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《醫(yī)學(xué)成像技術(shù)課件-2x射線(xiàn)的產(chǎn)生》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。
1、醫(yī)學(xué)成像X-射線(xiàn)產(chǎn)生喻罡副教授中南大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程研究所目標(biāo)一、理解韌致輻射與標(biāo)識(shí)（特征）輻射的產(chǎn)生原理二、了解影響X射線(xiàn)發(fā)射譜的因素2電磁輻射?E=hf=hc/λ?波長(zhǎng)?能量?c為光速h為普朗克常數(shù)電磁輻射光譜X射線(xiàn)是由高速電子撞擊物質(zhì)的原子所產(chǎn)生的一種波長(zhǎng)較短的電磁波，且具有波粒二象性.波長(zhǎng)范圍在0.001nm-1nm或更長(zhǎng)波長(zhǎng)<0.1nm硬X射線(xiàn)波長(zhǎng)>0.1nm軟X射線(xiàn)原子結(jié)構(gòu)?原子結(jié)構(gòu)：?原子核(Z質(zhì)子與N中子)?Zorbitalelectrons?原子序數(shù)（Z）確定原子的化學(xué)性質(zhì)?原子質(zhì)量數(shù)A=Z+N
2、?電子數(shù)=核內(nèi)質(zhì)子數(shù)（Z）原子質(zhì)量數(shù)ntAZX原子序數(shù)nt能級(jí)?結(jié)合能（BindingEnergy）鎢（Z=74)?一個(gè)電子的結(jié)合能等于使電子脫離原子所需的能量。?結(jié)合能：與原子序數(shù)有關(guān)，隨原子序數(shù)的增加而增加。?注意：只有較高原子序數(shù)元素的K殼層電子所有的結(jié)合能是在臨床診斷用的X-射線(xiàn)光子的相同能量范圍內(nèi)。K-shell:2個(gè)電子K-shell:69.5keVL-shell:8個(gè)電子L-shell:12keVM-shell:18個(gè)電子M-shell:3keVN-shell:32個(gè)電子N-shell:1keVO
3、-shell:50個(gè)電子O-shell:0.1keV電子輻射電子輻射的兩個(gè)基本原理：?1.要使一個(gè)電子移至更高能級(jí)或脫離原子（電離），必須從某些能源獲得能量。?2.如果一個(gè)電子移至更低的能級(jí)，電子必須釋放出能量，通常出現(xiàn)某種形式的輻射。X射線(xiàn)產(chǎn)生機(jī)制?1.電子源?2.高速電子流?3.產(chǎn)生X-射線(xiàn)的靶X-射線(xiàn)管X射線(xiàn)管是具有陰極和陽(yáng)極的真空管，陰極用鎢絲制成，通電后可發(fā)射熱電子，陽(yáng)極（就稱(chēng)靶極）用高熔點(diǎn)金屬制成（一般用鎢，用于晶體結(jié)構(gòu)分析的X射線(xiàn)管還可用鐵、銅、鎳等材料）。用幾萬(wàn)伏至幾十萬(wàn)伏的高壓加速電子，電子束
4、轟擊靶極，X射線(xiàn)從靶極發(fā)出。電子轟擊靶極時(shí)會(huì)產(chǎn)生高溫，故靶極必須用水冷卻，有時(shí)還將靶極設(shè)計(jì)成轉(zhuǎn)動(dòng)式的。X-射線(xiàn)管陽(yáng)極:陽(yáng)極是X射線(xiàn)管的正極,與電源中的正端連接.目前有兩種類(lèi)型陽(yáng)極:固定陽(yáng)極與旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極.X射線(xiàn)管陽(yáng)極的主要功能:(1)把電子的能量轉(zhuǎn)換成X輻射(2)把轉(zhuǎn)換過(guò)程中產(chǎn)生的熱量散掉.轉(zhuǎn)化效率:(1)陽(yáng)極材料的原子序數(shù)(Z)(2)電子本身的能量陽(yáng)極靶面:是陽(yáng)極中受電子轟擊的區(qū)域,在固定陽(yáng)極X射線(xiàn)管中,靶為一鑲嵌在銅陽(yáng)極上的鎢合金.而在旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極X射線(xiàn)管中,整個(gè)旋轉(zhuǎn)的圓盤(pán)都是靶.目前鎢是作為靶的主要材料主要原因是
5、:(1)鎢原子序數(shù)較大，可以產(chǎn)生高效率的射線(xiàn)。(2)鎢的熱傳導(dǎo)性好，是一種有效的散熱金屬(3)鎢材料具有很高的熔點(diǎn)(3410℃)。X-射線(xiàn)管X射線(xiàn)靶的特征元素元素符號(hào)原子序數(shù)K特征X射線(xiàn)熔點(diǎn)鎢W7459.0keV3410OC鉬MO4217.4keV2600OC銠Rh4519.7keV3200OC某些用于乳房射線(xiàn)管,其陽(yáng)極使用鉬制成.它產(chǎn)生的標(biāo)X射線(xiàn)光子所具有的能量很適合這種特殊應(yīng)用.X-射線(xiàn)管陰極:是射線(xiàn)管的負(fù)極，主要由燈絲和聚焦罩兩部分組成。燈絲通常采用高熔點(diǎn)的鎢絲材料繞制而成。陰極的主要作用是從電路中發(fā)射電
6、子，并且把它們會(huì)聚成預(yù)先設(shè)計(jì)好的電子束聚焦在陽(yáng)極靶面上。X-射線(xiàn)管X-射線(xiàn)的焦點(diǎn):實(shí)際焦點(diǎn)與有效焦點(diǎn)對(duì)X線(xiàn)成像質(zhì)量影響最大的因素之一就是X線(xiàn)管的焦點(diǎn)。?實(shí)際焦點(diǎn)---燈絲輻射的熱電子在靶面上的轟擊面積。?有效焦點(diǎn)---實(shí)際焦點(diǎn)在X線(xiàn)投照方向上的投影。?角度實(shí)際焦點(diǎn)電子束寬度有效焦點(diǎn)膠片X-射線(xiàn)管??‘角度實(shí)際焦點(diǎn)實(shí)際焦點(diǎn)電子束寬度電子束寬度增加實(shí)際焦點(diǎn)大小有效焦點(diǎn)膠片膠片角度越小----分辨率越好X-射線(xiàn)管設(shè)實(shí)際焦點(diǎn)寬為a，長(zhǎng)為b，則投影后寬度不變，長(zhǎng)度為bsin?，即有效焦點(diǎn)＝實(shí)際焦點(diǎn)＊sin?表示陽(yáng)極靶面與
7、Ｘ線(xiàn)投照方向的夾角。一般固定陽(yáng)極Ｘ線(xiàn)管的靶角為15～20度減小有效焦點(diǎn)面積可通過(guò)減小靶角來(lái)實(shí)現(xiàn)，但靶角太小，由于Ｘ線(xiàn)輻射強(qiáng)度分布的變化，投照方向的Ｘ線(xiàn)量將大大減少。焦點(diǎn)大小對(duì)影像清晰度的影響X-Ray焦點(diǎn)---有效焦點(diǎn)愈小,影像清晰度越高，圖像銳利度越好。X射線(xiàn)產(chǎn)生機(jī)制當(dāng)高速電子束轟擊金屬靶時(shí)會(huì)產(chǎn)生兩種不同的X射線(xiàn)。一種韌致輻射(連續(xù)X射線(xiàn))，另一種是標(biāo)識(shí)輻射(特征X射線(xiàn))。它們的性質(zhì)不同、產(chǎn)生的機(jī)理不同，用途也不同。?1.韌致輻射：是高速電子與靶原子核發(fā)生相互作用的結(jié)果,其釋放的能譜是連續(xù)的.?2.標(biāo)識(shí)輻射：
8、是高速電子與內(nèi)層電子相互作用,產(chǎn)生標(biāo)識(shí)輻射.也叫特征輻射,特征輻射的譜是線(xiàn)狀的.韌致輻射高速電子打到靶上，電子經(jīng)過(guò)原子核附近,受到原子核吸引力的作用發(fā)生偏折減速,在這個(gè)碰撞過(guò)程中電子所損失的能量便以一個(gè)X射線(xiàn)光子的形式放出.X射線(xiàn)光子的最大能量由管電壓的最大值決定。其中99%的能量轉(zhuǎn)化為熱能,只有1%的轉(zhuǎn)化為X射線(xiàn)光子.?韌致輻射的產(chǎn)生韌致輻射?白輻射(whiteradiation)?
