Патенты автора Михайлюков Константин Леонидович (RU)
Использование: для получения и обработки изображений, сформированных с помощью протонного излучения. Сущность изобретения заключается в том, что предварительно настраивают систему получения протонных изображений с системами регистрации, размещенными до и после области исследования, и магнитооптической системой, обеспечивающей фокусировку протонов из плоскости объекта в плоскость изображения, для чего размещают реперы вне поля обзора установки с возможностью их ввода в это поле на время пропуска пучка протонов, которое осуществляют без размещения объекта исследования, и по полученным с систем регистрации изображениям определяют координаты реперов для вычисления проективного преобразования, приводящего изображение с одной системы регистрации к другой, при проведении дальнейших экспериментов с размещением объекта исследования, учитывают полученное проективное преобразование, приводят изображение объекта исследования с одной системы регистрации к ракурсу изображения со второй, и, применяя попиксельное деление изображения со второй системы регистрации на приведенное изображение с первой, получают изображение объекта исследования, при этом дополнительно осуществляют контроль движения каналов регистрации, для чего перед конвертором системы регистрации устанавливают лазер, обеспечивая жесткое крепление к неподвижному конструктивному элементу установки, и до проведения экспериментов при выключенном свете системой регистрации снимают метку от лазера, в дальнейшем при проведении экспериментов метку от лазера снимают повторно и, путем сравнения с начально снятой меткой, определяют вектор поступательного движения каналов регистрации или аффинное преобразование данного движения, которое используют при обработке изображений для получения уточненного изображения объекта исследования путем корректировки либо проективного преобразования, полученного ранее при введении реперов, либо самого изображения объекта исследования. Технический результат: обеспечение возможности получения высококачественного изображения области исследования. 1 ил.
Использование: для получения изображений с помощью протонного излучения. Сущность изобретения заключается в том, что до проведения экспериментов с исследуемым объектом осуществляют контроль согласованности параметров протонного пучка, формируемого первой магнитооптической системой (МОС) с параметрами второй магнитооптической системы, для чего из первой системы регистрации удаляют конвертор, а в плоскости Фурье (ПФ) второй МОС вместо коллиматора устанавливают детектор протонного излучения, изменяя угол наклона фазового эллипса в вертикальной и горизонтальной плоскостях для протонного пучка, формируемого первой МОС, пропускают пучок через область исследования и вторую МОС, регистрируют сигнал с детектора, установленного в ПФ, и определяют размеры пучка в горизонтальной и вертикальной плоскости, параметры протонного пучка, при которых его размеры в ПФ минимальны, являются согласованными с параметрами второй МОС, далее, установив конвертор в первой регистрирующей системе и заменив детектор протонного излучения на коллиматор во второй МОС, пропускают через область исследования протонный пучок, сформированный с помощью первой МОС, параметры которого были выбраны, получают цифровые изображения до и после прохождения пучком области исследования с помощью двух систем регистрации и осуществляют обработку полученных цифровых изображений для получения изображения области исследования. Технический результат: повышение качества зарегистрированных протонных изображений. 1 ил.
Использование: для настройки магнитооптической системы протонографического комплекса. Сущность изобретения заключается в том, что пропускают пучок протонов через объектную плоскость магнитооптической системы (МОС), включающей магнитные линзы и коллиматор, и последовательно получают с помощью системы регистрации изображения тест-объекта, помещенного в объектную плоскость, меняя величину тока магнитных линз с шагом, соответствующим требуемой точности настройки магнитооптической системы, определяют профили интенсивности протонного пучка, которые строят по полученным изображениям тест-объекта, по которым определяют оптимальную величину тока, при которой магнитная индукция магнитооптической системы согласована с энергией пучка протонов, при этом дополнительно осуществляют настройку под конкретную толщину объекта исследования, для чего в качестве тест-объекта используют ступенчатую деталь, толщины ступеней которой выбраны в диапазоне, перекрывающем толщину исследуемого объекта, тест-объект ориентируют ступенями вдоль пучка протонов, профили интенсивности протонного пучка строят в направлении, перпендикулярном границе ступеней тест-объекта, при расположении ступеней тест-объекта, близких по толщине, по соседству, полученные профили аппроксимируют заданной функцией, в результате получают зависимость величины размытия от толщины объекта, та толщина, для которой величина размытия минимальна, и будет оптимальной для получения минимального размытия при данном токе в МОС, а для определения оптимальной величины тока магнитных линз выбирают ту величину, при которой размытие на фоне данной толщины минимально. Технический результат: повышение точности и объективности настройки МОС на определенную толщину объекта. 9 ил.
Использование: для настройки магнитооптической системы протонографического комплекса. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют подбор оптимального диаметра входящего в магнитооптическую систему коллиматора с точки зрения получения максимальной контрастной чувствительности изображений, для чего определяют общие коэффициенты пропускания магнитооптической системы Ktot (L,∅) для коллиматоров разных диаметров ∅ в зависимости от толщины объекта L, учитывая неупругое ядерное рассеяние и многократное кулоновское рассеяние протонного пучка, и производят расчет по найденным коэффициентам функции ошибки ε (∅; L=Lobj) для коллиматоров разных диаметров при заданной толщине исследуемого объекта Lobj, оптимальным диаметром коллиматора выбирают тот, при котором функция ошибки минимальна, причем при определении общих коэффициентов пропускания магнитооптической системы Ktot (L,∅) дополнительно учитывают упругое ядерное рассеяние высокоэнергетичных протонов, для чего в объектной плоскости магнитооптической системы размещают радиографический клин, состоящий не менее чем из девяти ступеней, устанавливая клин наиболее толстыми ступенями в центре объектной плоскости, пропуская пучок протонов через объектную плоскость, получают изображения, обрабатывая которые восстанавливают общие коэффициенты пропускания Ktot для каждой ступени радиографического клина по ее центральной части, строят кривую коэффициента пропускания K(L) для каждого коллиматора и вычисляют относительную ошибку εfract определения количества прошедших протонов через ступень определенной толщины для всего набора коллиматоров, и тот коллиматор, для которого данная ошибка минимальна, выбирают в качестве оптимального по размерам для данной толщины объекта. Технический результат: обеспечение возможности получения высококачественного изображения области исследования. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Использование: для настройки магнитооптической системы протонографического комплекса. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют пропускание пучка протонов через объектную плоскость магнитооптической системы, включающей магнитные линзы и коллиматор, с последующим получением с помощью системы регистрации изображений тест-объекта, помещенного в объектную плоскость, меняя величину тока магнитных линз для определения оптимального значения, при котором магнитная индукция магнитооптической системы согласована с энергией пучка протонов, при этом в качестве тест-объекта используют пластину, толщина которой выбрана из условия обеспечения потери энергии протонов при прохождении через нее, не превышающей разброс энергии протонов в падающем пучке, при этом пластину выполняют либо сплошной и ориентируют так, чтобы пучок проходил через ее грань, либо с одной или несколькими прямоугольными прорезями и ориентируют так, чтобы пучок проходил через прорези, изменение величины тока линз производят с шагом, соответствующим требуемой точности настройки магнитооптической системы, выбор оптимального значения тока магнитных линз осуществляют по профилям интенсивности протонного пучка, которые строят по полученным изображениям тест-объекта в направлении, перпендикулярном грани или прорезям, в том случае если на грани или границах прорезей отсутствует всплеск интенсивности, то плоскость фокусировки магнитооптической системы совпадает с объектной плоскостью, а величина тока магнитных линз, при которой было получено изображение, является оптимальной. Технический результат: существенное упрощение способа настройки магнитооптической системы, а также повышение скорости настройки. 11 ил.
Использование: для протонной радиографии, в частности для обработки оптических изображений, сформированных с помощью протонного излучения, и может быть использовано, например, в системах цифровой съемки для определения внутренней структуры объектов или исследования быстропротекающих процессов. Сущность изобретения заключается в том, что способ по первому варианту включает получение изображения ФРТ, обусловленного системой регистрации, одновременно с изображением ФРТ, обусловленным геометрическим смещением протонов, зависящим от объекта исследования, параметров установки, защитного оборудования. Способ по второму варианту включает получение изображения ФРТ, обусловленного системой регистрации, независимо от получения изображения ФРТ, обусловленного геометрическим смещением протонов, зависящим от объекта исследования, параметров установки, защитного оборудования. В обоих вариантах пропускают протонный пучок через ступенчатый тест-объект или набор тест-объектов различной толщины, подобранной в соответствии с геометрией объекта исследования, при этом выбор перепада толщин тест-объекта осуществляют в зависимости от толщины или толщин разных участков объекта исследования и условия изменения размытия изображения при перепаде массовых толщин в пределах 5-30 г/см2. По первому варианту далее по профилям, построенным перпендикулярно ступени, восстанавливают функцию размытия края, функцию размытия линии, полную ФРТ или набор полных ФРТ для разных толщин. Во втором варианте до определения функции размытия края осуществляют деконволюцию полученного цифрового изображения или набора изображений с изображением ФРТ, обусловленным системой регистрации, а полную ФРТ или набор полных ФРТ для разных толщин получают сверткой изображений локальных ФРТ для каждой толщины с изображением ФРТ, обусловленным системой регистрации. Технический результат: повышение достоверности информации при получении ФРТ за счет восстановления полной ФРТ, включающей в себя как первую составляющую размытия, связанную с геометрическим смещением протонов, так и вторую, связанную с регистрирующей системой. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.
Использование: для протонной радиографии. Сущность изобретения заключается в том, что в камере для размещения объекта исследования сначала размещают тест-объект, который представляет собой подложку с одинаковыми реперными отметками, например стальными шарами, в узлах ортогональной решетки и закрепленным в центре подложки протяженным элементом, например трубкой; осуществляют юстировку тест-объекта перпендикулярно оси магнитооптической системы по цифровому изображению протонного пучка, который пропускают через магнитооптическую систему и камеру с тест-объектом, добиваясь путем углового перемещения тест-объекта соответствия размера сквозного отверстия трубки на изображении фактическому геометрическому размеру. Для определения соответствия между размерами тест-объекта на полученном изображении и его фактическими геометрическими размерами используют изображение тест-объекта, на котором сквозное отверстие трубки соответствует фактическому геометрическому размеру. Соответствие между размерами тест-объекта при сквозной калибровке масштабного коэффициента переноса изображения в тракте формирования и регистрации изображений устанавливают путем определения пиксельных координат центров всех стальных шаров и подбором проективного преобразования, позволяющего перевести установленные пиксельные координаты в известные координаты центров стальных шаров в плоскости тест-объекта. Далее заменяют тест-объект на исследуемый объект и получают цифровое изображение протонного пучка, который пропускают через магнитооптическую систему и камеру с объектом исследования. Затем подобранное на изображении тест-объекта проективное преобразование применяют при обработке изображений объекта исследования. Технический результат: повышение качества и точности обработки зарегистрированных протонных изображений. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.
Использование: для исследования материалов при ударно-волновом нагружении с помощью протонной радиографии. Сущность изобретения заключается в том, что получают экспериментальное изображение пучка протонов с помощью системы регистрации после прохождения через объект исследования с последующей обработкой изображения и сравнения с расчетными данными, включающими форму и положение ударной волны и/или детонационной волны и/или геометрию объекта из исследуемого материала. Для обработки полученных изображений объекта исследования используют изображения тест-объектов, помещая их на место размещения объекта исследования, при этом по изображению тест-объекта с реперными отметками в узлах ортогональной решетки устанавливают соответствие между фактическими геометрическими размерами тест-объекта и его размерами на изображении, которое учитывают при обработке изображений объекта исследования, а по изображениям, полученным при перемещении этого тест-объекта вдоль оси пучка, учитывают влияние системы формирования и регистрации изображений на искажение размеров, по изображению объекта, имеющего постоянную поверхностную плотность, учитывают величину поля обзора магнитооптической системы, причем для одновременной оценки дисторсии получают изображение, размещая перед этим объектом стальную пластину с разметкой в виде решетки. Расчетные данные получают путем моделирования пространственного распределения протонов на входе в конвертор системы регистрации после прохождения ими области с исследуемым материалом, которое осуществляют на основе метода лучевых сумм или методом Монте-Карло. Технический результат: повышение точности и информативности исследования материалов при ударно-волновом нагружении. 3 з.п. ф-лы, 19 ил.
Группа изобретений относится к области исследования материалов с помощью протонной радиографии при ударно-волновом нагружении. Способ исследования характеристик заряда взрывчатого вещества (ВВ) включает ударно-волновое нагружение элемента при подрыве исследуемого заряда ВВ, при этом, с помощью протонного излучения, сформированного в виде отдельных банчей, и, используя многокадровую регистрирующую систему, производят съемку процесса сжатия нагружаемого элемента под воздействием продуктов взрыва, формируют теневые протонные изображения, полученные кадры обрабатывают, причем регистрируют форму нагружаемого элемента, фронт детонационной волны и фронт отраженных от нагружаемого элемента ударных волн, распространяющихся в продуктах взрыва. Также представлены устройство для осуществления этого способа и способ обработки результатов исследования характеристик заряда ВВ, полученных путем регистрации перемещения нагружаемого элемента при подрыве исследуемого заряда. Достигается повышение точности и информативности. 3 н. и 1 з.п. ф-лы, 31 ил.
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОТОННЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ // 2617722
Изобретение относится к области протонной радиографии, в частности к способам регистрации оптических изображений, сформированных с помощью протонного излучения. Способ получения протонных изображений включает в себя этапы, на которых осуществляют пропуск протонного пучка через область исследования и его регистрацию до и после прохождения им области исследования путем направления пучка протонов в конвертер, преобразующий протонное излучение в фотоны, которые затем направляют на вход ПЗС-матрицы для получения цифровых изображений, с последующей их обработкой путем сведения к одному ракурсу и попиксельного деления изображения, полученного после прохождения пучком области исследования, на изображение, полученное до прохождения им области исследования, при этом в результате преобразования протонного излучения в фотоны формируют узконаправленный пучок фотонов путем направления пучка протонов в конвертер, преобразующий протонное излучение в излучение Вавилова-Черенкова, при этом газ, которым заполняют рабочий объем конвертера, выбирают из условия, чтобы его коэффициент преломления находился в диапазоне 1,0001-1,001, далее сформированный пучок фотонов фокусируют и направляют на вход ПЗС-матрицы. Технический результат – повышение качества изображения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области протонной радиографии, в частности к способу регистрации оптических изображений, сформированных с помощью протонного излучения, и может быть использовано в системах цифровой съемки для определения внутренней структуры объектов или исследования быстропротекающих процессов. Техническим результатом является повышение достоверности информации при обработке полученных протонных изображений при упрощении процесса получения изображений. Предложен способ получения и обработки изображений, сформированных с помощью протонного излучения, который осуществляют с помощью двух систем регистрации, каждая из которых включает конвертор, преобразующий протонное излучение в фотоны, регистрируемые ПЗС-матрицей, где перед конвертором первой системы регистрации устанавливают металлические реперные объекты, размещая их в одной плоскости. Получают два цифровых изображения протонного пучка - до прохождения области исследования и в плоскости фокусировки магнитооптической системы после прохождения, определяют координаты реперных объектов на двух цифровых изображениях с последующим определением перспективного преобразования, используя которое осуществляют приведение цифровых изображений протонного пучка к одному ракурсу для получения двух приведенных изображений протонного пучка: первое - до прохождения им области исследования, а второе - после, затем осуществляют попиксельное деление второго приведенного изображения на первое приведенное изображение, в результате чего получают изображение области исследования. 3 з.п. ф-лы, 13 ил.
СПОСОБ РЕГИСТРАЦИИ ПРОТОННЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ, СФОРМИРОВАННЫХ С ПОМОЩЬЮ МАГНИТООПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ // 2582205
Изобретение относится к области протонной радиографии, в частности к способам формирования и регистрации протонных изображений с помощью магнитной оптики. Способ регистрации протонных изображений, сформированных с помощью магнитооптической системы, включает формирование протонного пучка, который пропускают через объект исследования, и получение цифровых изображений протонного пучка до пропускания его через объект исследования с помощью первой системы регистрации и после пропускания пучка через объект исследования с помощью второй системы регистрации, конвертор которой размещают в плоскости фокусировки магнитооптической системы, настроенной на энергию протонного пучка до прохождения им объекта исследования и обеспечивающей фокусировку протонов из плоскости объекта в плоскость изображения, последующее получение теневого изображения объекта исследования путем приведения полученных изображений пучка к одному ракурсу и попиксельного деления одного изображения на другое, при этом во второй системе регистрации перед конвертором устанавливают, по крайней мере, еще один конвертор с соответствующей регистрирующей аппаратурой и получают, по крайней мере, еще одно цифровое изображение протонного пучка, которое учитывают при получении теневого изображения объекта исследования путем приведения его с изображением пучка, полученного с помощью первой системы регистрации, к одному ракурсу и попиксельного деления одного изображения на другое, при этом расстояние L между конверторами выбирают, исходя из параметров объекта исследования и магнитооптической системы, из следующего соотношения:
,
где: m22 - соответствующий элемент матрицы перехода М магнитооптической системы, ∂m12/∂p - частная производная по импульсу протона соответствующих элементов матрицы перехода М, Δр - разница по средней величине импульса между протонами, которые прошли через области объекта исследования с различной оптической толщиной. Технический результат - повышение точности изображения объекта исследования. 3 ил.
СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ БЫСТРОПРОТЕКАЮЩЕГО ПРОЦЕССА С ПОМОЩЬЮ ПРОТОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ // 2573178
Использование: для формирования изображения быстропротекающего процесса с помощью протонного излучения. Сущность изобретения заключается в том, что способ включает ввод протонного пучка, по крайней мере, в один магнитооптический канал, изменение ширины протонного пучка на разные величины, которое осуществляют последовательно в одном и том же магнитооптическом канале, для этого либо после прохождения части протонных сгустков через рассеиватель его удаляют или изменяют толщину, а затем пропускают оставшуюся часть протонных сгустков, либо следующие друг за другом протонные сгустки смещают относительно друг друга с помощью магнитных линз и, используя разнотолщинный рассеиватель, смещенные протонные сгустки пропускают через области рассеивателя с разной толщиной, после прохождения рассеивателя с помощью системы согласующих магнитных линз формируют протонный пучок с параметрами, соответствующими параметрам области исследования и последующей магнитооптической системы формирования протонного изображения, и просвечивают область исследования, пропуская поочередно протонные сгустки различной ширины, при использовании нескольких магнитооптических каналов просвечивание области исследования осуществляют под разными углами, после чего прошедший протонный пучок направляют в магнитооптическую систему формирования протонного изображения, состоящую, по крайней мере, из двух различных по апертуре линзовых систем, апертура каждого набора соответствует протонному пучку определенной ширины, оба набора линз системы формирования теневого протонного изображения размещают последовательно в одном магнитооптическом канале. Технический результат: обеспечение возможности получения высококачественного изображения области исследования. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.
Использование: для формирования протонных изображений. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют формирование протонного пучка, пропускание его через объект исследования, пропускание прошедшего излучения через магнитную оптику, состоящую из квадрупольных линз, схему размещения которых подбирают предварительно с помощью метода, основанного на решении задачи минимизации функции множества переменных, используя соответствующую оптимизационную программу, в качестве информативных параметров в которой используют энергию протонного пучка, коэффициент увеличения магнитной оптики, диапазон изменения перемещений квадрупольных линз вдоль оптической оси и диапазон изменения градиентов магнитного поля в квадрупольных линзах, последующее формирование в плоскости регистрации изображения и его регистрацию, при этом в процессе формирования протонного пучка ускорение протонов осуществляют до энергии не менее 20 ГэВ, при этом к информативным параметрам добавляют разброс энергии протонов после прохождения объекта исследования, коэффициент коррекции хроматической аберрации, который определяют из условия получения безаберрационного пятна фокусировки пучка протонов в плоскости регистрации и общее расстояние от объекта исследования до плоскости регистрации. Технический результат: повышение точности передачи изображения за счет снижения хроматических аберраций, расширение функциональных возможностей способа за счет расширения диапазона массовых толщин исследуемых объектов. 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.
Изобретение относится к протонной радиографии и к способам регистрации изображений. Согласно способу выводят и отклоняют из протонного пучка часть протонов, пропуская их через изогнутый каналирующий кристалл и направляют на конвертор регистрирующей системы. На полученном изображении выделяют область локализации прошедших протонов и область, формируемую рассеянными фотонами и вторичными частицами. Далее вычисляют размер изображения восстанавливаемой ФРТ в форме квадрата, а затем, варьируя значения пикселей в области локализации прошедших протонов и квадратной области, подбирают совокупность значений пикселей в квадратной области, которая и является восстановленной ФРТ. Технический результат - повышение достоверности информации при определении ФРТ. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к области регистрации изображений, сформированных с помощью пучка протонов, и может быть использовано при исследовании объектов с помощью радиографических методов. Устройство для настройки магнитооптической системы формирования пучка протонов состоит из импульсного электромагнита, образованного парой или системой пар тонких проводников, ориентированных вдоль оси протонографического канала и разнесенных в поперечной плоскости. На выходе электромагнита установлена масштабирующая решетка из металлических пластин, закрепленных в каркасе. Способ настройки магнитной системы формирования пучка протонов и способ согласования магнитной индукции системы формирования изображения включают операции формирования магнитного поля, через которое пропускают пучок протонов, направления указанного пучка через систему формирования изображения на систему регистрации, с помощью которой формируют изображение масштабирующей решетки. При получении искаженного изображения обеспечивают настройку магнитной системы формирования пучка и согласование магнитной индукции магнитооптической системы формирования изображения путем изменения тока линз данных систем и повторного пропуска пучка протонов до формирования требуемых изображений. Технический результат - повышение качества настройки. 4 н.п. ф-лы, 14 ил.
Изобретение относится к области исследования материалов радиографическими методами, в частности к способам исследования материалов при ударно-волновом нагружении с помощью протонной радиографии, который может быть использован для исследования уравнений состояния материалов, например, во взрывных экспериментах
