定量中子數(shù)字成像的中子散射校正技術(shù)研究.pdf

1、中子照相是一種出現(xiàn)較早且較成熟的無(wú)損檢測(cè)與無(wú)損評(píng)價(jià)技術(shù)。近年來(lái),數(shù)字化中子照相技術(shù),即,中子數(shù)字成像技術(shù)的出現(xiàn),其理論、技術(shù)和應(yīng)用均獲得了進(jìn)一步的研究與發(fā)展。定量中子數(shù)字成像,作為中子數(shù)字成像技術(shù)的一種衍生和發(fā)展,因其能從微光成像的圖像灰度信號(hào)中,可以提取出被檢測(cè)樣品中某種成分的定量信息,使其在無(wú)損檢測(cè)與無(wú)損評(píng)價(jià)中,尤其受到了人們的青睞。中子數(shù)字成像系統(tǒng),其對(duì)樣品中一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的成像,可以采用點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)加以描述,記為PSF(Point Sp

2、read Function)。本論文研究工作,基于所研制的CCD數(shù)字?jǐn)z像機(jī)的中子微光數(shù)字成像系統(tǒng),針對(duì)中子散射將直接影響其對(duì)無(wú)損檢測(cè)進(jìn)行某種成分定量分析的不利情況,研究分析了中子散射對(duì)該系統(tǒng)成像降質(zhì)原理。論文采用點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)的疊加,以此表征成像過(guò)程中散射中子對(duì)圖像的降質(zhì);借助于蒙特卡羅(Monte Carlo,MC)方法,對(duì)H2O樣品的散射點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)進(jìn)行模擬和建模,將其描述為樣品厚度以及樣品到探測(cè)器距離為參量的解析函數(shù),并研究了該點(diǎn)擴(kuò)散函

3、數(shù)的計(jì)算方法。通過(guò)中子成像的數(shù)值模擬,驗(yàn)證了所建立模型的合理性。通過(guò)由解析函數(shù)計(jì)算出的PSF疊加圖像,與數(shù)值模擬中子圖像相比較,二者能夠很好地吻合。對(duì)于某種樣品,可以直接利用建立散射點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的解析函數(shù),計(jì)算出不同條件下的散射點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù),無(wú)需重復(fù)建模,既節(jié)省大量時(shí)間又具有很高的精度。論文在構(gòu)建中子成像散射點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)模型的基礎(chǔ)上,提出了一種對(duì)中子圖像進(jìn)行散射校正的空域迭代算法。實(shí)驗(yàn)研究表明,對(duì)于成分相同但幾何形狀不同的H2O樣品,在樣品到

4、探測(cè)器之間距離不同情況下所得到的中子數(shù)字圖像,在較高的圖像信噪比的情況下,利用研究所提出算法進(jìn)行散射校正后,其影響成像質(zhì)量的散射成分,能夠較好地得到抑制,且所恢復(fù)出的樣品厚度,趨近于實(shí)際厚度,這表明所提出的中子散射校正迭代算法,是可行且有效的。論文研究結(jié)果表明,利用MC方法構(gòu)建系統(tǒng)的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)解析式,以此對(duì)中子圖像進(jìn)行散射校正,是一種行之有效的中子數(shù)字成像系統(tǒng)用于定量中子數(shù)字成像的散射校正方法,這對(duì)降低或減少中子散射射線對(duì)成像質(zhì)量的影響