醫(yī)學(xué)物理X射線課件.ppt

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1、倫琴倫琴W.K.RontgenW.K.Rontgen(1845~1923)(1845~1923)1901年獲首屆諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)1895年，德國物理學(xué)家倫琴在研究陰極射線管的過程中，發(fā)現(xiàn)了一種穿透力很強(qiáng)的射線。高壓電源金屬靶電子束高能由于未知這種射線，稱為X射線。X射線第九章X射線(X-ray)第一張X射線照片:倫琴夫人的手骨。X射線在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用：透視、攝影、X-CT、治療等。本章內(nèi)容：第一節(jié)X射線的發(fā)生第二節(jié)X射線的基本特征第三節(jié)X射線的衰減規(guī)律第四節(jié)X射線的醫(yī)學(xué)應(yīng)用X射線透視X射線攝影X線計(jì)算機(jī)體層成像（X-CT）第一節(jié)X射線的發(fā)生1.X射線產(chǎn)生的兩個(gè)基本條件:1

2、).高速運(yùn)動(dòng)的電子流；2).阻止電子運(yùn)動(dòng)的適當(dāng)?shù)恼系K物(靶)。一.X射線的發(fā)生裝置電子流靶2.X射線產(chǎn)生裝置1)X射線管的構(gòu)造：外殼：硬質(zhì)玻璃管，高真空。陰極：電子源，發(fā)射電子流（鎢絲）。陽極：靶，受高速電子轟擊而輻射X射線。陰極陽極金屬靶電子束高能X射線2.X射線機(jī)的基本線路：mAT2(降壓變壓器）T1（升壓變壓器）整流X射線管管電流I管電壓KV220VR低壓電源高壓電源220V（1）低壓電源與管電流i（mA)：T2降壓-->R-->燈絲電流-->熱電子數(shù)量-->管電流i(mA)（2）高壓電源與管電壓U(kV)：T1升壓-->整流-->X管直流高壓U(kV)-->電

3、子獲得高速（管電壓U(kVP)---峰值管電壓）（3）X射線管與X射線的產(chǎn)生：高速電子撞擊靶---->產(chǎn)生熱能（>99%）和X線能（<1%）要求:靶物質(zhì)---熔點(diǎn)高且易散熱、原子序數(shù)（Z）大。X射線管電流i：X射線管電壓U：管電壓管電流U(kV)i(mA)X線的強(qiáng)度（I）:定義：單位時(shí)間內(nèi)通過與射線方向垂直的單位面積的輻射能量。Ni---單位時(shí)間通過垂直于射線方向單位面積光子數(shù)；hvi---光子能量ii(單位:焦?fàn)?秒·米2)二.Ｘ線的強(qiáng)度和硬度兩個(gè)因素決定增加X線強(qiáng)度：（2）光子數(shù)目NX線強(qiáng)度光子能量hv（1）X線強(qiáng)度X線的量.X線的質(zhì).1.X線的量X線的量的定義：

4、一定時(shí)間內(nèi)通過與射線方向垂直的單位面積的總能量。X線的量=管電流×照射時(shí)間=I·t（單位:mA·S）*醫(yī)學(xué)上常將一定的管電壓下管電流毫安數(shù)（mA）表示為X線強(qiáng)度。一次拍片的量：I=20mAs=200?0.1mAs=50?0.4mAs照手的x曝光量:15毫安0.02秒,就是0.3毫安秒。例如：2.X線的硬度（X線的貫穿本領(lǐng)）X線X線硬度比較：B束大于A束實(shí)質(zhì)：能量大的光子被物質(zhì)吸收少，其貫穿本領(lǐng)強(qiáng)，相應(yīng)的射線硬度大。A束B束醫(yī)學(xué)上常用管電壓的千伏數(shù)（kV）表示X線硬度。X線按硬度分類及主要用途:CategoriesTubevoltage(kV)ShortestWavel

5、ength(nm)Use很軟X-ray軟X-ray硬X-ray很硬X-ray5-2020-100100-250over2500.25-0.0620.062-0.0120.012-0.005below0.005軟組織的X線攝影X線攝影和透視淺表組織的治療深部組織的治療三.Ｘ射線譜(X線譜示意圖)連續(xù)X線譜(背景）特征X線譜(線狀）X線譜線強(qiáng)度與波長的關(guān)系：研究X線譜的目的：了解X線產(chǎn)生的原理。在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中主要使用連續(xù)X線,而在利用光譜研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)中使用特征X線.X線譜的組成：射線譜特性：連續(xù)X射線(continuousX-rays)（1）每一種管電壓下，存在一個(gè)短波極限

6、；射線中含有大于短波極限的各個(gè)波長成分。（2）隨著管電壓增大，短波極限和強(qiáng)度最大的波長朝短波方向移動(dòng)。相對(duì)強(qiáng)度管電壓管電流鎢靶波長鎢靶的連續(xù)X射線譜+Ze10-10m10-15me光子（h?）（原子半徑）（原子核半徑）連續(xù)X射線譜產(chǎn)生的機(jī)制：高速電子撞擊陽極靶時(shí)，受靶中原子核的庫侖場(chǎng)作用而速度驟減，每個(gè)電子減少的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為一個(gè)光子輻射出來，有X射線放出。軔致輻射：eee高速電子進(jìn)入靶內(nèi)不同深度，損失的動(dòng)能有各種數(shù)值，使射線(光子)波長連續(xù)變化,形成連續(xù)譜。高速電子光子（h?）光子（h?’）短波極限的產(chǎn)生:高速電子的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)成輻射能。當(dāng)電子的全部動(dòng)能轉(zhuǎn)化為一個(gè)光子輻射

7、出來時(shí)，光子具有最大能量（h?max)，相應(yīng)的波長為最短?min。短波極限（?min）的計(jì)算：電子動(dòng)能每個(gè)管電壓,對(duì)應(yīng)一個(gè)短波極限;管電壓增大,短波極限朝短波方向移動(dòng)。鎢在較高管電壓下的X線譜2.標(biāo)識(shí)X射線譜(characteristicX-rays)特點(diǎn):每一種元素（靶）有一套一定波長的特征X線譜，成為其標(biāo)識(shí)。比如：指紋成為人的標(biāo)識(shí)。K系特征線*在較高管電壓下出現(xiàn)四條譜線；特征X線譜：*隨著管電壓繼續(xù)增高,連續(xù)X線譜明顯變化,而四條譜線的位置不變（即波長不變）。標(biāo)識(shí)X射線產(chǎn)生機(jī)制:原子內(nèi)部各殼層電子躍遷形成標(biāo)識(shí)譜.高速電子擊出某個(gè)內(nèi)層電子(如：K殼