高能（20MeV）闪光（ns量级）X光照相技术是科研中的重要测试手段之一，其本质是X射线透视成像，即利用X射线易于穿透物体，但在穿透物体过程中受 到吸收和散射而衰减的性质，在接收系统上获得与物体内部几何和物理特性相对应的图像，从而利用此图像测量物体内部的几何和物理参数的技术，典型的闪光X光 照相实验布局如图1所示。由于要拍摄的是大光程（沿X射线穿透方向样品的密度×长度较大）样品高速运动过程中某一瞬间的图像，因此需要高能、大剂量、脉冲 式的X光源，图像接收系统也需要具有瞬间记录的功能。
研究中有时需要测量球对称物体（多层球壳形）内部的密度值，本文在分析直接测量的困难的基础上，提出了对比标定测量方法，并开展实验考察了测量精度，介绍了相关的图像（数据）处理方法。
1 直接测量法的困难
直接测量方法的原理是：采用高能闪光X光透视待测的球对称样品，在X光底片上获得待测样品的图像后，通过底片的黑密度－吸收剂量关系曲线（H&D 曲线），可得到源X射线穿透样品后的照射量分布，扣除其中的散射部分得到直穿照射量分布，进而反推出样品的光程分布，通过CT反演技术并扣除样品材料的吸 收系数值后，即可得到样品内部各层材料的密度值。这种直接测量法的困难主要在于：1）很难获得精确的H&D曲线，因为高能量、脉冲式X射线的照射 量、能谱等参数无法精确测量，误差达10％以上；2）很难获得精确的散射照射量分布，在图像接收平面上，散射成分与直穿成分始终是混合的，无法从实验上将 散射成分与直穿成分分开，无法实现散射的测量。
2 对比标定方法
在大量实验研究的基础上发现闪光照相系统是一个比较稳定的实验系统，因此提出了相似样品两次成像对比标定密度测量方法，基本思想是：设计与被测样品结构、 尺寸、材料相似的已知样品，通过分别对已知和待测样品进行两次照相来对被测样品进行对比标定。蒙卡模拟结果表明，通过适当设计，可使得两次照相时接收平面 上的散射分布相似，因此可避开散射分布不均匀的影响。第一次对已知样品进行照相，可从样品图像上获得X胶片响应的Ｄ～μρｌ曲线，第二次对被测样品照相， 根据图像的黑密度值结合第一次照相得到的Ｄ～μρｌ曲线，即可得到被测样品的光程分布，从而利用ＣＴ方法反演重建出被测样品的密度。图2为已知样品图像 （a）、提取的响应曲线（b），图3为CT反演得到的待测样品密度图及剖面线。
3 测量精度考核
采用下述平均误差以及均方根误差来描述密度测量结果的精度：
为了考察对比标定测量方法的可行性与测量精度，在“神龙一号”闪光照相实验平台上进行了各种球对称样品的测量实验，包括改变样品的形状、尺寸、各层物质材 料等等，实验结果表明，密度测量的平均误差不大于8％，均方根误差不大于12％，是一种可行的方法。分析误差来源，主要在于下述方面：
1）图像模糊的影响。高能闪光照相成像系统模糊函数的半高宽大约在2 mm左右，因此造成密度测量精度受系统模糊的影响难以提高，由于图像模糊因素的影响，在密度剧烈变化位置上的测量误差显著加大，是测量误差的主要来源之一。
2）两次成像重复性的影响。为了解决闪光照相密度测量中遇到的照射量、能谱以及散射等参数难以精确测量的困难，对比标定方法将这些非线性成像因素看成一个 综合性的非线性成像算子，通过相似的已知客体成像测量出非线性成像算子，这种方法要求成像系统具有较高的重复性，同时要求已知客体与待测客体之间的结构尽 量接近以获得相同的散射成分。实际的照相系统不可能具有完全重复的成像过程，因此将带来一定的测量误差。
4 小结
利用高能闪光照相方法可以实现球对称物体密度测量，对比标定方法将成像过程中诸多非线性成像因素，如底片的非线性响应、散射分布、能谱效应等，看成一个综 合性的非线性过程，然后测量出该非线性响应过程的响应曲线，完成图像的非线性校正从而得到客体的穿透光程分布，最后使用CT等技术完成密度重建。对各种客 体照相的测量结果表明，该方法可以实现误差不大于10％的密度测量，如果对照相系统进行优化，缩小系统的模糊函数，提高非线性响应曲线的测量精度，测量结 果精度可以进一步提高。
