医学影像技术论文范文
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【摘要】 医学图像在临床应用或科研中的物理问题、算法和软硬件设计操作等,是医学物理学的重要分支。医学影像是人体信息的载体,可用于教学和科研、治疗和疾病诊断。
治疗中的医学影像可以用于制定治疗计划、在治疗过程实施影像监督,以及通过对治疗监督是采集的数据的图像重建实现对治疗计划的验证。当前医学影像的世界前沿是功能成像
主要内容是对人的生理功能和心理功能成像。这些成像方法和技术的发展以及在医疗界中的广泛使用,必将引起医学领域研究和新的治疗方案的革命。
【关键词】 医学影像;影响物理;成像技术
1引言
人体成像包括对健康人的成像和对病人的成像,对于前者的成像主要用于科研和教学,后者主要用于医学临床诊断和治疗。医学影像物理和技术是医学物理学的重要分支,研究的对象包括了所有人体成像。
目前临床广泛使用的模态按照成像时使用的物质波不同,分为X射线成像、γ射线成像、磁共振成像和超声成像。
2对目前各种医学成像模态现状的分析
2.1X射线成像
X射线成像模态分为平面X射线成像和断层成像。人体不同器官和组织对X射线的吸收可以用组织密度进行表征,因此,可以利用平面x射线、x射线照相术对人体内脏器官和骨骼的损伤和病灶进行诊断和定位
同时也把胶片带进了医学领域。随着x射线显像增强技术的发展,x射线的血管造影术和其他脏器的专用x线机相继诞生,扩大了x射线成像的应用范围。平面x射线成像的未来发展方向是数字化的x光机技术其中,x线机是全世界的发展方向,但是其价格使得大多数用户望而怯步。
作为传统影像技术中最为成熟的成像模式之一的x射线断层成像,其速度对于心脏动态成像完全没有问题,加上显像增强剂,还可以对用于血管病变及其血脑屏障是否被病灶破坏进行检查,属于功能成像的范畴。当前,三维控件x射线断层成像的实验室样机已经问世,将会为x射线成像带来新的生命力。
2.2核磁共振成像
目前,各种各样的核磁共振设备产品已经大量进入市场。核磁共振成像集中体现了各种高新技术在医学成像设备中的应用。目前核磁共振主要应用包括人脑认知功能成像,用于揭示大脑工具机制的认知心理实验测量。
2.3核医学成像
核医学成像包括平面和断层成像两种方式。目前,以单光子计算机断层成像和正电子断层成像为主,为动物正电子断层成像主要是用于基础研究,而平面的γ相机已经处于被淘汰的水平。
核医学成像设备可以定量地检测到由于基因突变而引起的大分子运动紊乱继而引起的脏器功能变化,例如代谢紊乱、血流变化等。这是其他设备如超声波检查不可能完成的任务。
这就是临床医学上所说的早期诊断,核医学影像设备能够快速发展归功于此。但是核医学成像存在空间分辨率差、病理和周围组织的相互关系很难准确定位的确定,因此,还需要医学物理工作的不懈努力。
2.4超声波成像
超声波是非电离辐射的成像模态,以二维成像的功能为主,也包括平面和断层成像两类产品。超声波成像由于其安全可靠、价格低廉,多以在诊断、介入治疗和预后影像检测中得到发展。
目前,超声波设备已有超过x射线成像的势头。同样,超声波成像也存在一定的缺点,如图像对比度差、信噪比不好、图像的重复性依赖于操作人员等。
3关于医学软件问题
3.1基本情况分析
成像的硬件设备要完成功能离不开医学软件的支持,对于这些医学软件按照和硬件设备的关系,可分为三个层次:
第一层,工作和硬件紧密结合的软件。主要功能是负责成像设备的运动控制,对数据的采集,图像预处理和重建,完成数据分析。
第二层,主要负责对医疗器械产生的数据进行分析、处理软件。这种软件的应用需要来自医学物理人员,软件编程人员和医生三方的合作,目前,由于我国还没有建立这种三方合作机制,这类软件应用情况明显滞后。
第三层,主要功能是完成医学信息的整合的软件,用于医疗过程中医疗信息,医学工作的管理。例如PACS。这种软件也需要医生的参与,但是并没有依赖性。
3.2PACS
PACS是医疗发展信息化的体现,是医学影像技术集成管理和开拓影像资源应用范围的重要技术手段。PACS将医学影像中的各种软件和图像工作站连接起来,使之成为局域网中的节点,实现了资源的共享。不同科室的医生在完成对病人的信息收集和诊断后可以完成信息的录入。还可以利用商业设备上采集的数据运用于病人的诊疗中,结合数据和医学影像,对诊断信息综合处理,以此提高诊断的准确率。
4医学影像物理和技术学科今后的发展
虽然存在各种不同的医学影像模态,但是目标只有一个,即为了更好的进行医学研究诊断,随着物理和计算机技术的发展,医学影像技术会随之提高。为了更好的为医疗服务,在今后的发展中,医学影响物理和技术学科还需在以下几方面继续努力。
第一,用于成像的物质波产生装置还需要不断进行提升,为更好的满足成像需求,在提高波源产生物质波的同时,还需要改变物质波的束流品质;
第二,将物质波和人体组织发生相互作用的规律模型化,为减少误诊率和定位误差,把模型参数的最佳化,改善从影像中提取信息的质量和速度。同时努力消除探测中的噪声和伪影;
第三,把探测的信号收集,放大、成形实现数字化;
第四,为满足影像诊断和治疗中的监督需要,高质量的实现图像重建和显示等。
在科学技术方面,开展医学影像在脑功能成像研究中的应用、临床诊断中的应用等,有利于拓宽医学影像的市场。
5结语
本文介绍了当今主流的几种医学成像技术,对各种成像方式的优缺点进行了阐述,对日后医学影像物理和技术的发展提出了自己的看法,希望能为那些为医疗服务的工作者们提供一些参考。随着医学影像物理和技术的不断进步,医疗服务行业的科学化加速发展。
参考文献
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[2]彭文献,黄敏,罗敏.基于岗位需求培养医学影像技术学生专业意识的探讨[J].浙江医学教育.2011(03)
【摘 要】随着科学技术的进步,医学影像技术在医疗领域中的地位将更为重要。本文谈了医学影像技术发展史,总结了近年来取得的新进展。
【关键词】医学影像技术
医学影像技术主要是应用工程学的概念及方法,并基于工程学原理发展起来的一种技术,其实医学影像技术还是医学物理的重要组成部分,它是用物理学的概念和方法及物理原理发展起来的先进技术手段。医学影像信息包括传统X线、CT、MRI、超声、同位素、电子内窥镜和手术摄影等影像信息。它们是窥测人体内部各组织,脏器的形态,功能及诊断疾病的重要方法。随着医疗卫生事业的.发展,以胶片为主要方式的显示、存储、传递X-ray摄像技术已不能满足临床诊断和治疗发展的需求,医疗设备的数字化要求日益强烈,全数字化放射学、图像导引和远程放射医学将是放射医学影像发展的必然趋势。
1 传统摄影技术在摸索中进行
1.1 计算机X线摄影
X射线是发展最早的图像装置。它在医学上的应用使医生能观察到人体内部结构,这为医生进行疾病诊断提供了重要的信息。在1895年后的几十年中,X射线摄影技术有不少的发展,包括使用影像增强管、增感屏、旋转阳极X射线管及断层摄影等。但是,由于这种常规X射线成像技术是将三维人体结构显示在二维平面上,加之其对软组织的诊断能力差,使整个成像系统的性能受到限制。从50年代开始,医学成像技术进入一个革命性的发展时期,新的成像系统相继出现。70年代早期,由于计算机断层技术的出现使飞速发展的医学成像技术达到了一个高峰。到整个80年代,除了X射线以外,超声、磁共振、单光子、正电子等的断层成像技术和系统大量出现。这些方法各有所长,互相补充,能为医生做出确切诊断,提供愈来愈详细和精确的信息。在医院全部图像中X射线图像占80%,是目前医院图像的主要来源。在本世纪50年代以前,X射线机的结构简单,图像分辨率也较低。在50年代以后,分辨率与清晰度得到了改善,而病人受照射剂量却减小了。时至今日,各种专用X射线机不断出现,X光电视设备正在逐步代替常规的X射线透视设备,它既减轻了医务人员的劳动强度,降低了病人的X线剂量;又为数字图像处理技术的应用创造了条件。随着计算机的发展数字成像技术越来越广泛地代替传统的屏片摄影现阶段,用于数字摄影的探测系统有以下几种: (1)存储荧光体增感屏[计算机X射线摄影系统(computer Radiography.CR)]。
(2)硒鼓探测器。(3)以电荷耦合技术(charge Coupled Derices.CCD)为基础的探测器 。(4)平板探测器(Flat panel Detector)a:直接转换(非晶体硒)b:非直接转换(闪烁晶体)。这些系统实现了自动化、遥控化和明室化,减少了操作者的辐射损伤。
1.2 X-CT
CT的问世被公认为伦琴发现X射线以来的重大突破,因为他标志了医学影像设备与计算机相结合的里程碑。这种技术有两种模式,一种是所谓“先到断层成像”(FAT),另一种模式是“光子迁移成像”(PMI)。
1.3 磁共振成像
核磁共振成像,现称为磁共振成像。它无放射线损害,无骨性伪影,能多方面、多参数成像,有高度的软组织分辨能力,不需使用对比剂即可显示血管结构等独特的优点。
1.4 数字减影血管造影
它是利用计算机系统将造影部位注射造影剂的透视影像转换成数字形式贮存于记忆盘中,称作蒙片。然后将注入造影剂后的造影区的透视影像也转换成数字,并减去蒙片的数字,将剩余数字再转换成图像,即成为除去了注射造影剂前透视图像上所见的骨骼和软组织影像,剩下的只是清晰的纯血管造影像。
2 数字化摄影技术
数字X射线摄影的成像技术包括成像板技术、平行板检测技术和采用电荷耦合器或CMOS器件以及线扫描等技术。成像板技术是代替传统的胶片增感屏来照相,然后记录于胶片的一种方法。平行板检测技术又可分为直接和间接两种结构类型。直接FPT结构主要是由非品硒和薄膜半导体阵列构成的平板检测器。间接FPT结构主要是由闪烁体或荧光体层加具有光电二极管作用的非品硅层在加TFT阵列构成的平板检测器。电荷耦合器或CMOS器件以及线扫描等技术结构上包括可见光转换屏,光学系统和CCD或CMOS。
3 成像的快捷阅读
由于成像方法的改进,除了在成像质量方面有明显提高外,图像数量也急剧增加。例如随着多层CT的问世,每次CT检查的图像可多达千幅以上,因此,无法想象用传统方法能读取这些图像中蕴含的动态信息。这时在显示器上进行的“软阅读”正在逐渐显示出其无可比拟的优越性。软拷贝阅读是指在工作站图像显示屏上观察影像,就X线摄影而言这种阅读方式能充分利用数字影像大得多的动态范围,获取丰富的诊断信息。
4 PACS的广阔发展空间
随着计算机和网络技术的飞速发展,现有医学影像设备延续了几十年的数据采集和成像方式,已经远远无法满足现代医学的发展和临床医生的需求。PACS系统应运而生。PACS系统是图像的存储、传输和通讯系统,主要应用于医学影像图像和病人信息的实时采集、处理、存储、传输,并且可以与医院的医院信息管理系统放射信息管理系统等系统相连,实现整个医院的无胶片化、无纸化和资源共享,还可以利用网络技术实现远程会诊,或国际间的信息交流。PACS系统的产生标志着网络影像学和无胶片时代的到来。完整的PACS系统应包含影像采集系统,数据的存储、管理,数据传输系统,影像的分析和处理系统。数据采集系统是整个PACS系统的核心,是决定系统质量的关键部分,可将各种不同成像系统生成的图象采入计算机网络。由于医学图像的数据量非常大,数据存储方法的选择至关重要。光盘塔、磁带库、磁盘陈列等都是目前较好的存储方法。数据传输主要用于院内的急救、会诊,还有可以通过互联网、微波等技术,以数据的远距离传输,实现远程诊断。影像的分析和处理系统是临床医生、放射科医生直接使用的工具,它的功能和质量对于医生利用临床影像资源的效率起了决定作用。综上所述,PACS技术可分为三个阶段,(1)用户查找数据库;(2)数据查找设备;(3)图像信息与文本信息主动寻找用户。
5 技术——分子影像
随着医学影像技术的飞速发展,在今天已具有显微分辨能力,其可视范围已扩展至细胞、分子水平,从而改变了传统医学影像学只能显示解剖学及病理学改变的形态显像能力。由于与分子生物学等基础学科相互交叉融合,奠定了分子影像学的物质基础。Weissleder氏于1999年提出了分子影像学的概念:活体状态下在细胞及分子水平应用影像学对生物过程进行定性和定量研究。
分子成像的出现,为新的医学影像时代到来带来曙光。基因表达、治疗则为彻底治愈某些疾病提供可能,因此目前全世界都在致力于研究、开创分子影像与基因治疗,这就是21世纪的影像学。 新的医学影像的观察要超出目前的解剖学、病理学概念,要深入到组织的分子、原子中去。其关键是借助神奇的探针--即分子探针。到目前为止,分子影像学的成像技术主要包括MRI、核医学及光学成像技术。一些有识之士认为;由于诊治兼备的介入放射学已深入至分子生物学的层面,因此,分子影像学应包括分子水平的介入放射学研究。
6 学科的交叉结合
交叉学科、边缘学科是当今科学发展的趋势。影像技术学最邻近的学科应为影像诊断学。前者致力于解决信息的获取、存储、传输、管理及研发新的技术方法;后者则将信息与知识、经验结合,着重于信息的内容,根据影像做出正常解剖结构的辨认及病变的诊断。两者相辅相成,互为依托。所以,影像技术学的发展离不开影像诊断学更密切地沟通与结合将为提高、拓展原有成像方式及开辟新的成像方式做出有益的贡献。医用影像诊断装置用于详细地观察人体内部各器官的结构,找出病灶的位置毫克大小,有的还可以进行器
官功能的判断 。还有医用影像诊断装备情况,已成了衡量医院现代化水平的标志。
7 浅谈医学影像技术的下一个热点
医疗保健事业在经济上的窘迫使得90年代以来,成为一个没有大规模推广一种新的影像技术的、相对沉寂的时期,延续了一些现有影像技术的发展,使得他们中至今还没有一种影像技术能对影像学产生巨大的影响。随着科技的发展,最近逐渐发展起来的一批有希望的影像技术。如:磁共振谱(MRS),正电子发射成像(PET)单光子发射成像(SPECT),阻抗成像(EIT)和光学成像(OCT或NRI)。他们有可能很快成为大规模应用的影像技术,将为脑、肺、乳房及其他部位的成像提供新的信息。
7.1 磁源成像
人体体内细胞膜内外的离子运动可形成生物电流。这种生物电流可产生磁现象,检测心脏或脑的生物电流产生的磁场可以得到心磁图或脑磁图。这类磁现象可反映出电子活动发生的深度,携带有人体组织和器官的大量信息。
7.2 PET和SPECT
单光子发射成像(SPECT)和正电子成像(PET)是核医学的两种CT技术。由于它们都是接受病人体内发射的射线成像,故统称为发射型计算机断层成像(ECT)。ECT依据核医学的放射性示踪原理进行体内诊断,要在人体中使用放射性核素。ECT存在的主要问题是空间分辨率低。最近的技术发展可能促进推广ECT的应用。
7.3 阻抗成像(EIT)
EIT是通过对人体加电压,测量在电极间流动的电流,得到组织电导率变化的图像。 目的在于形成对体内某点阻抗的估计。这种技术的优点是,所采用的电流对人体是无害的,因而对成像对象无任何限制。这种技术的时间分辨率很好,因而可连续监测实际的应用,已实现以视频帧速的医用EIT的实验样机。
7.4 光学成像(OTC或NIR)
近期的一些实质性的进展表明,光学成像有可能在最近几年内发展成为一种能真正用于临床的影像设备。它的优点是:光波长的辐射是非离子化的,因而对人体是无伤害的,可重复曝光;它们可区分那些在光波长下具有不同吸收与散射,但不能由其它技术识别的软组织;天然色团所特有的吸收使得能够获得功能信息。它正在开辟它的临床领域。
7.5 MRS
MRS是一种无创研究人体组织生理化的极有用的工具。它所得到的生化信息可与人体组织代谢相关联,并表明它正常组织的方式有差别。目前MRS还没有常规用于临床,但已有大量技术正在进行正式适用。
上述的几个先进的技术,究竟哪一个能成为医学影像技术的热点,我们认为应要有最大效益、安全和经济是最为重要的。在逝去的20世纪,医学影像技术经历了从孕育、成长到发展的过程,回顾过去可以断言它在防治人类疾病及延长平均寿命方面是功不可没的。在一切“以人类为本”的21世纪中,人们将继续用医学影像技术来为人们的健康服务。
布拉格条件:
2d sin θ = nλ,
式中,λ为X射线的波长,λ=1.54056 Å,
衍射的级数n为任何正整数;
d和θ是对应的一组数据;当X射线以掠角θ(入射角的余角,又称为布拉格角)入射到晶体或部分晶体样品的某一具有点阵平面间距d的原子面上时,就能满足布拉格方程或者布拉格条件,从而产生三维衍射,衍射强度用感光照片或者闪烁接收器等进行接收、从而获得一组X射线粉末衍射图或资料。
这是一个十分复杂的问题,但是布拉格、劳厄等简化了这个问题。在对衍射原理进行讨论或者对衍射谱图进行解析的过程中,引入了晶面间距d和衍射指数n的概念,于是使问题得到了简化。当把衍射指数指标化后,在布拉格方程中,一般可只取n=1,即都把衍射峰看作某晶面的一级衍射峰。 如440衍射斑点或衍射峰可以解析为110晶面的4级衍射贡献、或者220晶面的2级衍射贡献、或者440晶面的1级衍射贡献;待到指标化后,它只被看作440晶面的一级衍射。如此类推。
X射线衍射分析法进行物相分析时,常用照相法和衍射仪法获得样品衍射花样。它们都要遵循衍射原理,衍射原理中最重要的就是布拉格公式或布拉格方程。
厄瓦尔德反射球,可以用图解的方式解释衍射原理:
倒易点阵最重要的应用就是用厄瓦尔德反射球图解并阐述了衍射原理。调整一级布拉格公式2d sin θ = λ 为:
sin θ =λ/(2d) = (1/d)/(2/λ),
这个式子表明,一级布拉格公式的所有元素都可以集中到一个直角三角形,θ角的正弦可以表示为晶面间距d的倒数(1/d作θ角相对的直角边)与2倍波长λ倒数(2/λ作斜边)的商。
[图1 厄瓦尔德反射球]
图1是著名的Ewald反射球。以样品位置C为中心,1/λ为半径作圆球,入射X射线ACO(直径)的A、O两点均在球赤道圆上,设想晶体内与X射线AC成θ角的晶面(hkl)形成衍射线CG交赤道圆于G,则AG⊥OG。∠OAG=θ,OG=1/d。G点是符合布拉格方程的(hkl)晶面的衍射斑点,G点必在这个球面上。此球称为厄瓦尔德反射球。CG是衍射线方向,∠OCG=2θ是衍射角。G点还可以看作是以O点为原点的衍射面(hkl)的法线方向上的一点,该法线长度等于衍射面系列的晶面间距dhkl的倒数,不同于真实晶体的虚幻的点O、G及衍射面等组成了以晶体为正点阵的倒易点阵诸元素。O点是倒易点阵原点,OG是倒易矢量Hhkl。
单晶体的倒易阵是在三维空间有规律排列的阵点,根据厄瓦尔德图解可以领悟到单晶体的衍射斑点组成。粉末多晶体由无数个任意取向的晶粒组成,所以其某一确定值晶面(hkl)的倒易点如(110)在三维空间是均匀分布的,所有晶粒这些倒易点的集合构成了一个以O为球心、半径为1/dhkl(=Hhkl)的倒易球壳,显然这个倒易球壳来源于那个{hkl}晶面族的衍射。不同晶面间距d晶面的衍射对应不同半径的同心倒易球壳,它们与反射球相交,得到一个个圆。以该圆为底面、以反射球心为顶点的旋转圆锥称为衍射圆锥或衍射锥,它的顶角夹角等于4θ。因为,当样品单晶旋转时或样品是多晶体时,满足布拉格方程的倒易点阵点不仅是一个已标出的G点,而是以C为顶点、以CO为对称轴、以CG为母线的旋转圆锥面都是样品中一个(hkl)晶面系列的衍射方向,该旋转圆锥面的顶角为4θ,其与反射球交点轨迹就是G点所在的垂直于直径ACO的圆。
[图2 旋转晶体的倒易点阵]
这是(hkl)晶面等于某一组特定值时的情况。当(hkl)值换为另一组值,衍射面自然也变为另一组值,布拉格角θhkl随hkl值变换而不同于前一个θ角,衍射角2θhkl也随之改变,衍射斑点的位置也相应改变。晶面指数不是连续变化,衍射圆锥面也相应地断续发生。旋转晶体在其转轴[001]方向获得如图2的倒易点阵结构:以转轴为轴的以晶体处即反射球心为顶点的以2θ为半顶角的一系列不连续的圆锥面再与反射球的交线圆。这些圆平面垂直于纸面,故在纸面上投影画为直线。从中心向两侧分别标以l=0、±1、±2、……。用感光胶片在垂直于l轴或C*轴方向(*表示属于倒易点阵空间)接收,会得到一系列同心圆环(或称为德拜圆环)。放感光胶片到平行于l轴方向,接收到的由衍射锥留下的交线图案就是一系列类双曲线极限球。
图3是平板照相法(平面底片法)获得X射线衍射图原理的图解;感光胶片垂直于X射线摆放。图3中的样品就是无规取向聚甲醛POM。
这种照相法的优点是一次实验可获得较多的衍射记录。解析衍射图案可以获得样品的许多结构信息,如取向情况,结晶情况等。
园筒底片法(又叫回转照相法或旋晶法):
研究晶体结构时,特别是研究对称性较低晶体结构时,几乎总是使和易于处理和解析的单晶法。
回转照相法
单晶固定在测试头上射线束照射的中心位置,使某晶轴平行于旋转轴。感光胶片装在园筒形相盒内,相盒园筒的中心轴线与转轴重合。使用单色X射线,垂直地入射位于转轴上的单晶某轴。设该晶轴为C轴,单色光波长入是常数,则单晶衍射的反射球具有固定的半径1/λ。当单晶在其平衡位置附近不断地来回转动(回转或回摆)或单向转动时,倒易点阵也随之摆动或转动。一切能使感光胶片感光的衍射线必然满足
c(cosγ—cosγo)=lλ,
固晶轴与λ射线垂直,转动的衍射线集合组成了一套套同轴的L是层线数。圆锥面(特称劳厄锥),见图4。图4是回转照相、衍射劳厄锥、衍射底片层线晶胞参数求解图示图。λ射线所在的平面是一个大圆,在圆筒底片引发感光形成赤道线,指数为hko;在展开的相平面中是位于中央的水平真线,称为O级层线(l=0)。向上(或向下)依次是第1,2,…层线(指数分别为hk1,hk2等),它们与0层线都是互相平行的水平直线。
图5是多晶粉末德拜-谢乐照相法示意图。胶片贴内壁安装。粉晶圆锥衍射面被德拜-谢乐园筒形感光胶片所截,每个劳厄锥的截线都是一对关于X射线入射点为对称的弧线。
多晶粉末衍射仪法
衍射仪的接收器把获得的光的闪烁信号转化为强度输出,如果用X-Y型记录仪画出谱图,就是多晶粉末衍射谱。横坐标是衍射角(2θ);纵坐标是衍射强度
吴有训(1897-1977),江西高安人,1920年毕业于南京高等师范,1921年赴美国芝加哥大学随康普顿教授从事物理学研究,1926年获博士学位。我精心为你整理了关于吴有训作文,希望对你有所借鉴作用哟。
正是在这段时间里,他参与了康普顿教授领导下的X射线散射研究工作,取得了一系列成果,使他在国际物理学界一举成名。美国物理学家康普顿在研究X射线的散射时,利用新发展的波长测量技术,意外地发现经过散射的X射线波长变长了,这便他陷入困惑之中。经过思考,康普顿提出假说:假定一个光子撞击一个电子,电子在反弹时吸收了光子的一些能量,从而使光子波长变长,这样光子就像粒子一样。牛顿早年提出过光的粒子说,康普顿使粒子说复活了。康普顿1923年到达芝加哥大学时,吴有训已在芝加哥大学两年了。在康普顿的小组里,吴有训通过实验和理论分析,验证了某些X射线经散射后波长的变化。1924年他与康普顿合作发表了《经过轻元素散射的铝(Ka)射线的波长》,因此,物理学界把某些X射线经散射后波长变长的现象称为康普顿-吴有训效应。康-吴效应在现代物理学发展迸程中有重要地位。康-吴效应导致了法国科学家德布罗意提出了一个相反的命题:既然光波呈粒子效应,那么粒子为什么不能具有波的效应呢?德布罗意提出了“物质波”的理论;当薛定蹲知道了“物质波”理论时又迅速将其发展力量子波动力学,提出了新的原子结构模型。因此可以说,在普朗克、玻尔等人开创的现代物理学中,吴有训作出了杰出贡献。
吴有训回国后,1928年任清华大学物理系主任、理学院院长。他连续发表有关X射线散射的论文50多篇,并积极组织开展现代物理学课程,亲自指导学生查阅文献,制备实验装置。他很注意实验课教学,培养了一批中国物理学的精英。
吴有训1948年任上海交大教授,1949年任交大校务委员会主任。上海交大的学生受他的教育培养,后来涌现出了一些赫赫有名的人物。
1950年,吴有训任中国科学院副院长。新华社1960年7月3日伦敦电:应英国皇家学会邀请,中国科学院代表团在团长、中国科学院副院长吴有训的带领下,参加该会成立300周年庆祝大会。英国科学技术大臣会见了代表团。
1977年12月7日,吴有训在京逝世,终年80岁。1988年,邮电部发行邮票纪念这位我国现代物理学的先驱。邮票背景图案正是有名的康-吴效应,正面面容清灌的科学家正注视着我们。
“百里不同风,千里不同俗”,世界上有许许多多个国家,每个国家的风俗习惯是不同的,不同的国家喜欢的衣着也是不同的。今天,我要带大家去了解的是日本的和服和韩国人穿的“韩袍”。
和服是是日本大和民族的传统服饰,在当地被称为“着物”,因和服的图案与色彩反映了大自然的具体意象,又叫“赏花幕”。和服不用纽扣,只用把结的腰带,腰带种类很多,打结方法也不同,广泛使用的是“太鼓结”,就是在后腰打结处的腰带内垫一个纸或布做的芯。由于打结很费事,二战后又出现了“改良带”和“文化带”。
“韩袍”是韩国人的传统服装,它的样式适合韩国的气候,和韩国人起坐习惯。女性的韩服短上衣搭配优雅的长裙,上衣和长裙的颜色,五彩缤纷,有的还加了明艳华丽的锦绣。
不同的地区有不同的特点,不同的国家有不同的色彩,生活中的点点滴滴汇成一幅幅绚丽多姿的风情画,无不体现出丰富多彩的地域特色,无不展示着各个国家的独特魅力。
康普顿效应发现于1922年,这一发现具有伟大的历史意义,但是由于经典物理观念根深蒂固,康普顿效应一经提出,就遭到人们的怀疑和非难。有人认为实验证据不够充分,提出新的实验结果,作出新的解释。向康普顿的结论挑战。 为了取得更全面的实验证据,康普顿所在的芝加哥大学物理实验室开展了深入的研究,其中来自中国的研究生吴有训工作最有成效。他以高超的实验技术、严密细致的,为康普顿效应的确认作出了重大贡献。
吴有训是1921年底赴美,1922年1月进入芝加哥大学,正好在这两年,康普顿以 访问学者 身份在芝加哥大学从事研究和教学,1923年,他正式成芝加哥大学教授。所以几乎从一开始,吴有训就和康普顿一起进行X射线的散射实验。康普顿最初发表的论文只涉及一种散射物质(石墨),尽管已经获得了明确的资料,但终究还只限于某一特殊条件,难以令人信服。为了证明这一效应的普遍性,吴有训在康普顿的指导下,做了七种物质的X射线散射 曲线 ,并于1925年发表论文,有力地证明了康普顿效应的客观存在。
吴有训进一步研究康普顿效应,并且把康普顿效应的理论向前推进。有一段时期 前苏联 学者鉴于吴有训的工作对肯定康普顿效应有功绩,因此将康普顿效应改称为康普顿-吴有训效应,吴有训却公开表示不同意,表现了一位科学家求实的态度和谦虚的美德。
1897年出生的吴有训,父亲吴起辅在城里给人家经营稠布庄,母亲邓宝贤在家里操持家务管理孩子,吴有训是家里的次子,可是长子夭折,吴有训就成了长子,家里人都宠爱他,吃穿优先,转眼到了上学的年纪,江西荷山石溪吴村没有私塾,父亲就找本家兄弟吴起瑞教吴有训并兼办私塾,这样吴有训就有了学上,先是三字经,再是百家姓,他都背过了,他总是询问老师这样那样的问题,老师教他已经力不从心了,四年过去了,恰巧当时村里一个名人退休回家,吴有训的父亲有找到他,并且资助他继续办学,教授吴有训和同村里的孩子,这个吴起銮在外见识广博,相信物竞天择适者生存的`道理,既等旧学又明新学,既教语文又教数学,让学生学国语,十二岁的吴有训跟着他学习起来,这时候吴有训如饥似渴的学习,让他父亲给他买书籍,夜以继日地读,都累病了。
1911年,吴有训已经成了一个堂堂少年,这时候辛亥革命爆发,社会变好,高安县隶属瑞州府,民国改元废府 ,瑞州和府学堂改为瑞州中学,扩大招生广纳学子,吴起銮极力推荐怂恿吴有训参加考试,吴有训笔试过关,面试时的考题是和物竞天择有关,他的爱好得到了发挥,不怯场对答如流,监督老师以为他是县立高等小学的学生呢,就这样成了瑞州中学的学生。
两年后瑞州中学奉命并入省学,吴有训以优异成绩转入省立第二中学继续就读,就这样17岁的吴有训离开家乡到了省城南昌上学。由于家庭经济拮据,吴有训放弃了报考名牌大学的心愿,就近报考了南京师范大学,预科一年,本科三年,可以免收学生学宿膳费。就这样22岁的吴有训顺利的从省立第二中学考入了南京高等师范学校理化部。1919年结婚,1921年,生了儿子的吴有训以特别优秀的成绩考取官费留学美国。1922年12月,吴有训到美国芝加哥大学研究生院报到。跟康普顿学习。
吴有训,江西高安人,物理学家、教育家,中国近代物理学研究的开拓者和奠基人之一,他被称为中国物理学研究的“开山祖师”。吴有训的贡献主要体现在X射线、特别是对散线和吸收方面的研究,20世纪20年代在X射线散射研究中以系统、精湛的实验和精辟的理论分析为康普顿效应的确立和公认作出了重要贡献。回国后开创X射线散射光谱等方面的实验和理论研究,创造性地发展了多原子气体散射X射线的普遍理论。曾先后在多所高等学校任教,培养了几代科学人才,吴有训在清华大学建立起中国第一个近代物理研究实验室,开创了中国物理学研究的先河。
吴有训说,科学工作,在精细与有恒,来看这位清华物理化学的故事
抗战时期,吴有训教授(1897-1977)一直在西南联大任教。1940年,地质系学生胡伦积请他题写赠言,吴有训欣然写下:“科学工作,在精细与有恒。”40多年后,胡伦积回忆起当时的情景仍感慨万千:“这两句话在我学习地质科学中,是非常有指导意义的,这是老科学家自己学习实践的总结,也是老科学家对后辈科学工作者的诚恳希望。”从吴有训教授的治学与科研来看,这也是他一生身体力行的准则。
吴有训,于1897年出生在江西高安,1916年以优异成绩考入南京高等师范学校(今南京大学),后于1921年考取官费留美资格、赴美国芝加哥大学物理系学习,师从著名物理学家康普顿教授,并于1926年获得博士学位。在芝大学习期间,吴有训接受了验证康普顿效应的课题,夜以继日埋头于实验室里,进行艰苦的实验和严格的计算、分析、整理,终于获得了15种元素散射X线的光谱图。他的实验不管是在精细度还是在可靠性方面都无可挑剔,形成了对康普顿效应广泛适用性的强有力证明,引起科学界的关注。康普顿效应很快得到了学界的认可和接受,1927年康普顿教授获得了诺贝尔物理学奖。吴有训的工作也得到了物理学界的重视,他的名字随之而闻名中外。
1928年,学成归国两年的吴有训被聘为清华大学物理系教授,并先后担任物理系主任、理学院院长,与清华结下了不解之缘。在清华执教期间,他注重为学生打好基础,强调“本系自最浅至最深之课程,均注重于解决问题及实验工作,力矫现实高调及虚空之弊”。作为世界闻名的科学家,吴有训教授在讲授《普通物理学》等基础课程时注重深入浅出,将最新研究成果引进课堂,激发学生们钻研探索的精神。他还特别注重实验科学,在清华创建了第一个物理实验室,是我国开展近代物理学实验研究的先驱。他不辞辛劳,诲人不倦,亲自指导学生查阅文献,制备实验装置,以严谨的作风培养出王淦昌、赵九章、余瑞璜、翁文波等许多优秀学生。
在科研工作中,吴有训坚持践行“精细与有恒”。他强调搞科学工作来不得半点马虎,一定要精益求精,并且要持之以恒、坚持到底。为了验证康普顿效应,他进行了上百次实验,整理了上百万字实验笔记。在公布实验结果后,哈佛大学一位教授提出异议,声称实验无法重复。吴有训对自己的实验充满信心,他核对了所有实验数据,确定无误后,亲自前往哈佛大学,当场演示了实验过程。他的动作熟练而果断,实验结果准确无误,博得了在场同行热烈的掌声,精细的实验完全消除了别人的疑虑。
在清华讲授第一堂物理实验课时,吴有训教授要求学生用一根两厘米长的短尺度量一段3米的距离,度量一定要准确。这是一个非常简单的实验,但要求必须精细,稍有疏忽,就会出错。他要让学生明白:在科学实验中要重视每一个细节,差之毫厘,失之千里。
吴有训教授经常教导学生,科学研究的道路并非平坦,要取得成就,必须做到持之以恒。钱三强因为听了吴有训关于康普顿效应的演讲,决定一定要来清华跟随吴先生学习。1932年他如愿考入清华大学物理系,吴有训鼓励他:“你的愿望很好,只要脚踏实地努力,并持之以恒,一定能成功!”钱三强没有辜负老师的期望,为我国原子能事业的发展做出了重要贡献。而当年曾获得吴先生亲笔赠言的胡伦积,同样牢记老师的教诲,远赴东北,历任长春地质学院及东北大学教授,一干就是40多年,为我国地质事业的发展培养了大批人才。