第五章X线的衰减规律
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单能窄束X线在通过物质时只有光子个数的减 少，无光子能量的变化。指数衰减规律就是 射线强度在物质层中都以相同的比率衰减。
(二)质量衰减、质能转移及质能吸收系数
▲1．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
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"。
(一)窄束X线及其指数衰减规律
K
(一)窄束X线及其指数衰减规律
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。
(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 ：
μ=μtr+μp
(2-42)
*单能窄束X线的指数衰减规律：
I＝I0e-μx
(2-38)
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＝ I0e-μmxm
(2-39)
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)窄束X线及其指数衰减规律
(2-33)
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便于使用，通 常采用质量衰减系数μ/ρ。
(一)窄束X线及其指数衰减规律
将式(2-33)右面乘除吸收体的密度ρ得：
I
X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。
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。
I0
x
(2-34)
△xρ表示面积为1m2、厚度为△xm的立方体所
包含物质层的质量，称为质量厚度，SI单位
“kg·m-2”。
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μm表示，SI单位“m2.kg-1” 。
(一)窄束X线及其指数衰减规律
时，平均发生总的相互作用的几率。
μ=τ+σc+σcoh+k
(2-40)
τ为光电线性衰减系数；σc为康普顿线性衰减系数 ；σcoh为相干散射线性衰减系数；k为电子对效应线
性衰减系数。
(二)质量衰减、质能转移及质能吸收系数 *1．质量衰减系数
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
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。
(一)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
(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。
(一)窄束X线及其指数衰减规律
(一)窄束X线及其指数衰减规律
图2-31装置的线束中。设有1000个单能光子入 射，通过第一个1cm厚的水层后，光子数减少 20％，变为800个；再通过第二个1cm厚的水层 ，又衰减了剩余光子的20％，成为640个，依 此类推。
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
(2-33)
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。
(一)窄束X线及其指数衰减规律
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%)。
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 (2k-41)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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。
*1 ． 质 量 衰 减 系 数
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。
(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：
μm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μm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。
μm＝Kλ3Z4
(2-37)
λ愈短，X线衰减愈少，穿透本领愈强；Z愈高 ，X线衰减愈大。
(一)窄束X线及其指数衰减规律
The main contents
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
一、单能窄束X线的衰减规律
(一)窄束X线及其指数衰减规律 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。
(二)质量衰减、质能转移及质能吸收系数
▲1．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
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"。
(一)窄束X线及其指数衰减规律
K
(一)窄束X线及其指数衰减规律
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。
(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 ：
μ=μtr+μp
(2-42)
*单能窄束X线的指数衰减规律：
I＝I0e-μx
(2-38)
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＝ I0e-μmxm
(2-39)
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)窄束X线及其指数衰减规律
(2-33)
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便于使用，通 常采用质量衰减系数μ/ρ。
(一)窄束X线及其指数衰减规律
将式(2-33)右面乘除吸收体的密度ρ得：
I
X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。
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。
I0
x
(2-34)
△xρ表示面积为1m2、厚度为△xm的立方体所
包含物质层的质量，称为质量厚度，SI单位
“kg·m-2”。
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μm表示，SI单位“m2.kg-1” 。
(一)窄束X线及其指数衰减规律
时，平均发生总的相互作用的几率。
μ=τ+σc+σcoh+k
(2-40)
τ为光电线性衰减系数；σc为康普顿线性衰减系数 ；σcoh为相干散射线性衰减系数；k为电子对效应线
性衰减系数。
(二)质量衰减、质能转移及质能吸收系数 *1．质量衰减系数
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
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。
(一)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
(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。
(一)窄束X线及其指数衰减规律
(一)窄束X线及其指数衰减规律
图2-31装置的线束中。设有1000个单能光子入 射，通过第一个1cm厚的水层后，光子数减少 20％，变为800个；再通过第二个1cm厚的水层 ，又衰减了剩余光子的20％，成为640个，依 此类推。
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
(2-33)
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。
(一)窄束X线及其指数衰减规律
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%)。
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 (2k-41)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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。
*1 ． 质 量 衰 减 系 数
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。
(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：
μm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μm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。
μm＝Kλ3Z4
(2-37)
λ愈短，X线衰减愈少，穿透本领愈强；Z愈高 ，X线衰减愈大。
(一)窄束X线及其指数衰减规律
The main contents
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
一、单能窄束X线的衰减规律
(一)窄束X线及其指数衰减规律 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。