X线的产生和性质重点.pptVIP

特征辐射/标识辐射（characteristic X-radiation）： 当高速电子与阳极靶面撞击时，也可能与原子的内层电子相互作用而将内层电子轰出，使原子呈不稳定状态。当具有较高势能的外层电子填补内层电子空位时，即释放出多余的能量。这种能量的辐射称为特征辐射。 处于激发状态的原子有自发回到稳定状态的倾向，此时外层电子将填充内层空位，相应伴随着原子能量的降低。原子从高能态变成低能态时，多出的能量以X射线形式辐射出来。因物质一定，原子结构一定，两特定能级间的能量差一定，故辐射出的特征X射波长一定。 特征X线的产生过程 高速电子进入靶物质后，其动能被靶原子内壳层电子获得，一部分用来脱离原子核束缚作功（逸出功）；另一部分变成逸出后电子的动能。当电子逸出后，原子内壳层就出现了空位，外壳层电子将向内壳层填充，辐射的电磁波（ X线）由两能级差确定 E2- E1= hf21 由于原子中各个内层轨道的能量是随着原子序数增加的，因此，原子序数愈高的元素，它的各个标识X射线系的波长也愈短。标识谱线的波长决定于阳极靶的材料，不同元素制成的靶具有不同的线状X射线谱，并可以作为这些元素的标识，这就是“标识X射线”名称的由来。 标识X射线主要用于认识原子的壳层结构和化学元素的分析。 特征的激发电压 靶原子的轨道电子在原子中有确定的结合能W。当炸弹电子的动能大于内层电子结合能时，才可能使电子逸出造成空位，产生X射线。 炸弹电子的动能大小完全由管电压确定 U = W/e 为最低激发电压。Uk UL UM UN X光子辐射以K系为主。 影响特征X射线的因素 i为管电流；U为管电压；Uk为K系激发电压；K2和n均为常数， n约等于1.5 ~ 1.7 需要指出:特征X线只占很少一部分,医用X线主要使用连续辐射,部分物质结构的光谱分析用特征辐射. 特征谱线位置(频率大小)只与物质结构有关。 特征谱线的强度（K系） 连续谱的形状与靶的材料无关。 连续谱存在一最大的能量值，它取决于管电压。 标识辐射的X射线波长是由跃迁的电子能量差决定的，与高速电子的能量（管电压）无直接关系，主要决定于靶物质的原子序数，原子序数越高，产生的标识辐射的波长越短。 * 产生机制 管电压 特性 用途 连续谱 韧致辐射 50kv以下 管电压变，强度曲线变。短波极限 医用 标识谱 由较高能级的电子跃迁到内壳层的空位产生 70kv以上 管电压变，特征曲线不变。 化学元素分析、原子壳层结构分析 第五节X 射线的量与质 X线量和质的定义 1、影响X线 量的因素 I ? U2iZt （1）靶原子 Z （2）管电流 （3）管电压 （4）投照时间 2、影响X线质的因素 影响X光子频率的因素 取决于管电压的大小 种类 管电压(kV) 最短波长(?) 最大频率(MHz) 应用 极软线 软线 硬线 极硬线 5 ~ 20 20 ~100 100~250 250以上 2.5 ~ 0.62 0.62 ~0.12 0.12 ~ 0.05 小于0.05 (1.2 ~ 4.8)?1012 (4.8 ~ 25)?1012 (25 ~ 60)?1012 大于60?1012 软组织摄影及表皮治疗 透视与照相 深部组织治疗 第六节 X线的产生效率 在X线管中产生X线能量与加速电子所消耗电能的比值叫X线的产生效率 用连续X线的总强度表示X线的辐射功率(极少的特征X线可忽略) 加速电压产生的总功率 (大部分转换成热能) 为管电流与管电压的乘积 X线管产生X线的效率一般不足1%,绝大部分生成热而使靶面大幅升温。 例2：求钨(Z=74)靶 在管电压为100kV 时X线的产生效率。 加速电压 X线能(%) 热能(%) 40kV 70kV 100kV 150kV 4MV 20MV 0.4 0.6 0.8 1.3 36 70 99.6 99.4 99.2 98.7 64 30 钨靶在不同电压值的效率 解： 从阳极靶上发射的X射线在不同的方位角上，辐射强度不同。这种不均匀分布称为辐射强度空间分布或辐射场的角分布。它主要取决于入射电子的能量、靶物质及靶厚度等因素。 薄靶周围X射线强度的角分布 厚靶产生的X射线空间分布 第七节X 射线强度的空间分布 低能电子束冲击薄靶产生的X射线强度分布，主要集中在与电子束成垂直的方向上；沿着电子束方向上X射线强度相对较小；与电子束相反方向上X射线强度近似为零。靶越薄，上述结论越 正确。 根据薄靶产生X射线的空间分布的特点，在管电压较低时，利用反射式靶在技术上很有好处；但对使用超高压X射线管时，管电压过高，考虑能量分布因素，则需采用穿透式靶，电子从靶的一面射入，X射线从另一面射出。加速器产生的高能X射线