Радионуклидная компьютерная томография объектов техники

• Автор: Кузелев, Николай Ревокатович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 203 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Основные обозначения
Введение
Глава 1. Анализ современного состояния методов и средств компьютерной томографии и особенностей контроля объектов техники
• Анализ научно-технических основ трансмиссионной КТ
• Анализ научно-технических основ эмиссионной КТ
• Обзор томографических систем для промышленности
• Анализ актуальных задач контроля объектов техники
• Выводы по главе
Глава 2. Развитие теории радионуклидной томографии применительно к контролю промышленных объектов
• Радиометрический метод регистрации
• Радиографический метод регистрации
• Радиоскопический метод регистрации
• Оценка точностных характеристик РКТ
• Анализ возможностей РКТ по выявлению дефектов
• Сравнение возможностей алгоритмов восстановления
• Выводы по главе
Глава 3. Исследование возможностей радионуклидной томографии при контроле изделий ответственного назначения
• Контроль распределения топлива в твэлах
• Комплексный контроль распределения топлива в твэлах
• Контроль наличия и расположения твэлов в ТВС
• Определение положения конструктивных элементов в объектах авиатехники
• Контроль распределения радиоактивных материалов в объектах
• Выводы по главе
Глава 4. Количественный анализ распределения материалов в объектах на основе данных радионуклидной томографии
• Обоснование количественного анализа распределения материалов
• Методика определения массы ядерного топлива в твэле
• Методика контроля содержания утяжелителя в многослойных объектах
• Методики и алгоритмы восстановления активности изотопов в объекте
• Выводы по главе
Глава 5. Разработка и исследование способов сканирования для оптимизации радионуклидной компьютерной томографии
• Особенности современных сканирующих систем
• Нестабильность положения объекта и системы измерений
• Усовершенствования способов сканирования для повышения
производительности РКТ
• Усовершенствования способов сканирования для повышения точности РКТ
• Совместное использование интроскопии и томографии
• Выводы по главе
Глава 6. Разработка радионуклидных компьютерных томографов для
контроля объектов техники
• Специализированный томограф для исследования шаровых твэлов
• Специализированные системы для контроля стержневых твэлов
• Универсальные томографы-интроскопы
• Томограф для диагностики состояния высоконагруженных объектов
• Эмиссионный компьютерный томограф для исследования облученных твэлов
• Томографическая установка для контроля радиоактивных отходов
• Выводы по главе
Глава 7. Исследование возможностей расширения областей применения радионуклидных систем компьютерной томографии
• Направления исследований теории и практики РКТ
• Применение РКТ для контроля объектов газопроводов
• Применение РКТ для исследования геологических объектов
• Выводы по главе
Основные результаты работы
Список литературы

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
PKT " радионуклидная компьютерная томография,
ТКТ трансмиссионная компьютерная томография,
ЭКТ эмиссионная компьютерная томография,
ТВЭЛ тепловыделяющий элемент атомного реактора,
ТВС тепловыделяющая сборка атомного реактора,
f(x,y) - функция описывающая распределение материала в объекте,
Р(г, (р) ' проекция функции/;,
1(г, (р) ~ интенсивность излучения, прошедшего через объект или испускаемого
источниками, находящимися внутри объекта,
20 - интенсивность излучения внешнего источника, при отсутствии объекта,
L(r,q>) ~ траектория по которой проводятся измерения 1(г, <р),
м(у у) “ функция описывающая распределение линейного коэффициента
ослабления материала объекта ju(x,y) - восстановленное значение линейного коэффициента ослабления,
Р*(г,(р) ' отфильтрованная проекция функции f(x,y),
R - радиус области восстановления томограммы,
А (г) - функция фильтра,
Nxx Ny - размеры томограммы (восстанавливаемой цифровой матрицы),
Q(x,y) - функция описывающая распределение активности излучателей в
объекте,
р(х,у) ' функция описывающая распределение плотности материала в объекте,
(fj/p) " массовый коэффициент ослабления материала объекта,
М - масса компонента (металла) в материале объекта,
- число измеряемых проекций,
NP число измерений в проекции,
дг - шаг линейного перемещения объекта (системы источник- детектор),

1
где отфильтрованная проекция находится следующим образом:
+ Ыр /
Р*{гк9<р) = Аг- 2 Л{г-Г1)-р{ги(р) (2.9)

Количество измерений определяются из соотношений Ы<р=я/А<р и Ыр=Б/2Аг . Для различных методов аналитического восстановления томограмм, в том числе и для метода отфильтрованных обратных проекций результат реконструкции существенно зависит от функции фильтра и ее частотной характеристики. Использование функций фильтрации обеспечивает подавление высоких частот в формуле восстановления. Применяются различные функции фильтра [3, 4, 12, 14]. Наибольшее распространение получила функция следующего вида:
А,(г) = — *, при к*0 (2.10)
к (к&г )
где со.- параметр функции свертки; к - номер отсчета в проекции.
Для фильтра Рамачандрана:

А —, (0к = 2 при нечетных к и Юк = 0 при четных к.
и 2Аг
Для фильтра Шеппа- Логана:
. 4п 4к2
Ап = —— со
°~Д,2' * “ (4*2
Для фильтра Хорна: к2
V 2* ®к=1'
и ЗАг
Функция фильтра должна удовлетворять условию:

/ А(г)йг = 0 (2.11)

Это достигается тем, что функция имеет максимум (величина которого зависит от ядра) и отрицательные значения во всех остальных точках. Использование таких фильт-