Разработка метода и средств реконструктивной комптоновской томографии

• Автор: Капранов, Борис Иванович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 271 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ПРОБЛЕМА ИЗМЕРЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ В КОНТРОЛИРУЕМОМ ОБЪЕКТЕ В УСЛОВИЯХ ОДНОСТОРОННЕГО ДОСТУПА. КОМПТОНОВСКАЯ ТОМОГРАФИЯ. СОСТОЯНИЕ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ
ГЛАВА 2 ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ РАДИАЦИОННОГО СИГНАЛА ОТ ОБЪЕМА КОНЕЧНЫХ РАЗМЕРОВ ПРИ СКАНИРОВАНИИ ОБЪЕКТА КОНТРОЛЯ
2.1. Модель однократного рассеяния
2.1.1. Моноэнергетический источник
2.1.2. Оптимизация энергии зондирующего излучения
2.1.3. Источнике непрерывным спектром
2.2. Оценка вклада многократного рассеяния
Выводы
ГЛАВА 3 МЕТОДЫ КОРРЕКЦИИ ОСЛАБЛЕНИЯ ПЕРВИЧНЫХ И ОТРАЖЕННЫХ ПУЧКОВ. ИНТЕГРАЛЬНАЯ РЕКОНСТРУКЦИЯ. ВЫДЕЛЕНИЕ ГРАНИЦ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ
3.1. Метод послойной коррекции
3.2. Метод двух энергий
3.3. Выделение границ и определение размеров
неоднородности
Выводы
ГЛАВА 4 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ РЕКОНСТРУКЦИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОТНОСТИ ПО ИНТЕГРАЛЬНЫМ АЛЬБЕДНЫМ ДАННЫМ
4.1 Общая формулировка задачи
4.2. Полиномиальное решение
4.3. Решение с использованием преобразования Фурье
4.4. Анализ апертурных функций РО
4.5. Оптимальность апертурной функции РО в широком
диапазоне плотностей
Выводы
ГЛАВА 5 ДЕТЕКТИРУЮЩИЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ КОМПТОНОВСКОЙ ТОМОГРАФИИ
5.1. Коллимационная система томографа ТотБсап-гОО. Исследование апертурной функции
5.1.1. Поперечное сканирование
5.1.2. Продольное сканирование
5.2. Немеханические сканирующие системы для комптоновской томографии
5.2.1. Позиционное сканирование
5.2.2. Энергетическое сканирование
Выводы
ГЛАВА 6 АППАРАТНЫЙ КОМПЛЕКС ДЛЯ КОМПТОНОВСКОЙ ТОМОГРАФИИ
6.1 Сканирующий однокоординатный двухканальный макет томографа на КОР
6.1.1. Стабилизированный спектрометрический усилительный тракт
6.1.2. Интенсиметр с автоматическим вычитанием фона
6.1.3. Блок сбора данных предварительной обработки, управления режимами и индикации
6.2 Томограф «ТотЭсап-200». Основные узлы
6.2.1. Источник стабилизированного излучения и блок питания
томографа
6.2.2. Схема управления сканером и сбора информации
6.2.3. Программное обеспечение для обработки и представления данных
6.4. Результаты предварительных испытаний
6.5. Ситуация у конкурентов. Сравнение с аналогами
6.6. Границы применимости
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Вычислительная томография (ВТ) находит все большее применение для целей неразрушающего контроля и диагностики. Наиболее развита трансмиссионная вычислительная томография, которая требует угла обзора 360°. Однако существует широкий класс задач, когда к объекту имеется только односторонний доступ.
Уникальным средством решения таких задач является томография на комптоновском обратном рассеянии, отмеченная на IV Европейской конференции по НМК как один из наиболее перспективных видов контроля. Интенсивные исследования в этом направлении ведутся в Германии, США, Англии, Франции, Италии, Индии. В России исследования по использованию обратно-рассеянного излучения для неразрушающего контроля начались с 1973 года в НИИ ИН ТПУ совместно с ДНИИТМ, КБЮ, ЮМЗ, НИИ ЭРАТ, Государственным ракетным центром г. Миасс.
Направления проводимых исследований - контроль конструкций и узлов авиа-, ракетно-космической техники, объектов химической и машиностроительной отраслей, судостроения и др. при одностороннем доступе.
Особенность таких конструкций состоит в том, что они представляют собой существенно неоднородные среды, имеют низкий атомный номер и, как следствие, значительный вклад рассеяния в проходящие потоки рентгеновского или у-излучения. С одной стороны это затрудняет использование методов трансмиссионной томографии из-за размытия, связанного с влиянием рассеянного излучения, с другой стороны - создает возможность использовать это рассеянное излучение для получения информации о внутренней структуре.

тонких стенок и заливаемого между ними пенопласта - рис. 1.23в. При затвердевании пенопласта возможно образование в нем усадочных пор, трещин, отслоений от стенок и других нарушений;
13) Широкое применение в некоторых узлах находят резинометаллические композиции - рис 1.23г. Основным дефектом в них являются обрывы металлических нитей. Комптоновская томография позволяет контролировать не только обрывы, но и геометрическое расположение нитей.
Широкий класс подобных задач контроля существует и в других отраслях промышленности и в диагностике.
1. Досмотр багажа, транспорта на предмет перевоза взрывчатых веществ.
При регистрации отражающей способности взрывчатые вещества имеют больший контраст по сравнению с бытовыми вещами, чем при регистрации поглощающей способности. Кроме того контроль возможен при одностороннем доступе.
2. Контроль бетонных конструкций в строительстве (бетонное покрытие дорог, взлетно-посадочных полос, бетонные стены). При одностороннем доступе возможен контроль наличия и состояния арматуры, обнаружение полостей, технологических закладок и др.
3. Деревообрабатывающая промышленность - контроль качества изготовления многослойных плит, покрытий, конструкций с целью отработки технологии производства.
4. Химическое машиностроение. Большое число резервуаров, сосудов, трубопроводов работают с опасными реагентами. Диагностику их состояния приходится проводить в рабочем состоянии, без опорожнения. В этих условиях доступ имеется только извне. Различного рода покрытия не позволяют