锗酸铋阵列探测器用于中子激发发射计算机断层扫描成像

 中子激发发射计算机断层扫描成像对探测器有着较高的要求,为了探讨利用传统阵列探测器实现其应用的可行性,利用模拟的方法给出了锗酸铋（BGO）晶体阵列探测器的基本性能。对高能光子在单根BGO晶体中的能谱进行了分析,提出叠加相邻晶体信号以提高能量分辨率的修正方法。结果表明:此方法能够很大程度上优化输出能谱,并能够得到较好的空间分辨率。     

锗酸铋阵列探测器用于中子激发发射计算机断层扫描成像

中子激发发射计算机断层扫描成像对探测器有着较高的要求,为了探讨利用传统阵列探测器实现其应用的可行性,利用模拟的方法给出了锗酸铋（BGO）晶体阵列探测器的基本性能。对高能光子在单根BGO晶体中的能谱进行了分析,提出叠加相邻晶体信号以提高能量分辨率的修正方法。结果表明:此方法能够很大程度上优化输出能谱,并能够得到较好的空间分辨率。     

氮化镓在不同中子辐照环境下的位移损伤模拟研究

电子器件中的半导体材料经过中子辐照后产生大量位移损伤,进而影响器件性能,氮化镓(GaN)材料是第三代宽禁带半导体, GaN基电子器件在国防、空间和航天等辐射服役环境中具有重要应用.本文利用蒙特卡罗软件Geant4模拟了中子在GaN材料中的输运过程,对在大气中子、压水堆、高温气冷堆和高通量同位素堆外围辐照区四种中子辐照环境下GaN中的初级反冲原子能谱及加权初级反冲原子能谱进行了分析.研究发现:在四种辐照环境下GaN中初级反冲原子能谱中,均在0.58 MeV附近处出现不常见的"尖峰",经分析该峰为核反应产生的H原子峰,由于低能中子(n, p)反应截面较大,该峰的强弱和低能中子占总能谱的比例有关;通过对比四种中子辐照环境下GaN中初级反冲原子能谱分布可知,大气中子能谱辐照产生的初级反冲原子能量更低、分布范围更广,裂变堆能谱下较高能量的初级反冲原子的比例较大,大气中子和高通量同位素堆辐照环境下的初级反冲原子能谱与加权初级反冲原子谱形状更相似,结合核反应产物对电学性能的影响,高通量同位素堆外围辐照区更适合用于模拟GaN在大气中子环境下的辐照实验.该结果对GaN基电子器件在辐射环境下长期服役评估研...     

中子半影成像的闪烁体阵列空间分辨力模拟

为了比较3种闪烁体探测器的性能,利用蒙特卡罗方法计算了不同光纤直径的闪烁体阵列的空间分辨和能量沉积。模拟结果表明:相同光纤直径的普通液体闪烁体阵列空间分辨力比塑料闪烁体阵列提高了约0.1 mm,而氘代液体闪烁体阵列空间分辨力约为普通液体闪烁体阵列的1/2;富氢闪烁体的能量沉积比氘代闪烁体高;闪烁体光纤直径越小,分辨力越好;闪烁体越厚,光产额越高。     

中子半影成像的闪烁体阵列空间分辨力模拟

为了比较3种闪烁体探测器的性能,利用蒙特卡罗方法计算了不同光纤直径的闪烁体阵列的空间分辨和能量沉积。模拟结果表明:相同光纤直径的普通液体闪烁体阵列空间分辨力比塑料闪烁体阵列提高了约0.1 mm,而氘代液体闪烁体阵列空间分辨力约为普通液体闪烁体阵列的1/2;富氢闪烁体的能量沉积比氘代闪烁体高;闪烁体光纤直径越小,分辨力越好;闪烁体越厚,光产额越高。     

针孔相机全场X射线荧光成像的模拟研究

为解决全场X射线荧光(XRF)成像中针孔形状和尺寸的选取问题,采用Geant4软件,模拟了6种不同类型针孔和4种不同的针孔孔径,分析了这些参数对点扩散函数和调制传递函数的影响;模拟了不同能量X射线荧光平面源的成像过程,并用均值滤波和Richardson迭代法对图像进行处理,分析了图像处理的效果。模拟结果表明：对于能量小于20 keV的荧光X射线,双锥孔结合直孔模型的点扩散函数尖锐性和等晕性更好,调制传递函数的截止频率更大,空间分辨更好,更适合做全场XRF成像的针孔;均值滤波结合Richardson迭代法的图像处理算法对全场XRF图像处理的效果较好。     

400~1500 MeV质子轰击铅靶和钨靶的出射中子能谱的FLUKA和Geant4模拟研究

在ADS散裂靶系统的优化设计中,蒙特卡罗方法结合可靠的散裂反应理论模型进行中子学计算具有重要的作用。本工作利用Geant4程序中的INCLXX模型、BIC模型以及BERT模型和FLUKA程序分别模拟了597 MeV和1 500 MeV质子轰击薄铅靶不同出射角度的中子双微分截面,500,1 500 MeV质子轰击厚铅靶不同出射角度的中子双微分产额,以及400,600,800,1 000和1 200 MeV质子轰击厚钨靶在反角方向（175 °）的中子双微分产额,并与实验数据进行比较。研究表明,对于薄铅靶,Geant4程序的INCLXX模型和FLUKA程序模拟结果与实验符合得更好。能量在10～40 MeV范围内,BIC模型模拟结果明显高于实验数据,而BERT模型模拟结果略微低于实验数据。对于厚铅靶,在40 MeV左右所有的模拟结果都低于实验数据。对于厚钨靶,Geant4程序的BIC模型和FLUKA程序与实验数据符合得较好,INCLXX模型在能量高于60 MeV时模拟结果低于实验数据,BERT模型与实验数据差异较大。总体来看,Geant4程序的INCLXX模型和FLUKA程序进行ADS散裂靶相关的中子学的计算是合理和可靠的。The reliable Monte Carlo simulation codes coupled with nuclear reaction models play an important role in the neutronic calculation for the design and optimization of the ADS spallation target. In this work, the double differential cross sections at different angles produced from a thin lead target bombarded with 597 and 1 500 MeV protons, the neutron energy spectra at different angles produced from a thick lead target bombarded with 500 and 1 500 MeV protons, and the neutron energy spectra in the backward direction(175°) produced from a thick tungsten target bombarded with 400, 600, 800, 1 000 and 1 200 MeV protons are calculated with the Geant4 code coupled INCLXX, BIC and BERT models and the FLUKA code. The calculations are compared with the available experimental data. The results show that, for the thin lead target, the calculations with the Geant4 coupled INCLXX model and FLUKA code well reproduce the experimental results. In a energy range from 10 to 40 MeV, BIC model obviously overestimates the experimental results, and BERT model slightly underestimates the experimental results. For the thick lead target, all of the calculations underestimate the experimental results around 40MeV. For the thick tungsten target, the Geant4 coupled BIC model and FLUKA code well reproduce the experimental results. INCLXX model underestimates the experimental results above 60 MeV. BERT model bad reproduces the experimental results. Overall, the neutronic calculations with the Geant4 code coupled INCLXX model and FLUKA code for the ADS spallation target is reasonable and reliable.     

考虑旋转中心标定误差的中子偏置计算机断层扫描成像方法

中子偏置CT(computed tomography)扫描是一种有效的大尺寸样品层析检测方法,但投影数据截断会导致较大的CT系统转台旋转中心标定误差,严重影响成像质量。基于投影数据对称性原理,提出了一种计算旋转中心左侧和右侧投影数据和之间方差的偏置CT扫描旋转中心精确标定算法。设计了对称补数据重建算法和投影数据预处理重建算法,验证得到,对称补数据重建算法对旋转中心标定误差更为敏感,较小的误差值会导致补齐后投影数据出现拼接缝以及拼接错位问题。提出了一种中子投影数据噪声仿真方法,设计的三维仿真模体验证了所提标定算法与投影数据预处理重建算法在不同旋转中心偏置大小以及不同强度投影噪声条件下的性能优势。基于反应堆中子源开展了中子偏置CT扫描成像验证实验,获得了样品清晰的内外部结构细节,中子CT成像系统的成像视野扩大了31.4%。     

环状PIN阵列测量全口径背向散射光空间分布的实验研究

基于由同心环状排布的多个 PIN 探测器组成的环状 PIN 阵列,发展了一种测量激光等离子体全口径背向散射光空间分布的实验方法.采用该方法,在神光Ⅱ装置激光与黑腔靶相互作用实验中,对全口径背向散射光空间分布进行了测量,获得了全口径受激 Brillouin 散射背向散射光空间分布的图像.初步建立了全口径背向散射光空间分布...     

针孔单光子发射计算机断层成像的空间分辨率研究

针孔单光子发射计算机断层(SPECT)成像的空间分辨率通常是根据Anger经验公式来进行估算,与实际测量存在较大偏差.本文通过对针孔成像的物理过程进行分析,提出了一个近似度更高的计算公式.利用精确的蒙特卡罗方法模拟针孔SPECT成像,采用OSEM(ordered subsets expectation maximization)算法对投影数据进行图像重建,并与模具实验进行比较,验证了理论公式的适用性.同时还讨论了体素尺寸、几何映射获取投影矩阵以及探测器尺寸与成像物体尺寸比值对断层图像空间分辨率的影响.实验结果显示,该理论公式所估算的空间分辨率比实验值平均偏小约10%,而Anger经验公式所估算的空间分辨率比实验值平均偏大约60%.因此,该理论公式能更好地估算针孔SPECT成像的空间分辨率,可为针孔SPECT系统的设计和使用提供有价值的参考.     

Investigation of neutron emission from relativistic heavy ion interactions by nuclear tracks

Fast neutrons produced in 44 and 22 GeV ¹²C+Cu interactions have been recorded and analysed with a CR-39 detector stack. The irradiation of the CR-39 stack to fast neutrons was carried out at the accelerator Synchrophasotron, Joint Institute for Nuclear Research, Dubna, Russia. Areal and volume densities of tracks induced by fast neutrons in the CR-39 at different positions and for different etching time have been measured. The neutron production ratio of 44 GeV to 22 GeV ¹²C+Cu interactions has been obtained, which is 2.17 ± 0.30 by areal track density, or 2. 12±0.33 by step etch technique, or 2.03±0.34 by volume track density measurement. These results confirm that the production rate at 44 GeV ¹²C+Cu interactions is more than theoretical estimation.     

Optical processes in the formation of stimulated emission from ZnO nanowires

This paper studies power dependent photoluminescence spectra, the stimulated emission occurring at ultraviolet (UV) band instead of the green emission band of ZnO nanowires, which are prepared with a chemical reduction method. The dynamics of the UV emission and green emission is given to demonstrate the reason of stimulated emission occurring at UV band but not the green emission band under high excitation, which indicates that the slow decay rate of trap state makes it easy to be fully filled and saturated, while the fast decay rate of near-band-edge exciton state makes the UV emission dominate the radiative recombination under high excitation. The UV emission, as well as the corresponding stimulated emission, occurs in competition with the green deep-trap emission. In addition, when pump fluence further increases, the multiple lasing modes appear. The dependence of these lasing modes on the pump fluence is first discussed. This diagram should be helpful to understand and design the optical nanodevices of ZnO nanowires.     

一种用于大坝混凝土声层析成像用水听器线阵

声层析成像技术可以用图像的方式精确完整地反映层析面上检测体内部质量,是一种有效的无损检测手段。在大坝混凝土的安全隐患检测中发挥着越来越重要的作用,本研究旨在研制成像用的接收声波的水听器线阵,水听器线阵由12个水听器阵元组成,阵元间隔2m,水听器由直径40mm的接收型压电园管和前置放大器组成,水听器在低于20kHz的频率范围内,自由场接收电压灵敏度为-173±-3dB,在2MPa静水压力下灵敏度下降不超过2dB。制作了二例了具有清晰接收波形、一致性和可靠性好的水听器线阵,最终为客户在现场实地获得了高质量的层析图像。     

基于能量最小化的肾脏计算断层扫描图像分割方法

随着成像技术的不断发展, 医学图像处理在计算机辅助诊断和病变管理中的重要作用日渐突出, 而计算断层扫描序列图像的肾脏组织分割是其中的关键步骤. 本文结合肾脏序列图像的连续性特征, 提出了一种基于活动轮廓和图割方法的能量最小化分割模型来自动分割肾脏组织. 根据相邻切片图像的形状差异与层间距之间的关系, 计算出序列图像中适合图割优化能量函数的最优范围. 能量函数采用测地活动轮廓模型和Chan-Vese模型的综合形式, 兼顾了目标的边界和区域信息. 随后, 利用图割方法优化离散化的能量函数, 驱使活动轮廓逐渐向目标边界靠近, 直至收敛为止. 对30组腹腔序列图像进行了算法测试, 实验表明基于能量最小化的分割方法能够有效地提取出序列图像中的肾脏组织, 其分割结果的平均Dice系数达到了93.7%. 关键词： 计算层析 肾脏分割 能量最小化 连续性     

Prompt neutron emission spectra and multiplicities in the thermal neutron induced fission of235U

The emission spectra of prompt fission neutrons from mass and kinetic energy selected fission fragments have been measured in²³⁵U(n _th,f). Neutron energies were determined from the measurement of the neutron time of flight using a NE213 scintillation detector. The fragment energies were measured by a pair of surface barrier detectors in one set of measurements and by a back-to-back gridded ionization chamber in the second set of measurements. The data were analysed event by event to deduce neutron energy in the rest frame of the emitting fragment for the determination of neutron emission spectra and multiplicities as a function of the fragment mass and total kinetic energy. The results are compared with statistical model calculations using shell and excitation energy dependent level density formulations to deduce the level density parameters of the neutron rich fragment nuclei over a large range of fragment masses.