第一節(jié)放射線的產(chǎn)生及特性2013-11級

第五章放射醫(yī)學(xué)

X射線的產(chǎn)生及其特征X射線被生物體吸收產(chǎn)生的生物效應(yīng)的特點(diǎn)和規(guī)律放射醫(yī)學(xué)診斷和治療的方法、技術(shù)及應(yīng)用x射線又稱倫琴射線，是一種頻率比紫外線更高的電磁波頻率范圍：3×1016～3×1020Hz波長：10～0.001nm第一節(jié)放射線的產(chǎn)生及特性一、X射線的產(chǎn)生

二、X射線譜三、X射線的基本性質(zhì)四、物質(zhì)對X射線的吸收（衰減）規(guī)律五、原子核輻射的基本性質(zhì)X射線發(fā)生裝置的原理圖管電流X射線管能量轉(zhuǎn)換x射線的發(fā)生一般應(yīng)具備兩個(gè)基本條件必須有高速飛行的電子流必須有適當(dāng)?shù)恼系K物阻止電子的運(yùn)動(dòng)，把電子的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閤射線的能量X射線管由真空玻璃管內(nèi)的一個(gè)陰極和一個(gè)陽極構(gòu)成陰極常用鎢絲，用低壓電源加熱使其發(fā)射電子流陽極常用高熔點(diǎn)金屬材料，作為被電子轟擊的靶在陰極和陽極之間加幾萬到幾十萬伏高壓，被加速的熱電子流奔向陽極，這些高速電子突然被靶阻止時(shí)，其動(dòng)能的一部分或全部轉(zhuǎn)化為光能向外輻射，即X射線。二、X射線譜（一）標(biāo)識譜（二）連續(xù)譜標(biāo)識譜和連續(xù)譜x射線譜包括兩個(gè)主要部分：強(qiáng)度大且具有特定波長的明線光譜，叫做標(biāo)識X射線。不同的金屬靶材料有不同波長的譜線，表示了靶材料原子的特征。重疊在標(biāo)識譜線上的是連續(xù)X射線。連續(xù)譜包括各種波長，任何x射線管都會產(chǎn)生，靶材料的原子序數(shù)越大，連續(xù)X射線的強(qiáng)度也越強(qiáng)。（一）標(biāo)識譜標(biāo)識譜是線狀譜，靶的材料決定譜線的波長，每一種元素都有一套特征射線譜X射線標(biāo)識譜是由內(nèi)層電子受激發(fā)所引起鎢靶X射線管發(fā)射的X射線譜

（二）連續(xù)譜

當(dāng)x射線管中的高速電子流射到陽極靶上時(shí)，其中有些電子接近靶的原子能，受到原子核的強(qiáng)電場阻礙而急劇減速和轉(zhuǎn)向。此時(shí)電子的動(dòng)能一部分轉(zhuǎn)化為熱，另一部分就轉(zhuǎn)化為x光子而輻射出來。（二）連續(xù)譜

由于各個(gè)電子在核電場中受阻的情形不同，加之轉(zhuǎn)化為熱的量值也不一樣，從而可輻射出各種不同波長的X光子。這樣就產(chǎn)生了連續(xù)X射線，其能量由小到大，一直到與電子動(dòng)能相等的最大值。決定產(chǎn)生軔致輻射的電子數(shù)的兩個(gè)因素

（1）靶材料的原子序數(shù)高，核電場就強(qiáng)。受阻的電子數(shù)目多且受到的阻礙大，產(chǎn)生軔致輻射的電子數(shù)目多，連續(xù)譜也就強(qiáng)；（2）管電壓值越高，電子的速度越快，則越有可能穿進(jìn)核的區(qū)域，產(chǎn)生韌致輻射的幾率大，輻射強(qiáng)。鎢靶X射線管在不同管電壓下的X射線連續(xù)譜

（三）連續(xù)X射線的最短波長在連續(xù)x射線譜中，強(qiáng)度剛為零的波長是連續(xù)譜中的最短波長或短波極限。不同的管電壓有不同的短波極限。當(dāng)電子到達(dá)陽極時(shí)，電場對電子所做的功全部（動(dòng)能）都轉(zhuǎn)變?yōu)楣庾幽芰浚鄳?yīng)發(fā)生最短波長的X射線。

（三）連續(xù)X射線的最短波長連續(xù)譜的最短波長λ0與入射管電壓V有下列關(guān)系：式中v0為與λ0相當(dāng)?shù)淖罡哳l率，Ve為電子到達(dá)靶時(shí)的動(dòng)能。

三、X射線的基本性質(zhì)（一）X射線的強(qiáng)度與硬度

（二）x射線的一般性質(zhì)X射線的強(qiáng)度X射線的強(qiáng)度表示X射線強(qiáng)弱的物理量。在一定程度上表示X射線（X光子）的量。定義單位時(shí)間內(nèi)通過與射線方向垂直的單位面積上的輻射能量。影響因素增加管電流能使光子數(shù)增加，可以增加X射線的強(qiáng)度增加管電壓，可以使每個(gè)光子的能量增加，也能增加強(qiáng)度表征通常是在不改變管電壓的情況下，通過管電流來調(diào)節(jié)X射線的強(qiáng)度。故在一定的管電壓下，用管電流的毫安數(shù)來表示X射線的強(qiáng)度。X射線的硬度X射線的質(zhì)用硬度表示，它決定于每個(gè)光子的能量大小。與光子的數(shù)量無關(guān)。對于一定的物質(zhì)，光子的能量愈大，其貫穿本領(lǐng)愈強(qiáng)。X射線的硬度影響因素加在X射線管的電壓愈高，電子撞擊鎢靶時(shí)的速度愈大，產(chǎn)生的X射線光子能量就愈大表征習(xí)慣上常用管電壓的千伏數(shù)來表示X射線的硬度。在醫(yī)學(xué)上常把X射線的硬反分為極軟、軟、硬、極硬四類。

（二）x射線的一般性質(zhì)

物理特性

穿透作用熒光作用

電離作用

熱作用

化學(xué)特性感光作用著色作用生物效應(yīng)穿透作用X線有很強(qiáng)的貫穿本領(lǐng)由于X線波長短，具有較高的能量，在與物質(zhì)作用時(shí)，物質(zhì)對其吸收較弱。X線的貫穿本領(lǐng)不僅與X線的能量有關(guān)，還與被貫穿的物質(zhì)本身結(jié)構(gòu)和原子性質(zhì)有關(guān)同一X線對原子序數(shù)較低的元素所組成的物質(zhì)，如空氣、紙張、木材、水、肌肉組織等，其貫穿本領(lǐng)較強(qiáng)對原子序數(shù)較高的元素組成的物質(zhì)，如鉛、鋁、銅、骨等，貫穿本領(lǐng)相對較弱對人體而言，人體不同組織密度和成分的不同，使得X線對人體不同組織的穿透性也就不同痛風(fēng)X片熒光作用當(dāng)X線照射某種物質(zhì)時(shí)，能夠發(fā)出熒光如鎢酸鈣、鉑氧化鋇等醫(yī)學(xué)中透視用的熒光屏X線攝影用的增感屏影像增強(qiáng)器中的輸入屏、輸出屏電離作用具有足夠能量的X線光子可以撞擊出物質(zhì)中的電子，使電子脫離原子而產(chǎn)生第一次電離。被擊脫的電子仍有足夠的能量，又與其他原子作用產(chǎn)生次級電離。利用空氣中電離電荷(或電流)的多少來測定X線的照射量。是X線損傷和治療的基礎(chǔ)。熱作用X線被物質(zhì)吸收，最終絕大部分都將變?yōu)闊崮?，使物體升溫。感光作用可以使膠片乳劑感光，能使很多物質(zhì)發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)應(yīng)用于人體X線攝影和工業(yè)無損探傷檢查著色作用某些物質(zhì)，如鉛玻璃、水晶、氰化鋇等經(jīng)X線長期大劑量照射后，其結(jié)晶體脫水漸漸改變顏色四、物質(zhì)對X射線的吸收規(guī)律當(dāng)X射線通過任何物質(zhì)時(shí)，光子與物質(zhì)中的原子發(fā)生各種相互作用，光子數(shù)不斷減少，一部分光子被吸收，其能量轉(zhuǎn)化為其它形式的能量。還有些光子被散射而改變行進(jìn)方向，同時(shí)也損失一部分能量。X射線的貫穿本領(lǐng)與物質(zhì)對X射線的吸收是一個(gè)事物的兩個(gè)方面，吸收強(qiáng)，貫穿就小；吸收弱，貫穿就大。單色平行x射線的吸收規(guī)律單色平行x射線的吸收規(guī)律遵從朗伯定律：解方程可以得到式中I0是入射（X=0處）的x射線強(qiáng)度，I是通過厚度為x的物質(zhì)層后的射線強(qiáng)度，μ稱為線性衰減系數(shù)或線性吸收系數(shù)。顯然，μ愈大則射線在物體中減弱愈快。

半價(jià)層

X射線在各種物質(zhì)中強(qiáng)度被吸收一半的厚度，稱為該種物質(zhì)的半價(jià)層，由式可以得到半價(jià)層與吸收系數(shù)之間的關(guān)系式：影響吸收的因素原子序數(shù)愈大的物質(zhì)，吸收本領(lǐng)愈大人體肌肉組織的主要成分是H、O、C等，而骨的主要成分是Ca3（PO4）2，因此骨骼的質(zhì)量吸收系數(shù)比肌肉組織大約150倍，在X射線照片或透視熒光屏上顯示出明顯的陰影。在腸胃透視時(shí)服食鋇鹽鉛板作最廣泛的防護(hù)材料影響吸收的因素波長愈長的X射線，愈容易被吸收X射線的波長愈短，其貫穿本領(lǐng)愈大，硬度愈大在淺部治療時(shí)應(yīng)使用較低的管電壓在深部治療時(shí)則用較高的管電壓當(dāng)X射線管發(fā)出的含有各種波長的射線進(jìn)入吸收體后，長波比短波衰減的快，短波所占的比例愈來愈大，平均能量也愈來愈高，稱之為硬化。五、原子核輻射的基本性質(zhì)1、放射性衰變2．衰變規(guī)律3．放射性元素的來源1、放射性衰變α衰變β－衰變β＋衰變電子俘獲γ衰變2．衰變規(guī)律放射性核素的原子核數(shù)目是以指數(shù)規(guī)律隨時(shí)間