[发明专利]一种用于碎片云质量测量的单能脉冲X射线照相方法

权利要求书

1.一种用于碎片云质量测量的单能脉冲X射线照相方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤(1)、初步设定待测碎片云的面密度测量范围{σ}，确定用于照相测量的X射线光子能量E和测量系统的参数；

所述测量系统的参数包括待测碎片云的测量空间尺寸Φ、等效X射线源点O到待测碎片云中心的距离L₁、成像器件到待测碎片云中心的距离L₂、以及测量系统的时间分辨要求Δt；

步骤(2)、根据步骤(1)确定的X射线光子能量E，设计脉冲X射线源参数，建立并输出单色化水平较高的X射线；

(2.1)确定阳极靶材料并加工X射线二极管；

(2.2)从电参数和滤波设计方面进行脉冲X射线输出能谱单色优化；

步骤(3)、计算不同面密度条件下的X射线衰减系数，利用标定实验确定穿透厚度与X射线衰减率之间的关系，进而建立面密度与X射线衰减系数的对应关系，并绘制成查询曲线；

步骤(4)、对待测碎片云的测量空间进行脉冲X射线照相，记录一幅测量空间无任何物质的静态图像，再记录一幅高速碰撞过程中特定时刻待测碎片云的动态图像；

步骤(5)、计算待测碎片云质量；

(5.1)将步骤(4)获取的静态图像和动态图像分别扣除本底后生成静态去本底图像和动态去本底图像，并保存；

(5.2)对静态去本底图像进行位置修正，直至静态去本底图像的空间位置与动态去本底图像的空间位置一致；提取静态去本底图像的空间位置和灰度，并保存为{P₀}；提取动态去本底图像的空间位置和灰度，并保存为{P}；

(5.3)对静态去本底图像和动态去本底图像的光源强度进行归一化；

(5.4)选定待测区域，根据待测区域的空间位置，提取该空间位置在{P₀}所对应的所有灰度值，并计算其平均值作为第一灰度，提取该空间位置在{P}所对应的所有灰度值，并计算其平均值作为第二灰度，则穿透光路上的X射线衰减率

(5.5)根据步骤(5.4)获取的穿透光路上的X射线衰减率、X射线对应的质量衰减系数和步骤(3)中的查询曲线，得到待测区域的面密度；

(5.6)根据待测区域的空间位置、尺寸，结合光路分析得到成像放大率，计算得到待测区域的实际尺寸，进而得到待测区域的面积，待测区域面密度乘以待测区域面积即为待测区域质量；

(5.7)若完成待测碎片云的质量测量，则结束流程；否则返回步骤(5.4)。

2.根据权利要求1所述的一种用于碎片云质量测量的单能脉冲X射线照相方法，其特征在于：步骤(2.2)中，所述从电参数和滤波设计方面进行脉冲X射线输出能谱单色优化的具体过程为：

(2.2.1)将脉冲X射线源的脉冲输入电压设定为脉冲X射线源阳极靶材料K层电子激发能量的3-5倍，同时，设定脉冲X射线源的脉冲宽度小于测量系统的时间分辨要求Δt；

(2.2.2)在脉冲X射线源出射窗口处插入与脉冲X射线源阳极靶材料相同的箔材作为X射线单色化滤波材料，所述箔材的厚度根据具体实验需求确定。

3.根据权利要求2所述的一种用于碎片云质量测量的单能脉冲X射线照相方法，其特征在于：所述待测碎片云材料为铝或铝合金，金属材料Z为铜或钼或银。

4.根据权利要求3所述的一种用于碎片云质量测量的单能脉冲X射线照相方法，其特征在于：

步骤(1)中，所述X射线光子能量E根据待测碎片云材料的X射线衰减系数、待测碎片云的面密度测量范围{σ}共同决定，其与金属材料Z的K层激发特征X射线能量一致。

5.根据权利要求4所述的一种用于碎片云质量测量的单能脉冲X射线照相方法，其特征在于：所述脉冲X射线源的阳极靶材料为步骤(1)的金属材料Z。