從原理上面說:我們常規理解的核技術,和CT機,核磁共振原理,是完全的不同的技術。
我們常說的核技術,是核武器,核電,這一類的核技術。這一類核技術使用的是裂變,聚變的反應,表現出來的是一種釋放能量的反應。
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,控制在緩慢的狀態下。
高中化學有一個說法:爆炸就是劇烈的燃燒反應。通俗點說,核爆炸就是劇烈的裂變反應,核電技術就是可控制的裂變反應。
壓水堆核電站架構
核電站的技術,就是將核燃料的裂變通過緩沖劑,控制在一定范圍內,這樣可以有序的釋放能量。然后通過內能(通俗說法叫熱能),變成水蒸氣的動能,從而推動燃氣輪機——轉化為電能。
所以不管是從哪個地方來說,這個核技術(核武器,核電),都跟CT機和核磁共振技術基本沒有什么關系。
CT機的技術:X射線穿透計算機斷層攝影
所謂的CT機,全稱應該叫:Computed Tomography——計算機斷層成像技術。
X光CT機
X光成像方式
咱們普通老百姓經常會說的核磁共振技術,那不是X光CT機。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:
X-CT原理:運用掃描并采集投影的物理技術,以測定X射線在人體內的衰減系數為基礎,采用一定的算法,經計算機運算處理,求解出人體組織器官的衰減系數值在某剖面上的二維分布矩陣后,再轉為圖像上的灰度分布,從而實現建立斷層解剖圖像的現代醫學成像技術。
這個原理,這么解釋基本上非專業人才是聽不懂的。
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層電子躍遷時候產生的,也可以人為制造。倫琴射線具有很高的穿透本領,能透過許多對可見光不透明的物質。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,后續的CT技術就圍繞著整個顯影算法,圖像重構在研究。(詳細想深入了解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域的技術,但是跟咱們說的核能物理還不是一個領域。
CT機的構成:
整個CT機的構成,確實有點像一個照相機,只是這個照相機有控制算法,有更為復雜的操作方式。
CT機成像鏈路徑
現實中的CT機結構是下面的樣子:
CT機結構
剖面結構:
CT機實際剖面結構
整個CT機的核心設備就在上面這幾點:高壓發生器,X線球管,探測器,數據采集系統。
以及整個CT機的操作系統,和多方位掃描后,實現的圖像重構。這個圖像重構方式就是軟件算法。
列舉一個核心器件:X線球管
X管線球管
X線球管:CT掃描機中產生X射線的終端器件,其基本作用是將電能轉化為X射線。99%轉化為陽極熱,只有1%轉化為X射線。
說起來,整個CT的核心技術,其實是對顯影技術的各種技術的發展
光源變化
現在可以做到多角度的光源。
成像效果變化
上世紀70年代至今,成像效果可以從平面,向3D成像大戰。
咱們最后來說一下CT機和核磁共振
這兩個東西不是一個設備,原理也不同。
核磁共振原理是:
原子核在進動中,吸收與原子核進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射出來,稱為共振發射。共振吸收和共振發射的過程叫做“核磁共振”。
【核磁共振和CT機還不是一個技術原理】
核磁共振和CT機
在使用中,不少人應該有了解CT機,身上或者做過支架手術的是可以進行CT照射的。但是只要是含有金屬,是一定不能進入核磁共振儀上面的。那個上面磁場過于強大。
目前CT市場,主要由美國,德國,日本主要占據市場。美國的GE,德國的西門子,日本的東芝。
目前國內也有企業在攻克,并且取得了一定的成績。
【原創不易:多多點贊,關注機器人觀察!】