X线的产生.ppt

1.1 X射线的产生机制 1.2 X射线与物质的相互作用 1.3 X射线管 1.1 X射线的产生机制 一，电子与物质的相互作用 X射线是高速带电粒子在与物质相互作用中产生。 碰撞损失（collision loss）和辐射损失（radiation） 碰撞损失只涉及原子的外层电子。高速电子与原子的外层电子发生作用时，可以使原子激发或电离. Ek高速电子的动能（以MeV单位） Z是靶物质的原子序数 100KV的管电压下，电子撞击在钨靶，只有99%的能量以碰撞损失，只有1%的能量产生X射线。 阳极产生的热量与X射线管电流的增加成正比，但是X射线产生的效率与管电流的大小无关，也就是说不管选择什么挡位毫安曝光，X射线产生的效率是一样的。 二，标识X射线 高速电子与内层电子发生作用 如果高速电子没有与靶原子的外层电子作用，而是与内层电子发生作用，就会产生标识X射线。（图） 三，连续X射线 韧致辐射是辐射损失的一种，它是产生连续X射线的机制 经典的电磁学认为：当一个带电体在外电场中速度变化时，带电体将向外辐射电磁波。当高速电子穿过靶原子时，若它能完全避开电子轨道就有可能非常的接近原子核，并且受其影响。由于电子与原子核之间的静电吸引，高速电子越接近原子核越受其影响，原子核有很多质子，又与电子之间的距离很近，所以它们之间的电场非常强，当电子经过原子核时就会慢下来并改变其原有的轨迹。此时电子将向外辐射能量，这种电磁波称为X射线光子（X线）。这就是韧致辐射（图） 每个高速电子与靶原子作用时的相对位置不同对应的辐射损失也不同，因而发出的X射线光子的能量也互不相同。（图） 由于X线波长短，具有较高的能量，物质对其吸收较弱，因此它具有很强的贯穿本领。 五，Xray的荧光作用 六，Xray的电离作用 七，Xray的的热作用 八，Xray的化学和生物效应 1.2 X线与物质的相互作用 1.2.1 光电效应 1.2.2 康普顿效应 1.2.3 电子对效应 1.2.4 X线的滤过 一， 光电效应 作用过程：能量为hv的X射线光子通过物质时，与物质原子的轨道电子发生相互作用，把全部能量传递给这个电子，光子消失，获得能量的电子挣脱原子束缚成为自由电子（光电子）；原子轨道出现一个空位而处于激发态，它将通过发射标识X射线或俄歇电子的形势很快会到基态，这个过程称为光电效应（photoelectric effect）（图） 2.光电子的角分布（图） 3.诊断放射学中的光电效应 有利方面： 不产生散射线，大大减少照片灰雾 可增加人体不同组织和造影剂对射线的吸收差别，产生高对比度的X射线 不利方面：入射X射线通过光电效应可全部被人体吸收，增加了受检者的剂量。 钼靶乳腺X摄影就是利用低能X射线在软组织中因光电吸收的明显差别产生高对比度照片。 二， 康普顿效应 作用过程：当入射X射线光子和原子内一个轨道电子发生相互作用时，光子损失一部分内能量，并改变运动方向，电子获得能量而脱离原子，这个过程称为康普顿效应（Compton effect）（图） 损失能量后的X射线光子成为散射光子，获得能量的电子称为反冲电子。 2.散射光子和反冲电子的分布布（图） 散射光子可在0~180度的整个空间内散射，反冲电子能可能出现在0~90度 3.诊断放射学中的康普顿效应 康普顿效应中产生的散射线是辐射防护中必须引起注意的问题 散射线增加了照片的灰雾，降低了影像的对比度，但与光电效应相比受检者的剂量较低 三，电子对效应 作用过程：当入射X射线光子从原子核旁经过时，在原子核库伦场的作用下形成一对正负电子，这个过程称为电子对效应（electric pair effect）（图） 电子对效应除涉及入射光子和轨道电子外，还需要有原子核的参加才能满足动量守恒 除了上述三种主要相互作用过程外，与辐射防护相关的其它过程还有相干散射和光核反应 相干散射（coherent scattering）：经典散射和瑞利散射。入射光子和束缚较牢固的内壳层轨道电子发生弹性散射（也叫电子的共振）。束缚电子吸收入射光子而跃迁到高能级，随即又放出一个能量约等于入射光子能量的散射光子。由于束缚电子未脱离原子，故反冲体是整个原子 光核反应：光子与原子核作用而发生的核反应。这是一个光子从原子核内激出数量不等种子、质子、和γ光子的作用过程。 四，X线的滤过 医用X射线属于连续能谱，其中绝大部分低能光子不能透过人体，对形成X射线影像不能起任何作用，但却大大增加了被检者的皮肤剂量。为了获得最佳影像质量，同时尽量减少无用的低能光子对人体皮肤和表浅组织的伤害，就需要根据连续X射线在物质中的衰减规律，采用恰当的滤过措施，兼顾应用与防护的双重目的。在X线管出口放置一定均匀厚度的金属，预先把X线束中的低能成分吸收掉，将Xray的平均能量提高，这种过程