强γ背景下中子针孔成像的点扩展函数

利用基于Geant4建立起来的针孔成像模型获得了不同偏移量下γ与中子的好事例、能量沉积的比值,并模拟分析了强γ背景对中子针孔成像点扩展函数的影响。研究结果表明:在偏移量小于1 cm时,γ与中子的好事例之比、γ与中子的能量沉积峰值之比以及γ与中子的能量沉积总和之比分别在0.40～0.42,0.63～0.65以及0.46～0.49之间;偏移量大于1 cm时,比值下降明显,γ对中子的影响减小。在同一偏移量下,γ射线的点扩展函数的分布范围要比中子的小,两者叠加后所获得的点扩展函数的分布范围介于两者之间。在一定入射偏移范围内的成像质量优于在针孔中心位置入射时的成像质量。     

中子针孔成像点扩展函数模拟研究

应用Geant4系统对中子针孔成像的点扩展函数进行了模拟研究.建立了点扩展函数的数学模型,并将其分布图像与能量沉积数据的分布图像作了比较,可看出点扩展函数与能量沉积数据吻合得较好.研究结果表明,在一定偏移量范围内,拟合得到的点扩展函数更好,能得到较好的图像分辨率.通过对不同入射能量在一定偏移量入射下的点扩展函数讨论认为,入射能量增大虽然会增强图像的对比度,但会降低分辨率.     

偏离中心入射的γ针孔成像系统点扩展函数

基于蒙特卡罗方法,对γ射线针孔成像系统进行了点扩展函数的模拟研究.采用高斯拟合法比较了入射点中心入射及分别偏离0.5像素、1像素、1.5像素和2像素五种条件下γ射线针孔成像系统的点扩展函数,得出相应系统的调制传递函数,并对空间分辨率进行比较.研究结果表明,当偏离量较小时,利用高斯拟合方法得到的γ针孔成像系统的点扩展函数误差较小,能够满足精度要求;当偏离量较大时拟合误差较大.另外,在针孔与探测器之间加一层理想挡板来减少散射,可以显著地减少拟合误差,提高其空间分辨率.     

数值模拟快中子针孔成像系统的PSF

采用蒙特卡罗方法对中子针孔成像系统进行了点扩展函数（PSF）的模拟研究, 利用高斯拟合的数学方法分析比较了几种不同条件下该系统的PSF。 研究结果表明, 在偏离量较小时, 利用高斯拟合得到的中子针孔成像系统的PSF是可行的, 而采用挡板可以很显著地减少拟合误差和提高其空间分辨率。 The point spread function (PSF) of a pinhole imaging system for fast neutron has been studied through Monte Carlo method. The PSFs under different conditions have been obtained and analyzed by fitting the simulating data with Gauss function. As the results show, when the excursion is little, the PSF obtained by Gauss function fitting is feasible. A baffle will reduce the error and improve the spatial resolution remarkably.     

中子半影成像的散射中子对点扩展函数的影响

基于ICF中子半影成像分辨力的要求,利用蒙特卡罗方法,模拟了4种系统模型的点扩展函数,分析半影孔装置、靶室和中子束流通道的钢管、高密度内爆靶丸的散射中子对点扩展函数的影响;模拟了平面中子源在4种模型中的半影成像,并用维纳滤波方法重建,分析了散射中子对中子半影成像诊断的影响。模拟结果表明:半影孔装置、靶室等的散射中子不会造成点扩展函数的变形,仅仅增加本底,对诊断的影响可以忽略;高密度内爆靶丸的散射中子会造成点扩展函数的平滑,但对诊断的影响有限。     

X射线成像的一种点扩展函数模型

X射线成像系统可以通过其点扩展函数来表行,其点扩展函数分为一次射线点扩展函数和散射点扩展函数两部分。在分析点扩展函数各个影响因素的基础上,建立了以物体厚度、物体到探测器距离以及成像几何设置为参量的解析模型。利用该模型推导出了特定入射射线能谱和射线源到探测器距离情况下散射比的计算公式。它是以物体厚度和物体到探测器距离为变量的函数。在利用实验数据对模型参量进行最优估计的基础上,利用散射比实验验证了模型的正确性。为散射和几何不清晰度的消除提供了一种实用的模型依据。     

中子厚针孔成像数值模拟研究

为了解决成像的针孔设计问题，基于蒙特卡罗方法建立了一套模拟中子针孔成像过程的程序，并且通过编写的图像显示程序可以直观地观察到记录介质所成的二维图像，同时可以对图像的某些参数进行判读. 关键词： ICF 蒙特卡罗 半影成像 点扩散函数     

用阶跃法测量光声成像系统的点扩展函数

从理论上证明了光声成像系统的点扩展函数是边缘响应函数的一阶导数,提出了用阶跃法测量光声成像系统的点扩展函数,用染色琼脂对本方法进行了实验验证,理论计算结果和实验测量数据有很好的一致性,为复杂光声成像系统提供了一种简单实用的点扩展函数测量方法。     

基于Boltzmann函数刃边拟合的光栅成像系统点扩展函数模型

为了提高平面光栅成像系统的点扩展函数(PSF)提取准确度,构建PSF模型,提出一种基于Boltzmann函数的刃边函数拟合方法。构建以入射角为自变量的双曲线型变化PSF模型,揭示了光栅成像系统PSF的分布规律。最后,采用Lucy-Richardson算法对不同模糊程度的图像进行复原,并对复原后的图像进行质量评价,其中灰度平均梯度(GMG)提升均在60.2%以上,结构相似度(SSIM)提升均在66.5%以上。对比不同拟合方法的复原效果,结果表明,所提方法在对像差较大的图像进行复原时,效果明显优于其他同类方法,建立的PSF模型也可以准确地表现光栅成像系统的特性。     

定量中子数字成像散射校正的蒙特卡罗模拟

 中子数字成像过程中,散射中子可降低像质致使提取样品的定量信息变得困难。针对该情况,分析了中子微光成像系统图像散射降质的原理,采用点扩展函数的叠加来表征散射中子引起图像降质的过程,借助于蒙特卡罗方法（MC）对点扩展函数进行模拟和建模,将点扩展函数描述为样品厚度以及样品到探测器距离为参量的解析函数,研究了点扩展函数的计算方法。研究结果表明,借助于MC方法构建系统的点扩展函数之解析函数,并利用该函数对中子图像进行散射校正,是一种行之有效的定量中子数字成像散射校正方法。     

轴锥镜成像系统的点扩散函数分析

为了使大景深光学镜头在工业视觉检测中的测量结果更准确,必须对中间图像进行复原,点扩散函数是图像复原的关键。根据轴锥镜最大无衍射距离公式设计了无衍射成像系统,以标量衍射理论为基础,在频域范围内利用稳定相法推导出系统的点扩散函数公式。利用准单色光理论,分析非相干光照明下的点扩散函数与锥镜夹角和离焦量的关系。仿真和实验结果表明:轴锥镜夹角越大,点扩散函数中心光强越强,衍射条纹越密;离焦像差对点扩散函数的影响与之相反。     

Point spread function measurement of an X‐ray beam focused by a multilayer zone plate with narrow annular aperture

The experimental procedure for obtaining the point spread function (PSF) of a focusing beam generated using an X‐ray multilayer zone plate (MZP) with a narrow annular aperture has been developed. It was possible to reconstruct the PSF by applying the tomographic process to the measured dataset consisting of line spread functions (LSFs) in every radial direction on the focal plane. The LSFs were measured by a knife‐edge scanning method of detecting scattered intensity. In the experimental work, quasi‐monochromatic undulator radiation with a first harmonic energy of 20 keV was directly focused without a monochromator by the MZP, and the PSF was measured using this procedure. As a result, a near diffraction‐limited focused beam size of 46 nm full width at half‐maximum was obtained.     

基于前冲康普顿电子高能伽马能谱测量系统设计

除中子外,聚变核心同时释放大量高能伽马,其能谱可反映聚变过程的关键物理参数,并为过程诊断提供重要信息.由于聚变伽马的时间与能量特性,需要设计高探测效率及能量分辨率的伽马谱仪.根据高能伽马谱仪的概念设计(gamma-to-electron magnetic spectrometer),针对该系统中伽马-电子转换靶、电子偏转汇聚、电子探测等关键环节进行优化设计以提高系统探测效率及能量分辨率.其中采用Monte-Carlo程序Geant4模拟研究了伽马-电子转换靶中康普顿散射与多次库仑散射对由转换靶出射电子的能谱与角分布的影响.开发并行遗传算法对复杂几何偏转磁场参数进行优化,得到低强度(小于100 Gauss)复杂边界偏转磁场.根据系统优化设计结果,采用Geant4模拟了该系统对不同能量伽马的响应.此外,还可模拟该系统对特征聚变伽马能谱的测量,结果显示,该系统可在聚变中子产额分别为2.5×10~(15)及1.2×10~(16)条件下,对10—20 MeV高能伽马能谱测量实现能量分辨分别满足0.5 MeV(小于5%)及0.25 MeV(小于2.5%),说明该系统可用于聚变过程伽马能谱的诊断.     

Optimization of point spread function in ultrasound arrays

The design of aperture weightings in ultrasound arrays is a multi-objective optimization problem, involving parameters such as delays, aperture size, focal depth, operating frequency and beam properties. Besides, apodization causes the SNR in array output to be decreased. We introduce an analytic expression of the lateral point spread function and a model for SNR as nonlinear functions of weights, based on which, a new aperture design method is established, resulting in an optimal set of weights. These weights provide a point spread function having the predetermined peak sidelobe level, while the SNR in array output is optimized. Optimization results from a linear array with M=128 elements equally spaced at one wavelength, center frequency f0=3.5 MHz and 50% relative bandwidth, have shown that decreasing the peak sidelobe level, decreases the SNR. Therefore, an array designer can select a proper set of weights according to its application, using a SNR curve versus to the peak sidelobe level. In addition, the method can maintain the same beam properties over a long range with low variations in the SNR. Simulation results have shown only 1 dB variations in the SNR for depths from 20 mm to 120 mm, which is a longer range and better SNR performance than the conventional methods.     

台阶法测量辐射成像系统扩展函数的误差分析

 在阐述了用台阶法测量辐射成像系统扩展函数（SF）的原理基础上，针对该方法所产生的误差情况进行了分析，并对各种因素（如台阶与光轴的夹角、台阶与光轴的距离及台阶厚度等）的影响程度作了详细的对比，获得了测量系统扩展函数实验布局的指导原则，同时指出了在该类测量实验中应注意的问题。     

Unveiling the secrets of gamma ray bursts

Gamma Ray Bursts are unpredictable and brief flashes of gamma rays that occur about once a day in random locations in the sky. Since gamma rays do not penetrate the Earth's atmosphere, they are detected by satellites, which automatically trigger ground-based telescopes for follow-up observations at longer wavelengths. In this introduction to Gamma Ray Bursts we review how building a multi-wavelength picture of these events has revealed that they are the most energetic explosions since the Big Bang and are connected with stellar deaths in other galaxies. However, in spite of exceptional observational and theoretical progress in the last 15 years, recent observations raise many questions which challenge our understanding of these elusive phenomena. Gamma Ray Bursts therefore remain one of the hottest topics in modern astrophysics.