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基于Geant4的微型透射式X射线管中背散射电子对出射光束影响

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核技术 2024年第4期47卷 58-65页

作者：董浪王明孙甜甜代伟张磊李国栋张庆贤谷懿曾国强成都理工大学核技术与自动化工程学院成都610059 地学核技术四川省重点实验室成都理工大学成都610059

X射线管工作时,管内会产生大量的背散射电子。在X射线管内电场的作用下,背散射电子会被电场拉回到阳极靶上,并产生额外的X射线,最终对出射光束质量产生不利影响。背散射电子的分布与X射线管的特性(管电压和靶材料)密切相关。因此,本文... 详细信息

X射线管工作时,管内会产生大量的背散射电子。在X射线管内电场的作用下,背散射电子会被电场拉回到阳极靶上,并产生额外的X射线,最终对出射光束质量产生不利影响。背散射电子的分布与X射线管的特性(管电压和靶材料)密切相关。因此,本文将从透射式X射线管中背散射电子的分布规律出发,系统讨论靶材料和管电压引起的背散射电子变化以及其对出射光束质量的影响。首先,在Geant4代码中建立了透射式X射线管的物理模型,并将计算结果与文献数据进行对比验证;其次,开展了不同管电压与靶材料对X射线管中背散射电子分布的影响分析;最后,探究了在管电压作用下背散射电子对出射光束质量的影响。结果显示:当考虑电场时,X射线管的出射光束半高全宽(Full Width at Half Maxima, FWHM)、光子产额和特征峰产额会有所增加,表明背散射电子会对出射光束的质量产生一定的影响。结果同时显示:对出射光束质量影响程度最高主要是第一代和第二代被电场拉回的背散射电子。当管电压发生改变时,背散射电子对出射光束质量的影响程度也会改变,管电压越大,背散射电子对X射线管出射光束质量的影响也越明显。本研究结果为未来开展微型透射式X射线管的数值仿真计算提供参考。

关键词：透射式X射线管背散射电子管电压靶材料 Geant4

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基于轨道运输的景区移动卫生服务站设计探索

包装工程 2024年

作者：张杰吕中意成都理工大学工程技术学院

目的针对旅游热潮带来的游客在景区旅游途中如厕不便的问题，探索基于轨道运输的景区移动卫生服务站的系统框架构建和概念设计。方法通过分析用户在景区旅游中的如厕需求和行为，归纳游客在景区公共厕所使用过程中出现的一系列问题，... 详细信息

目的针对旅游热潮带来的游客在景区旅游途中如厕不便的问题，探索基于轨道运输的景区移动卫生服务站的系统框架构建和概念设计。方法通过分析用户在景区旅游中的如厕需求和行为，归纳游客在景区公共厕所使用过程中出现的一系列问题，以用户旅程图的形式，挖掘基于轨道运输的景区移动卫生服务站的关键价值点，并提出系统设计策略。结果构建了轨道运输的景区移动卫生服务站运行系统的信息框架和整体模型，并在此基础上进行了系统中轨道及站点、服务站箱体结构与功能以及应用小程序的概念设计。结论基于轨道运输的景区移动卫生服务站的系统设计，探索了景区公共厕所建设的新模式，在一定程度上优化了在游客在景区中如厕不够便利以及其它使用过程中容易出现的问题。

关键词：景区旅游公共厕所轨道运输卫生服务站概念设计

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基于三角函数的核信号类高斯成形算法研究

核技术 2024年第6期47卷 56-64页

作者：钱云琛周建斌刘权卫马英杰刘易洪旭成都理工大学核技术与自动化工程学院成都610059 中国核电工程有限公司北京100840

高斯信号具有高信噪比、抗弹道亏损和易于提取幅度等优点。因此,在核辐射测量系统中,核信号的高斯成形被广泛应用于探测器输出信号的滤波和幅度提取。然而,目前实时高斯成形核脉冲信号仍然具有挑战性。常见的Sallen-Key滤波器和CR-(RC)^... 详细信息

高斯信号具有高信噪比、抗弹道亏损和易于提取幅度等优点。因此,在核辐射测量系统中,核信号的高斯成形被广泛应用于探测器输出信号的滤波和幅度提取。然而,目前实时高斯成形核脉冲信号仍然具有挑战性。常见的Sallen-Key滤波器和CR-(RC)^(m)滤波器输出的类高斯信号还存在对称性差和下冲等问题。本文提出了一种基于三角函数的双指数信号类高斯脉冲成形算法。该算法以三角函数为基础,通过平移和反转可得到左右对称的类高斯信号(1-cosx),采用Z变换方法推导了该算法的数字递推式。仿真和实测结果表明:在相同达峰时间条件下,相较于正弦函数(sin)脉冲成形,类高斯脉冲成形具有更好的滤波性能,信噪比(SNR)提升了8.95%。同时,类高斯脉冲成形所得能谱的能量分辨率较sin脉冲成形更优。与梯形脉冲成形相比,类高斯脉冲成形具有更好的堆积脉冲分离能力,展现出良好的应用前景。

关键词：数字核脉冲信号类高斯成形三角函数数字成形能量分辨率

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跨级融合门控自适应网络用于视网膜血管分割

北京航空航天大学学报 2024年第4期50卷 1097-1109页

作者：梁礼明余洁陈鑫雷坤周珑颂江西理工大学电气工程与自动化学院赣州341000

针对现有多数算法对浅层特征提取不足,导致分割结果中血管边界模糊、毛细血管欠分割且包含噪声等问题,提出一种跨级融合门控自适应网络。该网络中的密集门控通道变换模块,通过促进通道之间的竞争或协同关系充分提取浅层特征信息,避免浅... 详细信息

针对现有多数算法对浅层特征提取不足,导致分割结果中血管边界模糊、毛细血管欠分割且包含噪声等问题,提出一种跨级融合门控自适应网络。该网络中的密集门控通道变换模块,通过促进通道之间的竞争或协同关系充分提取浅层特征信息,避免浅层粗粒度特征信息丢失;通过跨层次融合模块捕获各层跨维度交互信息,有效聚合多尺度上下文特征;采用双自适应特征融合方法有效引导相邻层次特征融合,抑制噪声。在公共数据集DRIVE、CHASEDB1和STARE上进行验证,结果表明:所提网络准确率分别为0.9652、0.9668和0.9695,F_(1)值分别为0.8544、0.8152和0.8412,在多个指标上均处于较高水平,优于现有先进算法。

关键词：视网膜血管分割密集门控通道变换跨层次融合模块双自适应特征融合三重注意力模块

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基于放射性测量的表盘数据无损监测研究

核电子学与探测技术 2024年

作者：赵扬梁江涛梁知洋陈峰立刘旭睿胡彪谭良杨体波王敏成都理工大学核技术与自动化工程学院

在某些特定的（如反应堆）密闭空间中，仪表上的温度、压强等数据是系统安全运行的重要保障。正常情况下是将监测数据传输出来以判断系统运行是否正常，但是该方法有供电线和传输线的存在，需要对密闭空间进行开孔或其他方法处理，对其... 详细信息

在某些特定的（如反应堆）密闭空间中，仪表上的温度、压强等数据是系统安全运行的重要保障。正常情况下是将监测数据传输出来以判断系统运行是否正常，但是该方法有供电线和传输线的存在，需要对密闭空间进行开孔或其他方法处理，对其密闭性会产生一定的影响。本文针对密闭空间机械表盘指针数据读出的问题，采用放射性测量方法，将指针上放置了放射源的机械结构表盘置于密闭空间内部，当表盘指针移动时，放射源的位置也随之发生变化，利用探测器在密闭空间外部对放射源进行测量，间接读出表盘数据。用Geant4软件对上述表盘结构进行模拟，设计了六个钆镓铝石榴石 (GAGG:Ce)闪烁体探测器组成的圆形探测器阵列系统，根据该系统模拟得到的全能峰探测效率与位置的关系通过模糊逻辑算法处理，可以准确读出放射源所在位置的角度，从而达到读出表盘数据的目的。结果表明：当表盘的半径8.5cm，探测器间隔42°时，在40°，85°，125°，170°附近时的模拟计算得到的角度与实际角度存在较大偏差。因此对模型进行了改进，表盘半径改为2.3cm，探测器间隔改为55°后角度与实际角度的相对偏差在1°以内，转换为温度误差在0.5℃以内，最后实测数据验证，实测时角度误差在3°以内，温度误差在1℃以内，达到了测量要求。

关键词： Geant4模拟模糊逻辑无损监测全能峰效率

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汽车侧裙板数值成型分析及模具设计

塑料 2024年第2期53卷 168-173,177页

作者：谭安平李玲段扬骆静成都理工大学工程技术学院四川乐山614000

汽车侧裙板长度约为1 m,宽度约为0.1 m,卡扣、加强筋、嵌件孔等复杂结构较多,属于大型细长复杂塑件。大型细长复杂塑件成型难度较大,需要采用数值仿真与模具设计相结合的方法,仿真、设计和验证交叉进行、相互渗透。根据产品的特点拟定了... 详细信息

汽车侧裙板长度约为1 m,宽度约为0.1 m,卡扣、加强筋、嵌件孔等复杂结构较多,属于大型细长复杂塑件。大型细长复杂塑件成型难度较大,需要采用数值仿真与模具设计相结合的方法,仿真、设计和验证交叉进行、相互渗透。根据产品的特点拟定了3种进浇方案,仿真结果表明,方案Ⅲ(9点进浇)翘曲变形量最小,其值为4.51 mm。通过验证方案Ⅲ的缩水性、填充时间、填充等值线、填充末端时间差及压力差等参数可知,方案Ⅲ填充均匀、末端压力一致、产品无缩水,表面无质量缺陷,为可行方案。根据方案Ⅲ进行模具设计,包括浇注系统、成型零部件、推出机构、冷却系统等。模具设计完毕后对冷却系统进行验证,结果表明,凸凹模的模温温差小于10℃,模温趋于一致,无翘曲变形风险。基于方案Ⅲ的模具设计可作为最终方案,为模具制造和生产提供方向。

关键词：汽车侧裙板浇注系统优化冷却系统模具设计

基于神经网络的伽马射线定位算法及CUDA计算

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核电子学与探测技术 2024年

作者：彭敬王磊卢位杜雨昆李浩炫孟娜邹科峰成都理工大学核技术与自动化工程学院

为实现便携式核辐射成像场景下利用神经网络进行伽马射线定位的快速GPU计算，我们提出了一种基于CUDA的伽马射线定位计算方法。本文首先描述了伽马射线探测器模型、MURA成像系统和神经网络射线定位模型，然后对FCNN射线定位模型进行并... 详细信息

为实现便携式核辐射成像场景下利用神经网络进行伽马射线定位的快速GPU计算，我们提出了一种基于CUDA的伽马射线定位计算方法。本文首先描述了伽马射线探测器模型、MURA成像系统和神经网络射线定位模型，然后对FCNN射线定位模型进行并行计算分析，在Jetson Xavier NX平台下实现了基于CUDA的伽马射线定位计算方法。最后验证了其计算方法的准确性，并对其计算效率进行对比分析。实验结果表明，对于10000组事件数据，本文设计的基于CUDA的射线定位计算与CPU射线定位计算结果几乎一致，其实际计算耗时11.5ms，相较于CPU射线定位计算的加速比约为364倍。

关键词：辐射成像射线定位神经网络推理计算 CUDA

基于SiPM读出的阵列式机载核辐射探测系统设计与实现

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核电子学与探测技术 2024年

作者：涂雄自吴明江桂福浩杨小峰曾国强王睿奇顾民成都理工大学核技术与自动化工程学院

本文基于最新的探测器材料、半导体光电转换器件和高性能微处理器，开展了新一代机载式伽马能谱仪研究。研发一种SiPM阵列式机载核辐射探测系统，设计与之配套的能谱读出电路单元。硬件设计主要由SiPM溴化铈伽马能谱采集器和阵列式机载... 详细信息

本文基于最新的探测器材料、半导体光电转换器件和高性能微处理器，开展了新一代机载式伽马能谱仪研究。研发一种SiPM阵列式机载核辐射探测系统，设计与之配套的能谱读出电路单元。硬件设计主要由SiPM溴化铈伽马能谱采集器和阵列式机载核辐射探测载荷组成，其中SiPM数字多道伽马能谱采集器是伽马能谱仪的核心部件，将SiPM读出电路、前置放大、程控增益、高速ADC转换、FPGA&ARM控制、供电及TCP/IP协议转换等功能集成为一体，实现了高度集成与数字控制的功能。测试表明：SiPM溴化铈伽玛能谱采集器能量分辨率优于4.5％(137Cs@662keV)，以此设计的阵列式机载核辐射探测系统重量轻、分辨率高，能够实现放射源识别与搜索。同时该系统可搭载于平台开放的小型无人机平台上，将能谱信息与北斗地理信息、时间信息等数据实现同步，完成平台对接，可应用于核电站监测、环境保护、反恐应急等场景，具有广泛的应用价值。

关键词：核辐射探测 SiPM 数字多道北斗定位

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基于放射性测量的表盘数据无损监测研究

核电子学与探测技术 2024年第3期44卷 486-496页

作者：赵扬梁江涛梁知洋陈峰立刘旭睿胡彪谭良杨体波王敏成都理工大学核技术与自动化工程学院成都610059

在某些特定的(如反应堆)密闭空间中,仪表上的温度、压强等数据是系统安全运行的重要保障。正常情况下是将监测数据传输出来以判断系统运行是否正常,但是该方法有供电线和传输线的存在,需要对密闭空间进行开孔或其他方法处理,对其密闭性... 详细信息

在某些特定的(如反应堆)密闭空间中,仪表上的温度、压强等数据是系统安全运行的重要保障。正常情况下是将监测数据传输出来以判断系统运行是否正常,但是该方法有供电线和传输线的存在,需要对密闭空间进行开孔或其他方法处理,对其密闭性会产生一定的影响。针对密闭空间机械表盘指针数据读出的问题,采用放射性测量方法,将指针上放置了放射源的机械结构表盘置于密闭空间内部,当表盘指针移动时,放射源的位置也随之发生变化,利用探测器在密闭空间外部对放射源进行测量,间接读出表盘数据。用Geant4软件对上述表盘结构进行模拟,设计了6个掺铈镓铝石榴石(GAGG:Ce)探测器组成的圆形探测器阵列系统,根据该系统模拟得到的全能峰探测效率与位置的关系通过模糊逻辑算法处理,可以准确读出放射源所在位置的角度,从而达到读出表盘数据的目的。结果表明:当表盘的半径8.5cm,探测器间隔42°时,在40°、85°、125°、170°附近时的模拟计算得到的角度与实际角度存在较大偏差。因此对模型进行了改进,表盘半径改为2.3cm,探测器间隔改为55°后角度与实际角度的相对偏差在1°以内,转换为温度误差在0.5℃以内,最后实测数据验证,实测时角度误差在3°以内,温度误差在1℃以内,达到了测量要求。

关键词： Geant4模拟模糊逻辑无损监测全能峰效率