铁精矿浮选脱硅过程中, 矿浆中的难免阳离子(Ca2+, Fe3+)对阴离子捕收石英的可浮性有重要影响, 而搞清难免阳离子对含石英等脉石矿物的活化机制, 对解决超纯铁精矿脱硅技术难题有重要意义。 目前关于捕收剂对石英吸附结构的研究较多, 而难免离子活化石英的吸附结构及吸附强弱发生机制研究较少。 因此, 采用红外光谱、 XPS检测手段对难免离子(Ca2+, Fe3+)活化石英浮选进行光谱学表征, 同时解析石英中含氧官能团及难免离子的赋存形式, 分析其活化机理。 红外检测结果表明, 在适宜的pH值条件下, Ca2+和Fe3+的加入, 对SDS捕收剂浮选石英均有活化作用, 而活化后的石英与SDS作用, 其间既包括物理吸附, 也包括化学吸附; 而且Fe3+活化作用下的Si-O特征峰红移波数大于Ca2+活化作用下的红移波数, 是由于Ca2+活化石英是单氧-硅键作用, 其键能小, 吸附弱, 而Fe3+活化石英是双氧-硅键作用, 其键能大, 吸附强。 XPS测试表明, Fe3+活化石英的结合能(Fe(2p)结合能为711.16 eV)强于Ca2+活化石英的结合能(Ca(2p)结合能为346.93 eV), 其Si(2s)和Si(2p)结合能化学位移量更大, 说明Fe3+活化作用下其化学吸附更稳定、 更致密, 且产生两个活性位点, 在石英表面生成稳定的Fe基六元环螯合物; 而对比Fe3+和Ca2+活化作用下的化学吸附不稳定、 不致密, 在石英表面生成Ca基链状络合物。 综合红外光谱、 XPS分析表明, Fe3+比Ca2+有更强的活化作用, 同时加强了药剂与石英表面的化学吸附和物理吸附, 更利于活化石英的浮选。

在CT硬化伪影校正、 双能CT图像重建以及CT辐射剂量计算等实际应用中, X射线的能谱信息具有重要的作用。 然而, 由于透射测量方程组系数矩阵的病态性、 X光子的统计涨落和噪声的干扰, 使得EM等能谱估计方法难以获得较精细的能谱刻画。 针对该问题, 提出一种基于加权TV正则化的X射线CT系统能谱估计方法。 首先采用能谱能量范围内带有不同K-edge的材料作为体模以降低投影测量方程之间的相关性。 然后, 利用CT成像系统的几何参数来获取投影测量数据所对应的准确透射长度信息来减小投影方程的测量误差。 最后, 综合利用透射衰减测量数据的保真性、 轫致辐射能谱部分的连续性、 特征辐射能谱部分的离散性、 能谱的非负性和归一性以及平均有效衰减系数等信息, 使用加权TV正则化方法建立目标函数, 利用正则化理论中的L曲线准则通过黄金分割参数搜索策略求得最优正则化参数及对应的能谱估计结果。 分别通过不同统计波动模型下的仿真能谱和实际测量数据对算法性能进行了验证, 结果表明该方法与EM等方法相比, 不受初始能谱的影响, 有效提高了能谱估计结果的稳定性和准确性。

基于衰减透射原理的高能X射线能谱测量,采用蒙特卡罗成像模拟的方法研究衰减材料选择对能谱准确稳定重建的影响。设计多孔准直模型模拟X射线穿过不同衰减材料的透射过程,并在单次成像中获得完整的衰减透射率曲线。由衰减透射率求解能谱是一种病态条件问题,采用改进的迭代扰动法进行解谱,计算时考虑透射率计算值与真实值的差异最小化要求以及高能能谱分布曲线的平滑性特点。通过计算分析了材料在能谱范围内的衰减特性变化趋势与能谱准确稳定重建的内在联系。结果表明,选用材料的质量衰减系数需满足在整个能谱分布范围内单调递减的要求。

针对传统的X射线CT系统因采用积分探测器难于区分材质细微差别的关键技术问题, 基于MARS X射线能谱CT系统, 开展了彩色CT成像技术研究。研究结果表明, 对被碘溶液腐蚀的橡胶管和注射有新型造影剂(金纳米微粒)的小老鼠进行多个X射线能量段的CT断层扫描, 提取和量化不同能量范围橡胶管投影数据和小老鼠的CT图像, 重建出橡胶管彩色投影图像和小老鼠胸腔彩色CT图像, 展现了橡胶管内部复杂结构及金纳米微粒主要集中于小老鼠胸腔上部血管的信息, 显示了X射线能谱CT刻画物质信息的细微差别能力和呈现物质不同组成成分的能力。

This paper explores the parameter measurement in laser produced plasma by X-ray line profile spectrscopy. The experiment was conducted on the SG-II laser facility. A 0.35 μm laser beam was focused on a solid chlorine (Cl) target in a vacuum chamber to produce a laser chlorine plasma and the high resolution X-ray elliptical bent crystal spectrograph was used to obtain the X-ray fine structure energy spectrum of the chlorine plasma radiation. The line integrated intensity ratio between H-like Cl (1s-3p) (Lyman-) and He-like Cl (1s2-1s3p) (He-) transitions was used for calculation of the electron temperature. By assuming optically thin, the Lyman-stark broadened profile was utilized to measure the electron density. Obtained experimental results show that the volume averaged electron temperature of Te is about 450 eV and the electron density of Ne is approximately 7.5×1022 cm-3. In addition, the line Full Width at Half Maximum (FWHM) was analyzed. The uncertainty in Ne due to uncertainties in the temperature and the assumed background level was also simply discussed and it is estimated to be within 25%. As a result, the experimental spectroscopic method may become a reference for diagnosing future higher-compression implosions.

针对传统的X射线CT系统因采用积分探测器难于鉴别材质的关键技术问题，基于MARS系统的X射线能谱CT，开展了X射线能谱K-edge特性的CT成像技术研究。通过对单一材质和混(复)合材质组成的物理模型的多个X射线能量段进行CT断层扫描，获得了材质的K-edge特性曲线，以此重建出了材质的CT图像。借助材质K-edge特性的CT断层图像，可以进行材质的鉴别分析或进行更多的材质认知信息的分析研究。与传统的X射线CT技术相比较，它可以提供更为丰富的X射线衰减信息。

开展了利用X射线特征谱轮廓诊断激光等离子体状态参数的研究。在"神光II"激光装置上, 将 0.35 μm频谱激光束聚焦于真空室内固体氯(Cl)元素靶上产生激光氯等离子体, 利用高分辨X射线椭圆弯晶谱仪获取高能谱分辨激光氯等离子体辐射的X射线精细结构能谱。用类氢(1s-3p)和类氦(1s2-1s3p)氯离子能级跃迁光谱线的光强度比率计算了激光等离子体的电子温度; 然后在假定光性为薄的情况下, 利用X射线谱线Lyman-线形轮廓的Stark效应所产生的谱线展宽测量了等离子体的电子密度。实验获得的激光等离子体日冕区内体平均电子温度约为450 eV, 电子密度约为7.5×1022 cm-3。文中还简单分析了能谱线的半高全宽度(FWHM)值以及诊断过程引入的诊断误差, 初步预估诊断误差可控制在25%以内。该项工作为X射线特征谱轮廓法进一步应用于激光聚变靶丸压缩度精度测量等工作提供了参考。

针对高能强流电子束轰击高Z靶产生的X射线的能谱测量问题，采用蒙特卡罗方法进行成像模拟研究。高能X射线能谱通常由对X射线经过衰减体的直穿透射率曲线进行解谱获得。设计了带多准直孔的截锥体模型，在单次模拟成像中获得完整的衰减透射率曲线，有效避免了散射光子对透射率曲线以及X射线能谱重建的影响。成像面采用非均匀划分网格计数，将大部分探测计数点集中于各准直孔出口处，保证关注区域模拟成像的精细度，同时减少总体计算时间。

塑料物证在案件分析中起着重要的作用，如何高效准确地辨别塑料的种类和来源是物证分析领域备受关注的技术。提出了利用塑料对应的“指纹”X射线能谱对塑料进行无损溯源分析的方法。为了得到塑料对应的“指纹”X射线能谱，研制了平行束毛细管X光透镜（PCXRL），设计了基于PCXRL和实验室普通X射线光源的X射线荧光谱仪，该谱仪的最小探测极限在1~35 ng/cm2的范围内，在17.4 keV时，PCXRL整个束斑的直径为3066 μm，整个束斑的放大倍数为12.7，在束斑中心有个强度均匀分布的“坪区”，该“坪区”的直径为570 μm，该处的放大倍数为47.5，这便于高效准确地对各种尺寸的塑料进行溯源分析。实验证明PCXRL在塑料物证鉴别技术中有着潜在的应用价值。