大学医用物理X射线

第一节、X射线的产生及其性质第二节、X射线谱第三节、X射线的衰减第十五章X射线第四节、X射线的医学应用11本章要求：1、掌握X射线强度和硬度的概念、X射线及

X射线谱产生的微观机制、短波极限，

X射线的衰减规律及应用。2、理解X射线机的基本组成，X射线的性质。3、了解X射线在医学上的运用。21德国的物理学家-伦琴（1845-1923）

31世界上第一张人类活体骨胳照片，伦琴夫人手的X射线照片。摄于1895年12月22日

阴极射线管

41伦琴的发现轰动了欧美，美国《生活》杂志于1896年发表的这幅漫画，着实渲染了一番X射线的穿透一切的威力。51一、X射线的产生X射线X射线管KA-+高压电源高速运动的电子突然受阻时，会有一部分能量（<1%）转变为X射线。X射线的产生及描述1、产生X射线的条件:(1)高速运动的电子流(2)适当的障碍物——阳极靶61X射线的产生及描述2、X射线产生的装置（1）X射线管发射出X射线（2）高压直流电源

产生几万伏~几十万伏直流电压加到X射线管的阴阳极之间。（3）低压直流电源

加低电压（5~10V）于阴极两端，使之发热发射电子。71二.X射线的性质X射线是波长为0.006

~12n

m的电磁波，具有电磁波的共性。但因波长短，光子能量大，除具有电磁波的一系列性质外，还有如下特性：

X射线的产生及描述1.荧光作用能量较大的光子，照射到某些物质时，能使其原子处于激发态，当它们回到基态时发出荧光。临床诊断用的荧光屏、荧光摄影都是利用这一性质。2.感光作用（光化学作用）X射线能使一些物质发生光化学反应。照相底片感光——拍摄X光片的原理813.电离作用高能量能使一些物质的原子和分子电离。电离作用还可以诱发有机体的各种生物效应,合理利用可用于治疗。X射线的性质4.生物效应其原发机制是X射线在生物体内产生激发和电离，使组织细胞受到损害、抑制，甚至坏死。是放射治疗的基础，也是X射线工作者应当注意防护的原因。5.贯穿本领高频，对实物物质的贯穿本领大于低频波动。对不同物质的贯穿能力的差别可以进行透视、摄影和防护。91三.X射线的强度和硬度强度

X射线的强度是指单位时间内通过与射线方向垂直的单位面积的幅射能量，单位：W·m-2管电流大X光子多单位面积的射线能量大强度高

改变强度方法101三.X射线的强度和硬度硬度医学中用管电压的千伏数表示X射线的硬度管电压高电子动能大每个X光子的能量大不易吸收贯穿本领大—硬

X射线的硬度是指X射线对物质的贯穿本领，它决定于X射线的波长（即能量hv），单位：kv改变硬度方法通过调节管电压来控制X射线的硬度111三.X射线的强度和硬度

Kv

5名称管电压

主要用途极软X射线~200.25~0.062软组织摄影，表皮治疗

软X射线~201000.062~0.012透视和摄影硬X射线~1002500.012~0.005软深组织治疗250以上0.005以下深部组织治疗极硬X射线

最短波长（nm)121二.线状X射线谱一.连续X射线谱第二节X射线谱131X射线管发射的X射线不是单色的，它包含多种的波长成份。按照它们波长的顺序将其强度排列开来的图谱，叫做X射线谱。X射线谱示意图X射线谱X射线谱包含两部分：曲线下面斜线部分对应于照片上的背景，包含各种不同波长的射线，为连续谱；另一部分是曲线上凸出的尖峰，有较大的强度，对应照片上的明线谱线，相当于可见光中的明线光谱，为标识谱。上部：谱线强度与波长关系。下部：照在胶片上的射线谱。141X射线谱包括两部分：X射线谱（1）连续X射线任何X射线管都会产生；（2）线状X射线表示靶材料原子的特征。1、连续X射线谱（1）产生机制：连续X射线的发生是轫致辐射过程。轫致辐射：当高速电子流撞击在阳极靶上，电子在原子核的强电场作用下，速度和方向都发生急剧变化，一部分动能转化为光子的能量hv而辐射出去。由于各个电子损失的动能不同，从而形成具有各种频率的连续X射线。151（2）连续谱特性连续X射线谱②X射线强度自零起随波长的增加而迅速增大，达到最大值后缓慢下降。③当管电压升高时，各种波长的谱线强度均随之增大，强度极大值向短波方向移动。20K30K40K50K

相对强度表明相应波长变短①X射线管在管电压较低时只出现连续X射线谱。161

相对强度20K30K40K50K

强度为零的相应波长是连续谱中最短波长，称为短波极限。连续X射线谱特性连续X射线谱管电压为U，光子具有的最大能量为hvman，连续X射线谱的短波极限与管电压成反比，与实验一致。1712、线状X射线谱（标识X射线谱）谱线的波长位置仅决定于阳极靶的材料，不同元素制成的靶具有不同的线状X射线谱。X射线谱（1）产生机制：管电压高于某限度值时，除轫致辐射外还有特征辐射，即高速电子进入靶内，与原子的内层电子发生强烈的相互作用使其脱出，出现电子跃迁，所发射的是线状X射线。（2）线状谱特性181对钨靶X射线管，当管电压升到70kV以上时才能激发标识X射线。

相对强度100K150K200K65K

医用X射线管发出的主要是连续X射线，线状射线所占比例很少，它的存在对临床应用是多余的。

标识X射线的研究，对于认识原子的壳层结构和化学元素的分析非常有用，近年发展的微区分析技术，是根据样品发出的标识X射线来鉴定各微区中的元素成分，该技术已开始在医学研究中应用。线状谱特性191三.半价层一.衰减现象二.衰减规律第三节X射线的衰减201一.衰减现象二.衰减规律当X射线通过物质时，X光子与物质中的原子发生相互作用，光子一部分被吸收，一部分被散射，X射线在原方向上的强度逐渐减弱。线性吸收系数

质量吸收系数

m描述物质吸收X射线的本领的物理量，与物质的性质有关，与物质的密度有关。质量厚度X射线的衰减211(1)原子序数高，吸收本领大