Тип работы:
 Предмет:
 Язык работы:


Разработка имитационной модели регистрации рентгеновского излучения

Работа №8902

Тип работы

Магистерская диссертация

Предмет

технология производства продукции

Объем работы116стр.
Год сдачи2017
Стоимость2350 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
523
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


Введение 12
1 Обзор литературы 17
2 Алгоритм имитационного моделирования регистрации рентгеновского
излучения высокой энергии 22
2.1. Данные для моделирования 24
2.2 Формирование предварительной информации 24
2.3 Обобщённый алгоритм моделирования переноса рентгеновского
излучения в сцинтилляторе 25
2.4 Заключение к разделу 2 35
3 Проверка адекватности имитационной модели регистрации
высокоэнергетического рентгеновского излучения 36
3.1 Анализ адекватности имитационной модели для традиционных и
специфичных граничных условий 36
3.2 Моноэнергетический источник гамма-излучения 40
3.3 Источник рентгеновского излучения 44
3.4 Заключение к разделу 3 50
4 Алгоритм и программа формирования пользовательской базы данных по
взаимодействию гамма-излучения с веществом 51
4.1 Алгоритм формирования пользовательской базы данных по
взаимодействию гамма-излучения с веществом 51
4.2 Программа формирования пользовательской базы данных по
взаимодействию гамма-излучения с веществом 55
4.3 Заключение к разделу 4 59
5 Программа имитационного моделирования регистрации
высокоэнергетического рентгеновского излучения 60
6 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение 66
6.1 Потенциальные потребители результатов исследования 66
6.2. Анализ конкурентных технических решений с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения 66
6.3 SWOT-анализ 68
6.4 Инициация проекта 70
6.5 Организационная структура проекта 70
6.6 Планирование управления научно-техническим проектом 71
6.7 Бюджет научно-технического исследования (НТИ) 71
6.8 Специальное оборудование для научных (экспериментальных) работ 73
6.9 Расчет основной и дополнительной заработной платы, отчислений на
социальные нужды и накладные расходы 74
6.10 Реестр рисков проекта 78
7 Социальная ответственность 82
7.1 Производственные безопасность 83
7.2 Отклонение показателей микроклимата от нормальных 84
7.3 Недостаточная освещенность рабочей зоны 85
7.4 Повышенный уровень электромагнитных излучений 86
7.5 Защита пользователей компьютерной техники 86
7.6 Переутомление анализаторов 88
7.7 Электрический ток 89
7.8 Экологическая безопасность. Защита Литосферы. 90
7.9 Безопасность в чрезвычайных ситуациях. 91
7.10 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности 93
Заключение 95
Список публикаций студента 97
Список использованных источников 98
Приложение А Диаграмма Г антта 104
Приложение Б Chapter 2 Algorithm for modeling registration process of high- energy X-ray radiation 105

В последние десятилетия обострился интерес к исследованиям,
связанным с регистрацией ионизирующих излучений в целом и гамма- и
рентгеновского излучений в частности. Для такого обострения есть несколько
наиболее значимых объяснений.
Первое из них связано с появлением новых материалов, изделий
промышленного и бытового назначения с декларируемыми высокими
потребительскими свойствами, поддержание которых на высоком уровне
невозможно без применения неразрушающих методов испытаний, контроля и
диагностики, в том числе и радиационных методов. Следует отметить, что
многообразие закономерностей гамма- и рентгеновского излучений с
веществом порождает возможность оценки разнообразных параметров
объектов контроля (ОК). Среди всех радиационных методов выделяются
методы абсорбционной (трансмиссионной) цифровой радиографии (ЦР) и
абсорбционной (трансмиссионной) рентгеновской вычислительной
томографии. В мировой научной литературе вместо термина «рентгеновская
вычислительная томографии» применяется термин «компьютерная
томография» (КТ). Вышесказанное означает, первое объяснение инициируется
потребителем, в качестве которого выступает производитель товаров,
озабоченный их качеством.
Второе объяснение обострения интереса к исследованиям
обуславливается последствиями технологической революции в сфере
детекторов (сенсоров) и соответствующих приборов и систем. Указанные
последствия свелись к появлению на глобальном рынке совершенных
детекторов и их систем, отличающихся высокими потребительскими
свойствами. Не явились исключением и детекторы гамма- и рентгеновского
излучения. Потребительские свойства детекторов анализируемых излучений
существенным образом зависят от решаемой задачи и от режима регистрации.
Выделяют три, наиболее часто применяемые в системах ЦР и КТ, режима
регистрации излучения: интегральный; счётный; спектрометрический.13
Безусловным лидером в неразрушающих методах контроля остаётся
интегральный режим детектирования ионизирующих излучений. К общим
потребительским свойствам детекторов следует отнести их размеры, точность,
быстродействие и т.п. Промышленные детекторы гамма- и рентгеновского
излучения основаны на преобразовании поглощённой энергии в энергию
электрического сигнала. В случае, если поглощённая энергия непосредственно
трансформируется в электрический сигнал, то такие детекторы называются
детекторами прямого преобразования. В качестве радиационно-чувствительных
материалов в детекторах прямого преобразования (ДПП) выступают некоторые
полупроводниковые материалы. Альтернативой ДПП являются
комбинированные детекторы (КД), состоящие из первичного радиационночувствительного преобразователя (ПП), преобразующего поглощённую
энергию в световую энергию и фотоприёмника (ФП), трансформирующего
энергию светового излучения в электрический сигнал. В ПП используют
сцинтилляционные материалы. В системах ЦР и КТ наибольшее применение
получили комбинированные детекторы, но в настоящее время наметился
некоторый прогресс в использовании и ДПП, который обусловлен
совершенствованием ДПП. Впрочем, с точки зрения темы исследований не
существует принципиального различия между КД и ДПП, так как принято
считать, что в исследуемых детекторах величина электрического сигнала за
вычетом темнового сигнала пропорциональна величине поглощённой энергии.
Здесь под темновым сигналом понимается сигнал с детектора, находящегося
вне поля гамма- или рентгеновского излучения. В предложенной выше
терминологии детектор прямого преобразования является первичным
преобразователем гамма- или рентгеновского излучения. Этот факт будем
использовать в дальнейших исследованиях.
Третья причина пристального интереса к детекторам ионизирующих
излучений связана с расширением горизонтов науки в двух диаметрально
различных направлениях, одно из них – в микромир, а второе – в макромир. Без
прогресса в области детекторов гамма- и рентгеновского излучения14
невозможно подтвердить или опровергнуть основные положения ряда
гипотетических теорий, волнующих исследователей микро- и макромиров.
Прогресс в области развития детекторов ионизирующих излучений
привёл к ряду противоречий. Важнейшее из них обусловлено миниатюризацией
элементарных объёмов ПП. Здесь под элементарным объёмом ПП будем
понимать тот объём, которому передаётся фотонами некоторая энергия,
трансформирующаяся затем в электрический сигнал. Очевидными является ряд
выводов. Первый – значение поглощённой энергии является случайной
величиной. Второй – параметры указанной случайной величины существенно
зависят от материала и размеров элементарного чувствительного объёма:
Третий – значимое влияние на параметры исследуемой случайной величины
оказывает не только утечка первичных и вторичных фотонов из элементарного
чувствительного объёма ПП, но и утечка вторичных электронов.

Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!
ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ
КУРСОВЫЕ СТАТЬИ ВКР

Доказана необходимость разработки алгоритмов и программ для
имитации процессов регистрации высокоэнергетического рентгеновского
излучения с учётом особенностей современных регистраторов рентгеновского
излучения, имеющих малую толщину (малый объём) радиационночувствительных первичных преобразователей, и поэтому склонных к потере
энергии, обусловленной утечкой вторичных фотонов и электронов.
2. Разработана полноценная модель процесса регистрации
рентгеновского излучения первичным преобразователем из любого материала.
3. Обоснована необходимость в проведении вычислительных
экспериментов по оценке среднего значения и квадрата поглощённой энергии
зарегистрированных рентгеновских фотонов в сцинтилляционном детекторе.
4. На основе метода Монте-Карло разработана имитационная модель
переноса и регистрации высокоэнергетического рентгеновского излучения в
чувствительном объёме сцинтилляционных детекторов с учётом утечки
вторичных фотонов и электронов.
5. Отмечено, что предлагаемый алгоритм имитационного
моделирования может быть использован для оценки характеристик
анализируемой случайной величины (поглощённой энергии рентгеновского
излучения) любым обособенным локальным объёмом из любого материала.
6. Рассмотрены основные подходы к проверке адекватности алгоритма
имитационного моделирования применительно к регистрации рентгеновского
излучения: проверка характеристик зарегистрированных фотонов для
«предельно малых» и «предельно больших» объёмов радиационночувствительных объёмов первичных преобразователей рентгеновского
излучения; использование известных зависимостей характеристи
зарегистрированных фотонов от толщины и диаметра сцинтиллятора.
7. Разработаны, основанные на 127-групповой библиотекой данных о
взаимодействии гамма-квантов с веществом алгоритм и программа для96
формирования пользовательской базы данных по взаимодействию гаммаизлучения с веществом, применительно к материаламм сцинтилляторов.
8. Разработана программа имитационного моделирования регистрации
высокоэнергетического рентгеновского излучения сцинтилляционным
цилиндрическим детектором


Майоров А.А. Цифровые технологии в неразрушающем контроле //
Журнал «В мире НК. – 2009 – №. 3. – С. 26–37.
2. Осипов С.П., Клименов В.А., Батранин А.В., Штейн А.М., Прищепа
И.А. Применение цифровой радиографии и рентгеновской вычислительной
томографии при исследовании строительных конструкций и в строительном
материаловедении // Вестник ТГАСУ. – 2015. – № 6. – С. 116−127.
3. Клименов В.А., Алхимов Ю.В., Штейн А.М., Касьянов С.В., Бабиков
С.А., Батранин А.В., Осипов С.П. Применение и развитие методов цифровой
радиографии для технической диагностики, неразрушающего контроля и
инспекции // Контроль. Диагностика. – 2013. – № 13. – С. 31−42
4. Цветкова Н.К., Новицкая К.А., Кологов А.В., Смирнов В.Г.
Особенности применения комплексов цифровой радиографии при
неразрушающем контроле корпусного производства // Технология
машиностроения. – 2014. – № 7. – С. 47–50.
5. Москалёв Ю. А. Рентгеновские интроскопы НИИ интроскопии //
Известия Томского политехнического университета. – 2008. – Т. 312. – № 2. –
С. 122–124.
6. Касьянов С.В. Применение бетатронов в радиографических
досмотровых системах // Известия Томского политехнического университета. –
2008. – Т. 312. – № 2. – С. 134–138.
7. Вайнберг Э., Цыганов С.Г., Шаров М.М. Опыт трехмерной
компьютерной томографии // В мире неразрушающего контроля. – 2008. – № 1.
– С. 56–59.
8. Непомнящая П.К., Карих В.П. Рентгеновская компьютерная
томография приповерхностной зоны крупногабаритных изделий из
энергонасыщенных материалов // Южно-Сибирский научный вестник. – 2015. –
С. 76–80.99
9. Прусов Е.С. Компьютерная томография для задач трехмерного
материаловедения //Фундаментальные исследования. – 2015. – № 5(2). – С. 318
–323.
10. Клюев В.В., Вайнберг Э.И. Рентгеновская вычислительная
томография в промышленной диагностике // Приборы и системы управления. –
1989. – № 5. – С. 10–15.
11. Удод В.А., Ван Я., Осипов С.П., Чахлов С.В., Усачёв Е.Ю., Лебедев
М.Б., Темник А.К. Современное состояние и перспективы развития систем
цифровой рентгенографии для дефектоскопии, диагностики и досмотрового
контроля объектов // Дефектоскопия. – 2016. – № 9. – С. 11−28.
12. Пик Л., Клейнбергер, О. Цифровая радиография в дефектоскопии //
Мир измерений. – 2010. – № 6. – С. 12–17.
13. Капустин В.И., Осипов С.П. О критериях сравнения различных
модификаций методов цифровой радиографии // Контроль. Диагностика. –
2013. – № 12. – С. 25−32.
14. Чахлов С.В., Осипов С.П., Темник А.К., Удод В.А. Современное
состояние и перспективы развития рентгеновской вычислительной томографии
// Дефектоскопия. – 2016. – № 4. – С. 56–70.
15. Izumi S., Kamata S., Satoh K., Miyai H. High energy X-ray computed
tomography for industrial applications //IEEE transactions on nuclear science. –
1993. – Vol. 40. – no. 2. – С. 158–161.
16. Чахлов В.Л., СидуленкоО.А. Разработка приборов и методов
неразрушающего контроля качества в НИИ интроскопии Томского
политехнического университета // Известия Томского политехнического
университета. – 2000. – Т. 303. – № 1. – С. 11–132.
17. Чахлов В.Л., Звонцов А.А. Малогабаритные бетатроны с
азимутальной вариацией управляющего магнитного поля // Известия Томского
политехнического университета. – 1998. – С. 10–13.
18. Ворогушин М.Ф. и др. Новое поколение линейных ускорителей
электронов для радиографии интроскопии и томографии // Вопросы атомной100
науки и техники. Серия «Электрофизическая аппаратура. – 2002. – № 1. – С.
27–35.
19. Li L. et al. A dynamic material discrimination algorithm for dual MV
energy X-ray digital radiography // Applied Radiation and Isotopes. – 2016. – Vol.
114. –P. 188–195.
20. Mourik J.E.M. et al. Comparison of wireless detectors for digital
radiography systems: image quality and dose // Radiation protection dosimetry. –
2016. – Vol. 169. – no. 1-4. – P. 303–307.
21. Karch J. et al. High-contrast X-ray micro-tomography of low attenuation
samples using large area hybrid semiconductor pixel detector array of 10× 5 Timepix
chips //Journal of Instrumentation. – 2016. – Vol. 11. – no. paper C01073.
22. Yaffe M.J., Rowlands J.A. X-ray detectors for digital radiography //
Physics in Medicine and Biology. – 1997. – Vol. 42. – no. 1. – P. 1–39.
23. Chotas H.G., Dobbins III J.T., Ravin C.E. Principles of digital
radiography with large-area, electronically readable detectors: a review of the basics
// Radiology. – 1999. – Vol. 210. – no. 3. – P. 595–599.
24. Stritt C. et al. Performance quantification of a flat-panel imager in
industrial mega-voltage X-ray imaging systems // Nuclear Instruments and Methods
in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and
Associated Equipment. – 2017. – Vol. 848. – P. 73–80.

Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2025 Cервис помощи студентам в выполнении работ
.