X(γ)射线射线在物质中的衰减规律解析
放射防护课件6.X(γ )射线射线在物质中的衰减规律
(二)质量衰减、质能转移及质能吸收系数
质量衰减系数 X线在物质中可发生各种相互 作用，相互作用的光子数可用发生相互作用的 几率来表示。 线性衰减系数μ 是入射光子在物质中穿行单位 距离时，平均发生总的相互作用的几率。
μ =τ +σ c+σ
coh+k
τ 为光电线性衰减系数；σ c为康普顿线性衰 减系数；σ coh为相干散射线性衰减系数；k为
μ en /ρ叫做质能吸收系数，SI单位是 m2．kg-1。 在计算X线吸收剂量及研制各种X线剂量 仪时，经常用到质能吸收系数。
碳的能量转移、能量吸收
光子能量(MeV)
0.01
Etr (MeV)
0.00865
Een (MeV)
0.00865
0.1
1.0 10 100
0.0141
0.440 7.30 95.62
The main contents
概述 单能窄束X线的衰减规律 单能宽束X线的衰减规律 连续X线的衰减规律 X线通过人体的衰减规律 影响X线衰减的因素
Have a rest!
概述
线衰减系数 质量衰减系数、质能转移及质能吸收系数 混合物和化合物质量衰减与质能吸收系数
tr s en
μ
2· -1。 / ρ 的 SI 单位是 m kg tr
(二)质量衰减、质能转移及质能吸收系数 3．质能吸收系数
光子与物质相互作用过程中转移给次级电子的 能量，有一部分是通过轫致辐射损失掉，真正 被物质吸收的能量等于光子转移给次级电子的 能量减去因轫致辐射损失的能量： μ en=μ tr(1－g)
X射线射线在物质中的衰减规律分析
X射线射线在物质中的衰减规律分析X射线是一种电磁波，具有很高的穿透能力。
当X射线通过物质时，会发生衰减，其衰减规律可以通过对X射线的相互作用、吸收和散射进行分析得出。
X射线在物质中的衰减主要受以下几个因素的影响：1.光子能量：X射线的能量决定了它在物质中的穿透能力。
能量较高的X射线，其穿透能力更强，相对衰减较小。
2.物质的原子序数和密度：物质的原子序数越大，其与X射线的相互作用越强，吸收和散射的几率越大。
此外，物质的密度也会影响到X射线的穿透能力。
3.物质的厚度：物质的厚度越大，X射线在其中的衰减越明显。
衰减规律可以用贝尔-朗伯定律表示：通过一定厚度的物质的射线强度与初始射线强度之比等于e的负一次方。
4.材料的吸收特性：不同的物质对X射线的吸收情况不同，这取决于物质的化学组成和结构。
一些元素（如铅）对X射线有很强的吸收能力，可以用作防护材料。
在实际应用中，通过测量X射线透射或散射的强度，可以对物质进行成分分析和缺陷检测。
常见的X射线衰减规律有：1.能谱吸收规律：当X射线通过物质时，其能量光子被物质吸收，只有剩余能量光子透射。
吸收的能量与物质的厚度成正比。
根据具体的应用需求，可以通过测量透射X射线的能量谱进行物质成分和浓度的分析。
2.指数规律：当X射线通过物质时，其透射强度与物质的厚度呈指数关系。
例如，当X射线通过一定厚度的物质时，其透射强度为初始强度的1/10，再通过同样厚度的物质时，透射强度为初始强度的1/100，以此类推。
具体的指数衰减规律可以通过测量得到。
3.拉伯衰减规律：对于均匀介质，X射线透射强度与厚度的乘积成指数关系。
即透射强度与物质厚度的乘积等于e的负一次方。
这个规律适用于厚度比较小的样品，但不适用于厚度相对较大的样品。
需要注意的是，以上衰减规律是在理想条件下的近似描述，实际情况可能受到多种因素的影响，如能谱漂移、散射、复合效应等。
此外，物质的成分、结构和形态等因素也可能对X射线的吸收和散射产生影响，因此在具体的应用中需要进行更详细的分析和研究。
x或γ射线在物质中的衰减
肌肉 0.4012×102 0.2933×102 0.2455×102 0.2213×102 0.2076×102 0.1994×102 0.1942×102 0.1906×102 0.1882×102 0.1864×102 0.1852×102 0.1842×102
骨 2.4434×102 1.4179×102 0.9677×102 0.7342×102 0.6047×102 0.5408×102 0.4865×102 0.4530×102 0.4298×102 0.4132×102 0.4010×102 0.3918×102
第二节 连续X射线在物质中的衰减规律
一、连续X射线在物质中的衰减特点
第二节 连续X射线在物质中的衰减规律
一、连续X射线在物质中的衰减特点
理论上，连续能谱窄束X线的衰减可由下式描述：
I I1 I2 In
I I 0 e 1 1 x I 0 e 2 2 x I 0 e n n x
用铝当量表示（ mm Al）一般诊 断X线机的固有滤 过在0.5～2 mm Al
（二）附加滤过
1、用工具可拆卸的附加过滤板 2、可选择的附加过滤板 3、遮光器中的反光镜 4、有机玻璃窗的过滤
（1）过滤板的选择
铝 13 对低能射线是很好的过滤物质 铜 29 对高能射线是很好的过滤物质
铜与铝共用，铜在上，铝在下。
22
1.0
3.28×10-4（1270mR）
47
3.0
1.20×10-4（465mR）
80
（4）过滤与投照时间
适当增加照射时间 高千伏、厚滤过摄影 时间延长
了，但受照射剂量却大幅降低。
第三节 医学放射学中X射线的衰减
X(或γ)射线在物质中的衰减
五、利用X射线的肿瘤放射治疗技术
肿瘤细胞自身分裂繁殖活跃，它对放射线 的敏感性比发育成熟的正常细胞高 皮肤和表浅组织肿瘤，利用低能X线或加速 器产生电子线进行近距离照射治疗 深部肿瘤采用电子直线加速器的高能X线治 疗 X线能量几个MeV 到数10个MeV，大剂 量窄束定向集中照射 高效、精确、无血、无痛的非手术治疗
0.2076×102
0.7342×102
0.6047×102
90
100
0.1832×102
0.1801×102
0.1994×102
0.1942×102
0.5408×102
0.4865×102
110
120 130 140 150
0.1774×102
0.1755×102 0.1742×102 0.1732×102 0.1724×102
57
60 80 100
6 5 4
12 10 8
18 14 12
48 39 35
（3）过滤板厚度对受照剂量的影响
表5-3 滤过板厚度对照射量的影响（60kV，100mA）
滤板厚度（mmAl） 皮肤照射量（C· kg－1） 照射量下降百分数（％） 0 6.14×10-4（2380mR） 0
0.5
1.0 3.0
（2）过滤板的厚度
过滤板的厚度增加，低能射线迅速衰减，但高能 射线衰减缓慢。
光子能量（KeV） 1mmAL （ %） 2mmAL （ %） 3mmAL （ %） 4mmAL （ %）
10 20 30 40
50
100 58 24 12
8
100 82 42 23
16
100 92 56 32
22
100 100 93 73
X射线在物质中的衰减X线衰减规律
μ=μtr+μp
(2-42)
μtrX线光子能量的电子转移部分；
μp X线光子能量的辐射转移部分。
X射线在物质中的衰减X线衰减规律
(二)质量衰减、质能转移及质能吸收系数 2．质能转移系数
物质中吸收的就是电子转移部分能量。
X线能量的电子转移部分：
μtr=τa+σa+ka
(2-43)
μtr为线性能量转移系数，表示X线光子在物
X射线在物质中的衰减X线衰减规律
二、宽束X线的衰减规律
*(一)宽束X线的衰减规律
把图2-29中的两个准直器去掉后，在屏蔽层中 发生散射的光子，可能穿过屏蔽层到达探测器， 这是宽束的情况。
X射线在物质中的衰减X线衰减规律
(一)宽束X线的衰减规律 宽束与窄束的主要区别在于散射的影响。
宽束情况下，散射光子经过一次或多次 散射仍可到达探测器而被记录。 若用窄束的衰减规律来处理宽束的问题， 对屏蔽是不安全的。 用质能吸收系数代替质量衰减系数计算 宽束的衰减，对防护是安全的。
X射线在物质中的衰减X线衰减规律
4．混合物和化合物质量衰减与质能吸收系数
有效原子序数经验公式：
Z2.9a 41Z 1 2.94 a2Z 2 2.94 anZ n 2.94
(2-48)
近似式：
1
Zaa11ZZ141aa22ZZ224aannZZnn43
(2-49)
al、a2、a3分别是元素Zl、Z2、Z3所含电子的分 数值。
相干散射：X线光子具有波粒二相性，既是粒子也是电 磁波。当入射电磁波从原子附近经过时，引起轨道电 子共振，振荡电子将发射波长相同但方向不同的电磁 波，不同轨道电子发射的电磁波具有相干性，称为相 干散射，又成瑞利散射。(发生几率与Z成正比，随光 子能量增大而急剧减少，发生几率＜全部作用5%)。
x线衰减规律
x线衰减规律X 线衰减规律：在 X 射线通过物质时，其强度会逐渐减弱，并且衰减程度与物质的厚度、物质的原子序数以及 X 射线的能量有关。
通常来说，物质的厚度越大、原子序数越高、X 射线能量越低，X 射线的衰减就越明显。
想象一下，X 射线就像是一群勇敢的探险家，它们在物质的世界中穿梭冒险。
物质呢，就像是一个个神秘的城堡，城堡的城墙越厚（物质的厚度越大），探险家们就越难突破；城堡里的守卫（物质的原子序数）越厉害，探险家们前进的阻力就越大；而探险家们自身携带的装备（X 射线的能量）越差，应对困难的能力也就越弱，能成功通过城堡的人数就越少（X 射线衰减越明显）。
比如说在医疗领域，我们用 X 射线来给身体内部“拍照”，也就是做X 光检查。
如果要检查的部位比较厚，比如胸部，那 X 射线在穿透胸部组织的过程中就会有更多的衰减。
再比如检查骨骼，因为骨骼中的钙等元素原子序数高，对 X 射线的阻挡作用强，所以 X 射线在经过骨骼时衰减得就更厉害，这样就能在X 光片上清晰地显示出骨骼的形态。
据相关研究数据表明，当 X 射线的能量为 50 keV 时，穿过 1 厘米厚的肌肉组织，其强度大约会衰减 20%；而同样的能量穿过 1 厘米厚的骨骼，强度可能会衰减 60%以上。
总之，X 线的衰减规律在医学成像、工业无损检测等众多领域都有着极其重要的应用。
在医学成像中，医生们正是依据X 线的衰减规律，才能准确判断我们身体内部的情况，找到潜在的疾病。
了解了 X 线衰减规律，我们就能更好地理解和应用 X 射线相关的技术，为人类的健康和工业生产保驾护航。
如果您对 X 线衰减规律以及其他科学知识充满好奇，不妨阅读一些优秀的科普书籍，比如《时间简史》《万物简史》；也可以浏览科普中国网、果壳网等网站，或者观看《走进科学》等科普节目，相信您一定会在科学的海洋中收获更多的惊喜和知识！。
X射线射线在物质中的衰减规律分析
X射线射线在物质中的衰减规律分析X(γ)射线是一种高能电磁波辐射，其在物质中的衰减规律可以通过质量吸收系数和线性吸收系数来描述。
具体分析如下：衰减规律分析是通过研究X(γ)射线在物质中的相互作用机制来揭示的。
当X(γ)射线穿过物质时，会与物质中的原子发生相互作用，包括散射、吸收等过程，从而导致射线强度的减弱。
质量吸收系数是用来描述物质对X(γ)射线的吸收能力的。
它定义为单位物质质量中吸收的X(γ)射线能量与入射射线能量之比。
质量吸收系数与物质密度、原子序数以及能量有关。
一般来说，质量吸收系数随着物质密度的增加而增加，随着能量的增加而减小。
在高能量区域，质量吸收系数主要受到光电效应、康普顿散射以及对电子对效应的贡献。
线性吸收系数是用来描述物质对X(γ)射线的吸收能力的另一个重要参数。
它定义为单位路径长度中吸收的射线光子数与入射射线光子数之比。
和质量吸收系数一样，线性吸收系数也与物质密度、原子序数以及能量有关。
线性吸收系数可以通过测量X(γ)射线的透射和吸收光强来确定，透射光强的衰减规律满足指数衰减的形式。
数学上可以用下式表示：I=I₀*e^(-μx)其中，I₀是入射X(γ)射线的强度，I是透射X(γ)射线的强度，μ是线性吸收系数，x是射线通过的物质厚度。
根据上述衰减规律，可以对X(γ)射线在物质中的衰减行为进行分析。
通过测量透射光强，可以确定线性吸收系数，从而了解物质对射线的吸收能力。
比较不同物质的线性吸收系数，可以评估不同物质对X(γ)射线的屏蔽能力，进而选择合适的材料来进行辐射防护。
此外，研究质量吸收系数的变化规律，可以揭示X(γ)射线与原子的相互作用机制，有助于深入理解X(γ)射线在物质中的传播过程。
总结来说，X(γ)射线在物质中的衰减规律可以通过质量吸收系数和线性吸收系数来描述。
通过测量透射光强，可以确定线性吸收系数，从而了解物质对射线的吸收能力。
研究衰减规律有助于评估不同物质的屏蔽能力，选择合适的材料进行辐射防护。
X射线在物质中的衰减
铜不能单独作滤过板，经常和铝结合为复合滤过板（ 包括
两层或更多层的不同物质）。
12
5. 连续X射线的线质
对单能X射线，其线质可以用X射线光子的能量或半价层 来表示。 一般情况下，不需严格的能谱分析时，连续X射线的线 质可用半价层，有效能量等来表示。 有效能量：如果一连续X射线的半价层与某单能X射线的半 价层相等，则可以认为他们等效，此时单能X射线的能量 称为连续X射线的有效能量。
按
PCBA
键
开关 键
传统机械按键设计要点： 1.合理的选择按键的类型， 尽量选择平头类的按键，以 防按键下陷。 2.开关按键和塑胶按键设计 间隙建议留0.05~0.1mm，以 防按键死键。 3.要考虑成型工艺，合理计 算累积公差，以防按键手感 不良。
3. 决定X射线穿过物体时衰减程度的因素：
① X射线本身的性质 一般地讲，入射光子的能量越大，X射线的穿透能力就越强； ② 物质的密度 吸收物质的密度对X射线的减弱影响是正比关系。 如物质密 度加倍，则它对X射线的衰减也要加倍。 ③ 原子序数
第四节 X射线在物质中的衰减
1
引起X射线在物质内传播过程中的强度减弱，包括传播过程中 扩散衰减和吸收衰减两方面
扩散衰减
对于均匀介质中的X射线源在空间各个方向辐射时，若不考 虑介质的吸收，与普通点光源一样，在半径不同的球面上， X射线的减弱遵守反平方规律即：
I1 r22 I2 r12
式中I1，I2分别为r1和r2的球面上X射线的强度。
7
连续能谱X射线随吸收物质厚度的变化
特点：X射线的强度降低； X射线的平均能量提高； X射线 能谱的宽度变窄；特征X射线没有变化。
X(或γ)射线在物质中的衰减分析
第二节
连续X射线在物质中的衰减规律一、连续X线在物质中的衰减特点第二节
连续X射线在物质中的衰减规律
一、连续X射线在物质中的衰减特点
理论上，连续能谱窄束X线的衰减可由下式描述：
I I1 I 2 I n
I I 01e
1x
I 02e
2 x
I 0n e
第四节
X射线的临床应用
一、常规X线摄影技术 （一）传统胶片X射线摄影 （二）数字化X射线成像技术 二、介入放射技术 三、计算机断层成像技术
四、利用X射线的肿瘤放射治 疗技术
思考题
1、根据宽束连续能量X线衰减的规律，解 释临床X线摄影应用滤过板的意义。 2、根据X线的衰减规律，思考不同肢体部 位X线摄影时，为提高影像清晰度及对 比度应如何选择X线摄影条件？
三、X射线的滤过
低能光子对检查者皮肤和表浅组织的伤害 。 过滤，在X射线管出口放置一定均匀厚度的 金属，预先把X射线束中的低能成分吸收掉, 将X射线的平均能量提高,这种过程称为过滤 滤过板 所用的金属片。
（一）固有过滤
X射线管组装体本 身的过滤叫固有 过滤。 包括X线管的玻璃 管壁、绝缘油、 管套上的窗口和 不可拆卸的滤过 板。 用铝当量表示（ mm Al）一般诊 断X线机的固有滤 过在0.5～2 mm Al
0.1755×102 0.1742×102 0.1732×102 0.1724×102
0.1906×102
0.1882×102 0.1864×102 0.1852×102 0.1842×102
0.4530×102
0.4298×102 0.4132×102 0.4010×102 0.3918×102
X射线影像是人体的不同组织对射线不同衰 减的结果。 X射线透过，胶片呈黑色。 X射线被吸收，胶片呈白色。 人体吸收X射线最多的是门牙。 吸收X射线最少的是充满气体的肺。
X(γ)射线射线在物质中的衰减规律分析
(二)质量衰减、质能转移及质能吸收系数 质量衰减系数
总的质量衰减系数等于各相互作用过程 的质量衰减系数的和：
c coh k
至于每一项在总衰减系数中所占的比例， 随量衰减、质能转移及质能吸收系数 2．质能转移系数
g表示能量变为轫致辐射的份额，随吸收体原 子序数的增加而增大。当次级电子能量在MeV 以下时，g常忽略不计。 μ en为线性能量吸收系数，表示X线在物质中 穿行单位长度时，能量真正被物质吸收的份额。
(二)质量衰减、质能转移及质能吸收系数 3．质能吸收系数
在X线与物质的三个主要作用过程中，X线光子 能量都有一部分转化为电子(光电子、反冲电 子及正负电子对)的动能，另一部分则被-些次 级光子(特征X线、康普顿散射及湮灭辐射)带 走，总的衰减系数可表示为两部分的和，即：
μ =μ
tr+μ s
μ
μ
trX线光子能量的电子转移部分；
s
X线光子能量的辐射转移部分。
μ
2· -1。 / ρ 的 SI 单位是 m kg tr
(二)质量衰减、质能转移及质能吸收系数 3．质能吸收系数
光子与物质相互作用过程中转移给次级电子的 能量，有一部分是通过轫致辐射损失掉，真正 被物质吸收的能量等于光子转移给次级电子的 能量减去因轫致辐射损失的能量： μ en=μ tr(1－g)
ρ dx表示面积为1m2、厚度为dx的立方体所包含 物质层的质量，称为质量厚度，SI单位“kg· m2”。若为1称为单位质量厚度，表示在1m2面积 上均匀分布1kg质量吸收物质层的厚度值。
(二)质量衰减、质能转移及质能吸收系数
第四节X射线在物质中的衰减
3. 附加滤过
X射线离开出线口后，从不可拆卸的滤过板（不包括它本身） 到诊视床面之间，包括用工具可拆卸的滤过板、附加滤过 板、遮光器等滤过的总和称为附加滤过。
固有滤过与附加滤过的总和称为总滤过。附加滤过使X射线 的强度减小，但提高了X射线的有效能量，线质变硬了。 4. 滤过板 理想滤过板 在X射线诊断中通常都用铝和铜作滤过板，铝对低能射线 是很好的滤过物质，铜对高能物质是很好的滤过物质。一 。 般诊断中都是单一铝板作滤过板。
第四节x射线在物质中的衰减扩散衰减引起x射线在物质内传播过程中的强度减弱包括传播过程中扩散衰减和吸收衰减两方面对于均匀介质中的x射线源在空间各个方向辐射时若不考虑介质的吸收与普通点光源一样在半径不同的球面上x射线的减弱遵守反平方规律即
第四节 X射线在物质中的衰减
引起X射线在物质内传播过程中的强度减弱，包括传播过程中 扩散衰减和吸收衰减两方面
一、单能X射线在物质中的衰减规律
1. 衰减规律 单能窄束X射线在物质中的衰减规律可表示为
x
2. 半价层
I I0e
X射线强度衰减到其初始值一半时所需某种物质的衰减厚度 定义为半价层（half-value layer, HVL).
HVL 0.693
3. 宽束X射线
宽束X射线就是指含有散射线成分的X射线束。
物理意义：其大小反映了在考虑那一点散射光子对光子数的 贡献。对宽束而言B>1,理想窄束条件下B=1. B近似计算：
B 1 x
二、连续X射线在物质中的衰减规律
1. 连续X射线的衰减规律 一般情况下，X射线束是由能量连续分布的光子组成。当穿过 一定厚度的物质时，各能量成分衰减的情况并不一样，它不遵 守单一的指数衰减规律，因此连续X射线的衰减规律比单能X射 线复杂的多。理论上连续能谱窄束X射线的衰减可由下式描述
分析X射线的衰减规律及其应用
X射线的衰减规律
X射线的衰减，包括距离与物质所致的衰减。 距离引起衰减：从X射线管焦点发出的X线向空间各个方 向辐射，在以焦点为中心而半径不同的球面上的X线强 度与距离（即半径)的平方成反比，叫X线强度衰减的平 方反比法则。该定律只在真空中成立，在空气中由于 气体的吸收严格说是不成立的，但是由于空气引起的 衰减很少，在一般摄影中可忽略不计。故在一般摄 影中，可通过改变X射线管焦点到胶片的距离来 调节X射线的强度。
物质引起衰减
1.单色X射线的衰减规律 单色平行X射线束通过物质时，沿入射方向X 射线的强度变化服从指数衰减规律，即
I I0e
HVL
x
半价层:X射线强度衰减到其初始值一半时所 需某种物质的衰减厚度定义为半价层
0.693
2.连续X射线在物质中的衰减规律 一般情况下，X射线束是由能量连续分布的光 子组成。当穿过一定厚度的物质时，各能量 成分衰减的情况并不一样，它不遵守单一的 指数衰减规律，因此连续X射线的衰减规律比 单能X射线复杂的多。理论上连续能谱窄束X 射线的衰减可由下式描述
连续能谱的X射线束是能量从最小值到最大值之间 的各种光子组成的混合线束，当连续X射线通过物 质层时，其量和质都变化。
衰减系数与波长、原子序数的关系
线性衰减系数，不是一个常数，而是与吸收体的厚度，面积，形状，探测 器和吸收体间的距离以及光子的能量有关。
1.已知晶体常数，测定X射线的波长
2已知波长的X射线在晶体上发生衍射，可测晶体的晶格常数
I I1 I2 In
I01e 1x I 02e 2 x I 0ne n x
单能窄束光的伽马辐射衰减规律公式
单能窄束光的伽马辐射衰减规律公式伽马辐射是一种高能电磁辐射，具有强大的穿透能力和高能量特性。
当伽马射线通过物质时，会与物质内部的原子核和电子发生相互作用，从而衰减辐射强度。
这种衰减过程遵循一定的规律，可以用公式来描述。
单能窄束光是指辐射源只产生具有相同能量的伽马射线，并且辐射束非常集中，发散角很小。
这种辐射具有较高的能量密度，因此在科学研究和工业应用中有着广泛的应用。
伽马射线在物质中的衰减规律可以用伽马衰减公式来描述。
该公式是基于贝尔-伯特拉米（Beer-Bouguer）定律和康普顿散射效应得出的。
伽马衰减公式可以写为：I = I0 * exp(-μx)其中，I为辐射强度，I0为入射强度，μ为线性衰减系数，x为辐射物质的厚度。
伽马衰减公式的含义是：当伽马射线通过物质时，辐射强度会随着物质厚度的增加而逐渐减小。
衰减的程度取决于线性衰减系数μ和物质的厚度x。
线性衰减系数μ与物质的密度和原子序数有关，不同物质的μ值也不同。
伽马衰减公式的指数部分exp(-μx)表示了伽马射线在物质中的衰减程度。
指数函数的值随着x的增加而减小，说明伽马射线的强度随着物质的厚度增加而逐渐减小。
值得注意的是，伽马衰减公式只适用于单能窄束光，即辐射源只产生具有相同能量的伽马射线。
如果辐射源产生的伽马射线具有不同的能量，那么可以利用伽马衰减公式分别计算每个能量的衰减程度，然后将它们加权平均，得到总的衰减程度。
伽马衰减公式在核医学、材料科学、工业无损检测等领域有着广泛的应用。
在核医学中，伽马射线被用于诊断和治疗，通过测量伽马射线的衰减程度可以获取关于人体内部组织和器官的信息。
在材料科学中，伽马射线被用于研究材料的结构和性质，通过测量伽马射线的衰减程度可以获取材料的密度、成分等信息。
在工业无损检测中，伽马射线被用于检测材料的缺陷和疾病，通过测量伽马射线的衰减程度可以判断材料的完整性和质量。
总结起来，单能窄束光的伽马辐射衰减规律公式是描述伽马射线在物质中衰减的定量关系。
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B 1 x
不同的辐射量有不同的积累因子。
三、连续X线的衰减规律
连续X线在均匀物质中的衰减 X线滤过（固有滤过、附加滤过） 连续X线在非均匀物质中的衰减
(一)连续X线的衰减特点
一般X线束具有连续分布的能谱，当它穿过一 定厚度的物质层时，各能谱成分的衰减速率并 不一样，它不遵守单一的指数衰减规律，连续 X线束的衰减规律比单能射线复杂得多。
设光子的能量为hν，其中转移给带电粒 子的动能的部分为Etr，则μtr和μ的关系可 表示为：
Etr tr h
(二)质量衰减、质能转移及质能吸收系数 2．质能转移系数
质能转移系数为： tr tr tr ktr
质能转移系数表示X线在物质中穿行质量 厚度为1kg· m-2时，因相互作用其能量转 移给电子的份额。
物质引起衰减：X线通过物质时，由于X线光子与构
成物质的原子发生相互作用而产生光电效应、康普 顿效应和电子对效应等，在此过程中由于散射和吸
收使X线强度衰减。性质和厚度有关，而且还取决于
辐射自身的性质。
X射线强度在物质中的衰减规律是X射线摄影、透视 及X-CT检查的基本依据，同时也是屏蔽防护设计的 理论根据。
二、宽束X线的衰减规律
把图2-29中的两个准直器去掉后，在屏 蔽层中发生散射的光子，可能穿过屏蔽 层到达探测器，这是宽束的情况。
(一)宽束X线的衰减规律
实际上射线多为宽束辐射，而真正窄束的情况极少。 宽束与窄束的主要区别在于散射线的影响。宽束情 况下，散射光子经过一次或多次散射仍可到达探测 器而被记录。 若用窄束的衰减规律来处理宽束的问题，将会过高 估计吸收体的减弱能力，对屏蔽是不安全的。 用质能吸收系数代替质量衰减系数计算宽束的衰减， 对防护是安全的。
窄束X线及其指数衰减规律
单能辐射：由相同能量的光子组成的辐射。 窄束X线：是指不包括散射成分的射线束， 通过物质层后的X线光子，仅由未经相互 作用或称为未经碰撞的原射线光子所组成。 “窄束”是指物理意义上的“窄束”。即 使射线束有一定宽度，只要其中没有散射 光子，就可称之为"窄束"。
窄束X线及其指数衰减规律
窄束X线及其指数衰减规律
I ln x I0
(a)不论吸收体多厚辐射强度不能降低为0。 (b) 直线的斜率就是线性衰减系数值。
HVL(half value layer)
X射线强度衰减到其初始值一半时所需某种物质 的衰减厚度定义为半价层(HVL)，它与线性衰减 系数的关系可表示为：
*单能窄束X线的指数衰减规律： I ＝I 0e -μ x I0、I分别为X线入射到物体表面时的强 度和到达厚度为x处的强度；x为吸收物 质厚度，单位为m 。 还可表示成： I ＝ I 0e -μ mxm xm＝△Xρ 为质量厚度，单位为kg· m-2。 上两式只适用于单能窄束辐射。
(一)线性衰减系数
μ 表示X线穿过单位厚度的物质层时强度减少的 百分数值。其SI单位 m-1。 μ 近似正比于吸收物质的密度，随材料的物理 状态变化。 为避开同吸收物质密度的相关性而便于使用， 通常采用质量衰减系数
m
(二)质量衰减、质能转移及质能吸收系数 dI 1 dI I 0 dx或 I 0 dx
0.0141
0.440 7.04 71.9
(二)质量衰减、质能转移及质能吸收系数
质量衰减系数μ /ρ表示入射X线与物质相互作 用的总几率，是所有可能发生的相互作用的几 率之和。 发生相干散射或其它弹性碰撞时，光子能量既 不被吸收，也不转移给带电粒子，它的能量全 部给了散射光子。 在光电效应、康普顿散射、电子对产生和光核 反应(光子与原子核作用发生的核反应)等过程 中，部分能量被次级光子带走，其余部分转移 给带电粒子。
(二)质量衰减、质能转移及质能吸收系数
质量衰减系数 X线在物质中可发生各种相互 作用，相互作用的光子数可用发生相互作用的 几率来表示。 线性衰减系数μ 是入射光子在物质中穿行单位 距离时，平均发生总的相互作用的几率。
μ =τ +σ c+σ
coh+k
τ 为光电线性衰减系数；σ c为康普顿线性衰 减系数；σ coh为相干散射线性衰减系数；k为
g表示能量变为轫致辐射的份额，随吸收体原 子序数的增加而增大。当次级电子能量在MeV 以下时，g常忽略不计。 μ en为线性能量吸收系数，表示X线在物质中 穿行单位长度时，能量真正被物质吸收的份额。
(二)质量衰减、质能转移及质能吸收系数 3．质能吸收系数
en tr 1 g
X(γ )射线在物质中的衰减
X线的衰减规律
X线强度的衰减，包括距离与物质所致的衰减。
*距离引起衰减：从X线管焦点发出的X线向空间各个方向 辐射，在以焦点为中心而半径不同的球面上的X线强度与 距离(即半径)的平方成反比，叫X线强度衰减的平方反比 法则。 该定律只在真空中成立，在空气中由于气体的吸收严格说 是不成立的，但由于空气引起的衰减很少，在一般摄影中 可忽略不计。故在一般摄影中，可通过改变X射线管焦点 到胶片的距离来调节X射线的强度。
ρ dx表示面积为1m2、厚度为dx的立方体所包含 物质层的质量，称为质量厚度，SI单位“kg· m2”。若为1称为单位质量厚度，表示在1m2面积 上均匀分布1kg质量吸收物质层的厚度值。
(二)质量衰减、质能转移及质能吸收系数
μ /ρ 表示X线在穿过质量厚度为1kg.m-2的物质层 后X线强度减少的分数值。 质量衰减系数用μ m表示，SI单位“m2.kg-1” 。
一、单能窄束X线的衰减规律
X线通过一定厚度的物质层时，有些光子 与物质发生了相互作用，有些则没有。 光电效应和电子对效应，则光子被物质 吸收。 康普顿效应，则光子被散射，散射光子 也可能穿过物质层。 穿过物质层的X线光子: a.原射线束中的光子，能量和方向均未 变化,即高能成分 b.散射光子，能量和方向都发生改变。
The main contents
概述 单能窄束X线的衰减规律 单能宽束X线的衰减规律 连续X线的衰减规律 X线通过人体的衰减规律 影响X线衰减的因素
Have a rest!
概述
线衰减系数 质量衰减系数、质能转移及质能吸收系数 混合物和化合物质量衰减与质能吸收系数
tr s en
(二)质量衰减、质能转移及质能吸收系数 2．质能转移系数
物质中吸收的就是电子转移部分能量。
X线能量的电子转移部分：
μ
tr=τ tr+σ tr+ktr
μ tr为线性能量转移系数，表示X线光子在物质中 穿行单位长度距离时，由于各种相互作用，能量 转移给电子的份额。μ tr的SI单位是m-1。 τ tr 、σ tr 、ktr分别为光电效应、康普顿效应和 电子对效应过程中光子能量转移为电子能量的线 能量转移系数。
电子对效应线性衰减系数。
(二)质量衰减、质能转移及质能吸收系数 质量衰减系数
总的质量衰减系数等于各相互作用过程 的质量衰减系数的和：
c coh k
至于每一项在总衰减系数中所占的比例， 随光子能量和吸收物质Z而变化。
质 量 衰 减 系 数
(二)质量衰减、质能转移及质能吸收系数 2．质能转移系数
(一)宽束X线的衰减规律
宽束的衰减规律比较复杂，与吸收物质厚度的关 系在半对数坐标中不是直线，而出现弯曲。
计算屏蔽体厚度时，在窄束的指数衰减规律上加 入积累因子B修正
I=BI0e-μ x
积累因子是描述散射光子影响的物理量，反映了 宽束与窄束的差别。
二)积累因子
积累因子B可表示为物质中所考虑的那一点的 光子总计数率与未经碰撞的原射线光子计数率 之比，即：
1m kg ??cm g
2 2
1
1
(二)质量衰减、质能转移及质能吸收系数
μ m优点：不受吸收物质的密度和物理状 态的影响。如水、冰和水蒸汽，虽然它们的
密度和物理状态不同，但它们的μ m都一样，质 量厚度“lkg· m-2” 的水、冰和水汽对X线都有 同等量的衰减。
μ m＝Kλ 3Z4 λ 愈短，X线衰减愈少，穿透本领愈强； Z愈高，X线衰减愈大。
n x
(一)连续X线的衰减特点 连续能谱的X线束是从某一最小值到某一 最大值之间的各种能量的光子组成的混 合射线，其平均能量一般在最高能量的 1/3到1/2之间。
g
(一)线性衰减系数
K
(一)线性衰减系数
当吸收体不存在时，K点辐射强度为I0 在辐射源和探测器之间放置厚度为△X的很薄一 层物质，由于吸收和散射K点的辐射强度变为I。 强度改变 I－I0＝-△I，-表示强度的衰减。 用不同的吸收体、不同能量的射线进行测量时： － △ I ＝μ I 0 △X 辐射在穿过薄吸收层时，辐射强度的衰减与物 质层的厚度及辐射的I0成正比，同时与线性衰 减系数μ 的数值有关；μ 随辐射束中光子能量 的增加而减小。
HVL ln 2 / 0.693/
与线性衰减系数的意义一样，HVL亦是X射线光 子能量和衰减物质材料的函数，当指明衰减材料 后，HVL表示该种物质对X射线光子的衰减能力。
窄束X线及其指数衰减规律
窄束X线及其指数衰减规律