医学物理10X射线内部使用版.ppt

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1、第十章X射线X射线的产生及其性质X射线的衍射X射线在医学上的应用伦琴（W.K.Rontgen，1845-1923）德国物理学家。1900年因发现X射线获诺贝尔物理学奖。产生X射线的条件⑴有高速运动的电子流；⑵有适当的障碍物——靶，用来阻止电子的运动，把电子的动能转变为X射线的能量。§10-1X射线的产生及其性质一、X射线的发生装置X射线的发生装置的核心元件是X射线管。-CBX射线X射线管+AX射线管的工作原理阴极的作用—释放电子，阴极—阳极之间有强电场（几十~几百Kv/m），电子在强电场作用下，向阳极加速运动——碰撞在靶上——有X射线辐射。GEprospeedc

2、T球管二、医用电子加速器电子感应加速器电子感应加速器是利用感生电场来加速电子的装置。在电磁铁的两极之间安置一个环形真空室，当用交变电流激励电磁铁时，在环形室内就会感生出很强的、同心环状的感生电场。用电子枪将电子注入环形室，电子在有旋电场的作用下被加速，并在洛仑兹力的作用下，在固定的圆轨道上回旋。将高能电子从真空室中引出撞靶而产生高能X射线。电子回旋加速器电子回旋加速器的主要结构是作为电极的两个金属半圆形真空盒，置于电磁铁产生的均匀磁场中。两D形电极之间加高频交变电压时，两电极缝隙之间产生高频交变电场。电子被这一电场加速后进入D1，在D1内受磁场力作用而作匀速圆周

3、运动，当电子从D1出来再次进入两电极缝隙之间时，其间电场恰好改变方向，电子被电场加速后进入D2。电子在交变电场和均匀磁场的作用下，多次累积式地被加速而沿着螺旋形平面轨道运动，直到能量足够高时被引出加速器击靶产生X射线或直接被利用作高能电子束治疗。SBNO电子直线加速器电子直线加速器是采用微波电场加速电子的装置，其加速电子的径迹是直线。主要由电子注入系统、加速系统以及引出系统组成。加速系统为一微波谐振腔，包括产生微波的设备（如磁控管、速调管）和传输微波并加速电子的加速管。电子在加速管中微波电磁场作用下，不断被加速，然后经偏转磁铁偏转而打靶产生高能X射线。第三代直线

4、加速器CLINAC2100C(Varian,USA)。可以产生6和18MeV的高能X射线及6，9，12，16和20MeV的高能电子束直线加速器XHA900医用电子直线加速器(nm)0.050.10.1500.020.1080.1280.147KLLL三、X射线谱连续X射线特征X射线X光机产生的X射线谱1.连续X射线谱产生机制——轫致辐射(bremsstrahlung)高速运动的电子撞击在阳极靶上，电子在靶原子核电场作用下，速度的量值和方向都发生急剧变化，电子的一部分动能转化为X光子的能量h而辐射出去。+hmax=EE+轫致辐射hEE-h连续谱特性

5、⑴不同管电压作用下的连续谱不同；⑵存在短波极限min；⑶U↑→峰值和min向短波方向移动。短波极限钨靶在较低管电压下产生的连续X射线谱2.特征X射线谱对于钨靶，管电压在70kV以上产生的X射线谱产生机制高速运动的电子与阳极靶内某个原子的内层电子作用，靶原子的内层轨道电子吸收能量从靶原子中逸出——在原子的内层电子中出现空位；外层电子向空位跃迁，并在跃迁过程中放出一个光子，光子能量为电子跃迁前后的能级差。特征谱特性⑴X光子能量h=Em-En与靶材料有关与管电压无关元素特征四、X射线的特性劳厄相1912年劳厄用晶体衍射的方法证实了X射线是电磁波(1

6、03nm~10nm)准直缝X射线····劳厄斑晶体·X射线的特性⑴穿透作用——成像、防护；⑵荧光作用——X射线透视；⑶感光作用——X射线照相；⑷电离作用——生物效应的基础、测量射线强度的原理；⑸生物效应——放射治疗的基础、需要防护的原因。1.X射线的强度(intensity）物理定义——X射线的量每个光子能量h←电子动能E←管电压h∝U光子数N←电子数←管电流N∝I电强度在医学上的表示法固定管电压U，用管电流的mA数表示X射线的强度。五、X射线的强度与硬度硬度在医学上的表示法用管电压的kV数表示X射线的硬度。2.X射线的硬度(hardness）定义指X射线

7、的贯穿能力——表示X射线的质贯穿能力强→X射线硬管电压U↑——电子动能↑——光子能量h↑——能量大的光子不容易被物质吸收。硬度←每一个光子的能量hX射线按硬度的分类名称管电压(kV)最短波长(nm)主要用途极软X射线软X射线硬X射线极硬X射线5~2020~100100~250250以上0.25~0.0620.062~0.0120.012~0.0050.005以下软组织摄影,表皮治疗透视和照相较深组织治疗深部组织治疗X光子物质中的粒子相互作用(吸收、散射)单色平行X射线的衰减规律——朗伯定律原行进方向的射线强度被衰减。六、物质对X射线的衰减II0x质量衰减系数

8、引入的意义：同种物质，