《医学物理学》课件--x射线

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1、第十四章X射线一、本章要点1.掌握X射线强度和硬度的概念、掌握X射线谱及X射线产生的微观机制、掌握X射线的衰减规律及应用.2.理解X射线的基本性质、X射线的衍射.3.了解X射线机的基本组成及X射线在医学上的应用.二、授课重点：吸收规律伦琴伦琴W.K.RontgenW.K.Rontgen(1845~1923)(1845~1923)1901年获首届诺贝尔物理学奖1895年，德国物理学家伦琴在研究阴极射线管的过程中，发现了一种穿透力很强的射线.+高压电源金属靶电子束高速由于未知这种射线，称为X射线.X

2、射线第一张X射线照片:伦琴夫人的手骨.X射线在医学中的应用：透视、摄影、X-CT、治疗等.X射线透视X射线摄影X线计算机体层成像（X-CT）第一节X射线的产生1.X射线产生的两个基本条件:1)高速运动的电子；2)阻止电子运动的适当的障碍物(靶).一、X射线的产生装置电子流靶2.X射线产生装置1)X射线管的构造：外壳：硬质玻璃管，高真空.阴极：电子源，发射电子流（钨丝）.阳极：靶，受高速电子轰击而辐射X射线.阴极阳极+金属靶电子束高速X射线2)X射线机的基本线路：mAT2(降压变压器）T1（升压变

3、压器）整流X射线管管电流i管电压U220VR低压电源高压电源220V（1）低压电源与管电流（mA)：T2降压-->R-->灯丝电流-->热电子数量-->管电流i(mA)（2）高压电源与管电压(kV)：T1升压-->整流-->X管直流高压U(kV)-->电子获得高速（3）X射线的产生：高速电子撞击靶---->产生热能（>99%）和X线能（<1%）要求:靶物质---熔点高且易散热、原子序数（Z）大.管电流：管电压：+管电压管电流U(kV)i(mA)X线的强度（I）:定义：单位时间内通过与射线方向垂直

4、的单位面积的辐射能量.Ni---单位时间通过垂直于射线方向单位面积光子数；hvi---光子能量(单位:w.m-2)二、Ｘ线的强度和硬度两个因素决定X线强度：（2）光子数目NiX线强度光子能量hvi（1）X线强度X线的量.X线的质.1.X线的量X线总辐射量的定义：一定时间内通过与射线方向垂直的单位面积的总能量.X线总辐射量=管电流×照射时间=i·t（单位:mA·S）*医学上常将一定的管电压下管电流毫安数（mA）表示.一次拍片的量：Q=20mA.s=2000.1mA.s=500.4mA.s照手的

5、X曝光量:15毫安0.02秒,就是0.3毫安秒.例如：2.X线的质--硬度（X线的贯穿本领）X线X线实质：能量大的光子被物质吸收少，其贯穿本领强，相应的射线硬度大.A束B束医学上常用管电压的千伏数（kV）表示X线硬度.X线按硬度分类及主要用途CategoriesTubevoltage(kV)ShortestWavelength(nm)Use极软X-ray软X-ray硬X-ray极硬X-ray5-2020-100100-250over2500.25-0.0620.062-0.0120.012-0.

6、005below0.005软组织的X线摄影X线摄影和透视浅表组织的治疗深部组织的治疗第二节Ｘ射线谱(X线谱示意图)连续X线谱(背景）标识X线谱(线状）X线谱线强度与波长的关系：研究X线谱的目的：了解X线产生的机制.在医学应用中主要使用连续X线,而在研究物质结构中使用标识X线.X线谱的组成：+Ze10-10m10-15me光子（h）（原子半径）（原子核半径）一、连续X射线谱(continuousX-rays)高速电子撞击阳极靶时，受靶中原子核的库仑场作用而速度骤减，电子减少的动能转化为光子辐射出

7、来.轫致辐射：eee1.产生的机制高速电子进入靶内不同深度，损失的动能有各种数值，使射线(光子)波长连续变化,形成连续谱.高速电子光子（h）光子（h’）2.连续谱特性（1）每一种管电压下，存在一个短波极限；射线中含有大于短波极限的各个波长成分.（2）随着管电压增大，短波极限和强度最大的波长都朝短波方向移动.相对强度+管电压管电流钨靶波长钨靶的连续X射线谱短波极限的产生:高速电子的动能全部转化成辐射能.当一个电子的动能全部转化为一个光子辐射出来时，光子具有最大能量（hmax)，相应的波长为最

8、短min.电子动能每个管电压,对应一个短波极限;管电压增大,短波极限朝短波方向移动.短波极限（min）的计算：钨在较高管电压下的X线谱二、标识X射线谱(characteristicX-rays)1.特点:每一种元素（靶）有一套特定波长的特征X线谱，成为其标识.比如：条形码为商品的标识.K系特征线*在较高管电压下出现四条谱线；标识X线谱：*随着管电压继续增高,连续X线谱明显变化,而四条谱线的位置不变（即波长不变）.2.标识X射线产生机制原子内部各壳层电子跃迁形成标识谱.高速电子击出某个内层电子