X射线成像原理.ppt

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1、第八章X射线成像原理8.1引言1895年伦琴发现X射线（也叫伦琴射线）。X射线激发涂有铂青化钡的纸板发出荧光。X射线是波长很短的电磁波，具有波粒二象性。X射线强大的穿透能力使人们很快意识到它在医学成像中的应用前景，1896年英国医生就摄取了一位妇女手指的X射线照片。诊断用的X射线波长一般在0.008～0.031nm。易透射性组织中等透射性组织不易透射性组织气体、脂肪组织结缔组织、肌肉组织、软骨、血液骨骼28.1引言X射线除具有电磁波的共同属性外，还有以下特有性质：X射线在均匀、各向同性的介质中，是直线传播的不可见电磁波

2、。X射线不带电，不受外界磁场和电场的影响。穿透性：X射线对大多数物质是透明或半透明的。荧光效应：透视检查的基础。电离效应：使空气产生正、负离子（测量依据）。摄影效应：可以使涂有卤化银的胶片感光。生物效应：损伤细胞、放射治疗（注意防护）。38.2X射线管的工作原理产生X射线的激发机理是使高速行进的电子流突然受阻。产生定向、实用的X射线应具备四个条件：电子源发射电子（阴极）；受电子轰击而辐射X射线的物体（阳极靶）；加速电子的电位差（管电压）；高真空环境（减小电子能量损耗，避免氧化）。X线发生装置，主要包括X线管、变压器和操

3、作台。48.2X射线管的工作原理玻璃外壳阴极阳极发射电子的电子源，且能使电子聚焦后去撞击阳极，一般由发射电子的灯丝和聚焦电子的凹面阴极体组成。阳极（anode）又称阳靶，功能是产生X射线，分为固定式和旋转式。钨（74）、钼（42）。阴极（cathode）除了初聚焦电子之外，还防止二次电子危害。常用的阴极有圆焦点型和线焦点型。58.2X射线管的工作原理旋转式阳极是将阳极和阳极体做成圆盘状，并用小电机带动旋转（2800～8500转/分），可以使热量均匀分散到整个靶面上，避免局部过热。旋转阳极的X射线管比固定阳极X射线管功率

4、大得多。一般由原子序数较高的耐高温金属钨、钼制成。为了散热，通常将阳极靶镶嵌在铜制衬底上。固定阳极的X射线管仅适用于管电流较小、曝光时间较长的便携式牙科和骨科X光机中。固定式阳极旋转式阳极68.2X射线管的工作原理X射线的转换效率主要由两个因素决定：阳极材料的原子序数Z和自由电子本身的能量（管电压）。（8-1）阳极材料一般选择钨74。转换效率的一般表达式为：X射线管中，阴极发射的热电子，经阴、阳两极间的电场加速后，电子速度非常高。100KV管电压下，速度可达0.55c。这么高速的电子流与靶物质相互作用，能量损失，速度骤

5、减，相互作用十分复杂。78.2X射线管的工作原理一般，可以将电子的能量损失分为碰撞损失和辐射损失。碰撞损失指高速电子与目标物质原子核的外层电子作用而损失的能量，全部转化为热能。辐射损失指高速电子与原子核的内层电子或原子核相互作用而损失的能量，不足电子总能量的百分之一。辐射损失分轫致辐射（产生连续X射线）和标识辐射（产生标识X射线）。88.2X射线管的工作原理经典电磁学理论的解释当一个带电体在外电场中速度变化时，将向外辐射电磁波。轫致辐射：高速电子在进入和离开原子核附近的强电场区域时，向外辐射电磁波而损失能量，电磁波的频

6、率由损失能量决定。电子的这种能量辐射叫轫致辐射。轫致辐射产生能量为hv的电磁波称为光子。不同电子对应的辐射损失不同，大量的X光子组成具有频率连续的X光谱。（8-2）短波极限波长对应的X光子能量最大，只与管电压有关。98.2X射线管的工作原理标识辐射：原子核的核外电子处于不同能级：靠近原子核的电子，结合能大，定态能级低；离原子核较远的外层电子，结合能小，定态能级高。当高速电子能量大于内层电子的结合能时，将以一定概率打出内层电子，成为自由电子（光电子），使原子内电子层出现空位。按照能量分布最低原则，处于高能态的外层电子必然

7、向内层跃迁填补空位。在跃迁过程中，释放出的多余能量，以X射线辐射的形式表现出来，称为标识辐射。标识辐射的特点：①标识X射线的波长仅取决于阳极靶物质（与其它因素无关）。每一种元素的标识X射线的波长是固定不变的；②壳层越接近原子核，最低激发电压越大；③对于给定的靶产生的单色X射线，K系标识X射线的强度要比L、M等系的X射线强度大得多。108.2X射线管的工作原理X射线谱相对强度0波长150KV100KV60KV标识辐射轫致辐射118.2X射线管的工作原理管电压（KV）X射线光子相对数标识X射线（％）连续X射线（％）8010

8、90100198112024761502872表8.2钨靶X射线固有滤过后产生的两种X射线比例128.2X射线管的工作原理X射线管的焦点实际焦点：指灯丝发射的电子，经聚焦加速后，投射在阳极靶上的面积。有效焦点：指实际焦点在垂直于X射线管轴线方向上投影的面积，即照射在胶片上的有效面积，也称为目视焦点。电子束θbsinθaba阳极体实