计高精度的红外甲烷传感器有重要意义。文献报道中,一般采用获得测量甲烷浓度受环境影响的实验数据,再加以数学处理的方法,对测量误差进行补偿和修正。该工作以分子光谱分析理论为基础,以3 016.49 cm-1波数的甲烷为研究对象,利用HITRAN数据库的甲烷数据,设计了Python程序调用HAPI函数,拟合计算出甲烷吸收系数随温度、气压的变化规律,并通过傅里叶红外光谱对甲烷吸收系数的变化规律进行实验验证。结果表明,在3 016.49 cm-1处,水分子（湿度的影响）对于甲烷吸收系数的影响很小,可以忽略不计;温度和气压对吸收系数有一定的影响,当气压为1.0 atm,温度在-10～50 ℃范围内升高时,甲烷吸收系数减小,吸收系数与温度的关系呈线性关系;当温度为273.15 K时,气压在0.6～1.2 atm升高时,甲烷收系数增加,吸收系数与气压关系呈线性关系。最后拟合出的吸收系数与温度、气压的公式,k(T, p)=53.65(±3.24)-0.114 6(±0.010 7)T+21.07(±0.95)p。实验中甲烷标准气体的浓度分别为1.01%,2.00%,3.51%和5.06%,通入直径为2.5 cm,长度为8 cm的短光程石英气体池中,通过改变气体的气压及温度,从傅里叶红外光谱仪获得甲烷的吸光度,由于受实验仪器分辨率的影响,如直接通过吸光度反演甲烷浓度其误差较大,采用吸收系数与吸光度的比值来判断吸收系数拟合的正确性。结果表明,浓度为定值,气压与温度变化时,吸收系数与吸光度之比基本为定值,从而证明了计算拟合出的甲烷吸收系数随温度压强变化的正确性。     

A generalized method of converting CT image to PET linear attenuation coefficient distribution in PET/CT imaging

The accuracy of attenuation correction in positron emission tomography scanners depends mainly on deriving the reliable 511-keV linear attenuation coefficient distribution in the scanned objects. In the PET/CT system, the linear attenu- ation distribution is usually obtained from the intensities of the CT image. However, the intensities of the CT image relate to the attenuation of photons in an energy range of 40 keV-140 keV. Before implementing PET attenuation correction, the intensities of CT images must be transformed into the PET 511-keV linear attenuation coefficients. However, the CT scan parameters can affect the effective energy of CT X-ray photons and thus affect the intensities of the CT image. Therefore, for PET/CT attenuation correction, it is crucial to determine the conversion curve with a given set of CT scan parameters and convert the CT image into a PET linear attenuation coefficient distribution. A generalized method is proposed for con- verting a CT image into a PET linear attenuation coefficient distribution. Instead of some parameter-dependent phantom calibration experiments, the conversion curve is calculated directly by employing the consistency conditions to yield the most consistent attenuation map with the measured PET data. The method is evaluated with phantom experiments and small animal experiments. In phantom studies, the estimated conversion curve fits the true attenuation coefficients accurately, and accurate PET attenuation maps are obtained by the estimated conversion curves and provide nearly the same correction results as the true attenuation map. In small animal studies, a more complicated attenuation distribution of the mouse is obtained successfully to remove the attenuation artifact and improve the PET image contrast efficiently.     

A method to correct optical fiber's spectrum attenuation based on Fourier transform in spectra-measuring systems

A method based on Fourier transform to revise the non-linear spectrum attenuation of optical fiber used as a probe in a spectrum-measuring system is proposed in this paper. Spectral curves of a normal light source are measured by a spectrum-measuring system with and without the optical fiber probe, respectively. The generalized frequency spectrum (GFS) of these spectral curves can be calculated based on Fourier transform. From them, an optical fiber spectrum correction function can be obtained and the non-linear spectrum attenuation of optical fiber can be revised with the SCF. The experiment results show that the method has the accuracy of 1% and it is more accurate than the Ratio Method (RM) and the Weighted Ratio Method (WRM).     

银吸收边附近X射线衰减系数测量

在北京同步辐射装置的4B7A中能X光束线上,光源能区为2.1~6.0 keV,能量分辨大于5000,高次谐波小于0.1%,光源强度大于109光子/s。通过全能区多能点的透过率精确测量Ag样品质量厚度,然后采用Ag薄膜对单能X光子的透过率进行测量,给出了Ag薄膜在吸收边（3.4~3.9 keV）的衰减系数 。建立了Ag样品吸收边附近衰减系数同步辐射测量方法。通过不确定度分析给出衰减系数测量不确定度小于1％,填补了在该区间衰减系数的空白。     

银吸收边附近X射线衰减系数测量

在北京同步辐射装置的4B7A中能X光束线上,光源能区为2.1~6.0keV,能量分辨大于5000,高次谐波小于0.1%,光源强度大于109光子/s。通过全能区多能点的透过率精确测量Ag样品质量厚度,然后采用Ag薄膜对单能X光子的透过率进行测量,给出了Ag薄膜在吸收边(3.4~3.9keV)的衰减系数。建立了Ag样品吸收边附近衰减系数同步辐射测量方法。通过不确定度分析给出衰减系数测量不确定度小于1%,填补了在该区间衰减系数的空白。     

Measurement of atomic number and mass attenuation coefficient in magnesium ferrite

Pure magnesium ferrite sample was prepared by standard ceramic technique and characterized by X-ray diffraction method. XRD pattern revealed that the sample possess single-phase cubic spinel structure. The linear attenuation coefficient (μ), mass attenuation coefficient (μ/ρ), total atomic cross-section (σ _tot), total electronic cross-section (σ _ele) and the effective atomic number (Z _eff) were calculated for pure magnesium ferrite (MgFe₂O₄). The values of γ-ray mass attenuation coefficient were obtained using a NaI energy selective scintillation counter with radioactive γ-ray sources having energy 0.36, 0.511, 0.662, 1.17 and 1.28 MeV. The experimentally obtained values of μ/ρ and Z _eff agreed fairly well with those obtained theoretically.      

待定系数法求解一维线性谐振子在微扰体系下的解析解

本文应用待定系数法研究了电荷为q的线性谐振子受恒定电场作用下体系解析解的求解方法.