X线的衰减规律.ppt

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1、X射线在物质中的衰减X线的衰减规律X线强度的衰减，包括距离与物质所致的衰减。*距离引起衰减：从X线管焦点发出的X线向空间各个方向辐射，在以焦点为中心而半径不同的球面上的X线强度与距离(即半径)的平方成反比，叫X线强度衰减的平方反比法则。物质引起衰减：X线通过物质时，由于X线光子与构成物质的原子发生相互作用而产生光电效应、康普顿效应和电子对效应等，在此过程中由于散射和吸收使X线强度衰减。性质和厚度有关，而且还取决于辐射自身的性质。Themaincontents单能窄束X线的衰减规律单能宽束X线的衰减规律连续X线的衰减规律

2、X线通过人体的衰减规律影响X线衰减的因素一、单能窄束X线的衰减规律(一)窄束X线及其指数衰减规律X线通过一定厚度的物质层时，有些光子与物质发生了相互作用，有些则没有。光电效应和电子对效应，则光子被物质吸收。康普顿效应，则光子被散射，散射光子也可能穿过物质层。穿过物质层的X线光子:a.原射线束中的光子，能量和方向均未变化,即高能成分b.散射光子，能量和方向都发生改变。(一)窄束X线及其指数衰减规律单能辐射：由相同能量的光子组成的辐射。窄束X线：是指不包括散射成分的射线束，通过物质层后的X线光子，仅由未经相互作用或称为未经

3、碰撞的原射线光子所组成。“窄束”是指物理意义上的“窄束”。即使射线束有一定宽度，只要其中没有散射光子，就可称之为"窄束"。(一)窄束X线及其指数衰减规律K(一)窄束X线及其指数衰减规律当吸收体不存在时，K点辐射强度为I0在辐射源和探测器之间放置厚度为△X的很薄一层物质，由于吸收和散射K点的辐射强度变为I。强度改变I－I0＝－△I，－表示强度的衰减。用不同的吸收体、不同能量的射线进行测量时：－△I＝μI0△X(2-33)辐射在穿过薄吸收层时，辐射强度的衰减与物质层的厚度及辐射的I0成正比，同时与线性衰减系数μ的数值有关；

4、μ随辐射束中光子能量的增加而减小。(一)窄束X线及其指数衰减规律(2-33)μ表示X线穿过单位厚度的物质层时强度减少的百分数值。其SI单位m-1。μ近似正比于吸收物质的密度，随材料的物理状态变化。为避开同吸收物质密度的相关性便于使用，通常采用质量衰减系数μ/ρ。(一)窄束X线及其指数衰减规律将式(2-33)右面乘除吸收体的密度ρ得：(2-34)△xρ表示面积为1m2、厚度为△xm的立方体所包含物质层的质量，称为质量厚度，SI单位“kg·m-2”。μ/ρ表示X线在穿过质量厚度为1kg.m-2的物质层后X线强度减少的分数值

5、。质量衰减系数用μm表示，SI单位“m2.kg-1”。(一)窄束X线及其指数衰减规律μm优点：不受吸收物质的密度和物理状态的影响。如水、冰和水蒸汽，虽然它们的密度和物理状态不同，但它们的μm都一样，质量厚度“lkg·m-2”的水、冰和水汽对X线都有同等量的衰减。μm＝Kλ3Z4(2-37)λ愈短，X线衰减愈少，穿透本领愈强；Z愈高，X线衰减愈大。(一)窄束X线及其指数衰减规律*单能窄束X线的指数衰减规律：I＝I0e-μx(2-38)I0、I分别为X线入射到物体表面时的强度和到达厚度为x处的强度；x为吸收物质厚度，单位为

6、m。还可表示成：I＝I0e-μmxm(2-39)xm＝△Xρ为质量厚度，单位为kg·m-2。上两式只适用于单能窄束辐射。(一)窄束X线及其指数衰减规律(a)不论吸收体多厚辐射强度不能降低为0。(b)直线的斜率就是线性衰减系数值。(一)窄束X线及其指数衰减规律(一)窄束X线及其指数衰减规律图2-31装置的线束中。设有1000个单能光子入射，通过第一个1cm厚的水层后，光子数减少20％，变为800个；再通过第二个1cm厚的水层，又衰减了剩余光子的20％，成为640个，依此类推。单能窄束X线在通过物质时只有光子个数的减少，无

7、光子能量的变化。指数衰减规律就是射线强度在物质层中都以相同的比率衰减。(二)质量衰减、质能转移及质能吸收系数▲1．质量衰减系数X线在物质中可发生各种相互作用，相互作用的光子数可用发生相互作用的几率来表示。线性衰减系数μ是入射光子在物质中穿行单位距离时，平均发生总的相互作用的几率。μ=τ+σc+σcoh+k(2-40)τ为光电线性衰减系数；σc为康普顿线性衰减系数；σcoh为相干散射线性衰减系数；k为电子对效应线性衰减系数。(二)质量衰减、质能转移及质能吸收系数*1．质量衰减系数相干散射：X线光子具有波粒二相性，既是粒子

8、也是电磁波。当入射电磁波从原子附近经过时，引起轨道电子共振，振荡电子将发射波长相同但方向不同的电磁波，不同轨道电子发射的电磁波具有相干性，称为相干散射，又成瑞利散射。(发生几率与Z成正比，随光子能量增大而急剧减少，发生几率＜全部作用5%)。总的质量衰减系数等于各相互作用过程的质量衰减系数的和：(2-41)至于每一项在总衰减系数中所