第三章-X線的產生課件

第三章

X射線的產生.1第一節(jié)

X射線的發(fā)現及用途第二節(jié)

X射線的本質與特性第三節(jié)

X射線的產生條件與裝置第四節(jié)

X射線的產生原理第五節(jié)

X射線的量與質第六節(jié)

X射線的產生效率第七節(jié)

X射線強度的空間分布第一節(jié)X射線的發(fā)現及用途.2一、X射線的發(fā)現1895年11月8日，德國物理學家倫琴研究陰極射線時發(fā)現，由于對其本質不了解，稱為X射線，亦稱倫琴射線。1901年第一屆諾貝爾物理學獎頒給了倫琴Roentgen.3二、X射線的用途醫(yī)學-診斷和治療晶體結構分析工業(yè)探傷貨運集裝箱透視檢查.4二、X射線的用途◆X射線廣泛地應用醫(yī)學、工程、材料、宇航事業(yè)上。例如：?人體探傷?晶體結構分析?材料和構件無損探傷.5第二節(jié)

X射線的本質與特性.6一、X射線的本質--高頻電磁波.7頻率在3×1016～3×1020

Hz之間，波長在10～10-3nm之間一、X射線的本質1、波動性體現：具有衍射、偏振、反射、折射現象表現：以一定的波長和頻率在空間傳播，波長、頻率、周期分別用λ，f，T表示.82、粒子性體現：把X射線束看作是由單個X射線光子組成表現：X射線與物質的相互作用如光電效應、康普頓效應、熒光作用、電離作用等單個光子的能量：.93、波粒二象性.10X線在傳播過程中表現波動性X線在與物質相互作用過程中表現波動性二、X射線的基本特性物理特性化學特性生物特性1、在均勻、各向的介質中直線傳播2、不帶電3、穿透本領強4、熒光作用5、電離作用6、熱作用1、感光作用2、著色作用可使細胞產生抑制、損傷、壞死。11.（一）物理特性X線屬于不可見電磁波，在均勻且各向同性的介質中沿直線傳播X線不帶電荷，經過磁場、電場時不會發(fā)生偏轉.12

3穿透作用－－是X線透視、攝影基礎X線具有強穿透性作用，其穿透能力和光子能量有關，還和物質結構性質有關。Z

吸收

穿透E

穿透

穿透作用－－同時也是選擇X線防護材料基礎.13

4.熒光作用－－－熒光屏、增感屏基礎X線能導致物質原子激發(fā)，在原子躍回基態(tài)時候發(fā)出可見熒光。熒光屏影像增強器.14

電離作用－－是X線損傷、治療基礎X線能導致物質原子或分子電離X線氣體電荷電離產生測量劑量計.15電離作用－－－也是測量X線量基礎6.熱作用物質吸收的X線能量，絕大數變?yōu)闊崮芤罁嗽碜鯴射線吸收劑量測量裝置--量熱計.16（二）化學特性

1.感光作用－－－用于攝影檢查

X射線照射膠片，膠片感光普通膠片感可見光X線膠片感X線.172.著色作用物質接受x線照射后，晶體脫水，顏色發(fā)生改變.18（三）生物效應－－放射治療基礎，同時也是放射人員防護原因本質：X射線對生物組織、細胞（特別是增殖性細胞）具有損傷作用措施：對正常部位屏蔽，對腫瘤放療.191．發(fā)現X射線的物理學家是表現的性質是A.波動性

B.微粒性

C.波粒二象性

D.物理特性

E.生物效應特性習題EA．貝克勒爾

B．居里夫人

C．戈瑞

D．拉德

E．倫琴2．德國物理學家倫琴發(fā)現X射線的時間是

EA．1901年11月8日

B．1895年12月8日

C．1898年8月11日D．1896年11月8日

E．1895年11月8日X射線在傳播時，E具有頻率和波長，并有干涉、衍射等現象，突出表現的性質是微粒性

B．波粒二象性

C．物理特性

D．生物效應特性E．波動性4．X射線在與物B質相互作用時，具有能量、質量和動量，突出.

20試題開始是3～5個備選答案，備選答案后提出至少2道試題，請為每一道試題選擇一個與其關系密切的答案。每個備選答案可以選用一次，也可以選用數次，也可以不選用。.211．X射線的發(fā)現基于A．化學特性C．熱作用D．熒光作用B．生物效應特性

E．電離本領D量熱法依據的原理是C感光作用屬于

A腫瘤放射治療的基礎是利用B照射量的測量利用的是

E一、X線產生的條件陽極靶第三節(jié)

X

射線的產生條件與裝置.22電子源高速電子流

高壓電場真空高速帶電粒子撞擊某種物質而突然受阻時都能產生X射線條件二、

X

射線的發(fā)生裝置(1).X-射線管核心部分低壓源(5~10v)高壓(104~105v).23X射線管旋轉陽極固定陽極陽極－－阻止高速電子流陰極－－產生電子 鎢絲玻璃殼24.X射線管25.玻璃鎢燈絲金屬聚燈罩鈹窗口金屬靶冷卻水電子X射線（回車鍵演示）X射線的產生過程演示X射線40KV高壓接變壓器220V400mA電流26X射線管剖.

面示意圖A．電子源

D．以上都是.27B．高速電子流

C．陽極靶面E．以上都不是1．產生X射線的必備條件是

D關于X線產生條件的敘述，錯誤的是E電子源

B．高速電子流

C．阻礙電子流的靶面D．高速電子與靶物質相互作用的結果E．X線管的靶面均由鉬制成X線管的靶面材料通常是E鐵

B．鉬

C．金

D．銅

E．鎢軟組織攝影用X線管陽極的靶面材料是

E鎢B．鐵

C．金

D．鋁

E．鉬第四節(jié)X射線的產生原理.28一、電子與物質的相互作用.29高速電子與靶原子碰撞形成的能量損失分為碰撞損失--高速電子與靶原子外層電子作用--熱能輻射損失--高速電子與靶原子的內層電子或原子核作用--輻射射線高速電子能量低時，碰撞損失為主；能量高時，輻射損失為主1、連續(xù)X線譜--光譜連續(xù)X線譜由兩部分組成2、特征X線譜--光譜二、兩種X

射線的產生原理.30（一）連續(xù)X射線的產生原理.31經典電磁學理論：當一個帶電體在外電場中速度變化時，帶電體向外輻射電磁波依次類推：高速電子進入到原

子核附近的強電場區(qū)域，電子

的速度大小和方向必然變化，

以電磁波的形式向外輻射能量，即損失的能量直接轉化成X線產生連續(xù)X射線的原因：電子與靶原子核的相對位置是任意的電子進入靶的初動能經過多少次碰撞輻射而完全喪失也不確定.32X線的最短波長λminλmin

λminλmin最短波長對應X線最大能量，且最大能量的KeV值等于管電壓的KV值.

33最短波長對應最大X線光子能量，產生最大X線光子能量的條件：.34在峰值管電壓下加速單次碰撞傳遞所有能量注意：最大X線光子能量的KeV等于管電壓的KV數值例：100KV的管電壓產生的最大X線光子能量為100KeV例1:求管電壓為100KV時X線的最短波長和最大光子能量。解.35影響因素a、與靶原子序數成正比b、與管電流大小成正比

c、與管電壓2次方成正比.36最強波長.373．下列敘述正確的是.38D．0．024798nmA．0．012399nm

B．0．020665nm

C．0．016532nmE．0．008266nm1．與連續(xù)X射線的最短波長有關的是

EA．管電流

B．照射時間

C．電子電量

D．光子數量

E．管電壓影響連續(xù)X射線產生的因素是

E靶物質

B．管電流

C．管電壓

D．高壓波形

E．以上都是EA．連續(xù)X射線強度與靶物質的原子序數成反比

B．連續(xù)X射線強度與管電流成反比C．連續(xù)X射線強度與管電壓成正比

D．連續(xù)X射線強度與高壓波形無關

E．以上都不對4．計算150kV的管電壓產生的X射線的最短波長

EA．X線是一束混合能譜

B．能量決定于電子的能量

C．能量決定于核電荷

D．能量決定于電子接近核的情況E．能量大X線波長長.396．X線束成為混合射線其原因為A．固有濾過材料不同

B．靶物質的材料不同C．由于光電效應所致

D．由于康普頓效應所致E．陰極產生的電子能量不同在描述X線時，經常用到kV(kVp)和keV兩個單位，它們之間的區(qū)別與聯系錯誤的是

EkV是指X線管兩極間管電壓的千伏值kVp是指峰值管電壓的千伏值keV表示單個電子或光子等基本粒子能量的千電子伏值

D．如果電子從100kV管電壓的中，獲得100keV的高速運動能量

E．如果電子從100kV管電壓的中，撞擊陽極靶物質發(fā)生能量轉換時，產生的光子最大能量是100kVE5．關于連續(xù)X線光子能量的敘述，錯誤的是EA．電子接近核的情況.40C．核電荷D．以上都是B．電子的能量

E．以上都不是C．當高速電子基本上沒有受原子核影響的時候，就會產生能量相對低的射線D．當高速電子直接撞擊在原子核上，電子失去了它的全部動能，產生的X射線的能量等于入射電子的動能E．以上都對9．連續(xù)X線光子的能量取決于D8．產生的X線光譜的頻率是連續(xù)分布的原因是EA．每個高速電子與靶原子作用時的相對位置不同

B．各相互作用對應的輻射損失不同10．當入射電子把全部動能轉換為X射線光子能量時對應于EA.最大波長

B.最強波長

C.平均波長

D.最小頻率

E.最短波長A．在X射線能譜中，曲線下所包括的總面積代表X射線的能量

B．單能X射線的強度I與光子能量成反比C．單能X射線的強度I與光子數目成反比D．單能X射線的強度I與光子數目無關E．單能X射線的強度I與光子數目成正比11．以下描述正確的是

E.41（二）特征X射線的產生原理.42鎢靶在較高管電壓下的X射線譜線狀光譜的能量與管電壓無關由靶的物質材料性能決定不同靶材料都有自己特定的形狀 光譜nuclearkL

M高速電子自由電子（1）特征X線產生的物理過程高速電子進入靶物質后，其動能被靶原子內殼層電子獲得，一部分用來脫離原子核束縛作功（逸出功）；另一部分變成逸出后電子的動能。當電子逸出后，原子內殼層就出現了空位，外殼層電子將向內殼層填充，輻射的電磁波（

X線）由兩能級差確定E2-E1=hc/v特征放射示意圖.44（2）特征X射線的激發(fā)電壓靶原子的軌道電子在原子中有確定的結合能W。當炸彈電子的動能大于內層電子結合能時，才可能

使電子逸出造成空位，產生X射線。炸彈電子的動能大小完全由管電壓確定U=W/e為最低激發(fā)電壓。

Uk

>UL

>UM

>UNX光子輻射以K系為主。.45.46幾種靶材料產生K、L系特征放射的激發(fā)電壓（3）影響特征X射線的因素需要指出:特征X線只占很少一部分，醫(yī)用X線主要使用連續(xù)輻射部分，物質結構的光譜分析用特征輻射.47特征譜線位置(頻率大小)只與物質結構有關。特征譜線的強度（K系）X射線是如何產生的.48第五節(jié)

X

射線的量與質.49一、概念及其表示方法X射線的強度單位時間內通過與射線方向垂直的單位面積的X射線能量之和使X射線強度增加的方法：增加管電流：使單位時間內轟擊陽靶的高速電子數目增多增加管電壓：使每個光子的能量增大X射線的量.50X射線的量：指X射線束的光子數目。通常以X線管的管電流與X線照射時間乘積，即毫安秒來表示X線的量。X射線的質（硬度）指它的貫穿本領，決定于波長。波長愈短的X射線，光子的能量愈大，貫穿本領愈強，它的硬度就愈大。X射線的硬度的影響因素：由管電壓控制，管電壓愈高，X射線愈硬。因此，在醫(yī)學上通常用管電壓來衡量X射線的硬度。同時也與濾過情況相關，過濾板越厚，線質越硬.51X射線按硬度分類名稱管電壓(kV)

最短波長(nm)

主要用途極軟X射線軟X射線硬X射線極硬X射線0.25～0.0620.005以下軟組織攝影，表皮治療深部組織治療5～2020～100100～250250以上0.062～0.012

透視和攝影0.012～0.005

較深組織治療.52二、影響

X

射線量與質的因素1、影響X線量的因素I∝

U2iZt靶原子

Z管電流管電壓投照時間.53管電流對X射線量的影響.54管電壓對X射線量的影響.55靶物質的原子序數對X射線量的影響.562、影響X線質的因素影響X光子頻率的因素取決于管電壓的大小濾過條件也會產生影響.57第六節(jié)

X射線的產生效率在X線管中產生X線能量與加速電子所消耗電能的比值叫X線的產生效率用連續(xù)X線的總強度表示X線的輻射功率(極少的特征X線可忽略)加速電壓產生的總功率(大部分轉換成熱能)為管電流與管電壓的乘積.58鎢靶在不同電壓值的效率X線管產生X線的效率一般不足1%,絕大部分生成熱而使靶面大幅升溫。例2：求鎢(Z=74)靶在管電壓為100kV時X線的產生效率。解：X線的產生效率.59A．η=KZ／U

B．η=KZ2U.60C．η=KZU2

D．η=K