激光-电子康普顿散射物理特性研究

对激光-电子康普顿散射物理特性即能量特性和微分截面角分布进行了仔细的研究.计算结果显示出光子能量和微分截面角分布的简单结构.康普顿散射X射线光源具有散射光子的能量易调节、方向性好等特点.在入射电子束能量很高时,X射线近乎单向出射.光源色散度较大,但实验上可以获得色散（带宽）小的X射线.对于各种波长的激光,在很宽的电子束能量范围（1 MeV—10 GeV）内,散射X射线光子的总截面和前向发射圆锥内（半圆锥角1/γ,其中γ=E/m₀ 关键词： 康普顿散射 能量特性 微分截面 角分布     

基于噪声水平估计的多孔准直X射线荧光CT去噪算法

X射线荧光CT(XFCT)是X射线CT与X射线荧光分析相结合的新型成像方式,可用于探测被修饰后的纳米金颗粒在肿瘤内部的分布及质量分数,在早期癌症诊疗方面具有较好的应用潜力。如何抑制XFCT成像的康普顿散射噪声是当前的热点问题。本文基于深度学习方法,通过卷积神经网络学习图像中的噪声分布规律,从而抑制噪声。基于此,提出了一种基于噪声水平估计和卷积神经网络的XFCT去噪网络（NeCNN）算法,该算法运用噪声估计子网络及去噪主网络进行去噪。估计子网络通过去噪卷积神经网络（DnCNN）估计噪声水平并初步降噪,随后将估计结果输入去噪主网络——全卷积神经网络（FCN）用于学习康普顿散射的分布规律,同时为兼顾局部与全局最优解采用均方误差（MSE）及结构相似度（SSIM）作为损失函数。数据集通过Geant4软件模拟扫描填充各种金属纳米颗粒（Au、Bi、Ru、Gd）的空气模体及聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）模体来获取,且设置不同入射X射线的强度,以此模拟不同噪声水平,增强模型泛化能力。实验结果表明,与三维块匹配滤波（BM3D）及DnCNN算法相比,NeCNN算法的去噪结果最优,其SSIM为0.95066,峰...     

翡翠成分、结构和矿物组成的无损分析

利用便携式能量色散型X射线荧光(portable energy-dispersive X-ray fluorescence,PXRF)、外束质子激发X射线(external beam proton induced X-ray emission,PIXE)、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)和激光拉...     

烟雾环境下的偏振差成像方法

基于激光主动成像的烟雾环境下的目标探测具有重要研究意义,有效抑制光的散射作用是提高烟雾环境下成像质量的关键。根据光的偏振理论,仿真分析了光子单次散射的偏振特性与散射角的变化关系,并利用蒙特卡罗方法模拟了光在烟雾环境中传输的偏振特性,提出了利用偏振差法来抑制光散射作用,最后进行了简单的成像实验。结果表明,光在烟雾中传输时散射光主要由小角度散射光构成,仍然保留了初始激光的部分偏振特性,相比于直接灰度成像,偏振差法能够有效滤除小角度散射光的影响,增强成像目标的细节信息和图像的对比度。     

烟雾环境下的偏振差成像方法

基于激光主动成像的烟雾环境下的目标探测具有重要研究意义,有效抑制光的散射作用是提高烟雾环境下成像质量的关键。根据光的偏振理论,仿真分析了光子单次散射的偏振特性与散射角的变化关系,并利用蒙特卡罗方法模拟了光在烟雾环境中传输的偏振特性,提出了利用偏振差法来抑制光散射作用,最后进行了简单的成像实验。结果表明,光在烟雾中传输时散射光主要由小角度散射光构成,仍然保留了初始激光的部分偏振特性,相比于直接灰度成像,偏振差法能够有效滤除小角度散射光的影响,增强成像目标的细节信息和图像的对比度。     

空腔靶超热电子实验研究

本文介绍了激光与空腔靶、平面靶相互作用时，利用多道高能X射线滤波-荧光谱仪(FF谱仪)、高能X射线角分布探测器以及激光功率能量计，对等离子体发射的超热X射线和受激喇曼散射光进行测量的情况；给出了不同实验条件下典型的超热X射线能谱、角分布、超热电子温度Th以及受激喇曼散射光能量ESRS，对实验结果作了分析和讨论。     

古代多色硅酸盐制品的光谱学分析及方法学研究

采用自主搭建的多光谱成像系统、便携式X射线荧光光谱仪(X-ray fluorescence spectrometer, XRF)、激光拉曼光谱仪(laser Raman spectrometer, LRS)对5件战国时期多色硅酸盐制品的表面物质的光谱特性、化学成分和物相结构进行了无损分析。根据多光谱图像中的光谱响应情况,对样品表面物质进行了区域划分,并发现样品表面的多数蓝、绿、紫色系区域出现荧光现象。XRF检测结果表明不同区域的化学成分存在明显差异,但多数区域均以SiO₂,PbO,BaO为主要化学成分,5件样品基本属于铅钡硅酸盐体系,而且出现荧光区域皆是铜离子致色。LRS精确检测出各个区域中的玻璃相、中国蓝、中国紫、石英、赤铁矿、铅白、无定形碳等物相,并发现产生可见发光二极管致近红外荧光的物质为中国蓝和中国紫。利用X射线衍射技术(X-ray diffraction, XRD)验证了LRS检测结果的正确性。本研究将多用于书画分析的多光谱成像面检测技术与常用于硅酸盐文物成分分析的XRF和LRS技术进行有效结合,提出了一套更为高效的无损的分析古代多色硅酸盐制品的研究方法。光谱图像与X射线荧光光谱、激光拉曼光谱数据的结合,将样品的光谱特性与化学构成联系起来,有助于提高硅酸盐文物的分析效率,加强对硅酸盐文物的整体认识,和降低硅酸盐文物的受损风险。     

针孔X射线荧光CT探测角度优化研究

在管激发X射线荧光CT(XFCT)成像研究中,探测角度与系统背景噪声、探测灵敏度、信噪比等参数密切相关。鉴于此,基于Geant4设计一套多针孔准直管激发XFCT成像系统,并对探测角度与成像系统信噪比、重建图像质量之间的关系进行研究。通过改变管电压、金纳米溶液质量分数、感兴趣区域直径三个参数,模拟60°、90°、120°和150°等不同探测角度下的X射线荧光投影数据和散射噪声的探测过程,并计算其信噪比。仿真结果表明:探测角度的增大能够提升信噪比和重建图像质量,多数情况下,探测角度为120°时的信噪比最佳。     

X射线荧光层析成像中消除散射光的方法

介绍了X射线荧光层析成像技术的成像原理及其在微量分析领域中的应用。针对X射线与物质相互作用时，不仅产生荧光，而且会产生各种散射光，为消除这些散射光对成像结果的影响，提出采用在与入射X射线垂直方向放置一个圆环状的晶体单色器，即双聚焦模式晶体单色器，使荧光与各种散射光分离，并聚焦在探测器上。这样不仅大大增强了荧光信号的强度，而且可使荧光探测器小型化。     

现代实验室型X射线荧光元素分布成像和形态分析技术的研究进展

近年来,随着X射线光源、单色、聚焦及探测系统的发展,在实验室可借助低功率X射线光源开展X射线荧光(XRF)和X射线吸收谱(XAS)分析.液体金属射流源等新型X射线光源系统、闭合反馈系统、电荷耦合元件和方孔微通道板等技术和计算方法的进步促进了聚焦扫描型、全场型和XRF计算机断层扫描等实验室型XRF元素空间成像技术的发展....     

神光Ⅲ原型X射线荧光成像原理验证实验

X射线荧光成像技术具有局域探测能力,适合诊断复杂几何构型流体运动,在实验室天体物理、惯性约束聚变等高能量密度物理领域具有重要的应用前景。基于神光Ⅲ原型激光装置,开展了X射线荧光成像的原理验证实验。实验采用聚4-甲基-1-戊烯泡沫掺杂TiO₂纳米颗粒为静态客体,以钒等离子体辐射为荧光泵浦源,以平晶谱仪为分光和成像设备,成功获得了钛原子K壳层荧光的一维空间分辨强度轮廓。基于荧光产生和平晶成像原理,对荧光信号强度进行了定量估算,结果表明,模拟和实测荧光强度轮廓符合较好。该工作可为X射线荧光成像技术在复杂几何构型流体实验中的应用提供参考。     

用γ射线做康普顿散射测量

用能量为661.67keV的γ射线做不同材料散射靶的康普顿散射,对是否有多个电子同时与同一γ射线散射进行了分析.测量了电子质量,分析了相干散射线宽,测量了非相干散射光子的能量,算出了非相干散射微分截面,给出了Θ~Θ dΘ内散射光子微分截面与散射角关系.     

Ar16+和Ar17+离子与Zr作用产生的X射线谱

将超导离子源提供的10—20keV/q Ar¹⁶⁺和Ar¹⁷⁺离子入射到Zr金属表面,在相互作用中产生的X射线谱表明,高电荷态Ar¹⁶⁺离子在金属表面中性化过程中有可能存在多电子激发,使Ar¹⁶⁺的K壳层电子被激发形成空穴,在退激过程中发射特征Kα-X射线.空心原子Ar的K层发射X射线强度随入射离子的动能而减弱,靶原子Zr的L壳层发射X射线强度随入射离子动能的增加而增强.Ar¹⁷⁺的单离子的Kα- 关键词： 高电荷态离子 空心原子 X射线     

同步辐射X射线荧光分析

 近二、三十年来,X射线荧光分析(简称XRF)已成为物质中元素含量分析的基本手段,已广泛应用于物理、化学、生物、医学、法学、地学、材料科学等学科及工农业生产中.XRF是用X射线激发样品,并检测从样品中发射出的元素之特征X射线强度,分析样品中元素的含量.所谓特征X射线,是指每种元素的原子受激后会发射特定能量的X射线,它们是不连续的,是各自分立的.当原子内壳层中的电子受外来粒子作用而电离后,就会在内壳层留下一个空穴,于是较外层的电子就会跃迁到这个空穴,这就是所谓的退激发过程.     

基于多层膜偏振元件的同步辐射光束线偏振特性测量研究

利用自行研制的同步辐射软X射线多层膜综合偏振测量装置, 对北京同步辐射装置(BSRF)的3W1B软X射线光束线的偏振特性进行了系统的研究. 给出了多层膜偏振元件起偏前后的测量结果, 测量能量为206eV时, 经反射镜、光栅等光束线光学元件后输出的线偏振度(起偏前)为0.585, 经多层膜偏振元件起偏后输出光的 线偏振度达到0.995.     

光子偏振度受大气散射影响的分析

采用矩阵形式描述光子的偏振态和大气散射理论, 分析了“BB84协议”中四个不同偏振光子经单次散射后光子的偏振度与前向散射角的关系。发现单次散射不改变偏振光子的总偏振度, 但改变偏振光子的线偏振度与圆偏振度, 尤其对垂直偏振光子的线偏振度与圆偏振度改变明显; 当前向散射角小于0.25 rad时, 四个不同偏振光子的线偏振度基本保持不变, 量子信息仍然保持; 同时分析了大气散射对不同波长的垂直偏振光子线偏振度的影响, 发现长波光子偏振度保持度高。     

同步辐射X射线荧光光谱国内外研究进展

同步辐射光源是带电粒子在加速器储存环中以接近光速的速度运动时,沿轨道切线方向发射出的辐射,同步辐射X射线荧光分析(SR-XRF)是以同步辐射X射线作为激发光源的X荧光光谱分析技术.同步辐射X射线荧光分析包括了用于微区及微量元素分析的同步辐射XRF、用于表面及薄膜分析的同步辐射全反射X射线荧光(SR-TXRF)以及用于三...     

高电荷态离子Arq+与不同金属靶作用产生的X射线

研究了高电荷态离子Arq+(q=16,17,18)入射金属Be,Al,Ni,Mo,Au靶表面产生的X射线谱.实验结果表明,Ar的Kα-X射线是离子在与固体表面相互作用过程中固体表面之下形成空心原子发射的.电子组态1s2的高电荷态Ar16+离子在金属表面中性化过程中,存在的多电子激发过程使Ar16+的K壳层电子激发产生空穴,级联退激发射Ar的Kα特征X射线.Ar17+离子在金属表面作用过程中产生的X射线谱形与靶材料没有明显的关联,入射离子的Kα-X射线产额与其最初的电子组态有关,靶原子的X射线产额与入射离子的动能有关.     

X射线衍射增强成像中吸收、折射以及散射衬度的计算层析

X射线相位衬度成像是一种新型的X射线成像技术,通过记录射线穿过物体后相位的改变对物体进行成像,可以提供比传统的X射线吸收成像更高的图像衬度以及空间分辨力。衍射增强成像方法(Diffraction enhancedimaging,DEI)是X射线相位衬度成像方法之一,利用一块放置在物体和探测器之间的分析晶体提取物体的吸收、折射以及散射信息并进行成像。将衍射增强成像方法与计算机断层成像技术(Computerized Tomography)进行结合,利用吸收、散射以及折射信息,分别采用滤波反投影以及雷登(Radon)变换,对昆虫样品——蜜蜂进行计算层析重建,获得了好于X射线吸收计算层析的重建结果,验证了衍射增强成像信息分离计算层析的优越性。     

圆柱腔体光电输运的蒙特卡罗模拟

应用三维并行蒙特卡罗程序JMCT, 计算了特征温度分别为1, 3, 5, 8keV的黑体谱X射线入射到铝、二氧化硅、金的表面的背散射光电产额和电子能谱, 并与文献结果进行对比, 验证了程序的正确性, 进而针对系统电磁脉冲(SGEMP)研究中的典型几何结构——金属圆柱腔体, 模拟计算了其在黑体谱X射线照射下的光电输运过程, 用温度为1keV、注量为1J/m²的黑体谱X射线平行照射圆柱腔侧面, 半个侧面发射光电子, 计算得出了和方位角相关的不同面上发射光电子的光电产额、能谱分布和角分布, 结果表明掠入射的X射线会产生更高的光电产额; 光电子的发射角分布都基本符合余弦角分布的规律。