最新喀蔚波医用物理学课件10章X射线ppt课件

x
I
❖ 衰减系数
线性衰减系数
1 dI
I dx
∝
物理意义：物质对X射线衰减的强弱程度
质量衰减系数
m
引入的意义：
同种物质,↑→ ↑但m不变——更便于比较不
同物质(分子构成)对X射线的衰减.
❖ 对低能射线
mZa3
⑴ Z↑——吸收本领↑ 是X射线医学诊断的物理基础. 人体肌肉组织的 主要成分H、C、O, 骨骼的主要成分Ca3(PO4)2,
喀蔚波医用物理学课件10章X 射线
§10-1 X射线的产生及其性质
❖ 产生X射线的条件 ⑴有高速运动的电子流；
⑵有适当的障碍物—靶, 用来阻止电子的运动,把 电子的动能转变为X射线 的能量.
伦琴(W. K . Rontgen, 1845-1923)德国物理学 家 .1900 年 因 发 现 X 射 线获诺贝尔物理学奖.
1913年布拉格父子(W. H.
Bragg, 1862-1942 and W. L. Bragg, 1890-1971) 通 过X射线的衍射强度分 布测定晶体的晶格结构
W. H. Bragg W. L. Bragg
1912年德国物理学家劳厄发现了X射线通过晶体 时产生衍射现象, 证明了X射线的波动性和晶体 内部结构的周期性.
小布拉格认为劳厄衍射图样上的每一个斑点, 是 X射线在晶体中被某些平面干涉性反射的结果. 他们使用老布拉格发明的X射线分光计, 对晶体 结构进行精心研究, 提出了“布拉格公式”. 他 们又用X射线对氯化钠、氯化钾等晶体结构进行 测定,从而为建立X射线晶体学打下了基础.
一. X射线的衍射
❖ 晶体(crystal) 原子在三维空间中周 期性重复排列构成的 固体.
因此骨骼的m大易成像.
铅(82)——很好的防护材料
人工造影——消化道,硫酸钡(钡56)
⑵↑——容易被衰减
放射治疗——高能X射线 射束硬化——虑线装置
§10-2 X射线的衍射
劳 厄 (Laue, 1879-1960) 1912年 通过X射 线在 晶 体中衍射的实验,同时证 实了X射线的波动性质 和晶体内部的周期结构
• d • •A • B • dsin C
•••• •
•••• •
2
•• •• •• ••
——X射线晶体结构分析.研究细胞和蛋白质 等的精细结构.
❖ 特征谱特性
⑴ X光子能量h=Em-En
与靶材料有关 与管电压无关 元素特征
四. X射线的特性
❖ 1912年劳厄用晶体衍射的方法证实了X射线是 电磁波(103 nm~10nm)
准直缝 X射线
晶体
劳厄斑
·····
劳厄相
• •••
••
❖ X射线的特性 ⑴ 穿透作用——成像、防护； ⑵ 荧光作用——X射线透视； ⑶ 感光作用——X射线照相； ⑷ 电离作用——生物效应的基础、测量射线强 度的原理； ⑸ 生物效应——放射治疗的基础、需要防护的 原因.
❖ 电子直线加速器
电子直线加速器是采用微波电场加速电子的装 置,其加速电子的径迹是直线.
主要由电子注入系统、加速系统以及引出系统 组成.
加速系统为一微波谐振腔,包括产生微波的设备 (如磁控管、速调管)和传输微波并加速电子的 加速管.
电子在加速管中微波电磁场作用下,不断被加速, 然后经偏转磁铁偏转而打靶产生高能X射线.
❖ 每个原子都是发射
子波的衍射中心,向各 个方向发射子波,子波
晶面
••
• • •
相干叠加,形成衍射图 样.
d
••
•A • B •
dsin C
•••• •
•••• •
1 2
•• •• •• ••
❖ 散射光干涉加强条件——布拉格方程
1
2dsink
(k 0,1,2,)
❖ 应用
➢已知、、可测d
晶面
••
• • •
直线加速器
第三代直线加速器 CLINAC 2100C (Varian, USA). 可以 产生 6 和 18 MeV 的高能X射线及 6,9,12,16 和 20 MeV 的高能电子束
三. X射线谱
X光机产生的X射线谱
连续X射线 特征X射线
K
L L L
0.02
0
0.05
0.108 0.128 0.147
⑵ 存在短波极限min；
钨靶在较低 管电压下产生
⑶ U↑→ 峰值和min向短波方向移动. 的连续X射线谱
❖ 短波极限
eUEhmaxhmcin
minhecU 1U 1.2k4V 2nm
2. 特征X射线谱 对于钨靶,管电压在70kV以上产生的X射线谱
❖ 产生机制 高速运动的电子与阳极靶内某个原子的内层电 子作用, 靶原子的内层轨道电子吸收能量从靶原 子中逸出, 在原子的内层电子中出现空位；外层 电子向空位跃迁, 并在跃迁过程中放出一个光子, 光子能量为电子跃迁前后的能级差.
0.25~0.062 0.062~0.012 0.012~0.005 0.005以下
主要用途
软组织摄影,表皮治疗 透视和照相 较深组织治疗 深部组织治疗
六.物质对X射线的衰减
X光子 物质中的粒子
相互作用(吸收、散射)
原行进方向的射线强度被衰减.
❖ 单色平行X射线的衰减规律——朗伯定律
I I0ex
I0
管电压U↑——电子动能↑——光子能量h ↑
——能量大的光子不容易被物质吸收.
硬度←每一个光子的能量h
❖ 硬度在临床上的表示法 用管电压的kV数表示X射线的硬度.
❖ X射线按硬度的分类
名称
极软X射线 软X射线 硬X射线 极硬X射线
管电压 (kV) 5~20 20~100 100~250 250以上
最短波长 (nm)
五. X射线的强度与硬度
来自百度文库
1. X射线的强度(intensity)
❖ 物理定义——X射线的量
I E Nh St
n i 1
Ni h i
每个光子能量h←电子动能E←管电压 h ∝U
光子数N←电子数←管电流 ❖ 强度在医学上的表示法
N∝ I电
固定管电压U, 用管电流的mA数表示X射线的强度.
2. X射线的硬度(hardness) ❖ 定义 指X射线的贯穿能力——表示X射线的质 贯穿能力强 → X射线硬
0.1
0.15
(nm)
1. 连续X射线谱 ❖ 产生机制——轫致辐射(bremsstrahlung) 高速运动的电子撞击在阳极靶上,电子在靶原子 核电场作用下,速度的量值和方向都发生急剧变
化,电子的一部分动能转化为X光子的能量h而
辐射出去.
轫致辐
射h
E-h
hmax=E
E
+
E
+
❖ 连续谱特性
⑴ 不同管电压作用下的连续谱不同；