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。     

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X射线骨密度仪技术进展综述

骨质疏松的日趋严重使得骨密度的测量越来越受到人们的关注。随着医疗技术的不断进步,双能X射线骨密度仪以其精确的测量结果,较低的辐射剂量以及多种类多型号,被广泛运用于骨质疏松的诊断中。本文介绍骨密度的概念、测量方法和部位,重点介绍双能X射线骨密度测量的基本原理和关键技术。通过不同的分类方法对现有双能X射线骨密度仪进行分析和阐述,并通过硬件和软件对目前双能X射线骨密度仪存在的问题进行分析,对未来该技术的发展趋势进行了讨论和预测。     

绝对重力仪中3种数据处理方法比较

绝对重力仪中对激光干涉信号的采集和处理是测量绝对重力加速度的基础。对激光干涉信号进行数字信号处理,其结果可以构建绝对重力仪中自由落体的运动轨迹,讨论3种基于该重建运动轨迹的数据处理方法,分别为整体最小二乘拟合,局部最小二乘拟合以及遗传算法。处理结果表明局部最小二乘拟合方法的处理效果最好,对落体位置的平均拟合误差在4 nm范围内,满足测量精度要求。     

多能谱X射线成像技术及其在CT中的应用

随着探测器技术的不断发展,具有能谱分辨能力的光子计数探测器成为人们研究的焦点,并在X射线成像领域开始得到应用。使用该种探测器,可以将具有较宽能谱分布的X射线分为不同的能区分别进行计数,获得详细的能谱信息及不同能量射线的衰减信息,由此引出了“多能谱成像”的概念。本文介绍了近些年来光子计数探测器技术的发展及其在X射线成像中的应用,同时分析了多能谱技术应用于CT成像所带来的一些优势,如降低辐射剂量、提高信噪比、提高物质识别精度、提高造影剂成像效果等。目前,许多研究机构都致力于研究更快速的电子学设备,以适应高计数率下快速成像的需求,随着多能谱成像技术研究的不断深入,必将为X射线成像及CT领域带来许多新的变革。     

正交最小二乘法在确定台站震级偏差校正公式中的应用

经典最小二乘回归模型假设自变量没有误差而所有误差都集中于响应变量,但是许多应用领域中实际问题的自变量含有噪声数据,往往不符合这个假设,经典最小二乘回归模型不再适用。为克服这一缺陷,介绍了正交最小二乘回归模型和参数估计算法。对经典最小二乘和正交最小二乘回归系数进行了理论分析和计算机数值仿真,结果表明当自变量和响应变量都含有误差时,正交最小二乘法优于经典最小二乘法。最后将经典最小二乘法和正交最小二乘法用于蒙城地震台2001-2006年地震数据,确定了台站震级偏差校正公式,并对它们的结果进行了详细比较。     

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。     

分块三维速度模型生成及理论地震图的计算

本文提出了在计算机上实现分块三维地壳模型及利用加权最小二乘拟合生成平缓光滑的三维速度函数的方法,给出了适用于分块、块内速度连续变化的三维模型中Cauchy射线追踪的新算法,简介了基于上述方法反射线的基本理论所编制的合成三维理论地震图的程序包RSSGTD.给出的两个盆地状模型的算例表明,所使用的模型生成方法具有模拟复杂地壳结构的能力;与三维样条函数方法比较,最小二乘拟合方法能给出更加适合射线方法合成地震图计算的速度函数,并且内存小、计算速度快;所给出的Cauchy射线追踪算法能够适合块状模型中任何体波射线的追踪.     

岛津SCT-3000TE高压故障检修

本文介绍一例岛律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%,正常时应小于10%,所以探测器测得的线量严重不足,引起图象质量变差。     

分块三维速度模型生成及理论地震图的计算

本文提出了在计算机上实现分块三维地壳模型及利用加权最小二乘拟合生成平缓光滑的三维速度函数的方法,给出了适用于分块、块内速度连续变化的三维模型中Cauchy射线追踪的新算法,简介了基于上述方法反射线的基本理论所编制的合成三维理论地震图的程序包RSSGTD.给出的两个盆地状模型的算例表明,所使用的模型生成方法具有模拟复杂地壳结构的能力;与三维样条函数方法比较,最小二乘拟合方法能给出更加适合射线方法合成地震图计算的速度函数,并且内存小、计算速度快;所给出的Cauchy射线追踪算法能够适合块状模型中任何体波射线的追踪.     

基于X射线能谱拟合的地球中性大气数密度反演模拟及误差分析

利用X射线掩星技术可以反演得到地球高中层和低热层总的中性大气密度,这是其他手段很难探测到的区域.通过模拟NICER望远镜观测蟹状星云(Crab Nebula)的地球大气掩星过程,在1~10 keV能量范围内,对X射线地球大气掩星期间的光变曲线和能谱建模,通过对不同海拔高度范围内的能谱模型添加噪声,生成能谱仿真数据,通过非线性最小二乘拟合方法对模型和数据进行拟合,得到地球大气密度反演结果.作为NICER望远镜主要的科学仪器,X射线定时仪(XTI)拥有很高的吞吐量和背景噪声的低敏感性,可以模拟生成信噪比很高的光变曲线和能谱数据.通过光变曲线的模拟结果发现,对于能量范围在1~10 keV的X射线,掩星发生在100~200 km的海拔高度范围内,对该掩星过程中1~10 keV的衰减能谱进行提取,并用能谱模型对其进行拟合从而可以反演得到地球中性大气密度.本文中,NRLMSISE-00模型的大气密度被选为真值,用来生成能谱仿真数据,NRLMSIS 2.0模型的大气密度被选为的初值,用来构建模型能谱并与能谱仿真数据进行拟合.通过对不同海拔高度范围内的模型能谱和仿真数据的拟合,得到修正因子γ的最佳拟合值,计算修正因子γ的最佳拟合值与初值的乘积,得到地球大气密度的反演结果.对不同海拔高度范围内的模型能谱和仿真数据的拟合结果进行统计学分析,计算最佳拟合模型和仿真数据之间的²/dof和p值(p-value),从而评价最佳拟合模型和仿真数据之间的拟合优度,并计算地球大气密度的反演结果与真值之间的测量误差,发现100~115 km高度范围内的大气密度反演结果与模型真值之间的测量误差介于-0.067%~10.22%之间,115~180 km高度范围内的大气密度反演结果与真值之间的测量误差介于-3.67%~1.92%之间,180~200 km高度范围内的大气密度反演结果与真值之间的测量误差介于-8.03%~0.305%之间,最后分析了影响反演结果测量误差的因素.

     

一种X射线探测器测试仪的开发与应用分析

线阵列X射线探测器是X射线安全检查设备的核心部件,X射线探测器测试仪是针对安检设备的基础部件—X射线闪烁探测器的信号增益、本底噪声信号、相邻像素信号串扰等性能指标进行测试而设计的基础部件专用测试仪器。本文简要论述X射线探测器测试仪的功能和关键技术,介绍一种手动微调探测器测试仪的设计。该测试仪已经应用于X射线探测器的测试,文中列出了部分测试结果。     

新型气氡仪三种常用校准方法的差异性比测分析

为保证气氡测量结果准确性和可靠性,需对测氡仪器进行定期校准。应用目前我国地震系统内常用的三种校准方法：标准仪器校准法、RN-FD循环式氡气源校准法及固体氡气源校准法,对入网新型气氡仪进行校准方法比测。得出结果认为：循环式常压取源方式更接近新型数字化氡观测仪器的正常工作方式;标准仪器校准法是目前正在使用的几种校准方法中系统误差最小、校准效率最高、维护成本最低的方法;RN-FD循环式氡气源校准法和固体氡气源校准法均为标准物质传递方法,该方法存在诸多困难及不便(如放射性固体源运输、人员技术及环保监管等)影响仪器校准的及时性。通过分析这三种校准方法在原理、使用操作方法等方面的差异,讨论它们对校准结果准确度的影响,为新型仪器的校准操作规程(规范)的编写及实施提供参考。     

Evaluation of the MODIS snow cover fraction product

Eleven years of daily 500 m gridded Terra Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) (MOD10A1) snow cover fraction (SCF) data are evaluated in terms of snow presence detection in Colorado and Washington states. The SCF detection validation study is performed using in‐situ measurements and expressed in terms of snow and land detection and misclassification frequencies. A major aspect addressed in this study involves the shifting of pixel values in time due to sensor viewing angles and gridding artifacts of MODIS sensor products. To account for this error, 500 m gridded pixels are grouped and aggregated to different‐sized areas to incorporate neighboring pixel information. With pixel aggregation, both the probability of detection (POD) and the false alarm ratios increase for almost all cases. Of the false negative (FN) and false positive values (referred to as the total error when combined), FN estimates dominate most of the total error and are greatly reduced with aggregation. The greatest POD increases and total error reductions occur with going from a single 500 m pixel to 3×3‐pixel averaged areas. Since the MODIS SCF algorithm was developed under ideal conditions, SCF detection is also evaluated for varying conditions of vegetation, elevation, cloud cover and air temperature. Finally, using a direct insertion data assimilation approach, pixel averaged MODIS SCF observations are shown to improve modeled snowpack conditions over the single pixel observations due to the smoothing of more error‐prone observations and more accurately snow‐classified pixels. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

SEISMIC VELOCITY ESTIMATION*

The accuracy of the two most common arrival time functions used in seismic velocity estimation is investigated. It is shown that the hyperbolic arrival time function is more accurate than the parabolic arrival time function for a horizontally layered elastic medium. An upper bound on the difference between the two arrival time functions is given. A maximum-likehood detector for estimating the arrival time of the signals is given. For the signal-in-noise model that is used the maximum-likelihood detector is equivalent to a least-squares detector which corresponds to using the signal energy as coherency measure. The semblance coefficient corresponds to a normalized least-squares detector. The semblance coefficient is very similar to a filter performance measure that is used in least-squares filter design.     

双能CT能谱误差传递分析

双能CT技术可以重建物质的原子序数和电子密度信息,是一种有效的物质辨别技术。进行X射线能谱估计是双能重建的前提,能谱估计的准确性直接影响双能重建结果。但是,目前还没有学者对能谱估计的误差如何影响双能图像质量进行系统的研究。本文从双效应分解双能重建出发,量化分析能谱估计误差对双能重建结果的影响并给出误差传递的理论计算方法,论证影响双能图像准确重建的关键因素,同时由此定义适用于双能成像分析的能谱误差和针对双能成像的等效能谱概念。初步实验结果验证了这些理论的有效性。