利用快速热中子对木材的局部成像

利用快速热中子对木材的局部成像

介绍

中子照相选择可视化胶木板或桁层，因为在含氢材料[1]的吸收性能。它已被证明，木层达30厘米，可以渗透由快中子[2]。这是一个共同的经验，不能达到这个距离远与热中子的精确值仍有待确定。在任何情况下，在某些选定的方向的中子的磁导率的限制已经构成一个障碍体层摄影术。另一种可以被简单的试样本身超过在某些方向上的束线的直径的大小引起的。此问题的一个解决方案是这里提供的一个有限的角度体层摄影术。

方法

1.1重建

人工功能与数字图像重建算​​法的应用进行了验证。由于高L / D值的两个中子照相设施提到下面的假设是合理的平行光束的几何形状，使投影图像可以直接使用一个层的层重建切片定理根据[3]。在滤波反投影相比，这种方法的主要文物是不容易在有限的角度断层扫描，由于缺少预测的情况下，如果在所有。一个灰色的矩形的图像人工预测越过黑白线条以及包含黑色和白色点来证明这个事实。实验重建的图像的大小是1024×1024像素（512×512的理论模型），步长为1°或更小，从投影到投影。

1.2热中子

预测一个slice的小标本收集的ANTARES设施的位于Garching Forschungs Neutronenquelle海因茨·迈尔 - 莱布尼茨（FRM二）与2.6×107中子/平方厘米Ş和L / D比值为400。图像检测器包括一荧光屏组成​​的ZnS（金，银）+ LIF屏幕闪烁和安道尔DW 436冷却CCD相机。从4厘米长，0.5厘米的连续四个步骤一个步骤楔
探测的中子束的最大穿透深度为0.5～2厘米。图1a中所示的检体研究。

A B C

图1。断层扫描标本：1）板16×40×20立方厘米的热中子，B）梁49×23.5×100立方厘米的快中子，C）快速中子束的大小和旋转轴的标本（b）中梁。

1.3快中子

要求快中子渗透较大的标本进行了调查，其中有一个中子通量为4.9×106个/ cm2Ş和L / D～230 [4] FRM II的花蜜设施。所述图像检测器包括一个用PP转换器和一个电冷却安道尔DV434-BV 1024 x 1024像素的CCD相机的透视。图1b中所示的询问的检体。

结果

2.1理论模型

预测所产生的图像的一个结构化的类似的板的截面的矩形。他们在窦腔X线照相中对齐，如图2所示。在左侧面板2a的灰色矩形内出现黑线为低谷，而在右边白色的峰正弦内（面板2B）。球形的功能集中分层，
即
白色和黑色的点，变成图案贯穿整个范围内的180°，
即
从底部到顶部。它变得相当明显，该模式的正弦相关的交叉线位于标红色覆盖预测只在90°断面范围内。因此，似乎有理由采取90°断面可视化这些功能。已经验证了这包括只相比，一个完整的角断层扫描（参见图2，c和d面板）的内90°节重建图象。包括90°的范围内的底部和该矩形的顶部运行更多或更少的垂直波束方向的正确丢失。

A B

图2。一个人工建造的样本）矩形板的横截面图案颇似180°（黑色）和90°（红色）可视角度完整的和有限的角度断层，B）的所有预测，正弦内部分90°标记红色，C）180°重建，D）90°重建包括标记选择。

2.2热中子

首先，渗透的限制，在步骤楔探测代表的横截面的断层重建涵盖所有的角度在0°和180°之间，如图3中所示。年轮图案清晰可见，在上面的两个步骤，即在一个穿透深度可达2厘米。此后，他们正在淡出。步骤之间的边缘甚至表明，这层的厚度已经呈现出关键限值。一个在顶部只有依稀可见的，即一些关键结构只能被视为在1.5厘米。

图3。步进式光楔，用于探测热中子，B）试样的穿透深度）中央横截面（180°重建）。

调查断层扫描，如在图1a中所示的板的厚度达到了该方法的限制，所以出现考虑一个90°的部分，如在图2a中只用于重建。其结果是，在中心的粘合层是清晰可见，在中央的横截面，从顶部观看，并通过的平面（图4），但省略了底部和顶部的电路板的表面。轻微几个年轮（左）和结也可以被检测到。到目前为止，这一结果与理论模型如上图所示（图2d）一致。图4进一步面板显示通过电路板，一个平行的平面，另一个直接通过粘合层垂直于板（横向视图）的宽边的纵向部分。部分直接通过该层（10层）的最大吸收表现出明显优先渗透到年轮的胶水异构密度分布。原则上，它甚至能够进一步限制所选部分下降至60°，没有松动的胶水层的特征[5]。

图4：热中子有限角度断层扫描（包括90°）：鉴于部分通过电路板顶端，平面与侧（胶水层）。

2.3快中子

上述图1b中所示的试样是的大小只能快中子询问。此外，只允许束线的横截面不移的扫描，如在图1c展示了对象物的内部调查目标的感兴趣区域。施加有限的角断层扫描时，有可能取得的三维图像的功能，甚至超过的实际束线的限制，总的身体与波束方向对齐。面板5b中所示的图中的横截面图（图5a）的位置中。正如所料，胶水层和与波束方向的年轮匹配的那些部分的截面中，从前面清楚地看到。应该提到的，中央的粘合层的树脂为基础的材料的不同就在于包括。此外，两个截然不同的功能已被发现，列入公认的由树脂链接到中央胶水层和一些胶水肿块明显挤进凹槽贯穿整个身体的胶合梁无效。该空隙是视觉上可检测到在底部的蚂蚁试样的顶部。的夹杂物在所有三个部分，从最高层（1）的前部（2）和（3）从侧面。胶水将块状物与粘合层中的侧视图（3）一起出现。

​

图5：快中子成像的胶合梁）重建的部分，B）部分的位置。有在横向视图中的两个不同的层（3）示出不同的功能，包含和肿块。

结论

快速和热中子有深刻的不同渗透通过木材的限制。而前者只能达到2厘米后者能够穿透20 - 30厘米。这可能会超过束线的横截面限制的可能性的层析成像研究的对象的大小。根据对某些标本，如板的形状，它可能会对未能穿透宽边垂直于这样一些有限的感兴趣区域，可以进行调查区域。但是，这也意味着，在任何长度方向上有没有访问。在这种情况下，体层摄影术与证明一组有限的角度是可以实现的。结果表明，可以达到这个通过将重构方法，而不是用例如涉及切片定理一个滤波反投影。已成功重建，而留下那些运行特点平行光束方向垂直不留文物被省略。通过这种方式，它是可能的，研究了密度不均匀的分布在电路板的粘合层或胶合木梁。还可以学习一定的区域内较大的物体没有完全装修成束线。

参考文献

[1] K.奥斯特洛，等。，DACH Jahrestagung的2008年圣加仑 - 海报30，113 BB的DGZfP Berichtsband - CD（2008），国际标准书号978-3-940283-09-2
[2]·奥斯特洛，等2007年，DIR - 国际研讨会数字工业放射学和计算机断层扫描 - 中子和同步33（​​2007年），法国里昂
[3] T.M. （2008年），计算机断层扫描Buzug DOI 10.1007/978-3-540-39408-2，P。 167-170
[4]T.Bücherl等，Nucl.Instr.and Meth.A（2011年），DOI：10.1016/j.nima.2011.01.058（记者）
[5] K.奥斯特洛，等人，核指令和冰毒。 （2011），DOI：10.106/j.nima.2011.02.095（记者）