如何形象地理解固体物理中的空间?

k空间是普通空间在傅立叶变换下的对偶空间,主要用于磁共振成像的成像分析。磁共振成像中的射频波形设计、量子计算中的初态制备等其他概念也使用了K空间的概念。k对应的是波动数学中出现的波数,可以说是“频率空间频率”的概念。

磁共振成像对比阶段的数据采集和重建分析:可以称之为“成像k空间”。

在磁共振成像的激发阶段,分析射频和梯度磁场的联合设计;可以称之为“激发k空间”。

在某些情况下,磁共振成像需要通过射频来激发特定的体积,但一般的射频激发方法可能会遇到重叠的问题。1989年,John Pauly、Dwight Nishimura、Albert Macovsk等人提出用K空间分析同时设计小角度射频磁场和梯度磁场。例如,这种方法允许在横膈膜上的小区域进行激励,以监测由呼吸引起的横膈膜运动,这有利于胸部磁共振图像的图像采集和处理。

此外,该方法还可用于设计同时选择性激发空间和共振频率的射频和梯度磁场。应用包括水图像和脂肪图像的单独采集,或磁共振频谱图像(MRSI)的应用。

固体物理学是研究固体中各种粒子的物理性质、微观结构、运动模式和规律及其相互关系的学科。物理学的一个重要分支,涉及力学、热学、声学、电学、磁学和光学。固体应用广泛,每个时代都有自己独特的固体材料、器件和相关产品。现代固体物理学形成于20世纪40年代。它是先进微电子学、光电子学、光子学等技术和材料科学的基础,其重要性是显而易见的。

固体物理学的成就和实验手段对化学物理、催化、生命科学和地球科学的影响越来越大,正在形成一个新的交叉领域。

固体通常是指受到剪切应力时具有一定刚性的物质,包括结晶和无定形固体。固体相对稳定、致密、自持,能承受剪切应力,是由大量原子(离子或分子)凝聚而成。根据原子排列的特点,固体可以分为三类:晶体、准晶和非晶。构成晶体的粒子在三维空间中排列形成晶格,晶格具有周期性和与周期性相兼容的空间取向序。所有晶体可分为七种晶系:三斜晶系、单斜晶系、正交晶系、四方晶系、三角形晶系、六方晶系和立方晶系。晶体的对称性可以用32个点群和230个空间群来描述。1984年,D. Sheshman等人发现准晶,其组成粒子在空间排列形成准晶,不具有周期性,但与晶体的空间取向序不同。无定形固体也叫非晶固体或玻璃固体,其中的颗粒排列是无序的。但在1-2原子范围内,由于化学键的作用,整体无序结构中存在短程有序。这三种固体的结构可以用X射线、电子束和中子束衍射技术鉴定和确定。