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激光惯性约束聚变x射线诊断用多通道Kirkpatrick-Baez成像系统研究进展

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光学学报 2022年第11期42卷 102-113页

作者：伊圣振司昊轩黄秋实张众蒋励齐润泽张哲王占山同济大学物理科学与工程学院先进微结构材料教育部重点实验室精密光学工程技术研究所上海200092

在激光惯性约束聚变(ICF)研究中,涉及x射线时间、空间和能谱信息的等离子体诊断能够为数值模拟提供关键的实验数据支撑,有效推进对ICF关键物理问题的认识。以Kirkpatrick-Baez(KB)结构为代表的多通道掠入射系统是实现高分辨x射线时空成... 详细信息

在激光惯性约束聚变(ICF)研究中,涉及x射线时间、空间和能谱信息的等离子体诊断能够为数值模拟提供关键的实验数据支撑,有效推进对ICF关键物理问题的认识。以Kirkpatrick-Baez(KB)结构为代表的多通道掠入射系统是实现高分辨x射线时空成像的重要手段,在ICF诊断研究中有着广泛的应用。主要介绍了高分辨多通道KB成像系统的发展历史,梳理和分析了KB系统研制的瓶颈问题,在此基础上重点展示了国内近年来在基于多层膜光学的多通道KB诊断系统研制方面取得的研究进展。随着精密薄膜器件和掠入射x射线光学集成等关键技术的突破,多通道多层膜KB成像系统已经在我国ICF诊断研究中得到广泛应用,有力保障了国内ICF研究单位相关物理实验的开展。

关键词： x射线光学激光惯性约束聚变等离子体诊断 x射线成像 Kirkpatrick-Baez显微镜多通道 x射线多层膜

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x射线成像波带片及制作(英文)

光学精密工程 2007年第12期15卷 1894-1899页

作者：陈洁柳龙华刘刚田扬超中国科学技术大学国家同步辐射实验室安徽合肥230029

研究了x射线成像波带片的工作原理和制作工艺。从理论上分析了波带片的空间分辨率与最外环宽度的关系,以及波带片衍射效率与厚度和折射率的关系。利用国家同步辐射实验室发展的加工工艺,即电子束光刻技术和x射线光刻技术结合制作波带片... 详细信息

研究了x射线成像波带片的工作原理和制作工艺。从理论上分析了波带片的空间分辨率与最外环宽度的关系,以及波带片衍射效率与厚度和折射率的关系。利用国家同步辐射实验室发展的加工工艺,即电子束光刻技术和x射线光刻技术结合制作波带片。实验结果表明:波带片最外环宽度为150 nm,高宽比为4 ,基本满足高分辨x射线成像波带片的高空间分辨率、大高宽比、高精度等要求。

关键词：菲涅耳波带片 x射线成像空间分辨率衍射效率

x射线成像系统点扩展函数理论模型及其实验验证

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光学技术 2005年第1期31卷 104-106页

作者：邵军明路宏年蔡慧北京航空航天大学机械制造及自动化学院北京100083

x射线成像系统点扩展函数是影响x射线成像空间分辨率和密度分辨率的决定性因素,在系统分析x射线成像物理过程基础上,建立了x射线成像系统点扩展函数的一种数学解析模型,推导出了射束有效宽度计算公式,最后通过实验验证了模型的正确性。... 详细信息

x射线成像系统点扩展函数是影响x射线成像空间分辨率和密度分辨率的决定性因素,在系统分析x射线成像物理过程基础上,建立了x射线成像系统点扩展函数的一种数学解析模型,推导出了射束有效宽度计算公式,最后通过实验验证了模型的正确性。该模型为x射线成像系统空间分辨率和密度分辨率的初步设计和评定提供了理论依据,可作为x射线图像恢复算法中模糊函数的先验信息。

关键词： x射线成像点扩展函数射束有效宽度空间分辨率密度分辨率

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x射线成像技术判别蚕茧性别

农业工程学报 2012年第8期28卷 275-279页

作者：蔡健荣刘兵李永平孙力江苏大学食品与生物工程学院镇江212013 宁波大红鹰学院信息工程学院宁波315175

为了实现雌、雄蚕茧分开缫丝,该文提出了一种基于x射线成像技术的蚕茧性别判别方法。利用x射线成像装置获取蚕蛹图像,对蚕蛹图像预处理并提取7个形状特征后,分别采用线性判别分析(LDA)和BP人工神经网络(BPANN)建立判别模型。结果表明同... 详细信息

为了实现雌、雄蚕茧分开缫丝,该文提出了一种基于x射线成像技术的蚕茧性别判别方法。利用x射线成像装置获取蚕蛹图像,对蚕蛹图像预处理并提取7个形状特征后,分别采用线性判别分析(LDA)和BP人工神经网络(BPANN)建立判别模型。结果表明同一品种同一时期、同一品种不同时期、不同品种同一时期蚕茧的LDA判别模型性能优于BPANN判别模型;LDA模型识别正确率分别大于91.33%、86.73%、89.53%,BPANN模型识别正确率分别大于88.47%、81.97%、83.26%,且LDA模型判别时间(68.5 ms)远低于BPANN模型(503.6 ms)。研究结果可为蚕茧性别在线检测提供技术指导。

关键词： x射线成像图像分析模型蚕茧性别判别

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x射线成像的一种点扩展函数模型

光学学报 2005年第8期25卷 1148-1152页

作者：邵军明路宏年蔡慧北京航空航天大学机械制造及自动化学院北京100083

x射线成像系统可以通过其点扩展函数来表征,其点扩展函数分为一次射线点扩展函数和散射点扩展函数两部分。在分析点扩展函数各个影响因素的基础上,建立了以物体厚度、物体到探测器距离以及成像几何设置为参量的解析模型。利用该模型推... 详细信息

x射线成像系统可以通过其点扩展函数来表征,其点扩展函数分为一次射线点扩展函数和散射点扩展函数两部分。在分析点扩展函数各个影响因素的基础上,建立了以物体厚度、物体到探测器距离以及成像几何设置为参量的解析模型。利用该模型推导出了特定入射射线能谱和射线源到探测器距离情况下散射比的计算公式。它是以物体厚度和物体到探测器距离为变量的函数。在利用实验数据对模型参量进行最优估计的基础上,利用散射比实验验证了模型的正确性。为散射和几何不清晰度的消除提供了一种实用的模型依据。

关键词： x射线光学 x射线成像点扩展函数模型散射

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x射线成像椭球聚焦镜的设计与检测

核技术 2008年第9期31卷 671-675页

作者：田金萍李文杰陈洁刘刚熊瑛柳龙华黄新龙田扬超中国科学技术大学国家同步辐射实验室合肥230029

国家同步辐射实验室(NSRL)以Wiggler为入射光源,建设了高空间分辨x射线成像光束线和实验站。根据成像系统对照明光的要求,使用旋转椭球聚焦镜聚焦入射光,结合小孔和中心阻挡器,形成锥形空心光斑照射到样品上。本文对成像系统所需的旋转... 详细信息

国家同步辐射实验室(NSRL)以Wiggler为入射光源,建设了高空间分辨x射线成像光束线和实验站。根据成像系统对照明光的要求,使用旋转椭球聚焦镜聚焦入射光,结合小孔和中心阻挡器,形成锥形空心光斑照射到样品上。本文对成像系统所需的旋转椭球聚焦镜的长轴和短轴等进行了计算,并对美国xraida公司制作的旋转椭球聚焦镜进行了检测。实验结果表明旋转椭球聚焦镜满足x射线成像的设计要求,其衍射效率大于85%。

关键词： x射线成像旋转椭球聚焦镜同步辐射聚焦效率

热活化延迟荧光卤化亚铜配合物闪烁体的制备及x射线成像应用

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热活化延迟荧光卤化亚铜配合物闪烁体的制备及X射线成像应用

作者：姜阳阳南京邮电大学

学位级别：硕士

闪烁体是一类可将高能光子(例如x射线,γ射线)转换为可见光的材料,在辐射检测、工业无损检测和医疗诊断治疗领域中有巨大的应用潜力。然而,商业的闪烁体材料几乎均需在高温条件下通过切克劳斯基方法进行晶体生长获得,难以实现纳米化,且... 详细信息

闪烁体是一类可将高能光子(例如x射线,γ射线)转换为可见光的材料,在辐射检测、工业无损检测和医疗诊断治疗领域中有巨大的应用潜力。然而,商业的闪烁体材料几乎均需在高温条件下通过切克劳斯基方法进行晶体生长获得,难以实现纳米化,且往往伴随吸湿性强等问题,这大大限制了其实际应用。Cu(Ⅰ)配合物的分子结构可设计性强,通过简单地溶液法可以精准调控其分子结构和光物理性能,所获得的Cu(Ⅰ)配合物发光材料具有高环境稳定性、低成本和激发态性质丰富等优点。本论文拟通过合理设计Cu(Ⅰ)配合物结构、控制卤素和金属中心轨道在前线轨道中的贡献,调控闪烁体激发态行为,提高激子利用率,获得高质量闪烁体并制备柔性闪烁体屏,进而实现低剂量和高分辨x射线成像。主要研究工作如下:1.基于膦氮配体铜(Ⅰ)配合物闪烁体的设计、合成与x射线探测应用研究针对现有商业闪烁体材料合成制备条件苛刻和吸湿性强等问题,我们选取环境稳定性好、成本低且激发态丰富的Cu(Ⅰ)配合物作为研究对象,通过简单的溶液反应合成了两种单核铜(Ⅰ)配合物以及两种双核铜(Ⅰ)配合物。通过测试配合物材料的光物理性质,探究铜(Ⅰ)配合物的发光原理和构效关系,通过对铜(Ⅰ)配合物核结构的调控可以实现对其激发态性质、发光颜色和发光寿命的调控。通过x射线发光光谱、光产额、最低检测限等测试铜(Ⅰ)配合物闪烁体的辐射发光性能,实验结果表明,Cu(Ⅰ)配合物闪烁体材料表现出优良的辐射发光性能,并证实了热激活延迟荧光(TADF)过程在闪烁体辐射发光中的重要作用。进一步通过简单的滴涂方法获得柔性的闪烁体薄膜,实现了x射线下的清晰成像。2.基于单核铜(Ⅰ)配合物的闪烁体的设计、合成与x射线探测应用研究具有热激活延迟荧光(TADF)的闪烁体材料可以同时捕获辐射诱导的单重态和三重态激子,因此可以实现高效x射线激发发光。然而由轻元素组成的纯有机TADF材料表现出较低的x射线吸收系数,导致x射线激发发光相对较弱。在本章中我们通过设计含有不同卤素原子的TADF单核Cu(I)配合物,研究重元素对x射线发光性能以及成像性能的影响。实验结果表明,基于溴化亚铜和碘化亚铜的TADF单核Cu(I)配合物由于结合了高Z值的卤素原子的高x射线吸收性能和TADF闪烁体的充分利用x射线辐射诱导的单重态和三重态激子优势,获得具有优异的x射线光产额、超高空间分辨率和低检测限的柔性闪烁体薄膜。该研究成果充分表明,通过在TADF材料中掺入重卤族元素来实现强x射线激发发光是一种很有前景的策略,为探索新的低成本、环保和高性能闪烁体提供了更多的可能性。

关键词：铜(Ⅰ)配合物 x射线激发闪烁体热激活延迟荧光 x射线成像

金属激光粉末床熔融成形中的缺陷及其原位表征研究进展

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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铸造技术 2024年

作者：李杰万杰李金山王军西北工业大学凝固技术国家重点实验室

金属激光增材制造过程中熔池处于超高温度梯度、超快凝固速率、循环热载荷的极端非平衡凝固环境中,复杂的材料冶金、热力耦合行为容易导致孔隙、裂纹等缺陷的产生,影响构件的内部质量与力学性能。受限于材料的不透明性,传统的材料表征... 详细信息

金属激光增材制造过程中熔池处于超高温度梯度、超快凝固速率、循环热载荷的极端非平衡凝固环境中,复杂的材料冶金、热力耦合行为容易导致孔隙、裂纹等缺陷的产生,影响构件的内部质量与力学性能。受限于材料的不透明性,传统的材料表征方法难以实现金属激光增材制造过程中的实时信息捕捉。相比之下,同步辐射x射线成像具有高时空分辨率,可以实现金属激光增材制造过程中熔池动力学及缺陷衍化的原位表征。本文综述了同步辐射x射线成像在金属激光粉末床熔融增材制造领域的研究进展,总结了增材构件中常见的缺陷类型及其表征手段,详细介绍了增材制造过程中熔池动力学行为及缺陷衍化机制,最后对同步辐射x射线成像在增材制造领域的未来发展方向进行了展望。

关键词：增材制造缺陷原位表征同步辐射 x射线成像

MOFs与MOGs材料用于x射线探测及成像的研究

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MOFs与MOGs材料用于X射线探测及成像的研究

作者：张李琳烟台大学

学位级别：硕士

x射线波长介于紫外线与γ射线之间,具有强穿透能力。物质不同位置的组织结构密度和厚度存在差异,当x射线进入物体时,会产生差别吸收,因此x射线在医疗诊断、安全筛查、工业检查等多个领域有着广泛应用。随着人们对x射线成像和检测的需求... 详细信息

x射线波长介于紫外线与γ射线之间,具有强穿透能力。物质不同位置的组织结构密度和厚度存在差异,当x射线进入物体时,会产生差别吸收,因此x射线在医疗诊断、安全筛查、工业检查等多个领域有着广泛应用。随着人们对x射线成像和检测的需求不断增长,传统闪烁材料难以满足需求。因此,探索x射线阻滞能力强、光产额高、稳定性高、无毒环保的新型x射线闪烁材料具有重要的学术意义和实用价值。然而,目前并没有x射线探测材料能够同时满足这些要求。在过去的二十年里,MOFs和MOGs表现出优异的光物理性质、显著的发光稳定性、较短的荧光寿命等特质,有望成为理想的x射线探测材料。本论文首先概述了x射线探测技术的原理及性能要求,总结了近年来x射线探测材料的研究进展。在此基础上,我们使用带有AIE发光基团的有机配体和具有高原子序数的金属盐在溶剂热反应条件下合成MOFs、MOGs,探究两种材料各自的荧光特征,并对材料的x射线闪烁特性进行实验验证。此外,基于MOFs、MOGs材料进行复合薄膜的制备,从而实现对有机样品的高分辨x射线成像。具体研究结果如下:1.以氯化锆(ZrCl)和四[4-(4’-羧基苯基)苯基]乙烯(HETTC)为原料,通过溶剂热法制备出一例发光强度较高的锆基MOF材料,即PCN-94,在紫外线和x射线照射下均表现出较强的AIE效应,对x射线的检测限低至1.6μGy s。将Y-PCN-94嵌入到聚合物基质(PDMS)中,制备出一种具有优异成像性能的柔性复合闪烁膜,闪烁膜具有14.3 lp mm的x射线成像分辨率。2.相比于MOFs材料,MOGs具有更致密的网络结构。我们以1,1,2,2-四(4-羧基苯)乙烯(HTCPE)和硝酸锆(Zr(NO)·5HO)为原料,通过溶剂热反应获得一种高发光效率的MOG材料(YTU-1000)。由于AIE基团的引入,YTU-1000表现出了95.45%的高量子产率,对x射线的检测限低至44 n Gy s。基于YTU-1000优异的物理和化学稳定性,我们使用静电纺丝法将其制备成纳米复合薄膜,闪烁膜实现了20 lp mm的对x射线的空间成像分辨率,且该方法适用于大面积膜的开发。

关键词： MOFs材料 MOGs材料 x射线探测 x射线成像闪烁体柔性膜静电纺丝