X射線成像--基礎工業技術與應用

作者：(美)小哈里·E.馬茨//克林特·M.洛根//丹尼爾·J.施內伯克//彼得·J.沙爾|責編:劉信力//楊探|譯者:劉軍//劉文傑//夏連勝
出版社：科學
ISBN：9787030852779

出版日期：2026/03/01
裝幀：平裝
頁數：586

人民幣：RMB 298 元售價：元

內容大鋼

本書系統性地闡述了X射線成像技術的完整知識體系，涵蓋從基礎理論（如X射線物理原理、光子與物質相互作用）、技術方法（輻射源設計、探測器類型、輻射輸運模擬、成像系統配置與優化、數字射線照相（DR）、電腦斷層掃描（CT））到實際應用（航空航天零部件檢測、貨物安檢、汽車製造監測、武器彈藥表徵、特殊核材料探測、文物與藝術品成像）的全鏈條內容，同時強調輻射劑量與安全防護（如劑量單位、屏蔽設計、線性無閾值（LNT）模型），並明確區分了工業與醫學X射線成像的核心差異（如劑量關注度、探測器設計、動態範圍）。本書還詳細介紹了X射線成像技術的發展歷程，從早期的X射線發現到現代工業CT的廣泛應用，展現了這一技術在工業檢測領域的革命性進步。書中不僅回顧了X射線成像技術的歷史，還探討了未來的發展趨勢，包括分散式X射線源、先進演算法以及新型探測器技術等。

作者介紹

(美)小哈里·E.馬茨//克林特·M.洛根//丹尼爾·J.施內伯克//彼得·J.沙爾|責編:劉信力//楊探|譯者:劉軍//劉文傑//夏連勝

第1章  無損評價導論
  1.1  NDE、NDT、NDC簡史
  1.2  NDE在壽命周期管理中的應用
  1.3  X射線和γ射線成像
  1.4  其他NDE方法（X射線和γ射線或高能粒子除外）
    1.4.1  電磁輻射方法
      1.4.1.1  可見光光子的光學檢驗
      1.4.1.2  熱成像或紅外成像
      1.4.1.3  GHz-THz（微波和毫米波）
    1.4.2  利用聲能的NDE方法
      1.4.2.1  超聲檢測
      1.4.2.2  聲發射
    1.4.3  使用示蹤劑的NDE方法
      1.4.3.1  著色滲透檢測
      1.4.3.2  磁粉檢測
      1.4.3.3  泄漏檢測
    1.4.4  其他NDE方法
      1.4.4.1  渦流NDE
  1.5  NDE的有效性與統計學特徵
    1.5.1  檢測概率
    1.5.2  陽性預測值與陰性預測值
    1.5.3  受試者操作特徵曲線
  1.6  開展NDE的時機和頻次
  1.7  工業X射線成像與醫用X射線成像的比較
第2章  X射線史
  2.1  引言
  2.2  奠定基礎
  2.3  X射線的發現
  2.4  X射線發現后的反響
  2.5  放射性的發現
  2.6  放射治療
  2.7  柯立芝管
  2.8  電腦斷層掃描
  2.9  工業CT
  2.10  輻射事故
第3章  X射線和γ射線成像的應用價值
  3.1  引言
  3.2  X射線和γ射線成像的優勢
  3.3  X射線和γ射線成像的局限性
  3.4  實際操作中的相關問題
  3.5  小結
第4章  X射線源和γ射線源物理
  4.1  引言
  4.2  高能光子的類型：X射線、γ射線和湮滅輻射
    4.2.1  電子與X射線輻射的產生
      4.2.1.1  軔致輻射（電子受阻或減速）
      4.2.1.2  特徵X射線
      4.2.1.3  加速的帶電粒子
    4.2.2  原子核與γ射線和X射線的產生
    4.2.3  湮滅輻射的產生

    4.2.4  用於表徵和描述高能光子的單位
第5章  高能光子（X射線和γ射線）與物質的相互作用
  5.1  引言
  5.2  衰減和相位襯度
    5.2.1  衰減：光電吸收、散射和對生成
      5.2.1.1  吸收（光電吸收）
      5.2.1.2  散射
      5.2.1.3  對生成
      5.2.1.4  光核反應
      5.2.1.5  光致裂變
  5.3  衰減度量單位
    5.3.1  線衰減係數μ
    5.3.2  質量衰減係數μm
    5.3.3  原子衰減係數μa
    5.3.4  摩爾衰減係數μM
    5.3.5  各種衰減係數之間的關係
    5.3.6  混合法則
    5.3.7  總衰減/X射線和γ射線衰減現象
  5.4  反射
  5.5  X射線相位效應
    5.5.1  折射
      5.5.1.1  斯涅耳定律
      5.5.1.2  X射線的全外反射
    5.5.2  衍射
    5.5.3  X射線相襯照相
第6章  輻射輸運模擬
  6.1  引言
  6.2  為什麼要模擬射線照相
  6.3  常見輸運模擬的輻射類型
  6.4  模擬方法
    6.4.1  離散坐標方法
    6.4.2  射線追蹤方法
      6.4.2.1  XRSIM—X射線模擬
      6.4.2.2  射線照相模擬代碼HADES
      6.4.2.3  射線追蹤小結
    6.4.3  蒙特卡羅方法
      6.4.3.1  MCNP代碼（LANL）
      6.4.3.2  TART、COG、Peregrine和MERCURY（LLNL）
  6.5  光子輸運模擬舉例
    6.5.1  MCNP在鉛和混凝土反照率分析中的應用
    6.5.2  MCNP在9MV直線加速器准直器設計中的應用
    6.5.3  平板光電二極體陣列探測器內散射模糊的MCNP分析
    6.5.4  HADES質子射線照相模擬用於流體動力學研究
    6.5.5  COG模擬在貨物檢查中的應用
第7章  輻射劑量、安全和屏蔽
  7.1  引言
  7.2  輻射照射量、吸收劑量、劑量當量和有效劑量的度量
    7.2.1  輻射照射量
    7.2.2  吸收劑量
    7.2.3  傳能線密度和輻射加權因子

    7.2.4  劑量當量
    7.2.5  有效人體當量劑量
  7.3  人體的輻射效應
    7.3.1  線性無閾值（LNT）模型
    7.3.2  低有效人體當量劑量對人體的風險
  7.4  用於監測輻射照射量和吸收劑量的輻射測量
    7.4.1  蓋革-米勒計數器
    7.4.2  電離室輻射計
    7.4.3  個人劑量計
  7.5  人體吸收劑量的來源
    7.5.1  天然本底輻射
      7.5.1.1  氡
      7.5.1.2  陸地X射線和γ射線輻射
      7.5.1.3  食品和飲料中的放射性同位素
      7.5.1.4  宇宙輻射
    7.5.2  人造輻射吸收劑量
      7.5.2.1  職業劑量限制
      7.5.2.2  營銷輻射劑量
      7.5.2.3  採礦遺留問題
  7.6  輻射防護基礎
    7.6.1  內照射劑量
    7.6.2  外照射劑量
    7.6.3  屏蔽
      7.6.3.1  半值層和十分之一值層厚度
第8章  輻射源
  8.1  引言
  8.2  理想輻射源
  8.3  光源屬性：亮度、輝度、輻照度、光子通量密度、光子能譜、光源尺寸
  8.4  電力驅動的X射線源
    8.4.1  X射線管
      8.4.1.1  X射線管的常用設計要素和子系統
      8.4.1.2  X射線管配置和類管源
    8.4.2  基於電子加速器的X射線源
      8.4.2.1  靜電發生器
      8.4.2.2  同步輻射X射線源
      8.4.2.3  電子感應加速器
      8.4.2.4  直線加速器
    8.4.3  脈衝X射線源
      8.4.3.1  脈衝X射線管
      8.4.3.2  作為脈衝源的加速器
      8.4.3.3  等離子體X射線源
    8.4.4  激光碟機動X射線源
      8.4.4.1  KαX射線源
      8.4.4.2  自由電子激光X射線源
      8.4.4.3  湯姆孫/逆康普頓散射X射線源
  8.5  放射性同位素X射線源和γ射線源
第9章  輻射探測器
  9.1  引言
  9.2  理想探測器
  9.3  統計學基本考量

  9.4  探測原理
  9.5  探測器類型
    9.5.1  脈衝探測、能量鑒別或積分探測
    9.5.2  點、線或面探測
  9.6  探測器技術
    9.6.1  底片
    9.6.2  電腦射線照相技術
    9.6.3  閃爍體
      9.6.3.1  透明晶體、玻璃或陶瓷閃爍體
      9.6.3.2  顆粒複合閃爍體
      9.6.3.3  結構化閃爍體
    9.6.4  基於CCD的閃爍體面探測器
    9.6.5  基於CMOS的閃爍體面探測器
    9.6.6  直接探測平板
    9.6.7  間接探測平板
第10章  成像系統組件
  10.1  引言
  10.2  X射線成像中探測的信號源
    10.2.1  PΦ的性質
    10.2.2  本底或系統散射Sbk Φ的性質
    10.2.3  物體散射Sobj Φ的性質
    10.2.4  X射線散射校正和射線成像細節
  10.3  屏蔽與准直
    10.3.1  准直器
  10.4  防散射網柵
  10.5  限制性小孔
  10.6  物體定位與控制平台
  10.7  DR/CT採集、處理、控制和顯示
    10.7.1  數據集有多大？
    10.7.2  屏幕上有價值的CT互動工具
    10.7.3  用於CT數據採集的電腦
    10.7.4  DR/CT處理對電腦的要求
    10.7.5  CT重建電腦
    10.7.6  顯示CT數據
第11章  成像系統配置
  11.1  引言
  11.2  一維X射線測量系統
  11.3  射線照相系統
    11.3.1  使用線陣探測器的射線照相
    11.3.2  使用面陣探測器的射線照相
  11.4  三維CT
    11.4.1  CT掃描與一維測量系統
    11.4.2  CT掃描與線陣探測器
    11.4.3  CT掃描與面陣探測器
  11.5  小結
第12章  數字射線照相
  12.1  引言
  12.2  數字射線照相探測器的物理結構
    12.2.1  單探測器系統
    12.2.2  線陣探測器系統

    12.2.3  面陣探測器系統
  12.3  圖像校準的作用和Φ0測量的重要性
  12.4  DR/CT中Φ0圖像的獲取及使用
  12.5  數字射線圖像的數據處理選項
  12.6  數字射線圖像中的偽影
  12.7  體模/測試物體和圖像質量指示器（IQI）
  12.8  數據分析和解釋
第13章  電腦斷層掃描
  13.1  引言
  13.2  CT圖像重建的基本理論
  13.3  CT數據採集與處理
  13.4  CT數據處理及Φ0的重要性
  13.5  CT重建演算法
    13.5.1  感興趣區域與CT視場擴展技術
  13.6  正弦圖
  13.7  CT重建數據中的偽影
    13.7.1  中心偽影
    13.7.2  環狀偽影
    13.7.3  壞像素偽影
    13.7.4  角度定位偽影
    13.7.5  X射線照相放大偽影
    13.7.6  中線偏移偽影
    13.7.7  垂直中心不正確的錐形束偽影
    13.7.8  錐形束缺失數據偽影
    13.7.9  束硬化偽影
    13.7.10  高縱橫比或高衰減物體的散射偽影
  13.8  用於系統評估的測試體模和測試物體
  13.9  數據分析與解釋
第14章  圖像質量
  14.1  引言
    14.1.1  圖像對比度的成分
    14.1.2  空間解析度的成分
    14.1.3  透射圖像雜訊的成分
    14.1.4  X射線透射成像偽影
  14.2  光子統計
  14.3  測量圖像對比度的成分
  14.4  調製傳遞函數
  14.5  信噪比與探測量子效率
  14.6  探測概率與ROC曲線
第15章  特殊技術
  15.1  引言
  15.2  造影劑
  15.3  用於有效原子序數測量的雙能技術
    15.3.1  多能應用的物理基礎
      15.3.1.1  低能雙能技術
      15.3.1.2  高能雙能技術
      15.3.1.3  雙能測量小結
  15.4  主動和被動（發射）CT
  15.5  斷層合成—無需CT的深度信息
  15.6  缺陷自動識別

  15.7  X射線前向散射和背向散射
  15.8  X射線衍射形貌術
  15.9  X射線顯微鏡及光學元件
    15.9.1  針孔顯微鏡
    15.9.2  反射光學顯微鏡
      15.9.2.1  柯克帕特里克-貝茲反射光學顯微鏡
      15.9.2.2  沃爾特物鏡反射光學顯微鏡
    15.9.3  折射透鏡顯微鏡
    15.9.4  衍射光學顯微鏡
第16章  高能光子技術的典型應用
  16.1  引言
  16.2  一維應用
  16.3  二維應用
    16.3.1  40mm榴彈的X射線數字射線照相
    16.3.2  自動變速器
    16.3.3  雙MeV射線照相在高Z材料鑒別中的應用
    16.3.4  氘-氚固體層單殼聚變靶的相襯照相
  16.4  三維應用
    16.4.1  LoTRT靶
    16.4.2  接合檢查
      16.4.2.1  金屬焊接件
      16.4.2.2  星塵再入艙膠黏劑
    16.4.3  航空安全：皮托管的DR和CT
    16.4.4  LX-17高能炸藥的表徵
    16.4.5  汽車行業中的應用
      16.4.5.1  金屬鑄件
      16.4.5.2  擋風玻璃雨刮電機
      16.4.5.3  行星齒輪傳動組件
      16.4.5.4  燃油泵
    16.4.6  渦輪分子真空泵
    16.4.7  NASA的太空硬體設備
      16.4.7.1  NASA開發的先進燒蝕材料
      16.4.7.2  NASA火箭助推器噴管
      16.4.7.3  NASA備用燃料電池泵的故障診斷
    16.4.8  探索MeV成像的極限—9MV和15MV直線加速器
    16.4.9  DS激光ICF靶
    16.4.10  DoD彈藥的CT檢測和斷層合成
      16.4.10.1  WDU-17/B型常規彈頭的CT
      16.4.10.2  多功能引信的CT和層析合成
    16.4.11  始祖鳥化石的斷層合成
    16.4.12  具有文化意義的藝術品和文物的DR和CT
      16.4.12.1  關於米開朗琪羅博那羅蒂《大衛》雕像的若干擔憂
    16.4.13  增材製造結構的CT
  16.5  X射線成像技術在保衛美國本土安全中的應用
    16.5.1  DR和X射線背散射技術用於隨身行李的安全檢查
    16.5.2  托運行李的X射線CT檢查
    16.5.3  托運行李的X射線DR和衍射檢查
    16.5.4  非旋轉機架式安檢CT系統
      16.5.4.1  SureScan非旋轉式機架CT系統
      16.5.4.2  Rapiscan非旋轉式機架CT系統

      16.5.4.3  XinRay實驗室原型非旋轉式機架CT系統
    16.5.5  乘客X射線背散射成像
    16.5.6  X射線照相和背散射技術在貨物非侵入式檢查中的應用
第17章  中子和質子成像
  17.1  熱中子成像
  17.2  MeV中子成像
  17.3  MeV質子成像
術語
參考文獻

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