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X射线的产生及影像形成 郑州大学第一附属医院放射科 X线球管的组成 阴极：由金属丝组成，用低压电源加热，引起热发射，提供 足够数量的电子； 真空室：能耐受足够的阳极和阴极间的电压，该电压把电子 加速，称为管电压； 阳极：通常为镶嵌在铜制圆柱柱端斜面上的小钨块（靶）， 供高能电子轰击，将电子能量转变为X-射线光子。 X线产生的条件 ①电子源，提供足够数量的电子； ②在真空条件下高电压产生的强电场和高速运动的电子流； ③适当的障碍物（靶面）来接受高速运动电子所带的能量， 使高速电子所带的动能部分转变为X线能。 X线的本质 X线是一种能，有两种表现形式：一是微粒辐射，二是电磁 辐射。X线具有二象性:微粒性和波动性， X线的微粒性： 把X线看作是一个个的微粒—光子组成的，光子具有一定的 能量和一定的动质量，但无静止质量。X线与物质作用时表 现出微粒性，每个光子具有一定能量，能产生光电效应，能 激发荧光物质发出荧光等现象。 X线的波动性： X线具有波动特有的现象—波的干涉和衍射等，它以波动方 式传播，是一种横波。X线在传播时表现了它的波动性，具 有频率和波长，并有干涉、衍射、反射和折射现象。 X线的特性 物理效应 化学效应 生物效应 物理效应 1 穿透作用：X线具有一定的穿透能力。波长越短，穿透作 用越强。穿透力与被穿透物质的原子序数、密 度和厚度呈反比关系。 2 荧光作用：荧光物质，如钨酸钙、氰化铂钡等，在X线照 射下被激发，释放出可见的荧光。 3 电离作用：物质在足够能量的X线光子照射下，能击脱物 质原子轨道的电子，产生电离。电离作用是X 线剂量、X线治疗、X线损伤的基础。 4 干涉、衍射、反射与折射作用：X线与可见光一样具有这 些重要的光学特性。它可在X线显微镜、波长测定和物质结 构分析中得到应用。 化学效应 1 感光作用：X线具有光化学作用，可使摄影胶片感光。 2 着色作用：某些物质经X线长期照射后，使其结晶脱水变 色。如铅玻璃经X线长期照射后着色。 生物效应 X线是电离辐射，它对生物细胞，特别是增殖性强的细胞有 抑制、损伤、甚至使其坏死的作用，它是放射治疗的基础。 在X线诊断和治疗中主要利用了X线的穿透、荧光、 电离、感光、生物等特性。 X线与物质的相互作用 X线与物质的相互作用有5种基本形式： 相干散射（或称不变散射） 光电效应 康普顿效应（或称散射效应） 电子对效应 光核反应 相干散射 一个低能量X线光子冲击到物质的原子上，形成原子的激发 状态。原子在恢复其常态时，放出一个与原入射光子波长同 样、方向不同的光子，此即相干散射。在X线诊断范围内， 相干散射产生的几率最多只占5%。 光电效应 在X线诊断范围内，它是X线与物貭相互作用的主要形式之一，它由光子击脱原子的内层轨道电子而产生。 光电效应产生的几率受三个因素影响： 1 光子必须有克服电子结合能的足够能量； 2 光子能量与电子结合能接近相等或稍大于； 3 轨道电子结合的越紧，越容易产生光电效应。 光电效应在X线摄影中的意义： 1 不产生有效散射，对胶片不产生灰雾； 2 可增加X线对比度； 3 光子能量全部被吸收，病人接受的剂量相对较多。 光电效应产生的几率约占70%。 康普顿效应 在X线诊断范围内，它是X线与物貭相互作用的另一个主要形 式。当一个光子击脱原子外层轨道电子时，入射光子就会偏 转，以新的方向散射出去，光子能量的一部分作为反跳电子 的动能，而绝大部分能量作为光子散射。 在诊断X线能量范围内，康普顿散射的几率占25%。 电子对效应和光核反应 此两种X线与物质的相互作用形式，在诊断X线能量范围内不 发生。 X线质、X线量与X线强度 X线质（或称X线硬度）：它是指X线穿透力的大小。 它由X线的波长（或频率）决定。波长又取决于管电压的峰 值。管电压越高，波长越短，穿透力越强。X线摄影中的X线 质在0.008nm - 0.06nm。 X线量 X线量是指X线光子的多少，常以mAs表示。 X线强度 定义：X线强度是指垂直于X线束的单位面积上，在单位时间 内通过的光子数和能量乘积的总和，即X线束中的光 子数乘以每个光子的能量。在实际应用中，常以量与 质的乘积表示X线强度。 影响X线强度的因素 1 管电压（kVp）：X线强度与管电压的平方成正比； 2 管电流（mA）：X线强度与管电流成