熱中子層析照相技術(shù)研究.pdf

1、中子照相技術(shù)是一項(xiàng)重要的無(wú)損檢測(cè)(NDT或NDI)技術(shù)，在軍事、航空航天、工業(yè)、地質(zhì)、生物、考古等等方面有著不可替代的作用。中子層析照相技術(shù)是較為先進(jìn)的中子照相技術(shù)，利用先進(jìn)的數(shù)字技術(shù)將物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)完整展現(xiàn)出來(lái)。本文的目的是研究中子層析照相技術(shù)的投影數(shù)據(jù)采集、投影數(shù)字圖像的預(yù)處理，以及數(shù)字圖像重建技術(shù)，為搭建一個(gè)照相形式多樣、技術(shù)先進(jìn)的中子照相技術(shù)研究、實(shí)驗(yàn)、服務(wù)平臺(tái)提供技術(shù)支撐。 獲取高質(zhì)量的數(shù)字投影圖像是中子層析照相成功的基

2、本保障，這就需要去除或減少白點(diǎn)噪聲。本文利用實(shí)驗(yàn)、理論、模擬和對(duì)比等方法研究了CCD(Charge Coupled Device)的屏蔽方案，解決了CCD在輻射場(chǎng)中的屏蔽問(wèn)題，減少了因輻照損傷引起的白點(diǎn)噪聲。本文開(kāi)展了中子照相的MCNP數(shù)值模擬研究，作為分析影響數(shù)字投影圖像質(zhì)量因素的新工具。本文介紹了熱中子照相的MCNP數(shù)值模擬方法，模擬了300<'＃>堆 Maxwell譜熱中子束穿透樣品射到轉(zhuǎn)換屏的過(guò)程，通過(guò)模擬得到了清晰的圖像，對(duì)比

3、數(shù)值模擬與該樣品在300<'＃>堆中子照相裝置上實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，數(shù)值模擬結(jié)果圖像與實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖像非常相似。借助數(shù)值模擬方法分析了散射中子對(duì)中子照相結(jié)果的影響，實(shí)驗(yàn)和模擬結(jié)果顯示散射中子對(duì)結(jié)果圖像的影響符合同樣的規(guī)律，隨著樣品與轉(zhuǎn)換屏之間的距離的增大，散射中子對(duì)結(jié)果圖像的影響越來(lái)越小，當(dāng)樣品與轉(zhuǎn)換屏之間的距離為樣品尺寸的兩倍時(shí)可以忽略散射中子的影響。給出了熱中子對(duì)鋁、鉛、鐵、銅的穿透能力。分析了引起模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果不同的原因，得出結(jié)論該數(shù)值模擬方

4、法可信可行，可以用作中子照相技術(shù)研究的工具。 在圖像重建前，需要對(duì)投影圖像進(jìn)行預(yù)處理，以消除系統(tǒng)噪聲、本底噪聲、疵點(diǎn)噪聲、堆功率波動(dòng)噪聲等，構(gòu)成重建圖像所需的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。本文對(duì)投影圖像進(jìn)行了噪聲分析，結(jié)合在300<'＃>反應(yīng)堆在線中子照相裝置上的實(shí)驗(yàn)，對(duì)數(shù)字投影圖像進(jìn)行了中值濾波、歸一化處理等分析研究。結(jié)果表明這些圖像處理分析方法可以有效地降低噪聲，改善圖像質(zhì)量，對(duì)提高重建圖像質(zhì)量有較大幫助。本文介紹了中子層析照相的原理、國(guó)外中子

5、層析照相的發(fā)展現(xiàn)狀，闡述了層析重建的原理、方法，結(jié)合中子照相的特點(diǎn)對(duì)重建前的圖像預(yù)處理進(jìn)行了研究。介紹了國(guó)內(nèi)首次中子層析照相實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)在300<'＃>反應(yīng)堆在線中子照相裝置上進(jìn)行，采樣帶孔鋁圓柱作為樣品，得到了首張中子層析重建圖像。盡管投影的視角較少，實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單，操作誤差較大，鋁對(duì)中子的反差靈敏度較低，重建結(jié)果圖像質(zhì)量仍比預(yù)想的要好。結(jié)果表明所采用的中子層析照相技術(shù)方案是合理、可行的。為將要建立的中子層析照相裝置提供了較好的技術(shù)儲(chǔ)備