锥束X射线工业CT物理平台设计

发布时间：2017-07-01 12:05

  本文关键词：锥束X射线工业CT物理平台设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：工业用计算机断层扫描技术,简称ICT (Industrial Computed Tomography),是一种无损检测技术,能够在不破坏物体结构的情况下重建物体特定层面的二维或三维图像,具有直观、准确的特点,被称为当代工业领域最佳的无损检测手段。CT技术最初于1917年由Randon J提出来的,直到20世纪70年代中后期才开始大量应用于工业无损检测领域,并随着计算机技术和探测器技术的进步而迅速发展,目前已经成为一种实用化的无损检测手段,广泛应用于航空、航天、航海、核能、军事、石油、机械、海关及考古等多个领域,检测对象多种多样,包括火箭发动机、核燃料、导弹、石油岩心、精密铸件和锻件、集装箱和化石等。 本文主要介绍了工业CT的技术原理及发展路线,对工业CT的各个组成系统进行了详细的分析,并在前人研究的基础上完成了对工业CT物理平台中的X射线源系统、数控系统和探测器系统的搭建工作并结合实际实现了工业CT平台的物理布局及防护设计,主要包括以下研究工作： (1)分析了现今主要的低能X射线源系统,结合课题需要,有针对性的对所需的X射线源系统参数进行了设定,最终对X射线源系统各组成设备进行了选型。 (2)结合课题开发目标,针对被测物为64mm以下的铝球,对数控系统中的多轴控制器、微型机、电机及伺服驱动器等进行了选型,初步搭建了数控系统。 (3)运用MCNP软件模拟了CsI (T1)晶体在不同条件下的粒子探测效率能量沉积率及有效沉积因子,同时模拟了在不同种类外包反射材料包裹下,一定长度晶体的能量沉积率,根据模拟结果,选择了最佳的外包反射材料；实验模拟的耦合剂对光电二极管响应的影响；最后,分析了闪烁体光电二极管阵列探测器的输出缺陷,并给出其校正原理和最终校正流程图。 (4)对主机房、铅房的平面布局以及通风、电气管道、水管道、高压接地装置等进行了设计,并根据设计结果结合实际需求进行了屏蔽计算。
【关键词】：工业CT X射线源 数控系统 CsI(T1) MCNP 屏蔽
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：O434.1;R310
【目录】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-9
• 第一章 综述9-16
• 1.1 工业CT系统工作原理9-11
• 1.1.1 工业CT系统的组成9-10
• 1.1.2 工业CT系统的原理10-11
• 1.2 CT系统的种类及应用11-12
• 1.2.1 CT系统的种类11
• 1.2.2 CT系统的应用11-12
• 1.3 CT技术的发展进程12-14
• 1.4 课题的研究意义14-15
• 1.5 论文的内容安排15-16
• 第二章 CT技术物理基础知识16-23
• 2.1 X射线产生机理16-17
• 2.2 X射线的物理性质17-18
• 2.3 X射线与物质相互作用18-21
• 2.4 X射线的衰减规律21-22
• 2.5 本章小结22-23
• 第三章 X射线源系统的结构及设计23-34
• 3.1 X射线源类型23
• 3.2 X射线机的原理及结构23-27
• 3.2.1 X射线管24-26
• 3.2.2 高压发生器26
• 3.2.3 冷却系统26
• 3.2.4 控制系统26-27
• 3.2.5 高压电缆27
• 3.3 X射线机的设计27-33
• 3.3.1 X射线机的选择依据27-28
• 3.3.2 X射线机的选择28-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第四章 机械扫描运动系统设计34-42
• 4.1 工业CT系统结构设计34-35
• 4.2 机械运动部分设计方案35-41
• 4.2.1 总体方案设计35-36
• 4.2.2 机械传动部件的选型36-41
• 4.3 本章小结41-42
• 第五章 探测系统设计42-65
• 5.1 探测器系统方案选择42-44
• 5.2 闪烁体光电二极管探测器44-46
• 5.2.1 基本结构44
• 5.2.2 工作流程44
• 5.2.3 闪烁体光电二极管探测器主要性能指标44-45
• 5.2.4 探测器性能指标对工业CT系统性能的影响45-46
• 5.3 闪烁体光电二极管阵列探测器设计46-49
• 5.4 低能X射线闪烁体探测器蒙特卡罗方法研究49-55
• 5.4.1 蒙特卡罗方法介绍49
• 5.4.2 MCNP计算程序49-50
• 5.4.3 CSI(TL)晶体的MCNP模拟50-53
• 5.4.4 外包反射材料的MCNP模拟53-55
• 5.5 耦合剂对光电二极管荧光吸收效率的影响55-57
• 5.6 闪烁体光电二极管阵列探测器输出图像校正57-64
• 5.6.1 闪烁体光电二极管阵列探测器输出图像缺陷57-58
• 5.6.2 闪烁体光电二极管阵列探测器输出图像缺陷校正原理58-63
• 5.6.3 闪烁体光电二极管阵列探测器输出图像缺陷校正流程63-64
• 5.7 本章小结64-65
• 第六章 平台布局及防护设计65-76
• 6.1 主机房与铅房平面布局65-67
• 6.2 屏蔽设计67-72
• 6.2.1 屏蔽设计目标67-68
• 6.2.2 屏蔽材料的确定68
• 6.2.3 铅房屏蔽计算68-70
• 6.2.4 铅房加工70
• 6.2.5 防护墙汁算70-72
• 6.3 通风设计72
• 6.4 电气、水管道设置72
• 6.5 高压发生器接地设计72-75
• 6.5.1 接地装置及接地电阻72-73
• 6.5.2 接地方案73-74
• 6.5.3 工程实施74-75
• 6.6 本章小结75-76
• 第七章 工作总结与展望76-77
• 7.1 工作总结76
• 7.2 工作展望76-77
• 参考文献77-79
• 攻读硕士期间研究成果79-80
• 致谢80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 周正干,滕升华,江巍,安振刚;X射线平板探测器数字成像及其图像校准[J];北京航空航天大学学报;2004年08期

2 马赫茂德,阿尔米亚;γ射线通过两类火成岩石材的衰减和散射(英文)[J];辐射研究与辐射工艺学报;2001年02期

3 赵瑾,朱煜,梁诚,高敦岳;数字X射线图象的面不同一性校正研究[J];光子学报;2002年10期

4 曹军生,刘以农,倪建平;康普顿背散射成像的蒙特卡罗模拟[J];核电子学与探测技术;2003年02期

5 孙灵霞;叶云长;;工业CT技术特点及应用实例[J];核电子学与探测技术;2006年04期

6 汪婧;陈伯显;庄人遴;;无机闪烁探测器综述[J];核电子学与探测技术;2006年06期

7 白兰;周仲华;张虎元;杨要许;郑龙;;污染土的电阻率特征分析[J];环境工程;2008年02期

8 强玉俊，蒋大真，盛康龙;工业CT研制进展[J];核物理动态;1994年04期

9 朱冬梅,丁蓉,周洪楠;实验物理学中的Monte Carlo方法[J];南京师大学报(自然科学版);1998年04期

10 徐希杰,吕坤祥,邹新农,邹美芬,朱钧清,周杏琴,金坚,王博诚;含金属聚合材料屏蔽γ射线效果的测定[J];中国辐射卫生;2001年01期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 陈教泽;工业CT光电二极管探测器特性研究[D];重庆大学;2011年

2 马鑫;低能X射线探测与成像新系统[D];重庆大学;2007年

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本文编号：505825