X射線知識(shí)課件

X射線知識(shí)X射線知識(shí)1第五節(jié)X射線在人體內(nèi)的衰減第一節(jié)X射線的產(chǎn)生第二節(jié)X射線輻射場(chǎng)的空間分布第三節(jié)X射線與物質(zhì)的相互作用第四節(jié)X射線在物質(zhì)中的衰減內(nèi)容第五節(jié)X射線在人體內(nèi)的衰減2第一節(jié)X射線的產(chǎn)生一、X射線管(X-raytube)二、X射線產(chǎn)生機(jī)制第一節(jié)X射線的產(chǎn)生一、X射線管(X-raytube)3產(chǎn)生條件主要組成一、X射線管(X-raytube)陰極陽(yáng)極電子源高速電子流陽(yáng)極靶強(qiáng)電場(chǎng)高真空度空間產(chǎn)生條件主要組成一、X射線管(X-raytube)陰極陽(yáng)4一、X射線管(X-raytube)主要組成陰極陽(yáng)極電子源高速電子流陽(yáng)極靶產(chǎn)生條件一、X射線管(X-raytube)主要組成陰極陽(yáng)極電子源5一、X射線管(X-raytube)X射線管(俗稱球管)照片一、X射線管(X-raytube)X射線管(俗稱球管)6早期的放射治療用X線管一、X射線管(X-raytube)早期的放射治療用X線管一、X射線管(X-raytube)71.陰極(cathode)技術(shù)指標(biāo)一、X射線管(X-raytube)陰極是X射線管的負(fù)極組成聚焦杯燈絲空間電荷及其效應(yīng)燈絲電流管電壓管電流4.6A4.2A4.4A02001601204024080管電壓(kV)管電流(mA)4080120160管電壓和燈絲電流對(duì)管電流的影響1.陰極(cathode)技術(shù)指標(biāo)一、X射線管(X-ray8靶是電子轟擊的區(qū)域2.陽(yáng)極(anode)類型固定旋轉(zhuǎn)

傳導(dǎo)電子機(jī)械支撐熱輻射體功能一、X射線管(X-raytube)陽(yáng)極是X射線管的正極鎢作為靶材料的原因：①鎢原子序數(shù)較高，產(chǎn)生X射線的效率高和產(chǎn)生高能X射線；②鎢能夠有效散熱的金屬；③鎢具有很高的熔點(diǎn)3410℃靶是電子轟擊的區(qū)域2.陽(yáng)極(anode)類型固定旋轉(zhuǎn)傳9元素元素符號(hào)原子序數(shù)K特征X射線熔點(diǎn)鎢鉬銠WMORh74424559.0keV17.4keV19.7keV3410OC2600OC3200OCX射線靶的特征2.陽(yáng)極(anode)靶一、X射線管(X-raytube)元素元素符號(hào)原子序數(shù)K特征X射線熔點(diǎn)鎢W7459.0keV3103.X射線管的焦點(diǎn)(focalspot)實(shí)際焦點(diǎn)有效焦點(diǎn)實(shí)際焦點(diǎn)大小意義測(cè)量方法一、X射線管(X-raytube)3.X射線管的焦點(diǎn)(focalspot)實(shí)際焦點(diǎn)有效焦點(diǎn)11一、X射線管(X-raytube)實(shí)際焦點(diǎn)有效焦點(diǎn)實(shí)際焦點(diǎn)大小意義測(cè)量方法3.X射線管的焦點(diǎn)(focalspot)一、X射線管(X-raytube)實(shí)際焦點(diǎn)有效焦點(diǎn)實(shí)際焦12實(shí)際焦點(diǎn)有效焦點(diǎn)實(shí)際焦點(diǎn)大小意義測(cè)量方法一、X射線管(X-raytube)3.X射線管的焦點(diǎn)(focalspot)

靶表面與X射線輸出方向的夾角稱為靶傾角θ。經(jīng)過(guò)投影后，有效焦點(diǎn)的長(zhǎng)度a則變成了。雙角度靶面能夠產(chǎn)生兩種尺寸的焦點(diǎn)實(shí)際焦點(diǎn)有效焦點(diǎn)實(shí)際焦點(diǎn)測(cè)量方法一、X射線管(X-rayt13焦點(diǎn)的一般形狀理想有效焦點(diǎn)是圓形實(shí)際形狀雙香蕉狀一、X射線管(X-raytube)3.X射線管的焦點(diǎn)(focalspot)焦點(diǎn)的一般形狀理實(shí)際形狀雙香蕉狀一、X射線管(X-ray14管電流和管電壓對(duì)有效焦點(diǎn)長(zhǎng)度的影響一、X射線管(X-raytube)3.13.23.33.53.43.73.63.83.90200400600管電流(mA)焦點(diǎn)大小(mm)50kVp80kVp110kVp3.X射線管的焦點(diǎn)(focalspot)管電流和管電壓對(duì)有效焦點(diǎn)長(zhǎng)度的影響一、X射線管(X-ray15二、X射線產(chǎn)生機(jī)制1.電子與物質(zhì)的相互作用2)高速電子與靶原子核發(fā)生相互作用，將能量轉(zhuǎn)化為軔致輻射(bremsstrahlungradiation)

。1)高速電子電離原子的內(nèi)層電子，將能量轉(zhuǎn)化為標(biāo)識(shí)輻射(characteristicradiation)

；碰撞損失(collisionloss)輻射損失(radiationloss)二、X射線產(chǎn)生機(jī)制1.電子與物質(zhì)的相互作用2)高速電子與靶16軔致輻射產(chǎn)生二、X射線產(chǎn)生機(jī)制2.連續(xù)X射線軔致輻射產(chǎn)生二、X射線產(chǎn)生機(jī)制2.連續(xù)X射線172.連續(xù)X射線軔致輻射產(chǎn)生二、X射線產(chǎn)生機(jī)制2.連續(xù)X射線軔致輻射產(chǎn)生二、X射線產(chǎn)生機(jī)制182.連續(xù)X射線存在最短波長(zhǎng)(λ

min)

X射線強(qiáng)度連續(xù)變化每條曲線有一個(gè)峰值波長(zhǎng)增加方向上無(wú)限延展，強(qiáng)度越來(lái)越弱二、X射線產(chǎn)生機(jī)制30kV20kV40kV50kV0.10123456780.020.040.060.08波長(zhǎng)(nm)相對(duì)強(qiáng)度I鎢靶較低管電壓連續(xù)X射線發(fā)射譜2.連續(xù)X射線存在最短波長(zhǎng)(λmin)X射線強(qiáng)度連續(xù)變192.連續(xù)X射線

光子能量的最大極限(hmax)等于入射電子在X射線管加速電場(chǎng)中所獲得的能量eU，即光子最短波長(zhǎng)為：二、X射線產(chǎn)生機(jī)制2.連續(xù)X射線光子能量的最大極限(hma203.特征X射線二、X射線產(chǎn)生機(jī)制

產(chǎn)生條件管電壓U滿足：入射電子動(dòng)能>靶原子某一殼層電子結(jié)合能3.特征X射線二、X射線產(chǎn)生機(jī)制產(chǎn)生條件管電壓U滿足：入213.特征X射線二、X射線產(chǎn)生機(jī)制

產(chǎn)生條件管電壓U滿足：入射電子動(dòng)能>靶原子某一殼層電子結(jié)合能3.特征X射線二、X射線產(chǎn)生機(jī)制產(chǎn)生條件管電壓U滿足：入223.特征X射線二、X射線產(chǎn)生機(jī)制3.特征X射線二、X射線產(chǎn)生機(jī)制233.特征X射線二、X射線產(chǎn)生機(jī)制幾種靶材料產(chǎn)生K、L系特征X射線的激發(fā)電壓(kV)靶材料原子序數(shù)K系激發(fā)電壓L系激發(fā)電壓鋁(Al)銅(Cu)鉬(MO)鎢(W)鉛(Pb568.8917.459.088.00.090.952.8712.0915.863.特征X射線二、X射線產(chǎn)生機(jī)制幾種靶材料產(chǎn)生K、L系特征244.影響X射線發(fā)射譜的因素主要因素經(jīng)后的發(fā)射譜靶自吸收固有濾過(guò)附加濾過(guò)電子動(dòng)能多次作用二、X射線產(chǎn)生機(jī)制低能X射線吸收外部濾過(guò)1.00.5

0.010102030405060708090100110光子能量(keV)相對(duì)光子數(shù)100kV管電壓下鎢靶X射線發(fā)射譜4.影響X射線發(fā)射譜的因素主要因素經(jīng)后的發(fā)射譜靶自吸收固有254.影響X射線發(fā)射譜的因素二、X射線產(chǎn)生機(jī)制因素影響管電流管電壓附加過(guò)濾靶材料管電壓波形能譜幅度能譜幅度和位置能譜幅度,在低能時(shí)更加有效能譜幅度和特征X射線譜位置能譜幅度,在高能時(shí)更加有效影響X射線能譜的大小和相對(duì)位置的因素4.影響X射線發(fā)射譜的因素二、X射線產(chǎn)生機(jī)制因素影響管電流26第二節(jié)X射線輻射場(chǎng)的空間分布

一、X射線強(qiáng)度二、X射線強(qiáng)度的空間分布第二節(jié)X射線輻射場(chǎng)的空間分布一、X射線強(qiáng)度二、X272.X射線強(qiáng)度(x-rayintensity)一、X射線強(qiáng)度

單能X射線的強(qiáng)度I為

多種光子組成的線狀譜強(qiáng)度為連續(xù)X射線能譜的強(qiáng)度為診斷中連續(xù)X射線總強(qiáng)度K系特征X射線強(qiáng)度2.X射線強(qiáng)度(x-rayintensity)一、X射線282.X射線的量與質(zhì)由管電流與照射時(shí)間間接表示通常以毫安秒(mA·s)為單位。X射線的質(zhì)(x-rayquality)X射線的量(x-rayquantity)又稱線質(zhì)，由管電壓和濾過(guò)間接表示通常以千伏數(shù)（kV）為單位。一、X射線強(qiáng)度

2.X射線的量與質(zhì)由管電流與照射時(shí)間間接表示X射線的質(zhì)(x293.影響X射線強(qiáng)度的因素構(gòu)成靶物質(zhì)的原子序數(shù)管電流管電壓

附加濾過(guò)

電壓脈動(dòng)一、X射線強(qiáng)度

3.影響X射線強(qiáng)度的因素構(gòu)成靶物質(zhì)管電流管電壓附加濾過(guò)303.影響X射線強(qiáng)度的因素各種因素對(duì)X射線強(qiáng)度的影響影響的結(jié)果增加增加增加降低降低降低不變?cè)黾釉黾釉黾硬蛔兘档秃涟裁牍茈妷喊性有驍?shù)濾過(guò)距離電壓脈動(dòng)X射線的量X射線的質(zhì)影響因素(增加)一、X射線強(qiáng)度

3.影響X射線強(qiáng)度的因素各種因素對(duì)X射線強(qiáng)度的影響影響的31二、X射線強(qiáng)度的空間分布管電壓較高時(shí)采用穿透式靶管電壓較低時(shí)利用反射式靶主要取決于入射電子能量靶物質(zhì)靶厚度1．薄靶周圍X射線強(qiáng)度的空間分布X射線輻射強(qiáng)度在空間的分布情況很復(fù)雜二、X射線強(qiáng)度的空間分布管電壓較高時(shí)管電壓較低時(shí)主要取決于32二、X射線強(qiáng)度的空間分布管電壓較高時(shí)采用穿透式靶管電壓較低時(shí)利用反射式靶主要取決于入射電子能量靶物質(zhì)靶厚度1．薄靶周圍X射線強(qiáng)度的空間分布X射線輻射強(qiáng)度在空間的分布情況很復(fù)雜二、X射線強(qiáng)度的空間分布管電壓較高時(shí)管電壓較低時(shí)主要取決于332．厚靶周圍X射線強(qiáng)度的空間分布“足跟”效應(yīng)(陽(yáng)極效應(yīng))焦點(diǎn)的大小和形狀

改變二、X射線強(qiáng)度的空間分布2．厚靶周圍X射線強(qiáng)度的空間分布“足跟”效應(yīng)(陽(yáng)極效應(yīng))焦34二、X射線強(qiáng)度的空間分布2．厚靶周圍X射線強(qiáng)度的空間分布二、X射線強(qiáng)度的空間分布2．厚靶周圍X射線強(qiáng)度的空間分布35二、X射線強(qiáng)度的空間分布2．厚靶周圍X射線強(qiáng)度的空間分布二、X射線強(qiáng)度的空間分布2．厚靶周圍X射線強(qiáng)度的空間分布36二、X射線強(qiáng)度的空間分布2．厚靶周圍X射線強(qiáng)度的空間分布陽(yáng)極效應(yīng)對(duì)有效焦點(diǎn)大小和形狀的影響

陽(yáng)極效應(yīng)的另一個(gè)重要的后果就是改變了有效焦點(diǎn)的大小和形狀二、X射線強(qiáng)度的空間分布2．厚靶周圍X射線強(qiáng)度的空間分布陽(yáng)37第三節(jié)X射線與物質(zhì)的相互作用一、X射線與物質(zhì)相互作用系數(shù)二、光電效應(yīng)(photoelectriceffect)

三、康普頓效應(yīng)(Comptoneffect)五、X射線與物質(zhì)的其它相互作用過(guò)程四、電子對(duì)效應(yīng)(electricpaireffect)六、各種相互作用的相對(duì)重要性七、X射線基本特性第三節(jié)X射線與物質(zhì)的相互作用一、X射線與物質(zhì)相互作用系數(shù)38主要過(guò)程次要過(guò)程光電效應(yīng)康普頓效應(yīng)電子對(duì)效應(yīng)相干散射光核反應(yīng)第三節(jié)X射線與物質(zhì)的相互作用主要過(guò)程次要過(guò)程光電效應(yīng)康普頓效應(yīng)電子對(duì)效應(yīng)相干散射光核反應(yīng)39X線光子進(jìn)入生物組織電子沿徑跡損失能量康普頓效應(yīng)電子對(duì)效應(yīng)光電效應(yīng)高速電子光子軔致輻射電離激發(fā)熱物化階段生化階段生物階段

射線與生物組織相互作用的結(jié)果X第三節(jié)X射線與物質(zhì)的相互作用X線光子進(jìn)入生物組織電子沿徑跡損失能量康普頓40多種相互獨(dú)立的作用1.線性衰減系數(shù)與截面一、X射線與物質(zhì)相互作用系數(shù)截面單能平行X射線光子束水平入射-dN=

Nndx=n為線性衰減系數(shù)

單位：m2多種相互獨(dú)立的作用1.線性衰減系數(shù)與截面一、X射線與物質(zhì)41一、X射線與物質(zhì)相互作用系數(shù)1.線性衰減系數(shù)與截面一、X射線與物質(zhì)相互作用系數(shù)1.線性衰減系數(shù)與截面42線性衰減系數(shù)μ各種相互作用的總線性衰減系數(shù)單位為m-1或cm-1質(zhì)量衰減系數(shù)單位是m2kg-1或cm2g-1一、X射線與物質(zhì)相互作用系數(shù)1.線性衰減系數(shù)與截面線性衰減系數(shù)μ各種相互作用的總線性衰減系數(shù)單位為m-1或cm432.質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)和質(zhì)能吸收系數(shù)線性能量轉(zhuǎn)移系數(shù)h─光子的能量Etr─轉(zhuǎn)移給帶電粒子的動(dòng)能總轉(zhuǎn)移系數(shù)一、X射線與物質(zhì)相互作用系數(shù)單位為m-1或cm-1等于各轉(zhuǎn)移系數(shù)之和光子在物質(zhì)中穿行單位距離時(shí)，其總能量由于各種相互作用而轉(zhuǎn)移給帶電粒子動(dòng)能的份額2.質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)和質(zhì)能吸收系數(shù)線性能量轉(zhuǎn)移系數(shù)h─光子44質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)(massenergytransfercoefficient)質(zhì)能吸收系數(shù)(massenergyabsorptioncoefficient)g為次級(jí)電子的動(dòng)能因輻射而損失的份額。一、X射線與物質(zhì)相互作用系數(shù)2.質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)和質(zhì)能吸收系數(shù)，式中ρ為物質(zhì)密度,是該能量的入射X射線光子穿過(guò)“質(zhì)量厚度”為ρdl的物質(zhì)層時(shí)，其總能量中因相互作用而轉(zhuǎn)移給帶電粒子動(dòng)能的份額，E是入射X射線光子的能量，N是入射X射線光子數(shù)

質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)(massenergytransferco45二、光電效應(yīng)(photoelectriceffect)1.作用過(guò)程二、光電效應(yīng)(photoelectriceffect)146h

:光子能量Ee:光電子的動(dòng)能EB:原子第i層電子的結(jié)合能h=Ee+EB

2.作用系數(shù)光電線性衰減系數(shù)，符號(hào)光電質(zhì)量衰減系數(shù)，符號(hào)二、光電效應(yīng)(photoelectriceffect)1.作用過(guò)程光電效應(yīng)發(fā)生的概率隨光子能量的變化h:光子能量h=Ee+EB2.作用系數(shù)光電線性衰47水鉛LK2.作用系數(shù)水和鉛的光電質(zhì)量衰減系數(shù)與X射線光子能量的關(guān)系二、光電效應(yīng)(photoelectriceffect)1keV10keV100keV1MeV10MeV光子能量光電質(zhì)量衰減系數(shù)水鉛LK2.作用系數(shù)水和鉛的光電質(zhì)量衰減系數(shù)與X射線光子能483.光電子角分布二、光電效應(yīng)(photoelectriceffect)3.光電子角分布二、光電效應(yīng)(photoelectric494.診斷放射學(xué)中的光電效應(yīng)影像質(zhì)量好1)無(wú)散射線，減少了照片灰霧射線通過(guò)光電效應(yīng)可全部被人體吸收，增加L了受檢者的輻射劑量。2)增加吸收差別，對(duì)比度高利:弊:二、光電效應(yīng)(photoelectriceffect)4.診斷放射學(xué)中的光電效應(yīng)影像質(zhì)量好1)無(wú)散射線，減50三、康普頓效應(yīng)(Comptoneffect)1.作用過(guò)程三、康普頓效應(yīng)(Comptoneffect)1.作用過(guò)程51三、康普頓效應(yīng)(Comptoneffect)1.作用過(guò)程三、康普頓效應(yīng)(Comptoneffect)1.作用過(guò)程522.作用系數(shù)康普頓線性衰減系數(shù)，用符號(hào)“”表示康普頓質(zhì)量衰減系數(shù)與入射光子能量之間的關(guān)系康普頓質(zhì)量衰減系數(shù)，用符號(hào)“

”表示三、康普頓效應(yīng)(Comptoneffect)2.作用系數(shù)康普頓線性衰減系數(shù)，用符號(hào)“”表示康普頓質(zhì)量533.散射光子和反沖電子的角分布散射光子0°～180°三、康普頓效應(yīng)(Comptoneffect)0.1MeV1.0MeV10MeV康普頓散射光子的角分布3.散射光子和反沖電子的角分布散射光子0°～180°三543.散射光子和反沖電子的角分布1.0MeV0.1MeV10MeV反沖電子0°～90°三、康普頓效應(yīng)(Comptoneffect)

康普頓反沖電子的角分布3.散射光子和反沖電子的角分布1.0MeV0.1MeV1554.診斷放射學(xué)中的康普頓效應(yīng)從受檢者身上產(chǎn)生的散射線能量與原射線相差很少，并且散射線比較對(duì)稱地分布在整個(gè)空間，醫(yī)生和技術(shù)人員必須重視，并采取相應(yīng)的防護(hù)措施。(2)散射線增加了照片的灰霧，降低了影像的對(duì)比度，但與光電效應(yīng)相比受檢者的劑量較低。三、康普頓效應(yīng)(Comptoneffect)4.診斷放射學(xué)中的康普頓效應(yīng)從受檢者身上產(chǎn)生的散射線能量561.作用過(guò)程四、電子對(duì)效應(yīng)(electricpaireffect)1.作用過(guò)程四、電子對(duì)效應(yīng)(electricpair571.作用過(guò)程四、電子對(duì)效應(yīng)(electricpaireffect)1.作用過(guò)程四、電子對(duì)效應(yīng)(electricpair582.作用系數(shù)

當(dāng)h

>2mec2時(shí)

當(dāng)h>>2mec2時(shí)電子對(duì)線性衰減系數(shù)，用符號(hào)“”表示；電子對(duì)質(zhì)量衰減系數(shù)，用符號(hào)“”表示。四、電子對(duì)效應(yīng)(electricpaireffect)2.作用系數(shù)當(dāng)h>2mec2時(shí)當(dāng)h>>2me59五、X射線與物質(zhì)的其它相互作用過(guò)程1.相干散射(coherentscattering)光子與原子核作用而發(fā)生的核反應(yīng)。光核反應(yīng)在診斷X射線能量范圍內(nèi)不可能發(fā)生。相干散射質(zhì)量衰減系數(shù)與原子序數(shù)和入射X射線光子能量的關(guān)系可表示為：2.光核反應(yīng)不產(chǎn)生電離過(guò)程五、X射線與物質(zhì)的其它相互作用過(guò)程1.相干散射(coher60六、各種相互作用的相對(duì)重要性1.總的衰減系數(shù)高能端部分電子對(duì)效應(yīng)占優(yōu)勢(shì)2.各種相互作用的相對(duì)重要性10keV100MeV能量范圍的低能端部分光電效應(yīng)占優(yōu)勢(shì)中間部分康普頓效應(yīng)占優(yōu)勢(shì)六、各種相互作用的相對(duì)重要性1.總的衰減系數(shù)高能端部分電612.各種相互作用的相對(duì)重要性六、各種相互作用的相對(duì)重要性2.各種相互作用的相對(duì)重要性六、各種相互作用的相對(duì)重要性62七、X射線的基本特性1.X射線穿透作用2.X射線熒光作用3.X射線電離作用4.X射線熱作用5.X射線的化學(xué)和生物效應(yīng)X射線除具有電磁波的共性外，還具有以下的基本特性。易透性組織中等透射性組織不易透射性組織氣體脂肪組織結(jié)蒂組織肌肉組織軟骨血液骨骼

人體組織對(duì)X射線的穿透性七、X射線的基本特性1.X射線穿透作用2.X射線熒光作用63第四節(jié)X射線在物質(zhì)中的衰減擴(kuò)散衰減距離所致

X射線強(qiáng)度衰減的平方反比定律X射線攝影、透視及X-CT檢查的基本依據(jù)屏蔽防護(hù)設(shè)計(jì)的理論根據(jù)吸收衰減物質(zhì)所致

強(qiáng)度減弱

第四節(jié)X射線在物質(zhì)中的衰減擴(kuò)散衰減X射線強(qiáng)度衰減的平方64一、單能X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律二、連續(xù)X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律三、X射線的濾過(guò)第四節(jié)X射線在物質(zhì)中的衰減一、單能X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律二、連續(xù)X射線在物質(zhì)中的衰65一、單能X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律1.單能窄束X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律

半價(jià)層(half-valuelayer,HVL)寬束X射線:積累因子B寬束B(niǎo)>1；理想窄束B(niǎo)=1近似計(jì)算一、單能X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律1.單能窄束X射線在物質(zhì)66二、連續(xù)X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律連續(xù)能譜窄束X射線衰減特點(diǎn)：X射線強(qiáng)度變小，硬度變大（質(zhì)提高）1.單能窄束X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律二、連續(xù)X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律連續(xù)能譜窄束X射線衰減特點(diǎn)67二、連續(xù)X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律1.單能窄束X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律連續(xù)能譜窄束X射線衰減二、連續(xù)X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律1.單能窄束X射線在物質(zhì)68連續(xù)能譜X射線與單能X射線通過(guò)物質(zhì)時(shí)衰減的比較二、連續(xù)X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律光子數(shù)水模厚度/cm100kV單能X射線100kV連續(xù)能譜X射線1.單能窄束X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律連續(xù)能譜窄束X射線衰減連續(xù)能譜X射線與單能X射線通過(guò)物質(zhì)時(shí)衰減的比較二、連續(xù)X射線69二、連續(xù)X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律1.單能窄束X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律連續(xù)能譜X射線隨吸收物質(zhì)厚度的變化連續(xù)能譜窄束X射線衰減二、連續(xù)X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律1.單能窄束X射線在物質(zhì)70決定衰減程度的四個(gè)因素X射線本身的性質(zhì)物質(zhì)密度原子序數(shù)每千克物質(zhì)含有的電子數(shù)二、連續(xù)X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律1.單能窄束X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律單能窄束X射線透過(guò)10cm水模的百分?jǐn)?shù)能量（keV）透過(guò)百分?jǐn)?shù)（%）能量（keV）透過(guò)百分?jǐn)?shù)（%）203040500.042.57.010.0608010015013.016.018.022.0連續(xù)能譜窄束X射線衰減決定衰減程度的四個(gè)因素X射線本物質(zhì)密度原子序數(shù)每千克物質(zhì)二、71三、X射線的濾過(guò)固有濾過(guò)附加濾過(guò)總濾過(guò)X射線管出口放置一定均勻厚度的金屬，預(yù)先把X射線束中的低能成分吸收掉，將X射線的平均能量提高，這種過(guò)程就是所謂濾過(guò)。鋁當(dāng)量（mmAl）是指一定厚度的鋁板與其它濾過(guò)材料相比，對(duì)X射線具有相同的衰減效果，此鋁板厚度就是該濾過(guò)材料的鋁當(dāng)量。三、X射線的濾過(guò)固有濾過(guò)附加濾過(guò)總濾過(guò)X射線管出口72三、X射線的濾過(guò)實(shí)際濾過(guò)板可選擇某種物質(zhì)使它通過(guò)光電效應(yīng)大量吸收低能成分，而高能成分通過(guò)時(shí)僅有極少量的康普頓散射吸收和光電效應(yīng)吸收，絕大部分高能射線可通過(guò)。

理想濾過(guò)板低能成分全部吸收高能成分全部透過(guò)銅是很好的濾過(guò)物質(zhì)低能射線高能射線鋁是很好的濾過(guò)物質(zhì)三、X射線的濾過(guò)實(shí)際濾過(guò)板可選擇某種物質(zhì)使它通過(guò)光電效應(yīng)大73

單能X射線由于具有同樣的穿透本領(lǐng)，無(wú)需濾過(guò)，其線質(zhì)可用X射線光子的能量或半價(jià)層表示。但對(duì)連續(xù)X射線來(lái)說(shuō)，光子能量不同，當(dāng)通過(guò)濾過(guò)物質(zhì)后，能量分布有不同的變化，要描述它的線質(zhì)比較困難。在不需嚴(yán)格的能譜分析情況下，通?？捎冒雰r(jià)層、有效能量等表示。三、X射線的濾過(guò)單能X射線由于具有同樣的穿透本領(lǐng)，無(wú)需濾過(guò)，其線質(zhì)可74三、X射線的濾過(guò)單能X射線光子能量與半價(jià)層的關(guān)系0.008460.01050.0230.0710.1590.2970.4851.011.683.484.94224.274.133.710.94.882.611.600.7680.4620.2230.1570.00830.3260.7602.304.567.029.3012.815.218.721.126.27.903.391.120.5650.3670.2770.2010.1700.1380.1221015203040506080100150200HVL(mm)HVL(mm)

銅鋁光子能量（keV）三、X射線的濾過(guò)單能X射線光子能量與半價(jià)層的關(guān)系0.075第五節(jié)X射線在人體內(nèi)的衰減一、人體的物質(zhì)組成二、混合物和化合物的質(zhì)量衰減系數(shù)三、化合物的有效原子序數(shù)四、X射線在人體中的衰減第五節(jié)X射線在人體內(nèi)的衰減一、人體的物質(zhì)組成二、混合76一、人體的物質(zhì)組成骨骼、軟組織、肺和消化道以及腔體內(nèi)的氣體組成人體組織中所含元素質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)（%）元素脂肪組織

肌肉

骨

水HCNONaMgPSKCa11.257.31.130.3

0.06

10.212.33.572.90.080.020.20.50.30.0078.427.62.741.0

7.07.00.2

14.711.2

88.8

一、人體的物質(zhì)組成骨骼、軟組織、肺和消化道以及腔體內(nèi)的氣體77二、混合物和化合物的質(zhì)量衰減系數(shù)混合物和化合物的質(zhì)量衰減系數(shù)人體組織的質(zhì)量衰減系數(shù)骨肌肉脂肪光子能量(keV)質(zhì)量衰減系數(shù)(cm2·mg-1)0.01111001000101001000二、混合物和化合物的質(zhì)量衰減系數(shù)混合物和化合物的質(zhì)量衰減系78有效原子序數(shù)Zi：第i種元素原子序數(shù)ai：第i種元素電子百分比

Wi：第i種元素的重量百分比

Ai：第i種元素的原子量

NA：阿伏加德羅常數(shù)有效原子序數(shù)近似計(jì)算公式ai：第i種元素原子在分子中的原子個(gè)數(shù)Zi：第i種元素的原子序數(shù)三、化合物的有效原子序數(shù)有效原子序數(shù)Zi：第i種元素原子序數(shù)ai：第i種元素電子百79康普頓散射占優(yōu)勢(shì)時(shí)，電子密度成為衰減的主要因素。三、化合物的有效原子序數(shù)人體組織的物理性能0.00303.433.363.175.553.013.343.363.34~3.483.00~3.101.29×10-31.001.000.911.65~1.857.67.47.45.9~6.311.6~13.8

空氣水肌肉脂肪骨每立方米電子數(shù)(電子

)電子密度（電子）密度()有效原子序數(shù)

物質(zhì)康普頓散射占優(yōu)勢(shì)時(shí)，電子密度成為衰減的主要因素。三、化合物80

診斷用的X射線是寬束、連續(xù)的，因此X射線在人體中的衰減規(guī)律應(yīng)修正為：B：積累因子

μ：被檢體的有效線性衰減系數(shù)

d：被檢體的厚度四、X射線在人體中的衰減診斷用的X射線是寬束、連續(xù)的，因此X射線在人81

當(dāng)X射線穿過(guò)人體組織，由于透過(guò)量不同，從而形成帶有信息的X射線影像，這種影像是肉眼看不見(jiàn)的，當(dāng)它到達(dá)影光屏或X射線膠片時(shí)，將不可見(jiàn)的X射線影像變?yōu)榭梢?jiàn)光影像。觀察分析這種深淺不同的影像，就能幫助判斷人體各部分組織器官的正?；虿±淼男螒B(tài)，這就是X射線診斷的物理基礎(chǔ)。四、X射線在人體中的衰減當(dāng)X射線穿過(guò)人體組織，由于透過(guò)量不同，從而形82X射線知識(shí)X射線知識(shí)83第五節(jié)X射線在人體內(nèi)的衰減第一節(jié)X射線的產(chǎn)生第二節(jié)X射線輻射場(chǎng)的空間分布第三節(jié)X射線與物質(zhì)的相互作用第四節(jié)X射線在物質(zhì)中的衰減內(nèi)容第五節(jié)X射線在人體內(nèi)的衰減84第一節(jié)X射線的產(chǎn)生一、X射線管(X-raytube)二、X射線產(chǎn)生機(jī)制第一節(jié)X射線的產(chǎn)生一、X射線管(X-raytube)85產(chǎn)生條件主要組成一、X射線管(X-raytube)陰極陽(yáng)極電子源高速電子流陽(yáng)極靶強(qiáng)電場(chǎng)高真空度空間產(chǎn)生條件主要組成一、X射線管(X-raytube)陰極陽(yáng)86一、X射線管(X-raytube)主要組成陰極陽(yáng)極電子源高速電子流陽(yáng)極靶產(chǎn)生條件一、X射線管(X-raytube)主要組成陰極陽(yáng)極電子源87一、X射線管(X-raytube)X射線管(俗稱球管)照片一、X射線管(X-raytube)X射線管(俗稱球管)88早期的放射治療用X線管一、X射線管(X-raytube)早期的放射治療用X線管一、X射線管(X-raytube)891.陰極(cathode)技術(shù)指標(biāo)一、X射線管(X-raytube)陰極是X射線管的負(fù)極組成聚焦杯燈絲空間電荷及其效應(yīng)燈絲電流管電壓管電流4.6A4.2A4.4A02001601204024080管電壓(kV)管電流(mA)4080120160管電壓和燈絲電流對(duì)管電流的影響1.陰極(cathode)技術(shù)指標(biāo)一、X射線管(X-ray90靶是電子轟擊的區(qū)域2.陽(yáng)極(anode)類型固定旋轉(zhuǎn)

傳導(dǎo)電子機(jī)械支撐熱輻射體功能一、X射線管(X-raytube)陽(yáng)極是X射線管的正極鎢作為靶材料的原因：①鎢原子序數(shù)較高，產(chǎn)生X射線的效率高和產(chǎn)生高能X射線；②鎢能夠有效散熱的金屬；③鎢具有很高的熔點(diǎn)3410℃靶是電子轟擊的區(qū)域2.陽(yáng)極(anode)類型固定旋轉(zhuǎn)傳91元素元素符號(hào)原子序數(shù)K特征X射線熔點(diǎn)鎢鉬銠WMORh74424559.0keV17.4keV19.7keV3410OC2600OC3200OCX射線靶的特征2.陽(yáng)極(anode)靶一、X射線管(X-raytube)元素元素符號(hào)原子序數(shù)K特征X射線熔點(diǎn)鎢W7459.0keV3923.X射線管的焦點(diǎn)(focalspot)實(shí)際焦點(diǎn)有效焦點(diǎn)實(shí)際焦點(diǎn)大小意義測(cè)量方法一、X射線管(X-raytube)3.X射線管的焦點(diǎn)(focalspot)實(shí)際焦點(diǎn)有效焦點(diǎn)93一、X射線管(X-raytube)實(shí)際焦點(diǎn)有效焦點(diǎn)實(shí)際焦點(diǎn)大小意義測(cè)量方法3.X射線管的焦點(diǎn)(focalspot)一、X射線管(X-raytube)實(shí)際焦點(diǎn)有效焦點(diǎn)實(shí)際焦94實(shí)際焦點(diǎn)有效焦點(diǎn)實(shí)際焦點(diǎn)大小意義測(cè)量方法一、X射線管(X-raytube)3.X射線管的焦點(diǎn)(focalspot)

靶表面與X射線輸出方向的夾角稱為靶傾角θ。經(jīng)過(guò)投影后，有效焦點(diǎn)的長(zhǎng)度a則變成了。雙角度靶面能夠產(chǎn)生兩種尺寸的焦點(diǎn)實(shí)際焦點(diǎn)有效焦點(diǎn)實(shí)際焦點(diǎn)測(cè)量方法一、X射線管(X-rayt95焦點(diǎn)的一般形狀理想有效焦點(diǎn)是圓形實(shí)際形狀雙香蕉狀一、X射線管(X-raytube)3.X射線管的焦點(diǎn)(focalspot)焦點(diǎn)的一般形狀理實(shí)際形狀雙香蕉狀一、X射線管(X-ray96管電流和管電壓對(duì)有效焦點(diǎn)長(zhǎng)度的影響一、X射線管(X-raytube)3.13.23.33.53.43.73.63.83.90200400600管電流(mA)焦點(diǎn)大小(mm)50kVp80kVp110kVp3.X射線管的焦點(diǎn)(focalspot)管電流和管電壓對(duì)有效焦點(diǎn)長(zhǎng)度的影響一、X射線管(X-ray97二、X射線產(chǎn)生機(jī)制1.電子與物質(zhì)的相互作用2)高速電子與靶原子核發(fā)生相互作用，將能量轉(zhuǎn)化為軔致輻射(bremsstrahlungradiation)

。1)高速電子電離原子的內(nèi)層電子，將能量轉(zhuǎn)化為標(biāo)識(shí)輻射(characteristicradiation)

；碰撞損失(collisionloss)輻射損失(radiationloss)二、X射線產(chǎn)生機(jī)制1.電子與物質(zhì)的相互作用2)高速電子與靶98軔致輻射產(chǎn)生二、X射線產(chǎn)生機(jī)制2.連續(xù)X射線軔致輻射產(chǎn)生二、X射線產(chǎn)生機(jī)制2.連續(xù)X射線992.連續(xù)X射線軔致輻射產(chǎn)生二、X射線產(chǎn)生機(jī)制2.連續(xù)X射線軔致輻射產(chǎn)生二、X射線產(chǎn)生機(jī)制1002.連續(xù)X射線存在最短波長(zhǎng)(λ

min)

X射線強(qiáng)度連續(xù)變化每條曲線有一個(gè)峰值波長(zhǎng)增加方向上無(wú)限延展，強(qiáng)度越來(lái)越弱二、X射線產(chǎn)生機(jī)制30kV20kV40kV50kV0.10123456780.020.040.060.08波長(zhǎng)(nm)相對(duì)強(qiáng)度I鎢靶較低管電壓連續(xù)X射線發(fā)射譜2.連續(xù)X射線存在最短波長(zhǎng)(λmin)X射線強(qiáng)度連續(xù)變1012.連續(xù)X射線

光子能量的最大極限(hmax)等于入射電子在X射線管加速電場(chǎng)中所獲得的能量eU，即光子最短波長(zhǎng)為：二、X射線產(chǎn)生機(jī)制2.連續(xù)X射線光子能量的最大極限(hma1023.特征X射線二、X射線產(chǎn)生機(jī)制

產(chǎn)生條件管電壓U滿足：入射電子動(dòng)能>靶原子某一殼層電子結(jié)合能3.特征X射線二、X射線產(chǎn)生機(jī)制產(chǎn)生條件管電壓U滿足：入1033.特征X射線二、X射線產(chǎn)生機(jī)制

產(chǎn)生條件管電壓U滿足：入射電子動(dòng)能>靶原子某一殼層電子結(jié)合能3.特征X射線二、X射線產(chǎn)生機(jī)制產(chǎn)生條件管電壓U滿足：入1043.特征X射線二、X射線產(chǎn)生機(jī)制3.特征X射線二、X射線產(chǎn)生機(jī)制1053.特征X射線二、X射線產(chǎn)生機(jī)制幾種靶材料產(chǎn)生K、L系特征X射線的激發(fā)電壓(kV)靶材料原子序數(shù)K系激發(fā)電壓L系激發(fā)電壓鋁(Al)銅(Cu)鉬(MO)鎢(W)鉛(Pb568.8917.459.088.00.090.952.8712.0915.863.特征X射線二、X射線產(chǎn)生機(jī)制幾種靶材料產(chǎn)生K、L系特征1064.影響X射線發(fā)射譜的因素主要因素經(jīng)后的發(fā)射譜靶自吸收固有濾過(guò)附加濾過(guò)電子動(dòng)能多次作用二、X射線產(chǎn)生機(jī)制低能X射線吸收外部濾過(guò)1.00.5

0.010102030405060708090100110光子能量(keV)相對(duì)光子數(shù)100kV管電壓下鎢靶X射線發(fā)射譜4.影響X射線發(fā)射譜的因素主要因素經(jīng)后的發(fā)射譜靶自吸收固有1074.影響X射線發(fā)射譜的因素二、X射線產(chǎn)生機(jī)制因素影響管電流管電壓附加過(guò)濾靶材料管電壓波形能譜幅度能譜幅度和位置能譜幅度,在低能時(shí)更加有效能譜幅度和特征X射線譜位置能譜幅度,在高能時(shí)更加有效影響X射線能譜的大小和相對(duì)位置的因素4.影響X射線發(fā)射譜的因素二、X射線產(chǎn)生機(jī)制因素影響管電流108第二節(jié)X射線輻射場(chǎng)的空間分布

一、X射線強(qiáng)度二、X射線強(qiáng)度的空間分布第二節(jié)X射線輻射場(chǎng)的空間分布一、X射線強(qiáng)度二、X1092.X射線強(qiáng)度(x-rayintensity)一、X射線強(qiáng)度

單能X射線的強(qiáng)度I為

多種光子組成的線狀譜強(qiáng)度為連續(xù)X射線能譜的強(qiáng)度為診斷中連續(xù)X射線總強(qiáng)度K系特征X射線強(qiáng)度2.X射線強(qiáng)度(x-rayintensity)一、X射線1102.X射線的量與質(zhì)由管電流與照射時(shí)間間接表示通常以毫安秒(mA·s)為單位。X射線的質(zhì)(x-rayquality)X射線的量(x-rayquantity)又稱線質(zhì)，由管電壓和濾過(guò)間接表示通常以千伏數(shù)（kV）為單位。一、X射線強(qiáng)度

2.X射線的量與質(zhì)由管電流與照射時(shí)間間接表示X射線的質(zhì)(x1113.影響X射線強(qiáng)度的因素構(gòu)成靶物質(zhì)的原子序數(shù)管電流管電壓

附加濾過(guò)

電壓脈動(dòng)一、X射線強(qiáng)度

3.影響X射線強(qiáng)度的因素構(gòu)成靶物質(zhì)管電流管電壓附加濾過(guò)1123.影響X射線強(qiáng)度的因素各種因素對(duì)X射線強(qiáng)度的影響影響的結(jié)果增加增加增加降低降低降低不變?cè)黾釉黾釉黾硬蛔兘档秃涟裁牍茈妷喊性有驍?shù)濾過(guò)距離電壓脈動(dòng)X射線的量X射線的質(zhì)影響因素(增加)一、X射線強(qiáng)度

3.影響X射線強(qiáng)度的因素各種因素對(duì)X射線強(qiáng)度的影響影響的113二、X射線強(qiáng)度的空間分布管電壓較高時(shí)采用穿透式靶管電壓較低時(shí)利用反射式靶主要取決于入射電子能量靶物質(zhì)靶厚度1．薄靶周圍X射線強(qiáng)度的空間分布X射線輻射強(qiáng)度在空間的分布情況很復(fù)雜二、X射線強(qiáng)度的空間分布管電壓較高時(shí)管電壓較低時(shí)主要取決于114二、X射線強(qiáng)度的空間分布管電壓較高時(shí)采用穿透式靶管電壓較低時(shí)利用反射式靶主要取決于入射電子能量靶物質(zhì)靶厚度1．薄靶周圍X射線強(qiáng)度的空間分布X射線輻射強(qiáng)度在空間的分布情況很復(fù)雜二、X射線強(qiáng)度的空間分布管電壓較高時(shí)管電壓較低時(shí)主要取決于1152．厚靶周圍X射線強(qiáng)度的空間分布“足跟”效應(yīng)(陽(yáng)極效應(yīng))焦點(diǎn)的大小和形狀

改變二、X射線強(qiáng)度的空間分布2．厚靶周圍X射線強(qiáng)度的空間分布“足跟”效應(yīng)(陽(yáng)極效應(yīng))焦116二、X射線強(qiáng)度的空間分布2．厚靶周圍X射線強(qiáng)度的空間分布二、X射線強(qiáng)度的空間分布2．厚靶周圍X射線強(qiáng)度的空間分布117二、X射線強(qiáng)度的空間分布2．厚靶周圍X射線強(qiáng)度的空間分布二、X射線強(qiáng)度的空間分布2．厚靶周圍X射線強(qiáng)度的空間分布118二、X射線強(qiáng)度的空間分布2．厚靶周圍X射線強(qiáng)度的空間分布陽(yáng)極效應(yīng)對(duì)有效焦點(diǎn)大小和形狀的影響

陽(yáng)極效應(yīng)的另一個(gè)重要的后果就是改變了有效焦點(diǎn)的大小和形狀二、X射線強(qiáng)度的空間分布2．厚靶周圍X射線強(qiáng)度的空間分布陽(yáng)119第三節(jié)X射線與物質(zhì)的相互作用一、X射線與物質(zhì)相互作用系數(shù)二、光電效應(yīng)(photoelectriceffect)

三、康普頓效應(yīng)(Comptoneffect)五、X射線與物質(zhì)的其它相互作用過(guò)程四、電子對(duì)效應(yīng)(electricpaireffect)六、各種相互作用的相對(duì)重要性七、X射線基本特性第三節(jié)X射線與物質(zhì)的相互作用一、X射線與物質(zhì)相互作用系數(shù)120主要過(guò)程次要過(guò)程光電效應(yīng)康普頓效應(yīng)電子對(duì)效應(yīng)相干散射光核反應(yīng)第三節(jié)X射線與物質(zhì)的相互作用主要過(guò)程次要過(guò)程光電效應(yīng)康普頓效應(yīng)電子對(duì)效應(yīng)相干散射光核反應(yīng)121X線光子進(jìn)入生物組織電子沿徑跡損失能量康普頓效應(yīng)電子對(duì)效應(yīng)光電效應(yīng)高速電子光子軔致輻射電離激發(fā)熱物化階段生化階段生物階段

射線與生物組織相互作用的結(jié)果X第三節(jié)X射線與物質(zhì)的相互作用X線光子進(jìn)入生物組織電子沿徑跡損失能量康普頓122多種相互獨(dú)立的作用1.線性衰減系數(shù)與截面一、X射線與物質(zhì)相互作用系數(shù)截面單能平行X射線光子束水平入射-dN=

Nndx=n為線性衰減系數(shù)

單位：m2多種相互獨(dú)立的作用1.線性衰減系數(shù)與截面一、X射線與物質(zhì)123一、X射線與物質(zhì)相互作用系數(shù)1.線性衰減系數(shù)與截面一、X射線與物質(zhì)相互作用系數(shù)1.線性衰減系數(shù)與截面124線性衰減系數(shù)μ各種相互作用的總線性衰減系數(shù)單位為m-1或cm-1質(zhì)量衰減系數(shù)單位是m2kg-1或cm2g-1一、X射線與物質(zhì)相互作用系數(shù)1.線性衰減系數(shù)與截面線性衰減系數(shù)μ各種相互作用的總線性衰減系數(shù)單位為m-1或cm1252.質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)和質(zhì)能吸收系數(shù)線性能量轉(zhuǎn)移系數(shù)h─光子的能量Etr─轉(zhuǎn)移給帶電粒子的動(dòng)能總轉(zhuǎn)移系數(shù)一、X射線與物質(zhì)相互作用系數(shù)單位為m-1或cm-1等于各轉(zhuǎn)移系數(shù)之和光子在物質(zhì)中穿行單位距離時(shí)，其總能量由于各種相互作用而轉(zhuǎn)移給帶電粒子動(dòng)能的份額2.質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)和質(zhì)能吸收系數(shù)線性能量轉(zhuǎn)移系數(shù)h─光子126質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)(massenergytransfercoefficient)質(zhì)能吸收系數(shù)(massenergyabsorptioncoefficient)g為次級(jí)電子的動(dòng)能因輻射而損失的份額。一、X射線與物質(zhì)相互作用系數(shù)2.質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)和質(zhì)能吸收系數(shù)，式中ρ為物質(zhì)密度,是該能量的入射X射線光子穿過(guò)“質(zhì)量厚度”為ρdl的物質(zhì)層時(shí)，其總能量中因相互作用而轉(zhuǎn)移給帶電粒子動(dòng)能的份額，E是入射X射線光子的能量，N是入射X射線光子數(shù)

質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)(massenergytransferco127二、光電效應(yīng)(photoelectriceffect)1.作用過(guò)程二、光電效應(yīng)(photoelectriceffect)1128h

:光子能量Ee:光電子的動(dòng)能EB:原子第i層電子的結(jié)合能h=Ee+EB

2.作用系數(shù)光電線性衰減系數(shù)，符號(hào)光電質(zhì)量衰減系數(shù)，符號(hào)二、光電效應(yīng)(photoelectriceffect)1.作用過(guò)程光電效應(yīng)發(fā)生的概率隨光子能量的變化h:光子能量h=Ee+EB2.作用系數(shù)光電線性衰129水鉛LK2.作用系數(shù)水和鉛的光電質(zhì)量衰減系數(shù)與X射線光子能量的關(guān)系二、光電效應(yīng)(photoelectriceffect)1keV10keV100keV1MeV10MeV光子能量光電質(zhì)量衰減系數(shù)水鉛LK2.作用系數(shù)水和鉛的光電質(zhì)量衰減系數(shù)與X射線光子能1303.光電子角分布二、光電效應(yīng)(photoelectriceffect)3.光電子角分布二、光電效應(yīng)(photoelectric1314.診斷放射學(xué)中的光電效應(yīng)影像質(zhì)量好1)無(wú)散射線，減少了照片灰霧射線通過(guò)光電效應(yīng)可全部被人體吸收，增加L了受檢者的輻射劑量。2)增加吸收差別，對(duì)比度高利:弊:二、光電效應(yīng)(photoelectriceffect)4.診斷放射學(xué)中的光電效應(yīng)影像質(zhì)量好1)無(wú)散射線，減132三、康普頓效應(yīng)(Comptoneffect)1.作用過(guò)程三、康普頓效應(yīng)(Comptoneffect)1.作用過(guò)程133三、康普頓效應(yīng)(Comptoneffect)1.作用過(guò)程三、康普頓效應(yīng)(Comptoneffect)1.作用過(guò)程1342.作用系數(shù)康普頓線性衰減系數(shù)，用符號(hào)“”表示康普頓質(zhì)量衰減系數(shù)與入射光子能量之間的關(guān)系康普頓質(zhì)量衰減系數(shù)，用符號(hào)“

”表示三、康普頓效應(yīng)(Comptoneffect)2.作用系數(shù)康普頓線性衰減系數(shù)，用符號(hào)“”表示康普頓質(zhì)量1353.散射光子和反沖電子的角分布散射光子0°～180°三、康普頓效應(yīng)(Comptoneffect)0.1MeV1.0MeV10MeV康普頓散射光子的角分布3.散射光子和反沖電子的角分布散射光子0°～180°三1363.散射光子和反沖電子的角分布1.0MeV0.1MeV10MeV反沖電子0°～90°三、康普頓效應(yīng)(Comptoneffect)

康普頓反沖電子的角分布3.散射光子和反沖電子的角分布1.0MeV0.1MeV11374.診斷放射學(xué)中的康普頓效應(yīng)從受檢者身上產(chǎn)生的散射線能量與原射線相差很少，并且散射線比較對(duì)稱地分布在整個(gè)空間，醫(yī)生和技術(shù)人員必須重視，并采取相應(yīng)的防護(hù)措施。(2)散射線增加了照片的灰霧，降低了影像的對(duì)比度，但與光電效應(yīng)相比受檢者的劑量較低。三、康普頓效應(yīng)(Comptoneffect)4.診斷放射學(xué)中的康普頓效應(yīng)從受檢者身上產(chǎn)生的散射線能量1381.作用過(guò)程四、電子對(duì)效應(yīng)(electricpaireffect)1.作用過(guò)程四、電子對(duì)效應(yīng)(electricpair1391.作用過(guò)程四、電子對(duì)效應(yīng)(electricpaireffect)1.作用過(guò)程四、電子對(duì)效應(yīng)(electricpair1402.作用系數(shù)

當(dāng)h

>2mec2時(shí)

當(dāng)h>>2mec2時(shí)電子對(duì)線性衰減系數(shù)，用符號(hào)“”表示；電子對(duì)質(zhì)量衰減系數(shù)，用符號(hào)“”表示。四、電子對(duì)效應(yīng)(electricpaireffect)2.作用系數(shù)當(dāng)h>2mec2時(shí)當(dāng)h>>2me141五、X射線與物質(zhì)的其它相互作用過(guò)程1.相干散射(coherentscattering)光子與原子核作用而發(fā)生的核反應(yīng)。光核反應(yīng)在診斷X射線能量范圍內(nèi)不可能發(fā)生。相干散射質(zhì)量衰減系數(shù)與原子序數(shù)和入射X射線光子能量的關(guān)系可表示為：2.光核反應(yīng)不產(chǎn)生電離過(guò)程五、X射線與物質(zhì)的其它相互作用過(guò)程1.相干散射(coher142六、各種相互作用的相對(duì)重要性1.總的衰減系數(shù)高能端部分電子對(duì)效應(yīng)占優(yōu)勢(shì)2.各種相互作用的相對(duì)重要性10keV100MeV能量范圍的低能端部分光電效應(yīng)占優(yōu)勢(shì)中間部分康普頓效應(yīng)占優(yōu)勢(shì)六、各種相互作用的相對(duì)重要性1.總的衰減系數(shù)高能端部分電1432.各種相互作用的相對(duì)重要性六、各種相互作用的相對(duì)重要性2.各種相互作用的相對(duì)重要性六、各種相互作用的相對(duì)重要性144七、X射線的基本特性1.X射線穿透作用2.X射線熒光作用3.X射線電離作用4.X射線熱作用5.X射線的化學(xué)和生物效應(yīng)X射線除具有電磁波的共性外，還具有以下的基本特性。易透性組織中等透射性組織不易透射性組織氣體脂肪組織結(jié)蒂組織肌肉組織軟骨血液骨骼

人體組織對(duì)X射線的穿透性七、X射線的基本特性1.X射線穿透作用2.X射線熒光作用145第四節(jié)X射線在物質(zhì)中的衰減擴(kuò)散衰減距離所致

X射線強(qiáng)度衰減的平方反比定律X射線攝影、透視及X-CT檢查的基本依據(jù)屏蔽防護(hù)設(shè)計(jì)的理論根據(jù)吸收衰減物質(zhì)所致

強(qiáng)度減弱

第四節(jié)X射線在物質(zhì)中的衰減擴(kuò)散衰減X射線強(qiáng)度衰減的平方146一、單能X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律二、連續(xù)X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律三、X射線的濾過(guò)第四節(jié)X射線在物質(zhì)中的衰減一、單能X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律二、連續(xù)X射線在物質(zhì)中的衰147一、單能X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律1.單能窄束X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律

半價(jià)層(half-valuelayer,HVL)寬束X射線:積累因子B寬束B(niǎo)>1；理想窄束B(niǎo)=1近似計(jì)算一、單能X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律1.單能窄束X射線在物質(zhì)148二、連續(xù)X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律連續(xù)能譜窄束X射線衰減特點(diǎn)：X射線強(qiáng)度變小，硬度變大（質(zhì)提高）1.單能窄束X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律二、連續(xù)X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律連續(xù)能譜窄束X射線衰減特點(diǎn)149二、連續(xù)X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律1.單能窄束X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律連續(xù)能譜窄束X射線衰減二、連續(xù)X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律1.單能窄束X射線在物質(zhì)150連續(xù)能譜X射線與單能X射線通過(guò)物質(zhì)時(shí)衰減的比較二、連續(xù)X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律光子數(shù)水模厚度/cm100kV單能X射線100kV連續(xù)能譜X射線1.單能窄束X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律連續(xù)能譜窄束X射線衰減連續(xù)能譜X射線與單能X射線通過(guò)物質(zhì)時(shí)衰減的比較二、連續(xù)X射線151二、連續(xù)X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律1.單能窄束X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律連續(xù)能譜X射線隨吸收物質(zhì)厚度的變化連續(xù)能譜窄束X射線衰減二、連續(xù)X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律1.單能窄束X射線在物質(zhì)152決定衰減程度的四個(gè)因素X射線本身的性質(zhì)物質(zhì)密度原子序數(shù)每千克物質(zhì)含有的電子數(shù)二、連續(xù)X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律1.單能窄束X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律單能窄束X射線透過(guò)10cm水模的百分?jǐn)?shù)能量（keV）透過(guò)百分?jǐn)?shù)（%）能量（keV）透過(guò)百分?jǐn)?shù)（%）203040500.042.57.010.0608010015013.016.018.022.0連續(xù)能譜窄束X射線衰減決定衰減程度的四個(gè)因素X射線本物質(zhì)密度原子序數(shù)每千克物質(zhì)二、153三、X射線的濾過(guò)固有濾過(guò)附加濾過(guò)總濾過(guò)X射線管出口放置一定均勻厚度的金屬，預(yù)先把X射線束中的低能成分吸收掉，將X射線的平均能量提高，這種過(guò)程就是所謂濾過(guò)。鋁當(dāng)量（mmAl）是指一定厚度的鋁板與其它濾過(guò)材料相比，對(duì)X射線具有相同的衰減效果，此鋁板厚度就是該濾過(guò)材料的鋁當(dāng)量。三、X射線的