医用X线的物理学基础.ppt

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1、兽医X射线诊断学第一章医用X线的物理学基础(一)x线的产生X线又叫伦琴射线．俗称X光。是德国物理学家WilhelmKonradRontgen于1895年11月8日做阴极射线试验时偶然发现的。当高速运动的电子流撞击到障碍物时，即可产生X线。今天常用的X线通常内X线管产生。也可以说，X线是真空管内高速行进的电子流轰击钨靶时产生的。X线管是在高度真空玻璃管内安装灯丝(阴极)和阳极(靶)构成。通电加热灯丝，使阴极发射出大量电子，在二极间加上几十千伏以上的高压，让这些电子高速飞向阳极；高能电子与阳极靶碰撞的结果，X线就从靶上发射出来。除X射线

2、管作为X线源外．还有同步辐射x线源、激光等离子体x线源。X线产生必须有三个条件：①自由活动的电子群；②电子群的高速运行；②高速运行的电于群突然受阻。二、X线的性质(一)X线的一般性质X线是一种放射性射线，是肉眼不能见到的电磁波，其波长范围为0.0006～50nm。同可见光一样，它既具有波动性，又具有粒子性，服从光的直线传播、反射、折射、散射和衍射等一般规律。与可见光比较，X线还有如下特点：1在光洁的固体表面不会发生像可见光那样的反射。2．一般物质对它的折射率都接近1，故在经过物质的交界面时，可以认为是直线传播，因而不易转向和聚焦。3

3、．通过晶体时会发生有规律的衍射。4．物质吸收X线可产生荧光X线、光电子或俄歇电子等。(二)x线与物质的作用1．穿透作用：X线的波长短．即能量大，故穿透力强。一定波长的X线的穿透性与物质的性质、结构有关。一般原子序数高的物质对X线的吸收作用强，X线穿透力差。由于X线能穿透人体，因而在医学诊断和治疗中得到广泛应用。X线在穿透过程中x线被部分吸收而发生衰减。穿透力与X线波长有关，管电压越高．波长越短．穿透力越强。穿透力还与被照物体的密度与厚度有关，密度大或厚度大，x线相对不易穿透。2．荧光作用：X线照射在铂氰化钡、氯化锌、硫化镉、钨酸钙等

4、物体上，即激发产生可见的荧光。是透视检查的基础，也是摄片时使用增感屏的原理。荧光的强弱与X线的能量成正比，这种作用是应用X线作透视的基础。3．感光效应涂有溴化银的胶片经X线照射后可以感光，产生潜影，经显影、定影处理后形成灰阶度不同的X线照片．这就是X线摄影的基础。4．电离效应X线穿过物体而被吸收时．能产生电离作用，使组成物质的分子分解成正负离子。X线照射空气可使其产生正负离子而成为导体。通过测量空气电离的程度可以检测X线的剂量。电离效应可引起人体生物学方面的改变。x线能对生物组织产生破坏作用，其损害程度与吸收的X线的量成正比，利用这

5、个作用，可进行肿瘤的放射治疗，同时也是要充分重视X线防护的原因。三、X线的衰减在X线束中，光子能量的吸收和散射，使x线强度减弱，这个过程叫衰减。(一)X线衰减的基本关系式当X线穿过受检体时，由于它与物质间的相互作用，产生吸收和散射，致使输出的光子数少于输入的光子数。设N为作用于受检体的总光子数，N为X线通过厚度为x的受检体时所损失的光子数，则有：N＝-Nx（1-1）式中比例常数称为X线衰减系数。由于X线束损失了部分光子，因而N为负值。在受检体内某一区域，产生相互作用的光子数取决于入射的光子数、作用距离和受检物质。若入射

6、的光子数为Ni，行经X距离后，余下的光子数为No，对于均匀物质借助(1-1)式的微分形式，则有：得指数型衰减关系式：(1-2)(1-3)X线的输出强度Id(x,y)与入射强度Ii(x,y)之间的关系强度是每单位面积的能量，可表示为每单位面积的光子数乘以每个光子的能量。如果考虑到入射的X线束也含着一个能量谱，那么，线性衰减系数将是空间坐标与能量的函数。在(1-3)式的基础上，可得检测器上输出强度为：式中I0()是X线束入射强度，表示为每一光子的能量的函数，(x,y,z,)为受检体每一区域内的线衰减系数。括号项是在每一xy平面

7、和每一光子能量下的强度传输。(二)X线哀减的机制所有物质的衰减系数取决于射线束中的光子的能量和物质内所含元素的原子系数。由于呈现衰减作用的是物质的质量，因而衰减系数常用质量衰减系数/来表征。其中为密度。在医用X线能量范围内(<200kev)，衰减作用的产生有三种机制：相干散射、光电吸收和康普顿散射。高原子序数材料的光电吸收作用很显著。因此，放射学诊断中，常选用高原子序数材料作发光材料或造影剂，以增强对比度。在诊断能量范围内，康普顿散射是x线在生物组织内哀减的主要原因、在X线诊断能量区，散射光子的能量与原光子的能量可以相比拟，尚

8、有如原始X射线的穿透力，若进入显像系统，会使影像变得模糊。动物肌肉的衰减系数几乎与水相等，而对脂类组织显得略低，骨筋(含钙较多)则在低能区呈现明显的光电效应--------说明X线影像上骨路阴影的明显界限。在高能区，主要是康普顿散射引