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X射线物理学

一、X射线的基本特性

X射线在均匀的、各向同性的介质中，是直线传播，具有光的一切特性，具有波粒二象性。

X射线不带电，不受外界磁场和电场影响；

X射线具有贯穿本领；（不同组织穿透性不同：骨骼--软组织--脂肪--肺、肠道）

X射线的荧光作用；(X射线照射荧光物质可发出荧光)透视、增感屏

X射线的电离作用；（X光子撞击电子--一次电离--撞击其它原子--二次电离）X射线损伤和治疗基础

6．X射线的热作用；

7.X射线的化学和生物效应：与物质进行光化学反应，生物体内电离和激发作用二、X射线的产生

医学成像用的X射线辐射源都是利用高速运动的电子撞击靶物质而产生的。

1. 产生X射线的四个条件：

具有电子源（阴极）产生发射电子；

有加速电子使其增加动能的电位差（高管电压）

有一个高度真空（P10-4Pa）的环境（玻璃外壳），使电子在运动过程中尽可能减少能量损耗，保护灯丝不被氧化。

有一个受电子轰击而辐射X射线的物体（阳极靶）三、X射线管的阴极体作用：

①使电子初聚焦：达到初聚焦作用，增加X线的产生率。

②防止二次电子危害：阴极体可收集二次电子，防止危害。四、阳极的作用：

1,、是一个导电体，它接收从阴极发射出的电子并将它们传导至与X射线管相连的电缆，

2、使其能返回高压发生器；

3、为靶提供机械支撑；良好的热辐射体。五、焦点：

1、实际焦点：灯丝发射的电子，经聚焦加速后，撞击在阳极靶上的面积。

2、有效焦点：X射线管的实际焦点在垂直于X射线管轴线方向上投影的面积，即X射线照射在胶片上的有效面积。

3、补充：影响焦点大小的因素有哪些？

答：灯丝的形状、大小及在阴极体中的位置、管电流、管电压和阳极的靶角θ有关。管电流升高，焦点变大；管电压升高，焦点变小。

4、实际焦点和有效焦点大小的影响：

答：实际焦点面积增大，散热好，但有效焦点面积也增大，胶片影像模糊；实际焦点面积减小，阳极靶单位面积上的电子密度增大，实际焦点温度增大，阳极损坏；

5、焦点对成像的影响：

有效焦点越小，影像越清晰；

有效焦点为点光源时：胶片图象边界清晰；有效焦点为面光源时：胶片图象边界模糊

有半影；半影大小为： p? d S

f?d

为使图象清晰，要减小半影，可减小S和d（小焦点，短距离）；管电流增大，焦点增大，影像质量下降；

管电压增大，焦点增大，影像质量下降；

六、能量损失形式分：

1、碰撞损失（collisionloss）：（占电子总能量的99%）

高速电子与阳极靶原子核的外层电子相互作用而损失的能量；全部转化为热能。

2、辐射损失(radiationloss)：（占电子总能量的1%）

高速电子与阳极靶原子核的内层电子或原子核相互作用而损失的能量；

3、特征辐射：高速电子与原子内层电子发生相互作用，将能量转化为标识辐射。

4、韧致辐射：高能入射电子通过阳极原子核附近，受到原子核引力场的作用会降低速度并改变方向，入射电子损失的能量以电磁辐射的形式释放。这种形式产生的辐射称为“轫致辐射”或“制动辐射”。韧致辐射的能谱是连续的

5、连续X射线的产生（轫致辐射）原因：

a、每个高速电子与靶原子作用时的相对位置不同b、每个电子与靶原子作用前的能量也不同

故各次相互作用对应的辐射损失也不同，因而发出的X光子频率也互不相同，大量的X光子组成了具有频率连续的X光谱。

6、X射线强度：X射线在空间某一点的强度是指单位时间内通过垂直于X射线传播方向上的单位面积上的光子数量与能量乘积的总和。

补充：X射线强度是由光子数量和光子能量两个因素决定。

7、X射线的量与质

、X射线的质(x-rayquality)又称线质，表示X射线的硬度，即穿透物质本领的大小。与光子能量有关。由管电压和滤过间接表示。通常以千伏数（kV）为单位。

、X射线的量(x-rayquantity)决定于X射线束中的光子数。由管电流与照射时间间接表示通常以毫安秒(mA?s)为单位。

8、各种因素对X射线强度的影响

影响因素（增加）

X射线的质

X射线的量

毫安秒

不变

增加

管电压

增加

增加

靶原子序数

增加

增加

附加滤过

增加

降低

距离

不变

降低

电压脉动

降低

降低

管电流

不变

增加

七、X射线与物质的相互作用

X射线与物质三种作用形式：光电效应，康普顿效应，电子对效应

光电效应：能量为hv的X射线光子通过物质时，与物质原子的轨道电子发生相互作用，把全部能

量传递给这个电子，光子消失，获得能量的电子挣脱原子束缚成为自由电子（光电子）；原子的电子轨道出现一个空位而处于激发状态，他将通过发射标识X射线或俄歇电子的形式很快回到基态，