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同步辐射CT技术研究及应用

汪敏  
【摘要】:本文首先总结概述了SR-CT技术的原理以及目前国内外研究现状。在此基础上,对SR-CT技术进行了较系统全面和深入的研究;针对吸收系数相近的多组分材料,吸收成像无法分辨的情形,提出了衍射增强SR-CT方法。为获得材料变形的三维位移场,提出了基于三维结构图象的数字图像相关法。作为SR-CT技术的应用,研究了泡沫铝材料在准静态压缩过程中的内部微结构演化及其相关的力学性能分析。 本人的主要研究内容与创新之处: 一、对SR-CT技术进行了系统深入的研究,分析比较了适应于SR-CT技术的几种不同重建算法,总结了不同算法的优缺点,对算法中的参数进行了优化,同时提出了一种优化新算法——混合算法。分析研究了不完全投影数据SR-CT技术重建图像的质量,给出了重建图像质量与投影数据残缺量之间的关系,同时提出了改善不完全投影数据重建图像质量的方法。对SR-CT技术的误差进行了分析,给出了SR-CT技术误差的四种基本形式。 二、研究了衍射增强SR-CT技术。针对吸收系数相近的多组分材料(如复合材料、陶瓷材料等),吸收成像技术往往无法清晰分辨各组分,为此对X射线衍射增强成像方法进行了实验研究,并与SR-CT技术相结合,以提高重建图像的衬度分辨率。实验研究表明,该技术对不同元素间的边界衬度有着增强作用,且增强效果明显。 三、研究了数字图像三维相关方法。在SR-CT技术获取物体内部三维结构图像的基础上,提出了三维位移场计算的数字图像相关法,论述了数字图像三维相关法原理,给出了其计算窗口的形式、大小以及相关系数的拟合函数,并详细介绍了整像素位移与亚像素位移的求解过程,最后通过模拟实验证实了该方法的可行性。 四、应用SR-CT技术研究了泡沫铝材料的压缩变形行为。选取开孔及闭孔两种不同孔结构的泡沫铝材料作为研究对象,应用SR-CT技术对两种不同孔结构泡沫铝材料的压缩变形行为进行了研究。获得了压缩过程中开孔及闭孔泡沫铝材料内部微结构的演化图像,通过对演化图像的处理与计算,分析了开孔及闭孔泡沫


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