平行束CT系统参数标定及成像

目的研究平行束CT系统参数标定及成像的问题。方法使用几何分析方法、CT系统重建、Radon变换等算法,分别建立了投影模型、CT系统参数标定模型、反投影重建算法模型等,利用MATLAB软件进行编程及Excel对图像进行处理等方法对CT系统进行参数标定及成像。结果得出CT系统X射线的入射方向、CT系统旋转中心和探测器单元间距,较好的实现了CT系统参数的标定,并得出未知介质经过标定后的实际位置、几何形状和吸收率,同时设计了一种新的标定模板,其稳定性和精度均较之前有明显提高。结论本文所建立的模型可较好地实现CT系统参数的标定,可较准确的得出未知介质经过标定后的实际位置、几何形状和吸收率等信息,设计的新模板其稳定性和精度均较之前有明显提高。

平行束缪子透射成像蒙特卡罗模拟

使用蒙特卡罗程序Geant4,模拟平行束缪子垂直于理想探测器平面入射法国试验客体(FTO)模型,在模型的上方和下方各放置三块理想探测器,用以输出缪子位置信息,从而确定入射与出射缪子径迹。通过三种方法统计缪子穿过模型前后的透射比,对模型进行透射成像,得到不同的成像结果。统计方法一和方法二分辨力可达2mm×2mm,统计方法三可达1mm×1mm,Cu与W区分较为明显,而且可显示出FTO模型中心的空气球,FTO模型与模型周围空气的边界十分清晰。模拟结果表明,平行束入射缪子可以进行透射成像。

从平行束投影探测断面内边缘的小波方法

运用小波分析方法，从平行束射线投影探测断面内边缘。可应用于计算机断层摄影术（ＣＴ），以降低噪声和减少投影点。

整体平行束X光透镜在实验室EXAFS谱仪中的应用研究

结合整体平行束X光透镜在实验室EXAFS谱仪中应用研究 ,利用整体平行束X光透镜和粉末衍射仪设计了一种实验室EXAFS谱仪 .工作电压和电流分别为 2 5kV和 10 0mA时 ,该谱仪在 9.92keV能量点处 ,计数率为 3.12× 10 4 s- 1,在钨杂质的特征谱线Lβ1能量点处 ,能量分辨率为15 .4eV .整体平行束X光透镜在该谱仪中既起到会聚X射线的作用又可实现高能滤波器的功能 .对实验现象进行了理论分析 .

使用平行束软X光透镜的深亚微米X射线光刻

使用本实验室研制的整体平行束软Ｘ光透镜作为准直器和电子枪软Ｘ光源相配，作成了平行束软Ｘ光源，用此平行束软Ｘ光源进行了深亚微米Ｘ射线光刻实验．刻出了１．０μｍ～０．２μｍ的线条．文中对实验装置和光刻结果作了简要的介绍。

70mm平行束卡夫曼源的设计

本文介绍一种出口束径为￠70mm的平行束离子源的设计原理,结构特点及离子源工作性能.当加束电压为1200V,孤流为4A时,净加速束流超过100mA.可用于微细加工中离子束清洗和离子束蚀刻.

平行束单光子发射成像的定量解析重建

单光子发射断层成像技术在心血管及脑功能疾病的诊断上具有重要的临床意义。本研究以Kunyansky及以前的研究工作为基础,针对平行束探测模式,推导及建立了有效的解析重建算法,可对噪声、散射、衰减及探测器响应进行同时补偿,用于获取SPECT定量快速成像。数字及Monte Carlo仿真实验表明,所提出的定量解析重建算法是可行的,它极大地改善了重建图像的对比度及分辨率,基本消除了图像中的伪迹。该算法在达到迭代算法精度的同时,计算量却大为降低,与常规滤波反投影重建法近似。

多通道平行束准直器灵敏度补偿性能

点源扩展函数PSF作为SPECT成像的一个重要参考,反映出相应准直器灵敏度和空间分辨率等的特性。本文在多通道平行束准直器MPB的几何框架下进行物理模型构建,解释了由探测器晶体厚度引起的PSF变化以及基于该变化进行的公式修正,指出了不利的因素,其结果与蒙特卡罗模拟基本吻合。在PSF基础上,结合蒙特卡洛模拟,指出了在准直器的拉伸过程中,斜平行束部分OPB的灵敏度变化特性和对准直器的补偿作用;通过两点源逐渐接近的过程,并与高灵敏度平行束准直器HSPB对比,指出MPB准直器在保持高灵敏度下,还能有高空间分辨率的原理,提出了一种设计高灵敏度和高空间分辨率准直器的方法。

平行束CT系统参数标定的多目标优化模型

为提高平行束CT系统参数精度,针对两类模板:正方形托盘上放置均匀介质圆和放置非均匀介质椭圆与圆,利用几何关系、超定方程和多目标规划技术,分别建立多目标优化模型。考虑不同数量、不同形状、不同介质构成的模板,提出一种平行束CT系统参数标定的多目标优化模型。为检测模型精度,以第2类模板为例,计算出X射线的入射方向、CT系统旋转中心和探测器单元间距。将9个样本分别与样本1比较,发现其误差低于平均值且优于大部分样本,精度较高。利用第2类模板的几何参数重建图像,与样本3的重建图像相比差别微小,表明所建立模型有效提高了参数精度。

旋转采集模式下乳腺平板PET平行束构造Sino图算法研究

目前临床应用的全身扫描PET机一般采用环形探测器结构,投影线是完整且规则的正弦图(Sinogram,Sino)采用传统的扇形束构造法。随着基于局部扫描的平板PET机设计概念的出现,由于平板PET的投影线是不完整且不规则的,开发适合平板PET的平行束构造Sino图算法对平板PET机的发展至关重要。本文根据由我们实验室设计开发的平板乳腺PET机的物理结构,以及基于旋转采集模式,提出了应用于乳腺平板PET的平行束算法。为验证算法的正确性,开展了动物实验,实验采用旋转3次,每次旋转45°的采集模式,构造出Sino图,然后利用该Sino图进行图像重建。图像重建的结果表明,本文提出的算法是正确可行的,为平板PET中Sino图的构造提供了新的思路。

可调式多路平行束准直器性能研究

设计一种可以改变γ射线通道宽度的可调式多路平行束(MPB)准直器,γ射线通过该准直器后形成1个平行束和8个倾斜平行束组成多路平行束,8个倾斜平行束的灵敏度补偿使得可调式MPB准直器能获得更高的灵敏度。本文在两种可调方式下计算和模拟点源和面源的投影性能,可调式MPB准直器对点源的响应具有平行束(PB)准直器的特性,可以看为9个PB准直器的叠加,接受更多的γ光子;而面源的计算和模拟表明,MPB准直器投影随孔长的变化与PB准直器有明显的不同,MPB投影可以分为3个层次:PB方向投影、OPBA方向投影和OPBQ方向投影。OPBA方向投影和OPBQ方向投影随孔长拉伸,有一个凹下、水平和凸起的变化过程,该变化过程为研究在MPB准直器下获取数据的方式提供了基础。与PB准直器相比,MPB准直器具有接收γ光子多、灵敏度高和信噪比高的优势。

MC法模拟多路平行束准直器对比度

采用MC法模拟设计了用于SPECT成像的多路平行束(MPB)准直器,将MPB系统重建的模具图像与平行束(PB)系统重建图像进行对比。用OS-EM迭代算法重建图像并计算对比度、信噪比、归一化标准偏差三个指标用于评价图像质量。结果表明:随着迭代次数增加,MPB系统重建图像中热源的对比度高于PB系统,对于小半径热源这个差值更明显,但是冷源的对比度低于PB系统;两个系统有可比较的重建图像收敛速度,随着迭代次数增加,MPB系统的噪声特性略差于PB系统。

毛细管X光平行束透镜坪区特性的研究

玻璃对X射线的折射率接近1,无法使用传统的光学透镜对其进行会聚或平行调控.将大量毛细管按照一定方式排列组合,在符合全反射原理的情况下,对点X光源发射的X射线进行调控;着重于研究整体毛细管X光平行束透镜,利用光线追迹法进行数值模拟,设计仿真模拟程序,模拟出X射线在整体毛细管X光平行束透镜中的传播路径;通过改变毛细管的子管参数和排列方式,使毛细管X光平行束透镜的出射光束出现光束坪区,并设计出出光均匀性80%以上的毛细管X光平行束透镜;通过试验分别使用等径和变径毛细管X光平行束透镜对X点光源进行成像,验证了变径优化对出射光束均匀性的改善作用,其中变径X光平行束透镜的出射光束的发散角低至11.7 mrad.

基于CT平行束扫描的投影数据仿真方法

提出了一种模拟CT平行束扫描得到仿真投影数据的方法,首先设置平行束扫描角度,以及平行束扫描间隔。其次建立旋转扫描坐标系xr-yr和待测物体固定坐标系x-y,根据旋转坐标系与固定坐标系相对关系以及相似三角原理对待测物体进行平行束仿真扫描得到投影数据。值得注意的是由于仿真过程会产生越界值,应该予以剔除。然后利用MATLAB对待测物体Shepp-Logan图进行仿真扫描得到投影数据,通过与真实投影数据比较,结果显示该仿真方法得到的投影数据较为准确。最后使用FBP算法对仿真投影数据进行CT图像重建,并通过峰值信噪比(PSNR)和平均结构相似度(MSSIM)对重建后的图像质量评价,评价结果显示,该仿真方法得到的投影数据可精确重建出CT图像。

平行束磁透镜的研究

离子注入机单纯的静电扫描造成注入角度的不一,已经不能满足器件性能的一致性要求,所以产生平行的离子束就很重要,为此介绍一种均匀磁场下的平行束磁透镜,可以产生近似平行的离子束;获得离子束的平行度小于0.43°,满足大规模集成电路制造生产线的使用要求。

基于平行束的CT系统成像

我们提出了一种基于滤波反投影算法的使用平行束解决CT系统成像的方法。该方法涉及的CT系统模型中,发射系统发射出平行入射的X射线垂直于探测器平面,每个探测器单元等距排列并看成一个点。X射线的发射器和探测器相对位置固定不变,整个发射-接收系统绕某固定的旋转中心逆时针旋转180次。对每一个X射线方向,在具有512个等距单元的探测器上测量经位置固定不动的二维待检测介质吸收衰减后的射线能量,并经过增益等处理后得到180组接收信息。然后通过滤波反投影算法重建出未知介质的几何形状,并通过灰度处理得出介质的吸收率[1]。

基于radon算法的平行束形状CT系统参数标定及成像

本文针对平行束CT系统参数标定及成像的问题,使用几何分析方法、CT系统重建等算法,分别建立了投影模型、图像分析模型、旋转切线模型、平行束滤波反投影重建算法模型等,利用MATLAB软件进行编程及Excel对图像进行处理等方法对CT系统进行参数标定及成像.

平行杆束对氢气/空气预混火焰的阻火特性研究

研究了一种新型阻火元件--平行杆束对不同当量比的氢气/空气预混火焰的阻火特性。采用高速纹影系统来记录火焰演变过程,并根据拍摄的纹影图像计算出火焰前锋速度;在平行杆束前后安装了压力传感器来记录爆炸压力。结果表明,氢气/空气预混气体的当量比和初始压力会对火焰形态、火焰速度和爆炸压力产生影响,从而影响火焰的淬熄行为。试验观察到四种火焰发展模式:淬熄、临界淬熄、临界通过和通过。临界淬熄和临界通过模式在下游管道均观察到明显的气流,临界通过模式中气流重新燃烧发生爆炸导致阻火失败。当阻火成功时,平行杆束对火焰速度和爆炸压力具有明显的抑制效果并且可以有效衰减压力波;当阻火失败时,平行杆束增加火焰速度的倍数随着当量比的增加呈现“M”形变化趋势,速度比在当量比为1时为极小值。临界阻火速度在当量比为1时最大,临界最大爆炸压力在贫氢阶段保持不变,在富氢阶段随当量比增大而增大。临界初始压力在当量比为1时最小,此时阻火最困难。

新型抗冰雪耐候平行集束架空电缆研制

为解决严苛环境下,尤其是北方冰雪环境下,架空线路面临的抗冰雪性能弱、承载能力不足及机械强度低下等问题,设计了新型抗冰雪耐候平行集束架空电缆。采用高强度平行集束结构和抗冰雪设计,导线横断面设计为类机翼结构,绝缘层与连筋在上表面形成相切的平面或微弧形接触面,并将加热元件嵌入连筋下方,有效减少冰雪在导线表面的附着,显著提高了融冰效率。同时,针对圆形导体的局限性,设计了铝合金异形导体及其加工工艺,结合型线分层微压缩绞合技术,将紧压系数提升至97%以上,外径缩小约5%,成本节省约1.5%,抗拉强度提高30%以上,显著提升了架空线路在复杂条件下的综合性能。研制的产品为复杂地理环境和气候条件下的电力输送提供了高效、经济且耐用的解决方案,对提升架空线路的整体性能具有重要意义。

磁记忆弱漏磁效应的平行钢丝束断丝多维度检测

针对现有拉索断丝检测指标维度单一问题,利用磁记忆弱漏磁检测技术对拉索断丝进行多维度无损检测。采用37根钢丝组成的平行钢丝束来模拟拉索试件,检测分析了径向断丝深度与轴向、环向断丝宽度的漏磁信号。研究表明:轴向漏磁信号BX能够判断径向断丝位置及其深度走势,同时能够定性表征轴向断丝宽度变化。法向漏磁信号BZ-L曲线的峰谷差值与轴向断丝宽度存在良好线性关系,各工况直线拟合率均大于0.984,根据波峰值与波谷值,可实现轴向断丝宽度的定量化表征。环向断丝宽度与BZ-L曲线峰谷差值也存在良好对应关系。仿真模拟结果与试验分析结果相吻合。