1 重庆大学机械与运载工程学院，重庆 400044
2 重庆大学工业CT无损检测教育部工程研究中心，重庆 400044
在微焦CT成像中，通常利用增大X射线源管电压、管电流来提高扫描效率，但射线源功率增加会导致焦点尺寸增大，投影图像模糊，从而降低重建图像的空间分辨率。为了解决因非理想射线源焦点引起的图像模糊问题，本文提出利用深度学习在投影域映射非理想焦点与理想焦点投影之间的关系。推导了理想焦点投影与非理想焦点投影的正向关系，基于该关系构建配对数据集；提出一种基于自注意力机制的U-net网络（SU-net）学习非理想焦点投影到理想焦点投影的逆向关系。仿真实验和实际实验结果表明，提出的SU-net方法能准确地从非理想焦点投影中估计出理想焦点投影，可有效减少焦点导致的图像模糊。
计算机断层扫描 微焦点CT 空间分辨率 深度学习 X射线源焦点
强激光与粒子束
2023, 35(12): 124009
1 中国科学院电工研究所，北京 100190
2 中国科学院大学，北京 100049
目前，国产大功率端窗X射线管存在束流和功率小于设计值的问题。从热电子发射理论和空间电荷受限发射理论出发，对大功率端窗X射线管的束流进行优化研究。在理论仿真中，计算两种理论模型下的电子束轨迹、束流大小和靶面焦斑。计算分析表明，现有问题主要是灯丝附近的电势分布不合理造成的。基于这一分析，对现有结构提出两种优化方案：一种不改变现有结构仅通过改变灯丝电势来克服灯丝附近的空间电荷效应；另一种通过改变灯丝位置来使灯丝附近的加速电压分布更加合理。基于这两种优化方案，再次进行仿真计算，计算结果显示，两种方案可以有效提高现有大功率X射线管的束流。最后设计了验证性实验，测得了该结构在额定最大灯丝电流下的温度限制束流大小，并验证了仿真计算的准确性，同时也验证了提出的两种优化方案的可行性。
X射线源 空间电荷限制 热电子发射 性能优化 光学学报
2023, 43(22): 2234001
1 中国科学院 西安光学精密机械研究所，西安 710119
2 中国科学院大学，北京 100049
3 西北核技术研究所，西安 710024
为提高X射线探测器的标定精度，在荧光X射线源的基础上，提出在荧光X射线出射通道设置滤光片的方法提高X射线纯度。通过蒙特卡罗建立仿真模型，分析了辐射体发生K层光电效应的概率与原子序数的关系，并得到荧光强度和纯度随滤光片厚度的变化曲线。在大气环境下，采用硅漂移半导体探测器测试了荧光X射线源的能谱分布和光子流量，分析X射线管管电压对光子流量和荧光纯度的影响。在辐射体材料为铜，滤光片(镍)厚度为0 μm、10 μm和30 μm时，测得的荧光X射线纯度分别为75.61%、85.38%和84.25%，光子流量分别为3425 phs/s、2023 phs/s和1192 phs/s，确认了滤光片厚度对荧光X射线纯度和强度的影响，为解决荧光X射线光源单色性不足难以对X射线探测器进行高精度标定的问题提供了方向。
荧光X射线源 滤光片 探测器标定 fluorescent X-ray source filter calibration of detector 强激光与粒子束
2023, 35(9): 091007
1 同济大学 物理科学与工程学院 精密光学工程技术研究所，上海 200092
2 同济大学 先进微结构材料教育部重点实验室，上海 200092
3 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心，绵阳 621900
提出了一种采用球面弯晶聚焦结构获得高亮度桌面型单能X射线的方法。在子午方向利用晶体色散实现单能、在弧矢方向通过球面镜聚焦提高光强。理论建模和光学仿真评估了该结构的色散和聚焦性能，验证了球面弯晶聚焦结构相对于柱面弯晶在聚焦特性上的显著优势。针对Al靶Kα1线单能需求，设计和装调了基于低功率Al靶X射线管的单能装置，并实验验证了其性能。结果显示，当X射线管工作在7 W功率条件下，CCD曝光10 min，Al靶Kα1线全视场光谱的探测器计数大于2×105，能谱展宽约为0.592 eV；引入200 μm限束光阑，能谱展宽进一步减小至0.493 eV，探测器计数约为2×104。研究结果证实了该装置可以有效获得高亮度Al靶Kα1谱线，也为精确测量光学器件和系统的光谱特性提供了一种新的获得高亮度单能X射线的技术途径。
球面弯晶聚焦 高亮度 高单能性 桌面型 X射线源 Spherical bent-crystal focusing structure High intensity High monochromaticity Desktop X-ray source 强激光与粒子束
2022, 34(12): 124001
强激光与粒子束
2022, 34(10): 104008
强激光与粒子束
2022, 34(8): 085002
1 重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室, 重庆 400044
2 重庆大学工业CT无损检测教育部工程研究中心, 重庆 400044
常规显微计算机断层成像(CT)存在空间分辨率越高CT扫描视场越小的矛盾。近年来提出的基于电子束偏转扫描阵列微焦点X射线源的大视场显微CT(EBMCT),不仅保持了高空间分辨率的优点,也大幅扩大了CT扫描视场,增大了可检样品的尺寸。但EBMCT特殊的多焦点阵列扫描方式,导致其投影数据既存在截断问题也存在冗余问题。目前EBMCT一般采用对投影数据要求不高的迭代图像重建算法。然而,阵列焦点的投影数据量庞大,迭代算法的计算消耗大、重建时间长,难以满足EBMCT快速CT扫描检测需求。提出了一种平滑加权多源滤波反投影(MSFBP)算法。仿真和实验结果表明,算法很好地消除了投影数据冗余带来的伪影,并较好地抑制了截断伪影;均方根误差、峰值信噪比、结构相似性、空间分辨率等重建图像质量指标均优于常规重排等传统图像重建算法。在计算机硬件、图像矩阵等相同的条件下,所提算法的重建速度比联合代数迭代重建算法快3.3倍以上,为EBMCT系统在快速、大视场CT检测应用方面提供了良好的基础。
光学学报
2022, 42(11): 1134023
光子学报
2021, 50(11): 1134002
