基于X射线微焦CT的燃料颗粒空间距离自动测量方法

在某燃料元件产品中燃料颗粒随机弥散分布在非金属材料中,表征燃料颗粒的分布状况进而评估产品工艺质量具有重要意义。针对该问题,对三维空间内相邻燃料颗粒的间距测量进行了研究,使用X射线微焦计算机层析成像（CT）对该类产品进行了三维扫描成像,从而得到了三维CT图像。在三维CT图像的基础上,提出了一种结合改进型空间直觉模糊C均值聚类和三维区域生长的自动算法,用于分割图像中的燃料颗粒以得到每个燃料颗粒的空间结构。然后,通过计算质心获得燃料颗粒的中心坐标,进而自动计算出相邻燃料颗粒的空间距离。通过仿真实验验证了所提算法的可行性,通过标准球实验验证了测量误差,并通过实际燃料元件测试了相邻燃料颗粒间距的自动测量,表明了所提方法对燃料颗粒间距测量的有效性。     

等离子体X射线激光介质均匀性测量

通过合理而有效地按排多种探测仪器，观察到等离子体Ｘ射线激光介质的空间非均匀现象。在保证入射激光经最佳组合透镜后焦线均匀性前提下，由实验显示等离子体介质的空间不均匀性主要来自靶材质量和调焦精度。此外，入射激光脉宽的大小变化将会引起等离子体整个辐射空间和时间范围的明显变化。     

冲击加载下LiF晶格形变的闪光X射线衍射测量EI北大核心CSCD

在轻气炮加载实验平台上,利用小型闪光X射线源建立了一套脉冲X射线衍射测量系统。利用该测量系统对平面冲击加载条件下LiF晶体微观结构变化进行了研究,得到了不同冲击加载压力下LiF晶体的单次脉冲X射线衍射图像。实验结果表明:沿[100]晶向加载,LiF晶体晶格发生了压缩,压缩量与衍射峰偏移量相关;基于小型闪光X射线源的脉冲X射线衍射测量系统可实现冲击压缩下材料微观结构变化的定量化测量,同时具有体积小、操作简单等优点,为研究弹塑性形变微观机理提供了一种有效手段。     

微颗粒X射线荧光强度MCNPX模拟与WDXRF实验

为研究样品微颗粒在X射线荧光(XRF)分析中对测量结果的影响,运用蒙特卡罗模型MCNPX对X射线荧光仪进行建模,研究了样品颗粒粒径对X射线荧光特征峰强度、峰总比和源峰探测效率的影响,并设计波长色散X射线荧光光谱法(WDXRF)分析实验对模拟结果进行了检验。结果表明：对于样品微颗粒X射线荧光强度与粒径尺寸的关系,MCNPX模拟值与理论计算值保持一致;MCNPX模拟结果与WDXRF实验结果存在一定差异,这取决于MCNPX模型对待测样品状态的假设与实际情况存在一定的差异性;运用样品粉碎、研磨至小颗粒并进行压片处理的办法,可使WDXRF实测结果尽可能的减小与MCNPX理论模拟结果的差异性;在待测样品的颗粒粒径达到一定尺寸时,其峰总比、源峰探测效率、特征峰X射线荧光计数均趋于稳定值;颗粒粒径在某一特定尺寸范围之内,颗粒度效应的影响不容忽视;除此之外,颗粒度效应的影响基本可以忽略。论文充分考虑了待测样品颗粒粒径对XRF分析结果的影响,为减小因颗粒度效应引起分析结果的不确定性提供了一种可行的研究思路,该方法也可为X射线分析的生产实践提供一定的技术参考。     

均匀软X射线多层膜制备方法研究

 介绍了基于速度调制技术的均匀软X射线多层膜制备方法，并采用该方法在直径为150mm的平面硅基板上制备出Mo/Si多层膜，其中心波长为13.5nm，膜厚空间非均匀性优于1％，较转盘匀速溅射方法制备的多层膜膜厚空间均匀性提高了近6倍。     

均匀软X射线多层膜制备方法研究

介绍了基于速度调制技术的均匀软X射线多层膜制备方法,并采用该方法在直径为150mm的平面硅基板上制备出Mo/Si多层膜,其中心波长为13.5nm,膜厚空间非均匀性优于1％,较转盘匀速溅射方法制备的多层膜膜厚空间均匀性提高了近6倍。     

大气可吸入肺纳米颗粒的SEM及X射线微分析研究

以大气中可吸入肺纳米颗粒为研究对象,利用场发射扫描电子显微镜(FSEM)和X射线能谱仪对其形态和常量组分进行了系统研究。研究结果表明：大气可吸入物中的纳米颗粒大多为类球与椭球形,表面较为光滑,结构紧密,较小的纳米颗粒聚集成团呈松散絮状,粒度大小约在30～100 nm之间,纳米颗粒物中含有的常量元素同大颗粒污染物基本一致,主要含有C,O,Al,Si,Na,Mg,K,Ca,Fe,S,Cl等元素,能量色谱仪(EDS)的点分析研究证实一些纳米颗粒物中Cl和S元素的含量明显增大,而另一些颗粒主要为C和O元素,分析其原因,认为主要是气溶胶在形成过程中,以纳米无机灰尘颗粒为中心表面吸附了大气污染物中的有机排放物所致,从而形成了具有核壳结构的纳米颗粒污染物。因此,减少人为有机污染物的排放,对于减少可吸入肺有害纳米颗粒的形成具有很大的影响。     

高能X射线能谱测量中衰减材料特性影响北大核心CSCD

基于衰减透射原理的高能X射线能谱测量,采用蒙特卡罗成像模拟的方法研究衰减材料选择对能谱准确稳定重建的影响。设计多孔准直模型模拟X射线穿过不同衰减材料的透射过程,并在单次成像中获得完整的衰减透射率曲线。由衰减透射率求解能谱是一种病态条件问题,采用改进的迭代扰动法进行解谱,计算时考虑透射率计算值与真实值的差异最小化要求以及高能能谱分布曲线的平滑性特点。通过计算分析了材料在能谱范围内的衰减特性变化趋势与能谱准确稳定重建的内在联系。结果表明,选用材料的质量衰减系数需满足在整个能谱分布范围内单调递减的要求。     

微通道板选通X射线皮秒分幅相机曝光时间的均匀设计

将均匀设计法应用于微通道板选通X射线皮秒分幅相机(MCP－XPFC)曝光时间的研究工作中,目的是找到一个简单高效的试验预估方法来指导分幅相机的研制和试验工作.基于分幅相机皮秒动态选通理论模型,建立了采用0.5 mm厚、长径比40的MCP的皮秒分幅相机选通脉冲参量与曝光时间之间的快速预估模型.利用这一模型得出了相机的曝光时间随选通脉冲脉宽和幅值分别呈抛物线变化,且脉宽和幅值对曝光时间具有交互影响作用.在试验参量范围内,此预估模型能够精确地代替相机理论模型和高效地指导实验.通过实验验证了预估模型,并分析了影响结果的因素.     

双近贴式X射线像增强器成像不均匀性的分析与校正

分析了双近贴式X射线像增强器响应不一致性的产生机理,对每个像元建立了光电响应的数学模型.基于该模型,提出了一种改进的多点校正算法.该算法将对数曲线模型转化为线性响应模型,通过基于最小二乘法的两点拟合算法对图像数据进行校正.对比分析了校正前后图像的背景标准差及灰度分布曲线,实验结果验证了该方法的有效性.     

基于同步辐射的快速扫描X射线微束荧光成像方法

在上海光源硬X射线微聚焦光束线站(BL15U1)上, 基于EPICS软件平台, 集成运动控制, 光强探测, 荧光探测等功能, 实现了"飞行"模式 (on-the-fly) X射线扫描微束荧光成像方法. 用"飞行"扫描X射线荧光成像法获得了标准镍网, 以及微量元素Cu, Zn,K, Fe在样品老鼠脾内的分布图像, 结果显示该方法不但在速度上有了极大的提高, 而且获得的元素分布图像具有高质量. 关键词： 快速扫描X射线微束荧光成像 同步辐射 微量元素分布     

聚丙烯酸酯泡沫密度均匀性的射线检测技术

低密度泡沫材料大多存在一定程度的密度不均匀性，这对其后续使用性能将带来不良影响。文中简述了ICF靶用聚丙烯酸酯泡沫的制备方法，并利用β射线和X射线检测技术，对直径为mm量级的低密度聚丙烯酸酯泡沫柱进行密度分布表征。研究结果表明:泡沫柱沿轴向的密度分布比较均匀，而沿径向呈内低外高分布，形成了明显的密度梯度。实验表明:射线检测技术测量靶用低密度泡沫的方法可基本满足目前的实验要求，但密度分辨率和空间分辨率还有待进一步提高。     

聚丙烯酸酯泡沫密度均匀性的射线检测技术

 低密度泡沫材料大多存在一定程度的密度不均匀性，这对其后续使用性能将带来不良影响。文中简述了ICF靶用聚丙烯酸酯泡沫的制备方法，并利用β射线和X射线检测技术，对直径为mm量级的低密度聚丙烯酸酯泡沫柱进行密度分布表征。研究结果表明：泡沫柱沿轴向的密度分布比较均匀，而沿径向呈内低外高分布，形成了明显的密度梯度。实验表明：射线检测技术测量靶用低密度泡沫的方法可基本满足目前的实验要求，但密度分辨率和空间分辨率还有待进一步提高。     

聚丙烯酸酯泡沫密度均匀性的射线检测技术

低密度泡沫材料大多存在一定程度的密度不均匀性,这对其后续使用性能将带来不良影响。文中简述了ICF靶用聚丙烯酸酯泡沫的制备方法,并利用β射线和X射线检测技术,对直径为mm量级的低密度聚丙烯酸酯泡沫柱进行密度分布表征。研究结果表明：泡沫柱沿轴向的密度分布比较均匀,而沿径向呈内低外高分布,形成了明显的密度梯度。实验表明：射线检测技术测量靶用低密度泡沫的方法可基本满足目前的实验要求,但密度分辨率和空间分辨率还有待进一步提高。     

Mo/Si软X射线多层膜中厚度均匀性的精细控制

为了获得光学性质均匀的大面积软X射线多层膜,必须控制好周期结构中单层膜的厚度均匀性。为此建立了磁控溅射薄膜沉积技术中单层膜厚度均匀性的分析和控制模型,解释了基底变速转动法可用来获得膜厚均匀的多层膜,并根据理论分析获得了基底的变速路径。将其应用于基底公转速度变速法来制备均匀性可控的大面积Mo/Si软X射线多层膜。小角X射线衍射测试结果表明,采用优化后的变速路径制备的多层膜,样品不同位置的各级次衍射峰位都能很好吻合,说明多层膜的周期厚度基本一致。计算表明该方法在直径200mm范围内可将周期结构中Mo层的不均匀性从20.6%修正到1.1%,Si层的不均匀性从27.0%修正到1.6%。     

基于CT扫描数据的X射线能谱估计方法

X射线能谱在计算机层析成像(computed tomography,CT)图像硬化校正、双能谱CT成像、辐射剂量计算等方面具有重要作用.常用的估计X射线能谱分布的方法,利用X射线穿过不同厚度模体的衰减数据,来间接估计X射线能谱分布.由于该问题具有严重的病态性,因此如何鲁棒和准确地求解是能谱估计问题的关键.本文提出了一种利用CT扫描数据来估计X射线能谱分布的方法.该方法中考虑了谱估计和图像重建之间的相互印证关系,即谱估计正确时重建的CT图像无硬化伪影,而重建图像无硬化伪影时,则说明估计的谱准确.该方法利用这种相互印证关系构造优化模型,通过交替迭代求解,估计能谱分布和重建无硬化伪影的CT图像.数值实验和实际实验结果表明,该方法可以准确、鲁棒地估计出X射线能谱.     

HgCdTe组分不均性对X射线反射率的影响

本征反射率是X射线衍射摇摆曲线计算机模拟的基础。用X射线动力学理论研究了组分不均匀对HgCdTe材料X射线反射率的影响。研究结果表明,横向组分不均匀性直接影响摇摆曲线的峰形,峰值反射率和半峰全宽随组分不均匀的增大而分别减小和增大,且与组分不均匀性的均方差近似成指数关系,但其积分反射率却基本保持不变;采用多层模型对具有线性组分梯度的HgCdTe半导体材料反射率的计算结果则表明,纵向组分梯度除导致反射率峰值强度下降外,还会引起摇摆曲线产生单边干涉效应,摇摆曲线的半峰全宽和干涉峰间距随组分梯度的增加而增大,而干涉峰间距与干涉周期之间的关系则随组分梯度的增加其偏离线性的程度增大。     

提升小波的X射线脉冲星信号降噪EI北大核心CSCD

对于短时间内X射线脉冲星信号形成的脉冲轮廓的信噪比低,提出基于提升小波的X射线脉冲星信号的降噪方法。分析了基于提升小波的信号降噪理论模型。在周期叠加的基础上,利用探测设备及空间环境的先验信息建立预降噪模型,并对X射线脉冲星的脉冲轮廓做降噪预处理。通过选择小波和自适应的阈值函数,利用提升小波对脉冲轮廓降噪。通过对多组罗西X射线计时探测器(RXTE)卫星探测的实测X射线脉冲星数据的仿真分析,结果表明,降噪后的脉冲轮廓信噪比得到提高,且算法有更快的处理速度。     

基于微束X射线荧光光谱的粉末冶金高温合金成分定量分布分析及应用

粉末冶金高温合金中元素偏析以及粉末原始颗粒边界是影响材料性能的重要因素,由于其颗粒粒径通常为几十微米,宏观的成分分布分析方法无法实现粉末原始颗粒边界处成分分布的精细表征。微束X射线荧光光谱（μ-XRF）是近年来发展起来的无损微区成分分布分析技术,可实现材料较大范围内元素快速、高分辨分布分析,目前在地质、考古、生物等领域有了较多的应用,但在复杂块状金属成分定量分布表征方面还存在一定困难,在粉末冶金工业领域还未见有应用报道。该试验研究了高温合金中各元素的荧光光谱行为,通过类型匹配的高温合金块状标准样品对元素定量模型进行了校正,建立了基于μ-XRF的高温合金成分定量分布分析方法,满足了粉末冶金工业对于较大范围内粉末边界成分分布精细定量表征的需求。该实验以经高纯钴合金化处理的放电等离子体烧结（SPS）粉末高温合金样品为研究对象,对经不同球磨时间混合处理后的粉末烧结样品中的Ni,Co,Cr,Mo,W,Ta,Ti和Al进行了定量统计分布分析,探讨了不同球磨时间对烧结样品成分分布的影响规律;发现样品中存在大量原始颗粒边界,且成分分布较不均匀,颗粒中心处仍然为原始高温合金颗粒成分,经球磨混合加入的纯Co粉颗粒仅存在于高温合金颗粒的外层,导致颗粒边缘Co含量明显高于颗粒中心。当球磨时间较短时,原始颗粒边界处存在很多Co富集区,当球磨时间增加到24 h时,由于在机械混粉过程中超细钴粉与高温合金的合金化,使烧结样品成分分布均匀性有了较大改善,原始颗粒边界处Co的含量显著下降,而其他元素的含量有所增加,说明球磨时间的延长,样品中各元素发生了明显的扩散,这将有助于元素偏析的改善,据此,该粉末冶金高温合金的制备工艺将得以改进。该法亦可应用于其他各种粉末冶金工业产品的成分定量分布表征,可为粉末冶金工艺优化、产品质量的改进提供数据支撑。     

一种X射线成像型平响应低通滤波技术EI北大核心CSCD

提出一种基于掠入射微柱面反射镜阵列的X射线成像型平响应低通滤波技术.根据X射线光学理论,介绍了基于微柱面反射镜阵列的平响应低通滤波原理,分析了元件透射谱的计算方法.基于电子束刻蚀技术在聚酰亚胺衬底上制作了金柱体直径200nm、深度1.3μm、占空比0.393的微柱面镜阵列样品,根据理论计算在2°掠射角时其截止能量为1250eV,响应不平整度为5.7%.利用转角精度优于0.1°的三维精密转角机构,在北京同步辐射装置的4B7B软X射线束线站标定样品在不同掠入射角下的透射率,得到初步标定结果.标定结果显示,在1keV以上的不同能点各曲线均有下降趋势,且角度越大下降能点越偏软,说明掠射角的增大对较高能的X射线具有明显抑制效果.由于电子束刻蚀的技术局限性,样品的深宽比、侧壁垂直度、侧壁粗糙度等参数并未达到理论要求,所以标定结果与理论计算值有一定差异.