[發明專利]雙波長中子光柵干涉儀的成像方法

有效

• 申請號: 201710478922.7
• 申請日: 2017-06-22
• 公開（公告）號: CN107290360B
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發明（設計）人: 王志立;劉達林
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: G01N23/05
• 分類號: G01N23/05;G01N23/09;G01N23/20;G01N23/202
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 陸麗莉;何梅生

本發明公開了一種雙波長中子光柵干涉儀的成像方法，其特征包括：1移動光柵，將中子光柵干涉儀的工作點固定在光強曲線的半腰位置；2設置第一等效波長為λ1，分別獲取背景投影圖像和被成像物體的投影圖像；3設置第二等效波長為λ2，分別獲取背景投影圖像和被成像物體的投影圖像；4分別提取被成像物體在等效波長λ的吸收和折射信號。本發明摒棄繁瑣的光柵機械掃描，簡化中子光柵干涉儀的成像過程，提高數據采集效率，并定量獲得被成像物體在等效波長λ的吸收、折射信號，從而為被成像物體的快速、定量表征提供新途徑。

技術領域

本發明涉及中子成像物理和方法領域，具體的說是一種雙波長中子光柵干涉儀的成像方法。

背景技術

中子光柵干涉儀利用中子的波動性來產生被成像物體的圖像，并且能夠同時提供被成像物體的吸收、折射和暗場圖像。其中吸收圖像與被成像物體的衰減性質相關，折射圖像與中子穿透被成像物體時的相移相關，暗場圖像則來源于被成像物體的小角散射性質。近年來，中子光柵干涉儀已經被應用于塊材內部磁疇結構的原位可視化、燃料電池內部結構的表征等。

在中子光柵干涉儀中，類似于X射線光柵干涉儀情形，探測器記錄的被成像物體的投影圖像同時包含了被成像物體的吸收、折射和暗場信號，即圖像襯度來自于被成像物體吸收信號、折射信號、暗場信號的非線性混合貢獻。而定量表征、圖像判讀、計算機三維斷層重建等實際應用都要求獲取獨立、純粹的被成像物體吸收、折射和暗場信號。因此，如何從被成像物體投影圖像中分離得到純粹的吸收、折射和暗場信號是近年來的研究熱點之一。

目前，中子光柵干涉儀普遍采用相位步進法進行被成像物體的三種不同信號的分離。這種方法要求繁瑣的機械步進光柵掃描，導致了冗長的成像實驗時間，降低了中子光源的利用效率；受中子源多色性的影響，分離得到的物體吸收信號、折射信號都不是定量的，帶有一定的不確定性。這些局限性阻礙了中子光柵干涉儀在材料定量表征等領域的推廣應用。因此，發展新的成像方法，克服相位步進法光柵步進掃描、不定量的局限性，是未來中子光柵干涉儀推廣應用中必須解決的問題之一。

發明內容

本發明為避免現有成像方法的不足之處，提出一種雙波長中子光柵干涉儀的成像方法，以期能簡化硬中子光柵干涉儀的成像過程，提高數據采集效率，并定量提取被成像物體的吸收和折射信號，從而為實現快速、定量的中子光柵干涉儀成像提供新途徑。

為達到上述發明目的，本發明采用如下技術方案：

本發明一種雙波長中子光柵干涉儀的成像方法，所述中子光柵干涉儀包括：中子源、源光柵、速度選擇器、相位光柵、分析光柵和探測器；在所述速度選擇器和相位光柵之間設置有被成像物體；所述被成像物體貼于所述相位光柵的內側設置；在所述相位光柵的外側設置有所述分析光柵；所述相位光柵到所述分析光柵的軸向距離為d；所述探測器貼于所述分析光柵的外側；其特征是，所述成像方法按如下步驟進行：

步驟1、固定所述相位光柵和所述分析光柵，并移動所述源光柵，移動距離為所述源光柵的四分之一周期，使得所述中子光柵干涉儀固定在光強曲線的半腰位置；所述移動方向為同時垂直于光軸和光柵柵條的方向；

步驟2、依次啟動所述中子源和所述速度選擇器，設置第一等效波長為λ1；啟動所述探測器，設置曝光時間為t；

利用所述探測器按照所述曝光時間t獲取第一背景投影圖像I₁后，依次關閉所述中子源和所述速度選擇器；

步驟3、將所述被成像物體放置到所述相位光柵的視場中央，依次啟動所述中子源和所述速度選擇器，設置第一等效波長為λ1，并利用所述探測器按照所述曝光時間t獲取所述被成像物體的第一投影圖像I′₁后，依次關閉所述中子源、所述速度選擇器和所述探測器；

步驟4、依次啟動所述中子源和所述速度選擇器，設置第二等效波長為λ2；啟動所述探測器，設置曝光時間為t；