X射線與物質(zhì)的相互作用

醫(yī)用物理學X射線與物質(zhì)的相互作用X射線影像的物理依據(jù)：一部分光子相互作用發(fā)生作用電子原子核物質(zhì)X射線X射線通過物質(zhì)時：直接穿透物質(zhì)大部分光子與物質(zhì)中的

X射線與物質(zhì)相互作用的類型X射線與物質(zhì)相互作用的主要形式有：光電效應康普頓效應電子對效應X射線與生物組織相互作用的結果

X射線與物質(zhì)相互作用的類型產(chǎn)生條件:h=Ee+

Eb作用過程：h

:光子能量Eb:內(nèi)層軌道電子的結合能Ee:光電子的動能光電子：光電效應產(chǎn)生的電子。1.作用過程：光電效應：能量為h

的X射線光子通過物質(zhì)時，與物質(zhì)原子的軌道電子發(fā)生相互作用，把全部能量傳遞給這個電子，光子消失，獲得能量的電子掙脫原子束縛成為自由電子的過程。

一、光電效應(photoelectriceffect)光電效應示意圖一、光電效應(photoelectriceffect)

2.作用截面：入射粒子與物質(zhì)中的一個原子或電子發(fā)生一次特定相互作用的概率，稱為“原子截面”或“電子截面”。符號原子序數(shù)越大，光電效應發(fā)生的概率迅速增加；單位：m2

專用單位：巴恩（barn.b）1b=10-28m2原子截面：

一、光電效應(photoelectriceffect)光子能量越大，光電效應發(fā)生的概率迅速減小。邊緣吸收限(edgeabsorptioneffect)光電效應發(fā)生的概率突變的地方

W、Mo、Cu的光電效應原子截面與光子能量的關系一、光電效應(photoelectriceffect)光電子出射的角分布3.光電子的角分布：20KeV100KeV0.5MeV1.5MeV一、光電效應(photoelectriceffect)4.診斷放射學中的光電效應1)不產(chǎn)生散射線，減少了照片灰霧2)增加人體不同組織的對比度利:影像質(zhì)量好弊:入射X線通過光電效應可全部被人體吸收，增加了受檢者的輻射劑量。在實際工作中，采用高千伏攝影技術，減少光電效應的發(fā)生，從而達到降低劑量的目的。一、光電效應(photoelectriceffect)1.作用過程：康普頓效應：能量為hν的X光子與物質(zhì)原子核外的電子（多為外層電子）發(fā)生非彈性碰撞，將一部分能量轉移給電子，即成為反沖電子，而入射光子被散射的過程。產(chǎn)生條件:作用過程：二、康普頓效應(Comptoneffect)散射光子能量和反沖電子動能E的計算公式：反沖角和散射角之間的關系為:二、康普頓效應(Comptoneffect)康普頓效應示意圖二、康普頓效應(Comptoneffect)2.作用截面：康普頓效應截面：與原子序數(shù)Z無關康普頓效應概率：

電子截面：

二、康普頓效應(Comptoneffect)原子截面：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0.1MeV1.0MeV10MeV二、康普頓效應(Comptoneffect)

康普頓反沖電子的角分布0.1MeV1.0MeV10MeV3.散射光子和反沖電子的角分布二、康普頓效應(Comptoneffect)4.診斷放射學中的康普頓效應（1）從受檢者身上產(chǎn)生的散射線能量與原射線相差很少，并且散射線比較對稱地分布在整個空間，醫(yī)生和技術人員必須重視，并采取相應的防護措施。（2）散射線增加了照片的灰霧，降低了影像的對比度，但與光電效應相比受檢者的劑量較低。二、康普頓效應(Comptoneffect)電子對效應：

一個X線光子在物質(zhì)的原子核庫侖場的作用下，光子的全部能量轉化為具有靜止質(zhì)量的一對正負電子的過程。

作用過程：產(chǎn)生條件:

一個電子靜止質(zhì)量相當于:0.511MeV三、電子對效應(electricpaireffect)

1.作用過程：三、電子對效應(electricpaireffect)電子對效應示意圖復合消失電子對的湮沒：正電子+自由電子（物質(zhì)中的）

兩個飛行方向相反的光子（一個光子能量：0.511MeV）產(chǎn)生電子對湮沒三、電子對效應(electricpaireffect)2.作用界面：

當hv>2mec2時

當hv

>>2mec2時三、電子對效應(electricpaireffect)1.相干散射(coherentscattering)入射光子和束縛較牢固的內(nèi)殼層軌道電子發(fā)生彈性散射的過程。四、X射線與物質(zhì)的其他相互作用過程相干散射原子截面：

2.光核反應光子