X射线的产生与剂量
X射线剂量的概念
剂量的概念当X线管工作时，就会释放出X射线束，它是辐射的一种类型。
利用这些射线束，技术员可以对要检查的任何部位照射,然后通过胶片或成像装置生成图像。
X线穿透了目标或人体，并在整个过程中发生了衰减.用简单的术语来说，这一衰减等于是单个有放射活性的粒子的减少。
在某个测定点测量的有关辐射数量的报告中就产生了“剂量”的概念.由于X线产生过程中，不是利用了所有的X线粒子生成图像，只是使用其中的一部分光子.由于辐射可能引起人体的生物损伤，我们力求取得最大的可能效应，也就是用最小Fig. 1: Determining Dose Parameters的辐射剂量产生最佳的图像.一般而言，“剂量”的概念意味着根据环境的不同，如根据测量剂量的部位不同采用不同的量。
因为这个原因，下面就为大家介绍最常用的剂量概念.剂量参数入射剂量入射剂量是指在某个放射区域的中部，在身体或仿真模型表面测到的剂量。
但是，在X射线束的路径上如果没有被照射物体，也在此点进行测量。
只是测量时没有来自物体的散射线。
当放射线投照在一个物体时，通常都有一定的放射活性粒子的散射。
这就相当于光束照射在玻璃表面，总有一定数量的光被反射回来.用于测量入射剂量的单位是焦耳(J)每千克，也就是大家熟知的单位“格雷(Gray)”，1 Gray (Gy) = 1 J/kg。
前者的单位是用来测量入射剂量“拉德(Rad)”，采用此单位时，1 Rad (rd) = 0.01 Gy, 或者1 Gy = 100 rd 。
但由于当今使用的剂量总是很小，我们通常用"微Gy"，即0.000001 Gy这一单位来计算.入射剂量= 在患者待测表面但无患者时测得的剂量用于测量入射剂量的系统国际单位(SI unit)为Gray， 1 Gy = 1 J/kg。
表面剂量表面剂量是在被照物体表面所测的剂量。
由于射线在物体表面及深层发生散射，表面剂量与入射剂量不同，它包括入射剂量于散射剂量的总和.因此我们可以说:表面剂量=入射剂量+ 散射剂量用于测量表面剂量的SI unit是Gray (Gy)出射剂量出射剂量是在辐射区域直接接近于身体表面测得的，此时X线已从身体离开。
X线的基础知识
X线的防护
一.放射防护的三原则 1.实践的正当化； 2.放射防护最优化； 3.个人剂量的限值。
X线防护的目的在于防止发生有害的确定性效应，并将随 机性效应的发生率限制到认为可以接受的水平。
X线的防护
二.外照射防护的一般措施 1.时间防护：时间防护是指在不影响工作质量的前提下， 尽量缩短人员受照射的时间。因为受照剂量与时间成正 比，缩短受照时间，即可达到降低剂量的目的。 2.距离防护:是指在不影响工作质量的前提下，尽量延长 受照人员到X线球管和散射体的距离。对于点状源，若不 考虑空气对X线的吸收，X线按距离的平方反比衰减。 3.屏蔽防护：是指在放射源和人员之间，放置能有效吸收 放射线的屏蔽材料，从而衰减或消除射线对人体的危害。
2.随机性效应：被认为无剂量阈值，其受损的严重程度与 受照剂量的大小无关。
二.影响辐射损伤的因素 ㈠与电离辐射有关的因素 1.辐射种类；2.吸收剂量：3.剂量率；4.分次照射；5.照射 部位；6.照射面积；7.照射方式。
电离辐射对人体的伤害
㈡与机体有关的因素 1.种系：不同种系的生物对辐射的敏感性差异很大。总的 趋势是种系衍化愈高，组织结构愈复杂，辐射敏感性愈 高。 2.个体及个体发育过程：同一种系由于个体的原因，辐射 敏感也不同。同一个体不同的发展阶段，辐射敏感也不 同。 3.不同组织和细胞的辐射敏感性：人体对辐射的高度敏感 组织有：淋巴组织、胸腺、胃肠上皮、性腺和胚胎组织 等；中度敏感组织：感觉器官、内皮细胞、皮肤上皮、 唾液腺和肾、肝、肺的上皮细胞等；轻度敏感组织：中 枢神经系统、内分泌腺、心脏等；不敏感组织：肌肉、 软骨、骨组织和结缔组织等。
对屏蔽材料的要求：防护性能、结构性能、稳定性能、 经济成本。常用的屏蔽材料有铅、铁、砖、混凝土和水 等。把达到一定屏蔽效果材料的单位，称为屏蔽材料的 铅当量。单位：毫米铅（mmPb）。X线机房的主防护应 有2mmPb,副防护达到1mmPb。
第五章 X(γ)射线射野剂量学(上)
式中r0为电子束的连续慢化近似射程；ρ为组织替代材料的物理密度；Z 为深度。
第二节 百分深度剂量分布
当射线入射人体（或模体）中时，人体（或模体）内吸收 剂量将随深度变化。影响这种变化的因素有:射线能量、射 野大小、源皮距和线束准直系统等。因此在做患者体内剂 量计算时，必须考虑这些因素对百分深度剂量分布的影响。
对高能X射线，则：
式中
为射野中心轴上最大剂量点处剂量率。
建成效应 从表面到最大剂量深度区域称为剂量建成区域，此区域内剂量随深度而增 加。高能X射线一般都有建成区域存在。
对B型准直器（距体表 20cm），百分深度剂 量在表面为33％，到 4~6mm处达到100％。 随深度进一步增加，变 化比较慢。 对A型准直器，由表面 为85％到6mm处达到 100％，表明入射线中 既含有低能X射线又有 散射电子。
射线能量、组织深度和射野大小对组织空气比的影响
组织空气比（TAR）随射线能量、组织深度和射野大小的变化非常类似于 百分深度剂量。对高能X（γ）射线，组织空气比从表面开始先随组织深 度增加而增加，达到最大值后，随深度增加而减少。窄束或零照射野时， 由于没有散射线，在最大剂量深度dm后，组织空气比近似随深度增加呈指 数衰减： 式中 为给定模体材料和射线能量的窄束的平均线性衰减系数。随着射野 增大，由于散射线的贡献，使其组织空气比随深度的变化较为复杂。但因 高能X（γ）射线的散射线方向主要向前，组织空气比随深度变化关系仍 可由上式确定，只是用考虑了射野大小影响在内的有效衰减系数μeff代替 即可。
上图表示了各种能量的X（γ）射线的剂量建成情况。可以看到， 能量上升时，表面剂量减少，最大剂量深度随能量增加而增加。 200kVX射线，建成区非常窄，140kVX射线，无建成区，对 32MVX射线，建成区约5~6cm。
X射线剂量的计算
第二节 X 射线剂量的计算X 射线是与γ射线兴致相同、具有强穿透力的一种电磁辐射。
自1895年伦琴发现X 射线以来，便广泛应用与医疗、工业、农业及科学研究各方面。
实际接触X 射线的社会成员很广，故X 射线照射是构成广大居民剂量的主要来源之一。
在本节中，介绍X 射线的产生。
X 射线机的基本原理及剂量计算。
一．X 射线的产生及X 射线机的基本原理产生X 射线的机理有两种，一种是韧致辐射，另一种是特征X 辐射，如图4-8所示。
在此两种发射的X 射线中，以韧致辐射为主，因此，X 射线谱是连续谱。
实际应用的X 射线机，主要有高压电源和X 射线管组成，如图4-9所示。
X 射线管主要由蜜蜂在真空玻璃壳内的阴极、阳极和聚焦器组成。
阴极又称为电子源，它是用无私构成的阴极灯丝。
灯丝由灯丝电源供电，是指加热到2000℃以上发射电子。
灯丝电流越大，温度越高，发射的电子数愈多。
我们称从X 射管阴极上射在钨靶上的电子形成的电流为管电流。
阳极由铜或钼的金属块嵌上小块钨构成。
被加速的电子打在钨靶上，产生X 射线和大量的热，热量由铜或钼制的阳极导出。
聚焦器产生合适的电场，由电子源发射出的电子束被聚焦后，刚好打在钨靶上，以提高X 射线的输出额。
焦点愈小，X 射线源俞细小，产生的象俞清楚。
高压电源连续可调。
高压加载应急和阳极之间，使两极见形成一个电场，用来加速应急发射的电子。
电压俞高，电子获得的能量俞大，产生的X 射线的能量也俞高。
我们称加在X 射线管上的这种高压为管电压，常以千电子伏为单位。
发射X 射线的最高能量等于管电压值。
例如一台250千伏的X 射线机，被加速电子的最大能量等于250千电子伏，所发射X 射线的最高能量也等于250千电子伏。
二．X 射线剂量的计算在计算γ射线剂量时需要知道源的活度，在计算X 射线剂量时，同样也应该知道X 射线机的输出额。
输出额与X 射线机的类型、靶材料、管电流、管电压、管压波形、过滤片的种类及其厚度有关。
x射线吸收剂量
x射线吸收剂量X射线吸收剂量是指在接受X射线照射时，物质吸收射线的能量量度。
它是评估X射线辐射对人体或物体的影响程度的重要参数。
本文将介绍X射线吸收剂量的概念、测量方法、影响因素以及相关的安全措施。
一、概念X射线吸收剂量是指物质在接受X射线照射时，单位质量（通常为克）所吸收的X射线能量。
它通常用希沙姆（Sievert，Sv）或戈瑞（Gray，Gy）来表示。
希沙姆是国际上通用的剂量单位，用于评估辐射对人体的生物效应；而戈瑞是物理学中用于描述辐射吸收的剂量单位。
二、测量方法测量X射线吸收剂量的方法主要有两种：个人剂量计和环境剂量计。
1.个人剂量计：个人剂量计是佩戴在人体上的装置，用于记录个体在一定时间内暴露于X射线辐射的剂量。
个人剂量计通常采用热释光剂量计或电离室剂量计。
热释光剂量计使用热释光材料记录辐射剂量，而电离室剂量计则通过测量辐射产生的电离效应来计算剂量。
2.环境剂量计：环境剂量计是放置在工作场所或环境中的设备，用于测量环境中的辐射剂量。
环境剂量计包括固定剂量率监测仪和流动剂量率监测仪。
固定剂量率监测仪放置在固定位置，持续监测辐射剂量；而流动剂量率监测仪则可以移动，并可用于检测不同区域的辐射水平。
三、影响因素X射线吸收剂量受多种因素影响，包括以下几点：1.辐射源的能量和强度：辐射源的能量越高，吸收剂量也越大；同时，辐射源的强度越高，吸收剂量也越大。
2.物质的密度和组成：物质的密度越大，吸收剂量也越大；而物质的组成也会对吸收剂量产生影响，不同组织和器官对X射线的吸收能力有所差异。
3.辐射照射时间：接受辐射照射的时间越长，吸收剂量也越大。
4.辐射照射距离：距离辐射源越近，吸收剂量也越大；反之，距离辐射源越远，吸收剂量越小。
5.防护措施：采取适当的防护措施可以减少辐射照射，从而降低吸收剂量。
四、安全措施为了保护工作人员和公众免受X射线辐射的危害，需要采取一系列的安全措施：1.合理的辐射源使用：确保X射线设备的正常运行和维护，遵循相关的安全操作规程。
X线放射物理与防护第二章
• 2.阳极 又称阳极靶，它是使高速电子突然受阻而产生X线的地方。 阳极靶面和散热体两部分组成。通常，是将钨材料靶面焊接在实 心或空心铜材料圆柱体上。采用这种结构是因为从阴极飞来的高 速电子能，99%以上都在阳极上变为了热能，使阳极产生，很高 的温升，这就要求阳极材料既要耐高温，又要散热性能好。以便 能及时将热量传递出去，保证阳极靶面不被融化而损坏。钨的原 子序数高（Z=74），有利于提高X线产生的效率;其熔点高 （3370°C），能耐受住高速电子碰撞时产生的热量，但导热性 差。铜的原子序数和熔点较低，但导热性能好，故结合两者的优 点将阳极靶面做成将钨靶面镶嵌在镶嵌在铜散热体上的结构。
• 其他原因影响 • 半波整流，全波整流。
下图是使用钨靶X线管，管电流保持不变，将管电压从20KV逐步 增加到50KV，同时测量各波段的相对强度而绘制成的X线谱。
2、连续X线的最短波长、最强波长、平均波长及最 大光子能量。
• 最短波长
最强波长： λ最强 = 1.5 λmin
平均波长 λ平均 = 2.5λmin
• 当然X线对正常人体组织也可能产生损伤作用，故应注意对 非受检部位和非治疗部位的屏蔽防护，同时射线工作者也应注意 自身的防护。
第三节X线的产生条件和装置
研究证明，凡高速带电离子桩基物质而突然受阻，都能产生X线。 一、X线的产生条件: 1.电子源
2.高速运动的电子流
3.阳极靶
三、X线产生装置
1.电子源：电子源能提供所需数量的电子。
管电压一定时，X线管的管电流的大小反应了阴极 灯丝发射电子的情况。管电流大，表明单位时间撞 击阳极靶的电子数多，由此激发出的X线光子数也 正比地增加；照射时间长，X线量也正比地增大。 所以管电流和照射时间的乘积能反映X线的量。
X射线剂量的计算
第二节 X 射线剂量的计算X 射线是与γ射线兴致相同、具有强穿透力的一种电磁辐射。
自1895年伦琴发现X 射线以来，便广泛应用与医疗、工业、农业及科学研究各方面。
实际接触X 射线的社会成员很广，故X 射线照射是构成广大居民剂量的主要来源之一。
在本节中，介绍X 射线的产生。
X 射线机的基本原理及剂量计算。
一．X 射线的产生及X 射线机的基本原理产生X 射线的机理有两种，一种是韧致辐射，另一种是特征X 辐射，如图4-8所示。
在此两种发射的X 射线中，以韧致辐射为主，因此，X 射线谱是连续谱。
实际应用的X 射线机，主要有高压电源和X 射线管组成，如图4-9所示。
X 射线管主要由蜜蜂在真空玻璃壳内的阴极、阳极和聚焦器组成。
阴极又称为电子源，它是用无私构成的阴极灯丝。
灯丝由灯丝电源供电，是指加热到2000℃以上发射电子。
灯丝电流越大，温度越高，发射的电子数愈多。
我们称从X 射管阴极上射在钨靶上的电子形成的电流为管电流。
阳极由铜或钼的金属块嵌上小块钨构成。
被加速的电子打在钨靶上，产生X 射线和大量的热，热量由铜或钼制的阳极导出。
聚焦器产生合适的电场，由电子源发射出的电子束被聚焦后，刚好打在钨靶上，以提高X 射线的输出额。
焦点愈小，X 射线源俞细小，产生的象俞清楚。
高压电源连续可调。
高压加载应急和阳极之间，使两极见形成一个电场，用来加速应急发射的电子。
电压俞高，电子获得的能量俞大，产生的X 射线的能量也俞高。
我们称加在X 射线管上的这种高压为管电压，常以千电子伏为单位。
发射X 射线的最高能量等于管电压值。
例如一台250千伏的X 射线机，被加速电子的最大能量等于250千电子伏，所发射X 射线的最高能量也等于250千电子伏。
二．X 射线剂量的计算在计算γ射线剂量时需要知道源的活度，在计算X 射线剂量时，同样也应该知道X 射线机的输出额。
输出额与X 射线机的类型、靶材料、管电流、管电压、管压波形、过滤片的种类及其厚度有关。
X射线基础
7.2 X线摄影检查
• 优点：成像清晰，对比度良好；密度、厚 度差异较大或密度、厚度差异较小的部位 能得到显示；有客观记录。 • 缺点：每一幅照片只是一幅相对的影像， 要建立立体概念需要相互垂直的两个方法 摄影；对功能观察不及透视；费用高。
7.3 X线造影检查
• 人体组织有相当部分只依靠自身的密度、 厚度、原子序数的差异不能在普通摄影检 查中显示。此时，可将原子序数高于或低 于该组织结构的物质引入器官或周围间隙， 使之产生对比影像，此即造影检查。引入 的物质称为对比剂。
3.2.2化学效应
• · 感光作用：X线具有光化学作用，可使摄影 胶片感光。 • · 着色作用：某些物质经X线长期照射后，使 其结晶脱水变色。如铅玻璃经X线长期照射 后着色。
3.2.3生物效应
• X线是电离辐射，它对生物细胞，特别是增 殖性强的细胞有抑制、损伤、甚至使其坏 死的作用，它是放射治疗的基础。
• 5.3.2影响X线强度的因素 • · 管电压（kVp）：X线强度与管电压的平方成正 比； • · 管电流（mA）：X线强度与管电流成正比； • · 靶面物质：在一定的管电压和管电流下，靶物质 的原子序数越高，产生X线的效率就越高； • · 高压波形：X线光子能量取决于X线的最短波长， 即决定于管电压的峰值，整流后的脉动电压越接 近峰值，其X线强度越大。
3．X线的本质与特性
3.2 X线特性
• X线特性指的是X线本身的性能，它具有以 下特性： • 1物理效应 • 2化学效应 • 3生物效应
3.2.1物理效应
• · 穿透作用：X线具有一定的穿透能力。波长越短， 穿透作用越强。穿透力与被穿透物质的原子序数、 密度和厚度呈反比关系。 • · 荧光作用：荧光物质，如钨酸钙、氰化铂钡等， 在X线照射下被激发，释放出可见的荧光。 • · 电离作用：物质在足够能量的X线光子照射下， 能击脱物质原子轨道的电子，产生电离。电离作 用是X线剂量、X线治疗、X线损伤的基础。 • · 干涉、衍射、反射与折射作用：X线与可见光一 样具有这些重要的光学特性。它可在X线显微镜、 波长测定和物质结构分析中得到应用。
X光射线操作规程
第一章X线产生和性质一、X线的产生1、要有一个电子源，能根据需要随时提供足够数量的电子这些电子在电场作用下奔向阳级，便形成电流。
2、要有一个能经受高速电子撞击而产生X线的靶。
3、要有高速电子流，获得高速电子流需具备两个条件，其一是有一个高电压产生的强电场。
其二是有一个真空度较高的空间，以使电子在运动中不受气体分子的阻挡而降低能量，也能保护灯丝不致固氧化而被烧毁。
X线产生过程是含少量气体的电离，或是利用热灯丝发射电子产生电子源，当加压于阴阳两级间两端时；以垂直阴级面方向飞去而或为阴级射线，阳级承受阴级射线的撞击而产生X线。
二、X线本质特征X线的本质是一种电磁波，它的波长很短大约与原子间距为同一数量级，介于紫外线与γ射之间，电磁辐射中微波、红外线、可见光等由于光子能量小，不引起物质电离称为非电离辐射，而紫外线、X 线和γ射线由于光子能量大，能使物质产生电离，故称为电离辐射。
X线与其它电磁波一样具有波动和微粒的双重性、波动性主要表现在以一定的波长和频率在空间传播。
微粒性主要表现为以光子的形式在辐射和吸收时具有能量、质量和动量。
X线还具有反射、干涉、衍射等现象。
三、X线特征1、物理效应①穿透性。
X线的波长短、光子能量大，故穿透物质能力强。
X线穿透性不但与X线波长有关还与物质性质、结构有关。
一般高原了序数物质、密度大，吸收X线多、穿透差、人体骨中钙（原子序数20）较高，属于不透性组织各种软组织（肌肉、软骨，结缔组织以及体液原子组成其密度与不相近，属于中性透过性组织脂肪组织，排列稀疏，密度比软组织小，空腔器官含有气体排列稀疏密度更小，透过性好。
②荧光作用。
当X线照射到某些物质（如钙酸鲺、铂氰钡、银激活的硫化锌镉等）能激发出可见的荧光，荧光屏，影象增强器就是根据这一特性制作的。
③电离作用。
具有足够能量的X线光子不仅能击脱物质原子的轨道电子产生一次电离，脱离原子的电子又与其它原子碰撞，还会产生二次电离。
④热作用。
第2章 X射线的产生与剂量
X 线在称为X线管的高真空玻璃球管中产生。 球管中有两个电极：一个由铂、钨或其它高熔点 的重金属制成的阳极和一个阴极。 阴极端钨制灯丝通低电压，灯丝加热发射自由电 子。 当在两个电极之间加上高压，从阴极到阳极的电 子流（阴极射线）被加速，自由电子群在电场作 用下高速向阳极端钨靶面运动，并撞击靶面，在 撞击阳极时产生X光（X线）。
１ev=1.602*10 尔格（evg）
-12
“医用X线” ——
由X射线管产生，且光子能量一般处于 15~150keV（波长相应为0.008~0.08 nm）范围的X射线。
2.1 X射线管
直流高压电源 阳极靶 灯丝 电源 阳极体 阳极角 X线 灯丝
图2-1 X线球管结构示意图
X射线管
四要素 1、能发射电子的电子源 2、能加速电子的电场 3、能辐射X射线的靶物质 4、一个真空的环境
电离辐射是一切能引起物质电离的辐射总 称，其种类很多，高速带电粒子有α粒子、 β粒子、质子，不带电粒子有中子以及X射 线、γ射线。X射线和γ射线的性质大致相同， 把它们统称为光子。
X线的实质
一种高能光子束，具有波动性与粒子性。 X线就是由于靶物质受到高能运动的粒子 轰击而发出的电磁波。
X线特性
标识X线的特点
4）K、L、M 系均可产生，但K系最强，其它可忽 略（管壁吸收）。 K系X 标识射线强度由下式定：
图3-7 钼元素的标识辐射谱。
其中L2谱线与L1谱线重叠
图3-8 钨元素的标识辐射谱
标识X线的特点
1）波长与靶材料密切相关。 仅决定于材料，与X线其他因素无关。 2）每种元素材料的标识X线波长固定不变。 （靶原子内部能级固定） 3）强度极大，波长范围小，尖峰，可得“单 色” X 线，用于物质结构分析。
第2章X射线的产生与剂量
Liyu Huang, Ph.DDepartment of Biomedical EngineeringXidian University第2章X 射线的产生与剂量1901伦琴(Roentgen)发现X 射线(1895)1914劳厄（Laue ）晶体的X 射线衍射1915布拉格父子(Bragg)分析晶体结构1917巴克拉(Barkla)发现元素的标识X 射线1924塞格巴恩(Siegbahn )X 射线光谱学1927康普顿(Compton 等六人) 康普顿效应1936德拜(Debye) 化学1946马勒(Muller) 医学1962沃生(Wason 等三人)医学1964霍奇金(Hodgkin) 化学1979柯马克和豪森菲尔德（Cormack/Hounsfield ）医学1981塞格巴恩(Siegbahn)物理同X 射线有关的诺贝尔奖Wilhem Conrad Roentgen(1845 -1923)Roentgen's Rays Anna Bertha Roentgen(1839 -1919)Roentgen's RaysRadiograph of the hand of Mrs. RoentgenA Crookes tubeCathode Ray Tube ，CRT阴极射线管资料查阅小论文（1）：阴极射线管的产生、演化、原理、应用光的性质图2.1 电磁波谱光子的物理性质（注意单位换算）The Planck's constant h = 6.626×10-34Js~Energy (E)(eV)Wavelength ( )(nm)λλFrequency (f)(Hz)Velocity (c)(3 10 m/s)×8E = hfE = 1240 /λf = c /λ= c/fλνhch E ==光子的能量1）仅与频率或波长有关2）单位：焦耳J 、电子伏eV3）1eV 是为1个电子经过1V 电压加速后具有的能量1eV ＝1.602×10-19J医用X 线由X 射线管产生、且光子能量一般处于15~150keV （波长相应为0.008~0.08 nm ）范围的X 射线。
放射性射线
放射性射线医生的“眼睛”——X射线。
X射线诊断是利用X线来检查人体疾病的一门临床科学，是特殊的临床检查方法之一。
在近代医学中除常规检查外，X线检查是最为广泛的诊断方法，它促进了基础科学和临床科学的发展。
那么什么是X射线，它是怎么来的呢？除此以外还有那些射线呢？一、放射性的发现X射线的发现1895年11月8日，德国科学家伦琴在研究阴极射线的实验中发现了一种意想不到的现象。
当时，为了防止可见光的影响，他用厚厚的黑纸把放电管包裹起来。
在暗室中伦琴发现放电管放电时，距它1 rn外的涂有氰亚铂酸钡的荧光屏发出了微弱的荧光。
这使他十分惊奇，因为没有办法解释发出可见光的原因。
他推断，看到的荧光可能是一种未知的射线引起的。
伦琴在进一步研究中发现，这种射线能够穿透上千页书，2一3cm厚的木板，几厘米厚的橡胶板。
一只有1.5 cm以上厚度的铅板才能把它挡住。
可见，这种射线具有很强的穿透力。
1895年12月28日，伦琴发表了论文，初步总结出新射线的一些性质:直线传播，不被玻璃棱镜反射和折射，也不被电场或磁场偏转:所有物体对新射线几乎都是透明的，能显示放在盒子里的祛码，能显示人手骨骼的轮廊，可使荧光物质发光，可使照相底片感光。
伦琴无法确定新射线的本质，就把它称为x射线（X一ray)。
直到19l2年，才由德国物理学家劳厄判定X射线是频率极高的电磁波。
从透视到CT1895年伦琴发现x射线后。
很快就在医疗上得到应用.直到令天x射线仍被用于身体的透视检查，是医举诊断的重要手段。
同时，x射线还被用来治疗某些疾房.如用一定强度的x好线治疗皮肤痛。
用X射线进行治医学诊斯可以分X射线透视与x射线摄影两类。
进行透视时.将患者被检查的部位置于x射线管与银屏之间，直按通过荧先屏进行观察还可以使患者转动从不司的角度进行观察。
透视的突出优点是可以立即得到检查结果。
缺点是没有记录结果可供对比，对微小病灶的分辨力也较差。
透视时患者所接受的辐射剂量也要比摄影拍片多.医生在检查时也会受到x射线的辐射。
x射线产生的三要素
X射线产生的三要素主要包括：
1. 电子源：即电子束，其从灯丝产生，经加热到一定温度后发射电子，电子束的特性在产生X射线时非常重要。
2. 高压电场和真空条件：这能够让高速电子向阳极加速，使其具有足够的能量来撞击阳极靶面。
3. 适当的障碍物（靶面）：即阳极靶面，高速电子流在此撞击，使电子的动能部分转变为X射线能。
这个靶面通常由高原子序数、高熔点的金属制成，因为需要承受高速电子的冲击。
这三要素是产生X射线所必需的，对于理解和优化X射线的产生过程具有重要意义。
X线的产生与性质
Ｘ线的产生与性质一、Ｘ线的产生１８９５年德国物理学家伦琴在研究阴极射线管中气体放电时，用一只嵌有2个金属电极（1个阳极，1个阴极）的密封玻璃管，将管内空气抽出，并在两电极端加上几万伏的高压。
为了防止高压放电时的光线外泄，在玻璃管外面套上一层黑色纸板，他在暗室中进行这项实验时，偶然发现距玻璃管２ｍ远的地方，一块用铂氰化钡溶液浸泡过的纸板发出了明亮的荧光。
再进一步试验，用纸板、木板、书都遮挡不住这种荧光，更令人惊奇的是，当用手去拿这块发荧光的纸板时，竟在板上看到了手骨的影子。
当时伦琴认定这是一种人眼看不见、但能穿透物体的射线。
由于当时无法解释它的原理，不明它的性质，故借用数学中代表未知数的“Ｘ”作代号，称为Ｘ线，一直延用至今。
由于伦琴的发现，逐渐形成了一门崭新的学科��医用放射诊断学。
他的发现在人类历史上具有极其重要的意义，为自然科学中的医学开辟了一条崭新的道路。
为此，１９０１年伦琴荣获首届诺贝尔物理学奖。
由此，我们知道，Ｘ线是在稀薄气体放电和阴极射线的实验中被发现的。
Ｘ线被发现后，人们努力研制产生Ｘ线的仪器，找到了每当高速带电粒子撞击物质而突然受阻时都能产生Ｘ线的规律。
在实际应用中用于获得Ｘ线的带电粒子都是电子。
现在所用的一切人工Ｘ线辐射源，都是利用高速电子撞击靶物质而产生的。
概括起来，产生Ｘ线必须具备3个条件：①要有一个电子源。
能根据需要，随时提供足够数量的电子，这些电子在电场作用下奔向阳极，便形成管电流。
这个电子源在阴极端。
②要有一个能经受高速电子撞击而产生Ｘ线的靶，即阳极。
③要有高速电子流。
为获得高速电子流需具备2个条件，其一是有一个由高电压产生的强电场，使电子从中获得高速运动的能量；其二是有一真空度较高的空间，以使电子在运动中不受气体分子的阻挡和电离放电而降低能量，同时，也能保护灯丝不致因氧化而被烧毁。
二、Ｘ线的各种作用Ｘ线是一种波长极短、能量很大的电磁波。
因此Ｘ线除具有可见光的某些性质外，还具有自身的特性。
x射线
X射线X射线是波长介于紫外线和γ射线间的电磁辐射。
X射线是一种波长很短的电磁辐射，其波长约为（20～0.06）×10-8厘米之间。
由德国物理学家W.K.伦琴于1895年发现，故又称伦琴射线。
伦琴射线具有很高的穿透本领，能透过许多对可见光不透明的物质，如墨纸、木料等。
这种肉眼看不见的射线可以使很多固体材料发生可见的荧光，使照相底片感光以及空气电离等效应，波长越短的X射线能量越大，叫做硬X射线，波长长的X射线能量较低，称为软X射线。
波长小于0.1埃的称超硬X射线，在0.1～1埃范围内的称硬X射线，1～10埃范围内的称软X射线。
定义当原子接受外界能量后，原子成为激发态。
当能量不大时，原子中最外层的价电子会跃迁到较高的能级；但当能量极大时，原子内层稳定的电子也会因吸收能量而移向外层或发射出去。
当原子内层失去电子后，外层电子就会移向内层，填补空缺，当原子外层电子移向内层电子空轨道时，放出的能量是移动两个能阶的能量差，这个能量差所形成射线，就是X射线发现1895年11月8日晚，伦琴陷入了深深的沉思。
他以前做过一次放电实验，为了确保实验的精确性，他事先用锡纸和硬纸板把各种实验器材都包裹得严严实实，并且用一个没有安装铝窗的阴极管让阴极射线透出。
可是现在，他却惊奇地发现，对着阴极射线发射的一块涂有氰亚铂酸钡的屏幕（这个屏幕用于另外一个实验）发出了光.而放电管旁边这叠原本严密封闭的底片，现在也变成了灰黑色—这说明它们已经曝光了！这个一般人很快就会忽略的现象，却引起了伦琴的注意，使他产生了浓厚的兴趣。
他想：底片的变化，恰恰说明放电管放出了一种穿透力极强的新射线，它甚至能够穿透装底片的袋子。
不过目前还不知道它是什么射线，于是取名“X射线”。
于是，伦琴开始了对这种神秘的X射线的研究。
他先把一个涂有磷光物质的屏幕放在放电管附近，结果发现屏幕马上发出了亮光。
接着，他尝试着拿一些平时不透光的较轻物质—比如书本、橡皮板和木板—放到放电管和屏幕之间去挡那束看不见的神秘射线，可是谁也不能把它挡住，在屏幕上几乎看不到任何阴影，它甚至能够轻而易举地穿透15毫米厚的铝板！直到他把一块厚厚的金属板放在放电管与屏幕之间，屏幕上才出现了金属板的阴影，看来这种射线还是没有能力穿透太厚的物质。
3、X射线临床剂量学
10、校准点(calibration point)：国家技术监督
部门颁布的在射野中心轴上指定的用于校准的测 量点。 模体表面到校准点的深度记为dc。 6MV： dc =5cm； 15MV： dc =10cm； 4MeV : dc =0.8cm 6MeV , 9MeV ： dc =1cm 12MeV ,16MeV ： dc =2cm 20MeV : dc =3cm
1、楔形角α ：定义为模体内特定深度 （ 10cm ），楔形照射野等剂量 曲线的1/2射野宽 的交点连线和 射线束中心轴垂直线的夹角。
2、 楔形滤过板的种类
（1）固定角度楔形板：150、300、450、600四种 （2）一楔合成楔形板：利用一个600楔形板，以其形
成的楔形照射野和平野按照 不同的剂量比依次照射，从 而形成 00~600的任一楔形角 的楔形板。 （3）动态楔形野：利用独立准直器的运动实现的。
例2
肿瘤深度d=10cm, 用20 ×10 cm射野, 等中心照射 ,能 量6MV的X射线，求DT=200cGy时的处方剂量Dm。 查表：TMR（ d, 20 ×10 )=0.787, 射野输出因子Sc*Sp=1.024，
DT Dm = ────────── = 241（MU） TMR· SC· SP· FW· FT
6、源皮距（SSD）：从放射源沿射线束中心轴到 受照物体表面的距离。 7、源轴距（SAD）：从放射源沿射线束中心到机 器等中心的距离。 8、源瘤距（STD）：从放射源沿射线束中心轴到 肿瘤内所考虑的点的距离。
9、参考点（reference
point）：规定模体表面下射野中
心轴上某一点作为剂量计算或测量参考的点，从表面到参考点 的深度记为d0。 不同能量的参考点位置： 400KV以下，参考点取在模体表面（d0 =0） 高能X（γ）射线，参考点取在模体表面下射野中心轴上最 大剂量点位置（ d0 =dm) 钴-60 γ射线 : dm=0.5cm 6MV ：dm=1.5cm； 8MV : dm=2.0cm 15MV：dm=3.0cm
公众有效剂量率计算
公众有效剂量率计算公众有效剂量率是用来衡量人体受到辐射的剂量的一个重要指标。
在核辐射、医学影像、射线治疗等领域，人们经常接触到各种不同类型的辐射，了解公众有效剂量率的计算方法对于保护公众健康至关重要。
公众有效剂量率是指人体受到辐射后，身体组织或器官所吸收的辐射剂量与辐射源对人体产生的风险之间的比例关系。
它的计量单位是西弗（Sv），是国际公认的辐射剂量的单位。
计算公众有效剂量率的方法是将人体各个部位的辐射剂量加权求和。
不同部位对辐射的敏感度不同，因此需要对各个部位的剂量进行加权处理。
国际上通常使用国际辐射防护委员会（ICRP）制定的组织加权因子来进行加权计算。
以X射线检查为例，X射线检查是常见的医学影像检查方法，可以帮助医生发现疾病或损伤。
在接受X射线检查时，人体会暴露在X 射线辐射下，因此需要计算出公众有效剂量率来评估患者的辐射暴露情况。
需要知道X射线检查的辐射剂量。
不同类型的X射线检查，所产生的辐射剂量也不同。
例如，胸部X射线检查的剂量通常比骨盆X射线检查的剂量要小。
医院通常会记录患者接受的X射线检查的剂量。
然后，使用组织加权因子对各个器官的剂量进行加权处理。
组织加权因子是根据人体各个器官对辐射的敏感度来确定的。
例如，甲状腺对辐射的敏感度较高，因此其组织加权因子较大，而皮肤对辐射的敏感度较低，其组织加权因子较小。
将各个器官的加权剂量进行加和，得到公众有效剂量率。
公众有效剂量率的计量单位是西弗（Sv），表示人体每年受到的有效剂量。
需要注意的是，公众有效剂量率的计算是基于统计学模型和假设的，因此存在一定的不确定性。
此外，公众有效剂量率只是评估辐射对人体健康的风险，具体的影响还要考虑辐射的时间、频次和个体的敏感度等因素。
公众有效剂量率的计算可以帮助评估人体受到的辐射剂量和辐射风险。
在核辐射、医学影像、射线治疗等领域，合理控制辐射剂量对于保护公众健康至关重要。
因此，对于公众有效剂量率的计算方法有着重要的研究和应用价值。
做一次X光和CT，对人体的伤害有多大？这次医生说了实话
做一次 X光和 CT，对人体的伤害有多大？这次医生说了实话说到X光检查和CT检查，不同人对其有不同的见解，虽然多数普通群众对这两种检查的具体情况并不了解，但是大多数人都知道，不论是X光还是CT检查都会在检查过程中产生一定的辐射。
很多人在日常生活中谈辐射色变，认为只要接触到了辐射就可能导致癌变，很多人因此断定X光和CT检查对人体危害极大，来到医院因种种原因需要进行这些检查时会比较抗拒。
X光和CT作为两种非常常见的影像检查手段，其在临床工作中应用极为广泛。
不论任何检查我们在检查过程中都应权衡利弊，只要相应检查所带来的的收益远远大于弊端，那么我们就认定相应检查是必要的。
作为现代医学诊断体系下的重要检查手段，广大普通群众应该更进一步了解X光和CT的相关知识，避免因错误认识而抗拒必要的影像检查。
首先我们要来分析一下X光和CT检查的基础原理，这样大家就能够了解这两种检查为何会产生一定的辐射。
X光即为临床工作中的X线摄影检查，其应用X射线很强的穿透性来穿过人体组织，而不同人体组织本身密度差异比较大，X线穿过不同组织时被吸收量也不同，因而在荧光效应和感光效应下其所呈现出的影像也不同，这就是X线检查的基本原理。
而CT检查本质上也以X线为基础，但是与之不同的是，CT检查采取断层扫描和影像重建技术，其分辨率相较于单纯X线检查要高出很多。
这里我们可以了解到两种检查过程中都用到了X线，这就是两种检查的辐射来源。
X线是一种放射线，能够产生电离辐射，所以在检查过程中受到X线照射确实会受到一定的辐射影响。
其实除了X线以外，放射医学中还会利用很多不同的射线来进行检查和治疗工作。
这里要纠正大家一个错误的观念，很多人认为接触辐射就会致癌，但事实并非如此，辐射致癌是事实，但是只有在一定时间内吃到一定剂量的辐射才会造成切实的损害，而包括X光和CT在内的放射检查，患者接触到的辐射剂量是受到严格控制的，当辐射剂量比较低时，其对人体并不会产生实际的危害。
x射线的平均能量
x射线的平均能量
研究表明，x射线的平均能量取决于其产生方式和所用的能量源。
通常情况下，x射线的平均能量在几千到几十万电子伏特之间。
对于医学影像学中使用的x射线，其平均能量通常在30到120千电子伏特之间，这个能量范围能够穿透人体组织并产生影像。
而工业应用中使用的x射线平均能量通常要高于这个范围，以便能够穿透更厚的材料。
需要注意的是，高能量的x射线可能会对人体造成伤害，因此在使用x射线进行检查或治疗时，必须控制好所用的能量和剂量，以确保安全。
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X射线的发现
1876年，物理学家希托夫观察到真空管中的阴极 发出的射线。当这些射线遇到玻璃管壁会产生荧 光。这种射线被命名为"阴极射线" 随后，英国物理学家克鲁克斯研究稀有气体里的 能量释放，并且制造了克鲁克斯管。这是一种玻 璃真空管，内有可以产生高电压的电极。他还发 现，当将未曝光的相片底片靠近这种管时，一些 部分被感光了，但是他没有继续研究这一现象。
The structure of a X-ray tube
1. X射线管的阴极 阴极：灯丝发射电子 阴极体：聚焦电子路线， 凹面体，二次电子防护。 二次电子：从过热阳极发射的 从阳极反射回来的 可使： 灯丝断裂 玻壳破裂（可有阳极罩）
The structure of a X-ray tube
聚焦： 1）电子流电子互斥，可能发散 2）钼制凹面体，接负电，排斥电子 3）灯丝的位置与凹面体的相对位置 对电子聚焦的影响很大
一种看不见的，高穿透性的电磁波，波长比 可见光短。 X光的波长范围约为 10 m 至10 m; 相应的频率范围约为 3×10 Hz至 3×10 Hz。
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医用诊断X线的波长范围约为10 m 至10 m。
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电磁波谱
能量单位
电子伏特eV. 表示辐射能量单位普通用eV，即相当于１ 个电子在真空中通过电位差为１伏特的电 场被加速所获得的动能。
X 线在称为X线管的高真空玻璃球管中产生。 球管中有两个电极：一个由铂、钨或其它高熔点 的重金属制成的阳极和一个阴极。 阴极端钨制灯丝通低电压，灯丝加热发射自由电 子。 当在两个电极之间加上高压，从阴极到阳极的电 子流（阴极射线）被加速，自由电子群在电场作 用下高速向阳极端钨靶面运动，并撞击靶面，在 撞击阳极时产生X光（X线）。
Roentgen's Rays
Wilhem Conrad Roentgen (1845 - 1923)
Anna Bertha Roentgen (1839 - 1919)
Roentgen's Rays
Radiograph of the hand of Mrs. Roentgen
A Crookes tube
1892年赫兹进行实验，提出阴极射线可以 穿透非常薄的金属箔。赫兹的学生伦纳德 进一步研究这一效应，对很多金属进行了 实验。 亥姆霍兹则对光的电磁本性进行了数学推 导。
1895年11月8日德国科学家伦琴开始进行阴 极射线的研究。 发现过程： 伦琴也选用了克鲁克斯管重新进行阴极射 线实验，目的是为了准确观察阴极射线的 荧光作用。
１ev=1.602*10 尔格（evg）
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“医用X线” ——
由X射线管产生，且光子能量一般处于 15~150keV（波长相应为0.008~0.08 nm）范围的X射线。
2.1 X射线管
直流高压电源 阳极靶 灯丝 电源 阳极体 阳极角 X线 灯丝
图2-1 X线球管结构示意图
X射线管
四要素 1、能发射电子的电子源 2、能加速电子的电场 3、能辐射X射线的靶物质 4、一个真空的环境
X射线管的结构
2.
X射线管的阳极
固定式： 由Z（原子序数）大，耐高温 的钨，钼形成，嵌在铜制阳极体上。 散热旋转式：圆盘状，小电机驱动转动 （2800- 8500转/分）易散热，可做大功 率的管子。
3、X线管的电特性
X 线管的电特性
1）V超过临界值时，I一定，所以发射电 子均已被吸到阳极。 （电压饱和） 2 ） V 小于临界值后更小时，一定时候 I 不 随灯丝电流 i 变化，灯丝发射的电子不 能全到阳极，形成空间电荷，反而阻止 电子前行。 （温度饱和）
An X-ray tube with a rotating anode
The structure of a X-ray tube
1）阴极（阴极体，灯丝，用于发射电子） 2）阳极：受电子轰击，产生辐射X线 3）电位差：加速电子，增加功能 4）真空（近似）球管：减少电子能量损 耗，保护灯丝不氧化
图2-5 灯 丝
1887年4月，尼古拉· 特斯拉开始使用自己设计的 高电压真空管与克鲁克斯管研究X光。他发明了 单电极X光管，在其中电子穿过物质，发生了现 在叫做韧致辐射的效应，生成高能X光射线。 1892年特斯拉完成了这些实验，但是他并没有使 用X光这个名字，而只是笼统称为放射能。他继 续进行实验，并提醒科学界注意阴极射线对生物 体的危害性，但他没有公开自己的实验成果。
1895年12月28日他完成了初步的实验报告 “一种新的射线”。 他把这项成果发布在 维尔茨堡‘s Physical-Medical Society 杂志上。 为了表明这是一种新的射线，伦琴采用表 示未知数的X来命名。很多科学家主张命名 为伦琴射线，伦琴自己坚决反对，但是这 一名称仍然有人使用。1901年伦琴获得第 一个诺贝尔物理学奖。
电离辐射是一切能引起物质电离的辐射总 称，其种类很多，高速带电粒子有α粒子、 β粒子、质子，不带电粒子有中子以及X射 线、γ射线。X射线和γ射线的性质大致相同， 把它们统称为光子。
X线的实质
一种高能光子束，具有波动性与粒子性。 X线就是由于靶物质受到高能运动的粒子 轰击而发出的电磁波。
X线特性
早期的 X 线影像诊断
电离辐射的从基态激发到脱离原子，叫做电离。 由带电粒子与原子中的电子碰撞引起(直接 电离）。 不带电的粒子（中子，光子）在引起核转 变过程中产生出新的高能粒子,再由高能粒 子与原子中的电子碰撞引起（间接电离）。
电离辐射
1895年爱迪生研究了材料在X光照射下发出 荧光的能力，发现钨酸钙最为明显。1896 年3月爱迪生发明了荧光观察管，后来被用 于医用X光的检验。 1906年物理学家贝克勒耳发现X射线能够被 气体散射，并且每一种元素有其特征X谱线。 他因此获得了1917年诺贝尔物理学奖。
伦琴发现X射线后仅仅几个月时间内，它就 被应用于 医学影像。 1896年2月，苏格兰医生约翰· 麦金泰尔在 格拉斯哥皇家医院设立了世界上第一个放 射科。