线吸收系数能谱效应解析法研究X-强激光与粒子束.PDFVIP

　第 16 卷 　第 10 期 强 激 光 与 粒 子 束 Vol. 16 ,No. 10 　 　2004 年 10 月 HIGH POWER LASER AND PARTICLE BEAMS Oct. ,2004 　 ( ) 文章编号 : 　100124322 2004 1021356205 X 线吸收系数能谱效应解析法研究 刘 　进 , 　刘 　军 , 　李必勇 , 　施将君 ( 中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900) 　　摘 　要 : 　用数值模拟的方法研究了 FTO 客体材料的线吸收系数随着穿透材料深度的变化关系 ,并拟合 出材料有效线吸收系数与厚度之间的函数表达式。研究结果表明 ,在闪光照相中 X 光能谱发生了硬化 ,并随 着穿透材料深度的增加谱平均线吸收系数会随之减小。FTO 客体中钨的平均有效线吸收系数 0. 838 (4. 53 %) - 1 ( ) - 1 cm ,铜的平均有效线吸收系数 0. 297 4. 96 % cm ,能谱效应对有效线吸收系数的影响小于 5 % 。在图像重 建中利用上述的线吸收系数能够反演出精度达 5 %的材料密度。 　　关键词 : 　闪光照相; 　有效线吸收系数 ; 　谱硬化 ; 　解析法 　　中图分类号 : 　O434. 1 ; R814. 3 　　　　文献标识码 : 　A 　　通过高能闪光照相能够获得未知客体的密度分布。在闪光照相中 ,均匀客体和非均匀客体有共同的规律 ———材料的质量吸收系数只与光路上的面质量相关 ,而与密度是否均匀无关。因而通过对均匀客体的吸收系 数的研究即可获得也适用于非均匀客体的面质量与吸收系数的关系。对于均匀客体而言 ,这与材料厚度和线 吸收系数的关系相对应。目前 , 国际上通用的照相模型是 FTO ( French test object) 模型。高能闪光照相中的吸 收系数与医学中的 CT 数相当。不同的 CT 数反映了不同的人体组织密度结构 ,不同的吸收系数反映了不同的 密度分布。因此 ,在闪光照相中吸收系数占有重要的地位。对于吸收系数的研究 ,前人已经做了大量的工作 , 单能下的各种材料吸收系数已经完善 ,可以直接从文献中查到。 　　影响吸收系数的两个重要因素 :能谱效应和散射影响[1 ] 。能谱效应是照相过程中能谱发生不断地改变而 引起的吸收系数改变。散射影响是由于散射的存在引起光程的减小而使对应的吸收系数减小[2 ] 。在能谱效应 ( ) 和散射影响方面 , 医学上低能 电子束能量低于 1MeV 情况下以水或组织为研究对象的工作已经深入开 展[3 ,4 ] 。由于轫致辐射能量微分截面表明电子束打靶产生的 X 光源具有能谱特性 ,又因在闪光照相中普遍存 在吸收系数的能谱效应 ,因此 ,对吸收系数能谱效应的研究具有重要意义。 1 　X 光源 　　高能闪光照相的 X 光源由电子加速器尾端的轫致辐射靶产生。研究所用的电子束能量为20MeV 。轫致辐 射的微分截面[5 ] 公式如下。 　　对能量的微分截面 2 2 2 dσ 2 Z r0 1 E 2 E 2