Transcript 第二章放射物理基础（二）

第二章 放射物理基础（二）
湘南学院
医学影像系
影像技术教研室
七、x线产生效率
• x线管中产生的x线能与加速电子所消耗电能的比值。
• η=K*Z*KV
• x线的产生效率不足1%，利用率不足10%。
八、x线强度空间分布
• 辐射强度空间分布（辐射场的角
分布）
• 取决于入射电子的能量、靶物质、
靶厚度等因素。
• 1、厚靶物质x线强度的空间分布：
• 阳极效应（足跟效应）
• 在x线管长轴方向上，110°处x线强度最大（阳极角为20°）
• 在x线管短轴方向上，分布对称。
• 放射工作中，注意阳极效
应的影响，正确利用平衡
照片密度。
• （1）、肢体与胶片长轴
平行，厚度大、密度高的
部位置于阴极端；
• （2）、使用中心线附近
强度较均匀的x线束摄影。
• 2、薄靶周围x线强度的空间分布
• 透射式薄靶--直线加速器
• 3、x线机周围剂量场的分布
第二节 x线与物质的相互作用
• x线光子能量大，在一次作用中，就可以损失大部分或全部能量。
• 与原子相互作用。
• 可与某电子作用，形成高速电子和散射线，产生化学变化和生
物损伤，还可产生轫致辐射。
• 电离辐射（带电粒子和非带电粒子），初级电离，次级电离。
• 激发。
• x线的生物效应实际是
次级电子所产生的生物
效应。
• x线在物质中作用的结果可发生光子的吸收、弹性散射和非弹性
散射。
• 主要发生康普顿散射、光电效应和电子对效应损失能量。
一、光电效应
• 1、光电效应：也称光电吸收
• 光子与内层电子相互作用，将全
部能量交给电子，获得能量的电
子摆脱原子核的束缚成为自由电
子（光电子），而光子本身被原
子吸收。
• 外层电子跃迁，产生特征x线，
特征x线离开原子前，击脱外层
电子，称为俄歇电子。
• 光电效应实质是物质吸收x线使其产生电离过程，此过程产生的
次级粒子有：
• ①负离子（光电子、俄歇电子）；
• ②正离子（丢失电子的原子）；
• ③特征辐射。
• 2、光电效应发生概率（3个因素）
• （1）物质原子序数Z的影响：
• 与Z的四次方成正比；
• 轨道电子与原子核结合得越紧密越容易发生光电效应。
• 主要发生在K层电子（80%）。
• （2）入射光子能量的影响：
• 入射光子能量必须大于或等于轨道电子结合能。
• 光电效应发生概率与入射光子能量的三次方成反比。
• （3）原子边界限吸收的
影响：
• 吸收限；边界吸收。
• 对防护材料的选取，复
合材料的配方及阳性对
比剂的制备等有意义。
• 3、光电效应中的特征辐射
• 与x线产生中的特征辐射意思完全
一样。
• 碘（32.3kv）和钡（37.4kv）产
生的特征辐射能量较高，能穿透
人体产生灰雾。
• 人体产生的光电效应的特征辐射
被组织全部吸收。
• 4、光电子的角分布
• 能量低呈90°射出的概率大，能量高则逐渐倾向前方。
• 5、诊断放射学中的光电效应
• ①不产生散射线，减少胶片中的灰雾；
• ②增强人体不同组织的对比度
• ③患者接受较多x线剂量。（高千伏摄影）
二、康普顿散射
• 1、康普顿效应（康普
顿散射）
• 射线光子能量被部分
吸收而产生散射线的
过程，也称康普顿-吴
有训效应。
• 产生反冲电子。
• 康普顿-吴有训效应
• 2、康普顿效应发生概率
• δm=c1*N0/A*Z*λ=c2/A*Z*λ
• （1）物质的原子序数
• （2）入射光子能量：与入射x线波长成正比，即与入
射光子能量成反比。
• 3、反冲电子及散射光子
• 在康普顿散射中，散射光子保留了大部分能量。
• 小角度的散射线保留了大部分能量，达到胶片产生灰雾减低照
片的质量。
• 4、散射光子和反冲电子的角分布
• 5、诊断放射中的康普顿效应
• 防护问题；
• 增加照片的灰雾，降低了对比度；
• 受检者吸收辐射剂量较光电效应低。
三、电子对效应
四、其他作用
五、在诊断放射中各种作用发生的概率
• 20~100KV诊断用x线能量范围内，只有光电效应和康普顿散射
是重要的。
第三节 x线的衰减规律
• 一、距离引起的衰减
• 平方反比法则。
二、物质引起的衰减规律
• x线通过物质时，与构成物质的原子发生相互作用而产生光电效
应、康普顿效应和相干散射等，由于散射和吸收使x线强度衰减，
称物质所致的衰减。
• 与吸收物质的性质和厚度有关，还取决于辐射自身的性质。
• 进行x线摄影、透视、造影检查、CT检查和放射治疗及屏蔽防
护设计的依据。
• （一）单能窄束x线的衰减规律
• 1、单能窄束x线
• 2、衰减规律
• I=I0*e-μd
• （二）宽束x线的衰减规律
• 1、衰减规律
• I=B*I0*e-μd
• 2、积累因子
• （三）连续x线的衰减规律
• 1、衰减特点
• x线管的激发电压与窗口处的滤过条件，是决定x线管所发射x线
束线质的重要条件。
• 2、x线滤过
• 滤过。滤过板。
• （1）固有滤过：从x线管阳极靶面到不可拆卸的滤过板之间滤
过的总和。
• 包括x线管的管壁、绝缘油、管套上的窗口和不可拆卸的滤过板。
• 用铝当量（mmAl）表示。
• 一般在0.5~2mmAl
• （2）附加滤过：x线离
开窗口后，从不可拆卸
的滤过板到被检体之间，
包括用工具可拆卸的滤
过板、选择滤过板、遮
线器等滤过的总和。
• ①、材料的选择：铝和铜；特殊形状（楔形和双楔形）；复合
滤过板。
• ②、厚度的选择。
• 国际建议：工作电压小于50KV，总滤过0.5mmAl；
• 电压50~70KV，总滤过1.5mmAl，电压大于70KV，总滤过
2.5mmAl.
• 两者合称总滤过。
• 3) 滤过板厚度对被检者照射量的影响。
• 4）滤过对照射条件的影响
• 5）楔形或梯形滤过板
三、x线通过人体的衰减规律
• x线影像是人体的不同组织对射线不同衰减的作用。
• x线在人体中主要是以光电效应和康普顿散射两种作用形式衰减。
• x线的穿透性与其波长有关，还与物质的性质、结构有关。
• 不同组织对x线衰减的程度不同，形成了x线影像的对比度。
• 20kv时，以光电效应为主，骨的衰减系数为水的6倍，对比度好；
• 100kv时，以康普顿效应为主，骨的衰减系数为水的1.6倍，对
比度差。
四、影响x线衰减的因素
• 1、射线能量
• 20-100kv，x线与物质间的相互作用随入射光子能量的增加而减
少，线性衰减系数随入射光子能量的增大而减少。
• 2、原子序数
• 光电衰减系数与Z4成正比，康普顿衰减系数与Z成正比。
• 高原子序数物质，入射光子能量越大，不一定透射量增加。
（边界吸收。铅：88kv，碘：33.2kv，钡：37.4kv。）
• 3、组织密度
• x线衰减与组织密度ρ成正比。
• 4、克电子数
思考
• 1、在放射诊断x线能量范围内，x线与人体的相互作
用主要是哪两种？其作用过程是？
• 2、影响x线衰减的因素。