林 强， 罗 涛， 马泽明， 王文健， 丁昊昊， 杨 民

(1. 西南交通大学 牵引动力国家重点实验室 摩擦学研究所， 成都 610031; 2. 西南交通大学 唐山研究院， 唐山 063000; 3. 北京航空航天大学 机械工程及自动化学院， 北京 100191)

0 引言

中子与X射线作为两种重要的辐射源，在材料学、生物医学、航空航天、汽车工业、电子、考古、安检等领域的无损检测中发挥着越来越重要的作用[1-3]。众所周知，X射线、中子与物质作用的机理不同，如图1所示。X射线光子作用于物质原子核外电子，其作用截面与核素的原子序数有较为确定的函数关系，高原子序数的物质具有较大的X射线作用截面，从而使得高原子序数的物质在X射线图像中具有较高的对比度；而中子则不同，其直接与原子核相互作用，散射截面大小与原子序数无关，同一能量的中子对于不同核素的散射截面也存在较大的差异。尤其是氢元素，在X射线照相中几乎是“透明”状态，而在中子图像上则表现为较高的对比度。可见，中子与X射线成像特性存在着很好的互补性：X射线在检测金属材料、高密度物质时则具有更高的灵敏度，而中子成像在检测含较轻元素(氢、锂、硼等)的材料、原子序数相近元素、同位素、放射性材料等方，面有着X射线无法具备的优势[4-6]。

图1 X射线、中子与物质作用的机理[1](a)中子;(b)X射线;(c)散射截面大小

但是随着研究工作的进一步深入，以及日益多样的工程检测需求，基于中子源的CT(Computed Tomography)成像技术面临以下问题：①对于板状、大尺寸筒状构件，如板状和筒状核燃料组件、复合材料板、筒状金属装药容器、板状锂离子电池等，受探测器成像面积和扫描方式的限制，传统的CT扫描无法实现对该类构件的层析检测；……