微焦点X射线分层成像无损检测方法

对薄层结构的复合材料及多层电路板进行密度分布情况及分层成像研究。提出一种新的成像方法 ,即在现有微焦点X辐射成像系统的基础上 ,采用一种特殊的摆动式扫描方式 ,非线性的层面合成可以仅仅从很少的投影中重建物体 ,该法具有扫描速度快、算法简单、实时性好等特点 ,适于多层大面积复合材料以及多层电路板的快速成像检测。

利用X射线微层析成像研究炸药造型颗粒随机堆积结构

通过X射线微层析成像(X-μCT)研究了5种炸药造型颗粒样品的随机堆积结构,获得了造型颗粒堆积体系的颗粒空间排列、颗粒堆积特性以及颗粒接触特征等堆积结构参量。结果表明,造型颗粒随机堆积体系存在不同程度的尺寸分离现象,粒径较大的颗粒倾向于分布在容器下方,颗粒装填过程会影响水平方向的颗粒分布取向;各样品平均堆积效率随颗粒间径向距离的增大连续变化,表明造型颗粒随机堆积结构长程无序;样品平均接触数为5~6,接近球形颗粒随机疏松堆积,而受颗粒粒径和形状的影响,造型颗粒随机堆积体系的体积分数能够超过球形颗粒随机紧密堆积的极限(0.64)。造型颗粒堆积体系构成局部接触的颗粒在数量、尺寸和形貌等方面分布不均匀,但各种接触结构中60°左右的接触角出现频次最高,形成了60°左右出现单一特征峰的接触角分布。

微焦点X射线摆动式分层成像中的不完全投影研究

在现有微焦点X光辐射成像系统的基础上 ,提出一种新的摆动式分层成像方法 ,对狭长形状薄层结构样品进行无损检测 ,建立计算机仿真模型 ,验证了使用不完全投影的合理性和高效率 ,讨论了不完全投影中投影区域的选择原则。实际成像结果表明 :分布在最佳投影区域的 1 2

乳腺数字X射线联合MRI对Bi-RADS 4级可疑恶性微钙化患者的诊断价值

目的探讨乳腺数字X射线联合磁共振成像(MRI)评估Bi-RADS 4级可疑恶性微钙化的诊断价值。方法选取2021年6月至2023年7月江苏省昆山市第二人民医院行手术治疗的79例乳腺Bi-RADS 4级可疑恶性微钙化患者为研究对象,所有患者均进行乳腺数字X射线、MRI检查。以病理结果为“金标准”,分析良性、恶性患者乳腺数字X射线图像特征、MRI特征,分析不同检查方法的诊断效能。结果以病理检查结果为“金标准”,恶性患者34例,良性患者45例,其中乳腺纤维腺瘤21例、乳腺囊性增生12例、乳腺炎12例。良、恶性患者乳腺微钙化、无定型、粗糙不均质分布比较,差异有统计学意义(P<0.05)。良、恶性患者时间-信号强度曲线各型占比比较,差异有统计学意义(P<0.05)。乳腺数字X射线联合MRI检查的特异度、准确度高于单一检测,差异有统计学意义(P<0.05)。乳腺数字X射线、MRI、乳腺数字X射线联合MRI检查与“金标准”一致性一般,Kappa值分别为0.625、0.630、0.726。结论乳腺数字X射线联合MRI检查诊断Bi-RADS 4级可疑恶性微钙化的价值较高,有助于临床医生准确地判断可疑微钙化患者的恶性可能性。

CNT冷阴极微焦点X射线管研制

以单根微米直径的碳纳米管(CNT)纱线为场致发射的电子源,通过Opera软件的模拟仿真进行阴极结构的设计,研制了基于CNT冷阴极,仅需静电聚焦实现微焦点,以金属管壳进行超高真空封装的小型闭管式微焦点X射线管。测试表明,单根直径50μm的CNT冷阴极电子源可以实现500μA的连续稳定电流发射;此时栅极控制电压V GC为886 V,对应的电场强度为1.77 V/μm,微型阴极的发射电流密度达到25.5 A/cm^(2)。金属封装的X射线管可以稳定工作于130 kV的阳极高压,通过调节聚焦电压,基于静电聚焦结构可实现45μm×58μm的焦点尺寸。研制的微焦点X射线管以50%的占空比工作,使用线对卡测试,分辨率达到了20 LP/mm,并对芯片等元件进行成像表征,内部微米级金线图像清晰。该微焦点X射线管可满足芯片、新能源电池等精密元件的无损检测需求,具有较好的应用前景。

微焦点X射线成像系统扫描参数测量及投影图像校正研究

微焦点 X射线成像系统由于被重新安装以及初始化 ,导致系统参数读数与实际值之间存在偏量。给出了测量这些偏量值的基本原理和方法 ,并通过实验求出偏量值。由于图像增强器与图像获取装置本身固有特点以及非线性获取成像 ,投影图像存在几何畸变。讨论了图像几何畸变校正的基本原理 。

基于微焦点X射线源的相位衬度成像实验研究

对弱吸收、低密度、较轻元素物质来说,传统的X线吸收成像方式存在分辨能力低、成像效果差等问题,而X线相位衬度成像恰好可以弥补这些缺点。以微焦点X射线源为基础,选择了两种具有明显上述特征的样品,采用类同轴相衬成像的方式设置实验参数。实验不仅能得到清晰、放大的图像,而且能够明显突出样品的边界信息,从而验证了X线的相位衬度成像效果。

微焦点X射线成像扫描控制与数据获取系统

文章介绍了微焦点X射线成像扫描控制与数据获取系统的原理、软硬件结构以及实现技术。该系统通过串口通讯协议,实现了实时图像采集的手动扫描控制、自定义扫描轨迹的自动控制,通过图像采集卡采集和存储微焦点X射线图像,为微焦点成像分析处理的研究提供了良好的实验平台。

基于碳纳米管冷阴极的微焦点X射线源及其应用

碳纳米管(CNTs)场致发射源作为一种新的冷阴极电子发射源,能克服传统热阴极的缺点,基于CNTs冷阴极的微焦点X射线源的扫描成像系统可实现脉冲式发射、高速拍照、低剂量的特点,是一种可代替热阴极材料作为X射线管的核心阴极材料,目前在生物医疗、无损检测和科学研究等领域已经展现了巨大的应用价值,但在技术实现上CNTs阴极的可靠性、工作寿命和电流发射密度等仍存在瓶颈问题。本文回顾了微焦点X射线源的发展历史并介绍了CNTs冷阴极的制备工艺,展示了目前CNTs冷阴极的微焦点X射线源在工业和医疗领域取得的巨大成功,并结合实际的研究情况,探讨其发展中遇到的问题和未来的发展方向。

微焦点类同轴X射线相衬成像实验及相位恢复重建

目的:基于微焦点X射线源,进行相衬成像实验和相位信息提取。方法:根据Fresnel-Kirchhoff衍射理论,考虑空间相干性与时间相干性的影响,对连续X射线相衬成像的一般公式进行推导。根据从含有相位信息和吸收信息的图片里提取纯相位信息的方法,通过MATLAB对相衬图片进行处理。结果:实验一,对塑料吸管进行相衬成像,通过改变探测器与样品之间的距离,得到比传统X射线成像更清晰、放大且能够突出边界信息的图像;实验二,在电压分别为45 kVp和70 kVp的情况下得到硼硅酸盐玻璃的相衬图像,然后通过相位恢复重建得到含有纯相位信息的相衬图像。结论:对于轻元素物质,微焦点类同轴X射线相衬成像比传统X射线相衬成像的分辨率高、图像衬度好;相位信息提取技术将会大大促进微焦点类同轴X射线相衬成像技术在普通实验室应用和医学肿瘤检测等方面的应用进展。

微焦点X射线实时成像的图像采集与处理

本文主要介绍微焦点 X射线实时成像检测的基本原理、图像质量分析及图像采集与图像处理技术。

微焦点X射线数字成像系统中的放大倍数

概述了微焦点X射线数字成像系统放大倍数的定义,分析了微焦点X射线数字成像系统几个关键部分的放大原理,分别提出了使用搭载图像增强器与CCD相机、平板探测器的参数来计算微焦点X射线成像装置的系统放大倍数的公式。结合试验数据,验证了公式的正确性,该公式可以用在成像方式相类似的,包括直接和间接的数字成像系统上。

微焦点X射线图像乘性加性混合噪声的去除

考虑微焦点X射线仪成像信噪比低,混合噪声污染严重等问题,提出了一种乘性、加性混合噪声去除方法。首先,建立了含乘性、加性混合噪声的图像模型;其次,基于总变分和稀疏表示原理分别构造了滤除加性噪声和乘性噪声的目标函数;最后,应用显式差分算法和梯度投影算法分步滤除加性噪声和乘性噪声。实验结果显示,与总变分去加性噪声方法相比,该方法处理后的图像平滑区域均值与标准差比(MSR)平均提升了10.9%,细节区域拉普拉斯梯度模(LS)平均提升了15.6%。这些结果表明:本文算法不仅有效滤除了微焦点X射线图像的混合噪声,并且较好地保留了图像细节特征,能够满足集成电路内部缺陷检测对图像平滑度和细节清晰度的要求。

基于直线扫描的引信钢球分层成像检测算法

针对现有的火药引信装配正确性检测方法中存在的无法准确检测遮挡严重的零件的问题,提出了引信中钢球分层成像定位检测算法。将X射线源直线移动扫描待测物体形成多个虚拟的小孔径,结合光学合成孔径原理对所有小孔径进行合成,将合成的虚拟大孔径成像在不同距离深度的平面上,实现对目标的定位和检测。试验结果表明:所提算法能够在火药引信钢球相互重叠的情况下利用深度信息进行分层成像,提供待测物体的深度信息,能够对不同层次的目标进行检测,确定待检测物体的数量,解决了现有的检测方法在检测过程中出现的漏检问题。

微焦点X射线管透射式阳极靶的优化设计

微焦点X射线源透射式阳极靶的参数优化,对于增加微焦点X射线管的出光强度、减小X射线焦斑尺寸、提高X射线成像分辨率有着重要的意义。本工作中依据理论分析,通过蒙特卡罗法MCNP软件描述了能量为20到160 ke V的电子束条件下生成X射线的强度变化,确定薄层透射阳极靶的最佳厚度;利用有限元法分析大束流密度电子束轰击阳极靶时内部的温度场分布,明确了阳极靶的局域热负荷能力;采用磁控溅射方式生长阳极靶材,结合表征分析和出光实验测量的结果,初步确定了透射式阳极靶的结构及实验工艺,为高亮度点X射线管的开发提供了必要的理论和实验基础。

利用纳米透射X射线显微成像技术研究页岩有机孔三维结构特征

页岩纳米级孔隙的三维结构特征直接决定页岩气微观渗流机理,是完善页岩储层流动模型亟需解决的核心问题。本文以龙马溪组页岩有机孔样品(直径约7μm)为研究对象,分别利用同步辐射纳米CT和实验室纳米CT重建有机孔三维空间结构,针对两个装置获得的孔隙结构参数进行对比研究,结果表明:(1)龙马溪组页岩有机孔样品呈蜂窝状,孔隙度约60%,连通性较好;孔径分布呈双峰模式,集中于60~150nm和500~1400 nm;孔径大于500 nm的孔隙对样品的总孔隙度贡献较大。(2)同步辐射纳米CT与实验室纳米CT结果相较,孔隙度和孔隙总数两参数基本一致,喉道总数和喉道半径偏差较大;孔径分布和配位数分布规律虽然类似,但具体数值存在明显差异,值得进一步深入比较分析和研究。(3)纳米CT方法在页岩纳米孔隙三维结构表征方面存在阈值划分难度大与扫描视场过小的问题,可从切片重构算法、三维数据处理、表征单元体三方面进行改进。

微焦点X射线数字成像系统的最佳分辨率

根据微焦点X射线数字成像检测系统在半导体行业中实际应用的要求,通过推导得出微焦点X射线数字成像检测系统的分辨率与放大倍数的数据关系式,并带入到实际的检测系统中,绘制出了系统分辨率与放大倍数关系曲线;通过曲线说明了应用在半导体行业的微焦点X射线数字成像检测系统,在一定放大倍数范围内,系统具有最佳分辨率,并通过实验的数据与理论值对比,验证了结论的正确性。

微焦点X射线计算机层析(CMT)及其在石油研究领域的应用

工业微焦点ＣＴ的Ｘ射线源焦点尺寸小于５微米，成象分辨率明显优于常规焦点ＣＴ。在石油勘探开发研究中；微焦点ＣＴ在许多技术领域进行了应用，取得了崭新的成果：（１）确定岩心的基本物理参数—计算和描绘密度、孔隙度、流体饱和度分布；（２）描述岩心的微观特征—直观描述岩石内部孔隙结构和流体分布特征；（３）特殊油藏岩心分析评价—观察碳酸岩、火成岩等内部一些常规技术无法获得的特征；（４）岩心驱替和提高采收率分析—重建油水在岩心内部的宏观分布状态；（５）其他方面的应用—岩心筛选、地层伤害评价、岩石力学评价等。

单向温模压TATB基高聚物粘结炸药X射线微层析成像

利用X射线微层析成像技术获得了单向温模压TATB基高聚物粘结炸药微细结构的全三维信息。松装颗粒经升温软化、压制、摩擦仍完整并以不同形态保存下来。压制后的颗粒典型形态径向呈多边形、轴向呈扁长形并与径向有明显夹角。轴向与径向颗粒形态分布揭示了力学响应与内摩擦机制。X射线微层析成像提供了无损侵入非均质材料内部的分析方法,能探测颗粒材料压制排列方式及其高密度界面层。

基于微焦斑源X射线传播的相衬成像模拟

从标量衍射及部分相干光衍射理论出发,结合硬X射线特点,建立基于微焦斑X射线源的衍射成像模型.该模型将Fresnel积分运算转换到空间频域,利用快速傅里叶变换计算衍射光场.根据部分相干光理论分析,有限大小光源的物体衍射光场为光源光强分布与点源所形成的物体衍射光场的卷积,将卷积运算转换到空间频域并利用快速傅里叶变换算法提高运算速度.模拟衍射结果表明,物体到X射线源的距离、X射线光子能量以及X射线源焦斑尺寸均影响自由空间传播相衬成像系统的图像衬度.研究结果有助于X射线相衬成像系统的设计和性能优化.