【摘要】：隨著核能逐漸地走入我們的生活當中，核材料的應用范圍逐漸得到擴展，核能和核技術大量地應用于工業(yè)和農業(yè)生產領域、醫(yī)療和衛(wèi)生領域，以及科學研究和國防等領域。然而，高能的核輻射會極大地損害人的身體健康，因此及時有效地探測輻射是非常必要的。 在某些場合（如微縫探測、薄膜分析等）需要同時探測輻射的劑量和二維分布信息。然而，目前能夠同步探測輻射劑量和二維分布的探測器尚且不多。本文提出一種直接利用CMOS圖像傳感器的探測核輻射的新方法，該方法不用將輻射轉換成可見光而直接成像。本文做了相關實驗并給出分析，證實將CMOS傳感器應用于核輻射探測中是可行的�；谏鲜隼碚摲治觯O計了一種可以同時探測輻射劑量和二維分布的輻射探測器，本文主要完成了以下研究工作： 1、介紹了輻射探測技術的研究現(xiàn)狀，比較了目前常用的輻射探測方法，由此提出了一種將CMOS圖像傳感器直接應用在核輻射探測中的新方法。 2、介紹了BP神經網絡的基本概念、特點和應用領域，重點描述了其在函數(shù)逼近中的改進算法——LM和BFGS算法。 3、比較CMOS與CCD圖像傳感器的特點，由于CMOS傳感器具有抗輻射性能好、成本低和速度高等優(yōu)點，被用作輻射探測系統(tǒng)的核心部件，并據(jù)此設計了基于CMOS圖像傳感器和DSP處理器的硬件電路結構圖。 4、介紹了灰度分析方法，將灰度分析應用在圖像預處理中，從系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕嵌让枋隽讼到y(tǒng)的工作流程，同時從圖像采集和數(shù)據(jù)處理方法兩方面完成軟件的設計。 5、為了分析CMOS對放射源的灰度響應，這里利用軟件MATLAB分析了241Am源對CMOS的輻照圖像，提出了利用累積灰度值的信息來表征輻射劑量的方法，創(chuàng)建了基于BFGS算法的BP神經網絡，擬合了241Am累積灰度值和累積劑量的關系，并由此完成了輻射劑量的標定實驗。為了比較不同能量放射源的劑量探測效果，實施了152Eu源對CMOS的輻照實驗，實驗證明，這種方法也適用于152Eu放射源。 6、為了分析探測器探測二維分布的功能，比較了點狀放射源（60Co源）、線狀放射源（60Co源累積）和X射線的響應圖像，并用軟件MATLAB繪制出其灰度分布圖像，實驗證明，該方法可以實現(xiàn)輻射二維分布顯示的功能。 7、通過對比輻照前后CMOS圖像傳感器的最大灰度值，發(fā)現(xiàn)灰度值幾乎沒有變化，證實了在劑量低和時間短的條件下，可以忽略輻射對器件的損傷。 8、介紹了該探測器的外觀及其使用方法。
【學位授予單位】：河南師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TL81
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
目錄
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景與意義
    1.2 國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 常見輻射探測器介紹
        1.2.2 輻射探測器的發(fā)展趨勢
    1.3 論文的創(chuàng)新點
    1.4 論文內容及結構安排
第二章 BP 神經網絡在函數(shù)逼近中的應用
    2.1 BP 神經元及網絡模型
    2.2 BP 網絡的學習
    2.3 BP 神經網絡在函數(shù)逼近中的應用
        2.3.1 LM 算法
        2.3.2 BFGS 算法
    2.4 本章小結
第三章 系統(tǒng)硬件電路設計
    3.1 探測器件選擇
        3.1.1 CCD 圖像傳感器
        3.1.2 CMOS 圖像傳感器
        3.1.3 CCD 與 CMOS 的比較
    3.2 系統(tǒng)總體結構設計
    3.3 本章小結
第四章 系統(tǒng)軟件設計
    4.1 灰度分析方法
    4.2 系統(tǒng)設計
    4.3 CCS 軟件開發(fā)平臺
    4.4 本章小結
第五章 實驗結果與分析
    5.1 CMOS 對單光子γ放射源的灰度響應
    5.2 累積劑量探測
        5.2.1 累積劑量探測方法
        5.2.2 不同能量累積劑量探測
    5.3 放射源二維分布成像
    5.4 輻射損傷分析
    5.5 功能實現(xiàn)
        5.5.1 外觀設計
        5.5.2 具體實施例
    5.6 本章小結
第六章 結語
    6.1 論文工作總結
    6.2 進一步研究工作
參考文獻
致謝
攻讀學位期間的研究成果

【參考文獻】

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本文編號：2835053