Author Affiliations
Abstract
1 Helmholtz-Zentrum Dresden – Rossendorf, Dresden, Germany
2 Technische Universität Dresden, Dresden, Germany
3 OncoRay – National Center for Radiation Research in Oncology, Dresden, Germany
4 Ludwig-Maximilians-Universität München, Garching/München, Germany
5 Currently at: Universitätsklinikum Freiburg, Freiburg, Germany
Laser–plasma accelerated (LPA) proton bunches are now applied for research fields ranging from ultra-high-dose-rate radiobiology to material science. Yet, the capabilities to characterize the spectrally and angularly broad LPA bunches lag behind the rapidly evolving applications. The OCTOPOD translates the angularly resolved spectral characterization of LPA proton bunches into the spatially resolved detection of the volumetric dose distribution deposited in a liquid scintillator. Up to 24 multi-pinhole arrays record projections of the scintillation light distribution and allow for tomographic reconstruction of the volumetric dose deposition pattern, from which proton spectra may be retrieved. Applying the OCTOPOD at a cyclotron, we show the reliable retrieval of various spatial dose deposition patterns and detector sensitivity over a broad dose range. Moreover, the OCTOPOD was installed at an LPA proton source, providing real-time data on proton acceleration performance and attesting the system optimal performance in the harsh laser–plasma environment.
laser–plasma acceleration of protons proton detector tomographic reconstruction High Power Laser Science and Engineering
2023, 11(6): 06000e68
1 中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室，山西 太原 030051
2 中国航天科工集团第六研究院六〇一所，内蒙古 呼和浩特 010010
3 北京大学电子学院，北京 100084
提出一种多相机共光路层析成像方法，对火焰的时空演化特性进行表征。首先，在成像光路结构中利用级联分光棱镜将光能量分配到不同探测通道，在同步控制器驱动下，成像系统能够对瞬态火焰的不同断面同时进行聚焦。其次，建立光学层析系统的空间物像映射关系，基于反卷积算法实现火焰不同断面位置处自发辐射特性的数值解析。实验结果表明，不同相机能够同步独立地获取火焰辐射信息，可实现对动态火焰的高空间分辨率测试。
成像系统 层析重构 分光探测 物像映射 动态火焰 高时空分辨率
1 西安工业大学光电工程学院，陕西 西安 710021
2 陕西应用物理化学研究所，陕西 西安 710061
三维发射层析技术跨越了传统二维层析技术中的“切片”过程，将被测区域作为一个整体进行重建，投影方向及位置不局限在同一水平面内，可以解决实际燃烧场测试中探测器位置受限以及装配误差等问题，对燃烧场的三维成像及测试具有重要意义。针对已有三维发射层析技术中权重矩阵的计算存在数据量大、精度和效率低等问题，在三维空间相机成像投影数学模型的基础上，提出了一种基于线性插值原理的三维权重矩阵计算方法，并结合代数迭代算法实现层析重建。通过数值模拟验证了算法精度，建立了多相机发射层析系统并对燃烧火焰进行三维层析重建。研究结果对提高层析重建精度和效率具有重要的参考价值。
层析重建技术 权重矩阵 线性插值 相机成像模型 激光与光电子学进展
2022, 59(23): 3788/LOP202259
1 上海第二工业大学 智能制造与控制工程学院，上海 201209
2 上海大学 机电工程与自动化学院，上海 200072
将频域变密度减采样应用于无放大同轴全息图的压缩传感层析重建当中，旨在于从无放大同轴全息图的频域中提取少量信息，实现全息图频域少量数据的压缩传感层析重建。首先，理论介绍了三种变密度减采样法与全息图压缩传感重建相结合的原理，三种变密度减采样分别是射线分布、螺旋线分布以及指数分布变密度减采样；其次，分别开展了仿真实验和测试实验，分析了与压缩全息相结合的三种变密度减采样方法的重建质量。由实验可知：(1) 能够通过三种变密度减采样实现全息图频域少量数据的提取；(2) 随着采样率的增大，变密度减采样获得的全息图频域少量数据的压缩传感层析重建质量不断提高；(3) 在采样率小于50%的情况下，指数分布减采样具有比另外两种减采样方法获得更高的重建质量(例如低采样率15%，指数分布减采样比另外两种方法的效果更为明显)；(4)在采样率大于50%的情况下，三种减采样模式所获得数据的层析重建质量较高且基本相一致。
轴全息图 压缩传感 逆反问题 层析重建 in-line hologram compressive sensing inverse problems tomographic reconstruction 红外与激光工程
2020, 49(S1): 20190500
1 上海大学 机电工程与自动化学院, 上海 200072
2 上海第二工业大学 智能制造与控制工程学院, 上海 201209
文中对放大方式下同轴全息图压缩传感重建开展了实验研究, 目的是实现分层物体放大方式下的同轴全息图的层析重建。首先, 对同轴全息图压缩传感重建进行了理论介绍, 并给出了实现步骤, 包括全息图频域减采样模式、两步迭代算法流程等; 其次, 建立了点源放大同轴全息图记录实验系统和显微物镜放大同轴全息图记录实验系统, 以双层样本为例开展了实验工作, 所记录的同轴全息图基于压缩传感理论进行了层析重建, 同时基于传统的卷积算法也进行了反衍射重建。实验结果表明: 两种放大方式下获得的全息图, 通过压缩传感层析重建技术能够实现物体的层析重建, 并且比传统卷积反衍射重建具有更好的结果, 显示了压缩传感层析重建的能力和优势。
同轴全息图 压缩传感 层析重建 in-line hologram compressive sensing tomographic reconstruction 红外与激光工程
2019, 48(6): 0603017
采用关键基对为傅里叶小波基的压缩传感无透镜放大全息技术，研究全息层析重建问题。论述了压缩传感无透镜放大全息重建技术的基本原理；采用概率密度函数服从指数分布的采样模式，进行全息图的频域减采样，并且利用l1范数最小化开展物体重建工作；通过模拟实验和测试实验分析压缩传感无透镜放大全息技术。仿真结果显示，对于频域减采样25%的全息图，多层切平面的压缩传感重建比反衍射重建的平均质量指标提高了3倍。对两层透明样本的测试实验同样表明，压缩传感无透镜放大全息技术对频域减采样全息图重建的有效性。
全息 压缩传感 无透镜放大 层析重建 光学学报
2014, 34(s2): s209002
1 中国科学院光电技术研究所,成都,610209
2 中国科学院研究生院,北京,100039
对6种常见的基函数展开通过计算机仿真分析、比较其重建效能.结果表明,对于少数投影计算机层析重建,采用连续可导的局部基函数展开比采用非连续可导的脉冲基函数展开具有更高的重建精度.而对于各种连续可导的基函数,其重建精度大致相当,基函数的选取应重点考虑其投影矩阵计算的难易程度.
信息光学 层析重建 基函数 投影 Information optics Tomographic reconstruction Reconstruction Basis function Projection
College of Phys. & Electron. Techn., Hubei University, Wuhan 430062, CHN
