基于X射线连续谱的光子计数探测器能量标定方法

随着探测器技术的发展,具有能量分辨能力的光子计数探测器在X射线能谱CT成像中应用越来越广泛。能量与阈值的对应关系对能谱CT成像具有重要意义,受到实验条件的限制,目前的光子计数探测器的能量标定方法有一定的局限性。针对光子计数探测器的单像素标定问题,本文提出一种基于X射线光机连续谱的能量标定方法,通过建立和分析X光谱模型,利用光机连续谱中高能端的能量信息,得到阈值与能量之间的关系。实验结果表明该方法操作方便,对探测器单像素标定结果较为准确,对其他类型光子计数探测器的标定具有参考意义。      

双能CT的基本原理、应用和未来展望(英文)

断层影像(CT)的图像对比度与扫描所用的X光源能谱分布有很大关系。传统CT使用具有能谱分布的一个光源进行成像,有时会出现信息模糊致使两种不同材料在CT图像上完全相同。双能CT使用两个不同分布的能谱对物体进行成像,能够消除单能谱情况下的信息模糊。虽然双能CT的基本概念由来已久,但最近商业系统的出现使双能CT迅速成为一个热点。我们首先概述了双能CT的基本物理原理和双能信号处理方法,包括促使双能CT进入现代医学成像的关键技术。其次,双能CT的应用已非常广泛,本文从其在临床应用角度进行了详细介绍使读者有所了解。最后,我们简要探讨了当前的两个技术发展领域:光子技术探测器和技术合成CT。     

基于高紧支性移动最小二乘法的骨密度能谱探测技术研究

双能X射线骨密度仪系统具有测量精度高、时间短、剂量低等独特优势,是目前X射线骨密度测定技术的“金标准”。本文采用半导体CdZnTe探测器模块搭建半导体光子计数骨密度能谱测量平台,针对CdZnTe半导体探测器信号特点,使用移动最小二乘算法进行不同材料高低能拟合校正。移动最小二乘算法通过权函数改变目标数据点周围节点对其影响程度,可以让数据点的拟合方向更具灵活性。研究分析移动最小二乘算法对双能X射线骨密度测量数值的数据处理流程,完成基于移动最小二乘高低能拟合校正算法的骨密度测量实验。实验结果表明,本文所设计实现的基于移动最小二乘算法的骨密度双能拟合技术在实际应用中能达到较好的拟合误差精度,其中探测器像素单元在高能条件下拟合平均误差为0.032%,低能条件下拟合平均误差为0.036%。进一步数据分析表明,边缘像素单元与中心像素单元在高低能条件下的拟合误差差异仅为0.012%和0.011%。该算法能够有效提高半导体光子计数探测器的骨密度测量精度,降低探测器边缘像素单元信号不均匀性差异带来的误差影响,对目前线阵或面阵光子计数半导体探测器像素差异对骨密度诊断的影响具有良好的改善作用。      

基于光子计数探测器的能谱CT的研究

本文的目的是评估光子计数探测器对CT成像的性能的影响,我们对一款基于碲锌镉(CZT)的光子计数探测器进行了性能测试,并搭建一个成像平台。首先对探测器系统进行能量增益的校正以及坏像素点校正,以减少探测器响应的不均匀性对CT成像的影响。然后对探测器进行能量-阈值标定,以确定探测器的工作能量阈值。最终搭建成像系统,对X光能量分别大于36和45keV的数据,获得了模体的重建结果,并对结果进行了分析。      

风云二号F星太阳X射线探测器在轨探测初步成果

风云二号系列卫星以自旋稳定方式工作于地球静止轨道,太阳X射线探测器是该系列卫星的重要有效载荷,监测太阳耀斑爆发过程,并对太阳质子事件等灾害性的空间天气事件进行预警.卫星自旋一周,该探测器完成一次全日面观测,记录太阳X射线的能谱与流量.2012年初,太阳活动进入第24周峰年,风云二号卫星太阳X射线探测器的在轨运行取得了良好的观测结果.相比于过去的太阳X射线探测器,风云二号F星的太阳X射线探测器应用了硅漂移探测(Silicon Drift Detector,SDD)技术,对GEO轨道海量的高能带电粒子采取了有效的屏蔽措施,可以对更"软"的X射线进行观测,能谱分辨率本领达到国际先进水平,对太阳耀斑的量化定级精度更高,在轨初步观测结果表明,精确的能谱探测能力可提高太阳质子事件预警能力,能道响应的时间特性比过去的探测数据更准确地反映了太阳耀斑的加热过程和带电粒子加速特性.本文介绍了风云二号F星太阳X射线探测器的设计及其发射前的标定试验结果,并且对发射后在轨运行获得的初步探测成果进行分析和讨论.     

Ce片滤过在基于光子计数X射线骨密度测量中的优势

K边缘滤过常用于双能X射线骨密度的测量中,但它与不加K边缘滤过时的多能谱光子计数探测器在骨密度测量中的应用还需要进一步的对比、研究。本文选择利用稀土材料铈（Ce）的K边特性,对广谱X射线进行能谱优化,从而获得双能谱,并针对此种情况下的双能谱提出了一种对应的能量-阈值校准方法,希望一定程度上提高骨密度仪中物质分解的准确度。本文对未加Ce时的三能分解、双能分解与加了Ce片后的双能分解做了对比实验。实验结果显示,在未加Ce片滤过时,三能分解精度比双能分解精度高;经过Ce片滤过后,双能分解精度优于所有未加Ce片滤过时的分解精度。      

一种锥束CT动态Bowtie的蒙特卡罗模拟研究

在CT中,前置于患者的衰减器（"Bowtie滤波器"或"Bowtie"）被用来减少患者所受的辐射剂量和帮助满足探测器的动态范围,同时Bowtie也能提高CT图像质量。传统的静态滤波器对调制X射线能力有限,我们之前提出了一种能够有效调制X射线的动态Bowtie滤波器。本文使用蒙特卡罗模拟方法设计和研究提议动态Bowtie滤波器。首先,建立了一个仿真框架,包括一个目标试样和一个由反射靶生成的多能谱射线源。接着,一个设计试样被用来辅助设计针对于目标试样的动态Bowtie滤波器。最后,我们分别从没有Bowtie滤波器和带有动态Bowtie滤波器两种模式中,模拟获得两个试样的投影数据并进行分析研究。结果显示,在设计的动态Bowtie作用下,到达探测器的X射线动态范围明显减小、X射线光子通量一致性很好,并且动态Bowtie可以减小辐射剂量和提高CT图像质量。      

三探测器密度测井的Monte Carlo模拟

为了改善传统岩性密度测井仪的缺陷,本文基于传统的双 源距探测器密度测井仪,提出在负源距范围内增加一个反散射探测器,构成新的三探测器密 度测井仪器. 利用Monte Carlo方法通用程序MCNP(3B),从光子与地层相互作用的机理出发 ,计算得到了反散射探测器、长源距探测器和短源距探测器的光子通量的能谱分布、光子通 量与源距的关系、光子通量与地层密度的关系、源距与探测深度的关系以及计数能窗等. 从 结果看,三探测器密度测井仪的长、短源距探测器对地层的响应关系与双源距密度测井仪的 长、短源距探测器一致,而反散射探测器对地层具有明确的响应关系,其响应关系与长、短 源距探测器近似相反,且其计数率很高. 因此,在负源距范围内增加第三个探测器是可行的 ,这将有利于提高密度测井的测量精度和垂向分辨率. 同时表明了Monte Carlo方法在核测 井仪器早期研制中的有效性,对仪器设计具有指导作用.     

非晶硅面阵探测器数字透射成像试验探讨

通过对钢板试件的数字透射成像检测试验,分析并研究了非晶硅面阵探测器成像检测系统、透照参数、检测工艺与检测图像质量的关系,并给出了检测过程中应该注意的问题.具体试验表明:面阵探测器X射线数字成像系统在一定厚度范围内的像质计灵敏度优于同厚度的射线照相B级要求.     

双能CT图像域基材料分解算法的研究进展

能谱CT可产生不同X射线能量下的基材料图像,所产生的基材料图像可用于组织成分和造影剂分布的定性与定量评价,且对成像物质分离、鉴别的能力明显优于传统单能CT。能谱CT中双能谱技术是最常用的模式之一,在临床应用中发挥了重大作用。本文就双能谱CT图像域基材料分解的两物质分解、多物质分解方法进行总结,最后展望未来可能的发展方向。     

岛津SCT-3000TE高压故障检修

本文介绍一例岛津SCT－3000TE高压检修特殊故障的方法，说明KV波纹大对X线量影响较大，使图象质量变差，原则上mA越高，X线量越大，接收信号越强，但是，KV波纹大，低能光子数量增加，到达探测器的高能光子数减少，对X线量影响更大，我们测得故障时的KV波纹，虽然峰值正常，但波纹大，变化范围60％，正常对应小于10％，所以探测器测得的线量严重不足，引起图象质量变差。     

工业CT中机械径跳投影数据仿真

在工业X射线CT检测系统中,当对某一物体进行检测的时候,系统中的载物台机架会进行不断的旋转,在旋转过程中,机架将会伴随有机械径跳,径跳会影响到探测器接收到的光子数,最后对投影数据有一定的影响,进而影响重建出的物体图像。本文主要分析了载物台机架发生机械径跳的原因,以及径跳对探测器接收X射线光子的影响;在对以上原因进行分析的基础上,提出了在考虑CT机架径跳时的CT投影公式,并对这一投影进行仿真。     

高能双能X射线DR成像及物质识别技术综述

本文关注的是高能双能X射线透视成像以及成像中物体的识别和检测,按照从单能到低能双能再到高能双能的发展脉络介绍了双能X射线DR成像技术背景,详细阐述了高能双能X射线DR成像物质识别原理方法、技术特点和针对性改进,着重讨论了该方法能够用于物质识别的本质,并介绍了该领域面临的挑战和最新进展。     

FY2G卫星新一代高能带电粒子探测器观测数据分析

风云二号系列卫星是我国开展动态空间天气事件和空间环境监测及预警业务的重要观测平台,各系列星上均安装有高能带电粒子探测仪器开展卫星轨道空间带电粒子辐射环境连续实时的动态监测.FY2G卫星于2015年1月发射,星上采用了全新的高能粒子探测器,包括:一台高能电子探测器可监测200keV-4 MeV的高能电子,一台高能质子重离子探测器可监测4~300 MeV的高能质子,从而实现对带电粒子更宽、更精细能谱的监测.本文给出了FY2G高能带电粒子探测器在2015年1月至2015年10月期间几起典型的带电粒子动态观测结果,结合太阳和地磁活动相关参数,对高能带电粒子通量在亚暴、磁暴和太阳爆发等扰动影响下细节变化过程和特征作出了较为详细的分析描述,展现了FY2G卫星高能带电粒子探测器对轨道空间粒子环境动态变化的准确响应能力,表明观测数据可开展更加精细的轨道粒子环境评估.针对FY2G高能带电粒子探测结果进一步开展了与GOES系列卫星同期观测的比对分析,结果反映出在较小的扰动条件下多星观测到的带电粒子响应和通量变化可基本趋于一致或保持相对稳定的偏差,而扰动条件的显著变化会加大多星观测带电粒子响应和通量变化的差异,这些结果可为今后开展多星数据同化应用提供参考,也为发展磁层对扰动响应的更加复杂的图像提供了新的可能.