第一节放射线的产生及特性2013-11级

第五章放射医学

X射线的产生及其特征X射线被生物体吸收产生的生物效应的特点和规律放射医学诊断和治疗的方法、技术及应用x射线又称伦琴射线，是一种频率比紫外线更高的电磁波频率范围：3×1016～3×1020Hz波长：10～0.001nm第一节放射线的产生及特性一、X射线的产生

二、X射线谱三、X射线的基本性质四、物质对X射线的吸收（衰减）规律五、原子核辐射的基本性质X射线发生装置的原理图管电流X射线管能量转换x射线的发生一般应具备两个基本条件必须有高速飞行的电子流必须有适当的障碍物阻止电子的运动，把电子的动能转变为x射线的能量X射线管由真空玻璃管内的一个阴极和一个阳极构成阴极常用钨丝，用低压电源加热使其发射电子流阳极常用高熔点金属材料，作为被电子轰击的靶在阴极和阳极之间加几万到几十万伏高压，被加速的热电子流奔向阳极，这些高速电子突然被靶阻止时，其动能的一部分或全部转化为光能向外辐射，即X射线。二、X射线谱（一）标识谱（二）连续谱标识谱和连续谱x射线谱包括两个主要部分：强度大且具有特定波长的明线光谱，叫做标识X射线。不同的金属靶材料有不同波长的谱线，表示了靶材料原子的特征。重叠在标识谱线上的是连续X射线。连续谱包括各种波长，任何x射线管都会产生，靶材料的原子序数越大，连续X射线的强度也越强。（一）标识谱标识谱是线状谱，靶的材料决定谱线的波长，每一种元素都有一套特征射线谱X射线标识谱是由内层电子受激发所引起钨靶X射线管发射的X射线谱

（二）连续谱

当x射线管中的高速电子流射到阳极靶上时，其中有些电子接近靶的原子能，受到原子核的强电场阻碍而急剧减速和转向。此时电子的动能一部分转化为热，另一部分就转化为x光子而辐射出来。（二）连续谱

由于各个电子在核电场中受阻的情形不同，加之转化为热的量值也不一样，从而可辐射出各种不同波长的X光子。这样就产生了连续X射线，其能量由小到大，一直到与电子动能相等的最大值。决定产生轫致辐射的电子数的两个因素

（1）靶材料的原子序数高，核电场就强。受阻的电子数目多且受到的阻碍大，产生轫致辐射的电子数目多，连续谱也就强；（2）管电压值越高，电子的速度越快，则越有可能穿进核的区域，产生韧致辐射的几率大，辐射强。钨靶X射线管在不同管电压下的X射线连续谱

（三）连续X射线的最短波长在连续x射线谱中，强度刚为零的波长是连续谱中的最短波长或短波极限。不同的管电压有不同的短波极限。当电子到达阳极时，电场对电子所做的功全部（动能）都转变为光子能量，相应发生最短波长的X射线。

（三）连续X射线的最短波长连续谱的最短波长λ0与入射管电压V有下列关系：式中v0为与λ0相当的最高频率，Ve为电子到达靶时的动能。

三、X射线的基本性质（一）X射线的强度与硬度

（二）x射线的一般性质X射线的强度X射线的强度表示X射线强弱的物理量。在一定程度上表示X射线（X光子）的量。定义单位时间内通过与射线方向垂直的单位面积上的辐射能量。影响因素增加管电流能使光子数增加，可以增加X射线的强度增加管电压，可以使每个光子的能量增加，也能增加强度表征通常是在不改变管电压的情况下，通过管电流来调节X射线的强度。故在一定的管电压下，用管电流的毫安数来表示X射线的强度。X射线的硬度X射线的质用硬度表示，它决定于每个光子的能量大小。与光子的数量无关。对于一定的物质，光子的能量愈大，其贯穿本领愈强。X射线的硬度影响因素加在X射线管的电压愈高，电子撞击钨靶时的速度愈大，产生的X射线光子能量就愈大表征习惯上常用管电压的千伏数来表示X射线的硬度。在医学上常把X射线的硬反分为极软、软、硬、极硬四类。

（二）x射线的一般性质

物理特性

穿透作用荧光作用

电离作用

热作用

化学特性感光作用着色作用生物效应穿透作用X线有很强的贯穿本领由于X线波长短，具有较高的能量，在与物质作用时，物质对其吸收较弱。X线的贯穿本领不仅与X线的能量有关，还与被贯穿的物质本身结构和原子性质有关同一X线对原子序数较低的元素所组成的物质，如空气、纸张、木材、水、肌肉组织等，其贯穿本领较强对原子序数较高的元素组成的物质，如铅、铝、铜、骨等，贯穿本领相对较弱对人体而言，人体不同组织密度和成分的不同，使得X线对人体不同组织的穿透性也就不同痛风X片荧光作用当X线照射某种物质时，能够发出荧光如钨酸钙、铂氧化钡等医学中透视用的荧光屏X线摄影用的增感屏影像增强器中的输入屏、输出屏电离作用具有足够能量的X线光子可以撞击出物质中的电子，使电子脱离原子而产生第一次电离。被击脱的电子仍有足够的能量，又与其他原子作用产生次级电离。利用空气中电离电荷(或电流)的多少来测定X线的照射量。是X线损伤和治疗的基础。热作用X线被物质吸收，最终绝大部分都将变为热能，使物体升温。感光作用可以使胶片乳剂感光，能使很多物质发生光化学反应应用于人体X线摄影和工业无损探伤检查着色作用某些物质，如铅玻璃、水晶、氰化钡等经X线长期大剂量照射后，其结晶体脱水渐渐改变颜色四、物质对X射线的吸收规律当X射线通过任何物质时，光子与物质中的原子发生各种相互作用，光子数不断减少，一部分光子被吸收，其能量转化为其它形式的能量。还有些光子被散射而改变行进方向，同时也损失一部分能量。X射线的贯穿本领与物质对X射线的吸收是一个事物的两个方面，吸收强，贯穿就小；吸收弱，贯穿就大。单色平行x射线的吸收规律单色平行x射线的吸收规律遵从朗伯定律：解方程可以得到式中I0是入射（X=0处）的x射线强度，I是通过厚度为x的物质层后的射线强度，μ称为线性衰减系数或线性吸收系数。显然，μ愈大则射线在物体中减弱愈快。

半价层

X射线在各种物质中强度被吸收一半的厚度，称为该种物质的半价层，由式可以得到半价层与吸收系数之间的关系式：影响吸收的因素原子序数愈大的物质，吸收本领愈大人体肌肉组织的主要成分是H、O、C等，而骨的主要成分是Ca3（PO4）2，因此骨骼的质量吸收系数比肌肉组织大约150倍，在X射线照片或透视荧光屏上显示出明显的阴影。在肠胃透视时服食钡盐铅板作最广泛的防护材料影响吸收的因素波长愈长的X射线，愈容易被吸收X射线的波长愈短，其贯穿本领愈大，硬度愈大在浅部治疗时应使用较低的管电压在深部治疗时则用较高的管电压当X射线管发出的含有各种波长的射线进入吸收体后，长波比短波衰减的快，短波所占的比例愈来愈大，平均能量也愈来愈高，称之为硬化。五、原子核辐射的基本性质1、放射性衰变2．衰变规律3．放射性元素的来源1、放射性衰变α衰变β－衰变β＋衰变电子俘获γ衰变2．衰变规律放射性核素的原子核数目是以指数规律随时间