高能工业CT用新型X射线源焦斑测量

为了获得较高的空间分辩率,设计了一种新型小束斑驻波电子直线加速器,该加速器取消了加速腔中的鼻锥结构,而在耦合腔中设置鼻锥结构。用狭缝法代替小孔法测得X射线源的焦斑尺寸为1.4mm。讨论了射线源焦点对成像质量的影响,分析了在高能条件下小孔法不适合用于焦点测量的物理原因,用4种测量方法测量了该高能X射线源的参数,测得该系统的成像极限分辩率为2.5 lp/mm,最后对实验结果进行了分析。     

高能工业CT用新型X射线源焦斑测量

 为了获得较高的空间分辩率，设计了一种新型小束斑驻波电子直线加速器，该加速器取消了加速腔中的鼻锥结构，而在耦合腔中设置鼻锥结构。用狭缝法代替小孔法测得X射线源的焦斑尺寸为1.4mm。讨论了射线源焦点对成像质量的影响，分析了在高能条件下小孔法不适合用于焦点测量的物理原因，用4种测量方法测量了该高能X射线源的参数，测得该系统的成像极限分辩率为2.5 lp/mm，最后对实验结果进行了分析。     

高能X射线源焦斑尺寸的时间分辨诊断

将门控分幅相机与快闪烁晶体结合,构成时间分辨X射线诊断系统,对神龙一号直线感应加速器产生的高能脉冲X射线源焦斑进行了测量,在时间间隔为10 ns的情况下,获得了焦斑尺寸随时间的变化曲线。在此基础上,设计了单像素尺寸为0.78 mm×0.78 mm的LYSO闪烁晶体阵列,并进行了X射线照射晶体阵列发光的初步实验,结果表明该阵列可用于高能X射线源焦斑的时间分辨诊断,并能显著提高成像的空间分辨力。     

高能X射线源焦斑尺寸的时间分辨诊断

将门控分幅相机与快闪烁晶体结合,构成时间分辨X射线诊断系统,对神龙一号直线感应加速器产生的高能脉冲X射线源焦斑进行了测量,在时间间隔为10 ns的情况下,获得了焦斑尺寸随时间的变化曲线。在此基础上,设计了单像素尺寸为0.78 mm×0.78 mm的LYSO闪烁晶体阵列,并进行了X射线照射晶体阵列发光的初步实验,结果表明该阵列可用于高能X射线源焦斑的时间分辨诊断,并能显著提高成像的空间分辨力。     

高能工业CT电子直线加速器焦点测量方法与装置研制

电子直线加速器焦点尺寸是影响高能工业CT空间分辨率等关键技术指标的主要因素之一。IEC 62976-2021和GB/T 20129-2015的“三明治”法（或称叠片法）是现行的无损检测用电子直线加速器焦点测试标准。但在实际操作中,该方法不仅过程繁琐,且在胶片曝光、冲洗、条纹计数等过程中人为因素影响大。此外,理论仿真发现“三明治”测试模块的金属片及塑胶片厚度对测量结果影响的误差超过±12.5%。针对该方法的不足,研究并设计了一套焦点测量方法和装置——狭缝平移扫描法及装置,并进行焦点扫描测试和CT空间分辨率验证等实验。结果表明,所提方法相对于“三明治”法,测量结果客观、准确、重复性好,这对于电子直线加速器的焦点尺寸精确测量和高能工业CT系统性能评估和优化设计具有重要意义。     

三维显微CT扫描系统的X射线源焦点投影坐标测量方法

针对实际的三维显微CT成像系统射线源焦点和探测器成像面位置不能直接测量的问题,提出了一种简单易行的射线源焦点投影坐标精确测量方法.基于球体在锥束射线场中的投影为椭圆的原理,利用双球目标体成像获得的数字射线投影图像,配合图像、图形处理方法和最小二乘拟合技术求取二椭圆的长轴交点,该点坐标即为射线源焦点的投影坐标.实验结果表明,所提出方法的测量精度达到了实际显微CT扫描系统的重建要求,并且实现简单、具有较强的抗噪能力.     

滚边法测量高能X射线源焦斑大小

应用于高能闪光X光照相技术的X射线源焦斑大小是闪光照相装置的关键参数, 直接影响成像的分辨能力。由于高能X射线的强穿透性和强辐射环境, 给焦斑测量带来一定困难。介绍了一种间接测量方法, 采用滚边装置(rollbar)成像得到X射线源的边扩展函数, 微分后得到光源的线扩展函数并计算调制传递函数(MTF), 而后从MTF为0.5所对应的空间频率之值确定出光源的光斑大小。给出了神龙二号加速器电子束聚焦调试实验中得到的X射线焦斑测量结果, 分析影响测量结果的因素并提出了解决方法。     

滚边法测量高能X射线源焦斑大小

应用于高能闪光X光照相技术的X射线源焦斑大小是闪光照相装置的关键参数, 直接影响成像的分辨能力。由于高能X射线的强穿透性和强辐射环境, 给焦斑测量带来一定困难。介绍了一种间接测量方法, 采用滚边装置(rollbar)成像得到X射线源的边扩展函数, 微分后得到光源的线扩展函数并计算调制传递函数(MTF), 而后从MTF为0.5所对应的空间频率之值确定出光源的光斑大小。给出了神龙二号加速器电子束聚焦调试实验中得到的X射线焦斑测量结果, 分析影响测量结果的因素并提出了解决方法。     

高能X射线工业CT扫描运动控制系统设计

 分析了高能X射线工业CT扫描运动控制系统的作用,提出了扫描运动控制系统的组成方案。控制系统由工业控制计算机、计数卡、控制卡、伺服驱动器、伺服电机、工作平台、光栅和控制软件组成。研究了在Windows驱动程序模式（WDM）下,控制系统设备驱动程序的组成。以运动控制卡为例,研究了开发控制系统设备驱动程序的方法,并分析了设备驱动程序和用户程序交互的过程。通过编写WDM驱动程序,实现了对高能X射线工业CT扫描运动系统的实时控制。实验结果表明,开发的扫描运动控制系统,可靠性和实时性满足要求。     

线焦斑X射线源成像

为解决普通X射线源光通量和空间相干性的矛盾,本文提出一种焦斑为线状的新型X射线源.理论上,本文所提的射线焦斑为理想的线,沿线方向上提供高通量光子;垂直线方向光源为空间相干光,可为系统提供高分辨率图像.沿着线方向上,图像会损失细节,为补偿该方向上图像的损失,利用旋转叠加的方法,重构出高分辨率图像.在频率域,分析了旋转叠加空间频率传递函数值的分布特性,其结果表明:相对单个图像,频率传递函数在频域的各个方向,传递函数特性有大幅度提高,从而可以传递图像高空间频率成分.基于普通X射线管,实现了该种射线源,并利用实验验证了该方法的有效性.     

衰减透射法测量高能X射线能谱

研究了基于衰减透射原理的高能X射线能谱测量与重建。利用蒙特卡罗方法对神龙一号直线感应加速器的X射线源穿过不同厚度铝时的衰减透射过程进行模拟实验。解谱方法采用迭代扰动法,对不同的初始能谱估计和测量噪声水平条件下的能谱重建进行计算分析。结果表明:实验测量不包含噪声时,选择合适的初始能谱可以获得比较准确的能谱重建结果;在实验测量数据包含5.0%高斯随机噪声情况下,X射线能谱重建计算结果仍比较稳定,与真实值偏差相对较小。     

衰减透射法测量高能X射线能谱

研究了基于衰减透射原理的高能X射线能谱测量与重建。利用蒙特卡罗方法对神龙一号直线感应加速器的X射线源穿过不同厚度铝时的衰减透射过程进行模拟实验。解谱方法采用迭代扰动法,对不同的初始能谱估计和测量噪声水平条件下的能谱重建进行计算分析。结果表明:实验测量不包含噪声时,选择合适的初始能谱可以获得比较准确的能谱重建结果;在实验测量数据包含5.0%高斯随机噪声情况下,X射线能谱重建计算结果仍比较稳定,与真实值偏差相对较小。

     

高能X射线工业CT数据传输系统的设计

 针对高能X射线工业CT的特点,开发了基于USB2.0的数据传输系统。该传输系统主要包括USB2.0接口部分和传输控制部分。USB2.0接口部分使用Cypress公司的EZ-USB FX2系列CY7C68013A芯片,配置为从属FIFO接口模式,通过块传输方式将数据传送给上位机。传输控制部分使用Altera公司Cyclone系列EP1C6Q240C8N芯片,定义缓冲区接收来自探测部分的数据,产生逻辑控制信号和时序信号,发送数据到USB的端点缓冲区。测试表明该传输系统易于扩展,占用系统资源少,传输速率高,满足高能X射线工业CT数据传输的要求。     

微束斑X射线源及X射线光学元件

高质量的X射线源,尤其高亮度的微纳束斑X射线源是现代X射线光学高清晰成像最为关键的部件之一,在工业无损探伤、生命科学、材料科学等科学研究和实际应用中具有重要的意义。简单介绍了微束斑X射线源的产生方法及发展历史,并对微束X射线光学涉及到的聚焦X射线光学元件（如X射线掠入射反射镜、布拉格法反射镜、多层膜反射镜、多层膜光栅、X射线波带片、毛细管聚焦透镜和复合折射透镜等）的主要特点作了简要的系统介绍。最后展望了微细束X射线在微纳检测与分析等方面的应用前景。     

一种新型二维X射线探测器

本文建立一种新型X射线探测器,它是一种矩阵寻址方式的二维探测器,由两块玻璃基板组成,分别称作阴极板和阳极板,阴极板内侧镀有行电极和X射线阴级（例如CsI),阳极板上有寻址电极,障壁,两块基板对位封接,使行电要与寻址电极互相垂直,封接后先抽高真空,然后充入氩气与CO2混合气体,本探测器具有薄,轻,图象无畸变并可以利用PDP显示器件的工艺制作大尺寸器件及大量制造等优点。     

基于面阵探测器6／9MeV新型高能工业CT系统

研制成功的6MeV高能工业CT集成检测系统采用磁控管驱动的6MeV射频加速器作为X射线源，成像系统与9MeV高能工业CT相同，扫描方式采用三维锥束扫描。主要技术指标与9MeV工业CT系统接近，其空间分辨率也达到21p／mm（10％的调制度下）。     

X射线显微CT用于大鼠骨小梁结构分析的研究

应用X射线显微CT(X-μCT)对正常及骨质疏松大鼠的骨小梁结构进行了分析,并与骨组织形态计量法的测量值进行了比较,探讨了X射线光谱技术在骨结构分析中的应用。实验对大鼠骨样品进行X-μCT扫描,扫描条件为 80 kVp,80 μA,360°旋转,帧平均4帧,角度增益 0.4°,分辨率14 μm。三维重建并分析了骨小梁结构,结构参数包括骨体积分数(BV/TV)、骨小梁厚度(Tb.Th)、骨小梁数量(Tb.N)以及骨小梁间隔(Tb.Sp)。结果表明,采用X-μCT分析不同组大鼠的骨小梁结构参数值之间存在显著差异(P<0.05),测定值与传统骨组织形态计量法的测定值显著相关,其中胫骨骨小梁BV/TV,Tb.Th,Tb.N,Tb.Sp的相关系数r分别为0.984,0.960,0.995,0.988,腰椎骨小梁各结构参数的相关系数分别为0.938,0.968,0.877,0.951。因此,X-μCT可以较好地呈现并区分正常骨组织、骨质疏松骨组织以及经雌激素治疗后骨组织的微观结构,可以实现对骨小梁结构参数的分析测定,与骨组织形态计量法相比是一种更精确、立体、快速且无损测量骨微结构和评价骨质量的方法。     

激光高能X射线成像中探测器表征与电子影响研究

基于激光尾场加速电子的高能X射线源具有高光子能量与小源尺寸的特点,在高空间分辨无损检测方面发挥着十分重要的作用.在X光机上测量了CsI针状闪烁屏、锗酸铋(BGO)闪烁阵列与DRZ闪烁屏的本征空间分辨率,并模拟了三类探测器对高能X射线的能量沉积响应,其中CsI针状闪烁屏的空间分辨率高达8.7 lp/mm.采用Ta转换靶产生的高能X射线开展透视照相,能够分辨最高面密度33.0 g/cm~2的两层客体结构.开展了X射线照相、X射线与电子混合照相以及电子照相三种情况的比对实验,在X射线产额不足或探测效率不够情况下采用X射线与电子混合透视照相的方案,以牺牲对比度为代价,能较大程度地提高图像信号强度.     

小型化加速器用X波段多注速调管

传统的医疗及工业用直线加速器系统中一直使用磁控管作为功率源,特别是一些紧凑型加速器系统中,磁控管因为其尺寸与重量的优势成为唯一选择。通过利用多注速调管的低电压、尺寸小、重量轻的特点,研制成功功率量级远超磁控管同时尺寸重量接近的多注速调管,这将会为医疗及工业领域带来新的应用模式与产品类型。为满足医疗及工业辐照用中低能电子直线加速器的需求,近年来已研制出各类型高峰值功率速调管,在癌症治疗、无损检测、工业辐照等方面获得了广泛应用。介绍了一种小型化加速器用X波段多注速调管,其具有工作电压低、效率高、体积小、重量轻等特点,可应用于中低能放疗设备及小型化无损检测整机的加速器系统中。本管研制中重点解决了一体化线包聚焦、集成式冷却等技术,样管尺寸为ϕ200 mm×400 mm,重量为25 kg。三支样管测试已可稳定获得峰值输出功率3 MW。