医学物理X射线课件.ppt

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1、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能由于未知这种射线，称为X射线。X射线第九章X射线(X-ray)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。本章内容：第一节X射线的发生第二节X射线的基本特征第三节X射线的衰减规律第四节X射线的医学应用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射线的发生1.X射线产生的两个基本条件:1

2、).高速运动的电子流；2).阻止电子运动的适当的障碍物(靶)。一.X射线的发生装置电子流靶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能X射线2.X射线机的基本线路：mAT2(降压变压器）T1（升压变压器）整流X射线管管电流I管电压KV220VR低压电源高压电源220V（1）低压电源与管电流i（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U(kV)：T1升压-->整流-->X管直流高压U(kV)-->电

3、子获得高速（管电压U(kVP)---峰值管电压）（3）X射线管与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。X射线管电流i：X射线管电压U：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ii(单位:焦尔/秒·米2)二.Ｘ线的强度和硬度两个因素决定增加X线强度：（2）光子数目NX线强度光子能量hv（1）X线强度X线的量.X线的质.1.X线的量X线的量的定义：

4、一定时间内通过与射线方向垂直的单位面积的总能量。X线的量=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）表示为X线强度。一次拍片的量：I=20mAs=2000.1mAs=500.4mAs照手的x曝光量:15毫安0.02秒,就是0.3毫安秒。例如：2.X线的硬度（X线的贯穿本领）X线X线硬度比较：B束大于A束实质：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)ShortestWavel

5、ength(nm)Use很软X-ray软X-ray硬X-ray很硬X-ray5-2020-100100-250over2500.25-0.0620.062-0.0120.012-0.005below0.005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三.Ｘ射线谱(X线谱示意图)连续X线谱(背景）特征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线产生的原理。在医学应用中主要使用连续X线,而在利用光谱研究物质结构中使用特征X线.X线谱的组成：射线谱特性：连续X射线(continuousX-rays)（1）每一种管电压下，存在一个短波极限

6、；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+Ze10-10m10-15me光子（h）（原子半径）（原子核半径）连续X射线谱产生的机制：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，每个电子减少的动能转化为一个光子辐射出来，有X射线放出。轫致辐射：eee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’）短波极限的产生:高速电子的动能全部转成辐射能。当电子的全部动能转化为一个光子辐射

7、出来时，光子具有最大能量（hmax)，相应的波长为最短min。短波极限（min）的计算：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。钨在较高管电压下的X线谱2.标识X射线谱(characteristicX-rays)特点:每一种元素（靶）有一套一定波长的特征X线谱，成为其标识。比如：指纹成为人的标识。K系特征线*在较高管电压下出现四条谱线；特征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）。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(如：K壳