基于Micro-CT光机X射线源的单晶LaB6阴极的制备及其性能研究

本文采用电化学腐蚀方法和聚焦离子束技术制备了单晶LaB₆针尖,借助电子扫描电镜对针尖进行微观形貌分析。在此基础上,研制热解石墨径向夹持直热式单晶LaB₆阴极,对其发射性能及其在Micro-CT应用进行研究。研究表明,单晶LaB₆阴极能够产生高亮度的电子束,提高了X射线亮度,提升了Micro-CT图像质量。      

基于波射线路径偏移压制多次波

波射线路径压制多次波的反射波成像是在偏移过程去除多次波同时仅对反射波成像.通过在共炮道集和共检波点道集分别计算炮点射线的入射角和检波点射线的出射角计算射线的路径.从炮点入射的射线与从检波点出射的射线的交点形成的走时,若等于观测走时,可以判断此条射线是反射波;反之,若不相等,则是多次波.数值实验表明此方法可以有效地去掉由于多次波能量产生的假成像点和压制多次波,因此界面可以正确归位,同时去掉由于多次波引起的假成像位置.     

2001年4月2日太阳耀斑及其太阳质子事件的观测结果研究

2001年4月2日, 太阳爆发了一个近年来X射线通量最大的一次耀斑并伴有质子事件, 利用“资源一号”卫星星内粒子探测器和神舟二号飞船X射线探测器的观测资料, 对这一事件的高能粒子响应进行了特例研究. “资源一号”卫星运行于太阳同步轨道, 高度约800km, 和宁静时期的统计结果对比, 这次耀斑后, 星内粒子探测器在地球极盖区（地球开磁场区）观测到耀斑粒子的出现, 这是宁静时期没有的; 神舟二号飞船轨道高度400km, 倾角为42°, X射线探测器在42°中高纬地区也观测到高能电子通量比宁静时明显的增加, 这表明, 太阳耀斑引起的近地空间辐射环境的变化遍及纬度约40°以上的区域, 甚至在40°N附近400 km左右的高度上仍然有响应. 但是, 中高纬度、极光带和极盖区的粒子来源, 加速机制和响应方式却不一定相同, 需要分别讨论. 资料分析和对比还表明, 质子事件的强度并不一定和耀斑的X射线通量成正比, 因此, 近地空间高能粒子对耀斑的响应也不是完全决定于X射线强度.     

单晶高温合金X射线衍射斑点自动识别算法研究

单晶高温合金展现出优越的抗疲劳性能和高温蠕变性能,广泛应用于航空发动机和燃气轮机的热端部件。但是,其制备过程中会产生晶体取向偏离、杂晶等缺陷。目前国际上已经普遍使用X射线劳埃衍射技术对单晶叶片的晶体缺陷进行无损检测,但是这种检测方法主要依赖人工识别,效率低,结果可重复性差,不适合批量化检测。本文结合工程需要,提出对劳埃衍射斑点进行自动识别的算法,主要包括衍射图样的预处理、轮廓检测、轮廓形态筛选及轮廓符合检测等。该算法能够自动检测出衍射图样上的衍射斑点,并最终给出斑点的位置坐标数据及其误差。根据衍射斑点的位置,通过衍射分析算法,计算出单晶叶片上的晶体取向,并最终对叶片的晶体缺陷给出综合评价。      

起伏地表叠前偏移在YCN探区的应用研究

陆地勘探中地表起伏是资料处理一个非常重要影响因素,常规处理通过静校正使观测处在一个水平表面上.但静校正技术中射线垂直出射的假设往往不能成立,带来校正误差,而煤层因其埋深较浅,由地表起伏带来的这种误差尤为突出.起伏地表叠前偏移通过还原炮检点真实位置,能有有效消除静校正带了误差.针对YCN区域,分析了地质条件和表层状况,采用起伏地表叠前偏移处理流程.构建了成像基准面,建立基于成像面的速度模型,采用起伏地表的叠前偏移方法进行成像.实际资料处理结果表明,相对常规叠前偏移处理,提高了目的层分辨率,改善了成像聚焦效果.     

从重力场识别与提取地壳变形带信息的方法研究

表面形貌识别是指用具体的参数表征表面各区段几何形态及属性并最终对不同类型的表面形貌进行识别,表面刻痕识别是其中的一种.以随机过程理论为基础的表面刻痕识别技术可以确切地识别表面形貌的各项特征,其各阶谱矩及统计不变量可以对表面的刻痕以及各向异性进行详细地刻画.区域重力场上的各向异性刻痕主要反映地壳线状变形带,它们常常是区域大地构造单元的边界.本文用重力场研究地壳变形带信息识别方法,将二阶谱矩、统计不变量等参数赋予一定的地质构造含义,并定义了脊形化系数、边界脊形化系数等,从而更详细地表征地壳变形带及大陆构造单元边界信息.理论模型与实际数据试验结果均表明,地壳变形带信息识别方法不但对重力场上地壳变形产生的线形刻痕进行了有效的刻画,而且提取出的刻痕信息,可为大陆构造单元划分提供客观依据.     

基于微米CT的磨介对产物三维形貌影响实验设计

本文设计研究球形和六棱柱形研磨介质对煤炭破碎产物三维形貌特征影响的实验,具体过程包括不同时间批次煤炭破碎和筛分,基于高分辨三维X射线显微成像系统的粗粒级煤炭无损检测以及基于Dragonfly三维数据分析软件的完整颗粒分割提取和三维形貌特征参数计算等环节。结果显示：在球磨机转速率较低的前提下,钢球和钢锻的总表面积或总质量相同时,钢球作用下物料的初始粒级破碎速率略高于钢锻,且-1 mm细粒级产率最高。研磨作用促使粗粒级物料的体积和表面积降低,3种研磨条件下表面积最大的钢锻对样品的“磨剥”作用最为明显,颗粒球形度最高。     

磁暴主相期间外辐射带结构的变化

本文利用相对論带电粒子的两个寝渐不变量,討論了磁暴主相期間外輻射带中心結构的变化。作者认为磁暴主相是由“磁暴带”环电流所产生。“磁暴带”假設位于外輻射带中心之外,它是太阳等离子体穿入磁层后形成的。本文对初始能量W=20Kev和W=1Mev的电子分別进行了計算。 結果表明,在磁暴主相期間电子向外漂移,其赤道投擲角減小,但镜点离地面距离增高。因此,主相时所观測到的极光,并不是由于地磁場的平緩下降使小投擲角电子注入大气层而形成的。此外,計数率降低的主要原因是由于力管截面膨胀造成的粒子密度減小以及电子減速,而电子減速与投擲角有关,由此决定了电子通量沿磁力线分布的变化。以上結果与探险者6号（Explorer Ⅵ）的观測一致。     

高强复合玻璃纤维加固RC梁疲劳性能研究

现有桥梁中有一部分需要进行加固,而采用高强复合玻璃纤维进行加固在国内尚属起步阶段,研究其加固性能,尤其是加固后的疲劳性能是一项有意义的工作。本文进行了高强复合玻璃纤维加固RC梁在重复荷载作用下的弯曲性能试验研究。试验表明:粘贴高强复合玻璃纤维后混凝土梁的疲劳寿命提高了2倍多,其疲劳变形减少了61%~65%,加固梁的疲劳抗裂性能得到了较大改善。因此,粘贴复合玻璃纤维是提高混凝土梁疲劳性能的有效方法,可用于延长混凝土梁的使用寿命。本文还通过加固梁的钢筋应力幅值与疲劳寿命的关系,拟合出S-N曲线。     

原位岩土CT及其关键技术探讨

当前应用工业X射线CT技术观测岩土内部微观结构和力学特性成为研究工程地质的热点课题。然而,现有CT技术的“笨、大、重、险、贵”限制了现场应用能力,且常规岩土工程勘察方法存在丢失或破坏原有地质信息的问题。本文提出原位CT技术的概念,并指出其在岩土工程勘察领域应用中的关键技术。基于超小型冷阴极脉冲式X射线管及成像设备搭建随钻原位CT实验平台,实验结果表明该方法能够实现原位岩心数字采样与CT快速重构。在此基础上明确后续研究重点和关键技术,主要包括2D/3D CT快速重构新理论和新方法,解析CT重构图像与岩土颗粒特性之间的关系以及局部精细结构重建算法,构建精确的原位岩心3D微观结构模型;结合3D打印技术制备原位置岩土准样本,研究等效准样本的力学特性;建立时-空四维岩土工程勘察数据库,引入人工智能算法形成具有学习和预测的反馈评价体系,对丰富当前岩土工程勘察方法和完善原位CT技术具有重要的科学意义。      

9 MeV工业CT系统下一种简单的 线衰减系数测定方法

在考虑选择射线源能量、计算射线源的穿透能力或研究材料屏蔽性能时,被检测材料的线衰减系数是一个重要参数。本文基于9 MeV工业CT系统,提出一种简单的线衰减系数测定方法,对CT检测工作中常见的铝（Al）、钨（W）和钢（Fe）材料进行线衰减系数的测定。首先,选取不同厚度的金属材料,分别放置于探测器与射线源之间,使中心射束垂直透过金属材料;然后分别读取不同厚度金属材料下探测器通道的示数,通过线性拟合计算出被检测材料的线衰减系数;最后将测定结果与文献和NIST数据库中的结果进行比较。结果表明,通过实验测定的三种材料的线衰减系数比较准确,实验结果可用于相同材料的CT检测中,也可采用本文方法计算其他材料的线衰减系数。      

大功率井-地电磁同步发射技术分析与系统实现

为了提高勘探深度和分辨率,对于地球物理传统可控源电磁法的人工激励场源而言,主要通过提高其发射功率和更换激发方位的途径来实现,但是单套的发射系统会因为功率的增加而变得笨重、复杂和可靠性降低,且不适用于金属矿复杂的探测环境.本文采用分布于勘探目标区周边多个方位的中功率同步发射系统来组合成一套大功率发射系统,该系统可以显著提高探测区接收信号的信噪比,有望克服传统可控源类方法的探测盲区和获取可靠性更高的异常体反演结果.每个单套发射系统由发电机、开关供电电源、发射电缆、发射电极、发射机及其外控同步激发控制器构成.利用此发射系统可以在地面或井下的多个位置布设多个人工激励场源,同时对异常体进行扫频激发,频率范围覆盖10 kHz~0.01 Hz,单套发射系统的最大发射功率为48 kW,发射电流大于60 A,同时,在地面、井道、巷道或已有的探测井中采集电磁场信号.通过对均匀半空间理论场值的叠加计算以及实际数据的对比研究发现,多方位场源同时激发能够提高目标区信噪比,并初步验证了其可行性.该方法对可控源电磁法系统提出了一种全新的研发方向,为金属矿勘探提供了一种新的探测手段.     

Theoretical study on multi‐level source design

This paper studies aspects that influence the de‐ghosting performance of marine multi‐level sources based on a modified Johnson model. The normalized squared error between actual signature and its corresponding ghost‐free signature is introduced to evaluate the multi‐level source design. The results show that optimum depth combinations and volume combinations exist in the design. However, there is also some flexibility in the volume combination which makes it possible to optimize with respect to residual bubble oscillation. By considering both operational aspects and performance, we propose that three or four levels in a multi‐level source are reasonable. Compared to a horizontal source, a multi‐level source can be designed to reduce the notch effect, strengthen the down‐going energy and improve the energy transmission directivity. Studies of the influence of depth and firing time deviations indicate that a multi‐level source is more stable than a normal horizontal source in an operational environment.     

EXTENDED MARINE ARRAYS VERSUS SIMULATED EXTENDED ARRAYS*

Two factors are responsible for the fact that an extended marine source array performs better than a point source: 1. a higher degree of transmission of the radiated seismic energy through the water-sediment interface providing a better penetration; 2. filtering effects. The higher degree of transmission is due to: (a) the directivity of extended sources, (b) the lower reflection coefficient at the water-sediment interface for seismic waves radiated from an extended source array than for spherical seismic waves radiated from a point source, (c) the lower amplitude decay of the pulses from an extended source than from a point source. In addition, signature characteristic of an extended source array and Fresnel zone of waves generated by such a source differ from those corresponding to a point source. The propagating wavelet radiated from a point source array may not be, in a sedimentary sequence below the sea-floor, the linear combination of wavelets emitted from point sources. In such cases, there is a noticeable difference between the performance of a field-implemented source array and that of the corresponding simulated source array. The performances of the field-implemented and simulated extended receiver arrays can be identical if the recording system is adequate and the processing technique appropriate.     

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。      

EM MODELLING USING SURFACE INTEGRAL EQUATIONS1

The theory by which the Surface Integral Equation method may be applied to the solution of electromagnetic transmission boundary value problems is presented. For a 3D target of arbitrary electrical property contrast with its host medium excited by an arbitrary time-harmonic source, two integral equations are derived which need to be simultaneously solved for tangential electric and magnetic source density on the target's surface. If the target is 2D, though still excited by an arbitrary source (the 2½ D case), the problem is best solved in the transform domain for a number of different wavenumbers in the target's strike direction. Then a set of four simultaneous scalar integral equations needs to be solved for the components of the surface source density transforms in the target's strike direction and in the direction of the tangent vector to the target's cross-sectional contour. Examples are presented in which the 2½D problem is solved numerically using the method of moments with piecewise linear basis functions. Although the results generally compare well with analytical solutions, or solutions obtained numerically by other means, errors appear in the calculation of the real response of these targets to excitation by a magnetic dipole source at low frequencies. This is attributed to ill-conditioning of the system resulting from a non-unique solution at zero frequency.     

CTX射线能谱滤过器的优化设计

采用蒙特卡罗方法对CTX射线能谱滤过器的优化设计进行了研究。使用EGSnrc软件对电子打靶产生X光子的物理过程和X光子穿过不同滤过器的物理过程进行了模拟,从信噪比的角度给出了优化设计的依据和计算公式。结果表明,滤过器设计存在最优化的设计参数,但是在不同的成像条件和成像要求下,其最优化参数是不同的,需要根据具体的条件来确...     

海底地震有限断层破裂模型对近场海啸数值预报的影响

快速准确的海啸源模型是近场海啸精确预警的关键.尽管目前还没有办法直接对其进行正演定量计算,但是可以通过多源地震、海啸观测数据进行反演或联合反演推算.不同的海啸源可能导致不同的预警结论,了解不同类型海啸源适用性、评估海啸源特征差异对近场海啸的影响,无论对于海啸预警还是海啸模拟研究尤为重要.本文评估分析了6种不同同震断层模型对2011年3月11日日本东北地震海啸近场数值预报的影响,重点对比分析了有限断层模型与均一滑动场模型对近场海啸产生、传播、淹没特征的影响及各自的误差.研究表明:近场海啸波能量分布主要取决于海啸源分布特征,特别是走向角的差异对海啸能量分布影响较大;有限断层模型对海啸灾害最为严重的39°N以南沿岸地区的最大海啸爬坡高度明显优于均一滑动场模型结果;综合对比DART浮标、GPS浮标及近岸潮位站共32个站次的海啸波幅序列结果发现有限断层模型整体平均绝对/相对误差比均一滑动场模型平均误差要低,其中Fujii海啸源的平均绝对/相对误差最小,分别是0.56m和26.71%.UCSB海啸源的平均绝对/相对误差次之.3个均一滑动场模型中USGSCMT海啸源模拟精度最高.相对于深海、浅海观测站,有限断层模型比均一滑动场模型对近岸观测站计算精度更高.海啸源误差具有显著的方向性,可能与反演所采用的波形数据的代表性有关;谱分析结果表明Fujii海啸源对在12至60min主频波谱的模拟要优于UCSB海啸源.海啸源中很难真实反映海底地震破裂过程,然而通过联合反演海啸波形数据推算海啸源的方法可以快速确定海啸源,并且最大限度的降低地震破裂过程与海啸产生的不确定性带来的误差.     

地震氡观测计量溯源初步探究

根据氡观测仪的氡室校准和氡气固体源校准两种校准方式的实验结果, 讨论了使用标准仪器校准氡观测仪器的可靠性问题。 用国际公认的计量传递仪器AlphaGUARD P2000Pro或AlphaGUARD P2000F测氡仪作为氡气溯源仪器, 对九江地震台FD-125氡钍分析器的三个闪烁室进行了氡室校准、 氡气固体源校准和仪器校准三种方法实验, 得到标准仪器校准、 氡气固体源校准得出K值相对氡室校准结果偏差均小于6%, 结果表明, 三种方法的校准结果均符合目前氡观测计量溯源技术要求, 能达到与国家氡计量刻度相统一目的。     

频率域2维电磁测深资料的RRI反演

本文将大地电磁反演中的RRI方法应用于线源频率测深模型资料的反演中.当背景电导率变化很小时,可用变化前的电场来近似代替变化后的电场,从而在反演方程的推导过程中将有源电磁场中的源项消掉,得到和大地电磁场相同的反演方程,使有源电磁波的反演也可以应用RRI方法.反演过程中所需要的模型资料通过有限元方法得到,该资料不需做近场校正,直接用适合于有源电磁场的RRI方法反演,避免了近场校正带来的误差.数值模型结果证明该方法是可行的.最后,用RRI方法讨论了当源和目标区间存在低阻异常体时只对目标区反演的可行性,对实际工作的解释有一定的指导意义.