《利用半影錐成像診斷中子源區圖像的新技術研究》是依託中國工程物理研究院雷射聚變研究中心，由余波擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：利用半影錐成像診斷中子源區圖像的新技術研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：餘波
- 依託單位：中國工程物理研究院雷射聚變研究中心
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
中子成像是核物理領域的關鍵診斷技術，常用於中子源檢測、核反應芯區測量。傳統的中子半影成像所用的雙錐型半影孔中空，加工無法達到5μm的精度；半影孔壁厚，X射線CT成像無法穿透。本項目針對半影孔加工和檢測困難的缺點，使用蒙特卡羅程式設計了診斷能力與之一樣，但加工和檢測相對簡單的半影錐成像系統。半影錐結構簡單，電火花切割技術已能加工；形狀細長，X射線CT成像可以檢測。本項目包括理論設計半影錐成像系統、分析系統空間解析度、分析系統加工和瞄準要求、研究圖像重建方法；完成半影錐的加工和檢測，以及半影錐成像的演示性實驗。本項目提出的利用半影錐成像診斷中子源區圖像的概念未見公開報導，也是目前解決國內編碼裝置加工難題的最佳技術途徑。提供的中子源區高精度診斷方法，對中子診斷技術的發展，對中子輻射源的檢測，對核實驗、天體物理實驗室模擬、慣性約束聚變和磁約束聚變研究中的內爆物理實驗診斷等研究具有重要意義。
結題摘要
針對半影孔加工和檢測困難的缺點，本項目使用蒙特卡羅程式設計了半影錐成像系統。根據神光Ⅲ主機裝置中子產額條件，確定成像系統排布參數；根據點擴展函式的尖銳性和等暈性要求，確定半影錐參數；模擬半影錐系統的解析度，以及在不同加工精度、偏心誤差、旋轉誤差和物距誤差時，對成像質量的影響。模擬結果表明，系統解析度能達到15μm，半影錐橢圓度的加工誤差要小於0.1，瞄準的偏心誤差要小於60μm，旋轉誤差要控制在0.35mrad以內，物距誤差要控制在1mm以內。然後，根據設計結果，使用高精度磨床完成半影錐加工。檢測結果表明，精度滿足5μm要求，圓形度較好。最後，基於X光微點源，從實驗角度驗證了半影成像的原理。利用針孔成像，直接測量了微點源源區圖像；給出半影孔成像、半影錐成像和環孔成像原理，以及在微點源的半影成像結果和維納濾波重建結果。從結果可知，半影錐成像具有與半影孔成像一樣的診斷能力，而環孔成像的診斷能力更好。對重建算法的比較顯示：維納濾波對噪聲的容忍性較好，適當除噪能適當的提高重建效果；RL算法對噪聲的容忍性不如維納濾波好，除噪不能提高重建效果；CT重建不適用高噪聲半影像。
