Лекционный курс «Физические основы измерений и эталоны» Раздел ИССЛЕДОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОТОКОВ ИЗЛУЧЕНИЙ Тема МЕТОДЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ РЕНТГЕНОВСКОЙ ТОМОГРАФИИ. - презентация

1 Лекционный курс «Физические основы измерений и эталоны» Раздел ИССЛЕДОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОТОКОВ ИЗЛУЧЕНИЙ Тема МЕТОДЫ КОМПЬЮТЕРНОЙ РЕНТГЕНОВСКОЙ ТОМОГРАФИИ ( КРТ )

2 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)

3 ОТКРЫТИЕ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Немецкий физик Вильгельм Конрад Рентген ( ) Вильгельм Рентген первым удостоен Нобелевской премии по физике в 1901 г.

4 ОТКРЫТИЕ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В январе 1896 года В. Рентген опубликовал первое в истории изображение костей руки живого человека (Берты Рентген – жены профессора)

5 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

6 ИСТОЧНИКИ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ АКСИАЛЬНАЯ РЕНТГЕНОВСКАЯ ТРУБКА

7 ТОРМОЗНОЕ РЕНТГЕНОВСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ СПЕКТРЫ ТОРМОЗНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЯХ НА РЕНТГЕНОВСКОЙ ТРУБКЕ

8 ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКОЕ РЕНТГЕНОВСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ СПЕКТР ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

9 ДЕТЕКТОРЫ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ИОНИЗАЦИОННАЯ КАМЕРА РЕНТГЕНОВСКИЕ ФОТОНЫ ИОНИЗИРУЮТ МОЛЕКУЛЫ И АТОМЫ ГАЗА В КАМЕРЕ РЕГИСТРИРУЮТ ТОК МЕЖДУ КАТОДОМ И АНОДОМ

10 ДЕТЕКТОРЫ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ фотонов ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ДЕТЕКТОР К p-n переходу приложено обратное напряжение Под действием рентгеновских фотонов в обедненной области появляются носители заряда и в цепи возникает электрический ток

11 ДЕТЕКТОРЫ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ СЦИНТИЛЛЯЦИОННЫЙ СЧЕТЧИК Рентгеновский фотон Возможна регистрация отдельных рентгеновских фотонов

12 ИЗМЕНЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПРИ ПРОХОЖДЕНИИ ЧЕРЕЗ ВЕЩЕСТВО I(x) I + dI dx dI = - I(x) (x) (x) dx - коэффициент экстинкции - плотность зависит от химического состава вещества и от энергии рентгеновских квантов

13 Логарифм энергии фотонов E(кэВ) Логарифм коэффициента экстинкции ЭКСТИНКЦИЯ РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧЕЙ В ОДНОРОДНОМ ВЕЩЕСТВЕ Полная Фотоэффект Комптон. рассеяние Упругое рассеяние Рождение пар

14 ИСТОРИЯ КРТ Развитие КРТ связано с изобретениями американца Алана Кормака и англичанина Годри Хаунсфилда. Практические испытания первого КР томографа прошли в 1972 г. В 1979 году Кормак и Хаунсфилд за разработку компьютерной томографии были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине

15 8 УРАВНЕНИЙ ПРИНЦИП ТОМОГРАФИИ ПУТЕМ КОМПЬЮТЕРНОЙ ОБРАБОТКИ НАХОДЯТ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ (x,y) В 16 ЯЧЕЙКАХ ДВУМЕРНОГО СРЕЗА (ЛОМТИКА) ОБРАЗЦА На томограмме различные плотности выделяют различными цветами

16 ПРАКТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ТОМОГРАФИИ ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ СХЕМА С ВРАЩЕНИЕМ ОБРАЗЦА ОСНОВНОЕ ПРИМЕНЕНИЕ – В НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ

17 ПРАКТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ТОМОГРАФИИ ВЕЕРНАЯ СХЕМА С ВРАЩЕНИЕМ ОБРАЗЦА

18 ПРАКТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ТОМОГРАФИИ ВЕЕРНАЯ СХЕМА С ВРАЩЕНИЕМ ИСТОЧНИКА РЕНТГЕНОВСКИХ ЛУЧЕЙ НЕПОДВИЖНЫЕ ДЕТЕКТОРЫ ИСТОЧНИК

19 НАСТОЛЬНЫЙ РЕНТГЕНОВСКИЙ ТОМОГРАФ Skyscan 1072

20 Применение КРТ для изучения горных пород

21 ВКЛЮЧЕНИЯ УРАНА В ОБРАЗЦЕ ПОРОДЫ

22 НЕОДНОРОДНОЕ СТРОЕНИЕ СИЛИКАТНОЙ ПОРОДЫ

23 3-Х МЕРНАЯ РЕКОНСТРУКЦИЯ ВНУТРЕННЕЙ СТРУКТУРЫ АСФАЛЬТА

24 СТРУКТУРА ТРЕЩИН В КАРБОНАТНОЙ ПОРОДЕ

25 ПОРИСТОСТЬ ПЕСЧАНИКА

26 Применение КРТ в машиностроении

27 Система КРТ в поточной линии позволяет выполнять объёмное сканирование и анализ литых деталей, проходящих через неё непрерывно с большой скоростью.

28 Оценка трех параметров по результатам сканирования головки блока цилиндров Автоматический анализ пористости позволяет наблюдать распределение пустот различного размера на изображении литой детали.

29 Фотография (А), рентгенограмма (Б), плоская (В) и объёмная (Г) рентгеновские томограммы блока топливораспределения истребителя

30 Компьютерная томография и анализ компонентов дизельного инжектора

31 НАКОНЕЧНИК ШАРИКОВОЙ РУЧКИ

32 Применение КРТ в биологии и медицине

33 ЭМБРИОН ВНУТРИ ЯЙЦА ЭМУ

34 КОМПЬЮТЕРНЫЙ ЧИП ЗУБ ЧЕЛОВЕКА

35 КРТ ЖИВОЙ МЫШИ

36 КОНЕЦ ЛЕКЦИИ