X线的产生和性质.ppt

《X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、X线的产生和性质什么是X线？一、X线的发现1895年11月8日，德国科学家伦琴在其实验室作阴极射线管（CRT）的气体放电现象实验时意外发现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。X线的本质和特性X线的本质1.具有波动性干涉、衍射、反射、折射。2.具有微粒性光电效应、荧光作用、电离作用。3.具有波粒二象性X线在传播中——波动性；X线与物质相互作用时——粒子性X线的特性1.物理特性（1）穿透性：X线成像的基础。（2）荧光

2、作用：X线照射某些荧光物质（如钨酸钙）时能激发产生荧光，荧光屏、增感屏、影像增强器、闪烁晶体等都利用了这一特性。（3）电离作用：X线放射治疗的基础。（4）热作用：X线被物质吸收，绝大部分最终都将变成热能，使物体升温。X线的特性2.化学特性（1）感光作用：X线摄影的基础。（2）着色作用：3.生物效应特性生物组织经一定量的X射线照射，会产生电离和激发，使细胞受到损伤、抑制、死亡或通过遗传变异影响下一代，这种现象称为X射线的生物效应。这一特性在放射治疗中得到充分利用。三、X线的产生产生X线必须具备三个基本条件：电子源

3、高速电子阳极靶面X线产生的装置1.X线管（1）阴极由灯丝（钨丝绕制而成）和集射罩组成。（2）阳极是使高速电子突然受阻而产生X线的地方。（3）管壳是维持一个高真空度的空间，并起着固定阳极和阴极的作用。在实际应用中，有固定阳极X线管和旋转阳极X线管。两者产生X线的原理完全相同，但后者容量大、性能好，是一种理想的X线管。X线球管旋转阳极X线管X线球管实际焦点（actualfocalspot）：阴极灯丝射向阳极的高速电子流，经聚焦后撞击在阳极靶面上的面积。从灯丝正面发射的电子撞击在靶面上形成主焦点，从灯丝侧方发射的电子

4、撞击在靶面上形成副焦点。主焦点与副焦点共同形成实际焦点，理想的实际焦点近似矩形。有效焦点（effectivefocalspot）：实际焦点在X线投射方向上的投影面积。一般为长方形。阳极面与X线投射方向之间的夹角叫阳极角（一般为100-200）。X线产生的装置2.高压发生器包含灯丝电路（使X线管灯丝加热而放射出电子），高压电路（使电子加速奔向阳极）以及限时电路（控制X线照射时间）。3.控制台是整个X线机的控制中心。控制台上有多个开关和选择键，如电源开关，工作方式，KV、mA、照射时间等选择键。4.机械装置和辅助设

5、备如检查床、天地轨、支架、影像增强系统、X-电视等。四、X线产生原理电子与物质相互作用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。1.碰撞损失凡属电子与原子的外层电子作用而损失的能量统称为碰撞损失，碰撞损失的能量最后全部变为热。2.辐射损失高速电子与原子的内层电子或原子核相互作用而损失的能量统称为辐射损失。总之，运动电子在物质中碰撞的结果，导致能量的转换，电子的动能变为热能、电离能和辐射能。即E=E热+E电离+E辐射三种能量的分配比例，则因电子的能量及物质的性质而异。X线的产生原理X线是在能量装换中产生

6、的。对X线进行光谱分析发现它由两部分组成，一部分是高速电子与靶原子核相互作用产生的连续X线；另一部分是高速电子在与靶原子的内层轨道电子相互作用中产生的标识靶原子特性的特征X线。可见X线是由这两种成分组成的混合射线。X线的产生原理1.连续X线连续辐射又称轫致辐射（bremsstrahlungrediation）。它是高速电子与靶原子核相互作用时产生的、具有连续波长的X线。连续辐射构成连续X线谱（continuousX-rayspectrum），是包括多种能量光子的混合射线。连续X线连续X线产生的物理过程：轫致辐射

7、是辐射损失的一种，它是产生连续X线的机制。由于每个高速电子与靶原子作用时的相对位置不同，且每个电子与靶原子作用前具有的能量也不同，所以各次作用对应的辐射损失也不同，因此发出的X线光子频率也互不相同。大量的X线光子组成了具有频率连续的X线光谱。连续X线的最短波长钨在较低管电压下的连续X射线谱连续X线的最短波长由上图可知，连续X线谱的X线强度是随着波长的变化而连续变化的。每条曲线都有一个峰值；曲线在波长增加的方向上都无限延展，但强度越来越弱；在波长减小（短波）方向上，曲线都存在一个波长极限，称为最短波长（λmin）

8、。连续X线的最短波长光子能量（E）与频率（υ）成正比，与波长（λ）成反比，如果波长最短（λmin），则频率最高（υmax），表明光子的能量最大。根据能量转换和守恒法则，光子能量的最大极限（hυmax）只能等于入射电子在X线管加速电场中所获得的能量（eU），即hυmax=eUh.c/λmin=eUλmin=hc/eU把h、c、e代入上式，则λmin=1.24/U（kV）nm可见，连续X线