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《X射線成像的物理基礎》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、X射線及其醫(yī)學應用X-rayanditsmedicalapplicationsX射線成像X-rayimagingX射線及其醫(yī)學應用X-rayanditsmedicalapplications一、X射線的基本原理二、X射線的基本性質(zhì)三、X射線在醫(yī)學上的應用四、X射線的輻射防護五、總結(jié)一、X射線的基本原理ThebasicprinciplesofX-ray1、X射線概述2、X射線產(chǎn)生3、X射線硬度和強度4、X射線譜5、X射線衰減6、X射線衍射1、X射線概述X-rayOverview1895年，倫琴發(fā)現(xiàn)當高速電子撞擊某些固體時，會產(chǎn)生一種看不見的射線，它能透過許
2、多對可見光不透明的物質(zhì)，對感光乳膠有感光作用，并能使許多物質(zhì)產(chǎn)生熒光，倫琴稱它為X射線（X-ray）。研究表明X射線是波長大約在10-3～1nm范圍內(nèi)的電磁波。倫琴及其拍攝的第一張X照片X射線管的結(jié)構(gòu)X-raytubestructure高速電子與陽極靶面相互作用存在以下四個物理過程：電離、激發(fā)、彈性散射、韌致輻射。電離：原子的外層價電子或內(nèi)層電子在高速電子作用下完全脫離了原子軌道，使原子變成離子，稱為電離，包括外層電離和內(nèi)層電離。二次電子入射電子出射電子A外層電離二次電子入射電子出射電子B內(nèi)層電離標識X射線外層電離：最外層電子軌道的能級差較小，所以外層電
3、離的光譜一般是在紫外線、可見光和紅外線的波長范圍，不屬于X線；內(nèi)層電離：內(nèi)層電子脫離軌道，使原子處于激發(fā)態(tài)，通過內(nèi)層電子的能級躍遷而輻射標識X射線。光學光譜激發(fā)：高速電子撞擊原子外層電子，由于作用較弱，不足以使其電離，僅將其推入高能級的空殼層，使原子處于激發(fā)態(tài)，這種作用叫激發(fā)。發(fā)射光學光譜，不產(chǎn)生X射線。彈性散射：高速電子受原子核電場的作用而改變運動方向，但是能量不變，稱為彈性散射。這種作用沒有光譜輻射，也沒有能量損失。韌致輻射：高速電子在原子核電場作用下，速度突然變小時，它的一部分能量轉(zhuǎn)變成電磁波發(fā)射出來，這種情況叫韌致輻射。韌致輻射所產(chǎn)生的X射線是一
4、束波長不等的連續(xù)光譜。出射電子入射電子韌致輻射示意圖連續(xù)X線高速電子與陽極靶原子撞擊的結(jié)果，產(chǎn)生兩種類型的電磁輻射。一種是光學光譜，波長在可見光、紅外線、紫外線附近；另一種是X射線。（1）內(nèi)層電離產(chǎn)生的標明元素特性的標識X射線；（2）高速電子與核電場作用所形成的韌致輻射，這是一束連續(xù)X射線。X射線產(chǎn)生總結(jié)3、X射線硬度和強度X-rayhardnessandintensityX射線的硬度是指它的貫穿本領，決定于波長。波長愈短的X射線，光子的能量愈大，貫穿本領愈強，它的硬度就愈大，常用于深部治療。X射線的硬度由管電壓控制，管電壓愈高，轟擊陽極的電子動能就愈大
5、，發(fā)射光子的能量也愈大，X射線愈硬。因此，在醫(yī)學上通常用管電壓來衡量X射線的硬度。X射線按硬度分類名稱管電壓(kV)最短波長(nm)主要用途極軟X射線軟X射線硬X射線極硬X射線5～2020～100250以上0.25～0.0620.062～0.0120.005以下軟組織攝影，表皮治療透視和攝影較深組織治療深部組織治療100～2500.012～0.005X射線的強度是指單位時間通過與射線方向垂直的單位面積的輻射能量。通常是在一定的管電壓下，用管電流的mA數(shù)來表示X射線的強度。有兩種方法增加強度：增加管電流，增加管電壓。X射線應用于醫(yī)學中時，必須考慮劑量和選擇
6、波長，以適合診斷和治療的要求。所以X射線的硬度和強度是兩個重要的物理量。4、X射線衍射X-raydiffraction晶體的微觀結(jié)構(gòu)（原子、分子或離子的排列）具有周期性，當X射線照到晶體上時，組成晶體的每一個原子都可看作一個子波源，向各個方向發(fā)出子波，在某些方向上的X射線會相加干涉，使得在一些特定的方向的光束加強。晶體可能產(chǎn)生衍射的方向決定于晶體微觀結(jié)構(gòu)的類型及其基本尺寸；而衍射強度決定于晶體中各組成原子的元素種類及其分布排列的坐標。晶體衍射方法是目前研究晶體結(jié)構(gòu)最有力的方法——X射線結(jié)構(gòu)分析勞厄（Laue，1879-1960）1912年通過X射線在晶體
7、中衍射的實驗，同時證實了X射線的波動性質(zhì)和晶體內(nèi)部的周期結(jié)構(gòu)1913年布拉格父子（W.H.Bragg，1862-1942andW.L.Bragg，1890-1971）通過X射線的衍射強度分布測定晶體的晶格結(jié)構(gòu)W.H.BraggW.L.Bragg晶體的空間點陣可劃分為一族平行且等間距的平面點陣，或者稱晶面(crystalplane)。ddd布拉格條件(Baggcondition)X射線由連續(xù)X射線和標識X射線組成，醫(yī)學應用的是連續(xù)X射線。5、X射線譜X-rayspectraK?L?L?L?0.21.081.281.47?(?)0.51.01.50相對強度X
8、射線譜示意圖當X射線管在管電壓較低時，它只發(fā)射連續(xù)X射線。不產(chǎn)生標識X射線?)2
