科创中国

y射线成像技术在核安全领域正逐渐受到人们重视.为了在提高成像系统灵敏度的同时尽可能降低系统复杂度和成本,一种采用非位置灵敏探测器的旋转调制器成像技术被首次引入到核监测技术领域.为研究该技术的理论基础、调制传递函数、图像重建方法等,开展了仿真研究工作.结果表明,同等探测器面积下,旋转调制器成像系统的灵敏度约为编码孔成像系统的62%,但旋转调制器成像系统的探测器数量扩容性很强,能在系统复杂度增加不多的情况下提高探测器总面积,从而极大提高系统灵敏度;通过迭代重建方法能得到超过系统几何角度分辨率的目标图像,在像距80cm,探测器直径3.8cm时,重建图像的角度分辨率约为0.8°.最后根据仿真结果提出了适于小型车辆或机器人等移动平台的原理性装置的设计方案.

可对硬X射线、γ射线等成像的旋转调制器(Rotating Modulator,RM)成像技术是一种探测效率高、能量范围宽、能量分辨能力高的技术,可满足核辐射监测中对高性能γ射线成像系统的需求.为此,研制了一台基于RM技术的γ射线成像系统样机.该样机主要包括一个由8条铅条组成的旋转准直器、7个NaI(Tl)探测器、步进电机和相应的读出及控制电路.样机视场角±14.6°,角度分辨率2°,在662 keV处能量分辨率为7%,对662 keVγ射线的探测效率达到22.2%.

目前CT已成为疾病诊断的一种重要手段.与常规CT相比,能谱CT最显著的特征就是提供了多种定量分析工具与多参数成像为基础的综合诊断模式,如基物质图像、单能量图像、能谱曲线等.其独特的多参数成像模式给长期习惯于单一诊断模式的影像科医生提出了前所未有的挑战,熟悉其成像原理、影像表现与应用价值是非常必要的.本文首先回顾了能量CT研发的必要性及其实现途径;随后深入剖析了单源瞬时kVp切换能谱成像的物理基础,并介绍了实现该技术所必需的解析技术;接着从基础实验的角度,展现了能谱成像能够在更低剂量条件下保证同常规CT一致的图像质量.

闪烁体是同步辐射X射线成像探测器的重要组成部分,它将入射x射线转换为可见光,再由可见光成像探测器接收成像.闪烁体的厚度对成像的空间分辨率、图像衬度有较大的影响,选取合适的厚度的闪烁体,与探测器物镜(数值孔径)及x射线能量等实验条件达到最理想的匹配,将有助于获得高质量的X射线成像结果.但目前上海光源(Shanghai Synchrotron Radiation Facility,SSRF)用户在开展x射线成像实验时,基本都未考虑到闪烁体厚度对成像质量影响的这个因素,难以获得最佳图像质量的实验结果.本文先根据理论的分辨率曲线预测了探测器各个镜头的闪烁体的最佳匹配厚度,并利用上海光源成像线站(BL13W1)配备的PC02000探测器以及不同厚度的YAG闪烁体进行了实验验证,经过对实验结果的图像衬度进行分析,获得了探测器各个物镜镜头的最佳匹配闪烁体厚度,实验结果与理论预测值基本相符,这将为上海光源成像线站基于透镜耦合的X射线成像探测器的高效使用提供指导.

挪威鱼饲料生产公司Skretting公司将X射线与核磁共振成像技术应用到了鱼用颗粒饲料生产中,再结合饲料方面的专业软件,这些技术可揭示饲料颗粒结构与微孔的内在秘密,以及饲料中的次要成分对颗粒饲料的影响方式.通过专门开发的软件,该公司能够创建饲料颗粒的3D图像.通过观察真空包膜前后的饲料颗粒,可以对颗粒的内部结构、颗粒中微孔的大小以及颗粒大小的变化等有一个全面的了解.

6.2.2基于吸收衬度的成像术的主要应用领域6.2.2.1人体的X射线透视检查人体的X射线透视检查使用钨靶发出的连续X射线,因此吸收系数涉及到不同元素和不同波长的X射线,吸收系数的严格计算相当复杂.然而,不管人体器官的组成如何复杂,只要存在吸收差异,以及存在吸收差异的区域尺度,这两者都能被成像术的分辨率所分辨,就能用X射线吸收衬度成像的

同步辐射微区X射线荧光(Synchrotron micro-X-ray fluorescence spectroscopy,μ-SXRF)能够对物质进行元素分布分析和微区原位测定,具有高灵敏度、低检出限的特点。同步辐射X射线吸收谱技术(X-ray absorption fine spectroscopy,XAFS)能够提供原子周围的配位环境和化学形态,适用于进行元素形态分析。大气飘尘、土壤和动植物等是环境中元素迁移转化的重要载体,获取具有生物学意义的元素分布和形态,以及准确的定性或定量信息对研究这些元素在环境和生物体中的作用至关重要。随着研究的发展,同步辐射微区分析技术在此领域中得到越来越多的应用。本文介绍了同步辐射技术的基本原理和发展历程,回顾了近几年μ-SRXRF和XAFS技术在大气飘尘、土壤、植物和蚯蚓中元素的分布与形态研究领域的应用进展,对目前应用于此领域遇到的一些挑战进行了概括,并对其未来发展趋势提出了展望。

Microchannel heat sink with high heat transfer coefficients has been extensively investigated due to its wide application prospective in electronic cooling.However,this cooling system requires a separate pump to drive the fluid transfer,which is uneasy to minimize and reduces their reliability and applicability of the whole system.In order to avoid these problems,valveless piezoelectric pump with fractal-like Y-shape branching tubes is proposed.Fractal-like Y-shape branching tube used in microchannel heat sinks is exploited as no-moving-part valve of the valveless piezoelectric pump.In order to obtain flow characteristics of the pump,the relationship between tube structure and flow rate of the pump is studied.Specifically,the flow resistances of fractal-like Y-shape branching tubes and flow rate of the pump are analyzed by using fractal theory.Then,finite element software is employed to simulate the flow field of the tube,and the relationships between pressure drop and flow rate along merging and dividing flows are obtained.Finally,valveless piezoelectric pumps with fractal-like Y-shape branching tubes with different fractal dimensions of diameter distribution are fabricated,and flow rate experiment is conducted.The experimental results show that the flow rate of the pump increases with the rise of fractal dimension of the tube diameter.When fractal dimension is 3,the maximum flow rate of the valveless pump is 29.16 mL/min under 100 V peak to peak(13 Hz)power supply,which reveals the relationship between flow rate and fractal dimensions of tube diameter distribution.This paper investigates the flow characteristics of valveless piezoelectric pump with fractal-like Y-shape branching tubes,which provides certain references for valveless piezoelectric pump with fractal-like Y-shape branching tubes in application on electronic chip cooling.

提出一种能够高速选通工作的三代微光像增强摄像系统(ICCD).采用三代像增强器,设计了光阴极选通控制电路,使ICCD系统能够高速选通成像;通过分析、比较,设计了双高斯复杂化结构的中继镜头耦合方案,获得了高透过率、高调制传递函数(MTF)的图像耦合性能.采用数字CCD、数字图像采集卡及其集成的图像处理硬件,编写了相关处理软件,使ICCD系统的图像能够快速呈现.结果表明:设计的三代选通ICCD具有3.3 ns选通门宽,空间分辨力达到600 TVL.

X射线波带片是纳米X射线成像系统的核心元件之一,为了研制高分辨率X射线波带片,对纳米结构的电子束光刻和高精度电镀进行了实验研究。首先,通过对电子束曝光工艺版图进行优化设计,平衡了邻近效应对纳米结构的影响,有效地控制了光刻胶的扭曲和坍塌。实验结果表明,采用校正的工艺版图,用线曝光方式在800 pC/cm2剂量下可以研制出厚度为270 nm、最外环宽度为50 nm的高分辨率X射线波带片光刻胶结构。然后,在配制的柠檬酸金钾电镀液中,优化了电镀工艺参数。采用金含量为10%的柠檬酸金钾电镀液,各电镀参数pH值为4.2,电镀温度为50℃,电流密度为0.2 A/dm2电镀出高分辨率X射线波带片。