低剂量非相干X光鬼成像

论文摘要

“鬼”成像是一种间接的、基于二阶关联的成像方式,只要知道照射在物体上的光场分布就只需用一个单像素“桶”探测器测量总光强便可再现物体的像。鬼成像具有许多传统成像不具有的性质,例如可以透过散射介质成像、在弱光下成像、或者实现超分辨成像。在可见、红外等波段鬼成像已进入应用开发阶段,然而由于在X光波段没有合适的分束或调制器件,X光鬼成像的研究起步很晚。基于二阶关联的X光鬼成像有望降低辐射剂量,消除电离损伤,这在医学诊断、材料分析等领域有重大意义。作为准备工作,本文首先利用单光子量级的可见光弱光探测器阵列进行了传统成像。由于密码芯片由半导体结构组成,芯片在运行时会辐射出光子,通过获取光子信息可以破解加密信息。本文分析了AT89C52芯片运行时静态随机存取存储区的光子情况,分析了光子发射位置与运行指令之间的关系,并以8字节的精度确定了芯片的物理地址位置。该工作为光旁路攻击提供了一种新的可视化方法。本文进行了利用非相干可见光的鬼成像实验,以及可见光下的计算鬼成像实验。另外,通过分析二阶强度相干,探究了散斑的统计性质与鬼成像像质之间的关系。在理想情况下,只要散斑存在涨落,就能够实现鬼成像。然而在实际情况中探测器存在噪声时,本文利用数值模拟证明了只要散斑的g（2）在2附近,无论灰度散斑还是二值散斑都能实现高质量的成像。因此可以根据调制器件决定选用灰度散斑还是二值散斑。该工作为如何选取并优化X光鬼成像调制器件打下了理论基础。接下来本文进行了利用台面式非相干X光源进行鬼成像的实验准备。首先发现,由于X光源超短的相干时间和相干长度,受探测器的结构和分辨率所限,利用双成像板进行鬼成像方案并不可行。接下来本文通过预记录一系列由砂纸产生的X光散斑,对人工二值物体以及自然界中的灰度物体进行了鬼成像实验。该实验方案具有简单易行、更具有实用性的特点。最后本文优化了砂纸以及光路,实现了分辨率更高的X光鬼成像。在X光成像剂量方面,本文首先根据Rose准则确定了极限情况下传统成像中所需的最少光子数,并分析了鬼成像可以实现弱光成像的理论依据。接下来在实验中进行了超低辐射鬼成像的实验验证,成像所需光子数在单光子量级。为进一步减少辐射剂量,采用对应成像方案,能够在保持成像质量时将辐射剂量再降低一个数量级。此外,利用可控的调制矩阵在稀疏基上测量也可以减少采样次数。通过制作X光调制板实现了X光的计算鬼成像:首先将调制矩阵刻蚀在铜印刷电路板上,实现了150μm的成像分辨率;然后利用微加工的方式刻蚀在金调制板上,实现了10μm的分辨率。最后通过数值模拟,分析调制器件厚度不均匀对成像的影响,并提出改进方案。

论文目录

文章来源

类型: 博士论文

作者: 张艾昕

导师: 王兵兵

关键词: 鬼成像,光鬼成像,分辨率,辐射剂量

来源: 中国科学院大学(中国科学院物理研究所)

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 中国科学院大学(中国科学院物理研究所)

分类号: O434.19

总页数: 117

文件大小: 3431K

下载量: 151

相关论文文献

• [1].电子顺磁共振技术在生物样品辐射剂量重建中的应用研究进展[J]. 中国医学物理学杂志 2020(01)
• [2].分化型甲状腺癌~(131)I治疗患者对公众的辐射剂量研究[J]. 标记免疫分析与临床 2020(06)
• [3].X线透视引导下介入治疗的辐射剂量监测:对病人辐射暴露的影响[J]. 国际医学放射学杂志 2019(03)
• [4].CT检查中的辐射剂量分析及其防护对策[J]. 健康之路 2017(07)
• [5].北京三甲医院取消胸透?核医疗你该知道的那些事儿[J]. 环境与生活 2017(08)
• [6].小儿胸部DR摄影的图像质量与辐射剂量关系研究[J]. 家庭医药.就医选药 2017(06)
• [7].第三届亚洲辐射剂量组会议(二)[J]. 辐射防护通讯 2018(01)
• [8].临床核医学治疗中~(131)I所致辐射剂量的研究[J]. 数理医药学杂志 2018(11)
• [9].多花木蓝辐射的敏感性和适宜辐射剂量研究[J]. 安徽农业科学 2013(06)
• [10].英国发布近5年的医疗辐射剂量报告[J]. 国外核新闻 2008(01)
• [11].~(60)Co-γ辐射对矾根幼苗生理特性的影响[J]. 核农学报 2020(03)
• [12].放射科工作人员外周血象指标与累积辐射剂量的相关性[J]. 河南医学研究 2020(14)
• [13].放射性粒子植入术后病人周围辐射剂量的监测及防护[J]. 全科护理 2019(10)
• [14].数字乳腺断层摄影技术中大、小角度曝光的辐射剂量比较[J]. 中国癌症杂志 2019(07)
• [15].先天性心脏病患儿介入治疗的辐射剂量[J]. 中国介入心脏病学杂志 2019(08)
• [16].256层螺旋CT低辐射剂量扫描联合迭代重建技术诊断肺动脉栓塞临床价值研究[J]. 陕西医学杂志 2018(06)
• [17].次级标准剂量学实验室的辐射剂量比对及核查[J]. 中国计量 2017(03)
• [18].核电站操作与辐射剂量的虚拟现实仿真研究[J]. 计算机工程与应用 2016(20)
• [19].功能化石墨烯吸附模拟反应堆冷却剂中银的研究[J]. 中国原子能科学研究院年报 2019(00)
• [20].婴幼儿常见体位数字摄影中辐射剂量的调查研究[J]. 中国辐射卫生 2017(04)
• [21].医用诊断X射线辐射源辐射剂量的线性化处理方法[J]. 中国计量 2014(03)
• [22].辐射剂量与防护实验教学改革与研究[J]. 科技创新导报 2014(22)
• [23].饮用水紫外消毒器辐射剂量验证和在线监控[J]. 中国给水排水 2013(07)
• [24].CT低剂量临床应用的策略与展望[J]. 实用医学影像杂志 2013(04)
• [25].CT成像——把辐射剂量降下来![J]. 中国医疗器械信息 2010(02)
• [26].放射性核素注射中的辐射剂量与防护[J]. 中国辐射卫生 2010(04)
• [27].钴60-γ辐射对黑龙江粳稻种子活力及秧苗发育的影响[J]. 南方农业学报 2020(05)
• [28].临床核医学诊疗中的辐射剂量与防护探究[J]. 临床医药文献电子杂志 2019(04)
• [29].甲状腺癌患者行~(131)I治疗后体外辐射剂量变化研究[J]. 中华护理教育 2019(07)
• [30].自动曝光技术结合迭代法重建技术对肝脏CT辐射剂量的影响[J]. 世界华人消化杂志 2017(35)

标签：鬼成像论文;  光鬼成像论文;  分辨率论文;  辐射剂量论文;