從原理上面說:我們常規(guī)理解的核技術(shù),和CT機(jī),核磁共振原理,是完全的不同的技術(shù)。
我們常說的核技術(shù),是核武器,核電,這一類的核技術(shù)。這一類核技術(shù)使用的是裂變,聚變的反應(yīng),表現(xiàn)出來的是一種釋放能量的反應(yīng)。
核武器的裂變和聚變原理
核電站其實用到的就是核武器的原理,只是將劇烈的反應(yīng),控制在緩慢的狀態(tài)下。
高中化學(xué)有一個說法:爆炸就是劇烈的燃燒反應(yīng)。通俗點說,核爆炸就是劇烈的裂變反應(yīng),核電技術(shù)就是可控制的裂變反應(yīng)。
壓水堆核電站架構(gòu)
核電站的技術(shù),就是將核燃料的裂變通過緩沖劑,控制在一定范圍內(nèi),這樣可以有序的釋放能量。然后通過內(nèi)能(通俗說法叫熱能),變成水蒸氣的動能,從而推動燃?xì)廨啓C(jī)——轉(zhuǎn)化為電能。
所以不管是從哪個地方來說,這個核技術(shù)(核武器,核電),都跟CT機(jī)和核磁共振技術(shù)基本沒有什么關(guān)系。
CT機(jī)的技術(shù):X射線穿透計算機(jī)斷層攝影
所謂的CT機(jī),全稱應(yīng)該叫:Computed Tomography——計算機(jī)斷層成像技術(shù)。
X光CT機(jī)
X光成像方式
咱們普通老百姓經(jīng)常會說的核磁共振技術(shù),那不是X光CT機(jī)。那個叫MRI——磁共振顯像。使用的射線和成像原理也有差別。(后面會有解釋)
我們先來說CT機(jī):
X-CT原理:運用掃描并采集投影的物理技術(shù),以測定X射線在人體內(nèi)的衰減系數(shù)為基礎(chǔ),采用一定的算法,經(jīng)計算機(jī)運算處理,求解出人體組織器官的衰減系數(shù)值在某剖面上的二維分布矩陣后,再轉(zhuǎn)為圖像上的灰度分布,從而實現(xiàn)建立斷層解剖圖像的現(xiàn)代醫(yī)學(xué)成像技術(shù)。
這個原理,這么解釋基本上非專業(yè)人才是聽不懂的。
那么咱們換一種說法:從X射線簡單談起來。
X射線是稱倫琴射線,它是一種波長很短的電磁輻射。這種電磁破,本身就是原子核最內(nèi)層電子躍遷時候產(chǎn)生的,也可以人為制造。倫琴射線具有很高的穿透本領(lǐng),能透過許多對可見光不透明的物質(zhì)。但是不同的元素對X射線的吸收能力不同,在人體上面表現(xiàn)在,骨骼等密度較大的人體組織,可以大量的吸收X射線。
這種透視效果,就為X射線顯影提供了顯影的功能,只是這種顯影很容易是重疊的顯影,后續(xù)的CT技術(shù)就圍繞著整個顯影算法,圖像重構(gòu)在研究。(詳細(xì)想深入了解CT成像原理,可以去看:CT原理與算法這本書)
X光成像
這個原理,其實是屬于核物理領(lǐng)域的技術(shù),但是跟咱們說的核能物理還不是一個領(lǐng)域。
CT機(jī)的構(gòu)成:
整個CT機(jī)的構(gòu)成,確實有點像一個照相機(jī),只是這個照相機(jī)有控制算法,有更為復(fù)雜的操作方式。
CT機(jī)成像鏈路徑
現(xiàn)實中的CT機(jī)結(jié)構(gòu)是下面的樣子:
CT機(jī)結(jié)構(gòu)
剖面結(jié)構(gòu):
CT機(jī)實際剖面結(jié)構(gòu)
整個CT機(jī)的核心設(shè)備就在上面這幾點:高壓發(fā)生器,X線球管,探測器,數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
以及整個CT機(jī)的操作系統(tǒng),和多方位掃描后,實現(xiàn)的圖像重構(gòu)。這個圖像重構(gòu)方式就是軟件算法。
列舉一個核心器件:X線球管
X管線球管
X線球管:CT掃描機(jī)中產(chǎn)生X射線的終端器件,其基本作用是將電能轉(zhuǎn)化為X射線。99%轉(zhuǎn)化為陽極熱,只有1%轉(zhuǎn)化為X射線。
說起來,整個CT的核心技術(shù),其實是對顯影技術(shù)的各種技術(shù)的發(fā)展
光源變化
現(xiàn)在可以做到多角度的光源。
成像效果變化
上世紀(jì)70年代至今,成像效果可以從平面,向3D成像大戰(zhàn)。
咱們最后來說一下CT機(jī)和核磁共振
這兩個東西不是一個設(shè)備,原理也不同。
核磁共振原理是:
原子核在進(jìn)動中,吸收與原子核進(jìn)動頻率相同的射頻脈沖,即外加交變磁場的頻率等于拉莫頻率,原子核就發(fā)生共振吸收,去掉射頻脈沖之后,原子核磁矩又把所吸收的能量中的一部分以電磁波的形式發(fā)射出來,稱為共振發(fā)射。共振吸收和共振發(fā)射的過程叫做“核磁共振”。
【核磁共振和CT機(jī)還不是一個技術(shù)原理】
核磁共振和CT機(jī)
在使用中,不少人應(yīng)該有了解CT機(jī),身上或者做過支架手術(shù)的是可以進(jìn)行CT照射的。但是只要是含有金屬,是一定不能進(jìn)入核磁共振儀上面的。那個上面磁場過于強(qiáng)大。
目前CT市場,主要由美國,德國,日本主要占據(jù)市場。美國的GE,德國的西門子,日本的東芝。
目前國內(nèi)也有企業(yè)在攻克,并且取得了一定的成績。
【原創(chuàng)不易:多多點贊,關(guān)注機(jī)器人觀察!】