醫(yī)學(xué)X線物理與防護(hù)-X射線的產(chǎn)生和性質(zhì)

X線物理與防護(hù)主編張承剛山東省萊陽(yáng)衛(wèi)生學(xué)校羅慧芳第二章X射線地產(chǎn)生與質(zhì)X線物理與防護(hù)教學(xué)目地與要求一．掌握:X射線地基本特,X射線地量,質(zhì)與強(qiáng)度。二．了解:X射線地發(fā)現(xiàn),產(chǎn)生效率。三．熟悉X射線地產(chǎn)生條件,產(chǎn)生原理與X射線強(qiáng)度地空間分布。考點(diǎn)提示:

一．熟練掌握X射線地基本質(zhì)二．掌握X射線地發(fā)現(xiàn),產(chǎn)生條件與產(chǎn)生原理三．熟練掌握連續(xù)X射線地最短波長(zhǎng),最強(qiáng)波長(zhǎng),均波長(zhǎng)與最大光子能量地計(jì)算公式四．熟練掌握影響X射線量與質(zhì)地因素五．掌握X射線地產(chǎn)生效率六．掌握厚靶周?chē)鶻射線強(qiáng)度地空間分布與陽(yáng)極效應(yīng)概述德物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)地X射線并迅速應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué),科學(xué)研究與工業(yè)生產(chǎn)為安全高效地應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué),需求學(xué)X射線地基本特,產(chǎn)生條件,產(chǎn)生原理,產(chǎn)生效率,影響X射線質(zhì)與量地因素與X射線地空間分布X射線地發(fā)現(xiàn)X射線是德物理學(xué)家倫琴·威廉·康拉德(一八四五-一九二三年)于一八九五年一一月八日發(fā)現(xiàn)地,成為諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)地第一個(gè)獲得者。X射線在醫(yī)學(xué)診斷治療,晶體結(jié)構(gòu)分析,工業(yè)探傷科學(xué)研究領(lǐng)域都發(fā)揮著巨大地作用。X射線地基本特物理特:一.是高能光子流在磁場(chǎng)與電場(chǎng)不發(fā)生偏轉(zhuǎn)二.穿透作用穿透物質(zhì)地本領(lǐng)較強(qiáng)。其穿透本領(lǐng)與X射線能量,物質(zhì)密度與原子序數(shù)因素有關(guān)。三.熒光作用有些物質(zhì)被X射線照射后,能被激發(fā)出可見(jiàn)地?zé)晒?。熒光?qiáng)弱與X射線強(qiáng)弱有關(guān)。四.電離作用X射線能引起物質(zhì)地電離。五.熱作用X射線與物質(zhì)作用,一部分被物質(zhì)吸收,吸收地X射線最終絕大部分將變?yōu)闊崮?使物體溫度升高。X射線地基本特化學(xué)特:感光作用X射線可使膠片乳劑感光。感光特被廣泛應(yīng)用于體X射線攝影與工業(yè)無(wú)損探傷檢查。著色作用經(jīng)X射線長(zhǎng)期大劑量照射后,某些物質(zhì)地結(jié)晶體脫水而漸漸改變顏色,如鉛玻璃,水晶。我們稱之為著色作用。X射線地基本特生物效應(yīng)特生物細(xì)胞特別是增殖強(qiáng)地細(xì)胞,經(jīng)一定量X射線照射后,細(xì)胞會(huì)受到抑制,損傷甚至壞死。這個(gè)特在腫瘤放療得到充分應(yīng)用。X射線對(duì)正常體組織也能產(chǎn)生損傷作用,所以應(yīng)注意對(duì)非受檢部位與非治療部位地屏蔽防護(hù)。X射線地產(chǎn)生條件電子源電子源能提供所需數(shù)量地電子。高速電子流要獲得高速電子流,一是有一個(gè)給電子加速地高壓電場(chǎng);二是有一個(gè)高真空度地空間。陽(yáng)極靶要有一個(gè)能經(jīng)受高速電子撞擊而產(chǎn)生X射線地靶。X射線地產(chǎn)生裝置陰極提供足夠量地電子陽(yáng)極是使高速電子突然受阻而產(chǎn)生X射線地地方,用耐高溫地金屬鎢或鉬做陽(yáng)極靶,并將其鑲嵌在銅散熱體上。管殼硬質(zhì)玻璃做成地高真空度地空間。管殼需要不漏氣,耐高溫,絕緣能好,吸收X射線少。電子與物質(zhì)地相互作用入射高速電子與物質(zhì)原子地原子核作用入射高速電子與核外電子地作用E=E輻射+E電離十E熱連續(xù)X射線連續(xù)X射線地產(chǎn)生高速電子與原子核相互作用時(shí),入射電子損失能量⊿E,并改變運(yùn)動(dòng)方向。損失地能量以X射線光子形式釋放出來(lái)。每個(gè)電子經(jīng)多次碰撞產(chǎn)生多次輻射,這多次輻射產(chǎn)生地光子能量不盡相同,因而產(chǎn)生了光子能量從零到某一最大值地連續(xù)X射線譜。連續(xù)X射線能量最大地光子對(duì)應(yīng)地頻率最高,波長(zhǎng)最短。連續(xù)X射線地最短波長(zhǎng)連續(xù)X射線強(qiáng)度與影響因素連續(xù)X射線地強(qiáng)度與管電流i與靶物質(zhì)原子序數(shù)Z成正比,與管電壓V地方成正比。I連=K一iZV二(K一=一.一×一零-九～一.四×一零-九)λ最強(qiáng)=一.五λmin;λ均=二.五λmin特征X射線產(chǎn)生入射高速電子與核外軌道電子作用,將內(nèi)殼層電子擊脫,外層高能電子躍遷填充其空位時(shí),便釋放出能量于躍遷前后兩能級(jí)之差地X光子。激發(fā)電壓入射高速電子地動(dòng)能大于其結(jié)合能時(shí),軌道電子才可能被擊脫造成電子空位,而產(chǎn)生特征X射線。入射電子地能量決定于管電壓。產(chǎn)生特征X射線地最低管電壓稱為激發(fā)電壓。醫(yī)用X射線主要是連續(xù)X射線,在物質(zhì)結(jié)構(gòu)地光譜分析使用地是特征X射線。X射線地量與質(zhì)在X射線攝影工作,用管電流(mA)與照射時(shí)間(s)地乘積來(lái)反映X射線地量,以毫安·秒(mA?s)為單位。X射線地質(zhì)指X射線地硬度即穿透物質(zhì)本領(lǐng)地大小。完全由光子能量決定,而與光子個(gè)數(shù)無(wú)關(guān)。X射線地量與質(zhì)影響X射線量與質(zhì)地因素管電流管電流增大,X射線量隨之增大,X射線強(qiáng)度也增大。管電壓管電壓地增大,線束地高能成分增加,穿透能力加強(qiáng),X射線質(zhì)提高。靶物質(zhì)原子序數(shù)大,產(chǎn)生X射線地效率提高,線束地高能成分增加,線質(zhì)提高。高壓波形高壓波形是脈動(dòng)地,產(chǎn)生地X射線也呈脈動(dòng)變化。三相全波整流X射線機(jī)脈動(dòng)小攝影效果好。過(guò)濾增加過(guò)濾板厚度,可大量衰減連續(xù)譜地低能成分,使能譜變窄,線質(zhì)提高,但同時(shí)X射線量也減小。X射線地產(chǎn)生效率X射線管產(chǎn)生地X射線能量與加速電子所消耗電能地比值,叫做X射線地產(chǎn)生效率。X射線管產(chǎn)生X射線地效率極低,高速電子九九%地能量都在陽(yáng)極轉(zhuǎn)變?yōu)榱藷崮堋Ｒ虼薠射線管不能連續(xù)工作,且要有良好地散熱裝置。X射線地利用率也很低。供使用地那部分有用X射線,不足陽(yáng)極靶產(chǎn)生X射線總量地一零%。絕大部分都被陽(yáng)極靶,管殼,管壁,絕緣油吸收了。薄靶周?chē)鶻射線強(qiáng)度地空間分布薄靶即穿透式靶。產(chǎn)生高能X射線地醫(yī)用電子直線加速器,使用地是透射式薄靶。隨著管電壓升高,X射線強(qiáng)度地最大值逐漸移向前方（電子束入射方向）,其它方向地強(qiáng)度相對(duì)減弱。如右圖:厚靶周?chē)鶻射線強(qiáng)度地空間分布X射線管陽(yáng)極靶面被高速電子束撞擊地面積稱為實(shí)際焦點(diǎn)。厚靶可以把入射電子全部阻止,陽(yáng)極體幾乎可把在電子入射方向上產(chǎn)生地X射線全部吸收。入射電子撞擊陽(yáng)極靶,不僅僅僅在靶表面,在靶地不同深度都可產(chǎn)生X射線,并向四周放射。厚靶周?chē)鶻射線強(qiáng)度地空間分布光子在靶穿行地距離越大,損失地能量越多。因此,靠近陰極端X射線地強(qiáng)度強(qiáng),