利用数值模拟测量闪光照相中H-D曲线

 在分析高能闪光照相中传统实验方法不足的基础上,提出了采用Monte Carlo模拟结果来建立底片光学密度与照射量之间的关系,并对一个球对称客体进行了实验照相。采用Monte Carlo方法分析了底片光学密度分布左右不对称的各种因素,认为底片光学密度分布左右不对称主要是照相器件几何对中不理想造成的,并说明了底片光学密度左右平均的合理性。在此基础上介绍了H-D曲线的生成方法,采用Silberstein理论得到了具有较高精度的H D曲线。这种结合Monte Carlo模拟的H-D曲线测量方法不但避免了照射量测量误差,而且还考虑了H-D曲线对X射线能谱的依赖关系,更能体现实际情况,具有较高的精度。可用于球对称客体或柱对称客体的辐射照相。     

利用数值模拟测量闪光照相中H-D曲线

在分析高能闪光照相中传统实验方法不足的基础上,提出了采用Monte Carlo模拟结果来建立底片光学密度与照射量之间的关系,并对一个球对称客体进行了实验照相。采用Monte Carlo方法分析了底片光学密度分布左右不对称的各种因素,认为底片光学密度分布左右不对称主要是照相器件几何对中不理想造成的,并说明了底片光学密度左右平均的合理性。在此基础上介绍了H-D曲线的生成方法,采用Silberstein理论得到了具有较高精度的H D曲线。这种结合Monte Carlo模拟的H-D曲线测量方法不但避免了照射量测量误差,而且还考虑了H-D曲线对X射线能谱的依赖关系,更能体现实际情况,具有较高的精度。可用于球对称客体或柱对称客体的辐射照相。     

闪光照相条件下相对质量吸收系数的测量

X光穿透物质时符合指数衰减规律，原则上，给定闪光照相光源能谱以及照相物质已知的情况下，可以计算出透射X光的照射量，但事实上X光光源能谱测量十分困难，因此，实际上照射量的计算无法实现。所谓的“等效单能模型”就是将上述全能谱照射量等效成某一“单能”的照射量，在实际实验测量中经常需要的物理量是数种材料等效质量吸收系数的比值，称之为相对质量吸收系数，一般情况下，     

闪光照相中的定量测量方法研究

对闪光X射线照相中的定量测量方法进行了初步研究。研究表明，基于台阶样品的对比块标定法是图像探测系统刻度的较好方法，该方法直接建立了在一定的实验条件下底片黑密度与待测物体（客体）厚度的关系（D-L曲线），并较好地解决了X光能谱的影响。针对轴对称旋转体物体成像的特点，建立了从一幅投影图像重建物体的三维图像的常数逼近法。     

闪光照相中的后锥散射

高能闪光照相中散射辐射严重影响信息的提取。后保护系统（后锥）是散射的最主要来源，这一结论已被实验和数值模拟所证明。虽然利用X射线输运的MC计算程序可以给出散射分布，但在高散射情况下程序计算结果的正确性和可靠性必须经实验的检验。     

高能闪光X射线二极管设计与模拟

为了研制出便携式的具有较高性能的高能闪光X射线系统,需要发展新型紧凑型的高能闪光X射线二极管,要求其体积小,能工作在较高电压下。简要介绍了冷阴极X射线二极管的结构和工作原理;阐述了二极管绝缘结构设计原则,设计了一种新型的紧凑型轴向绝缘结构的X射线二极管;在高压端和地电极之间采用绝缘环和金属均压环交替叠加进行轴向绝缘,有利于减小二次电子发射几率,降低绝缘体表面爬电几率,缩短轴向绝缘距离。二极管工作电压为1 MV,轴向绝缘距离约260 mm,结合ANSYS数值模拟软件进行了静电场数值计算。二极管轴向绝缘区最大工作场强为95 kV/cm,各阳极三相点最大场强为26 kV/cm。计算结果表明：二极管的工作场强低于真空闪络场强;所有三相点的工作场强均满足绝缘要求。     

高能闪光X射线二极管设计与模拟

 为了研制出便携式的具有较高性能的高能闪光X射线系统,需要发展新型紧凑型的高能闪光X射线二极管,要求其体积小,能工作在较高电压下。简要介绍了冷阴极X射线二极管的结构和工作原理;阐述了二极管绝缘结构设计原则,设计了一种新型的紧凑型轴向绝缘结构的X射线二极管;在高压端和地电极之间采用绝缘环和金属均压环交替叠加进行轴向绝缘,有利于减小二次电子发射几率,降低绝缘体表面爬电几率,缩短轴向绝缘距离。二极管工作电压为1 MV,轴向绝缘距离约260 mm,结合ANSYS数值模拟软件进行了静电场数值计算。二极管轴向绝缘区最大工作场强为95 kV/cm,各阳极三相点最大场强为26 kV/cm。计算结果表明：二极管的工作场强低于真空闪络场强;所有三相点的工作场强均满足绝缘要求。     

高能闪光照相中陡坡准直体成像性能实验

高能（20MeV）闪光X光照相技术在国防科研中有广泛的应用背景。FTO样品是由高密度、高原子序数材料组成的大光程4层同心球壳组件，是专门用于考察闪光照相成像质量的静态测试样品。对FTO样品进行闪光照相时，散射非常严重，因此选择合适的准直方式来降低散射对清晰图像的获得非常重要。研究表明，散射主要来自于后防护锥和FTO样品自身，样品散射又主要是由于外层的轻物质引起的，因此减小射向后锥和样品外层区域的X射线照射量，从源头上降低散射产生的机会，就成了准直设计中优先考虑的技术措施，     

闪光照相理论分析与图像处理

采用MCNP程序及其网格计数方法,开展了复杂构型闪光照相的数值模拟研究,得到了不同实验条件下的数值模拟整体图像（见图1）,有助于解释闪光照相实验中出现的“异常”现象,为更好地认识实验现象以及图像处理和密度反演提供了可靠的依据。     

高能闪光照相密度测量的LEPM方法

研究了利用高能闪光照相方法实现密度分布测量的技术.根据闪光照相投影成像原理,将成像过程中的非线性成像因素看成一个综合性的非线性算子,利用先验测量的方法该非线性算子的响应曲线,利用该曲线校正成像图像得到待测客体的光程分布图像.采用以最小误差为重建准则的代数重建法,从光程分布图像中重建出照相客体的线吸收系数分布.最后利用相对等效质量吸收系数以及客体总质量不变的约束条件,获得照相客体的空间密度分布.在高能闪光照相实验平台上进行了静态客体的密度测量实验,测量的均方根误差约为10%.     

高能闪光照相密度测量的LEPM方法

研究了利用高能闪光照相方法实现密度分布测量的技术.根据闪光照相投影成像原理,将成像过程中的非线性成像因素看成一个综合性的非线性算子,利用先验测量的方法该非线性算子的响应曲线,利用该曲线校正成像图像得到待测客体的光程分布图像.采用以最小误差为重建准则的代数重建法,从光程分布图像中重建出照相客体的线吸收系数分布.最后利用相对等效质量吸收系数以及客体总质量不变的约束条件,获得照相客体的空间密度分布.在高能闪光照相实验平台上进行了静态客体的密度测量实验,测量的均方根误差约为10％.     

闪光照相中侧向散射的数值模拟

散射是闪光照相诊断技术中需要重点考虑的一个关键性问题,弄清散射的影响因素及其来源对于提高客体信息诊断精度具有十分重要的促进作用。针对法国实验客体照相系统,采用蒙特卡罗方法,系统研究了侧向散射的影响因素及其来源。结果表明：在没有侧向保护器的情况下,前保护器是侧向散射的主要来源,对任一点,前保护器的散射贡献均达到50%以上,并且侧向散射沿光轴方向呈递增或递减分布。在有侧向保护器情况下,侧向散射照射量有所减小,在与光轴垂直方向呈中间高两边低的单峰分布。增大侧向记录距离不一定带来侧向散射的降低。在适当的记录距离下,得到了较为均匀的散射分布。     

闪光照相中侧向散射的数值模拟

散射是闪光照相诊断技术中需要重点考虑的一个关键性问题,弄清散射的影响因素及其来源对于提高客体信息诊断精度具有十分重要的促进作用。针对法国实验客体照相系统,采用蒙特卡罗方法,系统研究了侧向散射的影响因素及其来源。结果表明:在没有侧向保护器的情况下,前保护器是侧向散射的主要来源,对任一点,前保护器的散射贡献均达到50%以上,并且侧向散射沿光轴方向呈递增或递减分布。在有侧向保护器情况下,侧向散射照射量有所减小,在与光轴垂直方向呈中间高两边低的单峰分布。增大侧向记录距离不一定带来侧向散射的降低。在适当的记录距离下,得到了较为均匀的散射分布。     

高能轫致辐射光源参量及测量原理

准确提供高能闪光照相中光源参量对闪光图像的品质有重要意义。文中使用解析分析法和X射线输运的MC法讨论了源能谱、1m处照射量、光源照射量角分布和光源有效尺寸的测量方法和测量原理。阐明了对电子束和束斑尺寸的联合限制条件，以确保小角度内照射量分布的均匀性高于95％。对于MeV级光源，证明了传统的小孔法和狭缝法不能直接用来确定光源的有效尺寸，而轫边法能直接提供所需要的结果。     

闪光照相系统的散射分布与降散射的数值模拟

对法国试验客体（FTO）的3 m照相系统建模,利用Monte-Carlo方法模拟X光子输运过程,得到了系统的散射分布和系统器件对散射的贡献。结果表明：后保护锥是系统散射的主要来源,对于任意一点,后保护锥的散射占总散射的75%以上。FTO的散射主要是FTO外层材料和边缘的散射,这部分散射占客体总散射的90%以上。利用坡度准直器对系统散射严重的区域进行的降散射,表明坡度准直器是一个很好的降散射器件,能有效提高图像质量。     

闪光照相系统的散射分布与降散射的数值模拟

 对法国试验客体（FTO）的3 m照相系统建模,利用Monte-Carlo方法模拟X光子输运过程,得到了系统的散射分布和系统器件对散射的贡献。结果表明：后保护锥是系统散射的主要来源,对于任意一点,后保护锥的散射占总散射的75%以上。FTO的散射主要是FTO外层材料和边缘的散射,这部分散射占客体总散射的90%以上。利用坡度准直器对系统散射严重的区域进行的降散射,表明坡度准直器是一个很好的降散射器件,能有效提高图像质量。     

基于多毛细管X光透镜的数值模拟

为了优化多毛细管X光透镜的设计,利用旋转坐标系的方法建立子管方程,根据光线追迹原理建立了X射线在导管中传输的模型,直接求解一元四次方程得到X射线每次反射时与管壁的交点,从而追踪单根X射线的运动轨迹,并由大量X射线的总的运动规律得到X射线在单根导管中的传输规律,再由单根导管拓展到整个透镜。在此基础上编写程序,实现了对X光透镜的传输效率和光斑的模拟计算。为了验证模拟的准确性,对两个平行束透镜分别进行了实验测试和模拟。在8.05 ke V下,所测的传输效率为13.0%,模拟计算结果为14.2%。在对光斑的模拟中,模拟所得的光斑也与实验结果相符合。结果表明,模型的建立是合理的,在类似透镜的设计制造中有着潜在应用。     

利用有效势能曲线对轨迹的分析与数值模拟

采用中心力的有效势能对一个力学问题进行分析,得出了物体运动的规律和特性,并且采用数值模拟直观地显示了物体运动的轨迹,其结果与有效势能曲线一致.     

用于闪光照相的1MV Rod-Pinch二极管辐射特性

Rod-Pinch二极管(RPD)在小尺度闪光照相方面具有良好的应用前景.根据理论方面的研究结果以及实验室具备的驱动源装置水平,设计了相应结构的RPD,并在1MV工作电压下开展了较为详细的性能实验研究.最终在二极管轴向(0.方向)lm处得到的x光剂量为1.21rad-1.45rad.对于阳极直径为lmm的二极管,其X光焦斑直径仅为0.8mm-1.1mm.X光信号的脉宽为18.1ns-27.5ns.研究表明RPD将是一种用于小尺度闪光照相的理想的X光源.     

整装式含能液体燃烧推进实验研究及数值模拟

设计了小口径整装式液体发射药燃烧推进模拟装置,采用多级渐扩型燃烧室,研究了整装式液体发射药燃烧稳定性控制问题.研究结果表明:四级渐扩型燃烧室p-t曲线的一致性较好,燃烧过程稳定.在实验基础上建立了整装式液体发射药燃烧推进的内弹道简化模型,数值模拟结果与实测结果吻合较好.