[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

说明书

本发明涉及高速撞击实验碎片云诊断方法，具体涉及一种用于碎片云质量测量的单能脉冲X射线照相方法，用于解决现有脉冲X射线照相方法无法在高速撞击实验过程中定量测量碎片云质量参数的不足之处。该用于碎片云质量测量的单能脉冲X射线照相方法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，单能脉冲X射线使X射线质量衰减系数在穿透过程中成为一个定量，能够利用衰减公式进行质量分析，实现了对低原子序数碎片云质量的定量测量。

技术领域

本发明涉及高速撞击实验碎片云诊断方法，具体涉及一种用于碎片云质量测量的单能脉冲X射线照相方法。

背景技术

弹丸高速撞击弹靶，弹丸和弹靶的穿孔材料将发生破碎、熔化甚至气化形成碎片云。碎片云材料的熔化和气化程度决定于传递到弹靶载荷的特点。鉴于碎片云的形成过程很快，测量碎片云的质量必须要借助于高速的测量设备，以诊断碰撞过程中不同时刻的碎片云图像。

脉冲X射线照相测量面密度是研究不透明介质内部事物运动规律及形态变化过程的重要测试手段，其基本原理是将待测对象放在脉冲X射线源的锥形束场中透视投影成像，记录入射X射线束经待测对象衰减后的二维空间分布作为反映待测对象质量厚度的二维透视图像，根据X射线的衰减关系，计算待测对象不同位置面密度。X射线通过物质时符合指数衰减规律：

其中，η为穿透待测对象后的X射线衰减率，l为穿透距离，μ(x)为路程x的质量衰减系数，ρ为材料密度。

碎片云材料特点为底原子序数、低密度，为减小碎片云质量信息分析的不确定度，进而获取到高质量的对比图像用于密度测量，测量系统需采用低能脉冲X射线。在宽能谱条件下，低能脉冲X射线在穿透过程中质量衰减系数μ(x)变化更为剧烈，测量系统所获取的图像虽然能够定性反映碎片云穿透路径上的质量厚度，但无法作为碎片云质量或密度定量测量的依据。

发明内容

本发明的目的是解决现有脉冲X射线照相方法无法在高速撞击实验过程中定量测量碎片云质量参数的不足之处，而提供一种用于碎片云质量测量的单能脉冲X射线照相方法。

为了解决上述现有技术所存在的不足之处，本发明提供了如下技术解决方案：

一种用于碎片云质量测量的单能脉冲X射线照相方法，其特殊之处在于，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；