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1、X射线基础知识万东医疗©2009大纲1X射线发现与发展2X射线的产生和性质3X射线与物质的作用与成像4X射线的防护5X射线基础术语6讨论1X射线发现与发展X射线的发现1895年伦琴1901年诺贝尔物理奖放射性的发现1896年贝克勒尔（铀）1898年居里夫妇（钋、镭）1903年诺贝尔物理奖电子的发现1897年汤姆生1906年诺贝尔物理奖人类研究微观世界的“三大发现”e-γ射线X射线图1三大发现的关系原子电子高速电子X射线发现与发展1895年11月8日,德国物理学家W.C.Rontgen在其实验室作CRT实验时发现X射线,也称伦琴射线1901年,伦琴因此成为第一个诺贝尔物理学奖得
2、主。发现X射线后三个月,协助首例外科手术,20min拍摄1张头颅片之后X射线应用迅速发展,广泛用于物质结构分析、工业探伤、科研等领域在临床上的应用,X射线摄影/透视,X射线CT剂量控制与图象质量诊断X射线的技术发展一直致力于用尽量低的剂量获得清晰影像：提高X射线产生的效率X射线管、高压发生控制提高X射线的质量高压发生控制、滤过、限束器、滤线栅提高X射线影像信息的获取能力床面板、增感屏、闪烁屏、数字化探测器提高X射线系统影像焦点、SID/SOD、准直、参数的组合、后处理发展对比仅以相同kV相同mA临床胸片摄影条件作对比,可近似认为DOSE正比于kV2*mAs工频高频DRkV68
3、6868mA100100100ms100020050表1不同X射线摄影系统的胸片曝光条件对比放射性来自？X射线来自？电子/光子？问题思考2X射线的产生和性质X射线的本质和特性X射线本质上是电磁波,介于紫外线和伽玛射线之间,具备高能量和穿透力波长短2X10-9~6X10-12m,频率高3X1016~3X1020Hz波粒二象性,传播时体现波动性,与物质作用时体现粒子性物理特性-穿透性(原子序数高密度大不易穿透,例如骨骼)-荧光作用(荧光屏增感屏闪烁屏)-电离作用(可用于测量X射线,导致机体损伤,用于机体治疗)-热作用化学效应-感光作用(摄影/工业探伤)-着色作用(物质结晶体
4、脱水变色)生物效应(电离和激发)-对增殖性强的细胞的抑制损伤坏死-放射治疗-对正常细胞的损伤,注意放射防护表2人体组织对X射线的透过性可透性组织中等透过性组织不透过性组织气体结缔组织骨骼脂肪组织肌肉组织含钙的组织软骨血液X射线的产生高速电子撞击物质突然受阻产生X射线1、电子源(加热的灯丝)2、靶面(电子撞击的物质)3、高速电子流高电压产生的强电场真空度较高的空间-电子高速运动中不受气体分子阻挡-保护灯丝不致因氧化而烧毁X射线管1阳极靶盘2转子（阳极散热棒）3定子线圈4灯丝5玻壳图2X射线管X射线谱医用诊断X射线主要使用连续X线。物质结构光谱分析时使用特征X线。连续X射线最
5、短波长,只与管电压有关。图3X射线谱强度波长特征X线连续X线连续辐射又称轫致辐射a)高速电子遇原子核受阻后,能量损失,损失的动能以光子形式放出。b)电子作用核场区的深度不一样,受阻程度不一样,能量损失不一样，释放出光子的能量不一样，由此形成连续的射线谱。连续X射线的产生原理图4连续X线产生原理特征X线又称标识X线。高速电子能大于原子内（K-）层电子的结合能时；a)将K层电子击出，K层形成空穴；b)外层电子跃迁回K层填补空穴，释放光子。该跃迁以量子能级释放能量，量子能级仅取决于靶物质的原子序数，而与外加电压无关。由此形成特征X线。特征X射线的产生原理图5特征X线产生原理I=Ki
6、ZUnK=1.1X10-9~1.4X10-9i:管电流Z:靶材料原子序数U:管电压n:≈2最大强度约在最短波长的1.5倍处。平均能量为最大能量的1/3~1/2。X射线的强度与平均能量X射线的量与质1．通常用X射线的强度表示X射线的量，即垂直于X射线传播方向单位面积上、单位时间内通过的光子数量与能量乘积的总和2．X射线的量即X光子的数目，可以用管电流mA与照射时间s的乘积即mAs来反应3．一定管电压下，管电流越大，单位时间撞击阳极靶面的电子数越多，激发的X线光子正比增加；照射时间长，X线量正比增大4．X射线的质又称线质，仅与光子能量有关，表示X射线的硬度，即穿透物质的能力，通常
7、以管电压（kV值）近似描述5．管电压对阴极电子加速，使其获得足够能量撞击阳极靶面，管电压越高，撞击能量越大，激发的X射线光子强度越高，穿透能力越大η=KZU约99%都转变成热能出射X射线不足阳极靶面产生X射线的10%,利用率很低高原子序数的材料/高熔点的材料恒定的高压X射线的产生效率X射线/光子/电磁波？单色/单能X射线？连续X线与靶物质/管电压？特征X线与靶物质/管电压？X射线机/X光机?问题思考3X射线与物质的作用及成像光电效应(吸收效应)-X射线光子与原子内层电子作用,被原子吸收,内层电子摆脱原子
