نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
پژوهشکده رآکتور و ایمنی هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، صندوق پستی: 1339-14155 ،تهران - ایران
چکیده
تصویربرداری مقطع‌نگاری نوترونی یکی از کاربردهای مدرن رآکتورهای تحقیقاتی در سرتاسر جهان به‌شمار می‌رود. تلفیق قابلیت نمایش سه‌بعدی تصویربرداری مقطع‌نگاری با ویژگی‌های منحصر به فرد برهم‌کنش نوترون با مواد، می‌تواند اطلاعات بسیار ارزشمندی از ساختار داخلی مواد و تجهیزات را در اختیار محققین قرار دهد. در این تحقیق، تأثیر هندسه داده‌برداری تجربی و روش بازسازی تصویر بر کیفیت تصاویر مقطع‌نگاری نوترونی سامانه تصویربرداری رآکتور تحقیقاتی تهران براساس شاخص وضوح و میزان تولید نویز مورد مطالعه قرار گرفته است. در مرحله داده‌برداری تجربی، دو نمونه مورد آزمون در دو هندسه با چرخش نیم‌صفحه‌ای با نموِ زاویه‌ای 5/0 و 1 درجه توسط باریکه نوترون پرتودهی شده‌اند. تصاویر نمونه با استفاده از الگوریتمهای بازسازی تصاویر مقطع‌نگاری شامل روش‌های تحلیلی FBP و روش‌های تکرارشونده ART، SARTو SIRT به دست آمده‌اند. تصویر حجمی نمونه با روی هم قرار دادن پشته‌ای از مجموعه 1670 تایی از تصاویر مقطعی حاصل شده است. از زبان برنامه‌نویسی پایتون برای پردازش و بازسازی تصویر از افکنش استفاده شده است. برای حصول افکنش‌های با کیفیت مناسب برای بازسازی تصویر، ابتدا مشخصات سیستم داده‌برداری تجربی بهینه‌سازی شده‌اند. سپس، با استفاده از پیش‌پردازش، کیفیت تصاویر افکنشها افزایش یافته است. براساس نتایج، اجزای نمونه مورد آزمون و عیوب موجود در آن در تمام تصاویر، از یک‌دیگر قابل تمایز می‌باشند. مقدار وضوح و آهنگ وضوح به نویز در هندسه با نمو زاویه‌ای کم‌تر و با استفاده از روش SIRT بهبود یافته است.
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
Investigating the effect of data acquisition geometry and image reconstruction method on neutron computed tomography images at Tehran Research Reactor
نویسندگان [English]
- N. Araghian
- A. Movafeghi
- B. Rokrok
- M.H. Mansouri
- Z. Naghshnezhad
- M. Farzmahdi
Reactor and Nuclear Safety Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, AEOI, P.O.Box: 14155-1339, Tehran - Iran
چکیده [English]
Neutron Computed Tomography (nCT) is one of the modern applications of research reactors. The combination of the Three-dimensional representation capability of tomographic imaging and the unique properties of neutron interaction with materials creates valuable information about the internal structure of materials and components. In this study, the effect of data acquisition geometry and method of image reconstruction on tomographic images of the Tehran Research Reactor Imaging Facility (TRRIF) have been investigated based on contrast and the ratio of contrast to noise parameters. In experimental data acquisition, two radiation geometries have been aligned with angular steps of 1 and 0.5 degrees, respectively. Two samples were turned within the neutron radiation field at a half-screen. Image reconstruction has been performed through FBP and ART, SART, and SIRT algorithms, using Python programming language. The stack of images has been rendered to gain sample volume. Initially, in order to reconstruct the image through a high-quality set of projections, experimental data acquisition parameters have been optimized. Then, pre-processing has been carried out on projections. The results showed that the sample components and some defects could be differentiated from each other. Contrast and CNR were improved in data acquisition geometry with smaller angular steps and through SIRT reconstruction method.
کلیدواژه‌ها [English]
- Neutron computed tomography (nCT)
- Tehran research reactor
- Image processing
- CT image reconstruction
- Data acquisition geometry
- International Atomic Energy Agency, Neutron Imaging: A non-destructive tool for material testing report of acoordinated research project, IAEA-Tecdoc-1604 (2008).
- The Noble Prize, https://www.nobelprize.org/prizes/ medicine/1979, Retrived: January (2022).
- M. Strobl, et al., Advances in neutron radiography and tomography, J. Phys. D: Appl. Phys., 42, 24 (2009).
- Ian S. Anderson, et al., Neutron Imaging and Applications, A Reference for the Imaging Community (Springer, 2009).
- E. Lehmann, Neutron Imaging Facilities in a Global Context, J. Imaging, 3, (2017).
- International Society for Neutron Radiography (ISNR), https://www.isnr.de/index.php/facilities/ facilities-worlwide.
- Iranian National Standardization Organization, Non-destructive testing — Radiation: methods for computed tomography —Part 1: Terminology, INSO 15992-1, Identical with ISO 15708-1:2017, 1st ed. (2019).
- K.K. Moghadam, Z. Tabatabaeian, N. Mirhabibi, Neutron Radiography Facility for AEOI Nuclear Research Center, In: Neutron Radiography, Edited by J. P. Barton et al., (Springer, Netherlands, 1987).
- K.K. Moghadam, F. Ziaie, Modification of the neutron beam spectrum for neutron radiography at Tehran Research Reactor (TRR), Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A, 337 (1996).
- M.H. Choopan Dastjerdi, Ph.D. dessertation, Examination of domestic nuclear fuel by design and construction of a new neutron radiography system at Tehran Research Reactor, Nuclear Science and Thecnology Research Institute, (2015) (In Persian).
- International American Society for Testing and Metrial, Standard Method for Determining Image Quality in Direct Thermal Neutron Radiographic Examination, Standard ASTM E545, 4 (2005).
- B. Rokrok, et al., Design and Construction of the Neutron Radiography Facility for Tehran Research Reactor with Real-Time Digital Imaging Capability, Nondestruct. Test. Evaluation, 2, 7 (2021) (In Persian).
- D. Micieli, T. Minniti, G. Gorini, NeuTomPy toolbox, a Python package for tomographic data processing and reconstruction, SoftwareX, 9 (2019).
- W. Van Aarle, et al., The ASTRA Toolbox: A platform for advanced algorithm development in electron tomography, Ultramicroscopy, 157, (2015).
- A.P. Kaestner, MuhRec—A new tomography reconstructor, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sec., A, 651, 1, (2011).
- J.T. Bushberg, et al., The essential physics of medical imaging, 3rd ed. (Lippincott Williams and Wilkins, Philadelphia, PA, 2011).
- E. Seeram, Computed Tomography: Physical Principles, Clinical Applications, and Quality Control, (Elsevier Health Sciences, 2015).
- G.L. Zeng, Medical Image Reconstruction: A Conceptual Tutorial, 1st ed. (Springer, 2010).
- J. Hsieh, Computed Tomography: principles, Design, Artifaccts and Recent Applications, 3rd ed., (Wiley Inter-Science, 2015).
- M. Beister, D. Kolditz, W. Kalender, Iterative reconstruction methods in X-ray, CT. Phys. Med., 28 (2012).
)