中子散斑是否可行.ppt

一、强度关联成像简介 二、中子强度关联成像方案 三、强度关联成像中的散斑应用 强度关联成像的发展 起源：HBT实验 基于纠缠光源的强度关联成像 1995年，史砚华小组在实验上实现了双光子纠缠源的关联成像（“鬼”成像） 基于经典热光源的强度关联成像 经典热光源也可以实现关联成像 可以实现无透镜的傅立叶变换成像 基于X射线的强度关联成像 2004年，韩申生小组从理论上证明了X射线也可以实现关联成像，并设计了无透镜的X射线强度关联衍射成像实验方案 强度关联成像与传统衍射成像的对比 中子强度关联成像？ 周期性结构：中子晶体衍射结构分析 非周期性结构：傅立叶变换衍射成像 中子衍射成像的限制 穿透性强，难以进行聚焦或其他光学变换 中子是费米子，得不到高亮度的相干中子源 无透镜傅立叶变换中子强度关联成像是目前利用非相干中子源对非周期性结构物体实现相干成像的唯一途径。 中子强度关联成像实验方案 中子源经单色器单色，并利用分束器分束 参考中子束用面探测器探测 信号中子束照射样品后进行点探测 两路探测结果经符合测量后，反演出样品图像 中子强度关联成像面临的问题 关联成像条件：探测时间相干时间 高通量的反应堆中子源本身是空间非相干的，相干时间极短 中子面探测器的分辨率 闪烁探测器阵列 1ns，空间分辨率差 中子转换屏+CCD 空间分辨 0.65um，时间分辨差 提高中子源的单色性 提高中子源的单色性来增大相干时间 机械速度选择器 波长选择范围广，波长分辨率10% 晶体单色器 选择特定波长的中子束，波长分辨率1% 缺陷 锗晶体中子单色器：λ=4A，τc≈40ns 中子通量：104-105 此路不通！ 中子散斑方案？ 激光照射旋转的毛玻璃获得魇热光源，提高相干时间 光学中的散斑： 相干光经过随机漫射介质或被粗糙表面反射后产生的颗粒状干涉花样。(准均匀平面光源) 相干辐射场经物体散射后的传播 范西特-泽尼克定理 横向相干性（散斑尺度） 经薄膜散射后可在深菲涅尔区获得稳定的散斑 中子散斑的研究 先仿真：MC模拟 未放置薄膜时本底仿真结果 下一步的工作 薄膜的材料及结构对中子散斑的影响 中子束能量对散斑的影响 探测距离对中子散斑的影响 谢 谢！ 中子强度关联成像中的散斑技术研究 陈 炼 xiabao@mail.ustc.edu.cn USTC, May. 2nd~3rd, 2013 HBT干涉仪的实验装置及原理示意图 传统光学：基于光场的强度分布测量 关联光学：基于光场的强度关联测量 纠缠光子源“鬼”成像实验结构图及实验结果 无透镜傅立叶变换关联成像实验结构图及实验结果 X射线强度关联衍射成像实验结构图 可以采用台面装置 难以应用于台面装置 装置大小： 散射影响较小 受限于中子束的非相干散射 信噪比： 低频部分无缺失 图像的低频成分流失 衍射花样： 无限制 受限于远场衍射条件 样品尺寸： 可以用非相干辐射场 需要相干辐射场 辐射场： 强度关联成像 传统衍射成像 图像反演 图像吸收和位相信息不可分离 吸收和相位信息可分离 曝光次数 单次 可多次 中子强度关联成像实验结构图 经单色后的X射线利用薄膜对其进行散射，获得稳定的X射线散斑，以提高相干时间 中子散斑是否可行？ 深Fresnel区 传统Fresnel区 Fraunhofer区 MC核心包括中子与介质的随机作用过程及多种电磁相互作用（中子与介质的核反应、弹性散射等）。 控制程序构建整个成像系统的三维模型（如入射到样品的中子束能量、方向和发散角，样品的成分、厚度和形状，以及光源焦斑大小、源到样品的距离、样品到探测器的距离等）。 数据分析：从记录数据中提取出所需数据并进行分析计算（透射率和散射率统计、相干散射和非相干散射统计等）。 模拟结果：记录每个模拟粒子的产生和与物质相互作用过程的全部数据，并将粒子在整个成像模型中的径迹做图保存。 放置薄膜后仿真测量结果 两者的差值即是中子薄膜散斑