射线透过物质衰减和规律

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X射线在物质中的衰减

X射线在物质中的衰减

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:212221rr I I 式中I 1,I 2分别为r 1和r 2的球面上X 射线的强度。

吸收衰减X 射线通过物质时,与物质发生相互作用过程中由于吸收和散射导致入射方向X 射线强度减少。

适用于真空一、单能X 射线在物质中的衰减规律单能窄束X 射线在物质中的衰减规律可表示为0xI I e μ-=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).1. 衰减规律2. 半价层μ693.0=HVL 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。

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。

是积累因子,描述了散射光子对辐射衰减的影响x e BI I μ-=01-34n s s n n N N N N N N N B n +=+==1nN 为物质中所考虑那一点的未经相互作用原射线光子计数率;1-35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:s N 为物质中所考虑那一点的散射线光子计数率;1B xμ=+二、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12nI I I I =+++ 1201020n xx x n I e I e I e μμμ---=+++ 式中,I 1、I 2、……I n 表示各种能量X 射线束的透过强度;I 01、I 02、……I 0n 表示各种能量X 射线束的入射强度;x 为吸收物质层的厚度。

1.12.1 射线透过物质的衰减及规律

1.12.1 射线透过物质的衰减及规律

普通坐标
吸收体厚度
吸收体厚度
指数衰减
直线衰减
单能窄束射线的衰减曲线
多种均质材料的衰减
I0
I
1 2 3
l1 l2
N
lN
根据射线衰减基本规律及指数函数性质可得 I I 0 e 1l1 e 2l2 e N lN
=I 0 e
1l1 2l2 N lN
质量吸收系数随着波长的变化有突变的原因,即 元素特征光谱产生。
质量衰减系数随能量变化曲线
质量衰减系数随能量变化曲线
4.4 半价层
X射线强度在物质中被衰减为一半时的厚度 称为该物质的半价层。
I I 0e
T
I0 ln 2 0.693 T1 2 2
同一物质对不同能量的射线,半价层不同
射线检测的物理基础
§1.12.1 射线透过物质的衰减及规 律
本节主要内容
1. 射线衰减的原因分析
2. 射线衰减在射线检测中的地位和作用
3. 有关射线的基本概念
4. 射线衰减的基本规律
上节课回顾:射线与物质相互作用
射线光子与物质原子相互作用,根据原子 种类不同、光子能量不同,作用类型: 光电效应: 光子与轨道电子作用
混合物或化学物的质量衰减系数
若构成物体的各元素的百分比含量分别为W1、 W2、W3、……,相应的各元素的质量衰减系数 分别为
m1、m2、 ,则物体的质量衰减系数可
按下式计算
m W1m W2 m W3 m
1 2 3
应用
例如:三氧化二铝(Al2O3)对0.05MeV能量的射线可按下式 计算其线衰减系数。从有关手册查到 铝(Al):相对原子质量 A=27 质量衰减系数值μm=0.357cm2/g 氧(O):相对原子质量 A=16 质量衰减系数值μm=0.211cm2/g Al2O3的密度:ρ=3.90~4.10g/cm3 取其值为3.95g/cm3 用上述数据计算 μm =0.357×[2×27/(3×16+2×27)]+ 0.211×[3×16/(3×16+2×27)]=0.2833(cm2/g) =μmρ=0.2833×3.95=1.139(cm1) 即三氧化二铝(Al2O3)的线衰减系数为1.139cm1。

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。

单能窄束x射线在物质中的衰减规律

单能窄束x射线在物质中的衰减规律

单能窄束x射线在物质中的衰减规律单能窄束 X 射线在物质中的衰减规律:单能窄束 X 射线在穿过物质时,其强度会逐渐减弱,并且衰减的程度与所穿过物质的厚度和物质的线性衰减系数成正比。

这就好比一个勇敢的冒险者在充满迷雾的森林中前行。

X 射线就像是这位冒险者,而物质就像是这片迷雾重重的森林。

森林越茂密(物质厚度越大),迷雾越浓(线性衰减系数越大),冒险者前进就越困难,能走出来的光线就越少。

我们来想象一下,X 射线这个冒险者满心欢喜地出发,以为能轻松穿越物质的领地。

可没想到,物质中的各种粒子就像一群调皮的小妖怪,它们不断地和 X 射线纠缠、拉扯。

每穿过一层物质,X 射线的能量就被这些小妖怪“偷走”一部分。

比如说,在医学上给我们做 X 光检查的时候。

如果要检查的部位比较厚,比如厚实的胸部,那 X 射线就得更努力地穿越这重重“关卡”,到达成像板上的时候,它的强度就大大减弱了。

就好像原本精力充沛的冒险者,经过长途跋涉,累得气喘吁吁,光芒也暗淡了许多。

再比如,对于不同的物质,就像是不同类型的森林。

有的物质,比如骨头,里面的粒子就像特别厉害的小妖怪,线性衰减系数大,X 射线想要通过可不容易,强度衰减得就特别厉害;而像肌肉这样的物质,里面的粒子就像相对温和一些的小妖怪,线性衰减系数小,X 射线受到的阻碍就小一些,强度衰减得也就没那么多。

据科学研究,对于常见的医疗诊断用 X 射线,穿过 1 厘米厚的人体组织,其强度可能会衰减 20%左右。

这可不是个小数字哦!总结一下,了解单能窄束 X 射线在物质中的衰减规律,对于医学诊断、工业探伤等领域可是太重要啦!有了这个规律,医生们才能通过X 光片看清我们身体内部的情况,工程师们才能检测出工业材料有没有缺陷。

如果您对这方面的知识感兴趣,想要更深入地了解,不妨去看看《探索 X 射线的奥秘》这本书,或者访问一些专业的科普网站,比如科普中国网。

相信您会在科学的海洋中收获更多的惊喜和发现!。

x射线的衰减规律公式

x射线的衰减规律公式

x射线的衰减规律公式好的,以下是为您生成的文章:咱今天来聊聊 X 射线的衰减规律公式,这可是个有点神秘但又超级有趣的话题。

我还记得有一次,我去医院陪朋友看病。

在放射科外面等着的时候,我就盯着那些设备在那瞎琢磨。

这时候,一个医生走过来,可能是看我一脸好奇,就跟我简单说了几句关于 X 射线的事儿。

咱们先来说说 X 射线是咋衰减的。

X 射线穿过物质的时候,它的强度会逐渐减弱,就好像一个大力士跑着跑着没劲儿了一样。

而描述这个衰减过程的,就是那个神秘的衰减规律公式啦。

这个公式呢,简单来说就是 I = I₀e^(-μx) 。

这里面的 I 就是穿过物质之后 X 射线的强度,I₀呢,则是入射 X 射线的初始强度。

μ 被称为线性衰减系数,它跟物质的种类、密度啥的都有关系。

x 就是 X 射线在物质中穿行的距离。

比如说,咱拿一块铝板来举例。

铝板对 X 射线有一定的阻挡作用,它的线性衰减系数是个特定的值。

如果 X 射线初始强度是 100 ,经过5 厘米厚的铝板,咱们就能根据这个公式算出穿过铝板后的 X 射线强度大概是多少。

再说说这个线性衰减系数μ ,它就像是物质的一个“秘密武器”。

不同的物质,μ 的值差别可大了。

像骨头这种密度大的,μ 就大,X 射线就不容易穿过去;像肌肉组织呢,μ 就相对小一些,X 射线就能比较轻松地通过。

想象一下,X 射线就像一群勇敢的小战士,它们拼命往前冲,但是物质就像一道道关卡,有的关卡容易过,有的关卡可难了,这就导致最后能冲过去的小战士数量不一样。

在医学成像里,这个衰减规律公式可重要了。

医生们就是靠着它来调整设备参数,得到清晰准确的图像,从而诊断出咱们身体里的毛病。

比如说拍胸片的时候,如果 X 射线的强度没控制好,要么图像太模糊看不清,要么辐射太大对身体不好。

在工业检测中,这个公式也大有用处。

检测产品内部有没有缺陷,就得靠对 X 射线衰减的精准把握。

总之,X 射线的衰减规律公式虽然看起来有点复杂,但它真的在很多领域都发挥着重要作用。

分析射线的衰减规律及其应用

分析射线的衰减规律及其应用

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
分析X射线的衰减规律及其应用
第四组:李晶晶,陈珠,陈远洪,王龙,王子文,吴鑫伟,杨震
衰减 ?
形象的说就如人 的衰老。 人的器官功能随着年龄的增大都在一步步的下降。
当X射线通过物质时,一部分X光子被吸收并转化为 其他形式的能量,一部分光子被物质散射而改变方 向,从而导致X射线原来方向上的强度衰减了。
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
I I1 I2 In
I01e 1x I 02e 2 x I 0ne n x
式中,I1、I2、……In表示各种能量X射线束的 透过强度;I01、I02、……I0n表示各种能量X射 线束的入射强度 1 、 2 、…… n 表示各种能量X射线 x为吸收物质层的厚度。

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。

射线衰减系数公式

射线衰减系数公式

射线衰减系数公式
摘要:
1.射线衰减系数公式简介
2.射线衰减系数公式的推导
3.射线衰减系数公式的应用
4.总结
正文:
射线衰减系数公式是核物理和辐射防护领域中一个重要的公式,用于描述射线在物质中的衰减规律。

它可以帮助我们理解和预测辐射的传播、衰减以及其对环境和生物体的影响。

本文将详细介绍射线衰减系数公式的推导和应用。

首先,我们来推导射线衰减系数公式。

假设有一束射线从介质1 以速度v1 穿过介质2,其厚度为d,射线在介质2 中的速度为v2。

设射线在介质1 和介质2 中的吸收系数分别为μ1 和μ2,则射线衰减系数公式可以表示为:
= N0 * exp(-∫μ * dz)
其中,N 为射线通过介质后的强度,N0 为入射射线强度,μ为射线衰减系数,z 为射线在介质中的路径。

接下来,我们来探讨射线衰减系数公式的应用。

在辐射防护中,射线衰减系数公式被用来计算辐射剂量的分布,以及设计和评估辐射防护措施的有效性。

例如,在核电站的设计和运行中,需要考虑辐射对环境和工作人员的影响,通过计算射线衰减系数,可以预测辐射的传播范围和强度,从而制定合适
的辐射防护措施。

总之,射线衰减系数公式是核物理和辐射防护领域中一个重要的公式,它有助于我们理解和预测射线在物质中的衰减规律。

X射线在物质中的衰减

X射线在物质中的衰减
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。
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。

PCBA

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线物理与防护复习过程

X线物理与防护复习过程
③穿刺注入法:(脊髓造影) 、 (经皮经肝穿 刺胆道造影)等。
二、数字化X线成像技术
计算机X线摄影CR (computed radiolography )
CR的原理 是X线透过人体后,照射到影 像板上,形成潜影,激光扫描系统扫描,将 图像信号转变为数字信号,输入机算机进行 灰阶、窗位等处理,经数/模转换变成图像, 在胶片上或荧光屏上显示。
造影检查
Contrast examination
对比剂:hyperdense (高密度)
Hypodense(低密度) Hyperdense:不易透过X-ray,也称阳性对比剂。 钡剂为barium sulfate(硫酸钡)粉末,用于消
化道造影。 碘剂、应用广泛,分为有机碘和无机碘。 有机碘水剂主要用于angiography、urography、
一、常规X线摄影技术
一、普通检查 主要应用于人体组织结构中有较好的 天然对比部位,包括透视和摄影。
(一)Fluoroscopy(透视) (二)Radiology(摄影)
Fluoroscopy(透视)
主要应用于胸部及腹部的检查。 优点: 简单、方便,可以转动体位,改变方
向观察。可直接观察器官的功能,并能立即 得出结论 缺点: 荧屏亮度较低,影像对比度及清晰 度较差,不能显示的病变轻度改变,不能观 察厚部位,对病变不能留有记录,不利于观 察比较病变的变化
cholangiography以及CT enhancement scan(CT增强)等 70年代以来开发出非离子型对比剂,具有低渗透性、 低粘度、低毒性等优点。
Hypodense(低密度)对比剂 X-ray易透过, 也称阴性对比剂。常用的有二氧化碳、氧气、 空气等。
二氧化碳可用于angiography,

射线衰减公式讲解

射线衰减公式讲解

射线衰减公式讲解好的,以下是为您生成的关于“射线衰减公式讲解”的文章:咱们先来聊聊射线这玩意儿。

你知道吗,就像咱们在黑暗中打开手电筒,那束光往前照的时候会越来越弱。

射线也差不多,它在传播的过程中,强度会逐渐减小,这背后就藏着射线衰减公式。

比如说,咱们去医院拍 X 光片。

医生让你站在那个仪器前面,机器发出的 X 射线穿过你的身体,到达后面的探测器。

可这 X 射线在穿过你身体的各种组织和器官时,可不是一往无前、保持不变的,它的能量会被吸收和散射,强度也就慢慢变弱啦。

那这个射线衰减公式到底是啥呢?简单来说,就是 I = I₀ × e^(-μx) 。

这里的 I 呢,就是经过衰减后的射线强度;I₀是初始的射线强度;μ是个很重要的参数,叫线性衰减系数,它跟射线的种类以及穿过的物质有关;x 就是射线穿过物质的厚度。

咱们拿个具体的例子来说吧。

假设初始的射线强度 I₀是 100,线性衰减系数μ 是 0.5,射线穿过的物质厚度 x 是 2。

那按照公式算一下,I = 100 × e^(-0.5×2) ,经过计算,I 大约就是 36.79 。

这就说明,射线在穿过这段物质后,强度从 100 衰减到了大约 36.79 。

再比如说,咱们去做 CT 检查。

CT 机发出的射线要穿过咱们的身体不同部位,像骨头、肌肉、内脏啥的。

因为这些部位的成分不一样,对射线的吸收和散射能力也不同,所以线性衰减系数μ 就不一样。

骨头的μ 值比较大,因为它比较密实,能更多地阻挡射线;而肌肉和内脏的μ 值相对就小一些。

这样一来,CT 机接收到的射线强度在不同部位就有差别,通过分析这些差别,医生就能知道咱们身体内部的情况啦。

我还记得有一次,在课堂上给学生们讲这个射线衰减公式。

有个小家伙特别较真儿,一直问我:“老师,那为啥射线会衰减呀?”我就跟他说:“你想想啊,射线就像个勇敢的小战士,一路上遇到各种‘敌人’,比如身体里的细胞、分子啥的,跟它们‘打架’,能量就消耗掉啦,所以就变弱了。

x光子束穿过物体时其强度与穿透物体厚度指数衰减

x光子束穿过物体时其强度与穿透物体厚度指数衰减

x光子束穿过物体时其强度与穿透物体厚度指数衰减1.引言1.1 概述概述部分应该对文章的主题进行简要说明,以引起读者的兴趣。

X光子束的强度与穿透物体厚度的指数衰减关系是一个重要的研究领域,它对于理解和应用X射线技术具有重要意义。

随着医学、工业和科学领域对X射线成像需求的增加,对X光子束在穿透物体时的强度变化规律有着更深入的探索。

而正是通过研究X光子束的指数衰减现象,我们能够更好地了解物质的结构和组成。

本文将深入研究X光子束在穿透物体过程中的特性,并探讨其强度与穿透物体厚度之间的衰减关系。

首先,我们将简要介绍X光子束的特性,包括其波长、能量和穿透能力。

然后,我们将详细分析X光子束穿透物体的过程,包括与物质相互作用的主要机制和影响穿透的因素。

最后,我们将通过实验证据阐述X光子束强度与穿透物体厚度之间的指数衰减关系。

通过本文的阐述,读者将能够更好地理解X光子束的特性和穿透物体的过程,以及它们之间的关系。

此外,本文还将讨论该衰减关系在医学诊断、工业探测和材料分析等领域的应用前景与展望。

接下来的章节中,我们将逐步展开对这个问题的详细讨论,以进一步探索X光子束穿透物体时的强度变化规律。

1.2 文章结构文章结构:本篇文章主要分为引言、正文和结论三个部分。

引言部分从概述、文章结构和目的三个方面进行阐述。

首先,文章概述部分将介绍x光子束穿过物体时的强度变化情况,并提出穿透物体厚度与强度之间的指数衰减关系。

其次,文章结构部分将说明本篇文章的整体组织结构,包括引言、正文和结论三个部分。

最后,目的部分将明确本篇文章的研究目的,即探讨x光子束在穿透物体过程中强度与厚度的关系。

正文部分将拆分为两个小节,分别讨论x光子束的特性和x光子束穿透物体的过程。

在2.1小节中,将详细介绍x光子束的特性,包括其波长、频率、能量和穿透力等方面。

在2.2小节中,将探讨x光子束穿透物体的过程,包括通过物体的过程、与物体相互作用的方式以及与物体厚度的关系等内容。

X(γ)射线射线在物质中的衰减规律分析

X(γ)射线射线在物质中的衰减规律分析
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

X射线射线在物质中的衰减规律

X射线射线在物质中的衰减规律
B1x
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。
(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=μI0 △X 辐射在穿过薄吸收层时,辐射强度的衰减与物
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
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:
(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。

x或γ射线在物质中的衰减

x或γ射线在物质中的衰减
衰减:当射线通过物质时,由于射线光子 与物质原子发生光电效应、康普顿效应和 电子对效应等一系列作用,致使出射方向 上的射线强度衰减,这一衰减称为物质所 致的衰减。
第一节 单能X射线在物质中的衰减规律 一、窄束X射线在物质中的衰减规律
X射线在穿过物质时其强度呈指数关系衰减,其衰减率为X 线在其传播行程中物质吸收系数的线性分值。
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?
放射物理与防护
放射物理与防护
学习目标
1、掌握连续X射线在物质中的减弱规律及影 响X射线在人体中衰减吸收的主要因素。
2、熟悉窄束X线及宽束X线的概念及其在介 质中的衰变规律。
3、了解X线在介质中的衰减规律,解释X线 在医疗领域的应用。
概述
1、射线强度衰减的平方反比法则 以点源为球 心,半径不同的各球面上的射线强度,与距离 (即半径)的平方成反比距离增加一倍,射线强度 将衰减为原来的1/4。
铜与铝共用,铜在上,铝在下。
(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。
(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)
脂肪 0.3393×102 0.2653×102 0.2196×102 0.2009×102 0.1905×102 0.1832×102 0.1801×102 0.1774×102 0.1755×102 0.1742×102 0.1732×102 0.1724×102
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2.7 1.8 0.8 0.58 0.524 0.482 0.494 0.53 0.6
上表分析
相同条件下,密度越大,衰减越多。 对多数材料,线衰减系数随能量升高下降
,不利因素之一就是造成缺陷检测结果对 比度下降。因此,在保证穿透情形下,尽 量选用低能X射线。 可以根据材料的线衰减系数选用屏蔽材料 ,比如”铅”。
混合物或化学物的质量衰减系数
若构成物体的各元素的百分比含量分别为W1、 W2、W3、……,相应的各元素的质量衰减系数
分别为 m1、m2、 ,则物体的质量衰减系数可
按下式计算
m W 1m 1W 2m 2W 3m 3
应用
例如:三氧化二铝(Al2O3)对0.05MeV能量的射线可按下式 计算其线衰减系数。从有关手册查到 铝(Al):相对原子质量 A=27
铁的线衰减系数
R曲线是瑞利散射部分 PE曲线是光电效应部分 C曲线是康普顿效应部 分 PP曲线是电子对效应部 分 T曲线是总的线衰减系数
铝的线衰减系数
R曲线是瑞利散射部 分 PE曲线是光电效应部 分 C曲线是康普顿效应 部分 PP曲线是电子对效应 部分 T曲线是总的线衰减系 数
铅的线衰减系数
R曲线是瑞利散射部分 PE曲线是光电效应部分 C曲线是康普顿效应部 分 PP曲线是电子对效应部 分 T曲线是总的线衰减系 数
几种材料的线衰减系数
射线能 量MeV
0.25 0.50 1.0 1.5 2.0 3.0 5.0 7.0 10.0

0.121 0.095 0.069 0.058 0.050 0.041 0.030 0.025 0.022

0.26 0.20 0.15 0.12 0.10 0.83 0.067 0.061 0.054

0.29 0.22 0.16 0.132 0.116 0.100 0.075 0.068 0.061

0.80 0.665 0.469 0.370 0.313 0.270 0.244 0.233 0.214

0.91 0.70 0.50 0.41 0.35 0.295 0.284 0.273 0.272
电子、轨道束缚弱)作用 电子对效应: 光子与原子核的库仑场作用 瑞利散射: 光子与整个原子交互作用
上节课回顾:射线与物质相互作用结果
入射X射线 I 0
0
0
散射X射线
' 0
反冲电子
瑞利散射
电子对效应 康普顿效应
电 子 俄歇电子 光 电 子 光电效应
荧光X射线 0
I 一次透射射线 0
热能
窄束射线获取装置

铅准直器
铅准直器



线

散射光子
探测器


吸收体


铅准直器



线

探测器
取 装
吸收体

4. 射线强度衰减规律
4.1 单色、窄束射线强度衰减规律
单一均质材料中,在
很小的厚度范围内强
度的衰减量与入射射
线强度和穿透物体的
厚度成正比。
I0
I IT
负号表示射线强度减 弱。
均匀物质
一次透射射线:未与物质作用,直接穿透的射线
散射线:
光子与物质作用方向改变的射线
1. 吸收和散射引起的射线强度衰减
入射光子的能量除一次透射射线外,还包括
散射:一部分转移到方向改变的光子
包括康普顿散射、瑞利散射和电子对效应
吸收:一部分转移到作用的电子或产生的 电子, 包括光电效应、电子对效应
吸收+散射
射线强度衰减(光子数的减
少、光子方向发生变化)
1. 由传播几何因素引起的强度衰减
平方反比定律:由射线源辐射的射线,以一 定的辐射角度在空间沿直线传播,随着传 播距离的增加,在以焦点为中心而半径不 同的各球面上,X射线的强度与距离的平方 成地位和作用
射线检测的物理基础
§1.12.1 射线透过物质的衰减及规 律
本节主要内容
1. 射线衰减的原因分析 2. 射线衰减在射线检测中的地位和作用 3. 有关射线的基本概念 4. 射线衰减的基本规律
上节课回顾:射线与物质相互作用
射线光子与物质原子相互作用,根据原子 种类不同、光子能量不同,作用类型: 光电效应: 光子与轨道电子作用 康普顿效应: 光子与自由电子(最外层轨道
射线强度衰减导致射线强度分布不同 胶片记录射线强度分布 射线强度差异是底片产生对比度的根本原因,起
决定性作用
射线衰减在射线检测中的地位和作用
小直径管椭圆成像
3. 射线基本概念
按射线能量分为 单色射线: 单一波长射线 多色射线: 连续波长射线 按是否考虑散射线分为 窄束射线: 一次透射射线 宽束射线: 一次透射射线+散射线
4.3 质量衰减系数
理论上常用质量衰减系数,即线衰减系数除以物质密度所
得到的值,常记为 m
m /
优点:不受物质密度和物理状态的影响。
例:水和水蒸气的m值一样,但 不同
同样地,有
m
kZ33
上式表明,对同样能量的射线,物质的原子序数越大,物 质的密度越大,射线在物体中受到的衰减也越大;对不同 能量的射线,当穿过同一种物体时,能量低的射线将受到 更大的衰减。
质量衰减系数值μm=0.357cm2/g 氧(O):相对原子质量 A=16
质量衰减系数值μm=0.211cm2/g Al2O3的密度:ρ=3.90~4.10g/cm3
取其值为3.95g/cm3 用上述数据计算 μm =0.357×[2×27/(3×16+2×27)]+
0.211×[3×16/(3×16+2×27)]=0.2833(cm2/g)
I I I
IT
T
T
射线强度衰减公式
I T
I
dI dT
I
IT
dI
T
dT
I I0
0
T0时 ,ITI0
I I0eT
朗伯-比尔定律
即射线衰减基本规律。
意义:计算穿过物体后的透射射线强度。
4.2 线衰减系数μ
物理意义:射线穿透单位厚度物质时,射 线强度的相对衰减量或衰减百分比。
dI 1
I dT
=μmρ=0.2833×3.95=1.139(cm1)
即三氧化二铝(Al2O3)的线衰减系数为1.139cm1。
I
I NT
ph CPR
Nph NCNPNRN ph CPR
单位:cm-1
线衰减系数μ的影响因素
kZ33
影响因素: 物质原子序数、密度、射线能量 同样能量的射线,穿过物质的原子序数越大,物
质密度越大,射线在物体中受到的衰减也越大。 不同能量的射线穿过同一种物体时,能量低的射
线将受到更大的衰减。
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