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11 MeV能损型质子照相空间分辨能力模拟

卢亚鑫 李一丁 魏涛 杨国君 张开志 龙全红 马超凡

卢亚鑫, 李一丁, 魏涛, 等. 11 MeV能损型质子照相空间分辨能力模拟[J]. 强激光与粒子束, 2018, 30: 064001. doi: 10.11884/HPLPB201830.170414
引用本文: 卢亚鑫, 李一丁, 魏涛, 等. 11 MeV能损型质子照相空间分辨能力模拟[J]. 强激光与粒子束, 2018, 30: 064001. doi: 10.11884/HPLPB201830.170414
Lu Yaxin, Li Yiding, Wei Tao, et al. Simulation of imaging ability of 11 MeV proton radiography with energy-loss imaging lens[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2018, 30: 064001. doi: 10.11884/HPLPB201830.170414
Citation: Lu Yaxin, Li Yiding, Wei Tao, et al. Simulation of imaging ability of 11 MeV proton radiography with energy-loss imaging lens[J]. High Power Laser and Particle Beams, 2018, 30: 064001. doi: 10.11884/HPLPB201830.170414

11 MeV能损型质子照相空间分辨能力模拟

doi: 10.11884/HPLPB201830.170414
基金项目: 

国家自然科学基金项目 11405162

国家自然科学基金项目 11475157

国家自然科学基金项目 11405161

国家自然科学基金项目 11375162

中国工程物理研究院院长基金项目 201402086

中国工程物理研究院发展基金项目 2014A0402016

详细信息
    作者简介:

    卢亚鑫(1993-),男,硕士,从事带电粒子辐射成像技术研究;luyaxin2013@163.com

    通讯作者:

    李一丁(1983—),男,博士,从事加速器及带电粒子成像技术研究;li_yi_ding@qq.com

  • 中图分类号: O59

Simulation of imaging ability of 11 MeV proton radiography with energy-loss imaging lens

  • 摘要: 透射质子的能损和散射角是质子照相成像模糊的主要来源。基于Zumbro聚焦成像磁透镜的质子照相技术,可基本消除散射角引起的成像模糊,实现几十μm的空间分辨,但无法对能损信息进行优化是其空间分辨能力难以进一步提升的主要原因。为利用透射质子的能损信息,进一步提高质子照相的空间分辨能力,提出了一种新型的成像磁透镜,称之为能损型聚焦成像磁透镜。基于11 MeV低能能损型质子照相的实验束线和Geant4模拟软件,建立全过程照相模型,研究11 MeV能损型成像束线的空间分辨能力。模拟研究表明:对于10 μm厚的Al箔,考虑点扩散函数等测量系统成像模糊的影响,11 MeV能损型成像束线可实现约30 μm的空间分辨。与等大型Zumbro磁透镜相比,空间分辨能力得到显著提升。
  • 图  1  11 MeV能损型成像束线布局示意图

    Figure  1.  Sketch of 11 MeV energy-loss imaging beam line

    图  2  11 MeV质子经过不同厚度Al膜后的能量分布曲线和散角分布曲线

    Figure  2.  Energy spectrum and distribution of scattering angle when 11 MeV protons pass through different Al foils

    图  3  磁透镜成像模糊随厚度的变化曲线

    Figure  3.  Curve of image blur through thickness

    图  4  测试样品示意图及模拟结果

    Figure  4.  Actual picture and simulation result of reticle object (W denotes the width of strips and D denotes the distance between two adjacent strips)

    图  5  图 4(b)中虚线位置对应的微分曲线

    Figure  5.  Differential curve on dotted line in Fig. 4(b)

    表  1  11 MeV能损型聚焦成像磁透镜参数

    Table  1.   Detailed parameter of 11 MeV energy-loss magnetic lens

    parameter value parameter value
    M12(at the energy Fourier plane(EFP)) -0.299 mm/mrad M16(at the EFP) 611.44 m
    R126 (at the image plane) 2.912 m R166 (at the image plane) -385.3 m
    bending radius of dipoles 1 m bending angle of dipoles 45°
    drift space(first five) 0.8, 0.5, 0.5, 0.4, 0.4 m quadrupole length(first three) 0.15, 0.1, 0.1 m
    bending gradients 4.806 kg quadrupole gradients (first three) 72.234, -73.343, 56.692 kg·m-1
    total length 7.4705 m beam pipeline radius 25 mm
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-10-29
  • 修回日期:  2017-12-27
  • 刊出日期:  2018-06-15

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