基于热中子的瞬发伽马射线活化成像技术的模拟研究
发布时间：2021-02-14 17:16
辐射成像已经在的医学、安检等领域得到了广泛的应用。但是传统的成像技术只能获取样品的轮廓、密度等信息,而无法获取样品内部的元素分布信息。瞬发伽马射线活化成像技术（PGAI）是一种基于已被广泛应用于众多领域的瞬发伽马射线中子活化分析（PGNAA）的成像方法,相比于传统的中子照相（NT）等成像技术,PGAI技术不仅能对样品内部元素含量进行定量定性分析,还可以得到样品中元素分布的3D信息,从而弥补传统成像方法的盲点。但目前所开展的PGAI技术实验都是在反应堆上的冷中子源进行,大大限制了该技术的应用。面对此问题,本文基于D-D中子发生器对热中子PGAI技术进行研究分析,通过MCNP软件模拟对PGAI实验测量平台进行优化设计,对三种样品元素的检测进行了模拟计算并对影响测量结果的干扰因素进行了分析。本文研究内容如下:1)基于D-D中子发生器设计了一套热中子的PGAI测量平台,通过蒙特卡罗方法对该测量平台的慢化体、反射体、准直体及倍增体进行模拟优化设计,并对伽马射线探测器及其准直系统进行了选择及结构优化设计。2)利用模拟得到数据进行图像重建,并对影响测量结果准确性的因素进行了物理机制分析,影响因素主要...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同元素热中子和不同能量的X射线的质量衰减系数比较图
图 1.2 PGAI/NT 装置示意图[65]测量结构如图 1.2 所示。在弦几何结构中，只有中子束经过准辨率缺失。这些测量结果适合 2D 数据的获取并且可以得到相略以获得更多的伽马射线[66]。该方法的第一个实验被用于测堆的样品[67]。为得到空间分辨数据，利用冷中子束被聚焦并被缩薄片并垂直置于中子束，2D 的元素分布图即为整个样品的元素束和伽马探测器均进行了准直，定义中子束与伽马探测器准直，称之为等效体积。等效体积的概念最早起源为“未知容器体压气体的金属容器和铅容器的测量背景和测量催化反应装置中][69]。理想情况下，其为一个小的空间固定体积，即核信息的来考虑到计数率，目前最小的可行的体积为几十个立方毫米。该不包含滤波投影方法。对自动化平台上的整个样品进行一系列测量分析，得到 3D 网格的每个数据。这种方法可以对整个样区域进行扫。相比于 PGAA，为获得好的空间分辨率，其计数率时。
方法下的活化反应区域示意图[70]。(a 未加伽马准直的 2D 测量设备（弦准直的 3D 测量设备（双重准直）。蓝线表示中子束路径。黄线表示伽马路线。两者相交部分为 b 装置下的测量部分，a 表示中子束穿过的路径中获取的数据量的减少是显而易见的：原始的测量数据与样品台的坐标位置。然而，这些原始数据会受到中子自屏蔽、散射和伽马射线自吸收传输函数造成的失真效应也会造成干扰，需要进行逐点修正。一种利用随机数（蒙特卡罗方法）产生精确结果的修正方法不断得到发不同，等效体积测量方法不会受限于测量和重建整个样品，其可以集中加快测量速度。针对实际样品，其通常可靠做法是假定其是由一些均匀使对样品利用给定的不可靠的分辨率进行全部扫描其结果也是有用的。置灵敏的 PGAI 技术与较快中子成像技术是一种合适的方法。辐射成像进行全扫描，也可以在较短时间内完 成并提供感兴趣区域内足够的信息成像中的空间数据与一个自动化样品台的 xyzω 位置相关联，通过将样测体积内。如果有必要，定位的准确性可以通过中子成像进行验证或者之后具体的 PGAI 元素分析会集中于这些点，从而节省下大量时间。这
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于单片机的X-γ射线检测报警系统的研究[J]. 王艳娜,周欣悦,崔凌云. 电子设计工程. 2015(02)
[2]中子照相技术及其在无损检测中的应用研究[J]. 郭广平,陈启芳,邬冠华. 失效分析与预防. 2014(06)
[3]上海光源X射线成像及其应用研究进展[J]. 肖体乔,谢红兰,邓彪,杜国浩,陈荣昌. 光学学报. 2014(01)
[4]X射线探伤技术对埋弧焊管焊缝检测中气孔缺陷的判定方法[J]. 董斌,杨剑峰. 焊管. 2013(12)
[5]新型热中子闪烁体转换屏的研制进展[J]. 王雨,韩松柏,贺林峰,魏国海,王洪立,刘蕴韬,陈东风. 中国原子能科学研究院年报. 2011(00)
[6]爆炸物的探测技术综述[J]. 丁文,窦玉玲,王国保,吴腾芳,沈瑞琪. 爆破器材. 2011(05)
[7]X射线实时成像技术在炭纤维预制体及其复合材料中的应用[J]. 陈腾飞,刘磊,徐惠娟,刘杰,卢超. 金属材料与冶金工程. 2011(01)
[8]辐射成像技术的初步应用研究[J]. 周伟,方方,周建斌,李扬红,黄洪全. 核电子学与探测技术. 2011(02)
[9]中国同位素中子源测井技术与应用进展[J]. 张锋,袁超,黄隆基. 同位素. 2011(01)
[10]数字化X线成像的原理及技术分析[J]. 范晓东. 中国实用医药. 2009(31)
硕士论文
[1]冷中子照相装置成像系统仿真分析[D]. 孙勇.中国工程物理研究院 2010
本文编号：3033560
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：70 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同元素热中子和不同能量的X射线的质量衰减系数比较图
图 1.2 PGAI/NT 装置示意图[65]测量结构如图 1.2 所示。在弦几何结构中，只有中子束经过准辨率缺失。这些测量结果适合 2D 数据的获取并且可以得到相略以获得更多的伽马射线[66]。该方法的第一个实验被用于测堆的样品[67]。为得到空间分辨数据，利用冷中子束被聚焦并被缩薄片并垂直置于中子束，2D 的元素分布图即为整个样品的元素束和伽马探测器均进行了准直，定义中子束与伽马探测器准直，称之为等效体积。等效体积的概念最早起源为“未知容器体压气体的金属容器和铅容器的测量背景和测量催化反应装置中][69]。理想情况下，其为一个小的空间固定体积，即核信息的来考虑到计数率，目前最小的可行的体积为几十个立方毫米。该不包含滤波投影方法。对自动化平台上的整个样品进行一系列测量分析，得到 3D 网格的每个数据。这种方法可以对整个样区域进行扫。相比于 PGAA，为获得好的空间分辨率，其计数率时。
方法下的活化反应区域示意图[70]。(a 未加伽马准直的 2D 测量设备（弦准直的 3D 测量设备（双重准直）。蓝线表示中子束路径。黄线表示伽马路线。两者相交部分为 b 装置下的测量部分，a 表示中子束穿过的路径中获取的数据量的减少是显而易见的：原始的测量数据与样品台的坐标位置。然而，这些原始数据会受到中子自屏蔽、散射和伽马射线自吸收传输函数造成的失真效应也会造成干扰，需要进行逐点修正。一种利用随机数（蒙特卡罗方法）产生精确结果的修正方法不断得到发不同，等效体积测量方法不会受限于测量和重建整个样品，其可以集中加快测量速度。针对实际样品，其通常可靠做法是假定其是由一些均匀使对样品利用给定的不可靠的分辨率进行全部扫描其结果也是有用的。置灵敏的 PGAI 技术与较快中子成像技术是一种合适的方法。辐射成像进行全扫描，也可以在较短时间内完 成并提供感兴趣区域内足够的信息成像中的空间数据与一个自动化样品台的 xyzω 位置相关联，通过将样测体积内。如果有必要，定位的准确性可以通过中子成像进行验证或者之后具体的 PGAI 元素分析会集中于这些点，从而节省下大量时间。这
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于单片机的X-γ射线检测报警系统的研究[J]. 王艳娜,周欣悦,崔凌云. 电子设计工程. 2015(02)
[2]中子照相技术及其在无损检测中的应用研究[J]. 郭广平,陈启芳,邬冠华. 失效分析与预防. 2014(06)
[3]上海光源X射线成像及其应用研究进展[J]. 肖体乔,谢红兰,邓彪,杜国浩,陈荣昌. 光学学报. 2014(01)
[4]X射线探伤技术对埋弧焊管焊缝检测中气孔缺陷的判定方法[J]. 董斌,杨剑峰. 焊管. 2013(12)
[5]新型热中子闪烁体转换屏的研制进展[J]. 王雨,韩松柏,贺林峰,魏国海,王洪立,刘蕴韬,陈东风. 中国原子能科学研究院年报. 2011(00)
[6]爆炸物的探测技术综述[J]. 丁文,窦玉玲,王国保,吴腾芳,沈瑞琪. 爆破器材. 2011(05)
[7]X射线实时成像技术在炭纤维预制体及其复合材料中的应用[J]. 陈腾飞,刘磊,徐惠娟,刘杰,卢超. 金属材料与冶金工程. 2011(01)
[8]辐射成像技术的初步应用研究[J]. 周伟,方方,周建斌,李扬红,黄洪全. 核电子学与探测技术. 2011(02)
[9]中国同位素中子源测井技术与应用进展[J]. 张锋,袁超,黄隆基. 同位素. 2011(01)
[10]数字化X线成像的原理及技术分析[J]. 范晓东. 中国实用医药. 2009(31)
硕士论文
[1]冷中子照相装置成像系统仿真分析[D]. 孙勇.中国工程物理研究院 2010
本文编号：3033560
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