大学医用物理X射线.
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2024年度医用物理学X射线PPT大纲
骨骼系统X射线检查
介绍骨骼系统X射线检查在骨折、骨肿瘤等疾病诊断中的价值。
2024/2/2
25
放射治疗原理及设备介绍
放射治疗原理
阐述放射治疗的基本原理，即通过高能X射线破坏肿瘤细胞的DNA 结构，从而达到治疗目的。
放射治疗设备
介绍常见的放射治疗设备，如医用直线加速器、钴60治疗机等，以 及它们的工作原理和适应症。
2024/2/2
数字设备
包括数字平板探测器、计 算机图像处理系统等。
优势
减少辐射剂量、提高空间 分辨率、便于存储和传输 等。
15
计算机断层扫描（CT）原理及应用
原理
利用X射线和计算机技术， 对人体进行断层扫描，获 取三维立体影像。
2024/2/2
设备
主要包括CT扫描机、图像 重建系统和后处理工作站 等。
2024/2/2
32
THANKS
感谢观看
2024/2/2
33
28
技术创新方向预测
更高分辨率和更快速成像 技术
研发更先进的X射线成像技术，提高图像分 辨率和成像速度，以满足日益增长的医疗需 求。
2024/2/2
低剂量X射线成像技术
通过优化X射线源、探测器和成像算法等，降低辐 射剂量，减轻对患者的潜在伤害。
多模态融合成像技术
将X射线与其他医学影像技术（如超声、 MRI等）相结合，实现多模态融合成像，提 高诊断准确性和效率。
2024/2/2
X射线定义
X射线是一种电磁波，具有穿透性 强、波长短、能量高等特点。
发现历史
1895年由德国物理学家伦琴发现 ，并因此获得首届诺贝尔物理学 奖。
4
X射线产生原理与设备
产生原理
介绍骨骼系统X射线检查在骨折、骨肿瘤等疾病诊断中的价值。
2024/2/2
25
放射治疗原理及设备介绍
放射治疗原理
阐述放射治疗的基本原理，即通过高能X射线破坏肿瘤细胞的DNA 结构，从而达到治疗目的。
放射治疗设备
介绍常见的放射治疗设备，如医用直线加速器、钴60治疗机等，以 及它们的工作原理和适应症。
2024/2/2
数字设备
包括数字平板探测器、计 算机图像处理系统等。
优势
减少辐射剂量、提高空间 分辨率、便于存储和传输 等。
15
计算机断层扫描（CT）原理及应用
原理
利用X射线和计算机技术， 对人体进行断层扫描，获 取三维立体影像。
2024/2/2
设备
主要包括CT扫描机、图像 重建系统和后处理工作站 等。
2024/2/2
32
THANKS
感谢观看
2024/2/2
33
28
技术创新方向预测
更高分辨率和更快速成像 技术
研发更先进的X射线成像技术，提高图像分 辨率和成像速度，以满足日益增长的医疗需 求。
2024/2/2
低剂量X射线成像技术
通过优化X射线源、探测器和成像算法等，降低辐 射剂量，减轻对患者的潜在伤害。
多模态融合成像技术
将X射线与其他医学影像技术（如超声、 MRI等）相结合，实现多模态融合成像，提 高诊断准确性和效率。
2024/2/2
X射线定义
X射线是一种电磁波，具有穿透性 强、波长短、能量高等特点。
发现历史
1895年由德国物理学家伦琴发现 ，并因此获得首届诺贝尔物理学 奖。
4
X射线产生原理与设备
产生原理
医用物理学第十四章 X射线
§14-1 X射线的基ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ性质
｛波长很短的电磁波
X射线的本质： 能量很大的光子流
X射线除具有一系列电磁波共同特性外，还有如下性质。
（1）荧光作用：能使原子或分子处于激发态，当它们 回到基态时发出荧光。有些激发态是亚稳态，停止 照射后，能在一段时间内发出磷光。X射线透视，就 是利用荧光作用显示透过人体后所成的影像。
第十四章 X射线
•
•
•
•
X射线又称伦琴射线，是1895年由伦琴（W .K.Röntgen）在 研究稀薄气体放电时发现的。 X射线的发现，对物质微观结构 理论的深入研究和技术上的应用都有重大意义。
本章将介绍X射线的性质和发生、 X射线谱、物质 对X射线的吸收规律和X射线在医学上的应用。
二、 X射线的强度和硬度
X射线的强度和硬度可以通过加在管子上的管 电压、管电流和照射时间来控制。
X射线的强度 是指单位时间内通过垂直于射线方
向单位面积上的辐射能量。用I表示
n
I Nh N1h1 N2h2 i1
式中 N1, N2 Nn
Nnhn
分别表示单位时间内通过垂直于射线方向单位
• 管电压愈高，则轰击靶面电子的动能愈大，发 射X光子的能量也愈大，而能量愈大的光子愈 不易被物质吸收。医学上用管电压的千伏数 （kV）表示X射线的硬度。
强度是从数量上描述X射线的物理量， 硬度是从质量上描述X射线的物理量， 前者决定影像的 •亮度，后者决定影像 的清晰度，在临床上，必须合理兼顾 地选择强度和硬度，即毫安数和千伏 数，才能获得较理想的透视效果。
面积上具有相对应能量为 h1、h 2 h n 的光子数。 由式可知 ，I 与 N 和hν成正比。 两种方法可使 I 增加：①增加管电流 ②增加管电压 在一定管电压下，医学上用管电流 的mA数表示X射线的 强度。
｛波长很短的电磁波
X射线的本质： 能量很大的光子流
X射线除具有一系列电磁波共同特性外，还有如下性质。
（1）荧光作用：能使原子或分子处于激发态，当它们 回到基态时发出荧光。有些激发态是亚稳态，停止 照射后，能在一段时间内发出磷光。X射线透视，就 是利用荧光作用显示透过人体后所成的影像。
第十四章 X射线
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X射线又称伦琴射线，是1895年由伦琴（W .K.Röntgen）在 研究稀薄气体放电时发现的。 X射线的发现，对物质微观结构 理论的深入研究和技术上的应用都有重大意义。
本章将介绍X射线的性质和发生、 X射线谱、物质 对X射线的吸收规律和X射线在医学上的应用。
二、 X射线的强度和硬度
X射线的强度和硬度可以通过加在管子上的管 电压、管电流和照射时间来控制。
X射线的强度 是指单位时间内通过垂直于射线方
向单位面积上的辐射能量。用I表示
n
I Nh N1h1 N2h2 i1
式中 N1, N2 Nn
Nnhn
分别表示单位时间内通过垂直于射线方向单位
• 管电压愈高，则轰击靶面电子的动能愈大，发 射X光子的能量也愈大，而能量愈大的光子愈 不易被物质吸收。医学上用管电压的千伏数 （kV）表示X射线的硬度。
强度是从数量上描述X射线的物理量， 硬度是从质量上描述X射线的物理量， 前者决定影像的 •亮度，后者决定影像 的清晰度，在临床上，必须合理兼顾 地选择强度和硬度，即毫安数和千伏 数，才能获得较理想的透视效果。
面积上具有相对应能量为 h1、h 2 h n 的光子数。 由式可知 ，I 与 N 和hν成正比。 两种方法可使 I 增加：①增加管电流 ②增加管电压 在一定管电压下，医学上用管电流 的mA数表示X射线的 强度。
2024年《医学物理学》课件X射线
《医学物理学》课件X射线《医学物理学》课件：X射线一、引言医学物理学是物理学在医学领域中的应用，为医学研究和临床实践提供理论支持和实验方法。
X射线作为一种重要的医学成像技术，对于疾病的诊断和治疗具有重要意义。
本课件将详细介绍X射线的基本原理、产生方式、成像原理及其在医学领域的应用。
二、X射线的基本原理1.X射线的发现19世纪末，德国物理学家伦琴在实验中发现了X射线。
他发现，当阴极射线管中的电子高速撞击金属靶时，会产生一种穿透力极强的电磁波，即X射线。
2.X射线的特性（1）穿透性：X射线具有很强的穿透能力，可以穿透人体软组织，但无法穿透骨骼和重金属等高密度物质。
（2）荧光效应：X射线照射到某些物质上时，会使这些物质发出荧光，如X射线照射到硫化锌屏上，会发出明亮的蓝光。
（3）感光性：X射线可以激发感光物质，如胶片，产生潜影，从而实现成像。
（4）电离性：X射线具有一定的电离能力，可以使空气分子电离，产生电离效应。
三、X射线的产生1.X射线管X射线管是产生X射线的主要设备，由阴极、阳极和真空玻璃壳组成。
阴极发射电子，阳极接收电子并产生X射线。
阳极通常由钨、钼等高熔点金属制成，以承受高温。
2.X射线发生条件（1）高真空：X射线管内必须保持高真空状态，以避免空气分子对X射线的吸收和散射。
（2）高温阳极：阳极在高速电子撞击下，温度升高，产生X射线。
（3）高速电子流：阴极发射的电子在高压作用下，形成高速电子流，撞击阳极产生X射线。
四、X射线成像原理1.X射线成像X射线成像利用X射线的穿透性和感光性，将X射线透过人体或物体，使感光材料（如胶片）产生潜影，从而实现成像。
2.X射线成像设备（1）X射线摄影（X-rayRadiography）：利用X射线透过人体，使胶片感光，从而获得人体内部结构的影像。
五、X射线在医学领域的应用1.诊断（1）骨折、脱位：X射线成像可以清晰地显示骨骼结构，对骨折、脱位等外伤的诊断具有重要意义。
西安交通大学医用物理学第十四章 X 射线
阴——阳：通过电流（阴极发射电子流）
管电流（mA）
b. 降压变压器(T1)：
管电流大小由阴极发射电子数目决定 调节电阻：控制钨丝电流
c. 升压变压器(T2)： 调节变压器的匝数：控制管电压 整流电路：直流高压
2. 产生：加热灯丝
电子
高速电子流
靶
高速电子流 产生X射线具备的条件：
靶
受阻 X射线
＜ 1％转换成X射线 ＞ 99％转换成热
三. 几种常见的激光器
1. 气体激光器
氦 氖 激 光 器
高压 直流电源
工作物质：氖气
激励方式：直流气体放电
电子经电场加速后，与 He 碰撞。处于激发态的 He 与 Ne 碰撞，把能量传递给 Ne，使它在亚稳态（3s、2s）和激发
态（3p、2p）之间形成反转分布。
2. 固体激光器
红宝石
脉冲
氙灯
红
椭圆柱面
2) 延长增益介质 介质增益←→光的损耗
增益介质 I0
I0 eGL
≤
激光：增益大于损耗
r1r2I0 e2GL
r1r2e2GL 1
若 G Gm可能使
r1r2e2GL 1
r2 r1I0 e2GL
L
r1I0 eGL r1
Gm
1 2L
ln
1 r1r2
阈值增益系数
G Gm as a ——产生激光的阈值条件
0.0213nm
钨的k系 标识线
100kV 65
λ/nm
0
0.01 0.02
0.03
0.04
高速电子与靶材料内层电子作用,一部分能量给内层电子
使内层电子从原子中脱出，内层空出一个位置
O
2024版年度《医学物理学》课件X射线
02
X射线与物质的相互 作用
X射线在物质中传播时，会与物 质发生相互作用，包括光电效应、 康普顿散射和电子对效应等。
03
人体组织对X射线的 吸收差异
不同组织对X射线的吸收程度不 同，这种差异是放射诊断学的基 础。
2024/2/2
14
计算机断层扫描技术（CT）原理
CT技术概述
CT是一种利用X射线对人体进行 断层扫描的医学影像技术，能够 获取人体内部的三维结构信息。
警示标识握实验室安全操作规程，如设备的安全操作、化学品的安全
使用等。
26
应急处理预案演练
2024/2/2
应急处理预案内容
了解应急处理预案的内容，包括应急组织、应急设施、应急响应 程序等。
应急演练的实施
熟悉应急演练的实施过程，包括演练计划制定、演练场景设置、 演练过程记录等。
2024/2/2
描述
电子对产生是X射线与物质相互作用的一种重要方式，其产生几 率与光子能量和物质原子序数有关。产生的正负电子对进一步 与物质发生相互作用，导致X射线在物质中的吸收和衰减。
11
物质吸收和衰减规律
吸收规律
物质对X射线的吸收遵循指数衰减规律，即X射线强度随穿透深度呈指数下降。 吸收系数与物质密度、原子序数和光子能量有关。
18
辐射剂量单位及换算关系
辐射剂量基本单位
戈瑞(Gy)，表示单位质量物质吸收的电离辐射能 量。
常用辐射剂量单位
拉德(rad)，1Gy=100rad，用于表示X射线或γ射 线在空气中产生的电离作用。
剂量当量单位
希沃特(Sv)和雷姆(rem)，用于考虑不同射线的生 物效应差异。
2024/2/2
19
《医学物理学》课件X射线
《医学物理学》课件X射线一、教学内容本节课的教学内容选自《医学物理学》中关于X射线的章节。
具体内容包括：X射线的发现、X射线的特性、X射线的产生、X射线的传播、X射线的应用等方面。
二、教学目标1. 让学生了解X射线的发现过程，知道X射线是由德国物理学家伦琴发现的。
2. 使学生掌握X射线的基本特性，如穿透性、荧光效应、摄影等。
3. 让学生了解X射线的产生原理，包括阴极射线撞击靶材、加速电荷等。
4. 使学生明白X射线在医学中的应用，如诊断疾病、治疗肿瘤等。
三、教学难点与重点重点：X射线的发现、X射线的特性、X射线的产生、X射线的传播、X射线的应用。
难点：X射线的产生原理、X射线在医学中的应用。
四、教具与学具准备教具：多媒体课件、X射线演示仪、X射线图片等。
学具：笔记本、彩色笔、课本等。
五、教学过程1. 情景引入：通过播放伦琴发现X射线的视频，激发学生的兴趣，引出本节课的主题。
2. 知识讲解：a. 介绍X射线的发现过程，讲解伦琴的实验及发现。
b. 讲解X射线的基本特性，如穿透性、荧光效应等，并展示相关图片。
c. 讲解X射线的产生原理，包括阴极射线撞击靶材、加速电荷等。
d. 讲解X射线在医学中的应用，如诊断疾病、治疗肿瘤等，并展示相关图片。
3. 例题讲解：分析X射线在医学中的应用实例，如骨折检查、胸部CT等。
4. 随堂练习：让学生结合课本，思考X射线在医学中的其他应用。
5. 课堂互动：邀请学生分享自己对X射线的了解，解答学生的疑问。
六、板书设计板书内容：X射线1. 发现：伦琴实验2. 特性：穿透性、荧光效应3. 产生：阴极射线撞击靶材、加速电荷4. 传播：直线传播、能级衰减5. 应用：医学诊断、治疗肿瘤等七、作业设计1. 请简述X射线的发现过程。
2. 列举X射线的两种基本特性，并说明其在医学中的应用。
3. 解释X射线是如何产生的，并画出简要示意图。
4. 思考X射线在医学中的其他应用，并简要介绍。
答案：1. X射线是由德国物理学家伦琴在1895年发现的。
医用物理学X射线
管电流—调节变阻器R，以控制阴极发射的电 子数，从而控制管电流。
阴级
+ 阳级
冷却水
X 射线 (0.04 ~ 10nm)
K<
E1
P
E2
措施：（1）阳极镶在大块铜片上 （2）使电子打在阳极上的面积大些（焦斑） 太大会使像模糊。 （3）使阳极高速旋转 （4）间歇工作 （5）选择熔点高的靶材料 （6）原子序数大的产生X射线的效率高
第三节 X射线的衰减规律
X射线通过物质时，原进行方向强度逐渐减弱 的现象称为物质对X射线的吸收。
一、单能窄束X射线的吸收衰减规律
实验发现：单色平行X射线束通过厚度为dx的物质
层后，其强度减少量-dI与厚度dx以及通过该薄层
的射线强度I成正比。 -dI=Idx
I I0ex
I0: 入射的X射线强度
第二节、X射线的基本性质
X射线除了具有光的一般特性，如反射、折 射、干涉、衍射和偏振等现象之外，由于它的波 长短，还具有如下一些特性：
1、贯穿本领 很强 小，大，光子能量 h大 贯穿本领很强，能够进入物体内部甚至 穿透物体。贯穿程度与物质性质和X射线光子能 量有关。
2、荧光作用 X射线人眼看不见，但能使某些 物质（硫化锌）产生荧光，荧光强度与X射线的强 弱有关。X射线透视就是利用荧光作用来观察X射线 透过人体后所成的影象。
min
hc . 1 eU
min
1.242 nm U (kV)
2、标识X射线谱 产生机制
标识谱特性
标识X射线谱是原子内层电子跃迁产生的。 各元素的标识谱有相似的结构。 标识谱的波长取决与阳极靶的材料，不同的
靶物质有不同的X射线谱。 当管电压为几十千伏时才能激发标识谱。
阴级
+ 阳级
冷却水
X 射线 (0.04 ~ 10nm)
K<
E1
P
E2
措施：（1）阳极镶在大块铜片上 （2）使电子打在阳极上的面积大些（焦斑） 太大会使像模糊。 （3）使阳极高速旋转 （4）间歇工作 （5）选择熔点高的靶材料 （6）原子序数大的产生X射线的效率高
第三节 X射线的衰减规律
X射线通过物质时，原进行方向强度逐渐减弱 的现象称为物质对X射线的吸收。
一、单能窄束X射线的吸收衰减规律
实验发现：单色平行X射线束通过厚度为dx的物质
层后，其强度减少量-dI与厚度dx以及通过该薄层
的射线强度I成正比。 -dI=Idx
I I0ex
I0: 入射的X射线强度
第二节、X射线的基本性质
X射线除了具有光的一般特性，如反射、折 射、干涉、衍射和偏振等现象之外，由于它的波 长短，还具有如下一些特性：
1、贯穿本领 很强 小，大，光子能量 h大 贯穿本领很强，能够进入物体内部甚至 穿透物体。贯穿程度与物质性质和X射线光子能 量有关。
2、荧光作用 X射线人眼看不见，但能使某些 物质（硫化锌）产生荧光，荧光强度与X射线的强 弱有关。X射线透视就是利用荧光作用来观察X射线 透过人体后所成的影象。
min
hc . 1 eU
min
1.242 nm U (kV)
2、标识X射线谱 产生机制
标识谱特性
标识X射线谱是原子内层电子跃迁产生的。 各元素的标识谱有相似的结构。 标识谱的波长取决与阳极靶的材料，不同的
靶物质有不同的X射线谱。 当管电压为几十千伏时才能激发标识谱。
医用物理学 第十三章 X射线 公开课课件
动—碰撞在靶上—有X
220V AC
射线辐射.
② 电源：由低压电源和高压电源两部分组成。 ③ 散热装置：（99%）
❖ 常用的散热方法有： 铜制阳极，间歇使用，自冷却方式。 空气散热，空心阳极，加散热板、吹风等。 水冷或油冷，采用浸泡式或循环式冷却。 旋转阳极，以分散热量。
三.实际焦点与有效焦点
1、实际焦点： 电子流在靶面上的撞击面积叫实际
①定义：
指X射线的贯穿能力——表示X射线的质. 贯穿能力越强 → X射线越硬
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.
②决定因素：只决定于X射线的波长，既每个光子
的能量h，而与光子数目无关。 每一个光子的能量h →硬度
③硬度在临床上的表示法：用管电压的kV数来表示, 医学上把X射线的硬度按管电压分为：极软X射线、 软X射线、硬X射线、极硬X射线。
§13.4 物质对X射线的衰减规律
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. 一、单色平行X射线的衰减规律——朗伯定律
I I0e- x
x
I0
I
Beuguer Lambret
Law
二、衰减系数
1、线性衰减系数 - 1 dI
I dx
物理意义：物质对X射线衰减强弱的程度.
2、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.
采用质量吸收系数后，吸收规律可以表示为：
I
I e-m xm 0
3、质量厚度Xm：xm=ρx，单位：kg/m²(g/cm2)
I=I0e- x 和 I=I0e-mxm x=mxm 4、半价层X1/2：
2024年度《医学物理学》X射线课件
2024/3/23
25
X射线对人体危害及防护措施
时间防护
尽量缩短暴露在X射线下的 时间，减少辐射剂量。
2024/3/23
距离防护
增加与X射线源的距离，降 低辐射强度。
屏蔽防护
使用铅板、混凝土等屏蔽 材料遮挡X射线，减少散射 线的影响。
26
国内外相关法规标准概述
《电离辐射防护与辐射源 安全基本标准》
康普顿效应
X射线光子与原子外层电子发 生弹性碰撞，光子将部分能量 传递给电子，改变其运动方向
。
电子对效应
当X射线光子的能量足够高时 ，可在原子核库仑场作用下转
化为一对正负电子。
6
汤姆逊散射
低能光子与原子中的束缚电子 发生弹性碰撞，光子改变方向
而不改变能量。
X射线成像技术
02
2024/3/23
7
传统X射线成像原理
善影像质量，提高诊断效果。
9
数字X射线成像技术
数字平板探测器
采用光电转换器件将X射线转换为数字信号，实现直接数字化成像 ，具有高分辨率、高灵敏度、低噪声等优点。
数字影像处理
利用计算机图像处理技术对数字X射线影像进行增强、重建、三维 可视化等处理，提高影像质量和诊断效果。
数字影像存储与传输
采用DICOM标准对数字X射线影像进行存储和传输，实现医学影像的 共享和交流。
美国、欧洲等国家和地区的相关法规 和标准，如美国FDA发布的放射卫生 法规、欧洲EN标准等
29
医疗机构如何确保安全使用X射线
设备采购与验收
2024/3/23
采购符合国家和行业标准的X射线设备。
对新购设备进行严格的质量检测和验收，确保设备性能和安全防护符合 要求。
X射线—医用物理学
§4 X射线的医学应用
乳 腺 肿 瘤 治 疗 机 牙科X射线治疗机
§4 X射线的医学应用
二、诊断
1.常规透视和摄影 2.数字减影血管造影
三、X-CT(X-ray computed tomography) ——X射线计算机断层扫描
CT构造原理图
工作原理
CT是用X线束对人体的某一部分按一定厚度的 层面进行扫描，当X线射向人体组织时，部分射线 被组织吸收，部分射线穿过人体被检测器接收， 产生信号。因为人体各种组织的疏密程度不同，X 线的穿透能力不同，所以检测器接收到的射线就 有了差异。将所接收的这种有差异的射线信号， 转变为数字信息后由计算机进行处理，输出到显 示的荧光屏上显示出图像，这种图像被称为横断 面图像。
§3 X射线的基本性质
一、X射线的衍射
——布拉格方程
此式的物理意义在于：规定了X射线在晶体内产生衍射 的必要条件，只有d、θ 、λ 同时满足布拉格方程时， 晶体才能产生衍射。
§3 X射线的基本性质
DNA 晶体的X衍射照片
DNA 分子的双螺旋结构
对大分子 DNA 晶体的成千张的X射线衍射照片的 分析，显示出DNA分子的双螺旋结构.
§2 X射线谱
二、标识X射线谱
1. 产生机制
原子外较高各能级 的电子跃迁到内壳 层的空位产生的。
§2 X射线谱
2. 标识谱特性
不论管电压如何变 化，标识谱所在的 位置都不变；在整 个谱线中所占的比 例很少。
标识X射线在认识原 子的壳层结构和物质 的化学元素分析中非 常重要。
§3
X射线的基本性质
1. 贯穿本领：波长短，能量大，穿透力强
2. 荧光作用： X荧光 3. 感光作用： 感光板感光 制作X射线像片
《医学物理学》课件--X射线
X射线的产生
1 2
电子与靶物质相互作用
X射线可以通过电子与靶物质相互作用产生，电 子在靶物质中减速并损失能量，从而辐射出X射 线。
特征谱线
X射线具有特征谱线，根据其波长可以对其进行 分类和标识。
3
产生装置
X射线产生装置通常包括电子枪、靶物质和加速 器，电子枪产生电子束打到靶物质上，产生X射 线。
02
介入治疗
在X射线透视的引导下，通过导管等医疗器械进入人体内部， 对疾病进行治疗。
06
实验操作与演示
X射线实验操作步骤与演示
步骤1
步骤2
步骤3
步骤4
准备实验器材，包括X射线管、 电源、控制开关、探测器等。
将X射线管连接到电源，并调整 电压至适当值。
将探测器放置在X射线管的一侧 ，并将控制开关打开。
X射线的基本物理概念
原子结构与X射线产生
原子结构
X射线是由原子内层电子跃迁时释放的能量，具有极短波长和较高能量的电 磁波
X射线ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ生
X射线产生方式包括天然放射性衰变和人工辐射，人工辐射包括X射线管和粒 子加速器
X射线的波动性
光的波动性
X射线具有波动性，其传播方向和振动方向与传播方向垂直
衍射
X射线具有波的特性，可以发生衍射现象，通过晶体产生干涉和衍射现象
X射线在医学诊断中广泛应用于CT、 X射线摄影、乳腺摄影等，利用人体 不同组织对X射线的吸收程度不同， 获取人体内部结构和病变信息。
要点三
其他应用
X射线衍射还可应用于材料科学、化 学、环境科学等领域，如分析材料微 观结构、研究化学反应历程等。
05
X射线在医学中的应用
X射线在医学影像中的应用
医用物理学课件X射线及其医学应用(2024)
2024/1/30
20
放射治疗方案制定过程
初步评估
通过影像学检查和病理分析，确定肿瘤类型、分期和患者身体状 况。
方案制定
根据评估结果，制定个性化的放射治疗方案，包括照射方式、剂 量和频率等。
方案调整
在治疗过程中，根据患者病情变化和副作用情况，及时调整治疗 方案。
2024/1/30
21
疗效评估及副作用管理
01
1895年，德国物理学家伦琴 在研究阴极射线时首次发现X
射线。
2024/1/30
02
03
X射线的发现对医学诊断产生 了革命性的影响，开启了医
学影像技术的新篇章。
早期X射线设备简单，辐射剂 量大，随着技术进步，设备 逐渐完善，安全性得到提高
。
4
X射线产生原理与设备
X射线产生原理
高速电子撞击靶物质时，部分动能转化 为X射线辐射出来。
2024/1/30
31
面临挑战及解决策略
技术创新与成本效益平衡
在追求技术创新的同时，要考虑成本效益，让 更多的患者受益。
跨学科合作与人才培养
加强医学、物理学、工程学等多学科的交叉融 合，培养具备跨学科背景的人才。
2024/1/30
法规政策与伦理问题应对
关注新技术应用带来的法规政策和伦理问题，制定相应的应对策略和措施。
2024/1/30
定义
电子对产生是指X射线光子在物质原子的核库仑场作用下， 转化为一个正电子和一个负电子的过程。
发生条件
电子对产生的发生几率与物质原子序数的二次方成正比， 与光子能量的平方根成正比。因此，在高能X射线或高原子 序数物质中，电子对产生相对较多。
应用
电子对产生在医学物理和放射治疗中有一定应用，如正电 子发射断层扫描（PET）等。
《医学物理学》课件--X射线
用。
X射线在工业上的应用
无损检测
X射线被广泛应用于工业生产中 的无损检测，检测材料内部是否 存在缺陷。
质量检测
X射线可以用于检测产品的质量 ，例如检测焊接点的质量或铸件 中的气泡。
其他应用
X射线还在工业生产中用于射线 照相、测厚和荧光分析等方面。
X射线在科学上的应用
结构分析
X射线被用于分析物质的结构，例如晶体结构和化学结构。
X射线谱
X射线能谱
连续能谱
X射线能谱是连续的，由高能端至低能端形成一条连续曲线，代表X射线的能量分 布。
特征能谱
在连续能谱上，会出现若干个明显的小峰，这些小峰代表了特定元素的特征能量 。
X射线强谱
强度与能量关系
X射线强谱指的是单位时间内从一定面积的X射线源发射的X 射线光子的数目。
强度与波长关系
《医学物理学》课件--x射线
xx年xx月xx日
目 录
• X射线的产生 • X射线的性质 • X射线谱 • X射线的应用 • 安全防护
01
X射线的产生
电子的韧致辐射
电子减速高能电子与靶物质相互来自用，能量逐渐损失，转化为韧致辐射。
韧致辐射的特点
波长短，能量高，方向性强，穿透力强。
X射线管
组成
电子枪、阳极靶、真空玻璃管。
康普顿散射
当X射线照射到物质上时，会与电 子发生相互作用，产生康普顿散射 。
康普顿散射与光电效应
康普顿散射
当X射线光子与静止的自由电子发生碰撞时，光子的动量和能量会发生变化 ，产生康普顿散射。
光电效应
当X射线光子照射到金属表面时，金属表面的电子会吸收光子的能量并从金属 表面逸出，产生光电效应。
医学物理学X射线
魏杰制作， 版权所有，
1 不得翻录。
产生
X射射线线谱谱
性质
衰减
应用
部作分业作 业解答 阅魏制录读杰作像材料 ，版 回权结主所束页 有， 不得 翻录
。 1
第16章 X射线
医学物 理学
第十六章 X射线
问题：
1、因发现或研究X射线取得成就而荣获诺贝尔物 理学奖的人有多少？
因发现或研究X射线取得成就而荣获诺贝尔物 理学奖的人多于8人，如伦琴、劳厄、布拉格（父 子）、巴坷拉、西格班、康普顿、里卡尔多·贾 科尼等。
。 5
第16章 X射线
医学物 理学
X射线发现以 后，很快就被应 用于医学，成为 现代医学诊断、 治疗和研究的重 要手段。
返 回 前 页 后 页
魏杰制作， 版权所有，
6 不得翻录。
第一节 X射线的产生
一、X射线的产生条件和装置：
产生
X射射线线谱谱 1、产生条件是： ①有高速运动的电子流
性质
②有适当的障碍物—金属靶（钨或钼），
且意外地在荧光屏上发现了自己手的骨骼轮廓。
伦琴
医学物 理学
返 回 前 页 后 页
魏杰制作， 版权所有，
4 不得翻录。
医学物 理学
产生 X射射线线谱谱
性质
12月22日，伦琴用X射线 拍下了伦琴夫人的手骨照片，
这是世界上第一张人类活体骨 骼照片。
衰减
伦琴的发现轰动了欧美，美
应用
国《生活》杂志于1896年发表
应用
部作分业作 业解答 阅魏制录读杰作像材料 ，版 回权结主所束页 有， 不得 翻录
。 7
第16章 X射线
2、X射线产生装置
医学物 理学
X射线产生 装置主要为：
1 不得翻录。
产生
X射射线线谱谱
性质
衰减
应用
部作分业作 业解答 阅魏制录读杰作像材料 ，版 回权结主所束页 有， 不得 翻录
。 1
第16章 X射线
医学物 理学
第十六章 X射线
问题：
1、因发现或研究X射线取得成就而荣获诺贝尔物 理学奖的人有多少？
因发现或研究X射线取得成就而荣获诺贝尔物 理学奖的人多于8人，如伦琴、劳厄、布拉格（父 子）、巴坷拉、西格班、康普顿、里卡尔多·贾 科尼等。
。 5
第16章 X射线
医学物 理学
X射线发现以 后，很快就被应 用于医学，成为 现代医学诊断、 治疗和研究的重 要手段。
返 回 前 页 后 页
魏杰制作， 版权所有，
6 不得翻录。
第一节 X射线的产生
一、X射线的产生条件和装置：
产生
X射射线线谱谱 1、产生条件是： ①有高速运动的电子流
性质
②有适当的障碍物—金属靶（钨或钼），
且意外地在荧光屏上发现了自己手的骨骼轮廓。
伦琴
医学物 理学
返 回 前 页 后 页
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4 不得翻录。
医学物 理学
产生 X射射线线谱谱
性质
12月22日，伦琴用X射线 拍下了伦琴夫人的手骨照片，
这是世界上第一张人类活体骨 骼照片。
衰减
伦琴的发现轰动了欧美，美
应用
国《生活》杂志于1896年发表
应用
部作分业作 业解答 阅魏制录读杰作像材料 ，版 回权结主所束页 有， 不得 翻录
。 7
第16章 X射线
2、X射线产生装置
医学物 理学
X射线产生 装置主要为：
医学物理学课程X射线3
2024/1/28
加强宣传教育
01
通过宣传册、视频等多种形式向患者和医护人员普及X射线的危
害和防护措施，提高他们的安全意识。
完善安全制度
02
建立健全的安全管理制度和操作规范，明确各级人员的职责和
权限，确保各项安全措施得到有效执行。
加强培训考核
03
定期对医护人员进行X射线安全知识和操作技能的培训和考核，
3
X射线定义及发现历史
2024/1/28
定义
X射线是一种电磁波，波长范围在 0.01-10纳米之间，具有穿透物质 的能力。
发现历史
1895年，德国物理学家伦琴在研 究阴极射线时意外发现了X射线， 并因此获得首届诺贝尔物理学奖 。
4
X射线产生原理与设备
产生原理
X射线是由高速运动的电子撞击靶物 质（如金属钨或钼）时，电子突然减 速并释放出能量而产生的。
X射线影像的形成
掌握X射线影像的形成过程，包括X射线穿透物质、被检测器接 收以及影像的显示与记录。
X射线防护与安全
熟悉X射线防护的原则和方法，了解X射线对人体可能造成的危 害以及相应的安全措施。
29
拓展延伸：其他医学影像技术简介
2024/1/28
计算机断层扫描（CT）
介绍CT的基本原理、扫描过程以及重建算法，了解CT在医学诊断 中的应用。
防护措施
为了降低X射线对人体的危害，需要采取一系列防护措施。例如，使用铅围裙、铅玻璃等防护用品，合理设置X射 线机的参数，减少曝光时间和次数，以及定期对工作人员进行健康检查等。
2024/1/28
24
医学影像学中伦理原则和规范要求
2024/1/28
尊重患者自主权
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16
连续X射线谱特性
④ 强度为零的相应波长 是连续谱中最短波长， 称为短波极限。
管电压为U，光子具 有的最大能量为hvman，
相 对 强 度 50K
连续X射线谱
40K
h max eU
h
c
min
eU
30K 20K
min
hc eU
1
17
连续X 射线谱的短波极限与管电压成反比，与实验一致。
X射线能使一些物质发生光化学反应。
照相底片感光——拍摄X光片的原理
X射线的性质 3. 电离作用 高能量能使一些物质的原子和分子电离。
电离作用还可以诱发有机体的各种生物效应, 合理利用可用于治疗。 4. 生物效应 其原发机制是X射线在生物体内产生激发和电离， 使组织细胞受到损害、抑制，甚至坏死。 是放射治疗的基础，也是X射线工作者应当注意 防护的原因。 5. 贯穿本领 高频，对实物物质的贯穿本领大于低频波动。 对不同物质的贯穿能力的差别可以进行透视、摄影 和防护。
1 14
上部：谱线强度与波长关系。 下部：照在胶片上的射线谱。
X射线谱包括两部分：
（1）连续X 射线 （2）线状X 射线
X射线谱
任何X 射线管都会产生； 表示靶材料原子的特征。
1、连续X 射线谱
（1）产生机制： 连续X 射线的发生是轫致辐射过程。 轫致辐射：当高速电子流撞击在阳极靶上，电子在 原子核的强电场作用下，速度和方向都 发生急剧变化，一部分动能转化为光子 的能量hv 而辐射出去。 由于各个电子损失的动能不同，从 1 而形 成具有各种频率的连续 X射线。 15
（2） 连续谱特性
① X射线管在管电压较低 时只出现连续X射线谱。 ② X射线强度自零起随 波长的增加而迅速增大， 达到最大值后缓慢下降。 ③ 当管电压升高时，各种 波长的谱线强度均随之 增大，强度极大值向短 波方向移动。 表明相应波长变短
1
连续X射线谱
相 对 强 度
50K
40K
30K
20K
o
然受阻时，会有一部分
K
X射线的产生及描述
X射线管
A
能量（<1%）转变为
X射线。
X射线
1、产生X射线的条件:
(1) 高速运动的电子流
+ 高压电源
(2) 适当的障碍物——阳极靶
2、X 射线产生的装置
发射出X 射线
X射线的产生及描述
（1）X 射线管
（2）高压直流电源
产生几万伏~几十万 伏直流电压加到X射 线管的阴阳极之间。
德国的物理学家-伦琴
（1845-1923 ）
1
3
阴极射线管
1
世界上第一张人类活 体骨胳照片，伦琴夫 人手的X射线照片。
摄于1895年12月22日
4
伦琴的发现轰动了欧美，美国《生活》杂志于 1896年发表的这幅漫画，着实渲染了一番X射线的 穿透一切的威力。
1
5
一、 X射线的产生
高速运动的电子突
三. X射线的强度和硬度
强度
管电流大
X 射线的强度是指单位时间内通过 与射线方向垂直的单位面积的幅射能量， 单位：W ·m-2
X光子多
单位面积的射线能量大
强度高
改变强度方法
三. X射线的强度和硬度 硬度
管电压高
X 射线的硬度是指X射线对物质的贯穿 本领，它决定于X射线的波长（即能量hv）， 单位：kv
5~20
20 ~100 100~ 250
0.25
0.062 0.012
~ ~ ~
0.062
0.012 0.005
250 以上
0.005 以下
第二节
一. 连续X射线谱 二. 线状X射线谱
X射线谱
1
13
X射线谱示意图
X射线谱
X 射线管发射的X 射线不是单色的，它包含 多种的波长成份。按照它们波长的顺序将其强度 排列开来的图谱，叫做 X射线谱。 X射线谱包含两部分：曲线 下面斜线部分对应于照片上 的背景，包含各种不同波长 的射线，为连续谱；另一部 分是曲线上凸出的尖峰，有 较大的强度，对应照片上的 明线谱线，相当于可见光中 的明线光谱，为标识谱。
2、 线状X射线谱（标识X射线谱）
X射线谱
（1）产生机制：管电压高于某限度值时，除轫致辐射 外还有特征辐射，即高速电子进入靶 内，与原子的内层电子发生强烈的相 互作用使其脱出，出现电子跃迁，所 发射的是线状X 射线。
（2）线状谱特性 谱线的波长位置仅决定于阳极靶的材料，不同
元素制成的靶具有不同的线状X射线谱。
（3）低压直流电源 加低电压（5~10V） 于阴极两端，使之 发热发射电子。
二. X射线的性质
X射线的产生及描述
X射线是波长为0.006 ~12n m的电磁波，具有 电磁波的共性。 但因波长短，光子能量大，除具 有电磁波的一系列性质外，还有如下特性：
1. 荧光作用 能量较大的光子，照射到某些物质时，能使 其原子处于激发态，当它们回到基态时发出荧光。 临床诊断用的荧光屏、荧光摄影都是利用这一性质。 2. 感光作用（光化学作用）源自1 19第三节 X射线的衰减
一. 衰减现象 二. 衰减规律
三. 半价层
1 20
一. 衰减现象
X射线的衰减
当X射线通过物质时，X光子与物质中的原子发生相互作 用，光子一部分被吸收，一部分被散射，X射线在原方向上的 强度逐渐减弱。
1 18
线状谱特性
对钨靶X 射线管，当管 电压升到 70 kV 以上时才能 激发标识X 射线。
医用X 射线管发出的主要是 连续X 射线，线状射线所占比例 很少，它的存在对临床应用是多 余的。
相 对 强 度
200K
150K
100K 65K
标识X 射线的研究，对于认识原子的壳层结构
和化学元素的分析非常有用，近年发展的微区分析 技术，是根据样品发出的标识X射线来鉴定各微区 中的元素成分，该技术已开始在医学研究中应用。
电子动能大 每个X光子的能量大 不易吸收
贯穿本领大—硬
医学中用管电压的千伏数表示 X 射线的硬度 改变硬度方法
通过调节管电压来控制X 射线的硬度
三. X射线的强度和硬度
名 称
管电压 Kv
最短波长（nm)
主要用途 软组织摄影， 表皮治疗 透视和摄影 软深组织治疗 深部组织治疗
极软 X 射线 软 X 射线 硬 X 射线 极硬 X 射线
第十五章
X 射线
第一节、 X射线的产生及其性质 第二节、 X射线谱 第三节、 X射线的衰减
第四节、 X射线的医学应用
本章要求：
1、掌握X 射线强度和硬度的概念、X 射线及 X 射线谱产生的微观机制、短波极限， X 射线的衰减规律及应用。
2、理解X 射线机的基本组成，X 射线的性质。
3、了解 X 射线在医学上的运用。
连续X射线谱特性
④ 强度为零的相应波长 是连续谱中最短波长， 称为短波极限。
管电压为U，光子具 有的最大能量为hvman，
相 对 强 度 50K
连续X射线谱
40K
h max eU
h
c
min
eU
30K 20K
min
hc eU
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17
连续X 射线谱的短波极限与管电压成反比，与实验一致。
X射线能使一些物质发生光化学反应。
照相底片感光——拍摄X光片的原理
X射线的性质 3. 电离作用 高能量能使一些物质的原子和分子电离。
电离作用还可以诱发有机体的各种生物效应, 合理利用可用于治疗。 4. 生物效应 其原发机制是X射线在生物体内产生激发和电离， 使组织细胞受到损害、抑制，甚至坏死。 是放射治疗的基础，也是X射线工作者应当注意 防护的原因。 5. 贯穿本领 高频，对实物物质的贯穿本领大于低频波动。 对不同物质的贯穿能力的差别可以进行透视、摄影 和防护。
1 14
上部：谱线强度与波长关系。 下部：照在胶片上的射线谱。
X射线谱包括两部分：
（1）连续X 射线 （2）线状X 射线
X射线谱
任何X 射线管都会产生； 表示靶材料原子的特征。
1、连续X 射线谱
（1）产生机制： 连续X 射线的发生是轫致辐射过程。 轫致辐射：当高速电子流撞击在阳极靶上，电子在 原子核的强电场作用下，速度和方向都 发生急剧变化，一部分动能转化为光子 的能量hv 而辐射出去。 由于各个电子损失的动能不同，从 1 而形 成具有各种频率的连续 X射线。 15
（2） 连续谱特性
① X射线管在管电压较低 时只出现连续X射线谱。 ② X射线强度自零起随 波长的增加而迅速增大， 达到最大值后缓慢下降。 ③ 当管电压升高时，各种 波长的谱线强度均随之 增大，强度极大值向短 波方向移动。 表明相应波长变短
1
连续X射线谱
相 对 强 度
50K
40K
30K
20K
o
然受阻时，会有一部分
K
X射线的产生及描述
X射线管
A
能量（<1%）转变为
X射线。
X射线
1、产生X射线的条件:
(1) 高速运动的电子流
+ 高压电源
(2) 适当的障碍物——阳极靶
2、X 射线产生的装置
发射出X 射线
X射线的产生及描述
（1）X 射线管
（2）高压直流电源
产生几万伏~几十万 伏直流电压加到X射 线管的阴阳极之间。
德国的物理学家-伦琴
（1845-1923 ）
1
3
阴极射线管
1
世界上第一张人类活 体骨胳照片，伦琴夫 人手的X射线照片。
摄于1895年12月22日
4
伦琴的发现轰动了欧美，美国《生活》杂志于 1896年发表的这幅漫画，着实渲染了一番X射线的 穿透一切的威力。
1
5
一、 X射线的产生
高速运动的电子突
三. X射线的强度和硬度
强度
管电流大
X 射线的强度是指单位时间内通过 与射线方向垂直的单位面积的幅射能量， 单位：W ·m-2
X光子多
单位面积的射线能量大
强度高
改变强度方法
三. X射线的强度和硬度 硬度
管电压高
X 射线的硬度是指X射线对物质的贯穿 本领，它决定于X射线的波长（即能量hv）， 单位：kv
5~20
20 ~100 100~ 250
0.25
0.062 0.012
~ ~ ~
0.062
0.012 0.005
250 以上
0.005 以下
第二节
一. 连续X射线谱 二. 线状X射线谱
X射线谱
1
13
X射线谱示意图
X射线谱
X 射线管发射的X 射线不是单色的，它包含 多种的波长成份。按照它们波长的顺序将其强度 排列开来的图谱，叫做 X射线谱。 X射线谱包含两部分：曲线 下面斜线部分对应于照片上 的背景，包含各种不同波长 的射线，为连续谱；另一部 分是曲线上凸出的尖峰，有 较大的强度，对应照片上的 明线谱线，相当于可见光中 的明线光谱，为标识谱。
2、 线状X射线谱（标识X射线谱）
X射线谱
（1）产生机制：管电压高于某限度值时，除轫致辐射 外还有特征辐射，即高速电子进入靶 内，与原子的内层电子发生强烈的相 互作用使其脱出，出现电子跃迁，所 发射的是线状X 射线。
（2）线状谱特性 谱线的波长位置仅决定于阳极靶的材料，不同
元素制成的靶具有不同的线状X射线谱。
（3）低压直流电源 加低电压（5~10V） 于阴极两端，使之 发热发射电子。
二. X射线的性质
X射线的产生及描述
X射线是波长为0.006 ~12n m的电磁波，具有 电磁波的共性。 但因波长短，光子能量大，除具 有电磁波的一系列性质外，还有如下特性：
1. 荧光作用 能量较大的光子，照射到某些物质时，能使 其原子处于激发态，当它们回到基态时发出荧光。 临床诊断用的荧光屏、荧光摄影都是利用这一性质。 2. 感光作用（光化学作用）源自1 19第三节 X射线的衰减
一. 衰减现象 二. 衰减规律
三. 半价层
1 20
一. 衰减现象
X射线的衰减
当X射线通过物质时，X光子与物质中的原子发生相互作 用，光子一部分被吸收，一部分被散射，X射线在原方向上的 强度逐渐减弱。
1 18
线状谱特性
对钨靶X 射线管，当管 电压升到 70 kV 以上时才能 激发标识X 射线。
医用X 射线管发出的主要是 连续X 射线，线状射线所占比例 很少，它的存在对临床应用是多 余的。
相 对 强 度
200K
150K
100K 65K
标识X 射线的研究，对于认识原子的壳层结构
和化学元素的分析非常有用，近年发展的微区分析 技术，是根据样品发出的标识X射线来鉴定各微区 中的元素成分，该技术已开始在医学研究中应用。
电子动能大 每个X光子的能量大 不易吸收
贯穿本领大—硬
医学中用管电压的千伏数表示 X 射线的硬度 改变硬度方法
通过调节管电压来控制X 射线的硬度
三. X射线的强度和硬度
名 称
管电压 Kv
最短波长（nm)
主要用途 软组织摄影， 表皮治疗 透视和摄影 软深组织治疗 深部组织治疗
极软 X 射线 软 X 射线 硬 X 射线 极硬 X 射线
第十五章
X 射线
第一节、 X射线的产生及其性质 第二节、 X射线谱 第三节、 X射线的衰减
第四节、 X射线的医学应用
本章要求：
1、掌握X 射线强度和硬度的概念、X 射线及 X 射线谱产生的微观机制、短波极限， X 射线的衰减规律及应用。
2、理解X 射线机的基本组成，X 射线的性质。
3、了解 X 射线在医学上的运用。