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针孔法测量X光源焦斑尺寸

李勤 王毅 刘云龙 祁双喜 程晋明 龙全红 李天涛

李勤, 王毅, 刘云龙, 等. 针孔法测量X光源焦斑尺寸[J]. 强激光与粒子束. doi: 10.11884/HPLPB202032.200132
引用本文: 李勤, 王毅, 刘云龙, 等. 针孔法测量X光源焦斑尺寸[J]. 强激光与粒子束. doi: 10.11884/HPLPB202032.200132
Li Qin, Wang Yi, Liu Yunlong, et al. X-ray spot size measurement with pinhole[J]. High Power Laser and Particle Beams. doi: 10.11884/HPLPB202032.200132
Citation: Li Qin, Wang Yi, Liu Yunlong, et al. X-ray spot size measurement with pinhole[J]. High Power Laser and Particle Beams. doi: 10.11884/HPLPB202032.200132

针孔法测量X光源焦斑尺寸

doi: 10.11884/HPLPB202032.200132
基金项目: 国防科技专项研究基金项目
详细信息
    作者简介:

    李勤:李 勤(1968—),女,副研究员,主要从事电子直线感应加速器物理参数测量研究;liqin288@163.com

  • 中图分类号: TN249

X-ray spot size measurement with pinhole

  • 摘要: 通过针孔成像法得到X光源强度空间分布图像,直接读取图像数据得到X光源的半高宽焦斑(FWHM)尺寸,对图像数据进行傅里叶变换得到调制传递函数,并计算得到X光源的等效焦斑尺寸(50%MTF)。应用针孔成像法测量多脉冲电子直线感应加速器产生的X光源焦斑尺寸,测量结果表明,加速器性能稳定。定义焦斑形状因子参数并用于描述X光源分布,结果表明,该加速器X光源分布在高斯分布和本涅特分布之间变化。
  • 图  1  针孔成像示意图

    Figure  1.  Sketch of pinhole imaging setup

    图  2  X光图像接收系统模糊

    Figure  2.  Blurring of X-ray camera

    图  3  针孔成像法获得的X光焦斑图像

    Figure  3.  images of X-ray spot by the pinhole method

    图  4  X光源PSF、LSF、MTF曲线(No.525)

    Figure  4.  PSF、LSF、MTF of X-ray spot

    表  1  不同分布的点扩展函数、线扩展函数和调制传递函数

    Table  1.   PSF、LSF and MTF of different distribution

    distributionPSF(xyLSF(xMTF(kFWHMPFWHML
    KV$\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}} {{1 / {{\text{π}} {a^2}}};{x^2} + {y^2} \leqslant {a^2}} \\ {{\rm{ 0}};\;\;\;\;{x^2} + {y^2} > {a^2}} \end{array}} \right.$$\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}} {\dfrac{2}{{{\text{π}} {a^2}}}\sqrt {{a^2} - {x^2}} ;x < a} \\ {{\rm{ 0}};\;\;\;\;x \geqslant a} \end{array}} \right.$$2\dfrac{{\left| {{J_1}(ka)} \right|}}{{ka}}$$2a$$\dfrac{{0.705}}{{{f_{0.5}}}}$$\sqrt 3 a$
    GS$\dfrac{1}{ { {\text{π} } {a^2} } }{e^{ - { {({x^2} + {y^2})} / { {a^2} } } } }$$\dfrac{1}{ {a\sqrt {\rm{ {\text{π} } } } } }{e^{ - { { {x^2} } / { {a^2} } } }}$$\mathop e\nolimits^{ - {k^2}{a^2}/4} $$2\sqrt {\ln 2} a$$\dfrac{{0.441}}{{{f_{0.5}}}}$$2\sqrt {\ln 2} a$
    BNT$\dfrac{1}{ { {\rm{ {\text{π} } } }{ {\rm{a} }^2} } }{\left(1 + \dfrac{ { {x^2} + {y^2} } }{ { {a^2} } }\right)^{ - 2} }$$\dfrac{1}{ {2a} }{\left(1 + \dfrac{ { {x^2} } }{ { {a^2} } }\right)^{ - {3 / 2} } }$$ka{K_1}(ka)$$2\sqrt {\sqrt 2 - 1} a$$\dfrac{{0.257}}{{{f_{0.5}}}}$$2\sqrt {{2^{1.5}} - 1} a$
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    表  2  MPELIA X光焦斑尺寸测量结果

    Table  2.   X-ray spot size measurement results of MPELIA

    No.Ee/ MeVIe/ kAFWHM size/
    mm
    Std of
    FWHM/ mm
    directionFWHMxy size/
    mm
    result image
    fi0.5/(mm·lp−1
    X-ray spot
    fs0.5/(mm·lp−1
    50%MTF
    size/mm
    516A 19.0 2.03 1.18 0.08 x 1.33 0.0380 0.0511 3.18
    y 1.11 0.0402 0.0575 2.83
    516B 19.0 2.06 1.44 0.22 x 1.71 0.0389 0.0527 3.09
    y 1.18 0.0418 0.0619 2.63
    516C 18.9 2.04 1.24 0.10 x 1.12 0.0371 0.0494 3.29
    y 1.29 0.0319 0.0418 2.89
    518A 19.0 2.02 1.33 0.07 x 1.34 0.0405 0.0579 2.81
    y 1.40 0.0392 0.0566 2.88
    518B 19.0 2.04 1.33 0.11 x 1.18 0.0408 0.0620 2.62
    y 1.44 0.0366 0.0492 3.30
    518C 19.0 2.06 1.50 0.23 x 1.43 0.0369 0.0496 3.28
    y 1.66 0.0286 0.0365 4.45
    523A 18.9 2.04 1.32 0.06 x 1.38 0.0424 0.0617 2.73
    y 1.39 0.0428 0.0630 2.68
    523B 18.9 1.98 1.35 0.10 x 1.24 0.0403 0.0607 2.78
    y 1.45 0.0374 0.0503 3.35
    523C 18.8 2.07 1.45 0.25 x 1.27 0.0404 0.0567 2.97
    y 1.58 0.0327 0.0414 4.07
    524A 19.0 2.03 1.26 0.08 x 1.27 0.0415 0.0589 2.86
    y 1.20 0.0414 0.0594 2.83
    524B 18.8 2.04 1.36 0.10 x 1.27 0.0405 0.0603 2.79
    y 1.52 0.0402 0.0579 2.91
    524C 18.7 2.08 1.40 0.15 x 1.51 0.0393 0.0526 3.20
    y 1.22 0.0356 0.0458 3.68
    525A 19.0 2.05 1.32 0.06 x 1.47 0.0419 0.0597 2.82
    y 1.32 0.0412 0.0594 2.84
    525B 19.0 2.08 1.41 0.13 x 1.26 0.0414 0.0614 2.74
    y 1.48 0.0410 0.0600 2.81
    525C 18.9 2.09 1.49 0.19 x 1.67 0.0399 0.0533 3.16
    y 1.26 0.0364 0.0469 3.59
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    表  3  MPELIA X光源焦斑形状因子

    Table  3.   X-ray spot form factor of MPELIA

    No.FWHMx/mmFWHMy/mm50%MTFx/mm50%MTFy/mmCxCy
    516A 1.33 1.11 3.18 2.83 2.39 2.55
    516B 1.71 1.18 3.09 2.63 1.81 2.23
    516C 1.12 1.29 3.29 2.89 2.94 2.24
    518A 1.34 1.40 2.81 2.88 2.10 2.06
    518B 1.18 1.44 2.62 3.30 2.22 2.29
    518C 1.43 1.66 3.28 4.45 2.29 2.68
    523A 1.38 1.39 2.73 2.68 1.98 1.93
    523B 1.24 1.45 2.78 3.35 2.24 2.31
    523C 1.27 1.58 2.97 4.07 2.34 2.58
    524A 1.27 1.20 2.86 2.83 2.25 2.36
    524B 1.27 1.52 2.79 2.91 2.20 1.91
    524C 1.51 1.22 3.20 3.68 2.12 3.02
    525A 1.47 1.32 2.82 2.84 1.92 2.15
    525B 1.26 1.48 2.74 2.81 2.17 1.90
    525C 1.67 1.26 3.16 3.59 1.89 2.85
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-05-18
  • 修回日期:  2020-11-16
  • 网络出版日期:  2021-03-17

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