X射線(xiàn)成像基礎(chǔ)

1、第十六章X射線(xiàn)成像的物理基礎(chǔ)本章教學(xué)要求1. 重點(diǎn)掌握X射線(xiàn)強(qiáng)度和硬度的概念、X射線(xiàn)連續(xù)譜和標(biāo)識(shí)譜的產(chǎn)生機(jī)制及X射線(xiàn)產(chǎn)生的微觀機(jī)制、短波極限公式的應(yīng)用、X射線(xiàn)的衰減規(guī)律。2. 確切理解X射線(xiàn)的基本性質(zhì)、X射線(xiàn)衍射、常規(guī)X射線(xiàn)投影及X射線(xiàn)電子計(jì)算機(jī)斷 層成像（X CT）成像原理。3. 了解X射線(xiàn)機(jī)的基本組成、X射線(xiàn)的醫(yī)學(xué)應(yīng)用。習(xí)題164. 一個(gè)連續(xù)工作的 X射線(xiàn)管，工作電壓是 250kV，電流是40mA問(wèn)靶上每分鐘 產(chǎn)生的熱量是多少？解：根據(jù)Q0 =IUt，則可得Q0 =40 10 250 103 60=6.0 105J總能量的99%轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，因此靶上每分鐘產(chǎn)生的熱量為Q =99% Q。=5.

2、94 105 J16 5 .X射線(xiàn)譜的最短波長(zhǎng)分別為0.01 nm、0.1 nm、1nm的X射線(xiàn)，求加在 X射線(xiàn)兩端的電壓有多大？這時(shí)電子到達(dá)陽(yáng)極靶時(shí)的動(dòng)能是多少？一1 242解：最短波長(zhǎng)-minnm，則1.242(kV)因此，min =0.01 nm時(shí)，有1 2422U11.242 10 (kV)0.01W 二 eg =1.6 101.242 101.99 10 J同理，可得min分別為0.1 nm和1nm,電子到達(dá)陽(yáng)極靶時(shí)的動(dòng)能為U2 -12.42kVW -1.99 10“JU3=1.242kVW3=1.99 10'6J166.如果加在X射線(xiàn)管兩端的電壓減少 23kV，最短波長(zhǎng)就增

3、加一倍，求連續(xù) x射 線(xiàn)的譜的最短波長(zhǎng)。解：根據(jù)/min可得1.2421.242'1 minnm，則1.242'2minU =U1-U21.2422 1 min1.2421.2420.027 nm2 ：U2 23167.已知巖鹽的晶體點(diǎn)陣是立方體，今有波長(zhǎng)為的X射線(xiàn)，以掠射角10°50 投射到晶體表面上。如果在反射線(xiàn)方向上，恰好發(fā)生第一級(jí)的加強(qiáng)干涉現(xiàn)象。若巖鹽的晶格常數(shù)d =2.8 1040m，求x射線(xiàn)波長(zhǎng)。解：布拉格一烏利夫公式2d sin v - m 在發(fā)生第一級(jí)加強(qiáng)干涉時(shí)，m二1貝U =2dsin -2 2.8 10J0 sin 10.833° =1.

4、05 10，°m = 0.105nm1/5 ,求銅的線(xiàn)性吸16 8.厚度為2mm的銅片，能使單色的X射線(xiàn)強(qiáng)度減小到原來(lái)的 收系數(shù)和半價(jià)層。解：X射線(xiàn)的吸收規(guī)律為即丨0 攻 eI兩邊同時(shí)取自然對(duì)數(shù)，可得In “ 二 JxIIn 50.21=8.05cmX 二噸 二069? = 0.0861cm = 8.61 10m2 J 8.0516 9 .X射線(xiàn)被吸收時(shí)，要經(jīng)過(guò)多少個(gè)半價(jià)層后, 解：X射線(xiàn)的吸收規(guī)律為X射線(xiàn)的強(qiáng)度才減少到原來(lái)的0.1%?？傻卯?dāng)由于射線(xiàn)強(qiáng)度I =0.1%1。時(shí)吸收層的厚度x，則半價(jià)層數(shù)n為X12I =l0e x，則丨04eIIn g =xII1 0In -L由于In 2

5、Xi 2 ：，則In 10Iln“I因此,x1 2In 2In 2-10，即需要經(jīng)過(guò)10個(gè)半價(jià)層。1610.設(shè)密度為3g/cm3的物質(zhì)，對(duì)于某種X射線(xiàn)的質(zhì)量吸收系數(shù)為0.03cm2/g。求這種射線(xiàn)束穿過(guò)厚度為 1mm 5mm和1cm的吸收層后的強(qiáng)度與原來(lái)強(qiáng)度的百分?jǐn)?shù)。解：依據(jù) I =1代顯，式中"m，則l°emx所以 丄二e_、mx二e'0.03x。分別代入吸收層的厚度x =1mm,5mm,1cm的值，可得相1 0應(yīng)厚度下X射線(xiàn)強(qiáng)度與原來(lái)強(qiáng)度的百分比% 分別為99.1%, 95.6% , 91.4%。I1。丿-11611.對(duì)波長(zhǎng)為0.154nm的X射線(xiàn)，鋁的吸收系數(shù)為132cm，鉛的吸收系數(shù)為261cm1。要得到和1mm厚度的鉛層相同的防護(hù)效果，鋁板的厚度應(yīng)為多少？解：使用鋁板要達(dá)到同使用1mm厚度的鉛版同樣的厚度效果，是指經(jīng)過(guò)一定厚度的鋁板后X射線(xiàn)的強(qiáng)度與經(jīng)過(guò)1mm厚度的鉛版X射線(xiàn)的強(qiáng)度相同，這種情況下，鋁板與 鉛版的防護(hù)效果相同，J =|2。根據(jù) I =1代山，