第十四章 X射线

1第十四章X射线1895年，伦琴在研究阴极射线时发现一种人眼看不见而穿透本领很强的的辐射，它能使一些晶体发出荧光，使气体电离，并能使相片底片感光。伦琴称它为X-射线，现也称为伦琴射线。在医学上仍俗称X射线（X-ray）。X射线是一种波长很短的电磁波。医学上使用的X射线的波长在0.001~10nm之间。习题：6，7，10，11，132第一节X射线的产生1、产生的条件a、有高速运动的电子流b、有适当的障碍物—靶，用来阻止电子的运动，把电子的动能转变为X射线的能量。一、X射线的产生装置32、X射线发生装置4管电压—用来加速电子。管电流—调节变阻器R，以控制阴极发射的电子数，从而控制管电流。阴极—发射电子阳极—电子轰击对象（靶）。管子两端的直流高压用来加速电子，让电子以极高的速度轰击阳极。为了不与空气分子碰撞而失去能量，射线管抽成真空。电子轰击阳极产生X射线的效率为1%，99%转变为热能，必须采取散热措施，否则阳极会熔化。5措施：（1）阳极镶在大块铜片上（2）使电子打在阳极上的面积大些（焦点）太大会使像模糊。（3）使阳极高速旋转（4）间歇工作（5）选择熔点高的靶材料实际焦点：阳极靶被高速电子轰击的面积有效焦点：实际焦点在X射线投照方向上的投影。6二、X射线的强度和硬度1、X射线的强度单位时间内通过与射线方向垂直的单位面积的X射线的能量，单位：W/m2改变：管电流X光子数多管电压每个光子能量大在一定管压下，用管电流的毫安数表示X射线的强度，用毫安数与辐射时间的乘积衡量X射线的总辐射量。nniniihNhNNhhNI......221172、X射线的硬度是指X射线贯穿物质的本领。X射线光子的能量越大（hv），越不容易被物质吸收，贯穿本领就越大，硬度越硬。管电压高，到达靶的电子能量越高，X光子的能量也越大，硬度就越大。因此改变管电压可控制硬度。常用管电压的千伏数表示X射线的硬度。表14-1医学上按X射线硬度的分类及主要用途P2498三、X射线谱X射线谱：连续谱和特征谱。连续谱与靶物质无关不同的靶物质有不同的特征谱9产生机制连续X射线的发生韧致辐射过程。1、连续X射线谱10连续谱特性当管电压较小时只出现连续X射线谱。强度为零的相应波长是连续谱中的最短波长，称为短波极限（）。minUehceUchh1.minminmaxnm)kV(242.1minU11产生机制2、特征X射线谱12特征谱特性特征X射线谱是原子内层电子跃迁产生的。特征谱的波长取决与阳极靶的材料，不同的靶物质有不同的X射线谱。当管电压为几十千伏时才能激发标识谱。13第二节X射线的基本特征X射线除了具有光的一般特性，如反射、折射、干涉、衍射和偏振等现象之外，由于它的波长短，还具有如下一些特性：1、贯穿本领很强小，大，光子能量h大贯穿本领很强，能够进入物体内部甚至穿透物体。贯穿程度与物质性质和X射线光子能量有关。142、荧光作用X射线人眼看不见，但能使某些物质（硫化锌）产生荧光，荧光强度与X射线的强弱有关。X射线透视就是利用荧光作用来观察X射线透过人体后所成的影像。3、感光作用X射线能使照相底片感光。医学上利用这一特性来进行X射线摄影。4、电离作用X射线能使原子或离子电离。在X射线照射下气体被电离而导电，电离电流与X射线的强度成正比，所以利用电离可测量X射线的强度.5、生物效应生物组织经一定量的X射线照射，会产生电离和激发，使细胞受到损伤、抑制、死亡或通过遗传变异影响下一代。15第三节X射线的衰减规律X射线通过物质时，原进行方向强度逐渐减弱的现象称为物质对X射线的吸收。一、单能窄束X射线的吸收衰减规律实验发现：单能窄束X射线束通过厚度为x的物质层后，I0:入射的X射线强度：线衰减系数xeII016IIx0lnx为物质层x的衰减值,通过测量X射线透过物质层前后的强度I0与I，可以求得该物质层的衰减值。X射线通过若干不同的物质层)(02211ennxxxnIIIniiix1n层物质总衰减值IIxnnii0211ln117二、质量衰减系数：m质量衰减系数用来比较各种物质对X射线的吸收本领。mmxeII0xxm称为质量厚度，单位kg·m-2,的单位为m2·kg-1。m18X射线通过物质后强度衰减为一半时的厚度（质量厚度），称为该种物质的半价层。693.02ln21x193KZm三、质量衰减系数与波长、原子序数的关系1、原子序数越大，吸收本领越大。2、波长越长的X射线，越容易被吸收。K为比例系数，Z为物质的有效原子序数，为X射线的波长。为3-4之间。20第四节、X射线的医学应用二、治疗一、诊断