第一章_X射線物理.ppt

趙英紅徐州醫(yī)學(xué)院影像技術(shù)學(xué)教研室zyh121醫(yī)學(xué)影像物理學(xué) X射線的發(fā)現(xiàn)1895年11月8日 德國(guó)物理學(xué)家威廉 康拉德 倫琴在德國(guó)沃茲堡大學(xué)實(shí)驗(yàn)室用克魯克斯管研究高真空下放電現(xiàn)象時(shí) 卻發(fā)現(xiàn)距克魯克斯管約1米遠(yuǎn)處的一塊氰亞鉑酸鋇紙屏風(fēng)上發(fā)出了熒光 倫琴認(rèn)定克魯克斯管中發(fā)出了一種能夠穿透某些物質(zhì)而又看不見的射線 進(jìn)一步的試驗(yàn) 用書本 木板等都遮不住這種射線 更甚者 當(dāng)倫琴用手去拿那塊紙屏風(fēng)時(shí) 竟在紙屏風(fēng)上看到了自己手骨的影像 第一章X射線物理 當(dāng)時(shí)不甚了解其性質(zhì) 故用了數(shù)學(xué)上的未知數(shù) X 表示 稱為 X射線 X ray 簡(jiǎn)稱X射線或X光 又稱 倫琴射線 X射線的發(fā)現(xiàn)為自然科學(xué)開辟了一條嶄新的道路 倫琴榮獲了1901年度首屆諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng) 1895年12月28日倫琴寫出了他的第一篇關(guān)于X射線的論文 發(fā)表后立即引起了人們極大的興趣 目前 X射線已經(jīng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)診斷和治療 工業(yè)探傷 民用安全檢查 物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析等領(lǐng)域 世界上第一張X射線照片 哪一張是真的 一 X射線的產(chǎn)生1 X射線產(chǎn)生條件在高真空管內(nèi)高速行進(jìn)成束的電子流撞擊陽(yáng)極靶 鎢 鉬等 時(shí)與原子核或內(nèi)層電子相互作用而產(chǎn)生X射線 即高速電子流和靶物質(zhì)相互作用的結(jié)果產(chǎn)生X射線 X射線產(chǎn)生條件 產(chǎn)生X射線需具備以下三個(gè)條件 電子源 根據(jù)實(shí)際情況提供足夠數(shù)量的電子 高速電子流 在高真空管內(nèi)施加高電壓的電場(chǎng)使電子獲得足夠的動(dòng)能 適當(dāng)?shù)陌形镔|(zhì) 特定材料制成的 能經(jīng)受高速電子流撞擊的陽(yáng)極靶面 二 X射線產(chǎn)生機(jī)制1 電子與物質(zhì)相互作用高速電子與靶物質(zhì)作用的過程較復(fù)雜 高速電子帶負(fù)電荷 在物質(zhì)中主要與原子核的正電場(chǎng)及軌道電子的負(fù)電場(chǎng)作用 當(dāng)高速電子穿過物質(zhì)時(shí)幾乎會(huì)與相遇的每個(gè)原子發(fā)生作用 作用很頻繁 如一個(gè)動(dòng)能為1MeV的高速電子在被阻止前會(huì)遭受1萬(wàn)次的碰撞 每一次碰撞電子不僅要損失部分能量還會(huì)改變運(yùn)動(dòng)方向 電子在碰撞過程中的能量損失分為碰撞損失和輻射損失 碰撞損失只涉及原子的外層電子 這部分能量將全部變?yōu)闊?輻射損失涉及內(nèi)層電子和原子核 電子與靶原子因碰撞而損失能量的過程就是能量轉(zhuǎn)換的過程 2 連續(xù)X射線X射線管發(fā)出的X射線是由連續(xù)X射線和標(biāo)識(shí)X射線兩部分組成的混合射線 連續(xù)放射 又稱韌致輻射是高速電子流撞擊陽(yáng)極靶面時(shí) 與靶物質(zhì)的原子核相互作用而產(chǎn)生的 連續(xù)波長(zhǎng)的X射線 連續(xù)X射線 的過程 陰極電子撞擊陽(yáng)極靶面的動(dòng)能取決于管電壓的大小 管電壓越高 陰極電子獲得的動(dòng)能就越大 由于單位時(shí)間內(nèi)大量能量不等的電子同時(shí)撞擊靶面 與靶原子相互作用中損失的能量各不相同 因而發(fā)出的X射線光子的能量也互不相同 大量的X射線光子組成了具有頻率連續(xù)的X射線發(fā)射譜 保持管電流不變 將管電壓從20kV增加到50kV時(shí) 測(cè)量各波段的相對(duì)強(qiáng)度而繪成的連續(xù)X射線譜 鎢靶在較低管電壓下的連續(xù)X射線譜圖 連續(xù)譜的X射線強(qiáng)度是隨波長(zhǎng)的變化而連續(xù)變化的 每條曲線都有一個(gè)峰值 曲線在波長(zhǎng)增加的方向上都無限延伸 但強(qiáng)度越來越弱 在波長(zhǎng)減小的方向上 曲線都存在一個(gè)稱為短波極限波長(zhǎng)的極限值 連續(xù)X射線的最短波長(zhǎng) min 光子能量的最大極限h max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 左下式中 U的單位為kV min的單位為nm可見 連續(xù)X射線的最短波長(zhǎng)只與管電壓有關(guān) 3標(biāo)識(shí)放射 又稱特征輻射 不同的靶物質(zhì)發(fā)出的X射線的波長(zhǎng)不同 原子序數(shù)越高 產(chǎn)生的X射線波長(zhǎng)越短 標(biāo)識(shí)X射線與X射線管的管電流無關(guān) h 為特征X光子能量 即躍遷過程中釋放的能量 E2為躍遷前的能量E1為躍遷后的能量 特征輻射 標(biāo)識(shí)輻射標(biāo)識(shí)X射線的波長(zhǎng)同陽(yáng)極靶原子的結(jié)構(gòu)有著密切的聯(lián)系 僅取決于陽(yáng)極靶物質(zhì) 與X射線產(chǎn)生過程中的其它因素?zé)o關(guān) 不同靶材料的輻射光子的能量和波長(zhǎng)也不同 每一種元素的標(biāo)識(shí)X射線的波長(zhǎng)是固定不變的 特征輻射 標(biāo)識(shí)輻射 產(chǎn)生標(biāo)識(shí)X射線的最低激發(fā)電壓U必須滿足W為脫出能 時(shí) 為最低激發(fā)電壓 不同的激發(fā)電壓產(chǎn)生的標(biāo)識(shí)X射線量占總的X射線量的比率是不同的 小結(jié)1 連續(xù)譜的形狀與靶的材料無關(guān) 2 連續(xù)譜存在一最大的能量值 它取決于管電壓 3 標(biāo)識(shí)輻射的X射線波長(zhǎng)是由躍遷的電子能量差決定的 與高速電子的能量 管電壓 無直接關(guān)系 主要決定于靶物質(zhì)的原子序數(shù) 原子序數(shù)越高 產(chǎn)生的標(biāo)識(shí)輻射的波長(zhǎng)越短 三 X射線的基本特性 X射線的穿透作用X射線的熒光作用X射線的電離作用X射線的熱作用X射線的化學(xué)和生物效應(yīng) 按人體組織對(duì)X射線透射性能的不同分為三類 2 熒光作用當(dāng)射線照射某種物質(zhì)時(shí) 能夠發(fā)出熒光 具有這種光特性的物質(zhì)稱為熒光物質(zhì) 如鎢酸鈣 鉑氰化鋇 銀激活的硫化鋅鎘等熒光物質(zhì)受X射線照射時(shí) 物質(zhì)原子被激發(fā)或電離 當(dāng)被激發(fā)的原子恢復(fù)到基態(tài)時(shí) 便可放出熒光 X射線熒光作用的應(yīng)用 X射線透視熒光屏 增感屏 影像增強(qiáng)器 閃爍計(jì)數(shù)器等 電離作用具有足夠能量的X射線光子不僅可從原子中擊脫電子產(chǎn)生一次電離 脫離了原子的電子還能與其他原子碰撞產(chǎn)生二次電離 X射線電離作用的應(yīng)用 X射線劑量?jī)x器探頭原理及X射線損傷和治療的基礎(chǔ) X射線的化學(xué)和生物特性1 感光作用2 脫水作用 著色作用3 生物效應(yīng) 第二節(jié)X射線輻射場(chǎng)的空間分布一 X射線強(qiáng)度1 X射線的強(qiáng)度單位時(shí)間內(nèi)垂直于X射線束的單位面積上通過的光子數(shù)和能量的總和叫做X射線線的強(qiáng)度 X射線線的強(qiáng)度是X射線的質(zhì)與量的綜合指標(biāo) 它主要是由X射線攝影條件的三要素 千伏 毫安和時(shí)間 決定的 X射線管短軸方向上的X射線強(qiáng)度分布是基本對(duì)稱的 X射線管長(zhǎng)軸方向上的X射線強(qiáng)度分布是非對(duì)稱的 近陰極端的X射線強(qiáng)度大 近陽(yáng)極端的X射線強(qiáng)度小 X射線的強(qiáng)度I與管電壓U和管電流i的關(guān)系如下 式中 系數(shù)K取決于高壓整流方式 約為1 1 10 9 1 4 10 9 n由管電壓及線束的濾過條件決定 對(duì)于診斷用X射線的n值約為2 X射線強(qiáng)度的單位是 J m 2 s 1 2 X射線的量與質(zhì)X射線的質(zhì)又稱線質(zhì) 表示X射線的硬度 即X射線穿透物體的能力與光子能量的大小有關(guān) 光子的能量越大穿透能力越強(qiáng) 越不容易被物體吸收 在不需要嚴(yán)格能譜分析的情況下 可用半價(jià)層來表示X射線的質(zhì) 在X射線診斷中 X射線的質(zhì)常間接的用X射線管管電壓 千伏值 kV值 的大小來近似描述 管電壓越高 電子獲得的動(dòng)能越大 撞擊陽(yáng)極靶物質(zhì)的力量越強(qiáng) 產(chǎn)生X射線的穿透能力就越強(qiáng) 即線質(zhì)越硬 X射線的量垂直于X射線束的單位面積上 單位時(shí)間內(nèi)通過的光子數(shù)稱為X射線的量 由于X射線的光子能量大 穿透力強(qiáng) 因此直接測(cè)定X射線的量比較困難 在X射線診斷中 常用管電流的大小與曝光時(shí)間的乘積即毫安秒 mAs 來間接表示X射線的量 X射線在空間某點(diǎn)的強(qiáng)度 單位時(shí)間內(nèi)通過單位橫截面積的輻射能量 在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中 常用X射線的量和質(zhì)表示X射線的強(qiáng)度 單色X射線強(qiáng)度 I N h 復(fù)色X射線強(qiáng)度 I總 Ni h i N1 h 1 N2 h 2 N3 h 1 X射線束內(nèi)的光子數(shù)目 X射線光子的能量 1 2 2X射線的強(qiáng)度 IntensityofX rays 3 影響X射線產(chǎn)生的因素 靶物質(zhì) 連續(xù)X射線的強(qiáng)度與靶物質(zhì)的原子序數(shù)成正比 在管電壓和管電流都相同的情況下 靶物質(zhì)的原子序數(shù)越高 X射線的強(qiáng)度也正比增大 特征X射線完全由靶物質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)特征決定 靶物質(zhì)的原子序數(shù)越高 軌道電子的結(jié)合能就越大 特征X射線的能量也就越大 管電壓 kV 管電壓越高 X射線的強(qiáng)度越大 X射線的強(qiáng)度與kV的平方成正比 毫安秒 mAs X射線的強(qiáng)度與mAs成正比 高壓波形 電壓脈動(dòng) X射線管的高壓整流方式不同 有半波 單相全波 三相六波 三相十二波等 它們產(chǎn)生高壓波形的脈動(dòng)率不同 由于X光子的能量取決于最短波長(zhǎng) 即決定于管電壓的峰值 因此 整流后的脈動(dòng)電壓越接近峰值其強(qiáng)度越大 距離 X射線的強(qiáng)度與距離的平方成反比 濾過 濾過板可以濾掉低能的X射線 減少患者的輻射劑量 提高照片質(zhì)量 經(jīng)常采用鋁作為濾過材料 1 薄靶周圍X射線強(qiáng)度的空間分布高能電子束沖擊靶面時(shí)產(chǎn)生的X射線集中向前方 X射線束變窄 電子直線加速器產(chǎn)生的高能X射線使用的是透射式靶面 二 X射線強(qiáng)度的空間分布 薄靶周圍X射線強(qiáng)度的空間分布 低能電子束沖擊薄靶產(chǎn)生的X射線強(qiáng)度分布 主要集中在與電子束成垂直的方向上 沿著電子束方向上X射線強(qiáng)度相對(duì)較小 與電子束相反方向上X射線強(qiáng)度近似為零 靶越薄 上述結(jié)論越正確 Return 厚靶周圍X射線強(qiáng)度的空間分布陽(yáng)極靶較厚 用于診斷用X射線機(jī)中電子每穿過50 10 12m的深度則能量損失10KeV陽(yáng)極效應(yīng) 足根效應(yīng) 陽(yáng)極傾角 越小 效應(yīng)越明顯可通過濾過使X射線趨于均勻 陽(yáng)極傾角為20度 X射線強(qiáng)度縱向空間分布 非對(duì)稱 110度最大X射線強(qiáng)度橫向空間分布 對(duì)稱 90度最大 X射線攝影中如何降低陽(yáng)極效應(yīng)的影響 被攝體長(zhǎng)軸密度不均者 增大焦 片距 第三節(jié)X射線與物質(zhì)的相互作用 1 X射線與物質(zhì)的相互作用系數(shù)2 光電效應(yīng)3 康普頓效應(yīng)4 電子對(duì)效應(yīng)5 光蛻變?cè)谠\斷用X射線的能量范圍內(nèi) X射線與物質(zhì)的相互作用形式主要有光電效應(yīng)和康普頓散射 一 光電效應(yīng) photo electriceffect 1 光電效應(yīng) 入射光子與原子的內(nèi)層電子作用時(shí) 將全部能量交給電子 獲得能量的電子擺脫原子核的束縛而成為自由電子 光電子 而光子本身整個(gè)被原子吸收的過程稱為光電效應(yīng) 發(fā)生光電效應(yīng)時(shí) 入射X光子的能量h 光電子的動(dòng)能Ee和軌道電子的結(jié)合能EB有如下關(guān)系 發(fā)生光電效應(yīng)時(shí) 光電子從原子內(nèi)層脫出產(chǎn)生空穴 處于受激發(fā)狀態(tài) 當(dāng)外層電子躍遷到內(nèi)層空穴時(shí)便產(chǎn)生標(biāo)識(shí)X射線 在光電效應(yīng)過程中產(chǎn)生 負(fù)離子 光電子 俄歇電子 正離子 丟失電子的原子 標(biāo)識(shí)X射線 2 光電效應(yīng)發(fā)生的幾率 光電效應(yīng)多發(fā)生于低能光子和原子序數(shù)較高的物質(zhì)作用時(shí) 發(fā)生幾率受3方面因素影響 入射光子必須具有克服軌道電子結(jié)合能的足夠能量 如碘的K電子結(jié)合能為33 2KeV 若光子能量是33KeV 就不能擊脫該電子 但能擊脫M或L層的電子 發(fā)生幾率受3方面因素影響 光子能量等于或稍大于電子結(jié)合能 如1個(gè)34KeV的光子比1個(gè)100KeV的光子更容易與碘的K層電子發(fā)生作用 光子的能量越大光電效應(yīng)發(fā)生的幾率反而減少 光電效應(yīng)發(fā)生的幾率與光子的能量的3次方成反比 軌道電子與原子核結(jié)合得愈緊密 愈易發(fā)生光電效應(yīng) 光電效應(yīng)發(fā)生的幾率與原子序數(shù)的4次方成正比 3 X射線診斷中的光電效應(yīng) 利在于可以產(chǎn)生高質(zhì)量X射線照片 一是因?yàn)樗划a(chǎn)生散射線 減少了照片灰霧 二是增加了射線對(duì)比度 光電效應(yīng)發(fā)生的概率與原子序數(shù)的4次方成正比 增加了不同組織之間的吸收差異 例如 由于光電效應(yīng)使得骨與軟組織吸收差異加大 可產(chǎn)生高對(duì)比度的X射線照片 3 X射線診斷中的光電效應(yīng) 弊在于入射光子的能量通過光電效應(yīng)全部被人體吸收了 加大了輻射損傷 為了減少輻射對(duì)人體的損害 經(jīng)常采用高千伏 高能量 攝影 減少光電效應(yīng)發(fā)生的概率 二 康普頓效應(yīng) Comptonscattering 又稱康普頓散射或康普頓 吳有訓(xùn)效應(yīng) 1 康普頓效應(yīng) 入射當(dāng)入射光子與原子的外層軌道電子 自由電子 相互作用時(shí) 光子的能量部分交給軌道電子 光子的頻率改變后發(fā)生偏轉(zhuǎn)以新的方向散射出去即散射光子 獲得足夠能量的軌道電子形成反沖電子 這個(gè)過程稱為康普頓效應(yīng) 2 反沖電子及散射光子 當(dāng)光子能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過電子在原子中的結(jié)合能時(shí) 才容易發(fā)生康普頓效應(yīng) 通常忽略軌道電子的結(jié)合能 把康普頓效應(yīng)看成是入射光子與自由電子的碰撞 可理解為兩個(gè)球的碰撞 圖 h 為入射光子能量h 1 h 2 為以不同角度散射的光子能量 光子可在0 180度的空間內(nèi)散射反沖電子飛出的角度不超過90度散射光子的能量隨散射角 的增大而減小當(dāng) 180度時(shí) 散射光子的能量最低 反沖電子的能量最大 即正向碰撞 各種偏轉(zhuǎn)角度下散射光子的能量 3 診斷放射學(xué)中的康普頓效應(yīng)在康普頓效應(yīng)中 散射光子保留了大部分的能量 這些散射光子就是散射線 傳遞給反沖電子的能量是很少的 散射光子使膠片產(chǎn)生灰霧而降低X射線照片的質(zhì)量 實(shí)際工作中可以使用濾線柵 縮光器等減少散射線對(duì)照片質(zhì)量的影響 另外 散射線的輻射傷害應(yīng)引起放射工作人員的足夠重視 三 電子對(duì)效應(yīng) electricpaireffect 當(dāng)入射光子的能量 1 02MeV時(shí) 在原子核場(chǎng)或原子的電子場(chǎng)作用下 X光子消失而變?yōu)橐粋€(gè)正電子和一個(gè)負(fù)電子 稱為電子對(duì)效應(yīng) 發(fā)生電子對(duì)效應(yīng)的X光子能量超出了診斷用X射線能量的范圍 在原子核場(chǎng)中產(chǎn)生電子對(duì)效應(yīng)時(shí) 要求入射光子能量 2mc2 即1 02MeV 在原子的電子場(chǎng)中產(chǎn)生電子對(duì)效應(yīng)時(shí) 要求入射光子能量 4mc2 即2 04MeV 原子核場(chǎng)中發(fā)生的幾率電子對(duì)效應(yīng)遠(yuǎn)大于電子場(chǎng)在電子對(duì)效應(yīng)發(fā)生過程中 光子的能量一部分變?yōu)榈撵o止質(zhì)量 其余變?yōu)檎?fù)電子的動(dòng)能E 和E 獲得動(dòng)能的正負(fù)電子在物質(zhì)中通過電離或輻射的方式損失能量 當(dāng)正電子停止下來時(shí) 它和一個(gè)自由電子結(jié)合變?yōu)閮蓚€(gè)光子 這個(gè)過程稱為電子對(duì)湮沒 湮沒時(shí)放出的光子屬于湮沒輻射 兩個(gè)光子的能量均為0 51MeV 運(yùn)動(dòng)方向相反 電子對(duì)效應(yīng)發(fā)生的幾率與原子序數(shù)的平方成正比 四 光蛻變能量在10MeV以上的X光子與物質(zhì)作用時(shí)發(fā)生光蛻變 五 X射線與物質(zhì)的其他相互作用過程相干散射 coherentscattering 又稱為經(jīng)典散射或瑞利散射 入射光子和束縛較牢固的內(nèi)層軌道電子發(fā)生彈性散射 也稱電子的共振 1個(gè)束縛電子吸收入射光子而躍遷到高能級(jí) 隨即又放出1個(gè)能量約等于入射光子能量的散射電子 由于束縛電子未脫離原子 從而光子的能量損失可忽略不計(jì) 六 各種相互作用物質(zhì)的相對(duì)重要性幾種相互作用發(fā)生的幾率 1 0 01MeV 10MeV 光電效應(yīng)康普頓相應(yīng)電子對(duì)效應(yīng)2 0 8MeV 4MeV 康普頓效應(yīng)占主導(dǎo)地位3 20KeV 100KeV 光電效應(yīng) 康普頓效應(yīng)為主相干散射很少電子對(duì)效應(yīng)不會(huì)發(fā)生 低能量時(shí)多數(shù)X射線都產(chǎn)生光電效應(yīng)較高能量時(shí)以康普頓散射為主 脂肪和肌肉 原子序數(shù)較低 以康普頓效應(yīng)為主 對(duì)比劑 造影劑 以光電效應(yīng)為主 原子序數(shù)較高 骨骼在低能量時(shí)以光電效應(yīng)為主 高能量時(shí)以康普頓效應(yīng)為主 第四節(jié)X射線的衰減規(guī)律 X射線與物質(zhì)相互作用過程中 物質(zhì)吸收了X射線后 X射線強(qiáng)度的減弱 即為衰減 包括距離所致的擴(kuò)散衰減和物質(zhì)所致的吸收衰減 距離衰減的規(guī)律為X射線的強(qiáng)度與距離的平方成反比 真空條件下 診斷用X射線通過被檢體時(shí) X射線光子與人體主要發(fā)生光電效應(yīng) 康普頓效應(yīng)和相干散射 在此過程中由于散射和吸收 使得X射線強(qiáng)度衰減 由相同能量的光子組成的射線稱為單能X射線 分為單能窄束和單能寬束 一 單能窄束X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律窄束X射線是指不包括散射成分的射線束 其衰減規(guī)律如下 式中 I0為X射線到達(dá)物體表面時(shí)的強(qiáng)度Iq為透過物體后的強(qiáng)度X為吸收物體的厚度 為線性衰減系數(shù) I為穿過某一物質(zhì)后的X射線強(qiáng)度 I0為射入該物質(zhì)之前的X射線強(qiáng)度 為該物質(zhì)的吸收系數(shù) 不同物質(zhì)的 值不同 由物質(zhì)的物理特性決定 X為該物質(zhì)的厚度 57 二 單能寬束X射線的衰減規(guī)律實(shí)際使用的X射線多為寬束X射線寬束X射線是指含有散射成分的X射線束寬束X射線的衰減中 值不再是一個(gè)常數(shù) 它與吸收物質(zhì)的形狀 面積 厚度 探測(cè)器與吸收體之間的距離和光子的能量等有關(guān) 因此寬束X射線的衰減規(guī)律比較復(fù)雜 常常在窄束X射線衰減規(guī)律的基礎(chǔ)上引入積累因子B加以修正 式中 B為積累因子 它與吸收體的幾何形狀 厚度 原子序數(shù) 光子的能量及入射距離等因素有關(guān) 單能窄束時(shí)B值為1 單能寬束時(shí)B值大于1 三 連續(xù)X射線的衰減實(shí)際使用的X射線是由能量連續(xù)分布的光子組成 而不是理想化的單能X射線 X射線穿透一定厚度的物質(zhì)后 其能量衰減不同 并不遵守單一的指數(shù)衰減規(guī)律 因此連續(xù)X射線的衰減規(guī)律要復(fù)雜的多 一般可表示為 式中 I01 I02 I0n為各種能量X射線束的入射強(qiáng)度 1 2 n為各種能量X射線的線性衰減系數(shù) 連續(xù)能譜的X射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 如最高能量為100KeV的連續(xù)X射線 其平均能量在40KeV左右 連續(xù)射線在通過物質(zhì)時(shí) 剩余射線的質(zhì)和量都有所變化 X射線強(qiáng)度變小 硬度變大 這是因?yàn)榈湍芄庾尤菀妆晃斩沟肵射線束通過物體后高能光子占全部射線的比率相對(duì)提高的緣故 連續(xù)能譜窄束X射線的衰減公式 投射強(qiáng)度 入射強(qiáng)度 線性衰減系數(shù) 介質(zhì)厚度 1000光子 1cm 1cm 1cm 1cm 水模型 288電子 探測(cè)器 1000光子 40KeV 平均能量 1cm水 35 1cm水 650 47 474 52 27 1cm水 365 55 23 1cm水 288光子 57KeV 21 連續(xù)能譜X射線的衰減特點(diǎn) 量減小 質(zhì)提高 連續(xù)能譜X射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律 四 X射線的濾過診斷用X射線是混合射線 當(dāng)它穿透人體時(shí) 絕大部分低能射線被皮膚和淺表組織吸收 而這部分射線對(duì)X射線成像不起任何作用 卻增加了患者皮膚照射量 為了盡量減少對(duì)皮膚的損傷 需要設(shè)置X射線濾過裝置 X射線的濾過分為固有濾過和附加濾過 濾過材料 鋁 濾過低能射線銅 濾過高能射線60kVp 用3mm鋁濾過時(shí) 曝光時(shí)間增加需52 130kVp 增加濾過不需增加曝光時(shí)間 AttenuationCoefficient Attenuationcoefficientstellyouthe x rayblockingpower ofamaterial 5 10 50 100 150 1 0 1 AttenuationCoefficient PhotonEnergy keV 500 AttenuationCoefficient Asmentionedbefore differentobjectsreactwithx rayphotonsinadifferentmanner Someobjectsaremorelikelytoabsorbx raysthanothers Thisistrueinhumantissuesaswell Theobviousoneisthedifferencebetweenbonesandsofttissues Thescientistsovertheyearshavecomeupwithanumberwhichtellsyouhowmuchx rayswillbeblockedforacertainmaterial Thisnumberofblockingfactorisknownas attenuationcoefficients AttenuationCoefficient Coefficientdependsonthepropertyofthematerial Density Bonehasahighdensitycomparedtosofttissues ChemicalMake up Leadblocksx rays leadscreeningusedtoprotectpatient technicians AttenuationCoefficient Theattenuationcoefficientsdependonthepropertyofthematerial Thedensityusuallyisrelatedtohowhardpackedtheatomsareinthematerial Harderpackedmaterials highdensity aremorelikelytoblockx raysincex raymustgothroughmoreatomsbeforeitcangetthrough Inadditiontodensity thethicknessofthematerialcaninfluencethelevelofabsorption However itdoesnotaffecttheattenuationcoefficient AttenuationCoefficient Theattenuationcoefficientsalsodependonthechemicalmakeupofthematerial Someelements especiallytheheavyelementslikelead tendtoblockx rayseasierthanlighterobjects Thisisthere