CN109655473B - 点探测器计数的闪光照相图像接收装置的模拟方法及系统 - Google Patents

点探测器计数的闪光照相图像接收装置的模拟方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种点探测器计数的闪光照相图像接收装置的模拟方法及系统，该方法包括：在光源面之前生成光子，在所述光子穿过所述光源面时，将所述光子作为未发生碰撞的光子计入直穿项的贡献；输运所述光子，将基于所述光子得到的发生碰撞后的光子计入散射项的贡献；基于所述直穿项的贡献和所述散射项的贡献进行闪光照相图像的点探测器计数。通过上述方案能够减小基于点探测器计数的闪光照相图像接收装置的模拟过程中的散射照射量的误差。

Description

点探测器计数的闪光照相图像接收装置的模拟方法及系统
技术领域
本发明涉及闪光照相技术领域，尤其涉及一种点探测器计数的闪光照相图像接收装置的模拟方法及系统。
背景技术
闪光照相是一门综合应用技术，涉及加速器物理学、光学、蒙特卡罗数学、图像处理等。所谓高能闪光照相就是利用电子加速器产生的高能电子束经磁透镜聚焦后撞击高Z靶产生的轫致辐射X光作为光源，然后再对客体进行X射线投射照相，利用X射线的强穿透能力使客体成像，研究透射辐射形成的阴影图像来推断客体性质(边界和密度)的技术。闪光照相图像接收装置诊断技术是对客体及其内部结构进行定量测量和物理诊断的检测方法，是诊断客体状态的物理特性和几何结构的有效手段。高质量的闪光照相数值模拟是闪光照相实验必不可少的组成部分。它可以帮助优化实验布局、把握闪光照相实验全过程，分析各种因素如光源、散射、能谱、H－D曲线、非理想照相等对实验结果的影响，正确理解闪光照相实验中所出现的一些问题。
图1是闪光照相图像接收装置的结构示意图。如图1所示，闪光照相图像接收装置一般包括电子-韧致辐射靶101(左侧为电子源，右侧为光子源)、高密度准直孔102、实验客体容器腔103、实验客体(FTO)104、降散射噪声高密度网栅105与具有精细结构的微米量级薄图像转换屏106。
对闪光照相图像接收装置进行高精度数值模拟的关键问题之一是对直穿量和散射量的精确计算。直穿量携带了客体的密度、半径、质量吸收系数等信息，根据直穿量可以反演出客体的几何性质和物理性质。除直穿衰减信号外，实验获得的总照射图像中还包含大量散射噪声。在散直比较小时，扣除散射噪声得到直穿信号实际是进行两个大量相减得到一个小量的问题,散射计算误差会成倍地叠加到密度反演结果之上。闪光照相图像接收装置的散射照射量的精确模拟会直接影响图像接收系统特性曲线的准确性。因此散射照射量的精确模拟十分关键。
在闪光照相图像接收装置模拟中，可采用体通量计数近似估计面通量的方法获得经客体衰减后的光子通量分布图像。虽然基于此计数的模拟方法与真实物理过程更为接近：即每个模拟光子等效于实际闪光照相图像接收装置图像接收装置中的光子。但此计数模拟效率很低，因此，实际模拟操作中广泛采用点探测器计数方法。点探测器计数基于指向概率方法思想，也就是在一个碰撞点或原点上的粒子，虽然实际上并不能散射到指定的点探测器计数点上，但对它不再经过碰撞而到该探测点的事件概率可以给出估计，从而可以在每个碰撞点或源点上给出粒子对每个点探测器点通量的贡献。对于任意位置
Figure GDA0003099295200000021
处的粒子，包括源粒子或次级粒子，如果想对
Figure GDA0003099295200000022
处的通量有直接贡献，必须满足两个条件：一是该粒子必须沿着由
Figure GDA0003099295200000023
指向
Figure GDA0003099295200000024
的方向飞行，二是该粒子从
Figure GDA0003099295200000025
飞向
Figure GDA0003099295200000026
的过程中不发生反应。
目前，对闪光照相图像接收装置进行数值模拟的主要工具是MCNP(Monte CarloNeutron and Photo Transport Code，蒙特卡罗中子-光子输运程序)程序。它是粒子输运的通用程序，与其他程序相比，在功能方面、技巧方面、几何能力和取用数据方面有很大提高，被称为“超级蒙特卡罗程序”，支持光子、电子及光子-电子耦合输运模拟，且具有点探测器计数功能。
MCNP中的点探测器计数原则是针对通用数值模拟适用的。针对闪光照相图像接收装置进行模拟时，使用现有的MCNP软件计算散射照射分布，首先直接计算得到总照射量和直穿照射量，进一步用总照射量减去直穿照射量可得散射照射量。如果散直比较小，就会存在两个大量相减得到一个小量的问题，散射照射量的误差就会成倍的增加。因此，闪光照相图像接收装置散射照射量的精确模拟成为现有MCNP程序的模拟难点。
而且，由于MCNP程序不是开源，很难详细分析导致闪光照相图像接收装置散射量误差的原因，也无法在MCNP基础上进行改进。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种点探测器计数的闪光照相图像接收装置的模拟方法及系统，以减小基于点探测器计数的闪光照相图像接收装置的模拟过程中的散射照射量的误差。
为了实现上述目的，本发明采用以下方案：
在本发明一实施例中，点探测器计数的闪光照相图像接收装置的模拟方法，包括：
在光源面之前生成光子，在所述光子穿过所述光源面时，将所述光子作为未发生碰撞的光子计入直穿项的贡献；
输运所述光子，将基于所述光子得到的发生碰撞后的光子计入散射项的贡献；
基于所述直穿项的贡献和所述散射项的贡献进行闪光照相图像的点探测器计数。
在本发明一实施例中，点探测器计数的闪光照相图像接收装置的模拟方法，基于所述直穿项的贡献和所述散射项的贡献进行闪光照相图像的点探测器计数之前，还包括：
根据极端前冲性相干散射截面判断发生碰撞后的光子是属于发生极端前冲性相干散射后的光子的情况下，剔除属于发生极端前冲性相干散射后的光子对所述散射项的贡献。
在本发明一实施例中，点探测器计数的闪光照相图像接收装置的模拟方法，还包括：
确定所述散射项的贡献中所涉及的传递参数的计数精度，并根据所述计数精度输出所述点探测器的计数结果。
在本发明一实施例中，点探测器计数的闪光照相图像接收装置的模拟系统，包括：
直穿项计数单元，用于在光源面之前生成光子，在所述光子穿过所述光源面时，将所述光子作为未发生碰撞的光子计入直穿项的贡献；
散射项计数单元，用于输运所述光子，将基于所述光子得到的发生碰撞后的光子计入散射项的贡献；
统计计数单元，用于基于所述直穿项的贡献和所述散射项的贡献进行闪光照相图像的点探测器计数。
在本发明一实施例中，计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述实施例所述方法的步骤。
在本发明一实施例中，计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述实施例所述方法的步骤。
本发明的点探测器计数的闪光照相图像接收装置的模拟方法、点探测器计数的闪光照相图像接收装置的模拟系统、计算机设备及计算机可读存储介质，通过在光子穿过光源面时将所述光子作为未发生碰撞的光子计入直穿项的贡献，并将基于所述光子得到的发生碰撞后的光子计入散射项的贡献，实现了对直穿项和散射项的分别计数，以此能够避免用总照射量减去直穿照射量得到散射照射量而易导致散射照射量的误差成倍的增加的问题。进一步，能够解决前冲相干散射引起的散射伪收敛问题，能够区分散射贡献，能够解决由于参数传递过程中有效数字不足而导致散射计算出现的奇异性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1是闪光照相图像接收装置的结构示意图；
图2是本发明一实施例的点探测器计数的闪光照相图像接收装置的模拟方法的流程示意图；
图3是本发明一实施例中将基于光子得到的发生碰撞后的光子计入散射项的贡献的方法流程示意图；
图4是本发明一实施例中将光子在死亡之前发生的各次碰撞计入散射项的贡献的方法流程示意图；
图5是本发明另一实施例中将光子在死亡之前发生的各次碰撞计入散射项的贡献的方法流程示意图；
图6是本发明另一实施例中在光源面之前生成光子后在光子穿过所述光源面时将光子计入直穿项的贡献的方法流程示意图；
图7是本发明另一实施例的点探测器计数的闪光照相图像接收装置的模拟方法的流程示意图；
图8是本发明又一实施例的点探测器计数的闪光照相图像接收装置的模拟方法的流程示意图；
图9是本发明一实施例中的蒙卡输运流程示意图；
图10是本发明一实施例中光子的蒙卡输运过程示意图；
图11是本发明一实施例的闪光照相图像接收装置的模拟计数流程示意图；
图12是本发明一实施例中光子打钨球模型的示意图；
图13是本发明一实施例中的直穿量模拟结果示意图；
图14是本发明一实施例中二次光子源产生模型的直穿量模拟结果；
图15是本发明一实施例的二次光子源散射量模拟结果示意图；
图16是本发明一实施例中相干散射物理模型改进模拟结果示意图；
图17是本发明一实施例的一次散射量与总散射量比较曲线图；
图18是MCNP散射模拟奇异对应的闪光照相图像接收装置模型的示意图；
图19是MCNP散射模拟奇异与JMCT模拟结果对比曲线图；
图20是本发明实施例中的无网栅模型JLAMT示意图；
图21和图22分别是本发明实施例中的无网栅模型二次光子源能谱的直穿项和散射项的曲线图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
图2是本发明一实施例的点探测器计数的闪光照相图像接收装置的模拟方法的流程示意图。如图2所示，一些实施例的点探测器计数的闪光照相图像接收装置的模拟方法，可包括：
步骤S110：在光源面之前生成光子，在所述光子穿过所述光源面时，将所述光子作为未发生碰撞的光子计入直穿项的贡献；
步骤S120：输运所述光子，将基于所述光子得到的发生碰撞后的光子计入散射项的贡献；
步骤S130：基于所述直穿项的贡献和所述散射项的贡献进行闪光照相图像的点探测器计数。
在上述步骤S110中，在完整的闪光照相图像接收装置模型中，光源为电子经过电子-轫致辐射转换靶后的光子源，上述光子来自该光子源，相应的电子-轫致辐射转换靶最后一层为光源面，该光源面可以由两个体的交界面确定。在简化的闪光照相图像接收装置模型中，光源就是模拟的光子源，例如，X射线光源，上述光子来自该光子源，并认为光子源处就是光源面，该光源面可以由光源的位置确定。对于一个光子，可以包括位置、能量、速度、方向等属性。根据光子所处的时刻和光源面的位置，可以得知该光子是否穿过光源面，刚穿过光源面的光子被认为没有发生碰撞，一旦该光子穿过或跨过光源面，就将位于该光源面处的光子计入直穿项的贡献。
发明人通过研究发现，MCNP中记录的直穿量，多记录了到达光源面之后的电子产生的光子对直穿项的贡献。为了解决该问题，在该步骤中，对直穿项作了重新定义，通过在所述光子穿过所述光源面时，将所述光子作为未发生碰撞的光子计入直穿项的贡献，能够使得在直穿项计数记录且只记录从光源面发出且假设未经过散射直接到达点探测器处的光子通量。
在上述步骤S120中，可以通过蒙特卡罗输运过程输运光子，在输运过程中光子可能与物质相互作用，发生各种各样的散射，例如，光电效应、康普顿散射、电子对效应、相干散射等。光子在输运过程中，发生碰撞后，可能还是其本身，只是运动方向或同时包括能量有所改变，或者由该光子生成次级光子，或者由该光子生成次级电子，再由该次级电子生成次级光子，所以，基于所述光子得到的发生碰撞后的光子可以包括碰撞后的该光子、由该光子碰撞新生成的次级光子、由该光子经过一些列碰撞过程(例如，先碰撞生成的次级电子，再由次级电子继续碰撞生成次级光子)生成的次级光子等。
发明人通过研究发现，MCNP中记录的散射计数多记录了光源产生过程中的光子散射贡献。为了解决该问题，在该步骤中，对散射项作了重新定义，通过散射计数只记录光源在输运过程中发生散射时且假设其直接到达探测器的光子通量，不包括光源产生过程中的光子碰撞对散射贡献。
在上述步骤S130中，对于一个光子，未发生碰撞的该光子乘以其相应的指向概率可以得到未发生碰撞的该光子对直穿项计数的贡献。每次碰撞后的光子乘以其相应的指向概率可以得到相应的对散射项计数的贡献。可以对多个光子计数上述直穿项计数的贡献和散射项计数的贡献，并对每个光子对应的直穿项和散射项的和求统计平均，可以得到闪光照相图像的点探测器计数结果。
本实施例中，通过在光子穿过光源面时将所述光子作为未发生碰撞的光子计入直穿项的贡献，并将基于所述光子得到的发生碰撞后的光子计入散射项的贡献，实现了对直穿项和散射项的分别计数，以此能够避免用总照射量减去直穿照射量得到散射照射量而易导致散射照射量的误差成倍的增加的问题。
图3是本发明一实施例中将基于光子得到的发生碰撞后的光子计入散射项的贡献的方法流程示意图。如图3所示，在上述步骤S120中，输运所述光子，将基于所述光子得到的发生碰撞后的光子计入散射项的贡献，可包括：
步骤S121：输运所述光子，将所述光子在死亡之前发生的各次碰撞计入散射项的贡献；
步骤S122：将基于所述光子产生的次级光子计入所述散射项的贡献；
步骤S123：输运所述次级光子，并将所述次级光子在死亡之前发生的各次碰撞计入所述散射项的贡献。
在上述步骤S121中，对于一个光子，在输运过程中，可以发生弹性或非弹性的碰撞，直到碰撞生成次级光子或次级电子，原有的光子死亡，在此之前，原有光子的每次碰撞过程均可计入散射项的贡献。可以根据每次碰撞所对应的散射截面将每次碰撞后的该光子计入散射项的贡献。
在上述步骤S122中，基于所述光子产生的次级光子可以包括由该光子碰撞新生成的次级光子、由该光子经过一些列碰撞过程(例如，先碰撞生成的次级电子，再由次级电子继续碰撞生成次级光子，或者先碰撞生成的次级光子，再由该次级光子经过一系列碰撞生成的新的次级光子)生成的次级光子等。所有基于所述光子产生的次级光子在发生碰撞前均可直接计入散射项的贡献。
在上述步骤S123中，输运所述次级光子的过程中，可能与物质相互作用，发生各种各样的散射，例如，光电效应、康普顿散射、电子对效应、相干散射等。对于一个次级光子，在输运过程中，可以发生弹性或非弹性的碰撞，直到碰撞生成新的次级光子或次级电子，原有的次级光子死亡，在此之前，原有次级光子的每次碰撞过程均可计入散射项的贡献。可以根据每次碰撞所对应的散射截面将每次碰撞后的该次级光子计入散射项的贡献。
本实施例中，通过将光子在死亡之前发生的各次碰撞过程、基于所述光子产生的次级光子、将所述次级光子在死亡之前发生的各次碰撞过程计入散射项的贡献，精确定义了散射项的计数，且不包括光子在光源面之前产生过程中的碰撞，使得散射项的计数结果更准确。
在一些实施例中，上述步骤S121，即，输运所述光子，将所述光子在死亡之前发生的各次碰撞计入散射项的贡献，可包括：
步骤S1211：输运所述光子，将所述光子发生的第一次碰撞计入一次散射的贡献，并基于光子碰撞次数初始值累加记录得到所述光子发生一次碰撞的次数，所述散射项的贡献包括所述一次散射的贡献。
在上述步骤S1211中，利用第一次碰撞对应的散射截面可以得到发生第一次碰撞后的光子。将发生第一次碰撞后的光子乘以第一次碰撞的指向概率，可以得到第一次碰撞过程对一次散射的贡献。
对于简化的闪光照相图像接收装置模型，光子碰撞次数初始值可以取0。对于完整的闪光照相图像接收装置模型，所述光子碰撞次数初始值可以用于标识所述光子的粒子类型(为光子，而非电子)、粒子所在位置(跨过光源面)及粒子产生位置(光源面之前)，从而与电子、光源面之后产生的光子等相区分。
光子碰撞次数初始值可以与其他类型的粒子、其他位置产生的粒子的初始值相区分，可以用来标识光子是在光源面之前产生，且穿过了光源面，且是光子，之后，每碰撞一次可以累加一。
例如，在光源面之前产生的光子穿过光源面时，光子碰撞次数初始值可以设置为第一数值，例如0，该光子在穿过光源面之后发生第一次碰撞时，基于0累加1，得到光子发生一次碰撞的次数为1。同时，可以将光源面之前产生的电子穿过光源面时，电子碰撞次数初始值也设置为0，但在该电子穿过光源面之后，电子碰撞次数初始值设置为第二数值，例如100，之后的碰撞基于100累加，因为第二数值明显大于第一数值，这样就不会将光源面之前产生的电子在穿过光源面时计入一次散射。再同时，可将由穿过光源面的电子碰撞产生的次级电子，可以在100上累加，这样也不会将光源面之后产生的光子计入一次散射。
本实施例中，通过将光子在光源面之后的输运过程中发生的第一次碰撞计入一次散射的贡献，对于简化的闪光照相图像接收装置模型，以此即可区分出一次散射结果，对于完整的闪光照相图像接收装置模型，通过利用光子碰撞次数初始值标识所述光子的粒子类型、粒子所在位置及粒子产生位置，可以区分出一次散射结果，进行一次散射结果的精细模拟。同时可以适用于简化的闪光照相图像接收装置模型和完整的闪光照相图像接收装置模型，区别在于，对于简化的闪光照相图像接收装置模型，一次散射计数更准确。
图4是本发明一实施例中将光子在死亡之前发生的各次碰撞计入散射项的贡献的方法流程示意图。如图4所示，上述步骤S121，即，输运所述光子，将所述光子在死亡之前发生的各次碰撞计入散射项的贡献，除了包括上述步骤S1211，还可包括：
步骤S1212：输运发生所述第一次碰撞后的所述光子，根据所述光子发生一次碰撞的次数将所述光子发生的第二次碰撞计入二次散射的贡献，并基于所述光子发生一次碰撞的次数累加记录得到所述光子发生二次碰撞的次数，所述散射项的贡献包括所述二次散射的贡献。
在上述步骤S1212中，所述光子发生一次碰撞的次数可以用于识别发生第一次碰撞后的所述光子。例如，对于简化的闪光照相图像接收装置模型，光子碰撞次数初始值可以取0时，所述光子发生一次碰撞的次数为1，以此相对于其他碰撞次数的光子和源光子，可以识别出发生第一次碰撞后的所述光子。对于完整的闪光照相图像接收装置模型，同时还可以将为光源面之后的电子、光源面之后由电子产生的光子等发生碰撞时，例如基于100进行累加或始终保持100，以此可使对于该种模型的一次碰撞后光子的识别结果更准确。在得到第一次碰撞后的所述光子，可以基于此时的光子进行第二次碰撞，例如，可以利用第二次碰撞对应的散射截面计算得到第二次碰撞后的光子。
本实施例中，不仅可以区分一次散射的贡献，还可以区分二次散射的贡献。从而可使得散射项的计数更准确。同时可以适用于简化的闪光照相图像接收装置模型和完整的闪光照相图像接收装置模型，区别在于，对于简化的闪光照相图像接收装置模型，二次散射计数更准确。
图5是本发明另一实施例中将光子在死亡之前发生的各次碰撞计入散射项的贡献的方法流程示意图。如图5所示，上述步骤S121，即，输运所述光子，将所述光子在死亡之前发生的各次碰撞计入散射项的贡献，还可包括：
步骤S1213：输运发生所述第二次碰撞后的所述光子，根据所述光子发生二次碰撞的次数将所述光子发生的第三次碰撞计入三次散射的贡献，并基于所述光子发生二次碰撞的次数累加记录得到所述光子发生三次碰撞的次数，所述散射项的贡献包括所述三次散射的贡献。
在上述步骤S1212中，所述光子发生二次碰撞的次数可以用于识别发生第二次碰撞后的所述光子。例如，对于简化的闪光照相图像接收装置模型，光子碰撞次数初始值可以取0时，所述光子发生二次碰撞的次数为2，以此相对于其他碰撞次数的光子和源光子，可以识别出发生第二次碰撞后的所述光子。对于完整的闪光照相图像接收装置模型，同时还可以将为光源面之后的电子、光源面之后由电子产生的光子等发生碰撞时，例如基于100进行累加或始终保持100，以此可使对于该种模型的一次碰撞后光子的识别结果更准确。在得到第二次碰撞后的所述光子，可以基于此时的光子进行第三次碰撞，例如，可以利用第三次碰撞对应的散射截面计算得到第三次碰撞后的光子。
本实施例中，不仅可以区分一次散射和二次散射的贡献，还可以区分三次散射的贡献。从而可使得散射项的计数更准确。同时可以适用于简化的闪光照相图像接收装置模型和完整的闪光照相图像接收装置模型，区别在于，对于简化的闪光照相图像接收装置模型，三次散射计数更准确。
在一些实施例中，上述步骤S110，在光源面之前生成光子，在所述光子穿过所述光源面时，将所述光子作为未发生碰撞的光子计入直穿项的贡献，可包括：
步骤S111：在所述光子穿过所述光源面时，根据光子碰撞次数初始值识别所述光子，并将识别的所述光子作为未发生碰撞的光子计入直穿项的贡献，所述光子碰撞次数初始值用于标识所述光子的粒子类型及生成位置。
在步骤S111中，该光子碰撞次数初始值应能将光源面之前产生并穿过光源面的光子与其他粒子区分开，例如，各个位置的非光子(例如电子、中子)、由非光子(例如电子、中子)在光源面之后产生的光子等粒子。
本实施例中，通过利用光子碰撞次数初始值标识所述光子的粒子类型及生成位置，可以使得对于完整的闪光照相图像接收装置模型，不将光源面之后由非光子产生的光子计入直穿项，使得对于该种模型的直穿项计数更准确。
图6是本发明另一实施例中在光源面之前生成光子后在光子穿过所述光源面时将光子计入直穿项的贡献的方法流程示意图。如图6所示，上述步骤S110，即，在光源面之前生成光子，在所述光子穿过所述光源面时，将所述光子作为未发生碰撞的光子计入直穿项的贡献，除了包括步骤S111，在步骤S111之前，还可包括：
步骤S112：由位于光源面之前的电子源抽样得到电子；
步骤S113：由所述电子生成光子，并对位于所述光源面之前的所述电子的碰撞次数、位于所述光源面之前且由所述电子生成的光子的碰撞次数、位于所述光源面之前且由所述电子生成的光子生成的次级光子的碰撞次数、位于所述光源面之前且由所述电子生成的光子生成的次级电子的碰撞次数、各种电子或光子穿过所述光源面时的碰撞次数、到达所述光源面之后的各种电子的碰撞次数、由到达所述光源面之后的各种电子生成的光子的碰撞次数进行初始化，以标识粒子类型、粒子所在位置及粒子产生位置。
在完整的闪光照相图像接收装置模型中，粒子源为电子源，包括由电子经过电子-轫致辐射转换靶后的产生光子源的过程。位于所述光源面之前的电子的碰撞次数的初始值、位于所述光源面之前且由所述电子生成的光子的碰撞次数的初始值、位于所述光源面之前且由光子生成的次级光子的碰撞次数的初始值可以设置为第一数值，例如，-1，且在光源面之前可以保持该第一数值。各种电子或光子穿过光源面时的碰撞次数的初始值可以设置为第二数值，例如，0，光子穿过光源面之后可以基于该第二数值并根据发生的碰撞次数基于该第二数值进行累加，电子穿过光源面之后可以转换为该第三数值。到达所述光源面之后的各种电子(包括穿过光源面的电子、次级电子，以及在光源面之后由电子或光子生成的电子)的碰撞次数的初始值可以设置为第三数值，例如，100，由于为电子，在光源面之后可以一致保持该第三数值；第三数值明显大于第一数值和第二数值。由到达所述光源面之后的电子生成的光子的碰撞次数的初始值可以基于该第三数值，并在发生碰撞时基于该第三数值进行累加。
其中，位于所述光源面之前且由所述电子生成的光子到达光源面时的碰撞次数的初始化结果为前述光子碰撞次数初始值，即上述第二数值，并且该光子穿过光源面后可以基于该第二数值根据发生的碰撞次数进行累加。
只要是光子产生于光源面之前，穿过光源面到达光源面之后，均可以基于该第二数值进行累加。一次散射、二次散射及三次散射的计数主要可以基于该种光子进行。
本实施例中，通过对各种粒子类型、粒子所处位置设置不同的碰撞次数初始值，可以便于区分不同的光子，从而实现只将穿过光源面的光子计入直穿项的贡献，且只将穿过光源面的光子发生碰撞后的光子计入一次散射、二次散射及三次散射，在此情况下，不仅对于简化的闪光照相图像接收装置模型，而且对于完整的闪光照相图像接收装置模型也能够精细区分散射次数。
图7是本发明另一实施例的点探测器计数的闪光照相图像接收装置的模拟方法的流程示意图。如图7所示，图2所示的点探测器计数的闪光照相图像接收装置的模拟方法，上述步骤S130之前，即，基于所述直穿项的贡献和所述散射项的贡献进行闪光照相图像的点探测器计数之前，还可包括：
步骤S140：根据极端前冲性相干散射截面判断发生碰撞后的光子是属于发生极端前冲性相干散射后的光子的情况下，剔除属于发生极端前冲性相干散射后的光子对所述散射项的贡献。
在上述步骤S140中，极端前冲性相干散射截面可以根据经验设定，或者根据一个光子在光源面之后发生的每次相干散射的概率密度的统计结果来确定。可以根据相干散射的概率密度计算结果判断是否发生了极端前冲性相干散射，例如相干散射的概率密度大于0.99时可以认为发生了极端前冲性相干散射。
本实施例中，极端前冲性相干散射为小概率大贡献的散射，通过剔除该种散射，可以去除闪光照相的假象，使得散射项的计数结果更准确。
图8是本发明又一实施例的点探测器计数的闪光照相图像接收装置的模拟方法的流程示意图。如图8所示，图2所示的点探测器计数的闪光照相图像接收装置的模拟方法，还可包括：
步骤S150：确定所述散射项的贡献中所涉及的传递参数的计数精度，并根据所述计数精度输出所述点探测器的计数结果。
在上述步骤S150中，发明人创造性发现当散射项的贡献中所涉及的传递参数较小或者差别较小时，如果精度不够，会导致散射项计数结果产生误差。该步骤中，可以先根据设定精度输出结果，若发现有误差或异常，可以重新设置更高的精度重新输出计数结果。以此，能够进一步提高散射项的计数精度。
下面将以一具体实施例，说明本发明的发现及实时过程。
发明人经过研究发现，MCNP程序模拟的闪光照相图像接收装置不仅存在散射照射量的精确模拟难点，而且，基于MCNP开展闪光照相图像接收装置模拟，还存在以下问题：MCNP中记录的直穿量，多记录了电子产生的光子直穿贡献；记录的散射计数还包括光源产生过程中的光子散射贡献；无法区分散射贡献的散射次数；由于参数传递过程中有效数字不足，导致散射计算出现奇异性。
为了解决上述问题，该些实施例的基于点探测器计数的闪光照相图像接收装置的模拟方法采用以下方案。
针对闪光照相图像接收装置，可以分两类模型进行模拟：一类是完整的闪光照相图像接收装置模型，模拟从加速器产生的电子源开始，模拟整个图像接收装置，包括电子-韧致辐射靶、高密度准直孔、实验客体容器腔、实验客体(FTO)、降散射噪声高密度网栅与具有精细结构的微米量级薄图像转换屏。如图1所示。一类是简化的闪光照相图像接收装置模型，不模拟电子产生光子源的过程，直接从光子源开始模拟。本专利闪光照相图像接收装置的模拟和系统对上述两类模型的模拟都是适用的。为了便于区别和理解，下述论述中，将开始模拟的粒子，称为粒子源，对第一类模型是电子源，对第二类模型是光子源。将产生的光子源，称为X射线光源，光源产生的地方称为光源面。对第一类模型，光源为电子经过电子-轫致辐射转换靶后的光子源，相应的电子-轫致辐射转换靶最后一层，为光源面。对第二类模型，光源就是模拟的粒子源，认为粒子源处就是光源面。
第一，设定点探测器碰撞次数赋值原则：
闪光照相图像接收装置模拟的关键是给出精确的直穿项和散射项，本实施例中点探测器计数针对直穿项计数和散射项计数的物理意义是：计数过程中认为有且只有从X射线光源出来的X射线粒子，将贡献于直穿计数中。其余碰撞过程中产生的X射线粒子，将贡献于散射计数中。X射线输运过程中如果发生了碰撞，将贡献于散射计数中。在输出结果中将散射项计数和直穿项技术分别输出。
另外，本实施例中的粒子属性除了位置、能量、速度、方向外，增加了碰撞次数这一属性。碰撞次数是判断直穿项和散射项的主要依据。一方面便于区分直穿计数和散射计数，另一方面在散射计数中区分开一次散射贡献、二次散射贡献、三次散射贡献，以便分析。
碰撞次数的赋值原则是：
1、粒子产生时，如果为源粒子，则无论是光子源还是电子源，碰撞次数置为-1；跨光源面之前，碰撞次数都保持为-1，跨光光源面时，碰撞次数置为0；跨过光源面后，对光子其碰撞次数累加，对电子其碰撞次数置为100。
2、粒子产生时，如果为次级粒子，在产生处，次级粒子遗传其母亲的碰撞次数。之后，可通过分析其遗传得到的碰撞次数判断此粒子是在跨光源面之前产生的，还是跨光源面之后产生的，分别进行碰撞次数赋值。如果为跨光源面之前产生的，则其初始碰撞次数为-1。此次级粒子在之后的输运中碰撞次数的赋值与源粒子相同，跨光源面之前，碰撞次数都保持为-1，跨光光源面时，碰撞次数置为0；跨过光源面后，对次级光子其碰撞次数累加，对次级电子其碰撞次数置为100。如果为跨光源面之后产生的，则其初始碰撞次数大于0，此次级粒子携带的源粒子信息非常少，次级光子其碰撞次数为在100上进行累加，次级电子其碰撞次数将一直保持100，不处理。
根据粒子的来源，下面分6种情况，将碰撞次数的赋值原则详细列于表1中。
Figure GDA0003099295200000141
表1碰撞次数的赋值原则
第二，设置点探测器计数原则：
基于此碰撞次数赋值原则，就可以根据碰撞次数进行点探测器直穿量、散射量的计数。碰撞次数小于0，不计入计数；碰撞次数等于0的光子，计入直穿项中；碰撞次数大于0的光子碰撞，计入散射项中。本专利中点探测器计数原则是：在粒子源处，不计入计数；在跨光源面之前，不计数；在跨光源面时，光子计入直穿项中；在跨光源面之后，所有相关碰撞都计入散射项中。根据粒子的来源，下面分4种情况，将点探测器计数原则详细列于表2中。为了对比，表中也列出了MCNP软件的计数原则。
Figure GDA0003099295200000142
表2点探测器计数原则
本实施例中的点探测器碰撞次数赋值原则、点探测器计数过程贯穿在粒子蒙卡输运过程中，专职服务于点探测器计数的直穿项和散射项计数。
图9是本发明一实施例中的蒙卡输运流程示意图。如图9所示，一个粒子通用蒙卡输运过程如下所述：首先确定粒子的初始状态，然后根据总反应截面抽取下一个碰撞点的位置及碰撞核，再根据各反应道的截面抽取反应类型，确定碰撞后粒子的能量和方向。一直进行上述循环，直至所有的粒子模拟完。
图10是本发明一实施例中光子的蒙卡输运过程示意图。图10给出了光子在闪光照相图像接收装置某种结构中发生作用的假设的随机过程。如图10所示，假定光子沿某一方向入射进入此物质区，在点①处发生康普顿散射，产生次级光子并存库；光子散射后改变能量和方向，继续输运到点②处，并发生光电效应，当前光子历史终止，同时产生次级光子，将次级光子存库。接着从次级粒子库中抽取次级粒子并跟踪，直至所有次级粒子跟踪完毕。至此，一个粒子(及其次级粒子)的蒙卡输运完成，开始下一个粒子的输运，直至所有粒子输运完毕。
闪光照相图像接收装置直穿项和散射项的模拟贯穿在上述粒子蒙特卡罗输运过程中。图11是本发明一实施例的闪光照相图像接收装置的模拟计数流程示意图。如图11所示，粒子输运过程中闪光照相图像接收装置直穿项和散射项的计数可以包括以下步骤：
步骤一：得到闪光照相图像接收装置X射线光源，计算闪光照相图像接收装置的直穿项。
从源抽样得到一个源粒子。输运此源粒子，得到闪光照相图像接收装置光源。对第一类闪光照相图像接收装置模型，将模拟从电子源出发到光子源产生的过程。对第二类闪光照相图像接收装置模型，则光源就是X射线光源。
判断此源粒子是否为光源粒子，如果是，则计入闪光照相图像接收装置直穿项计数中。对于第一类模型，输运源粒子及其次级粒子，直至跨过光源面，得到闪光照相图像接收装置光源时，将此光源计入闪光照相图像接收装置直穿项中。对于第二类模型，则将其直接计入闪光照相图像接收装置直穿项中。
计入直穿项的数值为：记录此X射线光源从光源发出，朝着目标点探测器，且假设此粒子未经过散射直接到达目标点探测器处的光子通量。根据以下公式便可得到闪光照相图像接收装置直穿项计数：
Figure GDA0003099295200000151
上式为某个光源或碰撞产生的光子对R处探测器的通量贡献result表达式。其中，ω表示当前光子的权重。R表示光源或碰撞产生的光子到点探测器的距离。p(μ)表示出射粒子飞向点探测器的概率密度。μ表示散射角余弦。
Figure GDA0003099295200000161
表示光子在s处总的微观截面。s表示光子飞向点探测沿途上的任一点。
Figure GDA0003099295200000162
表示光子在抵达探测器之前不发生任何碰撞的概率。
步骤二：输运X射线光源粒子，直到粒子死亡，并计算闪光照相图像接收装置散射项计数。
光源面产生后的光子在发生散射时，假设直接到达探测器的光子通量，为对闪光照相图像接收装置散射项的贡献，不包括光源产生过程中的光子碰撞对散射贡献。
X射线的蒙卡输运过程中与物质的相互作用，可以有许多种方式。当光子的能量在30MeV以下时，在所有相互作用方式中，最主要的三种是：光电效应、康普顿散射、电子对效应。除了上述三种主要相互作用方式外，其他一些相互作用方式有：相干散射、光致核反应。闪光照相图像接收装置模拟中，我们考虑四种相互作用：光电效应、康普顿散射、电子对效应、相干散射。
根据点探测器贡献表达式，点探测器散射项计算时主要影响因素有三个：一是概率密度p(μ)的计算；二是光子到点探测器的距离R的计算；三是宏观截面沿飞行方向与距离积分。其中，概率密度p(μ)的计算需要格外注意：
(1)对于光电效应、电子对效应，发生碰撞后，光子被吸收。
(2)对于康普顿散射，概率密度p(μ)：
Figure GDA0003099295200000163
光子的能量用电子静止质量mc2＝0.511008来表示。α、α'分别为光子散射前后的能量。m为电子质量，c为光速，r0＝2.817938×10-13cm为古典电子半径，
Figure GDA0003099295200000164
I(Z,v)为形状因子，Z为碰撞核的原子序数，v是反转长度，
Figure GDA0003099295200000165
σ1(Z,α,μ)为能量α的光子与原子序数为Z的靶原子发生康普顿散射朝着向点探测器出射的截面，散射截面K(α,μ)为克莱因-李希那公式：
Figure GDA0003099295200000166
(3)对于相干散射，概率密度p(μ)：
Figure GDA0003099295200000171
其中C(Z,v)为形状因子，σ2(Z,α,μ)为能量的光子与原子序数为Z的靶原子发生相干散射朝着向点探测器出射的截面。
相干散射是光子与束缚电子之间的弹性碰撞，碰撞后的光子能量不变，方向改变。在光子能量高、靶原子序数小时，相干散射表现出极强的前冲性，散射光子几乎继续沿原方向输运。但这种相干散射截面非常小，初步统计只有2/108的概率。由此可见，前冲性相干散射是一个小概率大贡献事件。采用点探测器计数时，这种相干散射会导致沿着散射光子方向的探测器计数突然增大，会在已收敛散射结果上增加不收敛项，且很难通过增加粒子数使前冲性相干散射收敛。因此本实施例从物理模型方面进行了改进：对极端前冲相干散射进行截断，考虑大多数具有较平缓角分布的相干散射过程，同时剔除极端前冲性相干散射。若粒子发生极端前冲性相干散射，则认为粒子继续沿该方向输运，不记录到散射贡献中，避免其带来的伪收敛。物理模型改进的关键在于阈值选取。
在闪光照相图像接收装置统计计数中，往往希望能够在散射项中，区分开一次散射贡献、二次散射贡献、三次散射贡献。基于本专利中闪光照相图像接收装置点探测器计数根据碰撞次数进行计数的优势，本专利输运过程中增加了记录散射次数的卡片，可记录一次散射贡献、二次散射贡献、三次散射贡献，方便分析。
步骤三：输运X射线光源产生的次级粒子，计算闪光照相图像接收装置散射项，直至所有的次级粒子模拟完成。
输运X射线产生的所有次级粒子，对于次级光子，其发生散射时，假设其直接到达探测器的光子通量，为对闪光照相图像接收装置散射项的贡献，无论哪种散射过程都置计入散射项。
如果次级粒子为电子在输运过程中产生的新X射线粒子，不属于闪光照相图像接收装置直穿项，不计入点探测器直穿项中，而是计入散射项中。
步骤四：循环上述步骤，完成对所有粒子的模拟后，对闪光照相图像接收装置点探测器计数进行归一化处理。
由于散射量非常小，只有直穿量的千分之一。为避免由于参数传递过程中有效数字不足，导致散射计算出现奇异性，本专利中增加了点探测器统计计数精度设置卡片，可以根据需求增加参数传递过程中的有效数字，放置出现散射结果的奇异性。
为使本领域技术人员更好地了解本发明，下面将以一具体实施例说明本发明的实施过程及功效。
可以在JMCT软件基础上实现本发明。JMCT(J Monte Carlo Transport)是北京应用物理与计算数学研究所和中物院高性能数值模拟软件中心自主创新研发的高分辨率MC粒子输运软件平台，能够模拟中子、光子、电子及其耦合输运问题。
JMCT软件包括有源模块、输运模块、物理模块、计数模块等。本发明基于JMCT进行实现，主要改进了JMCT中的输运模块、计数模块。输运模块的功能是输运模拟一批粒子的历史，直到粒子结束。本模拟系统的输运流程基于JMCT的输运模块进行改进，主要增加了碰撞次数这一粒子属性，并对其进行定义和赋值，如前所述。计数模块的功能是对当前粒子进行相应计数，并在粒子输运完成后，进行归约计算，得到最终的统计计数结果。本模拟方法的计数模块基于JMCT的计数模块架构，新增加了应用于闪光照相图像接收装置模拟的点探测器计数，计数原则如前所述。
本实施例的方法具体可以包括以下步骤：
步骤一：得到闪光照相图像接收装置X射线光源，计算闪光照相图像接收装置的直穿项。
直穿量计数的物理意义是记录光子从源出发未经过散射的光子通量。直穿计数中只记录光源对探测器的直穿贡献。但是MCNP中记录的直穿量，多记录了电子产生的光子直穿贡献，是不符合闪光照相图像接收装置物理意义的。图12是本发明一实施例中光子打钨球模型的示意图。图13是本发明一实施例中的直穿量模拟结果示意图。如图12和13所示，计算了一束光子穿过一个钨球后的直穿量。记录了MCNP的模拟结果、JMCT的模拟结果、解析法(formula)计算得到的直穿量。对比来看，MCNP的模拟结果存在明显的错误，而JMCT与解析法模拟结果一致。
针对第一类模型，光源为电子源产生的二次X射线光源时，模型设置的粒子源是电子源，直穿项应该记录X射线光源的光子直穿计数，而MCNP则是记录了整个过程中电子产生的光子贡献。图14是本发明一实施例中二次光子源产生模型的直穿量模拟结果。图14示出了JMCT记录的二次光子源对探测器的直穿贡献，MCNP直穿量的模拟结果。如图14所示，MCNP得到的结果不能正确反应被照客体的几何特性。
JMCT通过对MCNP直穿量物理定义有误的问题进行的修正，不仅解决了MCNP直穿量高于实际直穿结果的错误，而且还解决了MCNP直穿量无法正确反演客体形状的错误。
步骤二：输运X射线光源粒子，直到粒子死亡，并计算闪光照相图像接收装置散射项计数。
散射计数的物理意义是记录光源面产生的光子，经过散射到达探测器的光子通量。但MCNP中记录的散射计数还包括光源产生过程中的光子散射贡献。图15是本发明一实施例的二次光子源散射量模拟结果示意图。如图15所示，模型为第一类模型，可以看出JMCT和MCNP对比的明显差异。
图16是本发明一实施例中相干散射物理模型改进模拟结果示意图。修正相干散射引起的散射伪收敛：图16所示为直接使用X射线光源直接照射FTO，在无准直，客体容器，高密度网栅情况下，使用通用点探测器计数及采用相干散射物理模型修正后模拟得到的散射一维分布曲线。图中上边曲线为修正前的散射量，在9cm和13cm处存在两个突然增加大的非物理峰，这正是由于相干散射造成的。图中下边曲线为相干散射模型修正后得到的模拟结果，已经将极端前冲性相干散射剔除。
步骤三：输运X射线光源产生的次级粒子，计算闪光照相图像接收装置点探测器散射项，直至所有的次级粒子模拟完成。
可以记录一次散射贡献、二次散射贡献、三次散射贡献。目前，MCNP只支持最基本的总散射贡献记录功能，无法区分散射贡献的散射次数。JMCT在此基础上，增加了记录散射次数的卡片，可记录一次散射贡献、二次散射贡献、三次散射贡献，方便用户分析。图17是本发明一实施例的一次散射量与总散射量比较曲线图。如图17所示，上方曲线为记录的总散射贡献，下方曲线为一次散射贡献。
步骤四：循环上述步骤，完成对所有粒子的模拟后，对闪光照相图像接收装置点探测器计数进行归一化处理。
图18是MCNP散射模拟奇异对应的闪光照相图像接收装置模型的示意图。图19是MCNP散射模拟奇异与JMCT模拟结果对比曲线图。如图18和图19所示，针对只含准直孔的FTO闪光照相图像接收装置模拟时，利用MCNP并采用点探测器计数方法对该模型进行闪光照相图像接收装置模拟，得到的散射分布如图19所示。同时采用JMCT模拟作为对照。MCNP结果在探测器位置约为10cm处出现震荡奇异结果，而JMCT在该处模拟结果较为可信。其他区域二者吻合较好。该震荡型奇异散射，正是由于MCNP程序点探测器计数参数传递过程有效数字不足，导致散射计算在10cm附近的输出结果存在量化误差，即表现为二值震荡。在JMCT中增加了可以设置统计计数精度的卡片，用户可以增加参数精度，避免了结果出现奇异性。
闪光照相图像接收装置无网栅模型事例如下：
图20是本发明实施例中的无网栅模型JLAMT示意图。图21和图22分别是本发明实施例中的无网栅模型二次光子源能谱的直穿项和散射项的曲线图。如图20所示，首先，对闪光照相图像接收装置无网栅模型进行了精细建模。如图21和图22所示，模拟使用单能4MeV光子入射，计算得到此模型的散射分布与直穿分布。
本实施例的方法解决了以下问题：
1、点探测器计数中将直穿量和散射量分开，不输出总照射量。避免通用点探测器计数中首先得到总照射量和直穿照射量，再用总照射量减去直穿照射量得到散射照射量，引入的二次误差。
2、根据闪光照相图像接收装置特点，重新定义直穿项和散射项。直穿项计数记录且只记录从X射线光源发出，且假设此粒子未经过散射直接到点探测器处的光子通量。散射计数只记录光源输运中发生散射时，假设其直接到达探测器的光子通量，不包括光源产生过程中的光子碰撞对散射贡献。
3、解决前冲相干散射引起的散射伪收敛问题。在光子能量高、靶原子序数小时，出现的前冲性相干散射是一个小概率大贡献事件，会导致沿着散射光子方向的探测器计数突然增大，形成伪收敛问题。
4、散射计数中可区分散射贡献。
5、由于参数传递过程中有效数字不足，导致散射计算出现奇异性。
基于与图2所示的点探测器计数的闪光照相图像接收装置的模拟方法相同的发明构思，本发明实施例还提供了一种点探测器计数的闪光照相图像接收装置的模拟系统，如下面实施例所述。由于该点探测器计数的闪光照相图像接收装置的模拟系统解决问题的原理与点探测器计数的闪光照相图像接收装置的模拟方法相似，因此该点探测器计数的闪光照相图像接收装置的模拟系统的实施可以参见点探测器计数的闪光照相图像接收装置的模拟方法的实施，重复之处不再赘述。
在一些实施例中，点探测器计数的闪光照相图像接收装置的模拟系统，可包括：
直穿项计数单元，用于在光源面之前生成光子，在所述光子穿过所述光源面时，将所述光子作为未发生碰撞的光子计入直穿项的贡献；
散射项计数单元，用于输运所述光子，将基于所述光子得到的发生碰撞后的光子计入散射项的贡献；
统计计数单元，用于基于所述直穿项的贡献和所述散射项的贡献进行闪光照相图像的点探测器计数。
在一些实施例中，散射项计数单元，可包括：
源光子散射项计数模块，用于输运所述光子，将所述光子在死亡之前发生的各次碰撞计入散射项的贡献；
次级光子散射项计数模块，用于将基于所述光子产生的次级光子计入所述散射项的贡献；
次级光子碰撞散射项计数模块，用于输运所述次级光子，并将所述次级光子在死亡之前发生的各次碰撞计入所述散射项的贡献。
在一些实施例中，源光子散射项计数模块，可包括：
一次散射项计数模块，用于输运所述光子，将所述光子发生的第一次碰撞计入一次散射的贡献，并基于光子碰撞次数初始值累加记录得到所述光子发生一次碰撞的次数，所述散射项的贡献包括所述一次散射的贡献。
在一些实施例中，源光子散射项计数模块，还可包括：
二次散射项计数模块，用于输运发生所述第一次碰撞后的所述光子，根据所述光子发生一次碰撞的次数将所述光子发生的第二次碰撞计入二次散射的贡献，并基于所述光子发生一次碰撞的次数累加记录得到所述光子发生二次碰撞的次数，所述散射项的贡献包括所述二次散射的贡献。
在一些实施例中，源光子散射项计数模块，还可包括：
三次散射项计数模块，用于输运发生所述第二次碰撞后的所述光子，根据所述光子发生二次碰撞的次数将所述光子发生的第三次碰撞计入三次散射的贡献，并基于所述光子发生二次碰撞的次数累加记录得到所述光子发生三次碰撞的次数，所述散射项的贡献包括所述三次散射的贡献。
在一些实施例中，直穿项计数单元，可包括：
直穿项计数模块，用于在所述光子穿过所述光源面时，根据光子碰撞次数初始值识别所述光子，并将识别的所述光子作为未发生碰撞的光子计入直穿项的贡献，所述光子碰撞次数初始值用于标识所述光子的粒子类型及生成位置。
在一些实施例中，直穿项计数单元，还可包括：
电子抽样模块，用于由位于光源面之前的电子源抽样得到电子；
碰撞次数初始化模块，用于由所述电子生成光子，并对位于所述光源面之前的所述电子的碰撞次数、位于所述光源面之前且由所述电子生成的光子的碰撞次数、位于所述光源面之前且由所述电子生成的光子生成的次级光子的碰撞次数、位于所述光源面之前且由所述电子生成的光子生成的次级电子的碰撞次数、各种电子或光子穿过所述光源面时的碰撞次数、到达所述光源面之后的各种电子的碰撞次数、由到达所述光源面之后的各种电子生成的光子的碰撞次数进行初始化，以标识粒子类型、粒子所在位置及粒子产生位置。
在一些实施例中，点探测器计数的闪光照相图像接收装置的模拟方法，还可包括：
极端前冲性相干散射剔除单元，用于根据极端前冲性相干散射截面判断发生碰撞后的光子是属于发生极端前冲性相干散射后的光子的情况下，剔除属于发生极端前冲性相干散射后的光子对所述散射项的贡献。
在一些实施例中，点探测器计数的闪光照相图像接收装置的模拟方法，还可包括：
计数精度设置单元，用于确定所述散射项的贡献中所涉及的传递参数的计数精度，并根据所述计数精度输出所述点探测器的计数结果。
本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述实施例所述方法的步骤。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述实施例所述方法的步骤。
综上所述，本发明通过在光子穿过光源面时将所述光子作为未发生碰撞的光子计入直穿项的贡献，并将基于所述光子得到的发生碰撞后的光子计入散射项的贡献，实现了对直穿项和散射项的分别计数，以此能够避免用总照射量减去直穿照射量得到散射照射量而易导致散射照射量的误差成倍的增加的问题。进一步，能够解决前冲相干散射引起的散射伪收敛问题，能够区分散射贡献，能够解决由于参数传递过程中有效数字不足而导致散射计算出现的奇异性。
在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。各实施例中涉及的步骤顺序用于示意性说明本发明的实施，其中的步骤顺序不作限定，可根据需要作适当调整。
本领域内的技术人员应明白，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种点探测器计数的闪光照相图像接收装置的模拟方法，其特征在于，包括：
在光源面之前生成光子，在所述光子穿过所述光源面时，将所述光子作为未发生碰撞的光子计入直穿项的贡献；
输运所述光子，将基于所述光子得到的发生碰撞后的光子计入散射项的贡献；
基于所述直穿项的贡献和所述散射项的贡献进行闪光照相图像的点探测器计数；
基于所述直穿项的贡献和所述散射项的贡献进行闪光照相图像的点探测器计数之前，还包括：
根据极端前冲性相干散射截面判断发生碰撞后的光子是属于发生极端前冲性相干散射后的光子的情况下，剔除属于发生极端前冲性相干散射后的光子对所述散射项的贡献。
2.如权利要求1所述的点探测器计数的闪光照相图像接收装置的模拟方法，其特征在于，输运所述光子，将基于所述光子得到的发生碰撞后的光子计入散射项的贡献，包括：
输运所述光子，将所述光子在死亡之前发生的各次碰撞计入散射项的贡献；
将基于所述光子产生的次级光子计入所述散射项的贡献；
输运所述次级光子，并将所述次级光子在死亡之前发生的各次碰撞计入所述散射项的贡献。
3.如权利要求2所述的点探测器计数的闪光照相图像接收装置的模拟方法，其特征在于，输运所述光子，将所述光子在死亡之前发生的各次碰撞计入散射项的贡献，包括：
输运所述光子，将所述光子发生的第一次碰撞计入一次散射的贡献，并基于光子碰撞次数初始值累加记录得到所述光子发生一次碰撞的次数，所述散射项的贡献包括所述一次散射的贡献。
4.如权利要求3所述的点探测器计数的闪光照相图像接收装置的模拟方法，其特征在于，输运所述光子，将所述光子在死亡之前发生的各次碰撞计入散射项的贡献，还包括：
输运发生所述第一次碰撞后的所述光子，根据所述光子发生一次碰撞的次数将所述光子发生的第二次碰撞计入二次散射的贡献，并基于所述光子发生一次碰撞的次数累加记录得到所述光子发生二次碰撞的次数，所述散射项的贡献包括所述二次散射的贡献。
5.如权利要求4所述的点探测器计数的闪光照相图像接收装置的模拟方法，其特征在于，输运所述光子，将所述光子在死亡之前发生的各次碰撞计入散射项的贡献，还包括：
输运发生所述第二次碰撞后的所述光子，根据所述光子发生二次碰撞的次数将所述光子发生的第三次碰撞计入三次散射的贡献，并基于所述光子发生二次碰撞的次数累加记录得到所述光子发生三次碰撞的次数，所述散射项的贡献包括所述三次散射的贡献。
6.如权利要求1至5任一项所述的点探测器计数的闪光照相图像接收装置的模拟方法，其特征在于，在光源面之前生成光子，在所述光子穿过所述光源面时，将所述光子作为未发生碰撞的光子计入直穿项的贡献，包括：
在所述光子穿过所述光源面时，根据光子碰撞次数初始值识别所述光子，并将识别的所述光子作为未发生碰撞的光子计入直穿项的贡献，所述光子碰撞次数初始值用于标识所述光子的粒子类型及生成位置。
7.一种点探测器计数的闪光照相图像接收装置的模拟系统，其特征在于，包括：
直穿项计数单元，用于在光源面之前生成光子，在所述光子穿过所述光源面时，将所述光子作为未发生碰撞的光子计入直穿项的贡献；
散射项计数单元，用于输运所述光子，将基于所述光子得到的发生碰撞后的光子计入散射项的贡献；
统计计数单元，用于基于所述直穿项的贡献和所述散射项的贡献进行闪光照相图像的点探测器计数；
所述模拟系统还用于：
根据极端前冲性相干散射截面判断发生碰撞后的光子是属于发生极端前冲性相干散射后的光子的情况下，剔除属于发生极端前冲性相干散射后的光子对所述散射项的贡献。
8.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至6任一项所述方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1至6任一项所述方法的步骤。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113673095B (zh) * 2021-08-06 2024-04-30 淮安市疾病预防控制中心 一种模拟宽束x射线轫致辐射透射因子的方法
CN117113793B (zh) * 2023-10-23 2024-01-26 之江实验室 磁约束带电粒子成像系统中粒子输运的模拟方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010008150A (ko) * 2000-11-13 2001-02-05 정두락 박막트랜지스터형 광센서를 이용한 발광부 착탈형, 다기능디지탈 엑스레이 실시간, 평판영상기.
CN101286187A (zh) * 2008-06-10 2008-10-15 华中科技大学 光在生物组织中传输特性的定量蒙特卡罗模拟方法
CN102967555A (zh) * 2012-11-16 2013-03-13 西安交通大学 一种含散射修正的光子成像系统图像重建系统及方法
CN103635830A (zh) * 2011-04-01 2014-03-12 美敦力导航股份有限公司 X射线成像系统与方法
CN106443758A (zh) * 2016-09-07 2017-02-22 中国科学院高能物理研究所 基于反符合的用于探测正电子湮没的方法及系统
CN107928690A (zh) * 2017-12-29 2018-04-20 上海联影医疗科技有限公司 确定主射线比例方法及图像去散射方法、系统及存储介质
JP2018536176A (ja) * 2015-11-09 2018-12-06 ユナイテッド キングダム リサーチ アンド イノベーション 核廃棄物の検査

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010008150A (ko) * 2000-11-13 2001-02-05 정두락 박막트랜지스터형 광센서를 이용한 발광부 착탈형, 다기능디지탈 엑스레이 실시간, 평판영상기.
CN101286187A (zh) * 2008-06-10 2008-10-15 华中科技大学 光在生物组织中传输特性的定量蒙特卡罗模拟方法
CN103635830A (zh) * 2011-04-01 2014-03-12 美敦力导航股份有限公司 X射线成像系统与方法
CN102967555A (zh) * 2012-11-16 2013-03-13 西安交通大学 一种含散射修正的光子成像系统图像重建系统及方法
JP2018536176A (ja) * 2015-11-09 2018-12-06 ユナイテッド キングダム リサーチ アンド イノベーション 核廃棄物の検査
CN106443758A (zh) * 2016-09-07 2017-02-22 中国科学院高能物理研究所 基于反符合的用于探测正电子湮没的方法及系统
CN107928690A (zh) * 2017-12-29 2018-04-20 上海联影医疗科技有限公司 确定主射线比例方法及图像去散射方法、系统及存储介质

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JMCT光子-电子耦合输运模拟计算研究;张玲玉等;《强激光与离子束》;20171231;第29卷(第12期);全文 *
SCATTERING CORRECTION FOR IMAGE RECONSTRUCTION IN FLASH RADIOGRAPHY;LIANGZHI CAO;《NUCLEAR ENGINEERING AND TECHNOLOGY》;20130306;全文 *
闪光照相中侧向散射的数值模拟;张绚等;《强激光与离子束》;20100228;第22卷(第2期);第415-420页 *

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