X射线的产生和性质.ppt

《X射线的产生和性质.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第二章X射线的产生和性质——第4、5、6、7节驻马店市卫生学校影像室董战军第四X射线的产生原理一、电子与物质的相互作用X射线是高速运动的带电粒子与靶物质相互作用产生的。从能量的角度看，高速电子与物质相互作用时，其损失的能量可转换为辐射能（E辐射）、电离能（E电离）、热能（E热）。即：（2-1）一、电子与物质的相互作用从入射能量损失的最终结果看，电子在碰撞过程中的能量损失可分为碰撞损失和辐射损失两种情况。碰撞损失只涉及原子的外层电子，这部分能量将全部转换为热能；而辐射损失则涉及内层电子和原子核。电子与靶原子因碰撞而损失能量的过程，也就是能量转换的过程。二、

2、X射线的产生原理电子与靶物质相互作用的过程，入射电子的能量转换为X射线光子的能量。X射线的产生利用靶原子的三个性质：核电场、轨道电子的结合能、原子处于最低能量状态的需要。高速电子与靶物质相互作用产生的X射线由两部分组成：一部分为连续X射线（轫致辐射）：入射高速电子与物质原子的原子核相互作用时，所产生的X射线，称为连续X射线；二部分为特征X射线（标识射线）：入射高速电子与靶物质原子的核外电子相互作用时，所产生的X射线，称为特征X射线。二、X射线的产生原理（一）连续X射线1.连续X射线的产生原理一个能量E电子→原子核作用入射电子会损失能量，并改变方向。损失的

3、能量以X射线光子形式释放出来，光子的能量。二、X射线的产生原理（一）连续X射线X射线光子的能量的大小与入射电子损失的能量大小相等。在实际X射线的产生过程中，是有高速电子撞击阳极靶面的动能决定的。X射线机多是交流电源供电，加到X射线管两端的电压仍然是脉动的。入射电子动能由加在X射线管两端间电压决定的。最大光子能量可以用X线管两端电压描述。二、X射线的产生原理（一）连续X射线2.连续X射线的最短波长由第一章的（1-3）、（1-4）可知。光子能量与频率成正比，与波长成反比。二、X射线的产生原理（一）连续X射线2.连续X射线的最短波长由式（1-4）得：将普朗克常

4、数h、光速c代入上式得：二、X射线的产生原理光子能量的kev值等于管电压的千伏值，所以有：（2-2）由（2-2）可知，连续X射线的最短波长只与管电压有关，与其他因素无关。把这一求X射线最短波长公式称为Duane-Hunt公式。二、X射线的产生原理3.连续X射线强度及影响因素最强波长是最短波长的1.5倍，即：平均波长是最短波长的2.5倍，即：二、X射线的产生原理实验证明，连续X射线强度（I连）与管电流（i）、管电压（V）、靶物质序数（Z）有关。即：（2-5）式（2-5）中，常数K1＝1.1×10-9～1.4×10-9；对于诊断用X射线：n=2。由式（2-5

5、）可知，诊断用X射线的强度与管电流和靶物质原子序数成正比，与管电压的n次方成正比。例1：求管电压为100KV时，产生连续X射线的最短波长、最强波长、平均波长和最大光子能量。解：由Duane-Hunt公式可求出：最短波长：最强波长：平均波长：＝2.5×0.0124nm=0.031nm＝1.5×0.0124nm=0.0186nm＝1.24/100＝0.0124nm二、特征X射线1.特征X射线的产生原理入射电子→靶原子核外轨道电子作用→跃迁。电子跃迁释放出能量（ε=hν）,等于电子跃迁前（Eb）后（Ea）原子两能级之差。即：ε＝Eb-Ea二、特征X射线由于这个

6、光子能量等于原子两能级之差，而与入射电子能量大小无关，所以释放出的光子能量具有原子的特征，故这时产生的X射线称为特征X射线。由于每一个原子的能级都不相同，跃迁产生的光谱与每一种原子相对应的，所以光谱可以用来识别原子。如下图外层电子由于能级太小，只能产生紫外线或可见光等低能级能量范围的光子。特征X射线的产生的原理X-ray↗基态→受激态→基态↑↑跃迁激发二、特征X射线2.特征X射线的激发电压靶原子的轨道电子在原子中具有确定的结合能。入射电子动能完全有管电压决定。不同的靶材料，产生各系特征X射线，均对应一组最低的管电压值。这些被确定的最低管电压值称为激发电压

7、。以钨原子为例，钨的K电子结合能为69.51keV，那么钨的K系激发电压就是69.51KV。如果低于此激发电压，将不会产生钨的K系特征X射线。但可产生其他系的特征放射（如下表）。其它各系由于能量低被吸收，只有K系放射才是重要的。表2-1二、特征X射线3.影响特征X射线的因素K系特征X射线强度（I特）可用下式表示：式（2-6）中，i为管电流；V为管电压；Vk为K系激发电压；k2和n常数，n约等于1.5～1.7。由式（2-6）可知，K系特征X射线强度与管电流成正比，与管电压n次方成正比（管电压大于激发电压）。二、特征X射线4.连续X线和特征X线的比例大小.由

8、上所述可知：高速入射电子与靶物质原子作用，会产生连续X射线和特征X射线。连续射线