X(γ)射线射线在物质中的衰减规律
X光在单质材料中衰减现象的实验总结
X光在单质材料中衰减现象的实验总结摘要(Abstract)众所周知，X射线因其波长短、能量大、穿过物质时被吸收的部分少而表现出很强的穿透能力。
本研究报告旨在验证及讨论X光的穿透能力与材料厚度、入射波长、材料质地等的函数关系。
关键词（Keywords）X射线、朗伯定律、控制变量法、吸收边波长、短波限波长。
引言（Introduction）X射线与无线电波、可见光、和γ射线等其他各种高能射线相比，波长很短，在10-3～10nm之间，因此能量很大。
当照射在物质上时，仅有一部分被物质所吸收，大部分经由原子间隙而透过，表现出很强的穿透能力，所以X射线可用作医疗诊断，工业探伤或机场安检。
X射线与物质的相互作用，使X射线通过一定厚度的物质后，能量或强度有一定的减弱，称为物质对射线的吸收。
在一定变化范围内，入射光子的能量越大，X 射线的穿透能力越强；吸收物质的密度越大，原子序数越高，每克电子数越多，X射线衰减就越多；波长越短，能量越高，X射线的穿透能力越强。
理论/实验部分(Theory parts/Experimental details)一、X光在某种材料中的衰减系数与材料厚度的关系（朗伯定律）：朗伯定律指出，X光在某种材料中的衰减满足如下关系：I=I0²e-μd。
其中，I0是入射X光的强度，μ为该材料的衰减系数，d为该材料的厚度。
本实验利用X射线实验仪（如图1所示）以及吸收版附件（如图2所示），附件1由厚度为0.5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm、2.5mm和3.0mm的6块铝板组成，每块铝板之间角度统一为10°，因此通过旋转靶台可改变铝板的厚度，并且保证其他实验条件（如入射X射线光强I0等）不变。
图1 X射线实验仪图2 吸收版附件对于所得的I/I0取对数，并与相应的d进行线性拟合，可验证朗伯定律。
二、X光在材料中的衰减系数与波长的关系：X光在材料中衰减的原因是材料对X光的吸收和散射，因而进一步对μ进行分析，知μ=τ+σ。
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。
la物理师模拟试卷四(带答案)
2008 LA物理师模拟试卷（四）一单选题（共120小题，每小题只有一个选项是正确的）1 设单质的物理密度为ρ，原子序数为NA，摩尔质量为MA，据阿佛加德罗定律计算单位体积的电子数公式为：(每克电子数：Z NA /MA)AρNA/MA B ρZNA/MA C NA/MA D ZNA/MA E ρZ/MA2 下列关于原子序数的论述中,哪一条是错误的？A 表示该元素在周期表中的位置B 表示原子核内质子数和中子数的多少C 表示原子核外电子数的多少D 表示原子核内质子数的多少E 表示原子核电荷核数的多少3 以水为吸收介质，电子对效应占优势的能量段是：A 1-10KevB 10-30KevC 30Kev-25MevD 25Mev-100MevE 100Mev-125Mev4 与电离室的复合效应无关的是：A 电离室的几何尺寸B 工作电压的选择C 正离子产生的速率D 负离子产生的速率E电离辐射的入射方向5 如以r表示电离室的半径，则高能电子束的有效测量点位于：A 0.1rB 0.3rC 0.5rD 0.75rE 几何中心6 与其它类型剂量仪相比，胶片剂量仪的优点除外哪项：A 可同时测量一个平面内所有点剂量B 可以减少照射时间和测量时间C 有很高的空间分辨率D 可以测量不均匀固体介质中的剂量分布E 灵敏度不受射线能量的影响7 下列描述正确的是：A电离室的工作特性受环境温度、和气压变化和空气相对湿度的影响较大B电离室的工作特性受环境温度、和气压变化和空气相对湿度的影响较小C电离室的工作特性受环境温度和空气相对湿度的影响较大D电离室的工作特性受环境温度和气压变化的影响较大，受空气相对湿度的影响较小E电离室的工作特性受环境温度和空气相对湿度的影响较大，受气压变化的影响较小8 由空穴参与导电并形成电流的硅晶体称为（）硅晶体。
A “M”型B “N”型C “L”型D “P”型E “F”型9 钴-60γ线的平均能量为：A 1.17MevB 1.25MevC 1.33MevD 1.42MevE 1.53Mev10 用于腔内治疗较好的中子源是：A碘-125 B铱-192 C 钴-60 D 锎-252 E 锶-9011 钴-60准直器所需铅的厚度约为：A 4cmB 5cmC 6cmD 7cmE 8cm12 射线边缘诸点分别受到面积不等的源的照射，产生的由高到低的剂量渐变区称为：A 几何半影B 穿射半影C 散射半影D 物理半影E 有效半影13 下列哪项不是重粒子？A 质子B 快中子 C电子 D π负介子 E 氧离子14 比释动能的法定单位是：A GyB radC MevD MVE Sv15 能量注量的法定单位是：ＡＪＢJ/m2 C J/m2/S D Mev E Mv16 放射性活度的单位为Bq，它与原单位居里Ci的关系是：A 1Bq= 2.703×10-5 CiB 1Bq= 2.703×10-7CiC 1Bq= 2.703×10-11 CiD 1Bq= 3.703×10-5 CiE 1Bq= 3.703×10-7 Ci17 平行板电离室的优点是：A 腔内散射扰动效应小B 有效测量点易于确定C 对电子束吸收剂量的校准精度高D 对沿线束入射方向剂量梯度变化较大的区域有较高的测量精度E 以上各项18 确定平行板电离室的空气吸收剂量因子一般采用的方法是：A 电子束校准法B 钴-60 校准法C 空气中直接校准D 不同能量分别校准E 水中直接校准19 钴-60机中采用复式准直器的目的是：A 减少穿射半影B 减少散射半影C 减少漏射线D 减少几何半影E 改善射线质20 用氘核轰击铍靶，产生的是：A 质子B 快中子 Cπ负介子 D 氮离子 E氖离子21 加速器中的束流均整器会造成：A 射野中心处射线质较硬，边缘处射线质较软B射野中心处射线质较软，边缘处射线质较硬C射野中心处及边缘处射线质较硬D射野中心处及边缘处射线质较软E 射野中心处射线质较软，对边缘处无改变22 现代近距离治疗机：A操作复杂B性能差C治疗时间长D省事E安全、准确、可靠且简便23 钴-60治疗机和200KV-X线治疗机有关半影的比较中，正确的说法是：A钴-60治疗机的几何半影比200KV-X线机的几何半影大B 200KV-X线机的散射半影比钴-60治疗机的散射半影大C钴-60治疗机的散射半影比200KV-X线机的散射半影大D钴-60治疗机的物理半影比200KV-X线机的物理半影大E 200KV-X线机的物理半影比钴-60治疗机的物理半影大24 高能X线照射时组织填充一般是用于：A减轻皮肤反应B提高百分深度剂量C提高肿瘤（靶区）的百分深度剂量D提高皮肤剂量E代替组织补偿器25 补偿器的作用除外哪项？A 修正射线束的倾斜B 修正身体表面的弯曲C 修正组织不均匀性的影响D 改善不规则射野剂量分布E 增加射线穿射深度26 使用准直器系统的目的是：A 限定照射野大小B 改善输出剂量率C 改变射线能量D 改善射线的能量E消除几何半影27 模体的定义是：A 模拟人体组织的射线相互作用的过程B 使用人体组织的等效材料构成的模型C使用人体组织的等效材料构成的模型代替人体D使用人体组织的替代材料构成的模型E使用人体组织的替代材料构成的模型代替人体28 对高能X射线或γ射线，参考点应取在：A 模体表面下B 模体中心C 模体表面D 模体表面下射野中心轴上最大剂量点处E 模体后缘29 对边长分别为a和b的矩形野，等效方野的计算公式是：A ab/(a+b)B 2ab/(a+b)C ab/2(a+b)D (a+b)/abE 2(a+b)/ab30 设脂肪组织的有效原子序数为L1，肌肉组织的有效原子序数为L2，则二者的关系是：A L1=L2B L1＜L2C L1≤L2D L1≥L2E L1＞L231 下列描述错误的是：A 组织不均匀会改变原射线的吸收和散射线的分布B 组织不均匀性改变了次级电子的注量分布C 位于不均匀组织后方的点，所受影响主要是原射线的衰减改变D 位于不均匀组织附近的点，散射线的改变影响为主E 位于不均匀组织中及组织界面处，散射线的衰减是主要的32 X线机中使用复合滤过板的目的是：A 滤掉低能部分B滤掉高能部分C滤掉滤板本身产生的特征谱线D 滤掉低能部分及滤板本身产生的特征谱线E 滤掉高能部分及滤板本身产生的特征谱线33 放射性核素金-198的射线平均能量(Mev)和半衰期分别是:A 0.83 1590aB 1.25 5.27aC 0.662 33.0aD 0.412 2.7dE 0.412 5.27a34 LET=( )Kev/μm 是高低LET射线的分界线.A 5B 8C 10D 20 E3035 X（γ）射线小野照射时的剂量分布特点除外哪项?A 小野集束照射，剂量分布集中B 小野集束照射，靶区周边剂量变化梯度较大C 靶区内及附近剂量分布不均匀D 靶周边正常组织剂量很小E 剂量分布呈菱形36 下列描述错误的是：A对选定能量的旋转照射，一旦旋转角度β确定，则旋转所形成的百分深度剂量也就确定。
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。
第一章放射物理基础
④若一种核素同时发生n 种类型的核衰变，则 多种衰变同时进行，互不影响：
1 2 n
半衰期:放射性核的数量因发生自发核衰 变而减少到原来核数一半所需的时间
N0 2
N0eT
可得：T ln 2 0.693
用半衰期表示衰变方程:
对递次衰变系列(T1»Ti, i=2,3,···)，有：
1N1 2 N 2 n N n
暂时平衡(transient equilibrium)
条件：
T1
T2 1
2
t 7 T1T2 T1 T2
结果： N 2 1 N1 2 1
A2 2 A1 2 1
1、卢瑟福的原子模型
α 粒子的散射实验
目的：检验汤姆逊模型的正确性 原理：带电粒子射向原子,探测出射粒子的角 分布。
实验装置和模拟实验
R:放射源； F:散射箔； S:闪烁屏； M：显微镜
B:圆形金属匣
（a)侧视图
(b)俯视图
α 粒子：放射性元素发射出的高速带电粒 子，其速度约为光速的十分之一，带+2e的 电荷，质量约为4MH。
吸收能量
核外电子从一个电子 层跃迁到另一个电子 层时，吸收或释放一 定的能量，就会吸收 或释放一定波长的光，
释放能量
所以得到线状光谱。
电子在原子中如何分布？
密集的、带正电荷的原子核包含了原子的大部分质量，它被 带负电荷的电子包围
电子在原子中如何分布？
原子核外的电子是分层排布的，每一层都 可以叫做能层，可以分为K.L.M.N.O.P.Q这 7个能层，每个能层最多能排2n2个电子，每 个能层又可以为多个能级。
射线实训报告
一、实训目的本次射线实训旨在通过实际操作，加深对射线物理特性的理解，掌握射线检测的基本原理、操作方法和应用范围。
通过实训，提高学生的实际操作技能，培养安全意识和严谨的工作态度。
二、实训时间2023年X月X日至2023年X月X日三、实训地点XX射线检测实验室四、实训内容1. 射线检测基本原理（1）射线类型：X射线、γ射线、中子射线等。
（2）射线穿透能力：射线穿透能力与其能量、物质密度和厚度有关。
（3）射线衰减规律：射线在物质中传播时，其能量逐渐减弱，这种现象称为射线衰减。
2. 射线检测设备（1）X射线源：X射线发生器、X射线管等。
（2）γ射线源：γ射线发生器、γ射线源棒等。
（3）探测器：半导体探测器、气体探测器等。
（4）数据处理系统：射线检测数据采集、处理和分析软件。
3. 射线检测操作方法（1）设备准备：检查设备是否正常，调整射线源能量、管电压等参数。
（2）样品准备：确保样品表面清洁，固定好样品。
（3）射线照射：调整探测器位置，进行射线照射。
（4）数据采集：记录探测器接收到的射线信号。
（5）数据处理：对采集到的数据进行处理和分析。
4. 射线检测应用（1）材料性能检测：检测材料的密度、厚度、内部缺陷等。
（2）工件缺陷检测：检测工件表面和内部缺陷，如裂纹、孔洞等。
（3）安全检测：检测放射性物质泄漏、核设施安全等。
五、实训过程1. 实训前，了解射线检测的基本原理、设备操作方法和安全注意事项。
2. 实训过程中，按照操作规程进行设备调试、样品准备和射线照射。
3. 在操作过程中，注意观察射线信号的变化，确保检测结果的准确性。
4. 实训结束后，对采集到的数据进行处理和分析，撰写实训报告。
六、实训结果1. 成功掌握了射线检测的基本原理和操作方法。
2. 熟悉了射线检测设备的操作流程和安全注意事项。
3. 通过实训，提高了实际操作技能和数据分析能力。
4. 增强了安全意识和严谨的工作态度。
七、实训总结1. 通过本次射线实训，加深了对射线物理特性的理解，提高了实际操作技能。
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。
肿瘤放射物理学-物理师资料-2.3 X(γ)射线与物质的相互作用
(3).光电截面
电子在原子中被束缚得越紧，产生光电效应的概率就越大。 如果入射光子的能量超过K层电子结合能，那么大约80％的光 电吸收发生在这K层电子上。
入射光子与物质原子发生光电效应的截面称之为光电截面。
5 4
k
k为k层光电截面
(4). 作用系数
光电效应总截面：
Z n /(h )3
低原子序数 n≈4 高原子序数 n≈4.8
光电线性衰减系数：
MA
N A
Zn
/(h )3
光电质量衰减系数：
NA MA
Z n1 /(h )3
a. 原子序数的影响 光电效应总截面 光电线性衰减系数
Z4～4.8
光电质量衰减系数
Z3～3.8
随原子序数增加，光电效应发生的概率迅速增加。
如果一个入射粒子与物质的相互作用有多种相互独立的 作用方式，则相互作用总截面等于各种作用截面之和
c p
总截面 光电效应截面
电子对效应截面 康普顿效应截面
2、线性衰减系数、质量衰减系数
X（γ）光子与每单位厚度物质发生相互作用的概率，称为线性
衰减系数，用µ表示，单位m-1或cm-1。
en tr (1 g)
g为次级电子的动能因辐射而损失的份额。
4、半价层（HVL） 定义为X（γ）射线束流强度衰减到其初始值一半时所需的某种
物质的衰减块的厚度。它与线性衰减系数的关系可表示为
HVL 0.693
与μ的意义一样， HVL表示物质对X（γ）光子的衰减能力。
5、平均自由程（l） 定义为X（γ）光子在与物质发生作用前平均的自由运动距离。
辐射与物质的相互作用
照射量下降百分数(%)
0 22 47 80
使用低滤过高千伏摄影,对受检者十分有害.而厚 度滤过技术对受检者降低剂量有重要意义.
4. X (γ)射线在物质中的衰减
B、连续X线在物质中的衰减规律
楔形或 梯形滤 过板
4. X (γ)射线在物质中的衰减
I I 01e
光 子 数
1 x
I 02e
2 x
I 0 ne
n x
单能X线 连续X线
水模厚度
影响因素
4. X (γ)射线在物质中的衰减
B、连续X线在物质中的衰减规律 (2)、X线的滤过
低能X线不能透过人体(吸收)，对形成X线 影像不起作用，但却大大增加被检者皮肤照 射量。为减少无用低能光子对皮肤和浅表组 织的伤害，需采用适当的滤过措施，在管口 放置一定均匀厚度的金属，吸掉低能部分， 使平均能量增高。
表5 人体不同组织的线衰减系数μ(m-1)
管电压(kV) 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 脂肪(×102) 0.3393 0.2653 0.2196 0.2009 0.1905 0.1832 0.1801 0.1774 0.1755 0.1742 0.1732 0.1724 肌肉(×102) 0.4012 0.2933 0.2455 0.2213 0.2076 0.1994 0.1942 0.1906 0.1882 0.1864 0.1852 0.1842 骨骼(×102) 2.4434 1.4179 0.9677 0.7342 0.6047 0.5408 0.4865 0.4530 0.4298 0.4132 0.4010 0.3918
x线衰减规律
x线衰减规律X 线衰减规律：在 X 射线通过物质时，其强度会逐渐减弱，并且衰减程度与物质的厚度、物质的原子序数以及 X 射线的能量有关。
通常来说，物质的厚度越大、原子序数越高、X 射线能量越低，X 射线的衰减就越明显。
想象一下，X 射线就像是一群勇敢的探险家，它们在物质的世界中穿梭冒险。
物质呢，就像是一个个神秘的城堡，城堡的城墙越厚（物质的厚度越大），探险家们就越难突破；城堡里的守卫（物质的原子序数）越厉害，探险家们前进的阻力就越大；而探险家们自身携带的装备（X 射线的能量）越差，应对困难的能力也就越弱，能成功通过城堡的人数就越少（X 射线衰减越明显）。
比如说在医疗领域，我们用 X 射线来给身体内部“拍照”，也就是做X 光检查。
如果要检查的部位比较厚，比如胸部，那 X 射线在穿透胸部组织的过程中就会有更多的衰减。
再比如检查骨骼，因为骨骼中的钙等元素原子序数高，对 X 射线的阻挡作用强，所以 X 射线在经过骨骼时衰减得就更厉害，这样就能在X 光片上清晰地显示出骨骼的形态。
据相关研究数据表明，当 X 射线的能量为 50 keV 时，穿过 1 厘米厚的肌肉组织，其强度大约会衰减 20%；而同样的能量穿过 1 厘米厚的骨骼，强度可能会衰减 60%以上。
总之，X 线的衰减规律在医学成像、工业无损检测等众多领域都有着极其重要的应用。
在医学成像中，医生们正是依据X 线的衰减规律，才能准确判断我们身体内部的情况，找到潜在的疾病。
了解了 X 线衰减规律，我们就能更好地理解和应用 X 射线相关的技术，为人类的健康和工业生产保驾护航。
如果您对 X 线衰减规律以及其他科学知识充满好奇，不妨阅读一些优秀的科普书籍，比如《时间简史》《万物简史》；也可以浏览科普中国网、果壳网等网站，或者观看《走进科学》等科普节目，相信您一定会在科学的海洋中收获更多的惊喜和知识！。
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。
X(或γ)射线在物质中的衰减
（一）固有过滤
❖ X射线管组装体本 身的过滤叫固有 过滤。
❖ 包括X线管的玻璃 管壁、绝缘油、 管套上的窗口和 不可拆卸的滤过 板。
❖ 用铝当量表示（ mm Al）一般诊 断X线机的固有滤 过在0.5～2 mm Al
第二节 连续X射线在物质中的衰减规律
一、连续X射线在பைடு நூலகம்质中的衰减特点
第二节 连续X射线在物质中的衰减规律
一、连续X射线在物质中的衰减特点
理论上，连续能谱窄束X线的衰减可由下式描述：
I I1 I2 In
I I01e1x I02e2x I0nen x
x n 表示各种能量X线的线性衰减数；I01 表
（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）
0
0.5
4.78×10-4（1850mR）
22
1.0
3.28×10-4（1270mR）
47
3.0
1.20×10-4（465mR）
四、利用X射线的肿瘤放射治 疗技术
思考题
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？
80
（4）过滤与投照时间
❖适当增加照射时间 ❖高千伏、厚滤过摄影 时间延长
了，但受照射剂量却大幅降低。
分析X射线的衰减规律及其应用
X射线的衰减规律
X射线的衰减，包括距离与物质所致的衰减。 距离引起衰减：从X射线管焦点发出的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，但是由于空气引起的 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。
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
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
I I1 I2 In
I01e 1x I 02e 2 x I 0ne n x
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(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：
μ
tr=τ tr+σ tr+ktr
μ tr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 转移给电子的份额。μ tr的SI单位是m-1。 τ tr 、σ tr 、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。
0.0141
0.440 7.04 71.9
(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。
B 1 x
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)宽束X线的衰减规律
宽束的衰减规律比较复杂，与吸收物质厚度的关 系在半对数坐标中不是直线，而出现弯曲。
计算屏蔽体厚度时，在窄束的指数衰减规律上加 入积累因子B修正
I=BI0e-μ x
积累因子是描述散射光子影响的物理量，反映了 宽束与窄束的差别。
(二)积累因子
积累因子B可表示为物质中所考虑的那一点的 光子总计数率与未经碰撞的原射线光子计数率 之比，即：
*单能窄束X线的指数衰减规律： I ＝I 0e -μ x 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 ＝ I 0e -μ mxm 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。
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。
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。
(二)质量衰减、质能转移及质能吸收系数
质能转移系数μ tr/ ρ 表示这些过程中光子能 量转移给带电粒子的总和。 因光核反应及其它过程的发生几率很小，带电 粒子的能量主要来自光电效应、康普顿散射、 电子对效应。传递给带电粒子的能量，其中又 有一部分转移给轫致辐射。 质能吸收系数μ en /ρ表示扣除轫致辐射能量 后，光子交给带电粒子的能量中用于造成电离、 激发，真正被物质吸收的那部分能量所占的份 额。
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
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μ m表示，SI单位“m2.kg-1” 。
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
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
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： － △ I ＝μ I 0 △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。
N Nn Ns Ns B 1 Nn Nn Nn
Nn为物质中未经碰撞的原射线光子的计数率， Ns为在物质中散射光子的计数率， N为在物质中光子的总计数率，N＝Ns＋Nn。
(二)积累因子
物理意义：其大小反映了散射光子数对总光 子数的贡献。B大于1。在理想的窄束条件下， Ns＝0，B＝1。 积累因子的大小与吸收体的厚度、原子序数 和几何条件，以及源与吸收体和考虑点之间 的相对位置，X射线光子的能量等因素有关。 对于积累因子可以通过近似计算法求得：
一、单能窄束X线的衰减规律
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。 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。
(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。 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 +σ c+σ
coh+k
τ 为光电线性衰减系数；σ c为康普顿线性衰 减系数；σ coh为相干散射线性衰减系数；k为
μ en /ρ叫做质能吸收系数，SI单位是 m2．kg-1。 在计算X线吸收剂量及研制各种X线剂量 仪时，经常用到质能吸收系数。
碳的能量转移、能量吸收
光子能量(MeV)
0.01
Etr (MeV)
0.00865
Een (MeV)
0.00865
0.1
1.0 10 100
0.0141
0.440 7.30 95.62
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
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：
Etr tr h
(二)质量衰减、质能转移及质能吸收系数 2．质能转移系数
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。
窄束X线及其指数衰减规律
I ln x I0
(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。
HVL(half value layer)
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(HVL)，它与线性衰减 系数的关系可表示为：
虽然也用半价层来描述X线的质，但在屏蔽设 计中，不能简单地套用与此半价层相应的单能 射线的衰减结果。
(一)连续X线的衰减特点
理论上连续能谱窄束X射线的衰减可这样描述：
I I1 I 2 I n I 01e
1 x
I 02 e
2 x
I 0 n e
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。
(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。 为避开同吸收物质密度的相关性而便于使用， 通常采用质量衰减系数
m
(二)质量衰减、质能转移及质能吸收系数 dI 1 dI I 0 dx或 I 0 dx
二、宽束X线的衰减规律