传输成像是一种用于拍摄对象内部图像的技术。这可能是从医院中最著名的,那里使用X射线来制作骨折的图像。中子传输成像的原理是完全相同的,但是我们使用的中子有其他优势,而不是X射线,如下所述。

单个传输图像(称为射线图)的原理与您使用相机拍摄的正常图片不同。使用摄像头,您可以记录已反射或从您拍摄的对象表面重新发射的灯。在射线照相中,您记录了X射线或中子在我们的情况下没有被对象停止,这意味着它们通过对象没有衍射,称为传输。因此,使用普通摄像头,“检测器”与光源的对象相同,而在传输成像中,检测器和光(或中子)源位于对象的相对侧。

但是,是什么使我们能够在医院射线照相中看到骨头的骨头?为此,我们需要研究X射线和后来的中子如何与感兴趣对象中的不同元素相互作用。X射线与原子周围的电子云相互作用,并且由于较重的元素具有更多的电子,它们比较轻的元素更有可能停止X射线。因此,我们清楚地看到了医院传输图像中的骨骼,因为它们包含比周围组织更高的重元素。我们将元素的互动机会称为横截面,可以将其视为特定探针 - X射线或中子的原子的感知大小。检测器上的最终传输强度可以写为:

=0•EXP(-μ•L)

其中i0是样品之前梁的强度,L是通过样品的长度,μ为衰减系数。衰减系数是与样品密度加权的样品中元素横截面的总和。样品的不同部分可能具有不同的衰减系数,这将在检测器上产生不同的强度。较高的衰减系数将导致低传播强度,而低衰减系数将产生高强度。因此,对于医院的X射线图像,骨骼的衰减系数很高,导致图像上的黑暗部分,而周围的组织的衰减系数较低,导致图像上的明亮零件。通常在医院的X射线图像中,医生更喜欢对比度倒置,因此低传递区域(骨头)出现写作,高转移区域(软组织)看起来很黑。您还可以将这些倒置对比图像视为衰减的地图:低衰减会在地图上提供黑暗零件,高衰减给地图上的明亮零件。

中子X射线照相的原理完全相同,唯一的区别是元素的中子横截面的大小。中子与原子的核相互作用,而不是像X射线这样的电子,因此不同元素的中子横截面不要遵循一个简单的规则,例如X射线。使用中子,我们能够区分较轻的元素,例如碳和氢,甚至可以区分同一元素(如氢和氘)的不同同位素,因为它们具有非常不同的横截面,即使它们在化学上相同。这可以通过多种方式使用。

模拟摄像机的传输辐射图。左边是模拟摄像机的图像,其中大多数相机都是浅色的,但是摄影胶片是深色的。右边是同一模拟摄像机的另一张图像,其中大多数相机都是彩色的,摄影胶片是看不见的

数字。模拟摄像机的传输辐射图。(第一张图像)中子射线图清楚地表明,由有机材料制成的摄影膜,带有许多氢会减弱光束。(第二张图像)X射线射线张图显示在摄像机的金属部分中明显衰减,但摄影膜是看不见的。

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