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涡轮叶片锥束微纳CT散射校正 被引量:2
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作者 段晓礁 唐天旭 +1 位作者 周志政 马天宇 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第12期39-47,共9页
航空发动机涡轮叶片无损检测是叶片制造、维修过程中的关键技术之一。常用的检测手段有着色、红外热波、超声等,与其他检测方法相比,计算机层析成像(CT)技术具有检测精度高、成像质量好、缺陷识别能力强等优点。锥束微纳CT由于具有更小... 航空发动机涡轮叶片无损检测是叶片制造、维修过程中的关键技术之一。常用的检测手段有着色、红外热波、超声等,与其他检测方法相比,计算机层析成像(CT)技术具有检测精度高、成像质量好、缺陷识别能力强等优点。锥束微纳CT由于具有更小的射线源焦点和探测器单元,成像分辨率更高,进一步提高了检测精度。但是,由于微纳CT射线源能量较低,而涡轮叶片自身材料密度较大,导致重建图像伪像更严重,因此需要对其进行校正。采用射束阻止网格(BSG)散射校正板,对涡轮叶片微纳CT检测图像进行散射校正研究。传统的BSG方法采用一块铅条在横向或纵向全覆盖的校正板,需进行两次CT扫描,结合两组投影数据实现校正和图像重建。为进一步提高检测效率,对BSG方法进行了改进,只通过单次扫描即可实现散射校正。对校正板进行了重新设计,铅条全覆盖改为在投影图像左、右两侧交错分布。重建算法在传统FDK算法基础上进行改进,利用一组投影数据获取散射分布的同时,还能重建出完整的CT图像。实验结果表明,单次扫描可获得与两次扫描接近的校正效果,提高图像质量的同时,避免了牺牲检测效率。相比于校正前,信噪比平均可提高107.3%,对比度噪声比平均可提高119.6%。 展开更多
关键词 锥束CT 涡轮叶片 散射校正 单次扫描
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射线源平移扫描CT解析重建算法研究 被引量:3
2
作者 李雷 余海军 +2 位作者 谭川东 段晓礁 刘丰林 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期187-195,共9页
微焦CT通过圆周扫描可对处于视场内的物体实现高分辨力成像。针对超出视场的大物体CT成像,一种射线源平移扫描CT(STCT)被提出。STCT采用射线源直线运动的方式采集投影数据,具有结构简单、应用灵活等特点。由于在STCT扫描过程中,每个位... 微焦CT通过圆周扫描可对处于视场内的物体实现高分辨力成像。针对超出视场的大物体CT成像,一种射线源平移扫描CT(STCT)被提出。STCT采用射线源直线运动的方式采集投影数据,具有结构简单、应用灵活等特点。由于在STCT扫描过程中,每个位置的射线只能照射到部分物体,投影数据存在截断。为了提高重建效率和处理截断投影数据,提出了基于数据重组的滤波反投影重建算法(rFBP),该算法基于STCT扫描特性和X射线衰减性质,通过对置射线源采样点与探测器像元,将截断投影数据重组为全局投影数据,并在此基础上推导了rFBP算法表达式。仿真和实物实验结果验证了rFBP算法的有效性与实用性,重建时间综合缩短至SIRT算法的0.6%。rFBP算法能避免截断伪影,准确、高效地重建STCT图像。 展开更多
关键词 计算机断层成像 射线源平移扫描 解析重建 数据重组 滤波反投影
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基于气体电子倍增器原理的高能X射线工业CT气体探测器 被引量:4
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作者 周日峰 陈伟民 段晓礁 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第6期741-745,共5页
分析了高能X射线工业CT所常用的闪烁探测器的优缺点,及传统气体电离室探测器存在的不足。为克服这些缺点和不足,从X光子与物质相互作用理论出发,结合高能工业CT的结构特点,探讨了高能窄X射线束入射到薄金属片中X光子和光电子的输运过程... 分析了高能X射线工业CT所常用的闪烁探测器的优缺点,及传统气体电离室探测器存在的不足。为克服这些缺点和不足,从X光子与物质相互作用理论出发,结合高能工业CT的结构特点,探讨了高能窄X射线束入射到薄金属片中X光子和光电子的输运过程,提出了以高密度的金属片作为X光子辐射转换体,以气体电子倍增器作为光电子倍增放大的新型高能工业CT探测器方案。并利用基于Linux平台的EGSnrc程序进行了Monte-Carlo仿真。从原理上说明了这种气体倍增探测器相对于传统气体电离室探测器,既有较高的探测效率,其体积也大为减小,替代高能工业CT传统的闪烁体探测器在理论上是可行的。 展开更多
关键词 高能X射线工业CT 气体电子倍增器 闪烁体探测器
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全帧CCD探测器CT扫描数据读出与拖影校正研究 被引量:1
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作者 安康 吴石琳 +4 位作者 杜宇 段晓礁 李汶芳 周日峰 王珏 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第10期2203-2213,共11页
以光纤耦合全帧CCD方式制作的X射线探测器在实验室高精度X射线CT扫描中广泛应用。由于X射线的强穿透特性,全帧CCD探测器通常工作在无快门模式,图像拖影是该模式下必定存在的伪影。本文针对全帧CCD探测器CT扫描图像拖影校正进行研究,提... 以光纤耦合全帧CCD方式制作的X射线探测器在实验室高精度X射线CT扫描中广泛应用。由于X射线的强穿透特性,全帧CCD探测器通常工作在无快门模式,图像拖影是该模式下必定存在的伪影。本文针对全帧CCD探测器CT扫描图像拖影校正进行研究,提出了非曝光行校正法校正投影图像拖影,避免了利用暗像元校正法校正投影图像拖影时可能会带来的条形伪影;针对动态曝光CT扫描,设计了基于辐射屏蔽的投影图像感兴趣区域快速读出模式,通过降低电荷转移时间有效抑制投影图像拖影的产生,提高探测器有效信号动态范围。实验结果表明:应用非曝光行校正法能有效校正投影图像拖影、提高投影图像质量;采用投影图像感兴趣区域快速读出模式可有效解决动态曝光CT扫描图像拖影校正难题。 展开更多
关键词 全帧CCD 非曝光行 感兴趣区域 行转移拖影 等待读出拖影
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超短超强激光与薄膜铝靶作用加速产生质子的实验研究 被引量:1
5
作者 兰小飞 谭志新 +6 位作者 段晓礁 路建新 王雷剑 黄永盛 汤秀章 杨大为 应纯同 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期144-147,共4页
实验研究了功率密度6×1016W/cm2、脉宽120fs的激光与5μm铝靶的相互作用,观测到了高能质子的产生。设计加工了用于测量质子能谱的Thomson质谱仪,用于快质子的测量。测得其能谱和产生的最高质子能量为180keV,同时测得质子发散全角为... 实验研究了功率密度6×1016W/cm2、脉宽120fs的激光与5μm铝靶的相互作用,观测到了高能质子的产生。设计加工了用于测量质子能谱的Thomson质谱仪,用于快质子的测量。测得其能谱和产生的最高质子能量为180keV,同时测得质子发散全角为38°。 展开更多
关键词 激光加速 快质子 Thomson质谱仪
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Faithful quantum entanglement sharing based on linear optics with additional qubits 被引量:2
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作者 李熙涵 段晓礁 +2 位作者 盛宇波 周宏余 邓富国 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2009年第9期3710-3713,共4页
This paper presents a scheme for faithfully distributing a pure entanglement between two parties over an arbitrary collective-noise channel with linear optics. The transmission is assisted by an additional qubit again... This paper presents a scheme for faithfully distributing a pure entanglement between two parties over an arbitrary collective-noise channel with linear optics. The transmission is assisted by an additional qubit against collective noise. The receiver can take advantage of the time discrimination and the measurement results of the assistant qubit to reconstruct a pure entanglement with the sender. Although the scheme succeeds probabilistically, the resource used to get a pure entanglement state is finite, and so is easier to establish entanglement in practice than quantum entanglement purification. 展开更多
关键词 entanglement sharing quantum communication linear optics
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高压电缆源平移扫描CT高效重建算法 被引量:1
7
作者 倪松 陈杰 +3 位作者 余海军 段晓礁 陈大兵 刘建军 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期131-141,共11页
为提高在役高压电缆X射线扫描图像重建速度,结合传统的滤波反投影算法,提出基于数据平滑的局部扫描重建算法。分析了源直线扫描局部计算机断层成像方法存在的有限角和数据截断问题,提出数据平滑方式解决方法。主要途径是利用余弦函数沿... 为提高在役高压电缆X射线扫描图像重建速度,结合传统的滤波反投影算法,提出基于数据平滑的局部扫描重建算法。分析了源直线扫描局部计算机断层成像方法存在的有限角和数据截断问题,提出数据平滑方式解决方法。主要途径是利用余弦函数沿探测器方向和射线源方向分别进行数据平滑插值,避免投影数据值在这两个方向上突然降为零,起到抑制截断伪影和有限角伪影的作用。实验证明,所提方法能有效抑制图像伪影,有利于电缆阻水缓冲层缺陷识别。相较于原有的联合迭代重建算法,该方法缩短了重建时间且图像重建质量相当;相较于传统滤波反投影算法,重建图像质量提高但重建耗时基本一致。 展开更多
关键词 计算机断层扫描 源直线扫描局部计算机断层成像 滤波反投影算法 数据平滑 有限角成像 数据截断 伪影抑制
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Generation of fast protons in moderate-intensity laser-plasma interaction from rear sheath 被引量:1
8
作者 谭志新 黄永盛 +6 位作者 兰小飞 路建新 段晓礁 王雷剑 杨大为 郭士伦 王乃彦 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2010年第5期399-405,共7页
Forward fast protons are generated by the moderate-intensity laser-foil interaction. Protons with maximum energy 190 keV are measured by using magnetic spectrometer and CR-39 solid state track detectors along the dire... Forward fast protons are generated by the moderate-intensity laser-foil interaction. Protons with maximum energy 190 keV are measured by using magnetic spectrometer and CR-39 solid state track detectors along the direction normal to the rear surface. The experimental results are also modeled by the paxticle-in-cell method, investigating the timevarying electron temperature and the rear sheath field. The temporal and spatial structure of the sheath electrical field, revealed in the simulation, suggests that these protons are accelerated by target normal sheath acceleration (TNSA) mechanism. 展开更多
关键词 laser proton acceleration target normal sheath acceleration
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Neutron Generation and Kinetic Energy of Expanding Laser Plasmas
9
作者 黄永盛 王乃彦 +4 位作者 段晓礁 兰小飞 谭志新 汤秀章 何也熙 《Chinese Physics Letters》 SCIE CAS CSCD 2007年第10期2792-2795,共4页
We investigate the kinetic energy of expanding plasma of a solid target heated by a ultra-short and ultra-intense laser pulse and the efllciency of energy coupling between the ultra-intense laser pulse and the solid t... We investigate the kinetic energy of expanding plasma of a solid target heated by a ultra-short and ultra-intense laser pulse and the efllciency of energy coupling between the ultra-intense laser pulse and the solid target, in order to increase the utilization ratio of laser energy and to raise the neutron generation farther. Some new ideas about improving the energy utilization by head-on collision~, between the expanding plasmas are proposed. The significance is the raise of generation of shorter duration neutron, of the order of picoseconds, which allows for an increase of energy resolution in time-of-flight experiments and also for the investigation of the dynamics of nuclear processes with high temporal resolution. 展开更多
关键词 coated conductor buffer layer self-epitaxy CEO2
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在役高压电缆缓冲层缺陷检测
10
作者 陈研 倪松 +2 位作者 马天宇 陈大兵 段晓礁 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期82-90,共9页
缓冲层烧蚀故障是高压电缆故障的主要因素之一。由于现场环境复杂,而CT检测需要对物体实现一定角度的相对旋转,目前尚没有针对在役高压电缆CT检测的设备。采用射线源平移扫描局部CT成像方式,通过实验仿真和实验平台验证,设计了可用于现... 缓冲层烧蚀故障是高压电缆故障的主要因素之一。由于现场环境复杂,而CT检测需要对物体实现一定角度的相对旋转,目前尚没有针对在役高压电缆CT检测的设备。采用射线源平移扫描局部CT成像方式,通过实验仿真和实验平台验证,设计了可用于现场应用的便携式检测系统,实现了在役高压电缆缓冲层缺陷在线CT检测。对于110 kV高压电缆缓冲层,可检出?1 mm的孔状缺陷,220 kV高压电缆可检出?2 mm的缺陷。收集2016张带有缺陷的CT图像后,结合802张同种结构电缆的圆周CT图像,采用迁移学习的方法,实现了缺陷自动检测,精确率为87.6%,召回率为93.5%,漏检率为6.5%,接近圆周CT的水平。 展开更多
关键词 局部CT 高压电缆 缓冲层缺陷 迁移学习
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用20—1020 keV单能质子刻度CR-39固体核径迹探测器 被引量:4
11
作者 段晓礁 谭志新 +5 位作者 兰小飞 黄永盛 郭士伦 杨大为 汤秀章 王乃彦 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期3147-3153,共7页
用北京师范大学2×1.7MV串列加速器和400kV高压倍加器产生的20—1020keV单能质子束对CR-39固体核径迹探测器进行了刻度.为了保证质子的单能性和固体核径迹探测器上径迹密度不能超过106/cm2的要求,对两台加速器分别采用了不同方法控... 用北京师范大学2×1.7MV串列加速器和400kV高压倍加器产生的20—1020keV单能质子束对CR-39固体核径迹探测器进行了刻度.为了保证质子的单能性和固体核径迹探测器上径迹密度不能超过106/cm2的要求,对两台加速器分别采用了不同方法控制质子辐照数量.在串列加速器上采用了狭缝加转盘的方法,在高压倍加器上采用了100ns单次高压脉冲扫描束流的方法,既保持了质子的单色性,又达到了质子注量小于106/cm2的要求.刻度说明CR-39记录质子径迹的阈能为约20keV(或略低于20keV);给出了CR-39测定20—1020keV质子的刻度曲线(径迹直径与蚀刻时间和质子能量的关系),可用于核反应或激光打靶产生的质子的数目、能量和角分布的测定.对高能量质子(320—1020keV)径迹的蚀刻动力学进行了研究,用理论模型计算,得到了与实验结果一致的曲线.本文采用的控制质子束流的方法,可用于类似的加速器实验刻度. 展开更多
关键词 单能质子 固体核径迹探测器 CR-39
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光纤耦合GAGG_Ce型X射线探测器高分辨成像 被引量:6
12
作者 安康 李汶芳 +3 位作者 段晓礁 吴石琳 周日峰 王珏 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期108-118,共11页
闪烁屏信号串扰是影响X射线探测器空间分辨率的主要因素,基于点扩散函数理论对光纤耦合GAGG_Ce单晶闪烁屏型CCD/CMOS探测器的空间分辨率进行了研究。利用蒙特卡罗程序EGSnrc和光学仿真软件Zemax分别对GAGG_Ce单晶闪烁屏射线串扰和荧光... 闪烁屏信号串扰是影响X射线探测器空间分辨率的主要因素,基于点扩散函数理论对光纤耦合GAGG_Ce单晶闪烁屏型CCD/CMOS探测器的空间分辨率进行了研究。利用蒙特卡罗程序EGSnrc和光学仿真软件Zemax分别对GAGG_Ce单晶闪烁屏射线串扰和荧光串扰进行了仿真。仿真结果表明,对于低能X射线辐射成像,荧光串扰是影响探测器空间分辨率的最主要因素。此外,研究了通过降低光纤面板数值孔径以抑制荧光串扰的方法,得到了光纤面板数值孔径与探测器空间分辨率和X射线转换因子间的关系,并通过自制CCD探测器测试验证了仿真结果的正确性。 展开更多
关键词 成像系统 光纤成像 GAGG_Ce 数值孔径 串扰 空间分辨率 X射线转换因子
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基于全反射抑制串扰的双层结构高分辨闪烁屏 被引量:1
13
作者 安康 李汶芳 +3 位作者 段晓礁 杜宇 周日峰 王珏 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第22期60-67,共8页
在低能X射线成像中,荧光串扰是影响光纤耦合电荷耦合器件(CCD)/互补金属氧化物半导体(CMOS)型高分辨平板探测器空间分辨率的主要因素。基于界面全反射对荧光串扰的抑制作用,提出一种双层结构高分辨闪烁屏。双层闪烁层间通过低折射率耦... 在低能X射线成像中,荧光串扰是影响光纤耦合电荷耦合器件(CCD)/互补金属氧化物半导体(CMOS)型高分辨平板探测器空间分辨率的主要因素。基于界面全反射对荧光串扰的抑制作用,提出一种双层结构高分辨闪烁屏。双层闪烁层间通过低折射率耦合介质耦合,调节耦合介质折射率可控制上层闪烁屏与耦合介质界面间可输出的荧光角度,达到抑制荧光串扰、提升闪烁屏探测空间分辨率的目的。基于点扩散函数理论的仿真结果表明,与同等厚度的单层闪烁屏相比,所提双层结构闪烁屏可实现更高的空间分辨率。X射线成像实验结果进一步验证了应用双层结构闪烁屏对提升探测器空间分辨率的有效性。 展开更多
关键词 成像系统 双层结构 荧光串扰 折射率 空间分辨率 GAGG∶Ce
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源平移扫描局部CT成像及其检测在役高压电缆 被引量:6
14
作者 廖明娟 李雷 +2 位作者 段晓礁 陈大兵 刘丰林 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第16期96-106,共11页
针对在役高压电缆缓冲层烧蚀缺陷多出现在电缆底部的特点,提出一种源直线扫描局部计算机断层成像(LSTCT)方法,实现在役电缆底部阻水缓冲层缺陷检测。L-STCT扫描时,平板探测器靠近检测电缆,预估缺陷位置大致处于最大投影覆盖角度处,通过... 针对在役高压电缆缓冲层烧蚀缺陷多出现在电缆底部的特点,提出一种源直线扫描局部计算机断层成像(LSTCT)方法,实现在役电缆底部阻水缓冲层缺陷检测。L-STCT扫描时,平板探测器靠近检测电缆,预估缺陷位置大致处于最大投影覆盖角度处,通过射线源平移扫描采集投影数据。建立L-STCT成像模型,分析扫描参数和扫描系统各数据点的最大投影覆盖角度对重建图像的影响,搭建实验平台,采用同步迭代重建(SIRT)算法重建CT图像。仿真和实验结果表明,L-STCT能实现高压电缆阻水缓冲层的局部缺陷检测,对在役高压电缆检测的实际应用具有重要参考价值。 展开更多
关键词 成像系统 计算机断层成像 直线扫描 高压电缆 图像重建
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基于散射校正板的锥束微纳CT系统的散射校正 被引量:10
15
作者 唐天旭 段晓礁 +1 位作者 周志政 吴琦 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期403-413,共11页
在锥束计算机断层扫描(CT)系统中,由于不易放置后准直器,未经校正的散射信号会导致测量信号偏离真实值,降低图像的对比度和信噪比,甚至产生伪影。利用散射校正板(BSA)可以有效估计射线穿过工件后的散射信号分布。将BSA散射校正方法应用... 在锥束计算机断层扫描(CT)系统中,由于不易放置后准直器,未经校正的散射信号会导致测量信号偏离真实值,降低图像的对比度和信噪比,甚至产生伪影。利用散射校正板(BSA)可以有效估计射线穿过工件后的散射信号分布。将BSA散射校正方法应用于锥束微纳CT系统,通过在X射线源与工件之间放置校正板的方式获取散射分布。首先介绍了基于BSA散射校正的基本原理,给出了具体的实验装置和实验步骤,然后使用自主研制的锥束微纳CT系统对几种工件进行扫描成像,最后从DR投影、重建切片、三维重建图像等多个角度对图像质量进行分析。结果表明,基于BSA的散射校正方法能够有效减少锥束微纳CT系统的散射伪影,改善图像质量,验证了BSA方法应用于锥束微纳CT系统的可行性。考虑微纳CT射线源能量低、焦点漂移影响大等因素,可在散射校正的基础上增加硬化校正和焦点漂移校正,进一步对图像进行修正。 展开更多
关键词 X射线光学 锥束微纳计算机断层扫描 散射校正 伪影
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A new solid-conversion gas detector for high energy X-ray industrial computed tomography
16
作者 周日峰 陈伟民 段晓礁 《Optoelectronics Letters》 EI 2011年第5期337-340,共4页
A new type of solid-conversion gas detector is investigated for high energy X-ray industrial computed tomography (HECT). The conversion efficiency is calculated by using the EGSnrc Monte Carlo code on the Linux platfo... A new type of solid-conversion gas detector is investigated for high energy X-ray industrial computed tomography (HECT). The conversion efficiency is calculated by using the EGSnrc Monte Carlo code on the Linux platform to simulate the transport process of photons and electrons in the detector. The simulation results show that the conversion efficiency could be more than 65%, if the X-ray beam width is less than about 0.2 mm, and a tungsten slab with 0.2 mm thickness and 30 mm length is employed as a radiation conversion medium. Meanwhile the results indicate that this new detector has higher conversion efficiency as well as less volume. Theoretically this new kind of detector could take place of the traditional scintillation detector for HECT. 展开更多
关键词 Computer operating systems Computerized tomography Conversion efficiency Gas detectors High energy physics Multiphoton processes TUNGSTEN X rays
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