强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室(西北核技术研究所),西安 710024
闪烁体表面状态将影响其荧光出射强度和空间分辨等闪烁性能, 进而影响辐射探测系统的测试结果。本文通过理论模拟和实验研究等方式, 系统表征了LYSO∶Ce闪烁体被射线激发时在4种表面状态下(双面抛光、仅出射面抛光、仅入射面抛光和双面均不抛光)的荧光强度空间分布, 以及闪烁体厚度对其空间分辨的影响规律。结果表明, 4种状态在法线方向0°的荧光出射相对强度为0.49∶0.64∶0.89∶1, 荧光强度随出射角度增加而逐渐减小。随着表面抛光度的降低, 闪烁体出射荧光空间分布更均匀。闪烁体厚度为0.3、1.0和5.0 mm时, 双面抛光的空间分辨分别为1.70、1.36和1.12 lp/mm, 单面抛光-出射面抛光的空间分辨为1.5、1.2和1.0 lp/mm, 空间分辨随闪烁体厚度增加而降低, 并且双面抛光时空间分辨比单面抛光提升了约12%。
LYSO∶Ce闪烁体 表面状态 荧光强度 空间分辨 厚度 LYSO∶Ce scintillator surface state fluorescence intensity spatial resolution thickness
1 西安交通大学 电子科学与工程学院 电子陶瓷与器件教育部重点实验室 国际电介质中心 陕西省先进储能电子材料与器件工程研究中心 西安 710049
2 郑州大学 物理学院 材料物理教育部重点实验室 郑州 450052
3 西北核技术研究所 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室 西安 710024
近年来，卤化铅钙钛矿闪烁体在X射线成像领域受到广泛关注。20~120 keV硬X射线医学成像使用闪烁体探测器，其灵敏度和成像空间分辨率是重要指标。利用Geant4模拟卤化铅钙钛矿量子点/聚合物复合闪烁体的X射线相对探测效率和成像空间分辨率，并利用次级电子运动解释能量与钙钛矿量子点占比对分辨率的影响。结果表明：增大复合闪烁体厚度和钙钛矿量子点占比可提高相对探测效率；降低厚度和增加钙钛矿量子点占比都可以提高空间分辨率；当吸收效率达到99.5%时计算得到20 keV X射线激发下钙钛矿闪烁体空间分辨率可与商用CsI闪烁体相媲美，而50 keV X射线激发下空间分辨率则有所下降。表明卤化铅钙钛矿在20 keV低能X射线医疗成像中具有一定应用潜力。
钙钛矿 X射线闪烁体 Geant4 相对探测效率 空间分辨率 Perovskite X-ray scintillator Geant4 Relative detection efficiency Spatial resolution 
低QI(原生喹啉不溶物)含量的软沥青(SCTP)是制备煤系针状焦的优选原料, 研究其在成焦过程中的结构变化有助于高品质针状焦的研制。 基于样品的X射线衍射(XRD)数据, 利用Smarsly团队开发的CarbX软件对其全谱拟合, 定量出SCTP在不同炭化温度(400, 500, 600, 800, 1 000, 1 200和1 400 ℃)下的微晶结构参数, 进而在纳米尺度下研究SCTP的热致结构变化情况。 结果表明, 随炭化温度升高, 微晶堆垛的石墨烯层大小La从初始沥青的10.3 Å逐步增大到1 400 ℃的47.9 Å, 但在500 ℃前La增加缓慢, 只有当温度超过800 ℃后, La才显著增大, 这表明需要800 ℃以上的高温才能使交联石墨烯层内的原子重组, 进而导致微晶长大。 然而, 石墨烯碳网的C—C键长lcc受温度的影响很小, 在1.41~1.42 Å范围内变化。 由于SCTP在液相炭化成半焦过程中存在中间相转化, 导致微晶堆垛高度Lc在500 ℃前逐步增大, 在500 ℃时达到最大(Lc=31.1 Å), 随后由于半焦进一步热解缩聚, 使Lc逐步减小, 在1 000 ℃时达到最低点(Lc=15.4 Å), 超过1 000 ℃后又开始增大。 与Lc的变化趋势相同, 堆垛的石墨烯层数N从原始沥青的2.66层增加到500 ℃的约9.05层, 随后减小到1 000 ℃的4.55层, 超过1 000 ℃后又开始增大。 由于500 ℃前样品仍处于沥青态, 所以此阶段微晶的石墨烯层间距a3都较大, 约为3.50 Å。 当在500 ℃变为半焦后, a3迅速减小至3.44 Å。 随后温度升高, a3在1 000 ℃达到最小(a3=3.39 Å), 1 000 ℃后又开始增大, 这表明焦炭经历了收缩再膨胀过程。 通过CarbX软件拟合样品的XRD数据, 除了可得到样品炭微晶的主要尺寸(La, Lc, N, a3)信息外, 还可获得这些参数的分散性(ka, kc, σ3, ε3)以及堆垛的取向性(q)、 均匀性(η)和无序碳含量(cun)等信息, 有利于深入了解样品的微观结构, 有助于优质针状焦的生产。
煤系针状焦 煤沥青 微晶结构 X射线衍射 Coal-based needle coke Coal-tar pitch Microcrystalline structure XRD 光谱学与光谱分析
2022, 42(6): 1979
1 西北核技术研究院激光与物质相互作用国家重点实验室, 陕西 西安 710024
2 西北工业大学能动学院, 陕西 西安 710072
采用离轴脉冲激光全息诊断技术,在发动机试车台上对某型号涡轮发动机喷嘴在常温常压及高温纯空气来流条件下的燃油雾化参数进行了实验测量,获得了雾化场空间结构特征、雾化粒子空间位置、数量分布以及索太尔平均直径分布等三维量化数据。实验结果表明,常温常压条件下,该型号喷嘴形成的雾化场呈空心圆锥体分布,雾化粒子集中分布在锥体表面,粒子直径多在60~80 μm之间,随距喷嘴距离的增加,粒子直径减小且趋近一致,表现出均匀的雾化效果;喷射压力较低时,近喷嘴区域密集涡流环下游出现一个类似主流环的涡流环,随着喷射压力的增大,喷嘴附近涡流环数量减少,液膜波纹及细丝增多,下游没有观察到主流环;射流两侧的雾化结构呈现不完全对称分布。在800 K、5.5 kPa的高温纯空气来流作用的工况条件下,燃烧室内雾化粒子的平均直径减小至12 μm左右,雾化质量得到明显改善。
全息 射流 雾化 粒子 分布 中国激光
2020, 47(11): 1109001
目前雷达情报数据传输以短波电台和光纤通信为主, 这些传输手段遭到破坏后通信容量将会极大降低。为解决低通信容量下的航迹数据传输问题, 提出了一种基于航迹数据曲线拟合的数据压缩方法。雷达探测目标得到点迹, 然后将点迹关联形成航迹, 先对航迹进行曲线拟合得到拟合曲线参数。通过传输拟合曲线参数来代替传输航迹数据, 最终利用拟合曲线参数恢复出航迹, 从而极大压缩数据传输量, 完成在低通信容量下的雷达航迹数据传输。
航迹拟合 数据压缩 雷达 数据传输 低通信容量 track fitting data compression radar data transmission low transmission capacity
为了解决像增强器在高重频下的成像应用问题, 建立了像增强器高重频特性成像实验平台, 并开展了ICCD相机双帧成像与曝光时间、双帧延迟时间之间关系的实验研究.实验结果表明ICCD相机第二帧成像问题是由第一帧曝光时像增强器饱和造成的, 增大CCD的AD采样增益可避免灰度值反转现象和“浮雕”效应.本文研究可为像增强器在高重频条件下的成像应用提供理论和实验依据.
门控型像增强器 ICCD相机 高重频 双帧成像 Gated image intensifier ICCD camera High repetition frequency Double-frame imaging 光子学报
2017, 46(11): 1123004
1 西北核技术研究所 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室, 西安 710024
2 西安交通大学 能源与动力工程学院, 西安 710049
为了测量脉冲时间宽度小于20 ns时的γ射线时间分辨图像, 发展了新型无机闪烁体Yb: YAG, 并实验测量了晶体的发光衰减时间、X射线激发发光光谱、相对发光效率和空间分辨等性能, 研究了Yb: YAG晶体的发光性能。实验表明, Yb: YAG发光有三种衰减成分, 快成分衰减常数为1.2 ns, 慢成分衰减常数与射线种类有关; X射线激发发光光谱在250~800 nm范围, 有三个发光峰, 分别为320, 380和500 nm, 且320 nm处强度最大; 相对发光效率为1900 ph/MeV; 使用钨分辨卡测得Yb: YAG空间分辨能力为2 lp/m, 使用刀口法测得空间调制传递函数为0.5时的频率为0.7 lp/mm。结果说明Yb: YAG晶体性能能够满足所需测量要求。
时间宽度 Yb: YAG晶体 衰减时间 发光光谱 相对发光效率 空间分辨 pulse width Yb: YAG crystal decay time luminescence spectrum relative luminescence efficiency spatial resolution 强激光与粒子束
2017, 29(8): 086002
西北核技术研究所 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室, 西安 710024
在辐射成像系统测量辐射源边界中, 有闪烁体时间弥散效应得到的边界值与没有闪烁体时的真实边界值存在差别, 影响辐射源尺寸变化计算。研究构建了一类辐射源强时间宽度、半径扩散速率与边界相对强度不同的辐射源, 应用卷积和图像强度梯度法, 对选用BC408, LaBr3和LSO闪烁体得到的边界与真实边界的偏差进行了数值模拟计算。结果表明, 拍摄时间为20 ns时, 由BC408闪烁体得到的边界值偏差最小; 若偏差小于1 mm认为闪烁体适合测量, BC408, LaBr3和LSO测量的强度时间宽度最小值分别为33 ns, 133 ns和266 ns; 拍摄全积分图像时偏差大小不受闪烁体不同的影响; 最终得出的偏差计算公式较好地反映了真实偏差的变化趋势。
闪烁体 时间弥散 边界 强度梯度 时间宽度 scintillant time diffusion boundary intensity gradient time width 强激光与粒子束
2017, 29(6): 066004
军械工程学院 军械技术研究所, 河北 石家庄 050000
为了提高基于二维振镜光轴平行性检测方法的检测精度, 简化测量操作步骤, 设计了一种基于二维振镜扫描系统的多光谱集成靶标。通过多光谱集成靶板与LED照明光源结合, 解决一靶专用中需要频繁更换、反复调校靶板及光源的问题。利用二维振镜进行十字分划中心对准, 提高CCD检测方法的测量精度; 采用像差优化的卡塞格林准直系统, 改善十字分划成像质量。通过光轴平行性检测实验, 多光谱集成靶标校准精度达到了0.10 mard, 该精度满足多光谱光电系统光轴平行性高精度和自动化检测的要求。
光轴平行性 自动检测 二维振镜 卡塞格林准直系统 optical axis parallelism automatic detection two-dimensional galvanometer Cassegrain collimator system
