Numerical study of point spread function of a fast neutron radiography system based on scintillating-fiber array

For a scintillating-fiber array fast-neutron radiography system,a point-spread-function computing model was introduced,and the simulation code was developed. The results of calculation show that fast-neutron radiographs vary with the size of fast neutron sources,the size of fiber cross-section and the imaging geometry. The results suggest that the following qualifications are helpful for a good point spread function: The cross-section of scintillating fibers not greater than 200 μm×200 μm,the size of neutron source as small as a few millimeters,the distance between the source and the scintillating fiber array greater than 1 m,and inspected samples placed as close as possible to the array. The results give suggestions not only to experiment considerations but also to the estimation of spatial resolution for a specific system.

热中子照相装置屏蔽的蒙特卡罗模拟

中子照相装置的屏蔽对降低反应堆大厅本底及提高中子照相质量具有重要意义。使用蒙特卡罗模拟方法,对热中子照相装置各组成部分的屏蔽进行模拟计算。结果表明:在照相装置的准直器部分使用厚130cm、密度4.6t/m3的重混凝土,飞行管部分使用厚75cm、密度3.6t/m3的重混凝土可保证屏蔽外的辐射当量剂量达到反应堆大厅的监督区要求。

应用于中子照相的热中子敏感微通道板

介绍了中子成像探测技术的应用。由于直接在微通道板（MCP）玻璃中掺加中子灵敏核素可使MCP对热中子敏感,从而可将MCP事件计数成像探测器的优势成功地应用于以中子为探针的成像探测技术,本文开展了热中子敏感微通道板的研究。通过在MCP玻璃中掺摩尔百分比为3%的Gd2O3,并沿用MCP的制作方法,完成了直径为50mm和106mm的大面阵热中子敏感MCP的制作,并进行了基于这种大面阵热中子敏感MCP的中子事件计数成像探测器的中子成像实验。理论和实验结果都验证了掺摩尔百分比为3%的Gd2O3 MCP可取得对热、冷中子30%~50%的探测效率。最后,进一步介绍了目前开展的封装式中子敏感MCP增强管的研制工作。基于掺Gd2O3的MCP增强管并经光学耦合到CCD或CMOS相机的紧凑混合传感器结构是实现高时空分辨能力的中子照相无损检测技术的有效途径。

基于CCD的中子数字照相系统成像速度分析

成像速度是中子冷阴极放电器(CCD)数字照相系统的主要性能参数。根据中子数字照相的原理、光学成像的基本关系式和CCD的特性,提出了一种基于CCD的中子数字照相系统的成像速度理论推算方法,对SPRR-300中子数字照相系统成像速度进行了计算,并与试验结果相比较证明,理论计算与试验基本吻合,计算方法可信。

应用于高能伽马射线源图像诊断的厚针孔设计

在伽马射线辐射源图像诊断中,一般使用厚针孔将辐射源产生的伽马射线图像成像在射线图像探测器上。由于射线具有较强的穿透效应,针孔具有较厚的厚度,厚针孔成像系统的空间分辨、能通量、有效视场等测试要求相互制约,必须给出最优的厚针孔结构设计。根据厚针孔成像系统的特点,模拟计算厚针孔成像系统的基本过程。计算结果表明,在最优厚针孔结构中,缩短直孔段长度,能够扩大成像系统的有效视场,其有效视场能够接近系统的极限视场,随直孔段长度的缩短,有效孔径相对增大,当直孔段长度约为一个自由程时,有效孔径增加约28%,但对系统的空间分辨影响较小,系统的空间分辨主要由孔径决定,提高成像系统的放大倍数能提高系统的空间分辨。最后,简要分析了厚针孔准直后冷心位置的各种变化。

基于残差网络的中子照相图像无参考质量评价方法研究

目前中子照相图像的质量主要通过人类视觉系统(Human Visual System,HVS)来评估,而HVS无法作为中子成像系统优化参数的实时辅助。为了能够客观评价中子照相图像质量,以对中子成像系统参数优化提供辅助手段,采用残差网络(Residual Network,ResNet)模型,对中子照相图像进行无参考质量评价(No-reference Image Quality Assessment,NR-IQA)。首先对清晰的自然图像添加不同失真等级和失真类型的噪声,再利用梯度幅度相似性偏差(Gradient Magnitude Similarity Deviation,GMSD)方法对添加了噪声的图像进行质量分数标定来建立实验数据集。最后,通过训练ResNet以实现对中子照相图像的特征提取和质量评价。实验结果表明:模型在实验数据集的测试集和两组真实中子照相图像的质量预测上均有较好的表现,证明了该方法在中子照相图像质量评价上的应用潜力。

金的中子活化γ放射性照相方法研究

中子活化放射性γ照相应用于地质样品中金存在状态的研究。其基本原理是:^(197)Au经中子活化成^(198)Au,用X光胶片记录^(198)Au所产生的γ射线进行成像。本文介绍其实验方法,效果及干扰因素的消除。

热中子透射成像转换屏物理设计研究

中子像转换屏是热中子透射成像技术的关键部件,中子像转换屏的参数严重影响空间分辨率和热中子-光子转化效率两方面的特性。采用Geant4程序模拟热中子透射成像的物理过程及透射光子二维图像,建立了基于LiF(ZnS)和LiF(GOS)像转化屏的热中子透射成像模拟模型和Siemens star像指示器模型,利用线扩散函数(Line Spread Function,LSF)计算空间位置分辨率,获得热中子像转化屏厚度与空间位置分辨率、中子-光子转换效率的关系。基于兰州大学紧凑型D-D中子源的热中子透射成像系统参数,推荐选取LiF(GOS)像转化屏的厚度为40μm,LiF(ZnS)像转化屏厚度应选取80μm,热中子透射成像空间分辨率分别可达到45μm和63μm,为基于紧凑型D-D中子源的热中子透射成像系统的研发奠定了技术基础。此外,本工作得到的LiF(GOS)、LiF(ZnS)像转化屏优化参数同样适用于其他热中子成像装置,可为热中子透射成像系统的搭建提供了技术参考。

固态反应堆次临界系统中子照相处的 n-γ 测量

中子照相时，中子照相处的ｎ－γ比是控制成像对比度的１个重要因子，在中子源激励的固态反应堆的次临界系统上对ｎ－γ比进行了实验研究。中子通量密度采用固体核径迹探测器测量，γ辐射剂量率用热释光探测器测定。测得的ｎ－γ比与用其它中子照相装置测量的结果进行了比较，结果在数量级上是一致的。