定量中子數(shù)字成像的中子散射校正技術研究.pdf

1、中子照相是一種出現(xiàn)較早且較成熟的無損檢測與無損評價技術。近年來,數(shù)字化中子照相技術,即,中子數(shù)字成像技術的出現(xiàn),其理論、技術和應用均獲得了進一步的研究與發(fā)展。定量中子數(shù)字成像,作為中子數(shù)字成像技術的一種衍生和發(fā)展,因其能從微光成像的圖像灰度信號中,可以提取出被檢測樣品中某種成分的定量信息,使其在無損檢測與無損評價中,尤其受到了人們的青睞。中子數(shù)字成像系統(tǒng),其對樣品中一個質點的成像,可以采用點擴散函數(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)字攝像機的中子微光數(shù)字成像系統(tǒng),針對中子散射將直接影響其對無損檢測進行某種成分定量分析的不利情況,研究分析了中子散射對該系統(tǒng)成像降質原理。論文采用點擴展函數(shù)的疊加,以此表征成像過程中散射中子對圖像的降質;借助于蒙特卡羅(Monte Carlo,MC)方法,對H2O樣品的散射點擴散函數(shù)進行模擬和建模,將其描述為樣品厚度以及樣品到探測器距離為參量的解析函數(shù),并研究了該點擴散函

3、數(shù)的計算方法。通過中子成像的數(shù)值模擬,驗證了所建立模型的合理性。通過由解析函數(shù)計算出的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。對于某種樣品,可以直接利用建立散射點擴散函數(shù)的解析函數(shù),計算出不同條件下的散射點擴散函數(shù),無需重復建模,既節(jié)省大量時間又具有很高的精度。論文在構建中子成像散射點擴散函數(shù)模型的基礎上,提出了一種對中子圖像進行散射校正的空域迭代算法。實驗研究表明,對于成分相同但幾何形狀不同的H2O樣品,在樣品到

4、探測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行散射校正后,其影響成像質量的散射成分,能夠較好地得到抑制,且所恢復出的樣品厚度,趨近于實際厚度,這表明所提出的中子散射校正迭代算法,是可行且有效的。論文研究結果表明,利用MC方法構建系統(tǒng)的點擴展函數(shù)解析式,以此對中子圖像進行散射校正,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,這對降低或減少中子散射射線對成像質量的影響