[发明专利]X射线蒙特卡洛模拟的路径积分方法

权利要求书

1.一种X射线蒙特卡洛模拟的路径积分方法，其特征在于，包括如下步骤：

a)产生[0，1]³ⁿ空间上长度为m的低差异序列，其中n为散射次数，m为样本个数；

b)通过将所述低差异序列进行同构映射变换生成与模体的几何形状匹配的散射点序列；

c)由该些散射点序列对每个检测器网格点构成m条光子路径；

d)确定经由所述光子路径到达检测器网格点的概率密度；

e)将所述概率密度加权求和，得到每个检测器网格点上的散射强度。

2.如权利要求1所述的X射线蒙特卡洛模拟的路径积分方法，其特征在于，所述散射强度按如下公式计算：

其中，dΩ为三维空间的积分微元，是第i条散射路径，V为模体的体积，m为样本个数，n为散射次数。

3.如权利要求1所述的X射线蒙特卡洛模拟的路径积分方法，其特征在于，所述低差异序列为Halton序列，生成的准随机数范围在0～1之间。

4.如权利要求1所述的X射线蒙特卡洛模拟的路径积分方法，其特征在于，所述模体的几何形状为椭球体或椭圆柱或四面体或平行六面体。

5.如权利要求1所述的X射线蒙特卡洛模拟的路径积分方法，其特征在于，所述散射次数n为0～∞的整数，每个检测器网格点上的总散射强度为所有散射次数分别计算后得到的散射强度之和。

6.如权利要求5所述的X射线蒙特卡洛模拟的路径积分方法，其特征在于，每个检测器网格点上的总散射强度为散射次数n分别取值1、2、3计算后得到的散射强度之和。

7.如权利要求2所述的X射线蒙特卡洛模拟的路径积分方法，其特征在于，所述散射次数n取值为2时的散射强度为两个散射点确定的光子路径概率在R⁶空间上的积分。

8.如权利要求1或7所述的X射线蒙特卡洛模拟的路径积分方法，其特征在于，所述光子经一次散射到达检测器网格点的概率密度按如下公式计算：

其中，是散射角为θ时的概率密度，P_Compton是发生Compton散射的分概率，L₁是X射线源到散射点的距离，L₂是散射点到检测器格点的距离，D₁是X射线到达散射点之前在模体内穿过的距离，D₂是X射线经过散射之后在模体内穿过的距离，φ_d是X射线在检测器上的入射角度，μ是模体的X射线衰减系数，s_d是检测器的有效面积。

9.如权利要求1或7所述的X射线蒙特卡洛模拟的路径积分方法，其特征在于，所述光子经n次散射到达检测器网络点的概率密度按如下公式计算：

其中，n是散射次数，n为大于1的正整数，θ_i是第1次散射的散射角，是散射角为θ_i时的概率密度，P_Compton是发生Compton散射的分概率，L_j是光子路径上第j段折线段的长度，D_j是光子路径上第j段折线段在模体中经过的长度，φ_d是X射线在检测器上的入射角度，μ是模体的X射线衰减系数，s_d是检测器的有效面积。