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高能闪光照相诊断技术是在非核“初级”的内爆过程后期用来研究弹芯的物理特性和几何特性的有效手段,闪光照相的数值模拟与理论分析是优化闪光照相布局、提高面密度测量精度等工作的重要内容。本论文围绕目前闪光照相中存在的主要问题,开展了光源、散射、图像接收系统以及照相布局四个方面的研究工作。 光源特性是影响闪光图像品质的一个关键因素,针对击靶电子束的特点,研究了轫致辐射源的模拟方法及其影响因素。采用蒙特卡罗方法确定了击靶电子束参量同光源特征参数的关系以及靶后透射电子和光致中子对图像质量的影响,有利于闪光机优化设计和提供精确的数值模拟输入参数。 散射是闪光照相诊断技术中需要重点考虑的一个关键性问题,散射不但降低了图像质量,还严重干扰了客体界面信息和密度分布的正确确定。为了加深对散射的认识,开展了散射规律研究。通过理论分析和数值模拟,确定了散射的影响、丰要来源及降低和扣除散射的方法。重点研究了准直器设计方法、散射模拟结果的实验检验方法以及散射分布均匀性的影响因素。为了确保所关心区域内客体信息的完整性和降低散射的影响,提出了准直器的正确设计方法;根据散射的特点和CCD系统的线性响应特性,提出了散射模拟结果的实验检验方法及实验数据的处理方法,获得了散射模拟结果与实验结果一致的结论;在讨论散射分布均匀性定义的基础上,通过改变照相器件的几何位置,确定了影响散射分布均匀性的主要因素,提出了使散射分布均匀的照相系统设计方法,为图像处理迭代扣除散射创造了条件。 图像接收系统的特征曲线(底片的H&D曲线或CCD系统的G-X曲线)和模糊是闪光图像处理的关键参数,要求具有相当高的精度。对于屏片系统,针对实验测量H&D曲线的困难,提出了采用数值模拟结果来构造H&D曲线的方法。利用底片成像的二次打击理论,建立了底片光学密度与照射量之间的数学关系,获得了比较准确的H&D曲线。在探讨能量沉积计算方法的基础上,采用蒙特卡罗方法研究了不同照相模型下图像接收系统的响应特性,说明了图像接收系统响应特性与X射线能谱之间的依赖关系,提供了不同照相模型下图像接收系统对直穿光子和散射光子的响应函数,如能量转换效率、点扩展函数、线扩展函数以及MTF等。 在闪光照相中,照相系统的几何布局也是影响客体信息诊断精度的一个主要因素。从一幅实际球对称客体闪光图像出发,采用蒙特卡罗方法研究了造成球对称客体的底片光学密度分布不对称的各种因素,加深了对闪光图像的认识;通过与理想照相结果的比较,确定了底片光学密度分布不对称的处理方法,提供了图像预处理方法。根据衡量图像质量的三要素:清晰度、对比度和信号噪声比,给出了闪光照相系统品质因子的定义,分析了影响照相系统品质因子的因素,确定了照相系统优化设计方法,并提供了不同照相距离下的照相布局参数。 总之,通过本论文的研究工作,加深了对高能闪光照相中主要物理问题的认识,获得了一些具有指导意义的结论,部分研究结果已在闪光照相工作中得到了应用。