X射线CCD式电缆偏心在线检测装置的研制

基于X射线CCD的电缆偏心在线检测改进技术大大提高了检测装置的测量精度和响应速度。文中介绍了X射线CCD应用于电缆偏心在线检测系统的检测原理和一个检测装置的结构,该装置硬件由扫描驱动系统、X射线发生器组件、数据采集部分和高性能计算机系统组成。给出了该装置在实际运行中的效果,以及与其他电缆偏心检测技术的特点比较。

真随机脉冲X射线CCD信号发生器

真随机脉冲X射线CCD信号发生器采用FPGA控制,产生幅度可调、时间间隔服从指数分布的真随机信号。针对传统的真随机数生成器(TRNG)中存在资源开销大、可移植性差的问题,采用了一种基于振荡器抖动和相位噪声的随机数发生器实现方法。该真随机数发生器以FPGA内部门电路构成的环形振荡器电路作为随机源,并采用两种不同的伪随机处理电路相结合的方式进行后处理来提高随机特性。另外,探讨了采样频率等设计参数对真随机数发生器输出结果随机特性的影响。最后,对X射线CCD信号发生器的信号输出做了统计检验,并对信号输出的性能指标参数做了测试,测试结果表明该发生器较好地仿真了核脉冲到达时间的随机特性。X射线CCD信号发生器将用于硬X射线调制望远镜(HXMT)卫星低能望远镜电子学系统在室温下的功能调试。

X射线CCD式电缆偏心在线检测装置的研制

介绍了X射线CCD应用于电缆偏心在线检测系统的检测原理和一个检测装置的结构,该装置硬件由扫描驱动系统、X射线发生器组件、数据采集部分和高性能计算机系统组成。给出了该装置在实际运行中的效果,以及与其他电缆偏心检测技术的特点比较。

低噪声高能量分辨率X射线CCD读出系统设计

X射线CCD(Charge-Coupled Device)是现代观测天文学和天体物理学的重要探测器,其读出系统直接影响探测器的性能。通过对CDS(Correlated Double Sampling)等系统重要模块的分析和优化设计,提出了一款针对CCD47-10的读出系统。测试结果显示,系统读出噪声仅为8.6 e-,对55Fe的能量分辨率FWHM(Full Width Half Maximum)可达152 eV,且具有良好的线性度。

刀口法高精度测量X射线CCD调制传递函数研究

刀口法是测量X射线探测器调制传递函数(MTF)的主要方法之一,但影响测量精度的因素很多,正确的数据处理是提高测量精度的关键。提出了一种组合数据处理方法,系统地降低了测量带来的误差,从而实现了高分辨X射线CCD调制传递函数的测量。实验前仿真调制传递函数,预测曲线走势和噪声干扰。利用自适应平均行数算法、回型窗法和哈夫变换得到刀口倾斜角来纠正MTF曲线。提出了局部曲线分析法,以定量分析曲线波动情况,消除前人视觉判断的主观误差。通过上述算法得到的MTF曲线的均方差仅为0.011,Nyquist频率误差为2.52%。

实时测量的X射线针孔相机信号强度估算

对用X射线CCD作测量设备的在线针孔相机信号强度进行了估计。利用激光原型装置柱腔能谱曲线、PI—SX1300型号X射线CCD的量子效率曲线分别对在CCD加Be滤片和加不同材料的平面镜两种情况下的针孔相机成像获得的X射线信号在CCD上的信号强度计数进行了估算，结果表明：厚度不大于200μm的Be滤片只能将信号强度的计数降低一个量级；3°入射的金平面镜，5°入射的镍、碳平面镜和硅平面镜虽然也可将信号强度计数降低一个量级，但这两种衰减方法得到的强度计数超过了CCD的饱和计数值。计算了不同厚度的Be滤片结合平面镜的针孔相机对信号强度计数的衰减情况，结果表明：Be的厚度在20～40μm时，平面镜选择3°入射的金平面镜或者5°入射的镍平面镜，两者结合可以较好地衰减信号。

微型X射线数字成像系统

针对微小物体的无损检测,研制了一套采用X射线敏感CCD的微型X射线数字成像系统,测试了系统的性能。根据选定的E2V公司X射线敏感CCD,采用两片CPLD产生系统所需的各种时序,对CCD进行驱动,设计并制作了CCD驱动电路、模数转化电路、数据采集与通讯电路、图像获取及处理软件等。该系统采用USB2.0接口与计算机进行通信,并采用USB接口电源供电。最后,对系统的性能指标进行了对比测试。测试结果表明:微型X射线数字成像系统的辐射剂量低于传统胶片辐射剂量的20%,系统的分辨率>10 lp/mm。该数字X射线成像系统具有体积小、结构简单、分辨率高的特点,能够满足牙齿实时诊断以及微细结构无损探伤的要求。

太阳X射线成像望远镜低噪声信号采集系统

太阳X射线成像望远镜是我国正在研制的第一台观测太阳10nm以下X射线活动的空间仪器,采用背照射式全耗尽型短波敏感CCD作为成像传感器,利用低噪声信号采集系统采集X射线CCD中的电荷信号,生成图像数据。文章在详细介绍X射线CCD输出结构的基础上,分析了CCD输出信号产生的过程,复位噪声产生原因和CCD输出信号的特点,引出了对信号采集系统性能指标和电路结构的要求。继而介绍了信号采集系统的各组成部分,包括前置放大电路,相关双采样电路,主放大器和AD转换电路,重点分析了相关双采样电路的原理,文中给出了各部分的设计参考和测试结果,最后总结了空间相机低噪声信号采集系统的设计原则。测试结果表明该系统成功抑制了噪声,满足太阳X射线观测的要求。

Lucy-Richardson迭代解谱在X射线荧光分析的应用

硬X射线调制望远镜是我国第一颗X射线天文卫星,其载荷低能X射线望远镜采用了SCD型探测器CCD236,主要对能量在0.7~13.0 keV的软X射线光子进行观测。卫星发射前,需要对探测器进行详细的性能标定,其中包括能量响应矩阵的标定。能量响应矩阵是能谱分析的关键。CCD236探测器输出能谱并不是观测光源的真实发射谱,而是发射谱与探测器能量响应矩阵的卷积结果。一般可以通过直接反卷积的方法还原光源的真实能谱。解谱过程可以看作是一维成像问题,利用能量响应矩阵与输出能谱进行反卷积解谱。常用的反卷积算法为Lucy-Richardson迭代算法,其利用条件几率的贝氏定理反复进行运算,进而对输出能谱进行反解,得到观测光源的真实发射能谱。通过能量响应矩阵对CCD236探测器的^(55)Fe测量能谱进行解谱。经过解谱,能谱的能量分辨从144.3 eV提升到了65.6 eV@5.9 keV,连续谱成分被明显地抑制,提高了能谱的峰背比。反解能谱由两个半峰全宽很小的(<70.0 eV)高斯峰组成,两成分的强度比为8.4,能够很好地表征真实发射谱的结构。利用这种方法可对材料X射线荧光谱进行解谱,还原材料的荧光谱,提高能谱的能量分辨。反解结果中主要元素各类荧光线通过解谱彼此独立,能谱峰背比很高,可以很好地用于X射线荧光分析中,提高荧光谱的质量。

基于电耦合数字成像技术的野战便携式X线机数字成像系统设计

X线检查是基层单位常用检查方法之一,针对在野外环境下实时获取X线图像的实际需要,本文提出了利用电耦合数字成像技术构建野战便携式X线机数字成像系统,提出了系统硬件和软件的实现方案。

CCD固体摄像器件的发展现状

本文主要介绍国外可见CCD、X射线CCD、电子轰击CCD、虚相CCD、TDI-CCD、向帧速CCD和SuperCCD等固体摄像器件的最新发展现状以及未来发展趋势。

透射光栅测量的解谱方法

对透射光栅谱仪配 X射线 CCD的软 X射线谱测量系统 TG- XCCD进行了简要描述 ,提出了正交函数展开法用于透射光栅谱仪配 X射线 CCD测量的谱回推。将正交展开法用于激光打击金盘靶的软 X射线谱回推 ,并与迭代法的解谱结果进行了比较 ,结果基本一致。还对此测量系统进行了误差分析。

材料拉压加载试验实时同步辐射CT分析系统

本文介绍了自行研制的材料拉压加载试验实时同步辐射CT分析系统,该套系统既可得到试件拉压试验P-Δ曲线,也可得到对应曲线上任意点的试件CT重建图。该系统的关键设备之一是自行研制的一体化拉压加载和转动装置,文中以X射线CCD的像素尺寸10.9μm×10.9μm为基础,通过分析,给出了加载和转动装置应满足的运动学定位精度要求。该装置采用了四柱式框架结构,采用上下夹头同步转动实现试件相对于框架的刚性转动;上夹头作相对于框架的轴向运动(下夹头轴向位置固定)实现对试件的加载;在加载和转动装置中采用了诸多高精技术,实现了试件高精度的轴向定位、径向定位和刚性角度定位;对装置的精度检测表明其实际的定位精度优于运动学定位精度要求;对系统的计量考评初步表明,系统不计噪声的空间分辨率优于X射线CCD的像素10.9μm。