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基于缪子离散能量的材料鉴别实验研究 被引量:3
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作者 李雨芃 汤秀章 +4 位作者 陈欣南 高春宇 陈雁南 范澄军 吕建友 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期373-379,共7页
宇宙射线缪子具有穿透力强、对重核材料敏感的特点,近年来被广泛应用于核材料检查等领域.缪子与不同原子序数材料发生的多重库仑散射效果不同,利用这点可以对被测物体进行成像以及材料鉴别,而在该过程中引入缪子的能量信息可以提高材料... 宇宙射线缪子具有穿透力强、对重核材料敏感的特点,近年来被广泛应用于核材料检查等领域.缪子与不同原子序数材料发生的多重库仑散射效果不同,利用这点可以对被测物体进行成像以及材料鉴别,而在该过程中引入缪子的能量信息可以提高材料鉴别的准确度.本文基于原子能院研制的缪子成像装置开展了5种样品的材料鉴别实验,使用离散能量拟合近似连续能量的缪子散射角分布,进而测量出各材料的辐射长度并以此作为特征量进行材料鉴别.实验结果表明,在约1400个有效缪子事例下,Al-Fe和Fe-Pb可以在95%的置信水平下有效区分,该方法相比于不引入缪子能量信息对Pb-W鉴别的准确率提高了18.5%. 展开更多
关键词 宇宙射线缪子 缪子成像 离散能量 材料鉴别
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秦始皇陵地宫宇宙射线缪子吸收成像模拟研究 被引量:5
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作者 苏宁 刘圆圆 +1 位作者 王力 程建平 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期132-138,共7页
宇宙射线缪子吸收成像技术是一种无损成像技术,适用于对大尺度的成像目标进行无损探测.考古学中现有的无损探测方法均存在一定的局限性,若将缪子吸收成像技术应用于考古领域,可以作为对传统无损探测方法的重要补充.本文使用蒙特卡罗GEA... 宇宙射线缪子吸收成像技术是一种无损成像技术,适用于对大尺度的成像目标进行无损探测.考古学中现有的无损探测方法均存在一定的局限性,若将缪子吸收成像技术应用于考古领域,可以作为对传统无损探测方法的重要补充.本文使用蒙特卡罗GEANT4程序,对秦始皇陵地宫缪子吸收成像进行研究,基于已有的秦始皇陵考古数据构建秦始皇陵地宫模型,根据Reyna提出的海平面缪子能谱公式抽样产生缪子源的信息,模拟了宇宙射线缪子在秦始皇陵地宫中的输运过程,并利用图像重建算法实现墓室大小和位置的重构.模拟结果表明,利用单视角获得的缪子通量投影数据可以给出地宫中墓室边界的二维角坐标,利用两个视角的投影数据可以重建墓室大小和三维位置,重建得到的墓室边长和墓室中心位置相对于理论值的差异在7%左右. 展开更多
关键词 缪子吸收成像 宇宙射线缪子 蒙特卡罗模拟
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缪子多模态成像图像质量分析 被引量:4
3
作者 霍勇刚 严江余 张全虎 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期31-40,共10页
缪子多模态成像有效利用了宇宙线缪子与材料相互作用产生的散射信息以及产生次级诱发中子的缪子信息.为对缪子多模态成像图像质量进行分析,基于GEANT4程序设置了探测模型,从缪子多重库仑散射模块和缪子诱发中子模块两部分对探测模型可... 缪子多模态成像有效利用了宇宙线缪子与材料相互作用产生的散射信息以及产生次级诱发中子的缪子信息.为对缪子多模态成像图像质量进行分析,基于GEANT4程序设置了探测模型,从缪子多重库仑散射模块和缪子诱发中子模块两部分对探测模型可靠性进行了验证,开发了缪子多模态成像模拟程序,得到了重建图像.成像12 h可达到4 mm的空间分辨率,成像时间在小时量级可清晰分辨边长10 cm的^(235)U立方体和其他常见的高、中、低原子序数材料立方体.经过12 h成像时间,包覆模型的缪子散射成像图像会造成误判,但缪子多模态成像图像能够正确反映^(235)U材料存在.不同成像时间内,缪子多模态成像图像的结构相似性指标均优于单一成像方法成像图像.研究结果表明与缪子散射成像图像和诱发中子符合的缪子成像图像相比,缪子多模态成像图像有更好的成像质量,能够适应更复杂的成像场景,在特殊核材料的检测识别方面更有优势. 展开更多
关键词 宇宙线缪子 缪子多模态成像 图像质量
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基于散射和次级诱发中子的缪子多模态成像 被引量:2
4
作者 严江余 张全虎 霍勇刚 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第19期37-45,共9页
现有以散射为主的宇宙线缪子成像难以从高原子序数材料中有效区分特殊核材料,利用缪子在特殊核材料中产生的次级诱发中子标记入射缪子,可从高原子序数材料中辨别特殊核材料,但其成像时间长且成像质量较低.缪子多模态成像利用缪子穿透材... 现有以散射为主的宇宙线缪子成像难以从高原子序数材料中有效区分特殊核材料,利用缪子在特殊核材料中产生的次级诱发中子标记入射缪子,可从高原子序数材料中辨别特殊核材料,但其成像时间长且成像质量较低.缪子多模态成像利用缪子穿透材料的散射信息以及被材料阻止时产生次级诱发中子的缪子信息,可有效解决单一成像方法的不足.基于GEANT4程序设置探测模型,以Cosmic-ray Shower Library为缪子源,开发了与诱发中子符合的缪子成像、缪子散射成像、缪子多模态成像模拟程序,并在模拟数据的基础上分别实现了成像算法,得到了不同模型的成像结果.模拟结果表明,基于散射和次级诱发中子的缪子多模态成像不仅成像快、质量高,而且能明显区分特殊核材料与其他高原子序数材料,具有探测特殊核材料的独特优势. 展开更多
关键词 宇宙线缪子 缪子散射成像 缪子诱发中子 缪子多模态成像
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基于卷积神经网络的μ子散射成像材料识别方法研究
5
作者 高春宇 汤秀章 +4 位作者 陈欣南 范澄军 陈雁南 李雨芃 吕建友 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期353-361,共9页
本文采用卷积神经网络的机器学习方法进行了μ子成像的材料识别,通过迭代训练数据获得最优模型并测试样品在不同测量时间下的识别准确度。在中国原子能科学研究院的μ子散射成像装置上开展了不同材料的测试实验,根据实验测量数据进行径... 本文采用卷积神经网络的机器学习方法进行了μ子成像的材料识别,通过迭代训练数据获得最优模型并测试样品在不同测量时间下的识别准确度。在中国原子能科学研究院的μ子散射成像装置上开展了不同材料的测试实验,根据实验测量数据进行径迹重建并计算μ子的入射和散射角,构建基于卷积神经网络结构的材料识别模型进行特征提取,实现对材料的分类识别,并进一步引入残差和特征矩阵提高了材料的识别准确度。实验结果表明,对于10 cm×10 cm×10 cm的钨块,材料识别准确度在测量5 min时达到99.1%,在测量10 min时达到100.0%。这种基于卷积神经网络的方法为μ子散射成像材料识别提供了一种新途径。 展开更多
关键词 宇宙射线μ子 卷积神经网络 散射密度 材料识别
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宇宙射线μ子成像探测器研究现状与展望
6
作者 王振宇 王尊刚 +5 位作者 李志远 樊海军 李海俊 席善学 张耀中 周春芝 《防化研究》 2023年第6期13-25,共13页
宇宙射线μ子成像技术是一种新型无损探测方法,具有无需放射源、穿透性强的优点,可用于关键核设施、核材料的探测核查。本文调研了国内外宇宙射线μ子成像技术的研究现状,从透射成像与散射成像两种方式分析了μ子成像技术的基本原理和特... 宇宙射线μ子成像技术是一种新型无损探测方法,具有无需放射源、穿透性强的优点,可用于关键核设施、核材料的探测核查。本文调研了国内外宇宙射线μ子成像技术的研究现状,从透射成像与散射成像两种方式分析了μ子成像技术的基本原理和特点,重点梳理了国内外μ子成像探测器的发展现状,总结了核乳胶探测器、气体探测器、塑料闪烁体探测器等3类μ子探测器的成像原理、系统参数、工作特性、典型应用及优缺点,并对宇宙射线μ子成像探测器的未来发展进行了展望,为μ子探测器的进一步研究提供参考。 展开更多
关键词 宇宙射线μ子 μ子成像 气体探测器 闪烁体探测器
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Investigating the Apparent Teleconnection between Cosmic-Ray Muon Flux over Jamaica and Large-Scale Climate Phenomena That Impact the Caribbean
7
作者 Lawrence Patrick Brown John Charlery Mitko Voutchkov 《Atmospheric and Climate Sciences》 2019年第4期626-649,共24页
The apparent teleconnection between cosmic-ray muon flux over a base point in the Caribbean is discussed against the background of an extensive record of indices representing large-scale climatic phenomena, but limite... The apparent teleconnection between cosmic-ray muon flux over a base point in the Caribbean is discussed against the background of an extensive record of indices representing large-scale climatic phenomena, but limited cosmic-ray muon flux data. Many investigators have shown that large-scale climate phenomena influence sub-seasonal and seasonal climate variability, especially in the northern hemisphere and their impacts on the Caribbean are well documented. These climatic phenomena that impact the Caribbean include, but are not limited to, the El Nino Southern Oscillation, the Quasi-Biennial Oscillation, the North Atlantic Oscillation, and the Arctic Oscillation which is now being investigated. Although strong statistical correlation between variables over non-contiguous regions are not absolute as proof of teleconnections, the correlation strength can be used as an indication of its existence. The data gathered at the Mona Campus of the University of the West Indies, in Jamaica, using a simple QuarkNet 6000 muon detector over the period September 2011 to September 2013, showed an apparent significant relationship with these climatic indices. This suggests that cosmic-ray muon flux might be linked to the behavior of the climate phenomena and therefore can be used as a climate or meteorological index over the Caribbean. 展开更多
关键词 cosmic-ray muon University of the West Indies Mona CLIMATE PHENOMENA TELECONNECTIONS
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测量缪子寿命和衰变能谱的简单装置及其蒙特卡洛模拟 被引量:1
8
作者 胡雨石 王天冶 +2 位作者 梅叶峰 张钊 宁传刚 《物理与工程》 2016年第5期27-32,共6页
文章设计了一套简单的测量缪子平均寿命和衰变能谱的装置.用闪烁体探测器测量缪子衰变事件,探测器的输出信号用一个简单低成本的信号判选电路判选出缪子衰变事件,并触发数字示波器记录缪子衰变的信号.一个自行编写的可视化控制软件可以... 文章设计了一套简单的测量缪子平均寿命和衰变能谱的装置.用闪烁体探测器测量缪子衰变事件,探测器的输出信号用一个简单低成本的信号判选电路判选出缪子衰变事件,并触发数字示波器记录缪子衰变的信号.一个自行编写的可视化控制软件可以从这些记录的信号中分析出缪子的平均寿命和衰变能谱.本文还提出了一种用能量损失的朗道分布进行系统能量定标的方法.对探测系统进行了蒙特卡洛模拟,很好重现了实验结果.该套系统中所有的硬件和软件都是对学生完全开放的,非常适合用于教学实验. 展开更多
关键词 宇宙线缪子 缪子衰变 能谱 朗道分布 蒙特卡洛模拟
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基于宇宙射线缪子的土壤含水率监测 被引量:1
9
作者 姜山 刘国睿 +5 位作者 刘军涛 李晓鹏 钱湘萍 付治强 王宝祥 刘志毅 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期330-336,共7页
为了丰富土壤含水率的测量手段,拓展宇宙射线缪子技术在农业工程领域的应用,该研究提出了利用宇宙射线缪子监测土壤含水率的方法,即通过放置在土壤中的缪子探测器测得的宇宙射线缪子计数来反推出土壤含水率。利用蒙特卡罗程序FLUKA对不... 为了丰富土壤含水率的测量手段,拓展宇宙射线缪子技术在农业工程领域的应用,该研究提出了利用宇宙射线缪子监测土壤含水率的方法,即通过放置在土壤中的缪子探测器测得的宇宙射线缪子计数来反推出土壤含水率。利用蒙特卡罗程序FLUKA对不同含水率的土壤建模并进行数值模拟,得出土壤含水率的探测分辨率,进一步得到最佳的缪子探测器放置深度。结果表明,探测半径与探测器放置深度相关,将探测器放置在地表下方80 cm深度处时,探测半径为6.2 m,此时当探测时长为2 h时,对土壤含水率的探测分辨率可以达到0.1 cm^(3)/cm^(3);当探测时长达到8 h时,探测分辨率可以达到0.05 cm^(3)/cm^(3)。相较于60、70、80、100、110、120 cm等不同深度,探测器放置在地表下方90 cm处时,在相同探测时长条件下,土壤含水率的探测分辨精度最高,达到0.038 cm^(3)/cm^(3)。验证试验结果表明,缪子计数值的变化可以反映出待测物质质量厚度的较小变化。相较于传统的点测量方法和宇宙射线中子法,该方法的探测范围适中(探测半径为6~8 m),且测量结果不易受土壤密度之外的因素影响,可以作为其他监测技术的重要补充,具有广阔的应用前景。 展开更多
关键词 土壤 水分 宇宙射线缪子 蒙特卡罗方法 FLUKA
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μ子成像检测技术在福岛第一核电厂应用现状与发展趋势
10
作者 孟德 高思旖 +2 位作者 许子晓 邱国盛 张玮 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2018年第6期799-804,共6页
μ成像检测技术是对大型构筑物进行内部调査的有效探测手段之一。通过对福岛第一核电厂反应堆堆芯μ子成像技术应用实例,说明了在核能领域μ子成像检测技术应用的现状。综述了μ子成像检测系统的探测装置、信号采集与处理系统、数据传... μ成像检测技术是对大型构筑物进行内部调査的有效探测手段之一。通过对福岛第一核电厂反应堆堆芯μ子成像技术应用实例,说明了在核能领域μ子成像检测技术应用的现状。综述了μ子成像检测系统的探测装置、信号采集与处理系统、数据传输系统的主要性能特点,并对其发展趋势进行了展望。 展开更多
关键词 宇宙线μ子 μ子成像技术 核安全
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宇宙射线缪子核材料快速检测算法研究 被引量:1
11
作者 钱祎剑 张立军 +1 位作者 陈灵新 王冠鹰 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期2339-2345,共7页
根据宇宙射线缪子库伦散射角进行核材料快速检测具有重要意义。本文利用Geant4获取的U、Pb、Fe的缪子库伦散射角数据集,分析缪子散射探测数据的分布特征。使用支持向量机测试了缪子散射探测数据的概率分布函数参数和峭度对不同材料分类... 根据宇宙射线缪子库伦散射角进行核材料快速检测具有重要意义。本文利用Geant4获取的U、Pb、Fe的缪子库伦散射角数据集,分析缪子散射探测数据的分布特征。使用支持向量机测试了缪子散射探测数据的概率分布函数参数和峭度对不同材料分类的性能,提出基于分布特征的宇宙射线缪子核材料快速检测算法。结果表明,该算法仅用数量为10 000的缪子散射探测数据,能实现对相同厚度的U、Pb、Fe的分类,分类准确率达到98.9%以上。 展开更多
关键词 宇宙射线缪子 核材料 快速检测 分布特征 峭度 支持向量机
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宇宙线缪子传统散射成像算法与模拟研究
12
作者 严江余 霍勇刚 +1 位作者 侯林军 张全虎 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2021年第3期359-365,共7页
详细推导了宇宙线缪子传统散射成像算法:径迹类重建算法中具有代表性的最近邻点算法(PoCA)以及统计类重建算法中的最大似然散射角算法(MLS)、最大似然散射角和位移算法(MLSD)和期望最大算法(EM)。介绍了新发展的成像方法。进行了模拟实... 详细推导了宇宙线缪子传统散射成像算法:径迹类重建算法中具有代表性的最近邻点算法(PoCA)以及统计类重建算法中的最大似然散射角算法(MLS)、最大似然散射角和位移算法(MLSD)和期望最大算法(EM)。介绍了新发展的成像方法。进行了模拟实验,模拟研究表明统计类重建算法具有更好的成像精度。 展开更多
关键词 宇宙线缪子 成像算法 模拟研究
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Shashlyk电磁量能器反光层性能研究
13
作者 李昂 冯思远 +1 位作者 张忠泉 焦健斌 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2016年第8期873-876,共4页
Shashlyk电磁量能器采用薄片型闪烁体,包裹闪烁体的反光层材料对其光学性能有重要影响。本工作搭建了一套宇宙线μ子测试系统,测量不同反光层材料对闪烁体光学性能的影响。测量结果表明,反光层材料的反射率是影响闪烁体光收集效率的主... Shashlyk电磁量能器采用薄片型闪烁体,包裹闪烁体的反光层材料对其光学性能有重要影响。本工作搭建了一套宇宙线μ子测试系统,测量不同反光层材料对闪烁体光学性能的影响。测量结果表明,反光层材料的反射率是影响闪烁体光收集效率的主要因素。 展开更多
关键词 Shashlyk 电磁量能器 闪烁体 反光层 宇宙线斗子
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用于宇宙射线μ子成像的MLS-EM重建算法加速研究 被引量:17
14
作者 刘圆圆 赵自然 +2 位作者 陈志强 张丽 涂超 《CT理论与应用研究(中英文)》 2007年第3期1-5,共5页
宇宙射线μ子检测技术具有穿透力强、对高Z材料敏感等特点,特别适合检测特殊核材料,是监控核材料走私的有效方式。图像重建问题是实现该技术的一个关键难点,MLS-EM算法是目前成像质量较好的算法,但其过长的运算时间制约了该算法在实际... 宇宙射线μ子检测技术具有穿透力强、对高Z材料敏感等特点,特别适合检测特殊核材料,是监控核材料走私的有效方式。图像重建问题是实现该技术的一个关键难点,MLS-EM算法是目前成像质量较好的算法,但其过长的运算时间制约了该算法在实际μ子检测系统中的应用。根据μ子检测系统的特点,本文提出了一种加速方法,在使用POCA重建图像作为迭代初值基础上进一步采用OS方法进行EM加速。模拟实验结果表明该方法能够有效地对MLS-EM重建算法进行加速,这对于宇宙射线μ子成像技术早日投入实际应用具有积极的意义。 展开更多
关键词 宇宙射线μ子成像 加速 径迹重建法 最大似然法 GEANT4
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面向缪子成像的计算神经动力学算法 被引量:1
15
作者 刘梅 任永杰 +1 位作者 金龙 刘军涛 《兰州大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期90-97,共8页
基于缪子成像中需考虑被测物体密度的双端约束以及噪声对探测数据的影响,提出一种面向缪子成像的计算神经动力学算法,可保证结果处于约束范围内.理论分析结果表明,在无噪声或恒定噪声的情况下,该算法全局收敛于缪子成像的理论解,并能有... 基于缪子成像中需考虑被测物体密度的双端约束以及噪声对探测数据的影响,提出一种面向缪子成像的计算神经动力学算法,可保证结果处于约束范围内.理论分析结果表明,在无噪声或恒定噪声的情况下,该算法全局收敛于缪子成像的理论解,并能有效抑制随机噪声.仿真结果表明,该算法在求解缪子成像问题时具有有效性和优越性. 展开更多
关键词 计算神经动力学算法 宇宙射线缪子成像 双端约束 反演
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宇宙线缪子散射成像模拟与算法研究 被引量:5
16
作者 智宇 周静 +8 位作者 陈雷 李沛玉 赵明锐 刘雯迪 贾世海 张昀昱 胡守扬 于伟翔 李笑梅 《原子能科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期990-997,共8页
本文验证了基于Micromegas探测器的宇宙线缪子散射成像系统进行快速核材料检测的可行性,并对实验室宇宙线缪子成像系统原型进行参数估算.基于Geant4程序开发了用于模拟宇宙线缪子物理过程、传输径迹及Micromegas探测器响应的模拟程序.... 本文验证了基于Micromegas探测器的宇宙线缪子散射成像系统进行快速核材料检测的可行性,并对实验室宇宙线缪子成像系统原型进行参数估算.基于Geant4程序开发了用于模拟宇宙线缪子物理过程、传输径迹及Micromegas探测器响应的模拟程序.在模拟数据的基础上,实现并改进了两种主要的宇宙线缪子散射成像算法.根据模拟和成像结果,1m×1m成像系统可在10min内检测到被重元素屏蔽的核材料.10cm×10cm成像系统的缪子事例触发率为0.16s^-1,要获得较为清晰的成像结果,要求探测器位置分辨率达到300μm,探测器增益为1000时实际测量事例至少需要20h. 展开更多
关键词 宇宙线缪子散射成像 Micromegas探测器 成像算法
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一种新的宇宙线μ子寿命测量实验电子学系统设计 被引量:2
17
作者 霍文驹 梁昊 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2016年第5期461-465,共5页
介绍了一种新的宇宙线μ子寿命测量电子学系统设计。专门设计了一种新型级联式直接计数型TDC,利用LVPECL计数器"细计数"和单片机内部计数器"粗计数"级联的方法使得TDC时间分辨达到1 ns,最大量程16.7 ms。该系统主要... 介绍了一种新的宇宙线μ子寿命测量电子学系统设计。专门设计了一种新型级联式直接计数型TDC,利用LVPECL计数器"细计数"和单片机内部计数器"粗计数"级联的方法使得TDC时间分辨达到1 ns,最大量程16.7 ms。该系统主要由LVPECL电路、DAC和具有通用可编程接口(GPIF)的单片机CY7C68013组成。系统成本低且能够满足实验要求,也可用于其他时间测量的实验中。 展开更多
关键词 宇宙线μ子寿命 计数型TDC 时间测量 LVPECL电路
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宇宙线μ子散射成像技术研究进展 被引量:2
18
作者 何伟波 肖洒 +2 位作者 帅茂兵 赖新春 安琪 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2016年第3期297-303,共7页
为进一步深入开展宇宙线μ子散射成像技术研究,发挥其在国土安全、防范核走私、核不扩散等方面的重要作用。论文综述了国内外在宇宙线μ子散射成像技术上的研究进展情况,提出了一些存在的问题以及未来的研究方向。
关键词 宇宙线μ子散射成像 核不扩散 综述
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μ子成像中心面伪影成因及其校正方法研究 被引量:1
19
作者 于百蕙 赵自然 +4 位作者 王学武 吴笃蕃 以恒冠 曾志 程建平 《CT理论与应用研究(中英文)》 2014年第3期385-394,共10页
PoCA算法和MLSD算法是宇宙线μ子成像中常用的两种算法,其成像结果在中心面普遍存在分布均匀、灰度值较小的层状伪影。本文通过分析μ子成像的物理机制和重建算法原理,研究上述中心面伪影,指出其产生原因是成像空间中存在本底物质,并在... PoCA算法和MLSD算法是宇宙线μ子成像中常用的两种算法,其成像结果在中心面普遍存在分布均匀、灰度值较小的层状伪影。本文通过分析μ子成像的物理机制和重建算法原理,研究上述中心面伪影,指出其产生原因是成像空间中存在本底物质,并在此基础上提出一种校正方法,模拟实验表明该方法能在不影响μ子三维重建的前提下有效地消除中心面伪影。 展开更多
关键词 μ子成像 中心面伪影 PoCA算法 MLSD算法
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