X射线在人体内的衰减.PPT

第一章 X射线物理 第一节 X射线的产生 X射线是德国著名物理学家伦琴于1895年11月8日发现的，它的发现给人类历史和科技发展带来深远的影响。X射线被发现后，首先应用到医学诊断上，在随后的一百多年中，X射线在医学领域发挥了巨大作用。 本节将介绍关于X射线3个方面的内容： 产生定向、实用的X射线应具备的四个条件 电子源（阴极）发射电子； 受电子轰击而辐射X射线的物体（阳极靶）； 1. 阴极 阴极（cathode）是X射线管的负极，包括灯丝和聚焦杯两部分。 2. 阳极 阳极（anode）是X射线管的正极，目前有两种类型的阳极：固定的和旋转的。 固定阳极X射线管常用于牙科X射线成像系统、某些移动式的成像系统以及其他不需要大的管电流和大功率的特殊用途系统。 阳极有三大功能 ①阳极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，使其能返回高压发生器； ②阳极为X射线管的靶提供机械支撑； 3. X射线管的焦点 灯丝发射的电子，经聚焦加速后撞击在阳极靶上的面积称为实际焦点。 X射线管的实际焦点在垂直于X射一管轴线方向上投影的面积，称为有效焦点（effective focal spot）。 ①实际焦点和有效焦点的关系 ②焦点的方位特性 投影方位越靠近阳极，有效焦点尺寸越小；越靠近阴极则越大（宽度不变）。 ③焦点与成像质量 连续谱特征 谱线强度从长波逐渐上升，达到最大值后迅速下降为0。强度为0的波长对应短波极限。 当管电压增大时各波长强度都增大，曲线最大值和短波极限都向短波方向移动。 X射线强度同时与管电流和管电压及靶的原子序数有关。 三、X射线的基本特征 X射线本质与普通光线一样，都属电磁波，但波长比可见光更短，介于紫外线与γ射线之间。与普通光线一样具有微粒-波动二重性，每个X射线光子具有一定的能量E=hυ，并以光的速度直线传播。同时服从光的反射、折射、散射和衍射等一般规律。 X射线的贯穿本领 X射线的波长很短，对各种物质都具有程度不同的穿透能力。 影响因素：与X射线的能量、被穿透物质结构和原子性质有关。同一X射线，对原子序数较低元素组成的物体贯穿本领较强，对原子序数较高元素组成的物体贯穿本领相对较弱。 X射线对人体不同组织的穿透性不同——X射线医学影像学的基础 X射线的荧光作用 当射线照射某种物质时，能够发出荧光，具有这种光特性的物质称为荧光物质。如钨酸钙、铂氰化钡、银激活的硫化锌镉等荧光物质受X射线照射时，物质原子被激发或电离，当被激发的原子恢复到基态时，便可放出荧光。 X射线荧光作用的应用： X射线透视荧光屏、增感屏、影像增强器、闪烁计数器等。 X射线的电离作用 具有足够能量的X射线光子不仅可从原子中击脱电子产生一次电离，脱离了原子的电子还能与其他原子碰撞产生二次电离。 X射线电离作用的应用： X射线剂量仪器探头原理及X射线损伤和治疗的基础。 X射线的化学特性 第二节 X射线辐射场的空间分布 二、X射线强度的空间分布 薄靶周围X射线强度的空间分布 厚靶周围X射线强度的空间分布 第三节 X射线与物质的相互作用 第四节 X射线在物质中的衰减 三、X射线的滤过 固有滤过：从X射线管阳极发射出的原级X射线穿过管壁后，被吸收一部分。 附加滤过：在X射线管射出的X射线到达被投照部位前放置一定物质产生的滤过。 附加滤过可使：X射线总强度减小、波长分布均匀 、平均硬度提高 第五节 X射线在人体内的衰减 一、人体的物质组成 从物质的构成上看，人体由骨骼、软组织、肺和消化道以及腔体内的气体组成。骨骼由胶体蛋白和钙组成，骨骼中钙约占50%~60%，其中Ca3(PO4)2占85%、CaCO3占10%、Mg3(PO4)2占5%。软组织占人体组织的大部分，它包括肌肉、脂肪和碳水化合物等。软组织内水占75%，蛋白质、脂肪和碳水化合物占23%，剩余的是钾、磷、镁、钠等。 X射线与人体组织的相互作用 与光子作用的三种物质 低原子序数物质（水）： 肌肉、脂肪、体液 中等原子序数物质（钙）： 骨骼 高原子序数物质（水）： 碘化纳 一、X射线的强度（Intensity of X-rays) X射线在空间某点的强度：单位时间内通过单位横截面积的辐射能量。 在医学应用中，常用X射线的量和质表示X射线的强度。 X射线束内的光子数目 X射线光子的能量 单色X射线强度：I =N ? hυ 复色X射线强度： I总=∑Ni ? hυi=N1? hυ1+N2? hυ2+ N3? hυ1