层析成像技术在核反应堆地基勘察中的应用

层析成像技术在核反应堆地基勘察中的应用

刘昌铨 孙振国 李长法

(中国地震局地球物理勘探中心,郑州 450002)

摘 要 利用电磁波井间层析成像(CT )技术,查明核反应堆基岩裂隙、裂隙密集带和强 中等风

化带的分布。研究同一钻孔不同特定方向剖面某些裂隙或裂隙密集带对电磁波吸收系数的变化

特征,可以推测基岩裂隙带分布的优势方向。

关键词 电磁波;层析成像;核反应堆;地基勘察

图书分类 P631.8+1

核电厂厂址位于连云港市连云港区高公岛乡和宿城乡境内, ,!号核反应堆拟建于高公岛乡扒山头后云台山东南麓的低山丘陵东侧,濒临黄海(见图1)

。

图1 连云港核电厂地质构造略图

在厂址中心半径5km 范围内已开展了1?5万区域地质调查,在海区做了1?2500人工地震勘察。厂区及其外围做了地震安全性评价论证工作。

1999年6月2日收稿。

第24卷第1期

物 探 与 化 探V ol.24,No.12000年2月GEOPHYSICA L &GEOCHEM ICA L EXPL ORAT I ON F eb.,2000

由于场地地形起伏高差较大(海拔标高变化范围为11~23m ),电磁波井间层析成像(CT )探测深度定为40~60m,以查明 ,!号核反应堆基岩的裂隙、强风化带和断层的发育分布状态,为核反应堆设计提供依据。

1 工程场地及其周围地质概况

1.1 地质概况

在区域地质构造图中,连云港核电厂工程场地属于苏北 胶南地体的范围,为夹持于华北和扬子地台之间的大透镜状地体。

晚太古代至早元古代初期,场区区域地壳强烈下沉,为地槽发展阶段,并有多次火山喷发,形成东海群。早元古代中期受五台运动影响,东海群遭受强烈褶皱、断裂,后又发生海浸,沉积了浅海相的锦屏组和以酸性火山熔岩及火山碎屑岩为主的云台组。晚元古代中期晋宁运动使地块遭受褶皱上升,岩层经受区域浅变质作用,构造线方向主要为北东向,也有北北东向。之后地块长期遭受侵蚀作用。燕山运动使郯 庐断裂发生平移,北西向、北西西向断裂形成。至晚第三纪开始,海陆变迁明显,全新世至今海岸变迁仍在继续,基本形成现今的构造形态。

经过人工地震勘察结合物化探和钻探地质详查研究,认为邻近工程场地以南的北东向烧香河断裂(张性)和北西向排淡河断裂(压扭性)隐伏断裂均发生在变质岩中的基底断裂,第四纪以来不活动。

工程场地内地质构造简单,构造规模较小,主要发育有片理、露头型褶皱,节理裂隙,小型韧性剪切带,多期次脉体热液活动。

片理是与变形变质作用密切相关的构造,地表露头在船山以西、以北、田湾北山坡出露较多,而在扒山头、扒山一带不明显。节理裂隙发育,以剪切节理为主,角平直,呈闭合形态,局部地段节理面由铁锰质及石英脉和滑石充填,按成因可分为构造节理裂隙和风化节理裂隙。局部张性节理多被石英脉充填,有的节理先剪后张,充填石英脉;有的受后期应力挤压作用发生弯曲。大裂隙主要分布在扒山头至田湾东小岛一带的近海岸边,裂隙宽度大于1cm,由海水、海浪沿节理裂隙面长期冲刷而成。工程场地内发育有19条节理密集带和1个节理密集区,走向北东、北西西2个方向,带体长度不等。节理密集区分布于田湾东边岸区,面积8400m 2

,节理发育,由多条节理密集带组成。

1.2 地层

工程场地内第四纪沉积极薄,基岩为中 上元古界海洲群云台组(Pt 2-3y 3),直接出露地表,主要分布于后云台山南坡,以巨厚块状含岩块二长浅粒岩为主,中部夹绿泥石片岩,含绿帘石阳起角闪绿泥片岩,下部夹斑状钠长浅粒岩,控制最大厚度约1239m 。2 电磁波井间层析成像(CT )基本原理

电磁波探测使用EW 1型电磁波层析成像系统。电磁波理论表明,有耗介质中半波偶极子天线的发射与接收存在下述关系

E =E 0f s ( s )f r ( r )r -1ex p (#L - d L ),

(1)

式中,E 为相距r 处的接收天线的电场强度;E 0为发射天线的初始辐射常数;f s ( s )和f r ( r )分别是发射和接收天线的方向分布函数; 为天线的辐射角度;L 为射线路径; 为介质的吸?70?物 探 与 化 探23卷

收系数。经变换有

A =ln -

E 0f s ( s )f r ( r )E ?r =#L d L ,(2)则可以根据一系列不同投影方向的振幅衰减量A 来反演介质的吸收系数 值,获得介质吸收

系数的二维分布图像%1&。3 电磁波井间层析成像及其地质解释

为查明电磁波在工程场地基岩中的吸收系数的变化范围和振幅衰减规律,首先进行单孔测试,根据单孔测试结果,确定井间测试参数,即可进行跨孔井间探测。

核电厂反应堆的地貌、钻孔位置及参数见表1,图2。

表1 各钻孔井口海拔标高与钻孔深度

钻孔号

20212429303132343538孔口标高/m 23.26611.65721.35522.51519.54117.14714.07510.85210.69210.931终孔深度/m

80.5946.01118.1555.26115.1650.2946.01107.20107.2044.15

图2 连云港核电厂 ,!号反应堆钻孔与地貌略图

3.1 单孔测试结果

将发射、接收装置同时放在1个钻孔中,采用32MH z 频率,分别对 号反应堆的32孔、21孔和!号反应堆的20孔、29孔、31孔进行了单孔测试。

图3为 ,!号反应堆单孔测试曲线。图中可以明显看出以下几点。

1.含岩块二长浅粒岩比较完整的微风化段,观测值一般为60dB 左右。!号反应堆20孔观测值一般都小于50dB,明显偏低。

2.节理、裂隙发育和强 中等风化段观测值明显下降,特别是32孔井深14~19m 与20孔井深55~71m 深度段,最小观测值分别为40dB 和10dB 左右。

从单孔测试结果可以看出吸收系数的变化十分明显地反映了基岩节理、裂隙发育和风化程度的结构状态,为跨孔井间测试提供了良好的观测条件。

3.2 电磁波井间层析成像(CT)及其地质解释

根据单孔测试结果,确定井间测试参数,采用接收点距0.5m,发射点距1.0m 。将发射

?71?1期刘昌铨等:层析成像技术在核反应堆地基勘察中的应用

图3 反应堆单孔测试曲线(32M Hz)

孔内的激发源与所对应接收孔内的接收段控制在?30(平面范围内,用密集射线簇对探测区进行扫描。在 号反应堆各钻孔间测试采用8MH z,并将激发、接收装置互换,采用3MH z 进行了重复观测。!号反应堆由于基岩对电磁波的吸收明显增强,因此各钻孔间的测试频率以3MH z 为主。该项工程共完成井间探测剖面12条(其中有2条剖面分别采用3MH z,8MH z 频率重复观测)。

对现场采集到的各钻孔间电磁波振幅衰减数据,采用非均匀块状模型进行反演计算,重建各钻孔间二维介质(岩石)电磁波吸收系数分布的彩色图像。色标表示岩石(含岩块二长浅粒岩)的吸收系数,反应2钻孔间岩石的节理、裂隙发育和风化剥蚀程度。为了尽量改善各剖面图像的可对比性,在反演过程中采用了交替追赶法对计算公式(1),(2)中的E 0值做了必要的合理的调整%2&

。由于各钻孔间顶、底部观测数据信息量的不均匀分布,每条剖面顶、底部2~5m 的图像不用于地质解释。

3.2.1 号反应堆(以下所述钻孔位置除特殊说明外,均采用海拔高程)

32 21孔剖面采用不同频率获得的2张图像一致性很好(图4),其结果说明下面几点问题。

1.32孔1~-14m 段为中等 较强吸收系数,与钻孔岩芯-

2.8~-15.8m 的剪切裂隙?72?物 探 与 化 探23卷

图4 32 21孔剖面层析图像

a 测试频率8M Hz;

b 测试频率3M

Hz

图5 32 34孔剖面层析图像(测试频率8M Hz) 图6 32 38孔剖面层析图像(测试频率8M Hz)

(注:图例与图5相同)

密集带相对应;21孔-7.5~-11m 段为较强吸收系数,与钻孔岩芯-11.1~-11.6m 段岩芯破碎、风化较强相符合。

2.32孔-20m 以下为弱吸收系数,反映了-20~-31.9m 井段岩芯完整,裂隙不发育。32 34孔剖面(图5)说明:

1.图中32孔一侧的情况大致与32 21孔剖面中所描述的基本相近,只是吸收系数明显减弱。

?

73?1期刘昌铨等:层析成像技术在核反应堆地基勘察中的应用

2.34孔一侧0~-23m 段表示为中等 较弱吸收系数,-23m 以下表示为弱吸收系数,与钻孔岩芯呈微风化相对应。

32 38孔剖面(图6)亦做了电磁波激发、接收孔相互交换的重复观测,获得的图像也很一致(重复观测剖面图像省略)。

1.图中32孔-2~-23m 为较强吸收系数,与钻孔岩芯剪切裂隙密集带和破碎带相对应;大致在-23m 以下为较弱吸收系数,与钻孔岩芯完整、裂隙不发育相对应。

2.38孔0~-18m 处为较强吸收系数,与钻孔岩芯描述不甚对应,钻孔岩芯描述简单,均为微风化 未风化。

3.从32 38孔剖面中间至38孔,深度在7~-2m 有一强吸收系数区,地表基岩面是洼地(局部负地形),推测这里有潜覆的基岩强风化区。

从 号反应堆各剖面平面位置图(图2)可见,32 21孔剖面为NE 向,32 34孔剖面为NW 向,32 38孔剖面为NNW 向。在32 21孔剖面32孔一侧1~-14m 深度段,岩石吸收系数为中等 较强;32 34孔剖面32孔一侧0~-23米深度段,岩石吸收系数为中等 较弱;32 38孔剖面32孔一侧-2~-23m ,岩石吸收系数较强。以上情况说明:32孔在不同方向剖面大致相近的深度段内,岩石电磁波吸收系数的变化可以解释为与基岩NE 向张性节理裂隙和NW 向剪切裂隙分布有关。而32 34孔剖面方向恰好处在它们中间,所以相近深度段显示为中等 较弱吸收系数。

图7 30 20孔剖面层析图像(测试频率3M Hz)综上所述, 号反应堆各剖面揭示基岩面以

下-28~-38m 范围内(除32 38孔中间7~2

m 为强风化区外),电磁波吸收系数大都呈现为

中等 弱,反映了 号反应堆基岩为微风化 未

风化状态,岩石结构较为完整。在32孔、21孔

和38孔等钻孔一侧与裂隙、裂隙密集带有关而

导致电磁波吸收系数局部增强的原因,很可能与

钻探过程注水等因素有关。

3.2.2 !号反应堆

关于30 20孔剖面(图7)。

1.图中30孔一侧5~-4m 深度段为中等

较强吸收系数,与钻孔岩芯大致相同的深度段

的裂隙发育有关(在0.7~- 3.5m 处,裂隙达

19条)。

2.20孔一侧8~-7m 深度为强吸收系数,

与钻孔岩芯裂隙发育有关;-12~-23m 深度

段为弱吸收系数,钻孔岩芯较为完整;-25~-

42m 深度段为强 中等吸收系数,与钻孔岩芯

裂隙发育、强 中等风化相对应,同时与图3中20孔深48~65m 处(因20孔井口海拔标高为23.266m)电磁波强吸收段相当。

3.大致在剖面中间深度-7~-12m 左右,有厚度约5m,长约8m 的较强吸收系数的透镜体,与24孔深度-7.3~-16.1m 强 中等风化的岩芯(手捏成粉末状)相对应。

4.整体看来,以30孔深度-24m 与20孔深度-12m 一线为界,剖面上半部岩石吸收系?74?物 探 与 化 探23卷

数明显大于下半部的吸收系数。

!号反应堆其它剖面中电磁波吸收系数的变化均能与钻孔岩芯描述的情况对应。由于!号反应堆基岩裂隙发育程度较 号反应堆明显增强,特别是30孔深度-24m 与20孔深度-12m 一线,剖面上半部电磁波吸收系数增强更为明显,这与!号反应堆地表海拔高度高于 号反应堆,基岩长期遭受风化剥蚀有关。

4 结论

用电磁波井间层析成像(CT)方法,查明了核反应堆场地各剖面所跨越范围内基岩(含岩块二长浅粒岩)裂隙、裂隙密集带、强 中等风化带的分布状态。最终确认 号反应堆基岩较为完整;!号反应堆基岩节理裂隙发育程度明显增强,深部有一强风化体的分布。因此!号反应堆基岩结构的完整程度要低于 号反应堆,建议工程实施时采取必要的加固措施。

从剖面图中可以看出:(1)对强 中等风化带均能与钻孔岩芯的地层描述相对应,反映效果最好。(2)裂隙发育程度(裂隙条数,裂隙密集带)大都能与钻孔岩芯地层揭示状态相对应,个别地段差异明显。这是因为基岩在经受多期地壳运动改造后,形成了以剪切节理裂隙为主的裂隙带和裂隙密集带。局部地段节理面被铁锰质或石英脉和滑石充填,有些节理裂隙先剪后张,又遭受后期应力挤压作用发生弯曲,最终形成现今较为复杂的地质现象。当探测剖面与上述节理裂隙带组成不同交角时,对电磁波透射时吸收的反映就不相同。这就使得裂隙、裂隙密集带等在图像中对电磁波吸收系数做出不同的反映,甚至产生明显的差异。因此,在对图像进行地质解释时必须紧密结合地质钻孔岩芯所描述的地质现象和区域构造背景。

参 考 文 献

1 冯锐,陈家庚,郭强绪,等.电磁波井间层析技术在城建工程中的应用.地球物理学报,1992(增刊):348~357

2 冯锐,马奎祥,郭鸿,等.电磁波层析成像 图像一致性及地下水探测.地震学报,1997,19(5):524~534

THE APPLIC ATION OF TOMOGRAPHIC IMAGING TEC HNIQUE TO THE

FOUNDATION INVESTIGATION OF NUCLEAR REACTOR

Liu Changquan,Sun Zhengguo,Li Changfa

(Geophysical Exploration Center ,S tate Seismological Bureau ,Zhengzhou 450002)

Abstract Using electromag netic wave interborehole tomog raphic imaging (CT )technique,one can find out the distr ibut ion of fissur es,closely spaced fissure zones and strong medium weather ing zones in bedrock o f nuclear r eactor,study the variation character istics of electromagnetic w av e adso rption coefficients of some fissur es or closely spaced fissure zones along profiles in different specific directions wit hin the same borehole,and infer t he preferr ed direction of the distr ibut ion of bedrock fissure zones.

Key words electromagnetic w ave;interborehole tomog raphic imag er y;nuclear reactor;foundation investig atio n 第一作者简介 刘昌铨,中国地震局地球物理勘探中心研究员。1957年毕业于北京地质勘探学院,主要从事深部地球物理探测研究。近几年来致力于将地球物理方法应用于工程地质勘查工作。?75?1期刘昌铨等:层析成像技术在核反应堆地基勘察中的应用

网络透视技术

网络透视技术 1.1网络透视技术概念 网络透视技术（Network Tomography）是一门新兴的兼具网络测试与网络预警的技术,旨在通过发送特定的数据包（我们也称其为探测包）并将其发送到某特定网络，利用P2P的方法得到链联级的性能特性,比如:丢包率、平均延迟、吞吐量、背靠背缓冲能力等.将所得的信息进行统计、综合分析。 网络透视在原理上和医学上的CT等原理相象，它是基于一种端对端的技术来获取网络中那些不能直接观察到的信息，它通过发送多种探测包给指定的接收器（服务器），观察并分析接受器所获得的信息，最后通过统计和推断来获得各种网络信息【8】。 网络透视技术也称为网络层析成像技术、推理性的网络监视技术，他们都是基于对大规模网络中有限个节点的传输测量，使用统计学的原理来估算或推断网络的性能参数。 1.2目前相关的研究内容 目前网络透视技术相关的研究内容有很多其重点需解决的问题有，怎样通过了解网络的内部特征以及网络拓扑的结构向特定网络发送探测包，探测包怎样发送、怎样做才比较合适。怎样对探测包反馈的信息进行综合统计和分析。我们可以将目前相关的研究内容分为以下三部分。 第一部分为数据的获取，其中主要研究如何获取网络内部的相关有用信息。一种方法如上所述采用发送各种探测包的技术，称为主动方法。另一种方法不发送专门的探测包，而依赖于观察发生在某一个服务器的各种请求来推断各种网络相关信息。这两种方法各有优缺点，主动方法有着可控制的优点，但是需要发送探测包，因此需要使用一定带宽，被动方法则恰恰相反【8】。 第二部分为网络连接的研究，它是基于当今网络结构的复杂性、地域的分制性、性能的多样性，来研究网络拓扑以及网络的链路特征，是网络透视技术在各种应用中得以实现的主要依据。 第三部分为统计推断，它主要是根据通过第一、二部分获取的数据和网络拓扑结构来发现网络内部的信息和规律。

层析成像

地震层析成像理论及技术-瑞雷面波理论基础与反演成像

瑞雷面波理论基础与反演成像 瑞雷面波是1887年由英国学者瑞雷（Rayleigh ）首先在理论上确定的，这种面波分布在自由表面上。当介质为均匀各向同性介质时，瑞雷面波的相速度和群速度将一致，否则瑞雷波的相速度将不一致，出现频散现象，当介质具有水平层状性质时，瑞雷面波的频散规律与介质的分层结构紧密相关。面波研究的目的是要通过面波信号得到地下介质的结构及其物理力学性质，这就需要进一步反演解释研究。 1. 瑞雷波的理论基础 由于均匀弹性半空间介质的边界附近沿x 方向传播的平面瑞利谐波y 方向的质点位移为零。设半空间充满x-y 平面，z 方向向下为正，坐标原点位于介质的自由表面上，如图所示1-1 为推导方便，引入势函数Φ和ψ来分别表示x 和z 方向的位移（u 和w ），则 ，u w x z z x ?Φ?ψ ?Φ?ψ = -= +???? 1.1 平面瑞利波波前 质点位移随深度增加 而衰减 波的传播方向 图1-1 均匀弹性半空间中的平面瑞利波

由位移表示的二维运动方程为 2222 22u u w w （）（）ερλμμερλμμ??=++?????=++???t x t z 1.2 由此可见，势函数的引入将胀缩波和剪切波区分开来（Φ与胀缩波对应，ψ与剪切波对应）。将式（1.1）代入（1.2）得 22222222 222222x t z t x z z t x t z x ρρλμμρρλμμ??????Φ??ψ?? -=+?Φ?ψ ? ?????????????????Φ??ψ??+=+?Φ+?ψ ? ???????????（）（）-（）（）（）（） 1.3 又有 22222222p s 22 2v v ，λμμρρ ?Φ+?ψ=?Φ=?Φ=?ψ=?ψ??t t 1.4 由于平面瑞利波的位移发生在x-z 平面内，因此由式（1.1）和式（1.4）可知，瑞利波是P 波和SV 波相互作用的结果。 对于一个角频率为ω，波数为k ，沿x 方向传播的瑞利谐波，其势函数可表示为： ()()F ()G ()，ωω--Φ=ψ=i t kx i t kx z e z e 1.5 其中，F()z 和G()z 分别表示瑞利波胀缩分量和旋转分量的振幅随深度变化的函数；波数R 2L k π = ，R L 为瑞利波波长。 将式（1.5）代入式（1.4）并整理得 22222p 2 2 222s F()F()=0v G()G()=0v ωω?? ?-- ? ?????? ?-- ??? ? z k z z z k z z 1.6 上述二阶偏微分方程的通解为 1122F()=A B G()=A B --++qz qz qz qz z e e z e e 1.7

光电成像技术

2014-2015 第一学期 光电成像技术 ——红外热成像技术的发展及其应用 院系电子工程学院光电子技术系 班级光信1104 姓名王凯 学号05113123 班内序号14 考核成绩

红外热成像技术的发展及其应用 摘要：用红外热成像技术，探测目标物体的红外辐射，并通过光电转换、信号处理等手段，将目标物体的温度分布图像转换成视频图像的设备，我们称为红外热成像仪。 关键字：红外线，红外热成像技术，发展及其应用 一、引言 1800年英国的天文学家Mr.William Herschel 用分光棱镜将太阳光分解成从红色到紫色的单色光，依次测量不同颜色光的热效应。他发现，当水银温度计移到红色光边界以外，人眼看不见任何光线的黑暗区的时候，温度反而比红光区更高。反复试验证明，在红光外侧，确实存在一种人眼看不见的“热线”，后来称为“红外线”，也就是“红外辐射”。 二、红外热成像技术 我们人眼能够感受到的可见光波长为：0.38—0.78微米。通常我们将比0.78微米长的电磁波，称为红外线。自然界中，一切物体都会辐射红外线，因此利用探测器测定目标本身和背景之间的红外线差，可以得到不同的红外图像，称为热图像。同一目标的热图像和可见光图像是不同，它不是人眼所能看到的可见光图像，而是目标表面温度分布图像，或者说，红外热图像是人眼不能直接看到目标的表面温度分布，变成人眼可以看到的代表目标表面温度分布的热图像。 用红外热成像技术，探测目标物体的红外辐射，并通过光电转换、信号处理等手段，将目标物体的温度分布图像转换成视频图像的设备，我们称为红外热成像仪。红外热成像仪大致分为致冷型和非致冷型两大类。 目前，世界上最先进的红外热像仪（热成像仪或红外热成像仪），其温度灵敏度可达0.03℃。 1、红外热像仪的工作原理 红外热像仪可将不可见的红外辐射转换成可见的图像。物体的红外辐射经过镜头聚焦到探测器上，探测器将产生电信号，电信号经过放大并数字化到热像仪的电子处理部分，再转换成我们能在显示器上看到的红外图像。

层析成像

层析成像 姓名：李文忠 学号：200805060102 班级：勘查技术与工程（一）班

前言 层析成象是在物体外部发射物理信号，接收穿过物体且携带物体内部信息，利用计算机图象重建方法，重现物体内部一维或三维清晰图象。层析成象技术最大的特点是在不损坏物体的条件下，探知物体内部结构的几何形态与物理参数(如密度等)的分布。层析成象与空间技术、遗传工程、新粒子发现等同列为70年代国际上重大科技进展。层析成像应用非常广泛，如医学层析的核磁共振成像技术、工业方面的无损探伤、在军事工业中，层析成象用于对炮弹、火炮等做质量检查、在石油开发中被用于岩心分析和油管损伤检测等，层析成象是在物体外部发射物理信号，接收穿过物体且携带物体内部信息，利用计算机图象重建方法，重现物体内部一维或三维清晰图象。声波层析成像技术 声波层析成像方法所研究的主要内容，一个是正演问题，即射线的追踪问题，是根据已知速度模型求波的初至时间的问题；另一个问题就是反演问题，即根据波的初至时间反求介质内部速度或者慢度分布的问题。层析成像效果的好坏与解正演问题的正演算法和解反演问题的反演算法都有直接的关系。论文详细研究声波层析成像的射线追踪算法，重点探讨了基于Dijkstra算法的Moser曲射线追踪算法，并用均匀介质模型、空洞模型、低速斜断层等模型使用Moser曲射线追踪时的计算精度与计算效率，发现了内插节点是影响Moser曲射线追踪效果的主要因素，得到了内插节点数为5～7之间，计算速度较快，计算精度较高。模型试算的结果表明，正演采用内插10个节点，

反演过程中采用内插5个节点，效果最佳。在层析成像正演算法的基础上，详细研究了误差反投影算法(BPT)、代数重建法(ART)、联合迭代法(SIRT)；研究了非线性问题线性化迭代的最速下降法、共轭梯度法(CG)；重点推导和建立了层析成像的高斯—牛顿反演法(GN)；详细研究了非线性最优化的蒙特卡洛法(MC)、模拟退火法(SA)、遗传算法(GA)；研究了将非线性全局最优化和线性局部最优化方法相结合的混合优化方法，探讨了基于高斯牛顿和模拟退火相结合(GN-SA)混合优化算法。在此基础上，以速度差为10％的低速斜断层模型为例，详细探讨了线性化算法SIRT、GN；非线性最优化算法SA、GA以及混合优化算法GN-SA五种算法对该模型的计算结果，并探讨了直射线和Moser曲射线追踪的反演效果。数值试验表明，基于Moser曲射线追踪的高斯—牛顿反演法的层析成像效果最佳，计算效率最高。采用基于Moser曲射线追踪的高斯—牛顿法，对速度差为25％的等轴状空洞构造、速度差为33％的不连通空洞模型、速度差为33％的高速岩脉进行了反演试算，对于这些理论模型，高斯—牛顿法均取得了较好的成像效果。为进一步验证各种层析成像法，在实验室制作了水泥台和石膏板实物模型，并分别在水泥台中央制作一个方形空洞，在石膏板中央制作一个倒“L”形空洞。对这两个实物模型进行了实测，对测量的数据，用高斯—牛顿法进行层析成像反演，均取得了较好的成像效果。通过本文的研究和数值试验，得到了以下结论：(1)基于直射线追踪方法，适用较为简单的地质体，亦或是测量精度要求不高的问题。由于直射线追踪方法在成像过程中，只需要追踪一次就可以

光电成像原理复习指南(含答案)

复习指南 注：答案差不多能在书上找到的都标注页数了，实在找不到的或者PPT上的才打在题后面了，用红色和题干区分。特此感谢为完善本文档所做出贡献的各位大哥。(页码标的是白廷柱、金伟其编著的光电成像原理与技术一书) 1.光电成像系统有哪几部分组成?试述光电成像对视见光谱域的延伸以及所受到的限制(长波限制和短波限制)。(辐射源，传输介质，光学成像系统，光电转换器件，信息处理装置。P2-4) 答:辐射源，传输介质，光学成像系统，光电转换器件，信息处理装置。 [1]电磁波的波动方程该方程电磁波传递图像信息物空间和像空间的定量关系，通过经典电磁场理论可以处理电磁波全部的成像问题 [2]收到的限制：当电磁波的波长增大时，所能获得的图像分辨力将显著降低。对波长超过毫米量级的电磁波而言，用有限孔径和焦距的成像系统所获得的图像分辨力将会很低。因此实际上己排除了波长较长的电磁波的成像作用。目前光电成像对光谱长波阔的延伸仅扩展到亚毫米波成像。除了衍射造成分辨力下降限制了将长波电磁波用于成像外，用于成像的电磁波也存在一个短波限。通常把这个短波限确定在X 射线(Roentgen 射线)与y 射线(Gamma 射线)波段。这是因为波长更短的辐射具有极强的穿透能力，所以，宇宙射线难以在普通条件下聚焦成像。 2.光电成像技术在哪些领域得到广泛的应用?光电成像技术突破了人眼的哪些限制?(P5) 答：[1]应用：(1)人眼的视觉特性(2)各种辐射源及目标、背景特性(3)大气光学特性对辐射传输的影响(4)成像光学系统(5)光辐射探测器及致冷器(6)信号的电子学处理(7)图像的显示 [2]突破了人眼的限制:(1)可以拓展人眼对不可见辐射的接受能力(2)可以拓展人眼对微弱光图像的探测能力(3)可以捕捉人眼无法分辨的细节( 4)可以将超快速现象存储下来 3.光电成像器件可分为哪两大类?各有什么特点?(P8)固体成像器件主要有哪两类?(P9，CCD CMOS) 答：[1]直视型：用于直接观察的仪器中，器件本身具有图像的转换、增强及显示等部分，可直接显示输出图像，通常使用光电发射效应，也成像管.[2]电视型：于电视摄像和热成像系统中。器件本身的功能是完成将二维空间的可见光图像或辐射图像转换成一维时间的视频电信号使用光电发射效应或光电导效应，不直接显示图像. 电荷耦合器件，简称CCD；自扫描光电二极管阵列，简称SSPD，又称MOS图像传感器 4.什么是像管?由哪几部分组成?(P8第一段后部) 器件本身具有图像的转换、增强及显示等部分，它的工作方式是：通过外光电效应将入射的辐射图像转换为电子图像，而后由电场或电磁场的聚焦加速作用进行能量增强以及通过二次发射作用进行电子倍增，经过增强的电子图像轰击荧光屏，激发荧光屏产生可见光图像。这样的器件通常称为像管。 基本结构包括有：光电发射体、电子光学系统、微通道板(电子倍增器件)、荧光屏以及保持高真空工作环境的管壳等。 5.像管的成像包括哪些物理过程?其相应的物理依据是什么?(P8第一段工作方式) （1）像管的成像过程包括3个过程 A、将接收的微弱的可见光图像或不可见的辐射图像转换成电子图 像B、使电子图像聚焦成像并获得能量增强或数量倍增C、将获得增强后的电子图像转

井间地震层析成像的现状与进展

2001年9月地球物理学进展第16卷第3期井间地震层析成像的现状与进展 裴正林 （石油大学（北京）物探重点实验室，北京，100083） 摘要：综述了井间地震层析成像研究的现状，给出了小波变换域井间地震层析成像方法的最新 进展，并对井间地震层析成像研究给予展望. 关键词：井间地震层析成像；小波多尺度；研究进展 中图分类号：P315.3+1文献标识码：A文章编号：1004-2903（2001）03-0091-07 1井间地震层析成像的研究现状 井间地震层析成像也称为井间地震CT技术，它能够提供被探测地质体的构造和岩性 分布的高分率图像.井间地震CT技术是从医学CT技术发展起来的，其数学基础是Radon变换.井间地震CT的研究基本始于20世纪70年代初，80年代处于对大量模型数据和少量实 际数据的成像研究阶段，90年代以来，井间地震CT进入实用化阶段，并取得不少可喜成果，同时，也逐渐意识到射线CT所固有的缺点，开始研究波动方程CT. 从地震波的运动学和动力学特征出发，井间地震CT方法可分为两大类：一类是基于几 何光学或射线方程的方法称之为射线CT；另一类是基于波动方程的方法称之为波形CT.当 非均匀体的线性尺度大于地震波长时，射线CT是适用的；而当非均匀体的线性尺度与波长 相近时，衍射和散射就起主导作用了，基于射线理论的成像方法就不再适用，这时候必须用 波动方程CT方法. 井间地震层析成像方法主要包括两部分：正演方法和反演方法.井间地震层析成像的正 演方法可分为两种；一是射线追踪方法；二是波场的数值模拟方法. 射线理论和射线方法是研究地震波传播理论的重要方面之一.用射线理论可以研究地 下复杂构造、横向不均匀介质中的地震波传播问题.经过射线追踪，计算地震波的走时、波前 和射线路径. 70年代以前的各种射线追踪方法一般适合于较为简单模型的射线追踪［1］.由于实际 的介质速度变化较大（速度差大于10%），因此，需要研究复杂结构模型的射线追踪方法. 收稿日期：2001-03-15；修订日期：2001-06-15. 基金来源：“九五”国家科技攻关项目资助（959130602）. 作者简介：裴正林，1962年生，2000年获中国地质大学（北京）地球探测与信息技术专业博士.高级工程师，现在石油大学（北京）从事博士后研究.主要研究方向：信号处理，小波变换、遗传算法及神经网络应用，层析成像理论方法和地震数据 处理、偏移方法等方面研究.E-mail：zhenglinpei@https://www.wendangku.net/doc/8c9465489.html,.

光学相干层析成像技术的发展应用综述.doc

光学相干层析成像技术的发展应用综述 2020年4月

光学相干层析成像技术的发展应用综述本文关键词：层析，成像，相干，光学，综述 光学相干层析成像技术的发展应用综述本文简介：光学相干层析成像技术（OpticalCoherenceTomo-graphy,OCT）是一种非侵入、非接触和无损伤的光学成像技术，它将低相干干涉仪与共焦扫描显微术结合在一起，利用高灵敏度的外差探测技术，能够对生物组织或其他散射介质内部的微观结构进行高分辨率的横断面层析成像[1].OCT技术的研究始于 光学相干层析成像技术的发展应用综述本文内容： 光学相干层析成像技术（Optical Coherence Tomo-graphy,OCT）是一种非侵入、非接触和无损伤的光学成像技术，它将低相干干涉仪与共焦扫描显微术结合在一起，利用高灵敏度的外差探测技术，能够对生物组织或其他散射介质内部的微观结构进行高分辨率的横断面层析成像[1].OCT 技术的研究始于20 世纪90 年代初，作为一种新型的生物医学成像技术，它的出现极大地丰富了光学检测手段在医疗和病理诊断方面的应用，成为医学临床的研究热点。

在此后的二十多年里，OCT 的技术水平迅速提高，并广泛应用于生命科学基础研究、临床医学应用及非均匀散射材料检测等方面[1-4]. 1 OCT 技术概述 OCT 利用低相干干涉（Low Coherence Interferom-etry,LCI）的基本原理和宽带光源的低相干特性产生组织内部微观结构的高分辨率二维层析图像[2],结构如图 1 所示。宽带光源发出的低相干光经过迈克尔逊干涉仪的分束镜分成两部分，一束进入参考臂经参考镜反射，另一束进入样品臂经样品发生后向散射。参考镜反射光和样品后向散射光经分束镜重新回合后发生干涉，由于样品后向散射光中含有样品的微观结构信息，因此可以根据干涉信号重构样品的一维深度图像，并由一系列横向位置临近的一维深度图像合成样品的二维横断面层析图像和三维表面形貌图像。 传统的医学成像技术有计算机断层扫描（CT）、超声波成像（US）、核磁共振成像（NMRI）等，而光学成像技术有光学相干层析成像术（OCT）、共聚焦光学显微术、扩散光层析成像术等；这些成像技术的原理不同，因而分辨率、穿透深度和适应对象也不相同[2].超声技术可

电容层析成像技术测量电路的设计【开题报告】

毕业设计开题报告 电子信息工程 电容层析成像技术测量电路的设计 1、选题的背景、意义 过程成像(PT:PROCESS TOMOGRAPHY)技术是近年来才发展起来的一种两相或多相流测量技术,其优点是利用被测物体外部的检测信息,获得被测物体内部变化∕高速流状态。过程成像经常使用特殊方法设计的探测器,通过非侵入式的方法取得被测两相流或多相流介质的场(如电磁场)信息,可以根据场的信息和被测物体的作用原理,应用数学的方法重建两相流或多相流在管道内或反应装置的内部的横截面上的动态分布的情况。在我们日常生活中，过程成像可用于研究化工、石油等各种固体、气体的物料输送管道中的气或固两相流和气或固或液多相流得流态化、反应、扩散以及混合等动态过程,以监控反应器中气泡的分布和大小以及反应器中气泡的破碎和合并等过程；通过工业过程中的建立的模型,研究反应器中反应速率、质量传递以及热量传递的关系,提高反应器的选择性、转化率以及安全性等[1]。 电容层析成像技术（ECT）是医学CT技术在工业流动过程上的改革与发展，是目前用来解决多相流参数测量难度大的最新手段。ECT(Electrical Capacitance Tomography)是在应用于多相流参数检测的一种新型技术,原理是依靠检测非导电物场内介质分布变化引起的电容值的变化,通过某种图像重建算法来反演物场内的介质分布,从而实现对两相流参数的测量。工业过程成像技术中，电容的成像技术（ELECTRICAL CAPACITANCE TOMOGRAPHY,简称ECT）以它廉价、高速和非辐射等特点，在近十几年来获得很大发展[2]。 其实，早在二十世纪八十年代中期，以英国曼彻斯特理工大学BECK M S教授为首的研究小组就已经提出了“流动成像”（FLOW IMAGING）得概念，并研制成功了8电极的电容成像系统。在国外，美国能源部MORGANTOWN研究中心几乎与BECK的研究小组同时发明出了一种在线监测流化床中空隙率分布的16电极电容的成像系统（CAPACITANCE IMAGING SYSTEM,简称CIT），该系统可用于对流化床内物料密度三维分布地监测。电容成像的技术应用于工业上的多种需要进行多

Micro-CT(micro computed tomography)-微计算机断层扫描技术,又称微型CT、显微CT

Micro-CT(micro computed tomography)-微计算机断层扫描技术，又称微型CT、显微CT，是一种非破坏性的3D成像技术 Micro-CT(micro computed tomography)-微计算机断层扫描技术，又称微型CT、显微CT，是一种非破坏性的3D成像技术，可以在不破坏样本的情况下清楚了解样本的内部显微结构。它与普通临床的CT最大的差别在于分辨率极高，可以达到μm级别。 学术术语来源--- Micro CT三维重建手舟骨相关显微影像解剖学数据测量 文章亮点： 1 为适应关节镜下操作的手舟骨加压螺钉及其器械的设计提供理论依据的手舟骨解剖资料已有文 献报道，目前未见应用Micro CT 针对中国人手舟骨测量的相关研究。 2 对比了应用Micro CT和游标卡尺测量的左右侧手舟骨三维相关数据，结果显示Micro CT所测得的各径线值与游标卡尺所测得数据差异无显著性意义。左右侧手舟骨Micro CT三维成像的各部分测量值差异无显著性意义。 3 结果说明Micro CT所测得数据具有很高的准确性，依据Micro CT三维重建后的手舟骨测量数据及影像解剖特点，可为外科治疗手舟骨骨折时设计内固定器械提供显微影像解剖学理论依据。 关键词： 植入物；骨植入物；手；舟骨；骨折；Micro CT；测量；影像学；解剖学 主题词： 手；舟骨；骨折；影像学；解剖学 摘要 背景：目前国内外学者对外科治疗手舟骨骨折作了大量的应用解剖学研究，而有关手舟骨的显微影像解剖学研究国内外文献报道甚少。 目的：运用Micro CT测量手舟骨相关影像解剖学数据，为手舟骨骨折的外科治疗提供显微影像解剖学基础。 方法：实验从成都医学院局解实验室随机选取80侧(左右各40侧)国人成人干燥手舟骨标本，未分性别。应用游标卡尺测量舟骨和 Micro CT扫描标本，用Micro CT自带三维重建系统分析手舟骨三维骨结构，并逐一测量：①舟骨的纵轴长度。②舟骨嵴的近端宽度。③舟骨嵴的腰部宽度。④舟骨嵴的远端宽度。⑤舟骨结节高度。⑥舟骨结节厚度。⑦舟骨结节宽度。⑧舟骨体部最小厚度。⑨舟骨腰部的厚度。⑩舟骨腰部的宽度。 结果与结论：Micro CT三维成像可以看出：手舟骨结节部的宽度和厚度比较接近,整个手舟骨结节部形似圆锥；手舟骨腰部连接结节部与体部；体部前后径明显大于左右径，体部的舟头关节面与舟桡关节面相邻处骨质是整个手舟骨最薄的地方。手舟骨结节部、腰部及体部的桡背侧部分有明显的血管压迹贯穿, 并因此形成其纵轴及背嵴。对所测量结果进行统计学分析，结果显示Micro CT所测得的各径线值与游标卡尺所测得数据差异无显著性意义(P > 0.05)。左右侧手舟骨Micro CT三维成像的各部分测量值差异无显著性意义(P > 0.05)。说明Micro CT所测得数据具有很高的准确性，依据Micro CT三维重建后的手舟骨测量数据及影像解剖特点,可为外科治疗手舟骨骨折时设计内固定器械提供显微影像解剖学理论依据。

光电成像技术玉林师范学院期末考试

1.简述： （1）CMOS器件和CCD器件的工作原理上有什么相同点和不同点； 答：CMOS图像传感器的光电转换原理与CCD基本相同，其光敏单元受到光照后产生光生电子。而信号的读出方法却与CCD不同，每个CMOS源像素传感单元都有自己的缓冲放大器，而且可以被单独选址和读出，工作时仅需工作电压信号，而CCD读取信号需要多路外部驱动。 （2）在应用上各自有什么优缺点，以及各自的应用领域是什么 答：优缺点比较：CMOS与CCD图像传感器相比，具有功耗低、摄像系统尺寸小，可将图像处理电路与MOS图像传感器集成在一个芯片上等优点，但其图像质量（特别是低亮度环境下）与系统灵活性与CCD的相比相对较低。灵敏度代表传感器的光敏单元收集光子产生电荷信号的能力，而CCD灵敏度较CMOS高30%～50%。电子-电压转换率表示每个信号电子转换为电压信号的大小，由于CMOS在像元中采用高增益低功耗互补放大器结构，其电压转换率略优于CCD。 运用的领域：CMOS传感器在低端成像系统中具有广泛运用，如数码相机，微型和超微型摄像机。CCD在工业生产中的应用广泛，如冶金部门中的各种管、线轧制过程中的尺寸测量。 （3）全球生产CMOS器件和CCD几件的企业有哪些分别位于哪些国家，并对先关企业进行简要描述。 2、简要概述《光电成像原理与技术》各章的主要内容，并用自己的语言陈述各章之间的联系（文字在1000字以上）。 答： 1.光电成像技术的产生及发展，光电成像对视见光谱域的延伸，光电成像技术的应用范畴，光电成像器件的分类，光电成像器件的特性。 2.] 3.人眼的视觉特性与图像探测：人眼的视觉特性与模型，图像探测理论与图像探测方程，目标的探测与识别。 4.辐射源与典型景物辐射：辐射度量及光度量，朗伯辐射体及其辐射特性，黑体辐射定律，辐射源及其特性。 5.辐射在大气中的传输：大气的构成，大气消光及大气窗口，大气吸收和散射的计算，大气消光对光电成像系统性能的影响。 6.直视型电真空成像器件成像物理：像管成像的物理过程，像管结构类型与性能参数，辐射图像的光电转换，电子图像的成像理论，电子图像的发光显示，光学图像的传像与电子图像的倍增。 7.直视型光电成像系统与特性分析：直视型光电成像系统的原理，夜视光电成像系统的主要部件及特性，直视型夜视成像系统的总体设计，夜视系统的作用距离。 8.电视型电真空成像器件成像物理：电视摄像的基本原理，摄像管的主要性能参数，摄像管的分类，热释电摄像管，电子枪简介。 9.固体成像器件成像原理及应用： CCD的物理基础与工作原理， CDD的结构与特性，CCD 成像原理，增强型（微光）电荷耦合成像器件，CCD的应用，CMOS成像器件及其应用。10.电视型光电成像系统与特性分析：电视系统的组成与工作原理，电视型微光成像系统（微光电视），成像光子计数探测系统。 11.红外热成像器件成像物理：红外探测器的分类，红外探测器的工作条件与性能参数，光电导型红外探测器，光伏型红外探测器，红外焦平面阵列探测器，非制冷红外焦平面陈列探测器，量子阱红外探测器。

地震波层析成像和电磁波层析成像

地震波层析成像和电磁波层析成像 1.地震波CT 地震层析成像的主要目标是确定地球内部的精细结构和局部不均匀性。这不仅可以促进地球科学的发展，而且还可以解决许多地质勘探和矿产资源开发中的难题。 第一个原因是岩石地震波与岩性性质有比较稳定的相关性，易于对地球内部成像，反之，对找水活确定流体性质时，电磁波层析成像较好。 第二个原因是对于主要频段的电磁波，其衰减比地震波大。对于地址勘探、采矿工程、勘察工程等来说目标提一般为几米到几百米，对应波长为几十米，频率为数十赫兹。这种的地震波在不松散的岩石中传播为几公里后耍贱一般不超过120dB，接收起来不费力。反而相应波长的电磁波在岩石中传播几十米后就可能衰减100dB，难以穿透几百米的岩层。 第三个原因是电磁波速度太快，反映波速的到时参数难以测量。地震波波速为每秒几千米，振幅、到时都易于测量，而且在地震记录上可以区分不同的震相，从而得到丰富地质信息。 1.井间地震波数据的采集方法 一般地层观测排列均匀布置在风化层一下，以使提高成像分辨率。一般采集方法及对应的观测方式有： 1.共激发点道集数据采集方法 单点激发，多点接收的观测方式采集地震数据。这种方法比较适用于在震源连续性能较差且接收为多道检波系统的情况下使用。这种方法有采集快，效率高的特点。但要求至少有一口井的井深超过目的层且满足目的层覆盖要求。 2.共接收点道集数据采集方法 这种方法以移动式多点源激发，单点接收的观测方式采集地震数据。适合在震源连续激发性能较好且接收器为单级检波器系统情况下使用。但施工效率不高，也有井深要求。 3.YO-YO道集数据采集

这种方法采用激发点和接收点反向移动的观测方式采集地震数据。要求震源系统具有良好的连续激发性能，获得道集多用于反射波成像。适合井深不符合透射层析成像要求的目的层成像问题。 4.井间地震连续测井方法 这种方法采用激发点和接收点等间距同向移动的观测方式采集地震数据。适合在震源连续性能较好且接收器为单级检波器系统情况下使用。采集道集可用于进行透射与衍射层析成像和反射比成像。但是效率不高，且有井深要求。主要用于解决地层连续性诊断问题。 2.探测方法： (1)获取各种可以收集到的有用资料,根据探测区域的具体情况。首先走访勘察施工单位,确定钻孔的地层分布及钻进情况。收集探测区域其他物探方法勘查报告,了解其特征,以便与井间层析成像实测资料进行对比。 (2)测量前需准备:①仪器测试和检波器的一致性校正;②震源试验,确定最佳的震源能量、频带宽度、震源信号的形状和可重复性等;③环境噪声的测试,尽量避开噪声源;④检波器耦合试验,找出改善耦合的办法,如在底部加黏合剂,加大井中泥浆的稠度;⑤井下震源和检波器深度误差的测试。 (3)观测系统设计的好坏是层析成像取得良好地质效果的重要因素之一,观测系统的设计应考虑以下几点:①成像区域的井深与井间距之比值尽可能小于1,比值越大,陡倾角射线数越多,成像地质效果越好;②被探测的不良地质体的几何尺度及埋藏深度;③射线尽可能覆盖整个成像区域且均匀分布,尽量使每个成像单元网格内有一条射线通过;④炮点距及检波点距尽可能分布在多个方位上;⑤现场测试时,对激发、接收点应准确定位,同时应保证每张记录的信噪比高、地震波初至清晰,对不合格记录应坚决去掉或重测。同时,由于测试数据量大,应及时准确填写原始记录的激发、接收关系。 在探测过程中,介质中地震波的传播速度和介质的地球物理特性是重要的影响因素。相对于泥灰岩介质其纵波速度范围介于1. 4~4. 5 km/s之间,冲洪积层等介质其纵波速度范围介于0. 5~1. 6km/s之间。由于地质体变化的复杂性,针对具体场地，需要进行探测试验与参数标定,以确保探测结果解释的精度。 井中地震波层析成像的施工过程是:一般先将震源放到井底部,检波器串也

CT成像原理与临床应用

CT成像原理与临床应用 内容提要 ?CT发展概述 ?CT扫描仪的主要结构 ?CT成像的基本原理(重点、难点) ?CT图像特点 ?影响CT图像的因素(重点) ?CT检查方法与临床应用(难点) ?CT诊断方法 ?CT诊断报告的书写规范 ?CT的新进展 CT发展概述 ?CT(computed tomography)即计算机断层摄影。 ?发明人:英国科学家Hounsfield。 ?发明时间:1969年设计成功,1972年公诸于世的。 ?突出特点: ?就是X线成像与计算机技术相结合的产物。 ?就是横断面图像显示,没有重叠或重叠很少。 ?密度分辨率高,图像清晰,诊断准确。 ?CT问世的意义:大大扩展了影像检查的范围,就是影像诊断学发展史上的里程碑。Hounsfield因此获得了1979年诺贝尔奖。 CT的发展历程 2004年64层的螺旋CT问世(3D) ?2002年16层的螺旋CT问世 ?2000年8层的螺旋CT问世 ?1998年4层螺旋CT应用于临床 ?1993年双排CT研制成功 ?1989年螺旋CT应用于临床 ?1983年电子束CT(EBCT)研制成功 ?1978年国内开始引进CT ?1974年全身CT应用于临床 ?1972年CT正式应用于临床 CT发展史 ——传统CT ?CT分代扫描方式检测器数量 X线束形态扫描时间用途 ?第一代:平移/旋转一个直线形 4-5分/层头颅 ?第二代:平移/旋转几十个小扇形 18秒/层头腹

?第三代:旋转/旋转几百个大扇形 2-4秒/层全身 ?第四代:旋转/固定几千个大扇形 1-4秒/层全身 ?第五代: 电子束CT ?第六代: 螺旋CT CT发展史 ——传统CT ?CT分代扫描方式检测器数量 X线束形态扫描时间用途 ?第一代:平移/旋转一个直线形 4-5分/层头颅 CT发展史 ——传统CT ?CT分代扫描方式检测器数量 X线束形态扫描时间用途 ?第二代:平移/旋转几十个小扇形 18秒/层头腹 CT发展史 ——传统CT ?CT分代扫描方式检测器数量 X线束形态扫描时间用途 ?第三代:旋转/旋转几百个大扇形 2-4秒/层全身 CT发展史 ——传统CT 小结:X线成像与常规CT成像的异同点 相同点:X线、灰阶图像 不同点 X照片:X线穿透人体后在胶片上形成潜影,经显定影处理后得到X线图像。 CT成像:安装于扫描机架上的X线管发射X线,X线管与探测器环绕患者做机械性往复运动,X线穿透扫描层面后被探测器检测并转化为电流信号,再转化为数字信号,由计算机实现横断面图像重建。 CT发展史 ——电子束CT 的概念 ?1982年设计成功。由电子枪发射电子束,经偏转线圈偏转,形成4束电子束同时打击钨靶,产生X线,并用于成像。其显著特点就是扫描速度快(可短到40ms/层),密度与空间分辨率高。主要用于心脏大血管病变检查。设备非常昂贵,国内装机量少。 CT发展史

基于投影匹配的X射线双能计算机层析成像投影分解算法_李保磊

第31卷　第3期光　学　学　报V ol .31,N o .32011年3月 ACTA OPTICA SINICA March ,2011 基于投影匹配的X 射线双能计算机层析成像 投影分解算法 李保磊 1,2 　张耀军 1 (1 公安部第一研究所,北京100048;2北京大学数学科学学院,北京100871) 摘要　X 射线双能计算机层析成像(CT )技术是安全检查领域一种重要的材料探测与识别手段。双能C T 投影分解是双能CT 预处理重建算法的核心内容和关键步骤。针对现有投影分解算法的不足,提出了一种基于投影匹配的双能CT 投影分解算法。依据系统能谱和基材料线性衰减系数曲线,通过求解投影积分方程组建立高低能投影查找表。对于给定的高低能投影,在查找表中寻找最佳匹配点,进而获取基材料分解投影。该算法避免了现有算法复杂的迭代优化过程,简化了系统的标定过程,分解精度取决于查找表的设定步长。相对现有算法该算法有实现过程简单、易于并行计算的优点。仿真实验结果验证了算法的有效性。关键词　X 射线光学;双能计算机层析成像;投影匹配;投影分解;预处理重建中图分类号　T P391 文献标识码　A do i :10.3788/AOS 201131.0311002 Projection De composition Algorithm of X -Ray Dual -Ene rgy Compute d Tomography Base d on Projection Matching Li Baolei 1,2　Zhang Yaojun 1 1 The First R esearch Instit ut e of Minist ry of Public Security ,Beijing 100048,China 2 School of Mathematical Sciences ,Peking University ,Beijing 100871,China Abstract X -ray dual -energy computed tomography imaging technique is an important material detec tion and recognition method in the field of security inspection .The projection decomposition is the nuclear content and key technique in the pre -rec onstruction algorithm of dual -energy c om puted tom ography .Ac cording to the disadvantages of the c urrent algorithms ,a projection decomposition algorithm based on projection matching is proposed .Firstly ,based on energy spectrum of the system and the linear attenuation coefficient curve of the ba sic materials ,the high -and low -energy projection lookup table can be got by solving the projection integral equations set .For a given dual -energy projection ,find the best match point in the lookup table and then obtain the decomposition projection of basic m ateria ls .The proposed algorithm avoids the process of complex iteration and optimization and simplifies the proc ess of system calibration .The dec omposition ac curacy depends on the step setting of lookup table .Compared to the c urrent algorithms ,the proposed algorithm ′s realization is more simple and easy for parallel computation .The feasibility of the a lgorithm is va lidated by the results of sim ulation experiment .Key wo rds X -ray optic s ;dual -energy computed tomography ;projection matching ;projection decomposition ;pre -reconstruction OCIS co des 110.0110;340.0340;020.0020;250.0250 收稿日期:2010-06-10;收到修改稿日期:2010-11-30 基金项目:国家科技支撑计划(2009BA K 64B02)资助课题。 作者简介:李保磊(1980—),男,博士,主要从事X 射线计算机断层成像技术及其应用等方面的研究。E -mail :bao lei li @yahoo .com .cn 1　引 言 X 射线双能计算机断层成像(C T )作为一种重要的成像技术,在安全检查领域起着越来越重要的作用 [1～3] 。在常见的X 射线安全检查技术中(主要 包括单能X 射线透视、双能X 射线透视、多视角、背散射和X 射线CT 技术等),双能C T 技术具有较高 的探测能力,它能够较准确的获取材料的电子密度、有效原子序数二维信息,而利用此二维信息能够实

电子计算机X射线断层扫描技术(CT)简介

电子计算机X射线断层扫描技术（CT）简介我院投资引进的美国GE-16排螺旋CT机，该机采用高效，低耗，环保的快速扫描和全景无失真成像技术，真正实现低耗低剂量成像。其检查手段涵盖了循环系统、呼吸系统、消化系统、神经系统等各种器质性病变以及恶性肿瘤等目前高发病谱。 CT检查适应症有： 1.神经系统病变：对于颅脑外伤、脑梗塞、脑肿瘤、炎症、变性病、先天畸形等，特别是创伤性颅脑急症诊断可以做到常规化，而且可清楚显示脑挫裂伤、急性脑内血肿、硬膜外及硬膜下血肿、颅面骨骨折、颅内金属异物等，对诊断急性脑血管疾病如高血压脑出血、蛛网膜下腔出血、脑动脉瘤及动静脉畸形破裂出血、脑梗塞等都具有很高价值。 2.心血管系统：可用于心脏常见病谱的诊断，对急性主动脉夹层具有一定的诊断意义。 3.胸部病变：对肺部创伤、感染性病变、肿瘤等均有很高的诊断价值。对于纵隔内的肿物、淋巴结以及胸膜病变等的图像显示也比较具有优势。 4.腹部器官：由于该机对实质性器官肝脏、脾脏、胰腺、肾脏、肾上腺等器官的图像显示清晰度高，提高了对这些脏疾病诊断的准确率，如对原发性肝癌或转移性肝癌的形态、轮廓、坏死、出血及生长方式等都可以清晰显示，同时对于其他脏器的肿瘤、

感染及创伤也能清晰的显示其部位、病变程度和病变分期等，对临床制定治疗方案提供了帮助。 5.盆腔脏器：盆腔器官之间有丰富的脂肪间隔，该机能准确地显示肿瘤对邻近组织的侵犯，特别是对卵巢、宫颈和子宫、膀胱、精囊、前列腺和直肠肿瘤的诊断，对临床分期治疗和放射治疗设计具有重要指导意义。 6.骨与关节：脊椎、人体各大关节、关节面细小骨折、软组织脓肿、髓内骨肿瘤造成的骨皮质破坏，如破坏区内的死骨、钙化、骨化以及破坏区周围骨质增生、软组织脓肿、肿物等诊断具有一定的可靠性。

光电成像原理与应用复习资料

1、光电效应应按部位不同分为内光电效应和外光电效应，内光电效应包括（光电导）和（光伏效应）。 2、真空光电器件是一种基于（外光电）效应的器件，它包括（光电管）和（光电倍增管）。 3、光电导器件是基于半导体材料的（光电导）效应制成的，最典型的光电导器件是（光敏电阻）。 4、硅光电二极管在反偏置条件下的工作模式为（光电导），在零偏置条件下的工作模式为（光伏模式）。 5、变象管是一种能把各种（不可见）辐射图像转换成为（可见）图像的真空光电成像器件。 6、固体成像器件电荷转移通道主要有两大类，一类是（SCCD），另一类是（BCCD）。 7、光电技术室（光子技术）和（电子技术）相结合而形成的一门技术。 8、场致发光有（直流）、（交流）和结型三种形态。 9、常用的光电阴极有（正电子亲合势光电阴极）和（负电子亲合势光电阴极），正电子亲和势材料光电阴极有哪些（Ag-O-Cs,单碱锑化物，多碱锑化物）。 10、根据衬底材料的不同，硅光电二极管可分为（2DU）型和（2CU）型两种。 11、像增强器是一种能把（微弱）增强到可以使人眼直接观察的真空光电成像器件，因此也称为（微光管）。 12、光导纤维简称光纤，光纤有（纤芯）、（包层）及（外套）组成。 13、光源按光波在时间，空间上的相位特征可分为（相干）和（非相干）光源。 14、光纤的色散有材料色散、（波导色散）和（多模色散）。 15、光纤面板按传像性能分为（普通OFP）、（变放大率的锥形OFP）和（传递倒像的扭像器）。 16、光纤的数值孔径表达式为（），它是光纤的一个基本参数、它反映了光纤的（集光）能力。 17、真空光电器件是基于（外光电）效应的光电探测器，他的结构特点是有一个（真空管），其他元件都置于（真空管）。 18、根据衬底材料的不同，硅光电电池可分为（2DR）型和（2CR）型两种。 19、根据衬底材料的不同，硅光点二、三级管可分为（3DU）型和（3CU）型两种。 20、为了从数量上描述人眼对各种波长辐射能的相对敏感度，引入视见函数V（f）, 视见函数有（明视见函数）和（暗视见函数）。 21、PMT有哪几部分组成？并说明店子光学系统的作用是什么？PMT的工作原理？ PMT主要由入射窗口、光电阴极、电子光学系统、电子倍增系统和阳极五个主要部分组成。 电子光学系统的主要作用有两点: 1、使光电阴极发射的光电子尽可能全部汇聚到第一倍增极上，而将其他部分的杂散热电子散射掉，提高信噪比. 2 . PMT的工作原理 1．光子透过入射窗口入射在光电阴极K上 2．光电阴极K受光照激发，表面发射光电子 3．光电子被电子光学系统加速和聚焦后入射到第一倍增极D1上，将 发射出比入射电子数更多的二次电子。入射电子经N级倍增后， 光电子数就放大N次. 4．经过倍增后的二次电子由阳极P收集起来，形成阳极光电流I p，在负载R L上产生信号电压Ｕ0。 22、PMT的倍增极结构有几种形式？个有什么特点？ 鼠笼式,盒栅式，直线聚焦型，百叶窗式，近贴栅网式，微通道板式。 23、什么是二次电子？并说明二次电子发射过程的三个阶段是什么？光电子发射过程的三步骤？ 答：当具有足够动能的电子轰击倍增极材料时，倍增极表面将发射新的电子。称入射的电子为一次电子，从倍增极表面发射的电子为二次电子。 二次电子发射过程的三个阶段： 1) 材料吸收一次电子的能量，激发体内电子到高能态，这些受激电子称为内二次电子； 2) 内二次电子中初速指向表面的那一部分向表面运动，在运动中因散射而损失部分能量； 3) 到达界面的内二次电子中能量大于表面势垒的电子发射到真空中，成为二次电子。 24、简述Si-PIN光电二极管的结构特点，并说明Si-PIN管的频率特性为什么比普通光电二极管好？p69 25、简述常用像增强器的类型？并指出什么是第一、第二和第三代像增强器，第四代像增强器在在第三代基础上突破的两个技术室什么？p130 1). 级联式像增强器2) 第2代像增强器（微通道板像增强器）3).第3代像增强器4).第4代像增强器 26、什么是光电子技术?光电子技术以什么为特征？ 光电子技术是：光子技术与电子技术相结合而形成的一门技术。主要研究光与物质中的电子相互作用及其能量相互转