《CCD相機X/γ射線圖像回響研究》是依託西北核技術研究院，由馬繼明擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：CCD相機X/γ射線圖像回響研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：馬繼明
- 依託單位：西北核技術研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
CCD相機作為一種重要的光電圖像探測器件，常工作於射線輻射環境中，如射線無損檢測、核醫學成像、高能密度物理診斷、空間探測等。X/γ射線在CCD相機中引起的圖像噪聲是圖像質量下降的重要原因，由於對此類噪聲特性缺少必要的研究和認識，給CCD成像系統的仿真建模、輻射禁止設計和高精度圖像數據處理造成了困難。.本項目擬對X/γ射線在CCD相機引起的圖像噪聲特性進行深入研究。建立理論模擬與實驗測試相結合的CCD相機輻射干擾噪聲研究方法，研究給出0.06MeV~1.25MeV能量範圍內，不同能量、強度、入射方向的X/γ射線，在CCD相機獲取圖像中引起的噪聲數量、大小、形態等特徵變化規律；研究分析不同CCD晶片結構對X/γ射線干擾噪聲圖像特徵的影響。本研究將為解決CCD相機在射線輻射場中套用所面對的一些共性問題奠定物理基礎，具有重要的研究意義和套用價值。
結題摘要
CCD相機作為一種重要的光電圖像探測器件，常工作於射線輻射環境中，X/γ射線輻射噪聲是導致其圖像質量下降的重要原因。由於對此類噪聲特性缺少必要的研究和認識，給CCD成像系統的仿真建模、輻射禁止設計和高精度圖像數據處理造成了困難。項目研究目標和主要內容是建立CCD相機X/γ射線圖像回響特性的研究方法，包括理論模擬方法和實驗測試條件。在此基礎上，研究不同能量（0.06MeV~1.25MeV內）、強度、入射方向X/γ射線時的CCD相機圖像回響噪聲特徵，揭示CCD相機在典型X/γ射線輻射環境中的噪聲回響規律，為指導輻射圖像處理和CCD相機在輻射環境中的套用提供理論依據。項目獲得的主要創新與研究成果如下： （1）建立了CCD相機X/γ射線圖像回響特性的理論模擬和實驗研究方法。首先，證明了CCD相機X/γ射線圖像回響主要由射線與CCD晶片作用產生。進而，構建了CCD相機晶片材料分布模型，並提出採用蒙特卡羅方法計算CCD晶片各像元沉積能量來等效表征其圖像回響。另外，構建了CCD相機X/γ射線圖像回響特性的實驗測試方法和系統布局，建立了實驗數據處理與分析方法。 （2）研製了基於康普頓散射原理的多能點準單能伽馬輻射場形成系統。以鈷源為激勵源，最佳化了散射靶材料選擇和結構設計，研製了旋角式準直禁止系統，可提供0.25MeV到1MeV區間任意能點的準單能伽馬輻射。該系統不僅可用於CCD相機X/γ射線輻射回響特性實驗研究，同時可推廣用於核輻射探測器能量回響標定和電子元器件抗輻射特性研究等。 （3）研究了CCD相機對不同能量、強度、入射方向X/γ射線的圖像回響，並歸納給出了規律性結論。研究表明，CCD相機的X/γ射線圖像回響主要表現為噪聲。隨射線能量增加圖像噪聲灰度強度會隨之下降，圖像噪聲數量和平均尺寸由快到慢增加；入射射線與CCD晶片夾角減小，會導致圖像中長條形噪點數目增加，但對噪聲總數和尺寸分布統計性影響很小；圖像噪聲數量與入射光子數/劑量成線性關係；CCD晶片像元尺寸越大圖像噪聲強度越高。 （4）基於對CCD相機X/伽馬射線圖像回響特性的研究，提出了一種新原理的X/γ射線能譜測量方法。研究表明，對於指定CCD相機，其射線回響噪聲圖像的二階統計量與一階統計量的比值——噪聲指數，僅與射線能量（或能譜）有關，因此根據射線在CCD相機上引起的圖像回響噪聲指數可以給出射線的能量或能譜特性。
