用于提高康普顿相机探测效率的新型环状吸收体几何设计

康普顿相机成像技术在许多领域都有重要应用.通过Geant4蒙特卡罗模拟和实验,本文提出了一种新型高灵敏度环状吸收体结构康普顿相机,并对比了该结构康普顿相机与传统双层面结构康普顿相机的探测效率和角度分辨率.模拟中,双层面结构康普顿相机散射体和吸收体均包含8×8的Ce:Gd₃(Al,Ga)₅O₁₂ (GAGG)闪烁体探测器.散射体探测器单元尺寸为10 mm×10 mm×5 mm,吸收体探测单元尺寸为10 mm×10 mm×10 mm.新型环状吸收体结构康普顿相机散射体与双层面结构康普顿相机散射体相同,吸收体探测器单元分布在一个内半径51.5 mm、外半径约73.9 mm的环状结构上,总探测单元数与双层面结构康普顿相机吸收体探测器数相同,每个探测器单元尺寸为10 mm×10 mm×10 mm.模拟和实验结果显示,在角度分辨率相当甚至更优的情况下,新型环状吸收体结构康普顿相机的探测效率显著优于双层面结构康普顿相机,当散射体和吸收体距离>114 mm时,探测效率提高幅度超过1倍.     

相对永久密封真空康普顿探测器伽马灵敏度研究

针对强流脉冲γ射线探测,研制了厚入射窗结构真空康普顿探测器,并在60Co辐照装置上,准直孔径为40 mm的条件下,对2套样品探测器灵敏度进行了测量,得到了1.25 MeV的γ射线灵敏度,实验值分别为4.65×10-22 C/MeV和4.59×10-22 C/MeV.该实验值与蒙特卡罗程序MCNP的计算值(4.70×10-22 C/MeV)相比,误差范围一致,在0.5～3.0 MeV能量区间,探测灵敏度的能量响应变化小于20%.实验证明:该探测器比薄窗结构真空康普顿探测器的灵敏度提高了60%,克服了薄窗探测器封装加工和静态真空保持的困难;保存使用期可达2年以上,达到了相对永久密封的目的,可应用于粒子注量率为1020 cm-2·s-1以上的强流脉冲γ射线测量.     

应用蒙特卡罗模拟测定康普顿波长

运用蒙特卡罗程序(MCNP -4C),选择入射光波长为λ0=0.07078 nm,4Be为散射物质,模拟了康普顿效应的实验过程.模拟数据反映了康普顿效应的特点,得到了康普顿波长,模拟结果与理论值符合得很好.     

低能康普顿散射模拟模型在高纯锗探测器中的研究

国际上CDEX、CDMSlite等实验组,在开展直接暗物质探测实验中,发现高能光子本底的来源之一.高能光子在高纯锗探测器中会产生低能本底,这些本底来自于康普顿散射的影响.分析发现低能本底的结构有台阶出现,这与经典理论预测的结果相悖.这是由于原子中电子处于束缚状态,并具有一定的动量,因此康普顿散射在低能部分受到影响.现在已经有低能康普顿散射理论Impulse Approximation(IA)考虑到电子的这些效应,并且应用到模拟实验软件Geant4中. IA理论框架下的模拟模型有三个:Liermore模型、Penelope模型和Monash模型.我们发现三个模型在keV能级以下能谱有康普顿台阶出现,与经典康普顿能谱相比有明显减少.经过计算,在k壳层的台阶高度比例分别为95.92%、92.87%和96.68%,这与只考虑束缚效应而计算出的93.73%不同.三个模型keV能级以下时有大约10%的差异.     

全景式航空相机摄影起始角误差降低的方法研究

全景式属于航空侦察相机的一种成像方式,全景式航空相机在载机飞行过程中,通过探测器摆扫成像,综合考虑载机速高比,合理设置摆扫速度及横向扫描角,避免出现图像漏洞。为满足全景式航空相机摄影需要,需为摄影起始角预留一定角度,所预留的角度值则会对摄影起始角精度及图像覆盖宽度造成影响。在研究全景式航空相机摄影工作方式基础上,提出改进迭代算法,降低全景式航空相机摄影起始角误差。通过实践证明,改进迭代算法,可以有效降低全景式航空相机摄影起始角误差。     

基于GAGG闪烁体探测器卫星小载荷的组装与测试

介绍北京师范大学天格计划团队研制的以Cerium-doped Gadolinium Aluminum Gallium Garnet (GAGG)闪烁体探测器为核心的卫星小载荷（BNU-120）的组装与测试工作．组装中,4个GAGG晶体（每个3.8 cm×3.8 cm×1.0 cm）通过硅胶与64个SiPM (Silicon Photomultiplier, Sensl MicroFJ-60035-TSV)耦合．实验在15 ～1330 keV范围内标定和测试了温度和偏压对探测器信号幅度的影响、探测器的能量与道址关系、探测器的能量分辨率与能量的关系,以及探测器的探测效率与能量的关系．标定测试结果与天格计划团队先期研发载荷标定数据一致,且探测器探测效率实验测量数据与基于Geant4的蒙特卡罗模拟数据相符．标定数据将用于未来BNU-120发射后在轨探测数据的修正．      

基于Geant4模拟的康普顿散射研究

在暗物质直接探测实验当中,高能gamma射线是重要的本底来源之一.高能光子由于康普顿散射的原因会在高纯锗探测器中会产生低能本底. CDMSlite实验中发现低能区域的康普顿能谱存在康普顿台阶,脉冲近似(Impulse Approximation, IA)理论解释了台阶出现的原因是原子中电子处于束缚状态,它使用散射函数来描述电子的束缚效应.为了探究这些台阶与散射函数以及入射能量之间的关系,我们使用Geant4程序对康普顿散射中的康普顿台阶进行了研究.研究发现随着初始光子能量增高,K壳层与L壳层的康普顿台阶会变得越来越平缓,直至斜率趋近于零.     

基于多分辨率光流和多尺度角点的运动车辆跟踪

针对稀疏光流LK(Lucas-Kanade)算法不能稳定跟踪快速移动目标的局限性,提出了基于小波金字塔的多分辨率光流跟踪算法.算法基于多分辨率思想对原始稀疏光流进行了改进,从而实现了准确跟踪快速移动目标.在特征提取方面,提出了多尺度Harris角点检测方法,较好地解决了传统Harris方法的漏检和角点分布不均匀的缺陷,适合复杂交通场景中运动车辆特征提取.实验表明,当运动车辆旋转、移动以及摄像机变焦时,角点始终稳定可靠,并且跟踪算法能够快速、准确地匹配特征角点,实现了复杂交通场景下对运动车辆目标的实时稳定跟踪.     

基于最小化各向同性误差的LiDAR-双目相机标定方法

LiDAR(Laser Imaging,Detection,and Ranging,激光雷达)与双目相机的多模态数据融合是3D重建领域的一个重要研究方向,两种传感器各有优缺点,通过多模态数据融合可以实现互补,获得更好的重建效果。为了实现数据融合,首先需要将两种数据统一到同一个坐标系下,LiDAR与相机之间外参的高精度标定结果对后续的3D重建十分重要。在LiDAR与相机的外参标定过程中,受LiDAR点云的稀疏性与其定位误差的影响,提取精确的特征点并构建正确的点对应关系是一个挑战性的问题。此外,LiDAR在球坐标系下完成测量工作,而大多数标定方法忽略这一特性,直接使用笛卡尔坐标测量结果进行标定,引入了沿坐标轴各向异性分布的误差,导致标定精度下降。针对该问题,有研究者提出了各向异性权重方法,但仍存在一些缺陷。文中提出了一种最小化LiDAR球坐标误差的LiDAR与双目相机标定方法。首先,提出了一种使用形心特征点的新的标定板,改善特征点的提取精度;其次,将各向异性的LiDAR笛卡尔坐标误差转换为各向同性的球坐标误差,直接最小化球坐标误差求解外参。实验研究表明,本文提出的各向同性误差法相比各向异性...     

基于PSD的导轨直线度测量

设计了2种检测系统测量直线导轨的直线度.检测系统1利用随导轨运动的平面镜二维转角表征导轨的俯仰角和偏摆角的误差,这些角度误差通过光学系统在PSD上以位移的形式被记录下来,分析计算位移与角度的关系可得俯仰角和偏摆角.检测系统2利用随导轨运动的棱镜系统将俯仰角和滚转角的误差以位移的形式记录在PSD上,通过去除检测系统1测得的俯仰角的影响可求得滚转角.实验测量了500mm长导轨俯仰角、偏摆角和滚转角的最大偏差分别为3.22,′1.16′和5.88.′分析了实验系统误差对于测试结果的影响,结果表明,测试精度可达0.2.″     

掺钆液闪探测器用于锦屏地下实验室的快中子本底测量

文章采用掺杂0.5%Gd液闪探测器测量了中国锦屏地下实验室(CJPL)的快中子本底通量及中子能谱.掺钆液闪探测器对于核反冲信号和电子反冲信号优异的甄别性能用于中子候选事例的筛选,并采用钆对热中子的俘获特性进行时间甄别.对有效采数时间为206 d的数据进行分析,获得锦屏地下实验室的聚乙烯室(PE)内1～10 MeV快中子通量为4.45×10~(-8)cm~(-2)·s~(-1).采用相似的方式分析了掺钆液闪探测器(Gd-Ls)中天然放射系的α本底程度,来源于~(238)U,~(235)U,~(232)Th的α粒子含量分别为(0.0227±0.0001) s~(-1),(0.0329±0.0001) s~(-1)和(0.1471±0.0002) s~(-1).与世界上其他深地实验室的快中子通量进行对比,CJPL的快中子通量处于极低水平,是进行稀有事例测量实验的理想场所.     

基于几何分析的形状信息错误隐藏算法

对形状信息的单独编码是MPEG-4编码标准特有的。在容易受错误干扰的通信网络大环境中,对形状信息的错误进行隐藏可以有效避免错误在视频帧之间传播。本算法首先定义了视频对象形状信息丢失区域的4个矩形邻域,接着在这些邻域中检测与轮廓边界有接触的线,并将它们放在几何坐标系下进行分析。然后以一个优化准则为标准将这些线进行配对,保证目标轮廓的平滑性。最终每一组线都经过反复推断和纠正直到形成一个闭合的轮廓曲线。实验结果表明,针对不同的错误率条件下的网络,本算法均能将其错误进行较好的隐藏,在算法性能上与其他形状隐藏方法相比取得了更加鲁棒的效果。     

Design of a new vacuum Compton gamma ray detector with clad metal electron converter plate

A newly designed vacuum Compton gamma-ray detector with Ta-Al clad-metal electron converter plate is described. The detecting efficiency for 1.25 MeV gamma-ray is 7.85×10-3 electron/γ,which is 2.5 times higher than that with Fe converter plate. The designed detector has the merits of well processed and static vacuum keeping and can be used for intense pulsed gamma ray detecting.     

基于聚类与主成分分析法的道路检测器布局优化

依据交叉口交通量的相关性,利用系统聚类和主成分分析法对交叉口检测器空间优化问题进行研究,并通过深圳路网的实际数据进行检验,取得满意效果。     

基于开放线圈系统金属探测仪传感器的特性分析

针对金属探测仪传感器设计时缺少理论分析的现状,文章基于开放式矩形平衡线圈模型,推导了金属杂质通过平衡线圈时产生的附加感应电动势,并进行仿真,得到了金属探测仪传感器平衡线圈的最佳尺寸比例以及金属杂质通过平衡线圈的最佳空间探测位置。通过实验验证了该计算方法的正确性,为进一步提高金属探测仪的检测灵敏度和稳定性提供了理论依据。     

以错误分析为理据的语言负迁移实证研究

语言迁移历经一百多年的研究,从最初的赞许和应用。到批评和忽视,直至现在进入到认知阶段的理性研究。充分说明语言迁移在二语习得领域的研究价值一直得到了语言学界的广泛认可。本文旨在以错误分析为理据对非英语专业学生写作中出现负迁移现象进行实证研究。证明语言负迁移是二语习得错误产生的主要原因之一,并且错误量与所犯错误的总量成正相关;学习者在二语习得中会采用回避策略来避免错误的产生。     

基于MATLAB的零件尺寸检测误差分析的软件设计

在机械工业生产中,尺寸测量结果分析是评定零件是否合格的主要环节。零件加工质量的不断提高,对零件尺寸测量数据的分析和判定提出了进一步的要求。采用MATLAB为平台的误差处理软件可分析判定测量所得数据的有效性,研究数据的规律和误差分布,通过数据处理功能完成对测试数据中粗大误差的判定,使得处理过程快速、结果可靠、精度较高,避免了人工处理测试数据可靠性不高的问题。     

大轴圆度误差分离的独立分量分析方法

文章介绍独立分量分析的基本理论和算法,提出在大轴圆度误差的三点法测量中应用独立分量分析进行误差分离,可降低对测量系统结构精度、测头布置及测头间夹角精度的要求。采用基于负熵的独立性判决准则的FastICA算法,对三点法测量模型进行仿真,结果表明,基于独立分量分析的圆度误差分离技术比传统的频域法和时域法均简单、实用及高效。     

多因素综合作用的摆线针轮传动误差分析

摆线齿轮的齿廓修形以及制造误差是影响摆线针轮传动精度的关键因素,为了分析多因素综合作用下摆线针轮传动的误差,基于齿轮啮合原理和坐标变换,通过构建考虑齿廓修形、加工误差和装配误差等综合因素的摆线齿轮齿廓方程,得到多因素综合作用下的摆线针轮啮合副误差分析模型。该模型可实现齿廓修形、加工和装配误差等因素综合作用下摆线针轮传动误差的分析计算,分析各误差因素以及多因素作用对传动误差产生的影响。结果表明:摆线轮齿距累积误差对传动误差的影响最大;摆线轮廓度误差和装配误差的影响次之;针齿半径误差和针齿位置半径误差的影响最小。