淘寶網(wǎng)核輻射檢測(cè)儀的工作原理(核輻射檢測(cè)儀相關(guān)股票)

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文章詳情介紹:

核磁共振有沒(méi)有核輻射?它背后是哪些物理原理

核磁共振成像是醫(yī)學(xué)中應(yīng)用最廣泛的成像方法之一,由于擔(dān)心人們認(rèn)為其名稱(chēng)中的“核”與核輻射有關(guān),因此將它重命名為磁共振。事實(shí)上,這個(gè)“核”與核輻射無(wú)關(guān),只是用來(lái)描述產(chǎn)生共振的原子核,更準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)應(yīng)該是原子核的旋轉(zhuǎn)。

1940年代,費(fèi)利克斯·布洛赫和愛(ài)德華·珀賽兒已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了核磁共振現(xiàn)象,并在1952年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。1977年,在美國(guó)紐約第一次使用這種技術(shù)進(jìn)行人體掃描。

核磁共振簡(jiǎn)介

如果將原子核放入與時(shí)間無(wú)關(guān)的磁場(chǎng)中,它就會(huì)有一種特定的共振頻率。這種頻率取決于原子核的類(lèi)型,以愛(ài)爾蘭物理學(xué)家約瑟夫·拉莫爾命名,稱(chēng)為拉莫爾頻率。原子核在磁場(chǎng)中一般是不旋轉(zhuǎn)的,但如果我們?cè)僮岆姶挪ㄒ哉_的共振頻率穿過(guò)原子核,那么原子核將吸收電磁波的能量,開(kāi)始旋轉(zhuǎn)起來(lái)。

當(dāng)電磁波停止后,原子核會(huì)慢慢停止旋轉(zhuǎn)并釋放它從電磁波提取的能量,我們可以對(duì)這種能量進(jìn)行測(cè)量。我們測(cè)量到有多少能量取決于有多少原子核與電磁波共振。因此,我們可以利用信號(hào)強(qiáng)度來(lái)判斷樣本中有多少特定類(lèi)型的原子核。

對(duì)于人體中的核磁共振成像,通常以氫核為目標(biāo),因?yàn)槠渲兴椭局杏泻芏?,然后圖像的亮度基本上可以告訴我們脂肪和水的數(shù)量。人們也可以瞄準(zhǔn)其它原子核并進(jìn)行測(cè)量,這就導(dǎo)致了不同核磁共振圖像的工作方式不同。核磁共振成像非常適合于檢查軟組織,而對(duì)于骨折一般則使用X射線成像。

物理原理

更詳細(xì)地說(shuō),核磁共振的物理原理如下。原子核由中子和質(zhì)子組成,中子和質(zhì)子的自旋相結(jié)合為原子核提供總自旋。總自旋可能為零也可能不為零,具體取決于原子核中質(zhì)子和中子的數(shù)量。如果原子核的自旋不為零,則原子核具有磁矩,這意味著它將在磁場(chǎng)中以取決于原子核成分和磁場(chǎng)強(qiáng)度的頻率自旋,這就是核自旋共振工作的拉莫爾頻率。

如果有在強(qiáng)磁場(chǎng)中自旋的原子核,那么它們的自旋將與磁場(chǎng)對(duì)齊。假設(shè)我們有一個(gè)指向z方向的恒定且均勻的磁場(chǎng),那么核自旋也將優(yōu)先指向z方向。然而,由于熱運(yùn)動(dòng)的存在,這會(huì)出現(xiàn)一些偏差,有一些原子核的自旋方向甚至與z方向相反。所有原子核的凈磁矩稱(chēng)為磁化強(qiáng)度,它最終將指向z方向。在核磁共振機(jī)器中,z方向一般是從頭到腳的方向。

如果此時(shí)我們施加一個(gè)以共振頻率振蕩的橫向電磁場(chǎng),那么磁化就會(huì)遠(yuǎn)離z軸圍繞z方向旋轉(zhuǎn),或者稱(chēng)之為在x和y的橫向上進(jìn)動(dòng)。這個(gè)共振頻率就是我們前面所提到的拉莫爾頻率,它取決于原子核的類(lèi)型,并且與磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比。

最后

上述提到,共振頻率與磁場(chǎng)強(qiáng)度成正比,正因?yàn)槿绱?,我們可以使用磁?chǎng)梯度來(lái)瞄準(zhǔn)特定位置的原子核,生成不同位置的身體切片圖像。

核磁共振使用的磁場(chǎng)非常強(qiáng),通常是1.5-5個(gè)特斯拉。相比之下,這大約是地球磁場(chǎng)的幾萬(wàn)倍,僅比大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)所用磁場(chǎng)的強(qiáng)度低2-3倍。這些強(qiáng)磁場(chǎng)不會(huì)傷害你的身體,你只需要確保不要將磁性材料帶入儀器中就行。

適合這些強(qiáng)磁場(chǎng)的共振頻率在50到300Mhz的頻率范圍內(nèi),使用這些頻率的電磁波能量太小,并不會(huì)破壞人體的化學(xué)鍵,因此是安全的。然而,有少量能量通過(guò)熱運(yùn)動(dòng)沉積到人體組織中,因此我們會(huì)感覺(jué)到稍微發(fā)燙,所以我們必須注意不要做太長(zhǎng)時(shí)間的核磁共振。


轉(zhuǎn)載內(nèi)容僅代表作者觀點(diǎn)

不代表中科院物理所立場(chǎng)


來(lái)源:萬(wàn)象經(jīng)驗(yàn)

編輯:云開(kāi)葉落


核污染防治概念股有哪些?這8個(gè)股票可以留意

受到俄羅斯和烏克蘭戰(zhàn)爭(zhēng)的影響,烏克蘭境內(nèi)的核電站在戰(zhàn)爭(zhēng)之下有可能出現(xiàn)泄露的情況,A股核污染防治概念股表現(xiàn)活躍。核污染防治概念股票有哪些?今天介紹8個(gè)相關(guān)的概念股票。

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2.北化股份(002246),2021年2月9日回復(fù)稱(chēng)山西新華防化裝備研究院有限公司所生產(chǎn)“核、化、生”三防器材系列產(chǎn)品主要運(yùn)用干工業(yè)防護(hù)、核生化防護(hù)等。

3.中廣核技(000881),2021年3月16日回復(fù)稱(chēng)公司目前擁有處理核申站放射性廢水的無(wú)機(jī)吸附劑技術(shù)可以從高鹽量的放射性廢水中高效去除目標(biāo)核素離子,快速降低廢液的放射性活度不受共存非放離子影響使用壽命長(zhǎng)適廢少,且熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好耐輻照性能強(qiáng)更具長(zhǎng)期安全性。

4.榕基軟件(002474),2021年4月13日回復(fù)稱(chēng)除了核安全與輻射管理信息系統(tǒng)外公司還自主研發(fā)了環(huán)境監(jiān)測(cè)、污染監(jiān)控、生態(tài)保護(hù)、環(huán)境應(yīng)急管理等系列軟件產(chǎn)品并得到了廣泛的應(yīng)用。

5.海倫哲(300201),2020年11月6日回復(fù)稱(chēng)公司生化洗消裝備可用于核污染類(lèi)似事件場(chǎng)景的應(yīng)對(duì)和處理。

6.中電環(huán)保(300172),2021年4月12日回復(fù)稱(chēng)中申環(huán)保目前在國(guó)內(nèi)核申水外理市場(chǎng)占有率居干前列項(xiàng)目覆蓋核申的除鹽水、凝結(jié)水、二回路汽水取樣和化學(xué)加藥、放射性廢水等。

7.日月股份(603218),2020年12月21日回復(fù)稱(chēng)公司正在研發(fā)的核儲(chǔ)存罐產(chǎn)品主要有三個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景第一是核反應(yīng)棒反應(yīng)后從核申廠運(yùn)輸?shù)胶藦U料外理廠的運(yùn)輸罐第二是在核廢料處理廠中儲(chǔ)存核廢料的儲(chǔ)存罐,第三是核廢料處理完成后收集并填埋的填埋罐。

8.康拓紅外(300455),2021年4月12日回復(fù)稱(chēng)公司全資子公司軒宇智能的產(chǎn)品應(yīng)用于核廢料處理過(guò)程中所需的智能裝備系統(tǒng)。

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遙感探測(cè)器的工作原理、優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用

遙感被定義為從觀測(cè)的角度觀察和收集任何物體、場(chǎng)景或現(xiàn)象信息的一門(mén)技術(shù)或科學(xué)?!皉emote”這個(gè)詞用來(lái)指某物(感興趣的物體)存在于一個(gè)遙遠(yuǎn)的位置,或者不存在于物理接觸中。

在20世紀(jì)60年代早期,遙感這個(gè)術(shù)語(yǔ)首次被創(chuàng)造出來(lái)。

這是一種基于儀器的技術(shù),在這種技術(shù)中,從遙遠(yuǎn)的位置進(jìn)行觀測(cè)的設(shè)備被稱(chēng)為遙感器,或者簡(jiǎn)單地說(shuō),傳感器是空間中的衛(wèi)星或飛機(jī)。這種遙感技術(shù)的關(guān)鍵要素之一是電磁輻射。

目錄

基礎(chǔ)知識(shí)

原理

遙感是如何實(shí)現(xiàn)的?

類(lèi)型

特征

優(yōu)點(diǎn)

缺點(diǎn)

應(yīng)用


遙感基礎(chǔ)

我們知道,要進(jìn)行遙感,衛(wèi)星或飛機(jī)之類(lèi)的設(shè)備必須在偏遠(yuǎn)的位置。現(xiàn)在問(wèn)題來(lái)了——一個(gè)放置在如此遠(yuǎn)的地方的設(shè)備是如何收集地球表面一個(gè)區(qū)域或物體的信息的?

基本上,為了收集信息的目的,空間中的遙感器向感興趣的目標(biāo)發(fā)送能量。衛(wèi)星發(fā)射出的能量可以是光能,也可以是另一種電磁波或聲波,當(dāng)從物體或任何特定區(qū)域反射回來(lái)時(shí),可以顯示出物體或任何特定區(qū)域的特征。

人眼被認(rèn)為是最常見(jiàn)也是最有效的遙感器之一。然而,我們也意識(shí)到這樣一個(gè)事實(shí),即人眼的視力有一定的允許范圍,超過(guò)這個(gè)范圍,觀看的清晰度就會(huì)下降。

此外,在攝影系統(tǒng)中,傳統(tǒng)相機(jī)被用作遙感器,因?yàn)槲覀冎?,要捕捉任何圖像,相機(jī)都要從特定的距離聚焦在目標(biāo)物體上。在這里,當(dāng)?shù)竭_(dá)物體時(shí),相機(jī)發(fā)出的光能從物體反射回相機(jī)。相機(jī)有光能敏感膠片,可以探測(cè)入射的能量,一旦反射光暴露在膠片上,就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)潛影。然后在實(shí)驗(yàn)室把膠片適當(dāng)?shù)貨_洗出來(lái),就產(chǎn)生了一張照片。

因此,我們可以得出這樣的結(jié)論:人眼和照相系統(tǒng)都使用相同的觀察和記錄原理,并且都對(duì)接收到的一小部分反射能量作出反應(yīng)。然而,在另一方面,現(xiàn)在使用的遙感器被設(shè)計(jì)用來(lái)捕捉物體或表面在0開(kāi)爾文以上溫度下傳輸?shù)南喈?dāng)大范圍的反射輻射。

遙感原理

我們都知道,當(dāng)飛機(jī)或衛(wèi)星發(fā)射電磁輻射時(shí),地球表面上的每個(gè)物體都會(huì)在光譜的多個(gè)波段反射可變的能量?,F(xiàn)在問(wèn)題來(lái)了,如果光具有相同的頻率或波長(zhǎng),那么為什么它在被不同的物體反射后表現(xiàn)出不同的特性呢?

所以,基本上,從地球表面任何物體反射回來(lái)的能量取決于材料的性質(zhì)以及入射能量的性質(zhì)(如入射角度、強(qiáng)度、波長(zhǎng)等)。因此,在遙感對(duì)各種物體或地表的探測(cè)與判別中,反射電磁能的個(gè)體性起著至關(guān)重要的作用。

任何能夠捕獲物體或表面反射電磁輻射的設(shè)備都被稱(chēng)為傳感器,而攜帶該設(shè)備的車(chē)輛則被稱(chēng)為平臺(tái)。傳感器是相機(jī)或掃描儀,而衛(wèi)星或飛機(jī)等設(shè)備充當(dāng)平臺(tái)。

遙感是如何實(shí)現(xiàn)的?

遙感是通過(guò)測(cè)量來(lái)自地球表面的電磁輻射特征來(lái)確定地表參數(shù)的過(guò)程?;旧希厍蛏系奈矬w或被測(cè)特定區(qū)域本身是由各種材料組成的。因此,遙感是用來(lái)檢測(cè)和測(cè)量電磁能量從測(cè)試對(duì)象反射。當(dāng)傳感器接收到反射的輻射時(shí),它可以幫助識(shí)別物體的類(lèi)型或類(lèi)別、物質(zhì)或區(qū)域的空間分布等特征。

下圖是遙感技術(shù)的示意圖:

在環(huán)繞地球運(yùn)行的太空中,一個(gè)天體(衛(wèi)星)的高度非常高,它可以很容易地捕捉到地球表面的細(xì)微空間區(qū)域以及大型物體。

遙感操作

為了了解遙感數(shù)據(jù)獲取所涉及的各個(gè)階段,看下圖:

波源發(fā)出的電磁能(P): 太陽(yáng)被認(rèn)為是遙感的重要能量來(lái)源。有時(shí)可以產(chǎn)生人工能量的裝置安裝在平臺(tái)上,例如,閃光槍或能量束。

能量從源向地球表面的傳輸(Q): 當(dāng)能量被源發(fā)射時(shí),在電磁輻射的傳輸、吸收和散射過(guò)程中發(fā)生?;旧希吹哪芰恳怨馑賯鞑?。

能量與物體或地球表面的相互作用(R): 源在遇到多個(gè)障礙物后發(fā)出的能量與感興趣的物體相互作用。正如我們已經(jīng)討論過(guò)的那樣,各種物體對(duì)透射輻射的行為都是不均勻的,因此,正確地觀察能量的特征行為總是必要的。

物體向傳感器傳遞能量(S): 來(lái)自源的能量被物體反射后重新進(jìn)入大氣區(qū)域。大氣的組成部分,如水分子,各種氣體改變了原始的能量。

傳感器記錄能量(T):為了記錄來(lái)自物體的反射能量,傳感器使用照相或非照相底片。這些傳感器位于高度為700至900公里的極太陽(yáng)同步軌道上。該軌道上現(xiàn)有的衛(wèi)星是遙感系列衛(wèi)星。而電信和氣象監(jiān)測(cè)衛(wèi)星則位于海拔約36000公里的地球靜止軌道上。遙感衛(wèi)星中的傳感器被設(shè)計(jì)成能夠探測(cè)和收集從地球上的物體反射回來(lái)的電磁輻射。

將記錄的信息傳送到地面站(U): 此時(shí),需要將傳感器接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送到地面站,因此,傳感器的衛(wèi)星通過(guò)電子方式將接收到的數(shù)據(jù)發(fā)送到地球上的單個(gè)或多個(gè)地面接收站。接收站的數(shù)量取決于所收集的數(shù)據(jù)的類(lèi)型。

信息提取與處理(V): 地面站一旦接收到圖像數(shù)據(jù),就需要進(jìn)行必要的處理,包括去除數(shù)據(jù)采集過(guò)程中引入的信息誤差。因此,在進(jìn)行必要的校正之后,使用圖像處理技術(shù)從模擬或數(shù)字形式的圖像中提取信息。

數(shù)據(jù)分析(W): 最后對(duì)處理后的信息進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆治?,?duì)所考慮的對(duì)象或位置的特征獲得最合適的想法。為便于理解,適當(dāng)分析的信息在專(zhuān)題地圖的不同層中表示。除了以表格形式表示資料外,還考慮了定量措施。

遙感類(lèi)型

遙感分類(lèi)主要表現(xiàn)為對(duì)產(chǎn)生電磁能量的源類(lèi)型的依賴(lài)。

根據(jù)產(chǎn)生電磁輻射的來(lái)源,將遙感分為有源和無(wú)源。

被動(dòng)遙感:利用自然能源如太陽(yáng)產(chǎn)生電磁輻射并進(jìn)行遙感的遙感類(lèi)型稱(chēng)為被動(dòng)遙感。一般來(lái)說(shuō),太陽(yáng)能被用于各種遙感應(yīng)用,即被動(dòng)運(yùn)行模式。目標(biāo)在特定波長(zhǎng)處反射的太陽(yáng)能被傳感器感知。在這種情況下,接收到的信號(hào)強(qiáng)度與大氣以一種有效的方式相互作用,因此信號(hào)強(qiáng)度沒(méi)有顯著的損失被注意到。這類(lèi)似于從普通相機(jī)中獲取圖像的類(lèi)比。

主動(dòng)遙感: 在這種類(lèi)型的遙感中,能量由平臺(tái)上的自帶源產(chǎn)生,并發(fā)送到目標(biāo)。平臺(tái)上的傳感器收集目標(biāo)的反射能量。主動(dòng)遙感的一個(gè)類(lèi)比例子是用內(nèi)置閃光燈的設(shè)備捕捉圖片。

真實(shí)遙感系統(tǒng)的特點(diǎn)“,

我們已經(jīng)看到,理想情況下,一個(gè)遙感系統(tǒng)應(yīng)該能夠根據(jù)應(yīng)用有效地收集關(guān)于遠(yuǎn)程位置的信息,而不會(huì)有很多損失。讓我們看看與用于實(shí)時(shí)操作的遙感系統(tǒng)有關(guān)的缺點(diǎn)。

能源: 能源在時(shí)間和空間上表現(xiàn)出不同波長(zhǎng)的不均勻性,主要影響被動(dòng)遙感。因此,必須對(duì)源特性進(jìn)行適當(dāng)?shù)男?zhǔn)。

大氣: 大氣對(duì)發(fā)射或接收能量的光譜分布和強(qiáng)度作不必要的改變。大氣間的相互作用與波長(zhǎng)、傳感器類(lèi)型以及所涉及的應(yīng)用有關(guān)。

能量-物質(zhì)相互作用: 不同的目標(biāo)是由不同的物質(zhì)組成的,因此能量與每個(gè)目標(biāo)的相互作用方式都是不同的。但光譜特征即使在不同的物體上也是相似的,因此,有時(shí)區(qū)分目標(biāo)變得很困難。

傳感器: 真正的傳感器通常對(duì)所有波長(zhǎng)都不敏感,并提供有限的空間分辨率。因此,需要對(duì)傳感器進(jìn)行適當(dāng)?shù)男?zhǔn)。

數(shù)據(jù)處理系統(tǒng): 在數(shù)據(jù)處理中,機(jī)器扮演著至關(guān)重要的角色,而來(lái)自人類(lèi)的輸入也是處理傳感器數(shù)據(jù)的一個(gè)重要方面。傳感器頻繁地產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù),但數(shù)據(jù)處理能力相對(duì)較弱,因此幾乎不可能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。

數(shù)據(jù)用戶(hù): 將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為信息的最終用戶(hù)對(duì)于遙感任務(wù)的成功完成也很重要。如果有問(wèn)題,用戶(hù)基本上需要意識(shí)到,并且必須在數(shù)據(jù)生成方面擁有豐富的知識(shí)。用戶(hù)必須能夠有效地解釋所獲得的數(shù)據(jù)。

優(yōu)點(diǎn)

它有助于收集大面積的數(shù)據(jù)。

收集數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單方法。

遠(yuǎn)程位置易于訪問(wèn)。

與使用一組測(cè)量員來(lái)觀察或收集物體或地區(qū)的信息相比,它是廉價(jià)的。

根據(jù)收集到的數(shù)據(jù),可以很快地繪制出地圖。

缺點(diǎn)

需要熟練的用戶(hù)。

大量的數(shù)據(jù)有時(shí)會(huì)造成混亂。

需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行交叉驗(yàn)證。

由于傳感器是可移動(dòng)的,因此它們的運(yùn)動(dòng)有時(shí)會(huì)導(dǎo)致圖像失真。

遙感應(yīng)用

遙感的各種應(yīng)用包括模擬水文狀態(tài),在災(zāi)害管理服務(wù),如洪水、地震、干旱預(yù)警和其他自然災(zāi)害。它還包括環(huán)境監(jiān)測(cè)、損害評(píng)估、防止侵蝕、監(jiān)測(cè)土地和野生動(dòng)物棲息地。

通過(guò)遙感、考古調(diào)查、氣候變化措施、生態(tài)調(diào)查、工程建設(shè)、林業(yè)、軍事、礦業(yè)、航海等方面的有效工作。