X(γ)射線(xiàn)射線(xiàn)在物質(zhì)中的衰減規(guī)律

1、nX線(xiàn)強(qiáng)度的衰減，包括距離距離與物質(zhì)物質(zhì)所致的衰減。n* *距離引起衰減：距離引起衰減：從X線(xiàn)管焦點(diǎn)發(fā)出的X線(xiàn)向空間各個(gè)方向輻射，在以焦點(diǎn)為中心而半徑不同的球面上的X線(xiàn)強(qiáng)度與距離(即半徑)的平方成反比，叫X線(xiàn)強(qiáng)度衰減的平方反比平方反比法則法則。n該定律只在真空中成立，在空氣中由于氣體的吸收嚴(yán)格說(shuō)是不成立的，但由于空氣引起的衰減很少，在一般攝影中可忽略不計(jì)。故在一般攝影中，可通過(guò)改變X射線(xiàn)管焦點(diǎn)到膠片的距離來(lái)調(diào)節(jié)X射線(xiàn)的強(qiáng)度。n物質(zhì)引起衰減：物質(zhì)引起衰減：X線(xiàn)通過(guò)物質(zhì)時(shí)，由于X線(xiàn)光子與構(gòu)成物質(zhì)的原子發(fā)生相互作用而產(chǎn)生光電效應(yīng)光電效應(yīng)、康普康普頓效應(yīng)頓效應(yīng)和電子對(duì)效應(yīng)電子對(duì)效應(yīng)等，在此過(guò)程中由于散

2、射散射和吸吸收收使X線(xiàn)強(qiáng)度衰減。性質(zhì)和厚度有關(guān)，而且還取決于輻射自身的性質(zhì)。nX射線(xiàn)強(qiáng)度在物質(zhì)中的衰減規(guī)律是X射線(xiàn)攝影、透視及X-CT檢查的基本依據(jù)，同時(shí)也是屏蔽防護(hù)設(shè)計(jì)的理論根據(jù)。The main contentsn概述n單能窄束X線(xiàn)的衰減規(guī)律n單能寬束X線(xiàn)的衰減規(guī)律n連續(xù)X線(xiàn)的衰減規(guī)律nX線(xiàn)通過(guò)人體的衰減規(guī)律n影響X線(xiàn)衰減的因素Have a rest!概述n線(xiàn)衰減系數(shù)n質(zhì)量衰減系數(shù)、質(zhì)能轉(zhuǎn)移及質(zhì)能吸收系數(shù)n混合物和化合物質(zhì)量衰減與質(zhì)能吸收系數(shù)strengKn當(dāng)吸收體不存在時(shí)，K點(diǎn)輻射強(qiáng)度為I0n在輻射源和探測(cè)器之間放置厚度為X的很薄一層物質(zhì)，由于吸收和散射K點(diǎn)的輻射強(qiáng)度變?yōu)镮。n強(qiáng)度改變

3、II0-I，-表示強(qiáng)度的衰減。n用不同的吸收體、不同能量的射線(xiàn)進(jìn)行測(cè)量時(shí)： I III0 X n輻射在穿過(guò)薄吸收層時(shí)，輻射強(qiáng)度的衰減與物輻射在穿過(guò)薄吸收層時(shí)，輻射強(qiáng)度的衰減與物質(zhì)層的厚度及輻射的質(zhì)層的厚度及輻射的I I0成正比，同時(shí)與成正比，同時(shí)與線(xiàn)性衰線(xiàn)性衰減系數(shù)減系數(shù)的數(shù)值有關(guān)；的數(shù)值有關(guān)；隨輻射束中光子能量隨輻射束中光子能量的增加而減小。的增加而減小。n n表示表示X X線(xiàn)穿過(guò)單位厚度的物質(zhì)層時(shí)強(qiáng)度減少的線(xiàn)穿過(guò)單位厚度的物質(zhì)層時(shí)強(qiáng)度減少的百分?jǐn)?shù)值。百分?jǐn)?shù)值。其SI單位 m m-1-1。n近似正比于吸收物質(zhì)的密度，隨材料的物理狀態(tài)變化。n為避開(kāi)同吸收物質(zhì)密度的相關(guān)性而便于使用，通常采用質(zhì)量

4、衰減系數(shù)質(zhì)量衰減系數(shù)dxIdIxII1100或mndx表示面積為1m2、厚度為dx的立方體所包含物質(zhì)層的質(zhì)量，稱(chēng)為質(zhì)量厚度，SI單位“kgmkgm-2-2”。若為1稱(chēng)為單位質(zhì)量厚度，表示在1m2面積上均勻分布1kg質(zhì)量吸收物質(zhì)層的厚度值。dxIdIdxIdI100或n/表示表示X X線(xiàn)在穿過(guò)質(zhì)量厚度為線(xiàn)在穿過(guò)質(zhì)量厚度為1kg.m1kg.m-2-2的物質(zhì)層的物質(zhì)層后后X X線(xiàn)強(qiáng)度減少的分?jǐn)?shù)值線(xiàn)強(qiáng)度減少的分?jǐn)?shù)值。n質(zhì)量衰減系數(shù)用m m表示，SI單位“m m2 2.kg.kg-1-1” 。1212?1gcmkgmnm m優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：不受吸收物質(zhì)的密度和物理狀態(tài)的影響。如水、冰和水蒸汽，雖然它們的密度

5、和物理狀態(tài)不同，但它們的m都一樣，質(zhì)量厚度“l(fā)kgm-2” 的水、冰和水汽對(duì)X線(xiàn)都有同等量的衰減。n m mKK3 3Z4 n愈短，X線(xiàn)衰減愈少，穿透本領(lǐng)愈強(qiáng)；Z愈高，X線(xiàn)衰減愈大。n質(zhì)量衰減系數(shù)質(zhì)量衰減系數(shù) X線(xiàn)在物質(zhì)中可發(fā)生各種相互作用，相互作用的光子數(shù)可用發(fā)生相互作用的幾率來(lái)表示。n線(xiàn)性衰減系數(shù)是入射光子在物質(zhì)中穿行單位距離時(shí)，平均發(fā)生總的相互作用的幾率。n =+c+coh+k n為光電線(xiàn)性衰減系數(shù)；c為康普頓線(xiàn)性衰減系數(shù)；coh為相干散射線(xiàn)性衰減系數(shù)；k為電子對(duì)效應(yīng)線(xiàn)性衰減系數(shù)。質(zhì)量衰減系數(shù)質(zhì)量衰減系數(shù)n總的質(zhì)量衰減系數(shù)等于各相互作用過(guò)程的質(zhì)量衰減系數(shù)的和：n至于每一項(xiàng)在總衰減系數(shù)中所

6、占的比例，隨光子能量和吸收物質(zhì)Z而變化。kcohc質(zhì)質(zhì)量量衰衰減減系系數(shù)數(shù) 2 2質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù) n在X線(xiàn)與物質(zhì)的三個(gè)主要作用過(guò)程中，X線(xiàn)光子能量都有一部分轉(zhuǎn)化為電子電子(光電子、反沖電子及正負(fù)電子對(duì))的動(dòng)能的動(dòng)能，另一部分則被-些次次級(jí)光子級(jí)光子(特征X線(xiàn)、康普頓散射及湮滅輻射)帶走，總的衰減系數(shù)可表示為兩部分的和，即：n =trtr+s s ntrtrX線(xiàn)光子能量的電子轉(zhuǎn)移部分； ns s X線(xiàn)光子能量的輻射轉(zhuǎn)移部分。 2 2質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)n物質(zhì)中吸收的就是電子轉(zhuǎn)移部分能量。nX線(xiàn)能量的電子轉(zhuǎn)移部分：n trtr=trtr+trtr+k+ktrtrntrtr為線(xiàn)性能量轉(zhuǎn)

7、移系數(shù)線(xiàn)性能量轉(zhuǎn)移系數(shù)，表示X線(xiàn)光子在物質(zhì)中穿行單位長(zhǎng)度距離時(shí)，由于各種相互作用，能量轉(zhuǎn)移給電子的份額。trtr的SI單位是m-1。 ntrtr 、trtr 、ktr分別為光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對(duì)效應(yīng)過(guò)程中光子能量轉(zhuǎn)移為電子能量的線(xiàn)能量轉(zhuǎn)移系數(shù)。n設(shè)光子的能量為h，其中轉(zhuǎn)移給帶電粒子的動(dòng)能的部分為Etr，則tr和的關(guān)系可表示為：hEtrtr 2 2質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)n質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)為：n n質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)表示X線(xiàn)在物質(zhì)中穿行質(zhì)量厚度為1kgm-2時(shí)，因相互作用其能量轉(zhuǎn)移給電子的份額。 ntrtr/ /的SI單位是m2kg-1。trtrtrtrk 3 3質(zhì)能吸收系數(shù)質(zhì)能吸收系數(shù)

8、 n光子與物質(zhì)相互作用過(guò)程中轉(zhuǎn)移給次級(jí)電子的能量，有一部分是通過(guò)軔致輻射損失掉，真正被物質(zhì)吸收的能量等于光子轉(zhuǎn)移給次級(jí)電子的能量減去因軔致輻射損失的能量：n enen=trtr(1(1g)g) ng表示能量變?yōu)檐愔螺椛涞姆蓊~，隨吸收體原子序數(shù)的增加而增大。當(dāng)次級(jí)電子能量在MeV以下時(shí)，g常忽略不計(jì)。nenen為線(xiàn)性能量吸收系數(shù)為線(xiàn)性能量吸收系數(shù)，表示X線(xiàn)在物質(zhì)中穿行單位長(zhǎng)度時(shí)，能量真正被物質(zhì)吸收的份額。 3 3質(zhì)能吸收系數(shù)質(zhì)能吸收系數(shù)nenen /叫做質(zhì)能吸收系數(shù)質(zhì)能吸收系數(shù)，SI單位是m2kg-1。n在計(jì)算X線(xiàn)吸收劑量及研制各種X線(xiàn)劑量?jī)x時(shí)，經(jīng)常用到質(zhì)能吸收系數(shù)。gtren1碳的能量轉(zhuǎn)移、能

9、量吸收光子能量(MeV)Etr (MeV)Een (MeV)0.010.008650.008650.10.01410.01411.00.4400.440107.307.0410095.6271.9( (二二) )質(zhì)量衰減、質(zhì)能轉(zhuǎn)移及質(zhì)能吸收系數(shù)質(zhì)量衰減、質(zhì)能轉(zhuǎn)移及質(zhì)能吸收系數(shù)n質(zhì)量衰減系數(shù)質(zhì)量衰減系數(shù) /表示入射表示入射X X線(xiàn)與物質(zhì)相互作線(xiàn)與物質(zhì)相互作用的總幾率，是所有可能發(fā)生的相互作用的幾用的總幾率，是所有可能發(fā)生的相互作用的幾率之和。率之和。n發(fā)生相干散射或其它彈性碰撞時(shí)，光子能量既不被吸收，也不轉(zhuǎn)移給帶電粒子，它的能量全部給了散射光子。n在光電效應(yīng)、康普頓散射、電子對(duì)產(chǎn)生和光核反應(yīng)(光

10、子與原子核作用發(fā)生的核反應(yīng))等過(guò)程中，部分能量被次級(jí)光子帶走，其余部分轉(zhuǎn)移給帶電粒子。( (二二) )質(zhì)量衰減、質(zhì)能轉(zhuǎn)移及質(zhì)能吸收系數(shù)質(zhì)量衰減、質(zhì)能轉(zhuǎn)移及質(zhì)能吸收系數(shù)n質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)tr/ tr/ 表示這些過(guò)程中光子能表示這些過(guò)程中光子能量轉(zhuǎn)移給帶電粒子的總和。量轉(zhuǎn)移給帶電粒子的總和。n因光核反應(yīng)及其它過(guò)程的發(fā)生幾率很小，帶電粒子的能量主要來(lái)自光電效應(yīng)、康普頓散射、電子對(duì)效應(yīng)。傳遞給帶電粒子的能量，其中又有一部分轉(zhuǎn)移給軔致輻射。n質(zhì)能吸收系數(shù)質(zhì)能吸收系數(shù)enen /表示扣除軔致輻射能量表示扣除軔致輻射能量后，光子交給帶電粒子的能量中用于造成電離、后，光子交給帶電粒子的能量中用于造成電

11、離、激發(fā)，真正被物質(zhì)吸收的那部分能量所占的份激發(fā)，真正被物質(zhì)吸收的那部分能量所占的份額。額。nX線(xiàn)通過(guò)一定厚度的物質(zhì)層時(shí)，有些光子與物質(zhì)發(fā)生了相互作用，有些則沒(méi)有。n光電效應(yīng)光電效應(yīng)和電子對(duì)效應(yīng)電子對(duì)效應(yīng)，則光子被物質(zhì)吸收吸收。n康普頓效應(yīng)康普頓效應(yīng)，則光子被散射散射，散射光子也可能穿過(guò)物質(zhì)層。n穿過(guò)物質(zhì)層的穿過(guò)物質(zhì)層的X X線(xiàn)光子線(xiàn)光子: : a.a.原射線(xiàn)束中的光子原射線(xiàn)束中的光子，能量和方向均未變化,即高能成分 b.b.散射光子散射光子，能量和方向都發(fā)生改變。n單能輻射：?jiǎn)文茌椛洌河上嗤芰肯嗤芰康墓庾咏M成的輻射。n窄束窄束X X線(xiàn)：線(xiàn)：是指不包括散射成分不包括散射成分的射線(xiàn)束，通過(guò)物

12、質(zhì)層后的X線(xiàn)光子，僅由未經(jīng)相互作用或稱(chēng)為未經(jīng)碰撞的原射線(xiàn)光子所組成。n“窄束”是指物理意義上的“窄束”。即使射線(xiàn)束有一定寬度，只要其中沒(méi)有散射光子，就可稱(chēng)之為窄束。n* *單能窄束單能窄束X X線(xiàn)的指數(shù)衰減規(guī)律：線(xiàn)的指數(shù)衰減規(guī)律：n I II I0 0e e-x-xnI0、I分別為X線(xiàn)入射到物體表面時(shí)的強(qiáng)度和到達(dá)厚度為x處的強(qiáng)度；x為吸收物質(zhì)厚度，單位為m 。n還可表示成：n I I I I0 0e e- -m mx xm mnxmX X為質(zhì)量厚度，單位為kgm-2。n上兩式只適用于單能窄束輻射。n(a)不論吸收體多厚輻射強(qiáng)度不能降低為0。n(b) 直線(xiàn)的斜率就是線(xiàn)性衰減系數(shù)值。xII0lnH

13、VL(half value layer)nX射線(xiàn)強(qiáng)度衰減到其初始值一半時(shí)所需某種物質(zhì)的衰減厚度定義為半價(jià)層(HVL)，它與線(xiàn)性衰減系數(shù)的關(guān)系可表示為： n與線(xiàn)性衰減系數(shù)的意義一樣，HVL亦是X射線(xiàn)光子能量和衰減物質(zhì)材料的函數(shù)，當(dāng)指明衰減材料后，HVL表示該種物質(zhì)對(duì)X射線(xiàn)光子的衰減能力。 /693. 0/2lnHVL窄束窄束X X線(xiàn)及其指數(shù)衰減規(guī)律線(xiàn)及其指數(shù)衰減規(guī)律n單能窄束單能窄束X X線(xiàn)在通過(guò)物質(zhì)時(shí)只有光子個(gè)數(shù)線(xiàn)在通過(guò)物質(zhì)時(shí)只有光子個(gè)數(shù)的減少，的減少，無(wú)光子能量的變化無(wú)光子能量的變化。n其指數(shù)衰減規(guī)律就是射線(xiàn)強(qiáng)度在物質(zhì)層其指數(shù)衰減規(guī)律就是射線(xiàn)強(qiáng)度在物質(zhì)層中都以相同的比率衰減。中都以相同的比率

14、衰減。n很厚的吸收物質(zhì)層，仍可能有一定強(qiáng)度很厚的吸收物質(zhì)層，仍可能有一定強(qiáng)度的射線(xiàn)透過(guò)，不可能完全被吸收。的射線(xiàn)透過(guò)，不可能完全被吸收。二、寬束二、寬束X X線(xiàn)的衰減規(guī)律線(xiàn)的衰減規(guī)律n把圖2-29中的兩個(gè)準(zhǔn)直器去掉后，在屏蔽層中發(fā)生散射的光子，可能穿過(guò)屏蔽層到達(dá)探測(cè)器，這是寬束的情況。( (一一) )寬束寬束X X線(xiàn)的衰減規(guī)律線(xiàn)的衰減規(guī)律n實(shí)際上射線(xiàn)多為寬束輻射，而真正窄束的情況極少。n寬束與窄束的主要區(qū)別在于散射線(xiàn)的影響。寬束情況下，散射光子經(jīng)過(guò)一次或多次散射仍可到達(dá)探測(cè)器而被記錄。n若用窄束的衰減規(guī)律來(lái)處理寬束的問(wèn)題，將會(huì)過(guò)高估計(jì)吸收體的減弱能力，對(duì)屏蔽是不安全的。n用質(zhì)能吸收系數(shù)代替質(zhì)量

15、衰減系數(shù)計(jì)算寬束的衰減，對(duì)防護(hù)是安全的。( (一一) )寬束寬束X X線(xiàn)的衰減規(guī)律線(xiàn)的衰減規(guī)律n寬束的衰減規(guī)律比較復(fù)雜，與吸收物質(zhì)厚度的關(guān)系在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)中不是直線(xiàn)，而出現(xiàn)彎曲。n計(jì)算屏蔽體厚度時(shí)，在窄束的指數(shù)衰減規(guī)律上加入積累因子B修正n I=BII=BI0 0e e-x-x n積累因子積累因子是描述散射光子影響的物理量，反映了寬束與窄束的差別。 (二二) )積累因子積累因子n積累因子B可表示為物質(zhì)中所考慮的那一點(diǎn)的光子總計(jì)數(shù)率與未經(jīng)碰撞的原射線(xiàn)光子計(jì)數(shù)率之比，即： nNn為物質(zhì)中未經(jīng)碰撞的原射線(xiàn)光子的計(jì)數(shù)率，Ns為在物質(zhì)中散射光子的計(jì)數(shù)率， N為在物質(zhì)中光子的總計(jì)數(shù)率，NNsNn。nsnsn

16、nNNNNNNNB1(二二) )積累因子積累因子n物理意義：其大小反映了散射光子數(shù)對(duì)總光子數(shù)的貢獻(xiàn)。B大于1。在理想的窄束條件下，Ns0，B1。n積累因子的大小與吸收體的厚度、原子序數(shù)和幾何條件，以及源與吸收體和考慮點(diǎn)之間的相對(duì)位置，X射線(xiàn)光子的能量等因素有關(guān)。對(duì)于積累因子可以通過(guò)近似計(jì)算法求得：n不同的輻射量有不同的積累因子。xB1三、連續(xù)三、連續(xù)X X線(xiàn)的衰減規(guī)律線(xiàn)的衰減規(guī)律 n連續(xù)X線(xiàn)在均勻物質(zhì)中的衰減nX線(xiàn)濾過(guò)（固有濾過(guò)、附加濾過(guò)）n連續(xù)X線(xiàn)在非均勻物質(zhì)中的衰減( (一一) )連續(xù)連續(xù)X X線(xiàn)的衰減特點(diǎn)線(xiàn)的衰減特點(diǎn)n一般X線(xiàn)束具有連續(xù)分布的能譜，當(dāng)它穿過(guò)一定厚度的物質(zhì)層時(shí)，各能譜成分的

17、衰減速率并不一樣，它不遵守單一的指數(shù)衰減規(guī)律，連續(xù)X線(xiàn)束的衰減規(guī)律比單能射線(xiàn)復(fù)雜得多。n雖然也用半價(jià)層來(lái)描述X線(xiàn)的質(zhì)，但在屏蔽設(shè)計(jì)中，不能簡(jiǎn)單地套用與此半價(jià)層相應(yīng)的單能射線(xiàn)的衰減結(jié)果。( (一一) )連續(xù)連續(xù)X X線(xiàn)的衰減特點(diǎn)線(xiàn)的衰減特點(diǎn)n理論上連續(xù)能譜窄束X射線(xiàn)的衰減可這樣描述：xnxxnneIeIeIIIII002012121( (一一) )連續(xù)連續(xù)X X線(xiàn)的衰減特點(diǎn)線(xiàn)的衰減特點(diǎn)n連續(xù)能譜的X線(xiàn)束是從某一最小值到某一最大值之間的各種能量的光子組成的混合射線(xiàn)，其平均能量一般在最高能量的1/3到1/2之間。n如最高能量為100 keV的連續(xù)X線(xiàn)其平均能量在40 keV左右，但由于濾過(guò)的不同可能

18、有些變化。( (一一) )連續(xù)連續(xù)X X線(xiàn)的衰減特點(diǎn)線(xiàn)的衰減特點(diǎn)100KeV( (一一) )連續(xù)連續(xù)X X線(xiàn)的衰減特點(diǎn)線(xiàn)的衰減特點(diǎn)n吸收物質(zhì)厚度增加，X線(xiàn)的總強(qiáng)度不斷衰減，其能譜組成也不斷變化。n低能成分衰減得快，愈到后來(lái)高能成分愈多，X線(xiàn)能譜變窄，提高了X線(xiàn)的平均能量。( (一一) )連續(xù)連續(xù)X X線(xiàn)的線(xiàn)的衰減特點(diǎn)衰減特點(diǎn)n管電壓的峰值決定了X線(xiàn)束的最大光子能量，重復(fù)濾過(guò)的X線(xiàn)束，其平均能量只能愈加趨近與管電壓對(duì)應(yīng)的最大值。nX線(xiàn)管的激發(fā)電壓與出線(xiàn)口處的濾過(guò)條件，是決定X線(xiàn)管所發(fā)射X線(xiàn)束線(xiàn)質(zhì)的重要條件。( (二二)X)X線(xiàn)濾過(guò)線(xiàn)濾過(guò)n診斷用X線(xiàn)是連續(xù)能譜混合射線(xiàn)。通過(guò)人體時(shí)，絕大部分低能成分

19、都被皮膚和淺表組織吸收，大大增加了被檢者的皮膚照射量。n防護(hù)措施：防護(hù)措施：為保護(hù)被檢者，盡量減少無(wú)用的低能光子對(duì)人體皮膚的傷害，所以要在X線(xiàn)管出線(xiàn)口處放置濾過(guò)板濾過(guò)板(用一定均勻厚度的金屬片制成)，把X線(xiàn)束中的低能成分吸收掉，將X線(xiàn)的平均能量提高。( (二二)X)X線(xiàn)濾過(guò)線(xiàn)濾過(guò)n* *1 1固有濾過(guò)：固有濾過(guò)：指指X X線(xiàn)機(jī)設(shè)備本身的濾過(guò)，線(xiàn)機(jī)設(shè)備本身的濾過(guò)，即從X線(xiàn)管陽(yáng)極靶面到不可拆卸的濾過(guò)板之間濾過(guò)的總和，包括X線(xiàn)管的管壁、絕緣油層、管套上的窗口和不可拆卸的濾過(guò)板。n固有濾過(guò)一般都用鋁當(dāng)量鋁當(dāng)量表示。X線(xiàn)濾過(guò)示意圖( (二二)X)X線(xiàn)濾過(guò)線(xiàn)濾過(guò)n* *鋁當(dāng)量：鋁當(dāng)量：指一定厚度的鋁板和一

20、定厚度的其它物質(zhì)對(duì)X線(xiàn)具有同等量的衰減時(shí)，則此鋁板厚度即稱(chēng)為濾過(guò)物質(zhì)的鋁當(dāng)量。n典型診斷X線(xiàn)管組裝體的固有濾過(guò)的變化一般在0.52.0 mm鋁當(dāng)量之間，其中主要是玻璃管壁玻璃管壁的吸收。* *1 1固有濾過(guò)固有濾過(guò) 2-5 2-5 典型診斷典型診斷X X線(xiàn)管組裝體的固有濾過(guò)線(xiàn)管組裝體的固有濾過(guò)n衰減物質(zhì) 厚度(mm) 鋁當(dāng)量(mm)n玻 璃 壁 1.40 0.78n絕緣油層 2.36 0.07n膠木窗口 1.02 0.05n總 計(jì) 0.90* *1 1固有濾過(guò)固有濾過(guò)n個(gè)別特殊情況需要使用沒(méi)有經(jīng)過(guò)濾過(guò)的射線(xiàn)，因?yàn)闉V過(guò)雖然能提高X線(xiàn)的平均能量，但它卻能降低組織的對(duì)比度。n在軟組織攝影中，使用低能

21、射線(xiàn)(30kV)時(shí)，若降低對(duì)比度就會(huì)影響照片質(zhì)量。n鈹窗口鈹窗口是為產(chǎn)生低濾過(guò)設(shè)計(jì)的。把X線(xiàn)管出線(xiàn)口的玻璃壁換上鈹(Z4)，它比玻璃能透過(guò)更多的低能射線(xiàn)，這種窗口具有最小的固有濾過(guò)，最適合軟組織照像，特別是乳腺攝影。( (二二)X)X線(xiàn)濾過(guò)線(xiàn)濾過(guò) * *2 2附加濾過(guò)附加濾過(guò)nX線(xiàn)離開(kāi)出線(xiàn)口后，從不可拆卸的濾過(guò)板到診視床床面板之間，包括用工具可拆卸的濾過(guò)板、選擇濾過(guò)板、遮線(xiàn)器及診視床床板等濾過(guò)的總和稱(chēng)為附加濾過(guò)附加濾過(guò)。n總濾過(guò)：總濾過(guò)：固有濾過(guò)與附加濾過(guò)的總和。* *2 2附附加加 濾濾過(guò)過(guò)* *2 2附加濾過(guò)附加濾過(guò)n理想濾過(guò)物質(zhì)把一切無(wú)用的低能成分吸收，有用的高能成分全部透過(guò)。n選擇某種

22、物質(zhì)，它通過(guò)光電作用能大量地吸收低能成分，高能成分通過(guò)時(shí)僅有極微量的康普頓散射，絕大部分高能射線(xiàn)都能通過(guò)。nX線(xiàn)診斷中常選用鋁(A1)和銅(Cu)作濾過(guò)板。n鋁原子序數(shù)是13，對(duì)低能射線(xiàn)是很好的濾過(guò)物質(zhì)；n銅原子序數(shù)是29，對(duì)高能射線(xiàn)是很好的濾過(guò)物質(zhì)。* *2 2附加濾過(guò)附加濾過(guò)n一般診斷中是用單一的鋁作濾過(guò)板。n銅不能單獨(dú)作濾過(guò)板，它經(jīng)常和鋁結(jié)合為復(fù)合濾過(guò)板。使用時(shí)高原子序數(shù)的銅要面向X線(xiàn)管，低原子序數(shù)的鋁要面向被檢者。n因?yàn)楣怆娮饔迷阢~內(nèi)能產(chǎn)生8 keV的特征輻射，這種射線(xiàn)增加被檢者的皮膚照射量，用鋁層把它吸收掉；鋁的特征輻射只有1.5 keV，可被空氣吸收。* *2 2附加濾過(guò)附加濾過(guò)

23、(1) (1)濾過(guò)板的厚度濾過(guò)板的厚度n國(guó)際上建議診斷X線(xiàn)的總濾過(guò)(固有濾過(guò)和附加濾過(guò))：n電壓50kVp以下，總濾過(guò)0.5mmAl；n電壓5070kVp，總濾過(guò)1.5mmAl；n電壓70kVp以上，總濾過(guò)2.5mmAl。* *2 2附加濾過(guò)附加濾過(guò)不同厚度的鋁濾過(guò)板對(duì)不同能量的單能射線(xiàn)衰減的百分?jǐn)?shù)不同厚度的鋁濾過(guò)板對(duì)不同能量的單能射線(xiàn)衰減的百分?jǐn)?shù) 光子能量光子能量 光子衰減的百分?jǐn)?shù)光子衰減的百分?jǐn)?shù) (keV) 1mm Al 2mm Al 3mm Al 10mm Aln 10 100 100 100 100n 20 58 82 92 100n 30 24 42 56 93n 40 12 23

24、32 73n 50 8 16 22 57n 60 6 12 18 48n 80 5 10 14 39n 100 4 8 12 35* *2 2附加濾過(guò)附加濾過(guò) (2) (2)濾過(guò)板對(duì)被檢者照射量的影響：濾過(guò)板對(duì)被檢者照射量的影響：n實(shí)驗(yàn)證明濾過(guò)板對(duì)被檢者有明顯的防護(hù)作用。n在60kVp的X線(xiàn)用18cm厚的骨盆模型實(shí)驗(yàn)時(shí)，用3mm的鋁濾過(guò)板，可使被檢者的照射量減少80。* *2 2附加濾過(guò)附加濾過(guò)濾板厚度（mmAl）皮膚照射量（mR）照射量下降百分?jǐn)?shù)0238000.51850221.01270473.046580* *2 2附加濾過(guò)附加濾過(guò)不同厚度的鋁濾過(guò)板，對(duì)不同能量的不同厚度的鋁濾過(guò)板，對(duì)不

25、同能量的X X線(xiàn)在骨盆模型線(xiàn)在骨盆模型(18cm)(18cm)上得到同等黑化度的照片所需要的照射時(shí)間上得到同等黑化度的照片所需要的照射時(shí)間鋁濾過(guò)板 60kVp100mA 130kVp100mA(mm) 照射時(shí)間 照射時(shí)間 照射時(shí)間 照射時(shí)間 (s) 增加(%) (s) 增加(%) 無(wú) 1.41 -0.12 - 0.5 1.61 14 0.12 0 1.0 1.64 17 0.12 0 3.0 2.14 52 0.12 0* *2 2附加濾過(guò)附加濾過(guò) (3) (3)濾過(guò)對(duì)照射條件的影響濾過(guò)對(duì)照射條件的影響n(yōu)濾過(guò)板對(duì)低能光子大量吸收，對(duì)高能成分也有少量的衰減。n補(bǔ)償對(duì)高能射線(xiàn)的衰減，攝影中都采用增

26、加照射時(shí)間辦法解決。用不同厚度的鋁濾過(guò)板，產(chǎn)生同等黑化度的照片，照射時(shí)間應(yīng)增加。n60kVp射線(xiàn)，3mm的鋁濾過(guò)照射時(shí)間需增52；n130kVp射線(xiàn)，增加濾過(guò)后不需增加照射時(shí)間。n通常使用濾過(guò)板后雖然增加了照射時(shí)間，但被檢者的受照劑量是大幅度減少，起到保護(hù)作用。連續(xù)X線(xiàn)在非均勻物質(zhì)中的衰減n單能窄束X線(xiàn)在非均勻物質(zhì)中的衰減n連續(xù)窄束X線(xiàn)在非均勻物質(zhì)中的衰減xxnnnneIeII)(0121xmxxmnmmnneIeIeII)(0)(02)(01212222111211混合物和化合物質(zhì)量衰減與質(zhì)能吸收系數(shù)混合物和化合物質(zhì)量衰減與質(zhì)能吸收系數(shù) n如果物質(zhì)是混合物，其密度為，所含各元素的質(zhì)量衰減系數(shù)

27、分別為(/)l、(/)2、n各組成元素的重量百分比為1、 2、。n混合物總的質(zhì)量衰減系數(shù)：n n用同樣的形式可計(jì)算混合物的質(zhì)能吸收系數(shù)。ii 2211化合物的有效原子序數(shù)化合物的有效原子序數(shù)n化合物分子中各原子的化學(xué)結(jié)合能很小，可把化合物作為混合物來(lái)處理。n研究混合物或化合物等復(fù)雜物質(zhì)對(duì)X線(xiàn)的衰減規(guī)律時(shí)，經(jīng)常用到有效原子序數(shù)。n有效原子序數(shù)有效原子序數(shù)是指在相同的照射條件下，是指在相同的照射條件下，l kgl kg復(fù)雜物質(zhì)與復(fù)雜物質(zhì)與1 kg1 kg單質(zhì)所吸收的輻射單質(zhì)所吸收的輻射能相同時(shí)，此單質(zhì)的原子序數(shù)就稱(chēng)為復(fù)能相同時(shí)，此單質(zhì)的原子序數(shù)就稱(chēng)為復(fù)雜物質(zhì)的有效原子序數(shù)。雜物質(zhì)的有效原子序數(shù)?；?/p>

28、合物的有效原子序數(shù)化合物的有效原子序數(shù)n有效原子序數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式：n n近似式：n n nai是第i種元素原子在分子中的原子個(gè)數(shù)。94. 294. 294. 22294. 211nnZaZaZaZ 3122114422411 nnnnZaZaZaZaZaZaZ化合物的有效原子序數(shù)化合物的有效原子序數(shù)n水的有效原子序數(shù)是Z水=7.42n人體的軟組織與水的有效原子序數(shù)相近，實(shí)驗(yàn)證明水和軟組織對(duì)X線(xiàn)的吸收也非常一致，可用水作軟組織的仿真模型。n骨的有效原子序數(shù)是13.8，可用原子序數(shù)為13的鋁代替作仿真模型。四、四、X X線(xiàn)通過(guò)人體的衰減規(guī)律線(xiàn)通過(guò)人體的衰減規(guī)律nX線(xiàn)束進(jìn)入人體，一部分被吸收和散射，另一

29、部分透過(guò)人體沿原方向傳播。n透過(guò)的X線(xiàn)按特定形式分布，形成了X線(xiàn)影像。n透過(guò)的X線(xiàn)與衰減的X線(xiàn)同等重要，如果全部X線(xiàn)都透過(guò)，膠片呈現(xiàn)均勻黑色，沒(méi)有任何影像；四、四、X X線(xiàn)通過(guò)人體的衰減規(guī)律線(xiàn)通過(guò)人體的衰減規(guī)律n如果所有X線(xiàn)都被衰減，膠片呈現(xiàn)一片白色，也沒(méi)有X線(xiàn)影像，nX線(xiàn)影像是人體的不同組織對(duì)射線(xiàn)不同衰減的結(jié)果。n人體組織對(duì)X線(xiàn)的衰減按骨、肌肉、脂肪、空氣的順序由大變小。四、四、X X線(xiàn)通過(guò)人體的衰減規(guī)律線(xiàn)通過(guò)人體的衰減規(guī)律n有些組織比其它組織能衰減更多的射線(xiàn)，這種差別就形成了X線(xiàn)影像的對(duì)比度。n為了增加組織間的對(duì)比度，常用各種人工造影檢查，來(lái)擴(kuò)大X線(xiàn)的診斷范圍。n愈大的物質(zhì)，衰減X線(xiàn)愈多，

30、骨對(duì)X線(xiàn)的衰減比水大，影像中骨在膠片上呈現(xiàn)灰白色。四、四、X X線(xiàn)通過(guò)人體的衰減規(guī)律線(xiàn)通過(guò)人體的衰減規(guī)律n衰減系數(shù)不僅與吸收物質(zhì)的Z和密度有關(guān)，而且還與射線(xiàn)能量的三次方成反比。n20 keV低能射線(xiàn)，在不同組織中均以光電作用為主，這時(shí)骨的線(xiàn)性衰減系數(shù)(0.48m-1)是水的(0.078m-1)6倍，這樣大的衰減差別在X線(xiàn)照片上呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的對(duì)比。n100 keVX線(xiàn)照像，這時(shí)骨對(duì)X線(xiàn)的衰減仍比水大，差別僅0.6倍，影像的對(duì)比度明顯降低。四、四、X X線(xiàn)通過(guò)人體的衰減規(guī)律線(xiàn)通過(guò)人體的衰減規(guī)律n隨著射線(xiàn)能量的增加，散射作用占了絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，光電作用僅占很少的份額，這時(shí)骨與水的衰減差別完全決定于密度的差別

31、。n射線(xiàn)能量從20 keV到100 keV，X線(xiàn)的康普頓衰減系數(shù)僅減少20，X線(xiàn)的光電衰減系數(shù)減少了99%以上。n用100 keV的高能X線(xiàn)時(shí)，骨和水對(duì)X線(xiàn)的衰減差別幾乎全部是由散射作用的數(shù)量不同造成。四、四、X X線(xiàn)通過(guò)人體的衰減規(guī)律線(xiàn)通過(guò)人體的衰減規(guī)律四、四、X X線(xiàn)通過(guò)人體的衰減規(guī)律線(xiàn)通過(guò)人體的衰減規(guī)律n肌肉，42 kV時(shí)光電作用與康普頓作用所占比例相等，90 kV時(shí)，散射已占90。n骨的Z較高，光電作用所占的面積近似等于肌肉中光電作用的2倍。在骨中，光電作用與散射作用所占比例相等的電壓是73 kV。五、影響五、影響X線(xiàn)衰減的因素線(xiàn)衰減的因素n診斷用X線(xiàn)的能量范圍內(nèi)，只有光電作用、康普頓

32、散射和相干散射三種作用形式，光子能量和Z對(duì)發(fā)生這些作用的幾率都有直接影響。n( (一一) )射線(xiàn)能量和原子序數(shù)射線(xiàn)能量和原子序數(shù)n( (二二) )組織的密度組織的密度n( (三三) )克電子數(shù)克電子數(shù)五、影響五、影響X線(xiàn)衰減的因素線(xiàn)衰減的因素n( (一一) )射線(xiàn)能量和原子序數(shù)射線(xiàn)能量和原子序數(shù)n 表表 光電作用的百分?jǐn)?shù)光電作用的百分?jǐn)?shù)X線(xiàn)能量 Z水=7.4 Z骨=13.8 ZNaI=49.8 (keV) n 20 65% 89% 94%n 60 7% 31% 95%n100 2% 9% 88%( (一一) )射線(xiàn)能量和原子序數(shù)射線(xiàn)能量和原子序數(shù)n隨著X線(xiàn)能量增加，光電作用的百分?jǐn)?shù)下降；當(dāng)Z增

33、加時(shí)光電作用的百分?jǐn)?shù)增加。n20keV的低能X線(xiàn)，不論吸收物質(zhì)的Z如何，主要是光電作用。n高Z的吸收物質(zhì)(NaI)，在整個(gè)診斷X線(xiàn)的能量范圍內(nèi)主要都是光電作用；nZ較低的水和骨，隨射線(xiàn)能量的增加，康普頓散射占主要地位。( (一一) )射線(xiàn)能量和原子序數(shù)射線(xiàn)能量和原子序數(shù)n1 1射線(xiàn)能量射線(xiàn)能量 對(duì)相互作用的類(lèi)型有影響外，也對(duì)X線(xiàn)的衰減有直接影響。n通過(guò)通過(guò)10cm10cm的水，的水，單能射線(xiàn)透過(guò)的單能射線(xiàn)透過(guò)的百分?jǐn)?shù)百分?jǐn)?shù)能量（keV）透過(guò)百分?jǐn)?shù)（%）200.04302.5407.05010.06013.08016.010018.015022.01 1射線(xiàn)能量射線(xiàn)能量n透過(guò)光子的百分?jǐn)?shù)隨射線(xiàn)能

34、量的增加而增加。透過(guò)光子的百分?jǐn)?shù)隨射線(xiàn)能量的增加而增加。n對(duì)低能光子，絕大部分通過(guò)光電作用被衰減，對(duì)低能光子，絕大部分通過(guò)光電作用被衰減，只有極少數(shù)光子透過(guò)。隨著射線(xiàn)能量的增加，只有極少數(shù)光子透過(guò)。隨著射線(xiàn)能量的增加，康普頓散射占了優(yōu)勢(shì)，透過(guò)光子的百分?jǐn)?shù)仍然康普頓散射占了優(yōu)勢(shì)，透過(guò)光子的百分?jǐn)?shù)仍然隨射線(xiàn)能量的增加而增加。隨射線(xiàn)能量的增加而增加。n一般規(guī)律：不管哪一種基本作用占優(yōu)勢(shì)，都是一般規(guī)律：不管哪一種基本作用占優(yōu)勢(shì)，都是射線(xiàn)的能量愈高，透過(guò)光子的百分?jǐn)?shù)愈大。射線(xiàn)的能量愈高，透過(guò)光子的百分?jǐn)?shù)愈大。n高高Z Z的吸收物質(zhì)并不完全遵守這個(gè)規(guī)律。的吸收物質(zhì)并不完全遵守這個(gè)規(guī)律。( (一一) )射線(xiàn)

35、能量和原子序數(shù)射線(xiàn)能量和原子序數(shù)n2 2原子序數(shù)原子序數(shù) 對(duì)低Z物質(zhì)，當(dāng)射線(xiàn)能量增加時(shí)透過(guò)量增加；對(duì)高Z的吸收物質(zhì)，射線(xiàn)能量增加時(shí)，透過(guò)量還可能下降。n這種明顯矛盾是因?yàn)楫?dāng)射線(xiàn)能量等于或稍大于吸收物質(zhì)原子的K電子結(jié)合能時(shí)，光電作用發(fā)生突變，發(fā)生突變的這個(gè)能量值稱(chēng)為K吸收限。n也可是L吸收限或M吸收限。2 2原子序數(shù)原子序數(shù)n表表2-10 2-10 通過(guò)通過(guò)1mm1mm鉛，單能射線(xiàn)透過(guò)的百分?jǐn)?shù)鉛，單能射線(xiàn)透過(guò)的百分?jǐn)?shù)n 射線(xiàn)能量(keV) 透過(guò)百分?jǐn)?shù)(%)n 50 0.016n 60 0.40n 80 6.8n 88 12.0n 鉛的K邊界 n 88 0.026n 100 0.14n 150 0.962 2原子序數(shù)原子序數(shù)n88 keV是鉛的K電子結(jié)合能，就是鉛的K吸收限。入射光子能量稍小于K邊界時(shí)，透過(guò)的光子數(shù)占12，但當(dāng)射線(xiàn)能量等于或稍大于K吸收限時(shí)，透過(guò)量幾乎突然下降到零。n低原子序數(shù)物質(zhì)在K吸收限上也有同樣的情況，但由于K邊界的能量太低