醫(yī)用物理學(xué)x射線(xiàn)

1、第十三章 X射線(xiàn),1895年，倫琴在研究陰極射線(xiàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)一種人眼看不見(jiàn)而穿透本領(lǐng)很強(qiáng)的的輻射，它能使一些晶體發(fā)出熒光，使氣體電離，并能使相片底片感光。倫琴稱(chēng)它為X-射線(xiàn)，現(xiàn)也稱(chēng)為倫琴射線(xiàn)。在醫(yī)學(xué)上仍俗稱(chēng)X射線(xiàn)（X-ray）。,X射線(xiàn)是一種波長(zhǎng)很短的電磁波。醫(yī)學(xué)上使用的X射線(xiàn)的波長(zhǎng)在0.001~10nm之間。,習(xí)題： 6，7，10，11，13,第一節(jié) X射線(xiàn)的產(chǎn)生,1 、產(chǎn)生的條件,a 、有高速運(yùn)動(dòng)的電子流,b 、有適當(dāng)?shù)恼系K物— 靶

2、，用來(lái)阻 止電子的運(yùn)動(dòng)，把電子的動(dòng)能轉(zhuǎn) 變?yōu)閄射線(xiàn)的能量。,一、X射線(xiàn)的產(chǎn)生裝置,2、X射線(xiàn)的發(fā)生裝置原理圖,管電壓—用來(lái)加速電子。管電流—調(diào)節(jié)變阻器R，以控制陰極發(fā)射的電 子數(shù)，從而控制管電流。,陰極—發(fā)射電子 陽(yáng)極—電子轟擊對(duì)象（靶）。管子兩端的直流高壓用來(lái)加速電子，讓電子以 極高的速度轟擊陽(yáng)極。為了不與空氣分子 碰撞

3、而失去能量，射線(xiàn)管抽成真空。電子 轟擊陽(yáng)極產(chǎn)生X射線(xiàn)的效率為1%，99%轉(zhuǎn) 變?yōu)闊崮?，必須采取散熱措施，否則陽(yáng)極 會(huì)熔化。,,,,,,,,措施：（1）陽(yáng)極鑲在大塊銅片上 （2）使電子打在陽(yáng)極上的面積大些（焦斑） 太大會(huì)使像模糊。 （3）使陽(yáng)極高速旋轉(zhuǎn)

4、 （4）間歇工作 （5）選擇熔點(diǎn)高的靶材料 （6）原子序數(shù)大的產(chǎn)生X射線(xiàn)的效率高,3 、實(shí)際焦點(diǎn)與有效焦點(diǎn),二、X射線(xiàn)的強(qiáng)度和硬度,1、X射線(xiàn)的強(qiáng)度單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)與射線(xiàn)方向垂直的單面積的X 射線(xiàn)的能量，表示X射線(xiàn)的量，單位：J/m2s,改變：管電流 X光子數(shù)多 管電壓 每個(gè)光子能量大 陽(yáng)極材料 原子序

5、數(shù)高，X射線(xiàn)的強(qiáng)度大 在一定管壓下，用管電流的毫安數(shù)表示X射線(xiàn)的強(qiáng)度。,,2、X射線(xiàn)的硬度,表明X射線(xiàn)的質(zhì)，是指X射線(xiàn)貫穿物質(zhì)的本領(lǐng)。X射線(xiàn)光子的能量越大（hv），越不容易被物質(zhì)吸收，貫穿本領(lǐng)就越大，硬度越硬。,管電壓高，到達(dá)靶的電子能量越高，X光子的能量也越大，硬度就越大。因此改變管電壓可控制硬度。常用管電壓的千伏數(shù)表示X射線(xiàn)的硬度。,表12-1 醫(yī)學(xué)上按X射線(xiàn)硬度的分類(lèi)及主要用途

6、 P220,三、 X射線(xiàn)譜,X射線(xiàn)譜：連續(xù)譜和標(biāo)識(shí)譜。 連續(xù)譜與靶物質(zhì)無(wú)關(guān) 不同的靶物質(zhì)有不同的標(biāo)識(shí)譜,產(chǎn)生機(jī)制 連續(xù)X射線(xiàn)的發(fā)生韌致輻射過(guò)程。,1、連續(xù)X射線(xiàn)譜,連續(xù)譜特性,當(dāng)管電壓較小時(shí)只出現(xiàn)連續(xù)X射線(xiàn)譜。,強(qiáng)度為零的相應(yīng)波長(zhǎng)是連續(xù)譜中的最短波長(zhǎng)，稱(chēng)為短波極限（ ）。

7、,產(chǎn)生機(jī)制,2、標(biāo)識(shí)X射線(xiàn)譜,標(biāo)識(shí)譜特性,標(biāo)識(shí)X射線(xiàn)譜是原子內(nèi)層電子躍遷產(chǎn)生的。各元素的標(biāo)識(shí)譜有相似的結(jié)構(gòu)。標(biāo)識(shí)譜的波長(zhǎng)取決與陽(yáng)極靶的材料，不同的 靶物質(zhì)有不同的X射線(xiàn)譜。當(dāng)管電壓為幾十千伏時(shí)才能激發(fā)標(biāo)識(shí)譜。,醫(yī)用X射線(xiàn)是連續(xù)X射線(xiàn)。,第二節(jié)、X射線(xiàn)的基本性質(zhì),X射線(xiàn)除了具有光的一般特性，如反射、折射、干涉、衍射和偏振等現(xiàn)象之外，由于它的波長(zhǎng)短，還具有如下一些特性： 1、貫穿本領(lǐng) 很強(qiáng)

8、 ?小，?大，光子能量h?大 ?貫穿本領(lǐng)很強(qiáng)，能夠進(jìn)入物體內(nèi)部甚至穿透物體。貫穿程度與物質(zhì)性質(zhì)和X射線(xiàn)光子能量有關(guān)。,2、熒光作用 X射線(xiàn)人眼看不見(jiàn)，但能使某些物質(zhì)（硫化鋅）產(chǎn)生熒光，熒光強(qiáng)度與X射線(xiàn)的強(qiáng)弱有關(guān)。X射線(xiàn)透視就是利用熒光作用來(lái)觀察X射線(xiàn)透過(guò)人體后所成的影象。 3、感光作用 X射線(xiàn)能使照相底片感光。醫(yī)學(xué)上利用這一特性來(lái)進(jìn)行X射線(xiàn)攝影。 4、電離作用 X射線(xiàn)能使原子或

9、離子電離。在X射線(xiàn)照射下氣體被電離而導(dǎo)電，電離電流與X射線(xiàn)的強(qiáng)度成正比，所以利用電離可測(cè)量X射線(xiàn)的強(qiáng)度. 5、生物效應(yīng) 生物組織經(jīng)一定量的X射線(xiàn)照射，會(huì)產(chǎn)生電離和激發(fā)，使細(xì)胞受到損傷、抑制、死亡或通過(guò)遺傳變異影響下一代。,第三節(jié) X射線(xiàn)的衰減規(guī)律,X射線(xiàn)通過(guò)物質(zhì)時(shí)，原進(jìn)行方向強(qiáng)度逐漸減弱的現(xiàn)象稱(chēng)為物質(zhì)對(duì)X射線(xiàn)的吸收。,一、單能窄束X射線(xiàn)的吸收衰減規(guī)律,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：?jiǎn)紊叫蠿射線(xiàn)束通過(guò)厚度為dx的物質(zhì)層后，其強(qiáng)度減少量

10、-dI與厚度dx以及通過(guò)該薄層的射線(xiàn)強(qiáng)度I成正比。 -dI=?Idx I0: 入射的X射線(xiàn)強(qiáng)度 ? ：線(xiàn)性衰減系數(shù)物質(zhì)性質(zhì)或狀態(tài)不同， ?值就不同,x?為物質(zhì)層x的衰減值, 通過(guò)測(cè)量X射線(xiàn)透過(guò)物質(zhì)層前后的強(qiáng)度I與I0，可以求得該物質(zhì)層的衰減值。,二、質(zhì)量衰減系數(shù)：,質(zhì)量衰減系數(shù)用來(lái)比較各種物質(zhì)對(duì)X射線(xiàn)的吸收本領(lǐng)。,稱(chēng)為質(zhì)量厚度，單位g.cm-2