X(γ)射線射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律

1、nX線強度的衰減，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線管焦點發(fā)出的X線向空間各個方向輻射，在以焦點為中心而半徑不同的球面上的X線強度與距離(即半徑)的平方成反比，叫X線強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格說是不成立的，但由于空氣引起的衰減很少，在一般攝影中可忽略不計。故在一般攝影中，可通過改變X射線管焦點到膠片的距離來調(diào)節(jié)X射線的強度。n物質(zhì)引起衰減：物質(zhì)引起衰減：X線通過物質(zhì)時，由于X線光子與構成物質(zhì)的原子發(fā)生相互作用而產(chǎn)生光電效應光電效應、康普康普頓效應頓效應和電子對效應電子對效應等，在此過程中由于散

2、射散射和吸吸收收使X線強度衰減。性質(zhì)和厚度有關，而且還取決于輻射自身的性質(zhì)。nX射線強度在物質(zhì)中的衰減規(guī)律是X射線攝影、透視及X-CT檢查的基本依據(jù)，同時也是屏蔽防護設計的理論根據(jù)。The main contentsn概述n單能窄束X線的衰減規(guī)律n單能寬束X線的衰減規(guī)律n連續(xù)X線的衰減規(guī)律nX線通過人體的衰減規(guī)律n影響X線衰減的因素Have a rest!概述n線衰減系數(shù)n質(zhì)量衰減系數(shù)、質(zhì)能轉移及質(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當吸收體不存在時，K點輻射強度為I0n在輻射源和探測器之間放置厚度為X的很薄一層物質(zhì)，由于吸收和散射K點的輻射強度變?yōu)镮。n強度改變

3、II0-I，-表示強度的衰減。n用不同的吸收體、不同能量的射線進行測量時： I III0 X n輻射在穿過薄吸收層時，輻射強度的衰減與物輻射在穿過薄吸收層時，輻射強度的衰減與物質(zhì)層的厚度及輻射的質(zhì)層的厚度及輻射的I I0成正比，同時與成正比，同時與線性衰線性衰減系數(shù)減系數(shù)的數(shù)值有關；的數(shù)值有關；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線穿過單位厚度的物質(zhì)層時強度減少的線穿過單位厚度的物質(zhì)層時強度減少的百分數(shù)值。百分數(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為避開同吸收物質(zhì)密度的相關性而便于使用，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，稱為質(zhì)量厚度，SI單位“kgkgm m- -2 2”。若為1稱為單位質(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線在穿過質(zhì)量厚度為線在穿過質(zhì)量厚度為1kg.m1kg.m-2-2的物質(zhì)層的物質(zhì)層后后X X線強度減少的分數(shù)值線強度減少的分數(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：優(yōu)點：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

5、的密度和物理狀態(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X線都有同等量的衰減。n m mKK3 3Z4 n愈短，X線衰減愈少，穿透本領愈強；Z愈高，X線衰減愈大。n質(zhì)量衰減系數(shù)質(zhì)量衰減系數(shù) X線在物質(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表示。n線性衰減系數(shù)是入射光子在物質(zhì)中穿行單位距離時，平均發(fā)生總的相互作用的幾率。n =+c+coh+k n為光電線性衰減系數(shù)；c為康普頓線性衰減系數(shù)；coh為相干散射線性衰減系數(shù)；k為電子對效應線性衰減系數(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)等于各相互作用過程的質(zhì)量衰減系數(shù)的和：n至于每一項在總衰減系

6、數(shù)中所占的比例，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)能轉移系數(shù)質(zhì)能轉移系數(shù) n在X線與物質(zhì)的三個主要作用過程中，X線光子能量都有一部分轉化為電子電子(光電子、反沖電子及正負電子對)的動能的動能，另一部分則被-些次次級光子級光子(特征X線、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線光子能量的電子轉移部分； ns s X線光子能量的輻射轉移部分。 2 2質(zhì)能轉移系數(shù)質(zhì)能轉移系數(shù)n物質(zhì)中吸收的就是電子轉移部分能量。nX線能量的電子轉移部分：n trtr=trtr+trtr+k+ktrtrntrtr為線性

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

8、收系數(shù) n光子與物質(zhì)相互作用過程中轉移給次級電子的能量，有一部分是通過軔致輻射損失掉，真正被物質(zhì)吸收的能量等于光子轉移給次級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。當次級電子能量在MeV以下時，g常忽略不計。nenen為線性能量吸收系數(shù)為線性能量吸收系數(shù)，表示X線在物質(zhì)中穿行單位長度時，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在計算X線吸收劑量及研制各種X線劑量儀時，經(jīng)常用到質(zhì)能吸收系數(shù)。gtren1碳的能量轉

9、移、能量吸收光子能量(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)能轉移及質(zhì)能吸收系數(shù)質(zhì)量衰減、質(zhì)能轉移及質(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線與物質(zhì)相互作線與物質(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，光子能量既不被吸收，也不轉移給帶電粒子，它的能量全部給了散射光子。n在光電效應、康普頓散射、電子對產(chǎn)生和光核反

10、應(光子與原子核作用發(fā)生的核反應)等過程中，部分能量被次級光子帶走，其余部分轉移給帶電粒子。( (二二) )質(zhì)量衰減、質(zhì)能轉移及質(zhì)量衰減、質(zhì)能轉移及質(zhì)能吸收系數(shù)質(zhì)能吸收系數(shù)n質(zhì)能轉移系數(shù)質(zhì)能轉移系數(shù)trtr/ / 表示這些過程中光子能表示這些過程中光子能量轉移給帶電粒子的總和。量轉移給帶電粒子的總和。n因光核反應及其它過程的發(fā)生幾率很小，帶電粒子的能量主要來自光電效應、康普頓散射、電子對效應。傳遞給帶電粒子的能量，其中又有一部分轉移給軔致輻射。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

11、造成電離、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線通過一定厚度的物質(zhì)層時，有些光子與物質(zhì)發(fā)生了相互作用，有些則沒有。n光電效應光電效應和電子對效應電子對效應，則光子被物質(zhì)吸收吸收。n康普頓效應康普頓效應，則光子被散射散射，散射光子也可能穿過物質(zhì)層。n穿過物質(zhì)層的穿過物質(zhì)層的X X線光子線光子: : a.a.原射線束中的光子原射線束中的光子，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：單能輻射：由相同能量相同能量的光子組成的輻射。n窄束窄束X X線：線：是指不包括散射成分不包括散射成分的射線束，

12、通過物質(zhì)層后的X線光子，僅由未經(jīng)相互作用或稱為未經(jīng)碰撞的原射線光子所組成。n“窄束”是指物理意義上的“窄束”。即使射線束有一定寬度，只要其中沒有散射光子，就可稱之為窄束。n* *單能窄束單能窄束X X線的指數(shù)衰減規(guī)律：線的指數(shù)衰減規(guī)律：n I II I0 0e e-x-xnI0、I分別為X線入射到物體表面時的強度和到達厚度為x處的強度；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度不能降低為0。n(b) 直線的斜率就是線性衰減系數(shù)值。xII0

13、lnHVL(half value layer)nX射線強度衰減到其初始值一半時所需某種物質(zhì)的衰減厚度定義為半價層(HVL)，它與線性衰減系數(shù)的關系可表示為： n與線性衰減系數(shù)的意義一樣，HVL亦是X射線光子能量和衰減物質(zhì)材料的函數(shù)，當指明衰減材料后，HVL表示該種物質(zhì)對X射線光子的衰減能力。 /693. 0/2lnHVL窄束窄束X X線及其指數(shù)衰減規(guī)律線及其指數(shù)衰減規(guī)律n單能窄束單能窄束X X線在通過物質(zhì)時只有光子個數(shù)線在通過物質(zhì)時只有光子個數(shù)的減少，的減少，無光子能量的變化無光子能量的變化。n其指數(shù)衰減規(guī)律就是射線強度在物質(zhì)層其指數(shù)衰減規(guī)律就是射線強度在物質(zhì)層中都以相同的比率衰減。中都以相同

14、的比率衰減。n很厚的吸收物質(zhì)層，仍可能有一定強度很厚的吸收物質(zhì)層，仍可能有一定強度的射線透過，不可能完全被吸收。的射線透過，不可能完全被吸收。二、寬束二、寬束X X線的衰減規(guī)律線的衰減規(guī)律n把圖2-29中的兩個準直器去掉后，在屏蔽層中發(fā)生散射的光子，可能穿過屏蔽層到達探測器，這是寬束的情況。( (一一) )寬束寬束X X線的衰減規(guī)律線的衰減規(guī)律n實際上射線多為寬束輻射，而真正窄束的情況極少。n寬束與窄束的主要區(qū)別在于散射線的影響。寬束情況下，散射光子經(jīng)過一次或多次散射仍可到達探測器而被記錄。n若用窄束的衰減規(guī)律來處理寬束的問題，將會過高估計吸收體的減弱能力，對屏蔽是不安全的。n用質(zhì)能吸收系數(shù)代

15、替質(zhì)量衰減系數(shù)計算寬束的衰減，對防護是安全的。( (一一) )寬束寬束X X線的衰減規(guī)律線的衰減規(guī)律n寬束的衰減規(guī)律比較復雜，與吸收物質(zhì)厚度的關系在半對數(shù)坐標中不是直線，而出現(xiàn)彎曲。n計算屏蔽體厚度時，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)中所考慮的那一點的光子總計數(shù)率與未經(jīng)碰撞的原射線光子計數(shù)率之比，即： nNn為物質(zhì)中未經(jīng)碰撞的原射線光子的計數(shù)率，Ns為在物質(zhì)中散射光子的計數(shù)率， N為在物質(zhì)中光子的總計數(shù)率，NNsNn。ns

16、nsnnNNNNNNNB1(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)對總光子數(shù)的貢獻。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之間的相對位置，X射線光子的能量等因素有關。對于積累因子可以通過近似計算法求得：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線的衰減規(guī)律線的衰減規(guī)律 n連續(xù)X線在均勻物質(zhì)中的衰減nX線濾過（固有濾過、附加濾過）n連續(xù)X線在非均勻物質(zhì)中的衰減( (一一) )連續(xù)連續(xù)X X線的衰減特點線的衰減特點n一般X線束具有連續(xù)分布的能譜，當它穿過一定厚度的物質(zhì)層時，各能譜

17、成分的衰減速率并不一樣，它不遵守單一的指數(shù)衰減規(guī)律，連續(xù)X線束的衰減規(guī)律比單能射線復雜得多。n雖然也用半價層來描述X線的質(zhì)，但在屏蔽設計中，不能簡單地套用與此半價層相應的單能射線的衰減結果。( (一一) )連續(xù)連續(xù)X X線的衰減特點線的衰減特點n理論上連續(xù)能譜窄束X射線的衰減可這樣描述：xnxxnneIeIeIIIII002012121( (一一) )連續(xù)連續(xù)X X線的衰減特點線的衰減特點n連續(xù)能譜的X線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，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線其平均能量在40 keV左右，但由于濾過的不

18、同可能有些變化。( (一一) )連續(xù)連續(xù)X X線的衰減特點線的衰減特點100KeV( (一一) )連續(xù)連續(xù)X X線的衰減特點線的衰減特點n吸收物質(zhì)厚度增加，X線的總強度不斷衰減，其能譜組成也不斷變化。n低能成分衰減得快，愈到后來高能成分愈多，X線能譜變窄，提高了X線的平均能量。( (一一) )連續(xù)連續(xù)X X線的線的衰減特點衰減特點n管電壓的峰值決定了X線束的最大光子能量，重復濾過的X線束，其平均能量只能愈加趨近與管電壓對應的最大值。nX線管的激發(fā)電壓與出線口處的濾過條件，是決定X線管所發(fā)射X線束線質(zhì)的重要條件。( (二二)X)X線濾過線濾過n診斷用X線是連續(xù)能譜混合射線。通過人體時，絕大部分低

19、能成分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防護措施：防護措施：為保護被檢者，盡量減少無用的低能光子對人體皮膚的傷害，所以要在X線管出線口處放置濾過板濾過板(用一定均勻厚度的金屬片制成)，把X線束中的低能成分吸收掉，將X線的平均能量提高。( (二二)X)X線濾過線濾過n* *1 1固有濾過：固有濾過：指指X X線機設備本身的濾過，線機設備本身的濾過，即從X線管陽極靶面到不可拆卸的濾過板之間濾過的總和，包括X線管的管壁、絕緣油層、管套上的窗口和不可拆卸的濾過板。n固有濾過一般都用鋁當量鋁當量表示。X線濾過示意圖( (二二)X)X線濾過線濾過n* *鋁當量：鋁當量：指一定厚度的鋁

20、板和一定厚度的其它物質(zhì)對X線具有同等量的衰減時，則此鋁板厚度即稱為濾過物質(zhì)的鋁當量。n典型診斷X線管組裝體的固有濾過的變化一般在0.52.0 mm鋁當量之間，其中主要是玻璃管壁玻璃管壁的吸收。* *1 1固有濾過固有濾過 2-5 2-5 典型診斷典型診斷X X線管組裝體的固有濾過線管組裝體的固有濾過n衰減物質(zhì) 厚度(mm) 鋁當量(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 0.90* *1 1固有濾過固有濾過n個別特殊情況需要使用沒有經(jīng)過濾過的射線，因為濾過雖然能提高X線的平均能量，但它卻能降低組織的對比度。n在軟組織攝影中，使

21、用低能射線(30kV)時，若降低對比度就會影響照片質(zhì)量。n鈹窗口鈹窗口是為產(chǎn)生低濾過設計的。把X線管出線口的玻璃壁換上鈹(Z4)，它比玻璃能透過更多的低能射線，這種窗口具有最小的固有濾過，最適合軟組織照像，特別是乳腺攝影。( (二二)X)X線濾過線濾過 * *2 2附加濾過附加濾過nX線離開出線口后，從不可拆卸的濾過板到診視床床面板之間，包括用工具可拆卸的濾過板、選擇濾過板、遮線器及診視床床板等濾過的總和稱為附加濾過附加濾過。n總濾過：總濾過：固有濾過與附加濾過的總和。* *2 2附附加加 濾濾過過* *2 2附加濾過附加濾過n理想濾過物質(zhì)把一切無用的低能成分吸收，有用的高能成分全部透過。n選

22、擇某種物質(zhì)，它通過光電作用能大量地吸收低能成分，高能成分通過時僅有極微量的康普頓散射，絕大部分高能射線都能通過。nX線診斷中常選用鋁(A1)和銅(Cu)作濾過板。n鋁原子序數(shù)是13，對低能射線是很好的濾過物質(zhì)；n銅原子序數(shù)是29，對高能射線是很好的濾過物質(zhì)。* *2 2附加濾過附加濾過n一般診斷中是用單一的鋁作濾過板。n銅不能單獨作濾過板，它經(jīng)常和鋁結合為復合濾過板。使用時高原子序數(shù)的銅要面向X線管，低原子序數(shù)的鋁要面向被檢者。n因為光電作用在銅內(nèi)能產(chǎn)生8 keV的特征輻射，這種射線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附加濾過附加

23、濾過 (1) (1)濾過板的厚度濾過板的厚度n國際上建議診斷X線的總濾過(固有濾過和附加濾過)：n電壓50kVp以下，總濾過0.5mmAl；n電壓5070kVp，總濾過1.5mmAl；n電壓70kVp以上，總濾過2.5mmAl。* *2 2附加濾過附加濾過不同厚度的鋁濾過板對不同能量的單能射線衰減的百分數(shù)不同厚度的鋁濾過板對不同能量的單能射線衰減的百分數(shù) 光子能量光子能量 光子衰減的百分數(shù)光子衰減的百分數(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

24、23 32 73n 50 8 16 22 57n 60 6 12 18 48n 80 5 10 14 39n 100 4 8 12 35* *2 2附加濾過附加濾過 (2) (2)濾過板對被檢者照射量的影響：濾過板對被檢者照射量的影響：n實驗證明濾過板對被檢者有明顯的防護作用。n在60kVp的X線用18cm厚的骨盆模型實驗時，用3mm的鋁濾過板，可使被檢者的照射量減少80。* *2 2附加濾過附加濾過濾板厚度（mmAl）皮膚照射量（mR）照射量下降百分數(shù)0238000.51850221.01270473.046580* *2 2附加濾過附加濾過不同厚度的鋁濾過板，對不同能量的不同厚度的鋁濾過板

25、，對不同能量的X X線在骨盆模型線在骨盆模型(18cm)(18cm)上得到同等黑化度的照片所需要的照射時間上得到同等黑化度的照片所需要的照射時間鋁濾過板 60kVp100mA 130kVp100mA(mm) 照射時間 照射時間 照射時間 照射時間 (s) 增加(%) (s) 增加(%) 無 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附加濾過附加濾過 (3) (3)濾過對照射條件的影響濾過對照射條件的影響n濾過板對低能光子大量吸收，對高能成分也有少量的衰減。n補償對高能射線的衰減，攝影中都

26、采用增加照射時間辦法解決。用不同厚度的鋁濾過板，產(chǎn)生同等黑化度的照片，照射時間應增加。n60kVp射線，3mm的鋁濾過照射時間需增52；n130kVp射線，增加濾過后不需增加照射時間。n通常使用濾過板后雖然增加了照射時間，但被檢者的受照劑量是大幅度減少，起到保護作用。連續(xù)X線在非均勻物質(zhì)中的衰減n單能窄束X線在非均勻物質(zhì)中的衰減n連續(xù)窄束X線在非均勻物質(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

27、減系數(shù)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結合能很小，可把化合物作為混合物來處理。n研究混合物或化合物等復雜物質(zhì)對X線的衰減規(guī)律時，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復雜物質(zhì)與復雜物質(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，此單質(zhì)的原子序數(shù)就稱為復能相同時，此單質(zhì)的原子序數(shù)就稱為復雜物質(zhì)的有效原子序數(shù)。雜物質(zhì)的有效原子序

28、數(shù)?；衔锏挠行г有驍?shù)化合物的有效原子序數(shù)n有效原子序數(shù)經(jīng)驗公式：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，實驗證明水和軟組織對X線的吸收也非常一致，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線通過人體的衰減規(guī)律線通過人體的衰減規(guī)律nX線束進入人體，一部分被吸收和散射

29、，另一部分透過人體沿原方向傳播。n透過的X線按特定形式分布，形成了X線影像。n透過的X線與衰減的X線同等重要，如果全部X線都透過，膠片呈現(xiàn)均勻黑色，沒有任何影像；四、四、X X線通過人體的衰減規(guī)律線通過人體的衰減規(guī)律n如果所有X線都被衰減，膠片呈現(xiàn)一片白色，也沒有X線影像，nX線影像是人體的不同組織對射線不同衰減的結果。n人體組織對X線的衰減按骨、肌肉、脂肪、空氣的順序由大變小。四、四、X X線通過人體的衰減規(guī)律線通過人體的衰減規(guī)律n有些組織比其它組織能衰減更多的射線，這種差別就形成了X線影像的對比度。n為了增加組織間的對比度，常用各種人工造影檢查，來擴大X線的診斷范圍。n愈大的物質(zhì)，衰減X線

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

31、的差別。n射線能量從20 keV到100 keV，X線的康普頓衰減系數(shù)僅減少20，X線的光電衰減系數(shù)減少了99%以上。n用100 keV的高能X線時，骨和水對X線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線通過人體的衰減規(guī)律線通過人體的衰減規(guī)律四、四、X X線通過人體的衰減規(guī)律線通過人體的衰減規(guī)律n肌肉，42 kV時光電作用與康普頓作用所占比例相等，90 kV時，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線衰減的因素線衰減的因素n診斷用X線的能量范圍內(nèi)，只有光電作用、

32、康普頓散射和相干散射三種作用形式，光子能量和Z對發(fā)生這些作用的幾率都有直接影響。n( (一一) )射線能量和原子序數(shù)射線能量和原子序數(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線衰減的因素線衰減的因素n( (一一) )射線能量和原子序數(shù)射線能量和原子序數(shù)n 表表 光電作用的百分數(shù)光電作用的百分數(shù)X線能量 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) )射線能量和原子序數(shù)射線能量和原子序數(shù)n隨著X線能量增加，光電作用的百分數(shù)下降；

33、當Z增加時光電作用的百分數(shù)增加。n20keV的低能X線，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)，在整個診斷X線的能量范圍內(nèi)主要都是光電作用；nZ較低的水和骨，隨射線能量的增加，康普頓散射占主要地位。( (一一) )射線能量和原子序數(shù)射線能量和原子序數(shù)n1 1射線能量射線能量 對相互作用的類型有影響外，也對X線的衰減有直接影響。n通過通過10cm10cm的水，的水，單能射線透過的單能射線透過的百分數(shù)百分數(shù)能量（keV）透過百分數(shù)（%）200.04302.5407.05010.06013.08016.010018.015022.01 1射線能量射線能量n透過光子的百分數(shù)隨

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

35、)射線能量和原子序數(shù)射線能量和原子序數(shù)n2 2原子序數(shù)原子序數(shù) 對低Z物質(zhì)，當射線能量增加時透過量增加；對高Z的吸收物質(zhì)，射線能量增加時，透過量還可能下降。n這種明顯矛盾是因為當射線能量等于或稍大于吸收物質(zhì)原子的K電子結合能時，光電作用發(fā)生突變，發(fā)生突變的這個能量值稱為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 通過通過1mm1mm鉛，單能射線透過的百分數(shù)鉛，單能射線透過的百分數(shù)n 射線能量(keV) 透過百分數(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電子結合能，就是鉛的K吸收限。入射光子能量稍小于K邊界時，透過的光子數(shù)占12，但當射線能量等于或稍大于K吸收限時，透過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