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 。

硬X射线成像仪量能器测试系统的设计与实现

硬X射线成像仪(Hard X-ray Imager,HXI)是先进天基太阳天文台(Advanced Space-based Solar Observatory,ASO-S)的3大载荷之一,其中量能器作为其重要组成部分,承担着观测30–200 keV能段的太阳硬X射线的任务.在卫星发射之前,需要开展大量的测试工作,以确保HXI量能器的各项功能和性能满足设计需求.HXI量能器通道数众多,内含99个溴化镧探测器,分别由8块相同的前端电子学板控制.除了对各个通道的性能进行测试外,地检系统还需模拟量能器在轨面对不同太阳活动时的运行情况,对量能器进行全面完备的测试.此外,地检系统还需足够稳定,能满足量能器在单机测试、环境试验、热真空与振动等多个不同测试项目的长时间测试需求.为此,设计了地检板与上位机软件,结合放射源、直流电源、高压模块等组成一套HXI量能器的地检系统,对8块前端电子学板实现同步配置与管理,能高效完成指令发送与数据接收,满足量能器最大数据输出带宽400 Mbps的需求.利用该系统,在地面完成了HXI量能器的功能、性能验证,获得了量能器的线性、死时间、能量分辨率等各项性能指标,为HXI量能器的在轨高性能运行提供了保障.

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。

正电子发射/X射线计算机断层成像系统的电磁兼容及测试技术

正电子发射/X射线计算机断层成像系统为很多患者提供了帮助,在癌症筛查和诊断方面为医生的判断提供了重要依据,作为大型永久性安装医用电气设备,正电子发射/X射线计算机断层成像系统的电磁兼容问题不容忽视,在审评注册前应确保其通过电磁兼容检测,符合电磁兼容标准要求。本文针对正电子发射/X射线计算机断层成像系统与电磁兼容国家标准进行论述。

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。

上海软X射线自由电子激光单脉冲成像定时的设计与实现

上海软X射线自由电子激光装置(SXFEL)是我国首台X射线自由电子激光用户装置,目前建有2条波荡器线、2条光束线以及5个实验站.装置可提供2—15 nm波长(80—620 eV)的X射线脉冲,用于高时空分辨的前沿科学研究.利用XFEL高亮度、短脉冲和全相干的特性实现单脉冲相干衍射成像,可以有效地减轻辐射损伤,提高图像的空间分辨率.SXFEL设计重复频率为50 Hz,实现单脉冲成像的关键在于通过定时系统能够精确地控制X射线脉冲到达样品点的时间,以确保只有一个脉冲被选中用于成像.同时,还需要与成像系统的触发进行同步,以确保成像系统在正确的时间采集X射线脉冲与样品作用后的图像.本文介绍了SXFEL单脉冲成像定时的设计与实现.通过单脉冲成像的结果表明该定时方案能满足在50 Hz的SXFEL开展单脉冲成像的需求.

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。

X射线数字成像图像质量影响因素探讨

X射线数字成像检测系统是在射线透射工件的层面的同时,通过计算机及数字处理软件直接观察工件内部情况。通过X射线数字成像检测系统采集不同参数下的图像,对管电压、管电流、增益、单帧曝光时间及积分次数与图像灰度值和图像信噪比间的关系进行了统计分析,结果表明增益与图像灰度值基本上成反相关关系,增益几乎对图像信噪比无影响。该实验为图像灰度值和图像信噪比的影响因素的研究提供了有力的数据依据。

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。

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。

正入射多层膜软X射线显微成像系统的实验研究

正入射多层膜软Ｘ射线显微成像系统的实验研究王占山，曹健林，马月英，陈星旦（中国科学院长春光学精密机械研究所应用光学国家重点实验室长春１３００２２）０引言在过去的软Ｘ射线显微成像系统研究中，绝大部分是以同步辐射做光源的。但由于同步辐射光源造价昂贵，机时...

正入射软X射线显微成像系统聚光镜设计

依据正入射软Ｘ射线显微成像系统对聚光镜的要求，论述了采用掠入射聚光镜是最佳选择。在分析聚光镜几何参数的基础上，决定了确定椭球面聚光镜的方法。在考虑材料反射特性和实际制作椭球面镜方法的同时，确定了要研制的高分辨率显微成像系统用聚光镜的结构参数。

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。

软X射线与极紫外波段方孔微通道板光学成像系统设计

在软X射线和极紫外波段,曲面方孔微通道板作为一种新型光学成像元件,因其具有大视场、高分辨率、能够收集大量辐射并将其准直或聚焦等特点,越来越多地受到了人们的关注。本文首先论述平面方孔MCP和曲面方孔MCP的成像原理。然后以实验室现有条件为基础,设计了一套基于曲面方孔MCP的超广角X射线望远镜,其视场角可达45°×45°,远远大于传统掠入射型光学系统几十角分的视场范围。如果采用多个上述光学系统进行拼接,原则上可以拼接成360°全视场的观测系统,从而实现X射线望远镜全空观测。

基于PLC的微焦点X射线源控制系统设计

X射线显微分析技术利用X射线的穿透能力,结合精密定位和数据反演技术,可以在微米甚至亚微米尺度上展现被测样品的内部结构、密度和缺陷等特征信息。该技术已然成为一种重要的物理分析方式,且被广泛应用于生命科学、材料学和先进制造等领域。微焦点X射线源是X射线显微分析系统的核心部件之一,其性能直接影响着系统的测试分辨率和效率。针对微焦点X射线源使用中安全防护升级、工作效率提升、控制精度提高的需求,设计一套基于PLC的微焦点X射线源控制系统,并介绍该系统具体的实现过程。采用JIMA分辨测试卡进行分辨率成像实验,实现了3μm线对的分辨率,证实了该控制系统性能良好,能够满足使用需求。

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。