x射线源针孔成像系统优化设计研究

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1、第47卷第12期原子能科学技术Vo1．47，NO．122013年12月AtomicEnergyScienceandTechnologyDec．2013X射线源针孑L成像系统优化设计研究谢文章，邱睿，李君利，康玺(清华大学工程物理系粒子技术与辐射成像教育部重点实验室，高能辐射成像重点学科实验室，北京100084)摘要：为提高x射线源针孔成像系统的性能，对成像能区为1O～100keV的x射线源针孔成像系统进行了优化设计研究。综合应用了理论分析和蒙特卡罗模拟的方法，首先根据x射线波长、准直器角响应和x射线穿透效应对针孑L成像的不同影响结果设计了可有效控制成

2、像分辨率和成像面积变化的船底型准直器，随后用蒙特卡罗方法对使用该准直器的针孔成像系统进行了模拟验证。结果表明，对于100keV以下的X射线，经船底型准直器后，成像的空间分辨率和亮斑亮度较稳定，能得到相对准确的X射线源定位、定量信息。关键词：x射线源；针孑L成像；准直器设计；蒙特卡罗中图分类号：TL82文献标志码：A文章编号：1000—6931(2Ol3)12-234906doi：10．7538／yzk．2013．47．12．2349StudyonOptimizationDesign0fX—raySourcePinholeImagingSystemXI

3、EWen—zhang，QIURui，LIJun—li，KANGXi(KeyLaboratoryofParticle&RadiationImaging，MinistryofEducation，KeyLaboratoryofHighEnergyRadiationImagingFundamentalScience，DepartmentofEngineeringPhysics，TsinghuaUniversity，Beijing100084，China)Abstract：InordertoimprovetheperformanceoftheX—raysour

4、cepinholeimagingsystem，thestudyontheoptimizationdesignofthepinholeimagingsystemforX—raysourcein10—100keYwascarriedoutwithboththeoreticalanalysisandMonteCarlosimulation．ThewavelengthandpenetrationeffectofX—rayandangleresponseofcollimatorhavedifferentinfluencesontheresultsofthepi

5、nholeimagingsystem．Basedonthoseresults．abottom—shell—likecollimatorwasdesignedtocontrolthevariationofimagingresolutionandarea．ThenthepinholeimagingsystemwiththecollimatorwasverifiedwithMonteCarlosimulation．Theresultsshowthatthecollimatorcangetthestableimagingresolutionandspotbr

6、ightness，andtherelativelyaccurateorientationandquantitativeinformationofX-raysourcebelow100keVcanbeobtained．Keywords：X—raysource；pinholeimaging；collimatordesign；MonteCarlo收稿日期：2012—09—24；修回日期：2013—02—25基金项目：国家自然科学基金资助项目(11105081，11075091，11275110)作者简介：谢文章(1989一)，女，山东莱芜人，博士研究生，辐

7、射防护及环境保护专业235O原子能科学技术第47卷针孔成像是现实中常用的一种成像技术，X射线源定位和定量信息的不准确。针孔成像系统由于具有结构简单易制、获取2．1X射线波长对针孔成像系统分辨率的影响数据直接、空间分辨率适中、对成像能区无限本文研究的X射线源针孔成像系统中，X制等特点，在核辐射探测成像领域得到了非射线源的能量范围为1O～i00keV。当d较大常广泛的应用，例如用于测定天文学星座、放时，可忽略x射线的衍射现象，系统最小分辨射性表面污染、X射线焦斑大小及对惯性约束率即为d；而当d较小(几十m)时，X射线的聚变靶进行成像以重建靶等离子体的三维

8、图衍射现象将造成针孔成像系统的分辨率下降，像等_1。]。本文对成像能区为1o～100keV的最小分辨率会大于