Файл в формате PPT (3,9 МB)
реклама
Лекционный курс «Физические основы измерений и эталоны» Раздел ИССЛЕДОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОТОКОВ ИЗЛУЧЕНИЙ Тема МЕТОДЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ РЕНТГЕНОВСКОЙ ТОМОГРАФИИ ( КРТ ) МЕТОДЫ КРТ ПОЗВОЛЯЮТ ИССЛЕДОВАТЬ ВНУТРЕННЮЮ СТРУКТУРУ ОБРАЗЦОВ ГОРНЫХ ПОРОД РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ФЛЮИДОВ В ПОРОВОМ ПРОСТРАНСТВЕ ПОРОД ВНУТРЕННЕЕ СОСТОЯНИЕ ТРУБОПРОВОДОВ ВНУТРЕННИЕ НАРУШЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ И МЕХАНИЗМОВ (БЕЗ ИХ РАЗБОРКИ) ОТКРЫТИЕ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Немецкий физик Вильгельм Конрад Рентген (1845-1923) Вильгельм Рентген первым удостоен Нобелевской премии по физике в 1901 г. ОТКРЫТИЕ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В январе 1896 года В. Рентген опубликовал первое в истории изображение костей руки живого человека (Берты Рентген – жены профессора) ИСТОЧНИКИ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ РЕНТГЕНОВСКАЯ ТРУБКА КУЛИДЖА 1-электроны 2-катод 3-стекл. корпус 4-W антикатод 5-нагрев катода 8-Cu анод 9-окно 10-рентгеновское излучение ИСТОЧНИКИ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ АКСИАЛЬНАЯ РЕНТГЕНОВСКАЯ ТРУБКА ТОРМОЗНОЕ РЕНТГЕНОВСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ h max hc / min E1 eU СПЕКТРЫ ТОРМОЗНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЯХ НА РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКЕ ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКОЕ РЕНТГЕНОВСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ СПЕКТР ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЕТЕКТОРЫ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ИОНИЗАЦИОННАЯ КАМЕРА РЕНТГЕНОВСКИЕ ФОТОНЫ ИОНИЗИРУЮТ МОЛЕКУЛЫ И АТОМЫ ГАЗА В КАМЕРЕ РЕГИСТРИРУЮТ ТОК МЕЖДУ КАТОДОМ И АНОДОМ ДЕТЕКТОРЫ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ДЕТЕКТОР К p-n переходу фотонов приложено обратное напряжение Под действием рентгеновских фотонов в обедненной области появляются носители заряда и в цепи возникает электрический ток ДЕТЕКТОРЫ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ СЦИНТИЛЛЯЦИОННЫЙ СЧЕТЧИК Рентгеновский фотон Возможна регистрация отдельных рентгеновских фотонов ИЗМЕНЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПРИ ПРОХОЖДЕНИИ ЧЕРЕЗ ВЕЩЕСТВО I + dI I(x) dx dI = - I(x) (x) (x) dx - коэффициент экстинкции - плотность 1 dI d ln I ( x) ( x) ( x) I dx dx L I I 0 exp ( x) ( x)dx 0 зависит от химического состава вещества и от энергии рентгеновских квантов Логарифм коэффициента экстинкции ЭКСТИНКЦИЯ РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧЕЙ В ОДНОРОДНОМ ВЕЩЕСТВЕ Полная Фотоэффект Комптон. рассеяние Упругое рассеяние Рождение пар Логарифм энергии фотонов E(кэВ) Развитие КРТ связано с изобретениями американца Алана Кормака и англичанина Годри Хаунсфилда. Практические испытания первого КР томографа прошли в 1972 г. ИСТОРИЯ КРТ В 1979 году Кормак и Хаунсфилд “за разработку компьютерной томографии” были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине ПРИНЦИП ТОМОГРАФИИ 8 УРАВНЕНИЙ L I I 0 exp ( x) ( x)dx 0 ПУТЕМ КОМПЬЮТЕРНОЙ ОБРАБОТКИ НАХОДЯТ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ (x,y) В 16 ЯЧЕЙКАХ ДВУМЕРНОГО СРЕЗА (ЛОМТИКА) ОБРАЗЦА На томограмме различные плотности выделяют различными цветами ПРАКТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ТОМОГРАФИИ ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ СХЕМА С ВРАЩЕНИЕМ ОБРАЗЦА ОСНОВНОЕ ПРИМЕНЕНИЕ – В НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ ПРАКТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ТОМОГРАФИИ ВЕЕРНАЯ СХЕМА С ВРАЩЕНИЕМ ОБРАЗЦА ПРАКТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ТОМОГРАФИИ ИСТОЧНИК ВЕЕРНАЯ СХЕМА С ВРАЩЕНИЕМ ИСТОЧНИКА РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧЕЙ НЕПОДВИЖНЫЕ ДЕТЕКТОРЫ НАСТОЛЬНЫЙ РЕНТГЕНОВСКИЙ ТОМОГРАФ Skyscan 1072 Применение КРТ для изучения горных пород ВКЛЮЧЕНИЯ УРАНА В ОБРАЗЦЕ ПОРОДЫ НЕОДНОРОДНОЕ СТРОЕНИЕ СИЛИКАТНОЙ ПОРОДЫ 3-Х МЕРНАЯ РЕКОНСТРУКЦИЯ ВНУТРЕННЕЙ СТРУКТУРЫ АСФАЛЬТА СТРУКТУРА ТРЕЩИН В КАРБОНАТНОЙ ПОРОДЕ ПОРИСТОСТЬ ПЕСЧАНИКА Применение КРТ в машиностроении Система КРТ в поточной линии позволяет выполнять объёмное сканирование и анализ литых деталей, проходящих через неё непрерывно с большой скоростью. Автоматический анализ пористости позволяет наблюдать распределение пустот различного размера на изображении литой детали. Оценка трех параметров по результатам сканирования головки блока цилиндров Фотография (А), рентгенограмма (Б), плоская (В) и объёмная (Г) рентгеновские томограммы блока топливораспределения истребителя Компьютерная томография и анализ компонентов дизельного инжектора НАКОНЕЧНИК ШАРИКОВОЙ РУЧКИ Применение КРТ в биологии и медицине ЭМБРИОН ВНУТРИ ЯЙЦА ЭМУ КОМПЬЮТЕРНЫЙ ЧИП ЗУБ ЧЕЛОВЕКА КРТ ЖИВОЙ МЫШИ КОНЕЦ ЛЕКЦИИ
