Xγ射线射线在物质中的衰减规律课件
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。
x射线的危害及防护ppt课件
制定必要的防护措施，正确进行x线检查
的操作，认真执行保健条例，定期监测
射线工作者所接受的剂量。在进行放射
检查时，离开检查室，关好铅门。在X线
环境工作时要穿戴铅围裙、铅围脖、铅
帽、铅眼睛、铅手套、铅面罩及性腺防
护等，并利用距离防护原则，加强自我
防护。
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37
（三）、放射工作者方面
细则如下：
（2）皮肤：可出现干燥、脱屑、粗糙、角化过度、无弹性、 脱毛、脱发、色素沉着；手足多汗、发凉、指甲变形、增厚、指纹模 糊等。
（3）其他：少数较重患者可出现早衰现象，束臂实验阳性， 眼晶体混浊和易感染、易出血等症状。
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21
第四节 外照射慢性放射病
2、实验室检查
白细胞总数变化：有三类（1）增高型：较少 见（2）波动型：表现先增多后逐渐降至正常范围 或在4×10-9／L上下波动（3）降低型：较常见。 接触射线后逐渐降低至正常范围的下限或更低。
2.间接作用:电离和激发产生的自由基导致的继发 作用。
主要是水自由基对生物分子的损伤作用。
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15
第三节 放射性对人体的影响
白由基
有一个或多个不配对电 子而能独立存在的原子或分 子，具有极高的不稳定性和 化学反应性，存在的时间极 其短暂。
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16
第四节 关于手术室的X线
器官、组织和细胞的辐射敏感性
注意投照位置、范围及曝射条件的准确性。对不
需要检查的部位应穿戴防护用品（铅围裙、铅围
脖、铅帽、铅眼睛、铅手套、牙科防护裙等）遮
盖。
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34
对特殊人群进行检查的注意事项
1、孕妇：
第四章 X射线在物质中的
第一节单能X射线在物质中衰减规律
• （3）衰减规律：单能窄束X射线通过均匀 物质层时，其强度的衰减符合指数的规律。
• 衰减的特点：a、通过物质时服从指数衰减 规律，按等比例衰减。b、通过物质时，强 度衰减，线质和能谱均无变化。
第一节单能X射线在物质中衰减规律
• 2、宽束X射线在物质中的衰减规律。 • （1）窄束与宽束的区别就在于是否考 虑了散射线的影响。a.窄束把散射光子当作 被物质吸收的光子处理，因为散射光子不 能达到探测器。b.宽束情况下，散射光子经 过一次或多次散射，仍能达到探测器而被 记录。 • （2）积累因子（B）：实际测量的照射量 率与不含散射线的原射线照射量率的比值。
第二节连续X射线在物质中衰减规律
• 一、连续X射线的衰减特点 • （1）通过物质时各能谱成分衰减速率不同， 低能成分衰减快，高能成分衰减减慢。 • （2）通过物质时，强度衰减，线质提高， 能谱变窄。
第二节连续X射线在物质中衰减规律
• 二、影响X射衰减的因素。 • 1、X射线谱 • 2、物质密度 • 3、原子序数
第三节诊断放射学X射线的衰减
• 二、X射线在人体中的衰减 • 1、衰减程度：骨髂>肌肉>脂肪>空气 • 2、X射线在人体中主要通过光电效应和康 普顿效应两种作用形式被衰减。
第二节连续X射线在物质中衰减规律
• 2、附加过滤 • （1）过滤板的选择 • 注意高原子序数物质不能单独作过滤板使用， 而应与低原子序数物质组成复合过滤板，且使用 复合过滤板时应将原子序数高的一面面向X射线 管，原子序数低的一面面向受检者。 • （2）过滤板的厚度 • 厚过滤技术能降低受检者的辐射剂量，但X射 线的强度有一定的衰减，为弥补这一损失，采用 适当增加照射时间的办法来解决。 •
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射线知识介绍PPT课件
％左右）能量转变为X射 ~
线，而绝大部分（99％左
右）能量转变成热能使物
体温度升高。
+
X射线管
产生X 射线
低压电源
提供管电流
高压电源（含整流电路）
提供管电压
§1 X射线的产生
3. 实际焦点和有效焦点
（1） 实际焦点
实际焦点是指高速电
子流撞击在靶上的实
际面积S 。
（2）有效焦点
有效焦点是指高速电
子流撞击在靶上，实
§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
§3 X射线的基本性质
一、X射线的基本性质
1. 电离作用 2. 荧光作用 3. 光化学作用 4. 生物效应 5. 贯穿本领
§5 X射线的医学应用
Δ§5 X射线的医学应用
一、治疗
X射线在临床上主要用于治疗癌症。 其治疗机制：X射线对生物组织有破坏作用，尤其是 对于分裂活动旺盛或正在分裂的细胞，其破坏更强。 组织细胞分裂旺盛是癌细胞的特征，用X射线照射可 以抑制它的生长或使它坏死。
用于治疗的X射线设备通常采用X射线治疗机和“X射 线刀”；放疗时有深度X线治疗机、60钴治疗机、直线 加速器及192铱源后装机等。
②增加管电压
增加每个光子的能量hv
医学上，通常采用管电流的毫安数（mA）来表示X射 线的强度。
§1 X射线的产生
（3）总辐射能量
常用管电流的毫安数（mA）与辐射时间（s）的乘 积表示 X射线的总辐射能量（mA·s）。
2. X射线的硬度
X射线在物质中衰减系数μ与原子序数Z关系进一步研究-PPT文档资料
《TECHNICAL DOCUMENTATION》p6.3.2.1 fig.4 Appendix 2-04 to Contract No.CDEFC-S023024/W，LEYBOLD DIDACTIC GMBH
插曲?
• 在设置β=4.1°（对于NaCl晶体，对应 λ=40.3pm），同时UHV=30.0kV I=1.00mA
Mo λK=61.9pm Ag λK=48.6pm
拟合度：R=0.99136，B=3.701，第ห้องสมุดไป่ตู้次给出指数关系中的
α。
β=4.1°（对于NaCl晶体，对应λ=40.3pm） UHV=35.0kV I=0.60mA
拟合度：R=0.99606，B=3.613，第三次给出指数关系中的α。
μ=f(Z)=C×Z3.6 (λmin<λ<λk)
测谱？
None
Al
Fe
Δt
细节？
• 限于仪器只有一个靶台，吸收板吸收片。
• 不同吸收片的厚度不同。同时不同批次的 吸收片产品可能会有差异螺旋测微仪 Fe: 0.050cm0.0530cm 6% • 由于没有C的吸收片，故多测一组Mo的吸收 片。
β=5.1°（对于NaCl晶体，对应λ=50.1pm） UHV=30.0kV I=1.00mA
对 ∨λ∈（ λmin ，λk ）
3.6 μ=f(Z)=C×Z
致谢：
感谢姚老师的指导与建议，并专门找出了库 存中全新的Cu、Zr吸收片，基本消除因材料 氧化而造成的影响。
Thank You！
0519019 张翀
X射线在物质中的衰减系数μ 与原子序数Z关系的进一步研究
X射线与物质的相互作用(共4张PPT)
的电子在电磁场的作用下将产生 X射线与物质的相互作用
X射线与物质的相互作用，是一个比较复杂的物理过程。
子（如轻原子中的电子）
任X散 相X散X射射射何射干射线线线•带 散与与与电射物物物受 射任交粒是质 质 质子X的的的射线 变何迫作相相相线受互互互在的电带迫振作作作晶振频磁电用用用体动动中时率场粒产将，生产相，子衍生其射交作同从现变振象。而受电的磁动基向迫场础，频。四振从而率周动向四与辐时周辐入射将射电电产射磁波磁生X，其频率与或得的射带电X自到方粒射子由波向的线振电长不动，频子 比同率且散 入相而同波射 射。改长后X射变，随线。可散长这以
各个方向，波长各不相
为相干散射。相干散射是X射线在 等，不能产生干涉现象。
晶体中产生衍射现象的基础。
第三页，共4页。
X射线与物质的相互作用
不相干散射
• 入射X射线遇到电子时，将电子
撞至一方，成为反冲电子。入 射线的能量对电子作功而消耗 一部份后，剩余部份以X射线向
外辐射。散射X射线的波长 （λ‘）比入射X射线的波长 （λ）长，其差值与角度α
波，其频率与带电粒子的振动频率 种散射现象称为康普顿 一束X射线通过物体后，其强度将被衰减，它是被散射和吸收的结果，并且吸收是造成强度衰减的主要原因。
一束X射线通过物体后，其强度将被衰减，它是被散射和吸收的结果，并且吸收是造成强度衰减的主要原因。
相同。 散射或康普顿一吴有训 散射X射线的波长（λ‘）比入射X射线的波长（λ）长，其差值与角度α之间存在如右图关系：
之间存在如右图关系：
• 不相干散射在衍射图相上成 为连续的背底，其强度随 （sinθ/λ）的增加而增大， 在底片中心处（λ射线与底片 相交处）强度最小，α越大， 强度越大。
射线检测—X射线检测基本原理(无损检测课件)
5. 射线照相规范
♫
（4）曝光量的选择
曝光量E为射线强度I与曝光时间t的乘积，即 E = I·t。曝
光量的大小要能保证足够的底片黑度。如果管电压偏高，
那么小的曝光量也能使底片达到规定黑度，但这样的底
片灵敏度不够好，所以焦距为600mm时X射线照相的曝光
一般规定底片黑度为1.5～4.0D的范围内。
5. 射线照相规范
♫
➢
➢
➢
（7）象质计（透度计）的应用
象质计是用来检查透照技术和胶片处理质量的。我国标准
规定使用线型象质计。
所谓射线照相的灵敏度是射线照相能发现最小缺陷的能力，
射线照相灵敏度分为绝对灵敏度和相对灵敏度。
绝对灵敏度是指射线透照某工件时能发现最小缺陷的尺寸，
第2节 X射线检测的基本原理
2. 物理基础
➢
单色窄束射线在穿过厚度非常小的均匀介质时，其衰减的
基本规律为：
I= 0 −
其中，I0 ——入射射线强度；
I —— 透射射线强度；
T —— 吸收体厚度；
μ —— 线衰减系数。
0.639
➢
半值层厚度： 1Τ =
➢
宽束连续谱射线衰减规律： = 0 1 + −
➢
愈是使用低能量的射线，吸收系数μ值就愈大，从而可以
得到ΔD较大的缺陷图象。
➢
在采用X射线时要尽可能降低管电压，在采用γ射线时，则
要选择能量较低的γ射线源。但是降低管电压会导致射线
穿透力减小，因而不能得到黑度足够的底片。所以降低管
电压也是有一定限度的。
➢
完整的说法是：在能穿透工件的前提下尽可能地降低X射
大学课件-伽马射线与物质的相互作用.ppt
2.光电效应(1/2)
定义
光子与靶核原子所束缚的电子作用时，把全部能量转移
给某个束缚电子，使之发射出去（光电子），而光子本身 消失掉，并伴随发出特征X射线或低能俄歇电子的现象。
发生条件
伽马光子的能量必须大于电子在原子中的结合能
示意图
2.光电效应(2/2)
结果
光电子能量
m m mp h , mc , mp , m
表示在单位路程上伽马射线与物质发生相互作用的总概率 与吸收物质的密度有关 与吸收物质的密度及物理状态无关，更方便使用
t m m 0
教学小结
基本概念
光电效应、康普顿效应、电子对效应 截面、 线性吸收系数、质量吸收系数
基础知识
三大效应发生的条件、特点、变化规律 伽马射线在物质中的吸收规律
伽马射线与物质的相互作用
---节选自《原子核物理实验方法》
本节课程提纲
教学内容
1.伽马射线与物质作用一般特性（了解）
2.光电效应（掌握）
3.康普顿效应（掌握） 4.电子对效应（掌握） 5.伽马射线的吸收（理解）
教学小结
1. 一般特性
伽马射线定义 处于激发态的原子核向稳定的低能激发状 态或基态跃迁时放出的伽马光子
重点难点
伽马射线与物质作用三大效应所涉及的物理过程 伽马射线在物质中吸收规律的定量分析
谢谢各位老师， 敬请批评指正！
射线强度衰减遵循指数规律
I I0 e
N t
基本概念
吸收截面
p h c p
线性吸收系数
N N , , I I e A
A p h c p
放射性元素的衰变(课件)高中物理(人教版2019选择性必修第三册)
0
30
30
1e
(4)15P→14Si＋________________________；
1
90
136
1
(5)235
U＋________________________→
92
38Sr＋ 54Xe＋100n；
0n
1
14
4
17
1H
(6) 7N＋2He→ 8O＋________________________。
→
′
′
+ + −
（2）衰变次数n 和 m
质量数守恒： A A '+ 4n
A A'
解得： n =
4
电荷数守恒：
Z Z '+ 2n m
A A'
m=
Z ' Z
2
【注意】为了确定衰变次数，一般是由质量数的改变先确定α衰变的次数，这是因为
β衰变的次数的多少对质量数没有影响，然后再根据衰变规律确定β衰变的次数。
俘获一个α粒子，产生
13
15并放出一个粒子
C. 115俘获一个质子，产生 84并放出一个粒子
D. 63俘获一个质子，产生 32并放出一个粒子
1、半衰期（τ）
放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。
氡的衰变
m/m0
t /天
1/2
3.8
1/4
2×3.8
1/8
3×3.8
1/16
A．1∶4
B．4∶1
C．2∶1
D．1∶2
核反应
1、定义：原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核或发生状态变化的过程。
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(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
连续x射线在物质中的衰减特点
连续x射线在物质中的衰减特点连续X射线在物质中的衰减特点是指当X射线经过物质时，其强度会随着穿过物质的厚度增加而逐渐减弱。
这种衰减特点是由于X射线与物质中的原子相互作用引起的。
X射线是一种高能电磁波，具有很强的穿透能力。
当X射线穿过物质时，会与物质中的原子发生相互作用。
主要的相互作用过程包括光电效应、康普顿散射和电子对效应。
这些相互作用过程会导致X 射线的能量逐渐减小，进而导致其强度衰减。
首先是光电效应。
当X射线穿过物质时，射线中的光子与物质中的原子发生相互作用，将原子内的束缚电子击出，形成光电子。
这个过程消耗了X射线的能量，导致其能量减小，从而使射线强度下降。
其次是康普顿散射。
在这个过程中，X射线与物质中的自由电子碰撞，使X射线的一部分能量转移到散射电子上，并改变了入射方向。
这个过程同样导致X射线的能量减小，使其强度减弱。
最后是电子对效应。
当X射线的能量超过1.02 MeV时，它可以与物质中的原子核相互作用，产生正负电子对。
这个过程同样会减小X射线的能量和强度。
总体上，X射线在物质中的衰减过程可以用指数衰减定律来描述。
指数衰减定律表示X射线的强度I随穿过物质的厚度x的增加而指数级地减小。
具体地，可以用以下公式表示：I(x) = I0 * e^(-μx)其中，I(x)为穿过厚度为x的物质后的X射线强度，I0为入射物质时的X射线强度，μ为线衰减系数。
线衰减系数μ与物质的性质和X射线的能量相关，可通过实验测量获得。
在实际应用中，X射线的衰减特点被广泛应用于医学影像学、工业无损检测等领域。
通过测量不同厚度物质中X射线的强度，可以推断物质的组成、密度等信息。
同时，根据X射线的衰减特点，还可以选择合适的X射线能量和厚度，以实现对物质的有效穿透和成像。
连续X射线在物质中的衰减特点是由X射线与物质中的原子相互作用引起的，导致X射线的能量和强度逐渐减小。
这种衰减特点可以用指数衰减定律来描述，通过测量衰减后的X射线强度，可以获取物质的相关信息。
1章第四节：X射线在物质中的衰减
毫无用处，徒增加剂量，所以提前过滤掉。
理想的滤过：理想的滤过是把一切无用的X射线成分全部滤过，而让有用的高能成分全
部通过。但是这样的是不存在的。
实际中的滤过：实际的滤过是用铝板和铜板，铝对低能X射线有很好的滤过，铜对高能
射线是很好的滤过物质，实际中铜和铝复合使用，一个复合板可以包含很多层。铜板朝向X射 线管，铝板朝向人体。因为铜会产生8Kev的特征线，而铝的特征线只有1.25Kev，空气就可吸 收。
量化的基本思路：在理想模型下， 初量给定，影响因数限定，测量影响后的结果量 改变初量或影响因素继续
知识点框架：
X射线 的吸 收衰 减
衰 减
X射线 的扩 散衰
减
一、几种系数 二、衰减规律 三、X射线的滤过 四、在人体中的衰减
线性衰减系数 质量衰减系数 质能转移系数 质能吸收系数
单能X射线的规律
X射线的滤过
光子量的变化
影响因素的变 化
实验结合理论：可以得出模型
∆y = ∎∆x
最终分析黑框内的数学模型，若其中存在与系统相关的因数， 那么就得到我们研究的相关系数
一、几种系数ห้องสมุดไป่ตู้
线性衰减系数
线性衰减系数
解偏微分方程
定义：线性衰减系数为
一、几种系数
线性衰减系数
线性衰减系数的物理意义：
1、μ表示X射线在单位厚度上与物质发生相互作用的概率 2、μ也表示X射线光子穿过靶物质时在单位体积厚度上入射光子数减少 的百分比 3、 μ是光子能量和原子序数的函数，与光子数多少无关 4、 μ越小X穿透该物质能力越强，反之越弱。
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《放射物理与防护》教学课件：4第四章1：X线与物质的相互作用
第一节 概述
• η常被称为作用几率 η=NB/N
• 它表示射线通过物质层面Δx时，一个入射 光子与物质中NB个靶核相互作用的几率（N 表示入射光子数）。显然，作用几率η与射 线通过物质上的靶粒子数NB成正比。
• 研究射线通过物质时与物质发生相互作用 ，可以了解射线的性质、射线产生的物理 过程及射线对物质的影响。
• 也是进行射线探测、防护和应用的重要基 础。
第一节 概述
• X线通过物质时，小部分从物质的原子间 隙中穿过，大部分被吸收和散射，从而产 生各种的物理的、化学的及生物的效应。
• 这些效应的产生都是物质吸收X线能的结 果。
X线与物质相互作用---光电效应
第一节 概述
• 下图示：X线光子进入生物组织后，光子能 量在其中的转移、吸收乃至最终引起生物 效应的大概过程。
光电效应
光子
X线光子进 入生物组织
康普顿效应
电子对效应
韧致辐射
高速电子
电子沿径迹 损失能量
电离 激发 热
物化阶段 生化阶段 生物损伤
第一节 概述
一、X线与物质相互作用的几率 • 由于入射光子与物质中的粒子（也称靶粒
第一节 概述
• 作用几率η也可用入射束通过物质前后的强 度变化来表示。
η=I0－I/I0=ΔI/I0 • η ：作用几率； • I0：入射强度； I：出射时的强度。 • 因入射光子通过物质时将与物质粒子发生
相互作用，使出射束的强度减弱。I＜I0
第一节 概述
二、射线的衰减 一）.线衰减系数 • 是让光子束入射到厚度可变的物体上，探
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μm＝Kλ3Z4
λ愈短，X线衰减愈少，穿透本领愈强；
Z愈高，X线衰减愈大。
(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。
为避开同吸收物质密度的相关性而便于使用，
质量衰减、质能转移及质能吸收系数
dI
I0
dx或
dI
I0
1
dx
ρdx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·m-2”。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。
μ=μtr+μs
μtrX线光子能量的电子转移部分；
μs 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：
μtr=τtr+σtr+ktr
μtr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
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
－ △ I＝μI0 △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。
(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。
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。
μtr/ρ的SI单位是m2·kg-1。
(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：
转移给电子的份额。μtr的SI单位是m-1。
τtr 、σtr 、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。
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：
tr
Etr
h
(二)质量衰减、质能转移及质能吸收系数 2．质能转移系数
tr
s en 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：
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。
μen /ρ叫做质能吸收系数，SI单位是 m2．kg-1。
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。
μen=μtr(1－g)
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。
μen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
(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μm表示，SI单位“m2.kg-1” 。
1m2 kg1 ??cm2 g 1
(二)质量衰减、质能转移及质能吸收系数
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
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+σc+σcoh+k 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 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
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：