In this study, simulations were done of a 661.6 keV line from a point source of $^{137}Cs$ housed in a lead shield. When increasing the scattering angle from 60 to 120 degrees with a 6061 aluminum alloy target placed at angles of 30 and 45 degrees to the incident beam, the spectra showed that the single scattering component increases and that the multiple scattering component decreases. The investigation of the single and multiple scattering components was carried out using a MCNP5 simulation code. The component of the single Compton scattering photons is proportional to the target electron density at the point where the scattering occurs. The single scattering peak increases according to the thickness of the target and saturates at a certain thickness. The signal-to-noise ratio was found to decrease according to the target thickness. The simulation was experimentally validated by measurements. These results will be used to determine the best conditions under which this method can be applied to testing electron densities or to assess the thickness of samples to locate defects in them.
Scattered photons cause blurring and distortions in flash radiography, reducing the accuracy of image reconstruction significantly. The effect of the scattered photons is taken into account and an iterative deduction of the scattered photons is proposed to amend the scattering effect for image restoration. In order to deduct the scattering contribution, the flux of scattered photons is estimated as the sum of two components. The single scattered component is calculated accurately together with the uncollided flux along the characteristic ray, while the multiple scattered component is evaluated using correction coefficients pre-obtained from Monte Carlo simulations.The arbitrary geometry pretreatment and ray tracing are carried out based on the customization of AutoCAD. With the above model, an Iterative Procedure for image restORation code, IPOR, is developed. Numerical results demonstrate that the IPOR code is much more accurate than the direct reconstruction solution without scattering correction and it has a very high computational efficiency.
The mass attenuation coefficient ${\mu}_m$ for eight rock samples having different chemical composition was simulated using the MCNP 5 code in energy range($0.002MeV{\leq}E{\leq}10MeV$). Moreover, the ${\mu}_m$ for the studied rock samples was computed theoretically using XCOM database. The comparison between simulated and computed data for all selected rock samples showed a good agreement with differences varied between 0.01 and 8%. The highest ${\mu}_m$ was found for basalt rocks M2 and M1 and the lowest one is reported for limestone rocks Dike. The simulated values of the ${\mu}_m$ then were used to calculate other important shielding parameters such as the mean free path, effective electron density and effective atomic number. The exposure buildup factor EBF was also computed for the selected rocks with the contribution of G-P fitting parameters and the highest EBF attended by the basalt sample Sill and varied between 1.022 and 744 in the energy range between ($0.015MeV{\leq}E{\leq}15MeV$) but the lowest EBF achieved by basalt sample M2 and varied between 1.017 and 491 in the same energy range.
General phantom for practical X-ray photography Practical phantom is an indispensable textbook for radiology, but it is difficult for existing commercially available phantom to be equipped with various kinds of phantom because it is an expensive import. Using 3D printing technology, I would like to make the general phantom for practical X-ray photography less expensive and easier. We would like to use a skeleton model that was produced based on CT image data using a 3D printer of FDM (Fused Deposition Modeling) method as a phantom for general X-ray imaging. 3D slicer 4.7.0 program is used to convert CT DICOM image data into STL file, convert it to G-code conversion process, output it to 3D printer, and create skeleton model. The phantom of the completed phantom was photographed by X - ray and CT, and compared with actual medical images and phantoms on the market, there was a detailed difference between actual medical images and bone density, but it could be utilized as a practical phantom. 3D phonemes that can be used for general X-ray practice can be manufactured at low cost by utilizing 3D printers which are low cost and distributed and free 3D slicer program for research. According to the future diversification and research of 3D printing technology, it will be possible to apply to various fields such as health education and medical service.
International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems
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v.4
no.2
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pp.155-160
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2004
In this paper, we describe the results of a study on the edge enhancement of X-ray images by using their fuzzy system representation. A set of gray scale X-ray images was generated using the EGS4 computer code. An aluminum plate or a lead plate with three parallel strips taken out has been used as the object with the thickness and the width of the plate, and the gap between the two strips varied. We started with a comparative study on a set of the fuzzy sets for their applicability as the input fuzzy sets for the fuzzy system representation of the gray scale images. Then we describe how the fuzzy system is used to sharpen the edges. Our algorithm is based on adding the magnitude of the gradient not to the pixel value of concern but rather to the nearest neighboring pixel in the direction of the gradient. We show that this algorithm is better in maintaining the spatial resolution of the original image after the edge enhancement.
In the pulsed electron beam generators, such as plasma focus devices and linear induction accelerators whose electron pulse width is in the range of nanosecond and less, as well as in cases where there is no direct access to electron beam, like runaway electrons in Tokamaks, measurement of the electron energy spectrum is a technical challenge. In such cases, the indirect measurement of the electron spectrum by using the bremsstrahlung radiation spectrum associated with it, is an appropriate solution. The problem with this method is that the matrix equation between the two spectrums is an ill-conditioned equation, which results in errors of the measured X-ray spectrum to be propagated with a large coefficient in the estimated electron spectrum. In this study, a method based on the neural network and the MCNP code is presented and evaluated to recover the electron spectrum from the X-ray generated by collision of the electron beam with a target. Multilayer perceptron network showed good accuracy in electron spectrum recovery, so that for the X-ray spectrum with errors of 3% and 10%, the network estimated the electron spectrum with an average standard error of 8% and 11%, on all of the energy intervals.
In this work, self-absorption correction factor related to the variation of the composition and the density of soil samples were evaluated using the p-type HPGe detector. The validated MCNP5 simulation model of this detector was used to evaluate its Full Energy Peak Efficiency (FEPE) under the variation of the composition and the density of the analysed samples. The results indicates that FEPE calculation of low gamma ray is affected by the composition and the density of soil samples. The self-absorption correction factors for different gamma-ray energies which was fitted as a function of FEPEs via density and energy and fitting parameters as polynomial function for the logarithm neper of gamma ray energy help to calculate quickly the detection efficiency of detector. Factor Analysis for the influence of the element composition in analysed samples on the FEPE indicates the FEPE distribution changes from non-metal to metal groups when the gamma ray energy increases from 92 keV to 238 keV. At energies above 238 keV, the FEPE primarily depends only on the metal elements and is significantly affected by aluminium and silicon composition in soil samples.
Results of Monte Carlo simulations on amorphous silicon based x-ray imaging arrays are described. In order to investigate the characteristics of amorphous silicon x-ray imaging devices and to provide the optimum design parameter, Monte Carlo simulations were performed. Monte Carlo simulation codes for our purpose were developed and various combinations of x-ray peak voltages, aluminum filter thicknesses, CsI(TI) thicknesses, and amorphous silicon photodiode pixel sizes were tested in connection with detection efficiency and spatial resolution of the amorphous silicon based x-ray imager. With usual Csl(TI) thickness of 300${\mu}{\textrm}{m}$-500${\mu}{\textrm}{m}$, detection efficiency was in the range of 70%-95% and energy absorption efficiency was in the range of 40%-70% for 60kVp-120kVp x-ray. From the simulations it was found that amorphous silicon pixel size and Csl(TI) thickness were the most important parameters which determine the resolution of the imager. By use of our simulation results we could provide proper combinations of Csl(TI) thicknesses and pixels sizes for optimum sensitivity and resolution.
M.I. Sayyed;K.A. Mahmoud;Faras Q. Mohammed;Kawa M. Kaky
Nuclear Engineering and Technology
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v.56
no.5
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pp.1830-1835
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2024
The current study aims to study the impacts of the substitution of magnesium with nickel concentrations on physical and γ-ray shielding capacity of magnesium alloys. The density of the magnesium alloys under study is varied from 3.677 g/cm3 to 5.652 g/cm3, with raising the nickel content from 26.7 wt% to 54.8 wt% and reducing the magnesium concentration from 72.6 wt% to 44.2 wt%, respectively. Additionally, the examination of the γ-ray shielding capacity using the Monte Carlo simulation code shows that the substitution of magnesium by nickel content in the magnesium alloys was associated with an enhancement in the γ-ray shielding capacity, where the linear attenuation coefficient for the studied alloys was enhanced by 53.22 %, 52.45 %, and 52.52 % at γ-ray energies of 0.662 MeV, 1.252 MeV, and 1.408 MeV, respectively, with raising the nickel concentration from 26.7 wt% to 54.8 wt%. Simultaneously, the half-value thickness for magnesium alloys was reduced from 2.47 cm to 1.62 cm (at gamma ray energy of 0.662 MeV), from 3.39 cm to 2.22 cm (at gamma ray energy of 1.252 MeV), and from 3.60 cm to 2.36 cm (at gamma ray energy of 1.408 MeV), raising the nickel concentration from 26.7 wt % to 54.8 wt%, respectively. The study shows that the substitution of magnesium for nickel greatly enhanced the radiation shielding capacity of the magnesium alloys.
A new method of X-ray source spectrum estimation based on compressed sensing is proposed in this paper. The algorithm K-SVD is applied for sparse representation. Nonnegative constraints are added by modifying the L1 reconstruction algorithm proposed by Rosset and Zhu. The estimation method is demonstrated on simulated spectra typical of mammography and CT. X-ray spectra are simulated with the Monte Carlo code Geant4. The proposed method is successfully applied to highly ill conditioned and under determined estimation problems with a good performance of suppressing noises. Results with acceptable accuracies (MSE < 5%) can be obtained with 10% Gaussian white noises added to the simulated experimental data. The biggest difference between the proposed method and the existing methods is that multiple prior knowledge of X-ray spectra can be included in one dictionary, which is meaningful for obtaining the true X-ray spectrum from the measurements.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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