放射物理基礎

關于放射物理基礎第1頁，講稿共44頁，2023年5月2日，星期三七、x線產(chǎn)生效率x線管中產(chǎn)生的x線能與加速電子所消耗電能的比值。η=K*Z*KVx線的產(chǎn)生效率不足1%，利用率不足10%。第2頁，講稿共44頁，2023年5月2日，星期三八、x線強度空間分布輻射強度空間分布（輻射場的角分布）取決于入射電子的能量、靶物質(zhì)、靶厚度等因素。1、厚靶物質(zhì)x線強度的空間分布：陽極效應（足跟效應）第3頁，講稿共44頁，2023年5月2日，星期三在x線管長軸方向上，110°處x線強度最大（陽極角為20°）在x線管短軸方向上，分布對稱。第4頁，講稿共44頁，2023年5月2日，星期三放射工作中，注意陽極效應的影響，正確利用平衡照片密度。（1）、肢體與膠片長軸平行，厚度大、密度高的部位置于陰極端；（2）、使用中心線附近強度較均勻的x線束攝影。第5頁，講稿共44頁，2023年5月2日，星期三2、薄靶周圍x線強度的空間分布透射式薄靶--直線加速器第6頁，講稿共44頁，2023年5月2日，星期三3、x線機周圍劑量場的分布第7頁，講稿共44頁，2023年5月2日，星期三第二節(jié)x線與物質(zhì)的相互作用x線光子能量大，在一次作用中，就可以損失大部分或全部能量。與原子相互作用?？膳c某電子作用，形成高速電子和散射線，產(chǎn)生化學變化和生物損傷，還可產(chǎn)生軔致輻射。電離輻射（帶電粒子和非帶電粒子），初級電離，次級電離。激發(fā)。第8頁，講稿共44頁，2023年5月2日，星期三x線的生物效應實際是次級電子所產(chǎn)生的生物效應。第9頁，講稿共44頁，2023年5月2日，星期三x線在物質(zhì)中作用的結果可發(fā)生光子的吸收、彈性散射和非彈性散射。主要發(fā)生康普頓散射、光電效應和電子對效應損失能量。第10頁，講稿共44頁，2023年5月2日，星期三一、光電效應1、光電效應：也稱光電吸收光子與內(nèi)層電子相互作用，將全部能量交給電子，獲得能量的電子擺脫原子核的束縛成為自由電子（光電子），而光子本身被原子吸收。外層電子躍遷，產(chǎn)生特征x線，特征x線離開原子前，擊脫外層電子，稱為俄歇電子。第11頁，講稿共44頁，2023年5月2日，星期三光電效應實質(zhì)是物質(zhì)吸收x線使其產(chǎn)生電離過程，此過程產(chǎn)生的次級粒子有：①負離子（光電子、俄歇電子）；②正離子（丟失電子的原子）；③特征輻射。第12頁，講稿共44頁，2023年5月2日，星期三2、光電效應發(fā)生概率（3個因素）（1）物質(zhì)原子序數(shù)Z的影響：與Z的四次方成正比；軌道電子與原子核結合得越緊密越容易發(fā)生光電效應。主要發(fā)生在K層電子（80%）。第13頁，講稿共44頁，2023年5月2日，星期三（2）入射光子能量的影響：入射光子能量必須大于或等于軌道電子結合能。光電效應發(fā)生概率與入射光子能量的三次方成反比。第14頁，講稿共44頁，2023年5月2日，星期三（3）原子邊界限吸收的影響：吸收限；邊界吸收。對防護材料的選取，復合材料的配方及陽性對比劑的制備等有意義。第15頁，講稿共44頁，2023年5月2日，星期三3、光電效應中的特征輻射與x線產(chǎn)生中的特征輻射意思完全一樣。碘（32.3kv）和鋇（37.4kv）產(chǎn)生的特征輻射能量較高，能穿透人體產(chǎn)生灰霧。人體產(chǎn)生的光電效應的特征輻射被組織全部吸收。第16頁，講稿共44頁，2023年5月2日，星期三4、光電子的角分布能量低呈90°射出的概率大，能量高則逐漸傾向前方。5、診斷放射學中的光電效應①不產(chǎn)生散射線，減少膠片中的灰霧；②增強人體不同組織的對比度③患者接受較多x線劑量。（高千伏攝影）第17頁，講稿共44頁，2023年5月2日，星期三二、康普頓散射1、康普頓效應（康普頓散射）射線光子能量被部分吸收而產(chǎn)生散射線的過程，也稱康普頓-吳有訓效應。產(chǎn)生反沖電子?？灯疹D-吳有訓效應第18頁，講稿共44頁，2023年5月2日，星期三2、康普頓效應發(fā)生概率δm=c1*N0/A*Z*λ=c2/A*Z*λ（1）物質(zhì)的原子序數(shù)第19頁，講稿共44頁，2023年5月2日，星期三（2）入射光子能量：與入射x線波長成正比，即與入射光子能量成反比。第20頁，講稿共44頁，2023年5月2日，星期三3、反沖電子及散射光子在康普頓散射中，散射光子保留了大部分能量。小角度的散射線保留了大部分能量，達到膠片產(chǎn)生灰霧減低照片的質(zhì)量。第21頁，講稿共44頁，2023年5月2日，星期三4、散射光子和反沖電子的角分布第22頁，講稿共44頁，2023年5月2日，星期三5、診斷放射中的康普頓效應防護問題；增加照片的灰霧，降低了對比度；受檢者吸收輻射劑量較光電效應低。第23頁，講稿共44頁，2023年5月2日，星期三三、電子對效應

四、其他作用第24頁，講稿共44頁，2023年5月2日，星期三五、在診斷放射中各種作用發(fā)生的概率20~100KV診斷用x線能量范圍內(nèi)，只有光電效應和康普頓散射是重要的。第25頁，講稿共44頁，2023年5月2日，星期三第26頁，講稿共44頁，2023年5月2日，星期三第三節(jié)x線的衰減規(guī)律一、距離引起的衰減平方反比法則。第27頁，講稿共44頁，2023年5月2日，星期三二、物質(zhì)引起的衰減規(guī)律x線通過物質(zhì)時，與構成物質(zhì)的原子發(fā)生相互作用而產(chǎn)生光電效應、康普頓效應和相干散射等，由于散射和吸收使x線強度衰減，稱物質(zhì)所致的衰減。與吸收物質(zhì)的性質(zhì)和厚度有關，還取決于輻射自身的性質(zhì)。進行x線攝影、透視、造影檢查、CT檢查和放射治療及屏蔽防護設計的依據(jù)。第28頁，講稿共44頁，2023年5月2日，星期三（一）單能窄束x線的衰減規(guī)律1、單能窄束x線2、衰減規(guī)律I=I0*e-μd第29頁，講稿共44頁，2023年5月2日，星期三第30頁，講稿共44頁，2023年5月2日，星期三（二）寬束x線的衰減規(guī)律1、衰減規(guī)律I=B*I0*e-μd2、積累因子第31頁，講稿共44頁，2023年5月2日，星期三（三）連續(xù)x線的衰減規(guī)律1、衰減特點x線管的激發(fā)電壓與窗口處的濾過條件，是決定x線管所發(fā)射x線束線質(zhì)的重要條件。第32頁，講稿共44頁，2023年5月2日，星期三第33頁，講稿共44頁，2023年5月2日，星期三2、x線濾過濾過。濾過板。（1）固有濾過：從x線管陽極靶面到不可拆卸的濾過板之間濾過的總和。包括x線管的管壁、絕緣油、管套上的窗口和不可拆卸的濾過板。用鋁當量（mmAl）表示。一般在0.5~2mmAl第34頁，講稿共44頁，2023年5月2日，星期三（2）附加濾過：x線離開窗口后，從不可拆卸的濾過板到被檢體之間，包括用工具可拆卸的濾過板、選擇濾過板、遮線器等濾過的總和。第35頁，講稿共44頁，2023年5月2日，星期三①、材料的選擇：鋁和銅；特殊形狀（楔形和雙楔形）；復合濾過板。②、厚度的選擇。國際建議：工作電壓小于50KV，總濾過0.5mmAl；電壓50~70KV，總濾過1.5mmAl，電壓大于70KV，總濾過2.5mmAl.兩者合稱總濾過。第36頁，講稿共44頁，2023年5月2日，星期三3)濾過板厚度對被檢者照射量的影響。4）濾過對照射條件的影響5）楔形或梯形濾過板第37頁，講稿共44頁，2023年5月2日，星期三三、x線通過人體的衰減規(guī)律x線影像是人體的不同組織對射線不同衰減的作用。x線在人體中主要是以光電效應和康普頓散射兩種作用形式衰減。x線的穿透性與其波長有關，還與物質(zhì)的性質(zhì)、結構有關。不同組織對x線衰減的程度不同，形成了x線影像的對比度。第38頁，講稿共44頁，2023年5月2日，星期三20kv時，以光電效應為主，骨的衰減系數(shù)為水的6倍，對比度好；100kv時，以康普頓效應為主，骨的衰減系數(shù)為水的1.6倍，對比度差。第39頁，講稿共44頁，2023年5月2日，星期三四、影響x線衰減的因素1、射線能量20-100kv，x線與物質(zhì)間的相互作用隨入射光子能量的增加而減少，線性衰減系數(shù)隨入射光子能量的增大而減少。第40頁，講稿共44頁，2023年5月2日，星期三2、原子序數(shù)光電衰減系數(shù)與Z4成正比，康普頓衰減系數(shù)與Z成正比。高原子序數(shù)物質(zhì)，入射光子能量越大，不一定透射量增加。（邊界吸收。鉛：88kv，碘：33.2kv，鋇：37.4kv。）第41頁，講稿共44頁，2023年