医用物理学-18-X射线成像的物理基础.ppt

X射线及其医学应用 X-ray and its medical applications 一、X射线的基本原理 二、X射线的基本性质 三、X射线在医学上的应用 四、X射线的辐射防护 五、总结 一、X射线的基本原理The basic principles of X-ray 1、X射线概述 2、X射线产生 3、X射线硬度和强度 4、X射线衍射 5、X射线谱 1、X射线概述X-ray Overview 1895年，伦琴发现当高速电子撞击某些固体时，会产生一种看不见的射线，它能透过许多对可见光不透明的物质，对感光乳胶有感光作用，并能使许多物质产生荧光，伦琴称它为X射线（X-ray）。 研究表明X射线是波长大约在10-3～1nm范围内的电磁波。 2、X射线产生X-ray production X射线的产生装置： X射线管 低压电源 高压电源 韧致辐射：高速电子在原子核电场作用下，速度突然变小时，它的一部分能量转变成电磁波发射出来，这种情况叫韧致辐射。 高速电子与阳极靶原子撞击的结果，产生两种类型 的电磁辐射。 一种是光学光谱，波长在可见光、红外线、紫外线附近； 另一种是X射线。 （1）内层电离产生的标明阳极靶材料元素特性的标识X射线； （2）高速电子与核电场作用所形成的韧致辐射， 这是一束连续X射线。 3、X射线硬度和强度X-ray hardness and intensity X射线的硬度是指它的贯穿本领，决定于波长。波长愈短的X射线，光子的能量愈大，贯穿本领愈强，它的硬度就愈大，常用于深部治疗。 X射线的硬度由管电压控制，管电压愈高，轰击阳极的电子动能就愈大，发射光子的能量也愈大，X射线愈硬。因此，在医学上通常用管电压来衡量X射线的硬度。 4、X射线衍射X-ray diffraction 晶体的微观结构（原子、分子或离子的排列）具有周期性，当X射线照到晶体上时，组成晶体的每一个原子都可看作一个子波源，向各个方向发出子波，在某些方向上的X射线会相加干涉，使得在一些特定的方向的光束加强。 晶体可能产生衍射的方向决定于晶体微观结构的类型及其基本尺寸；而衍射强度决定于晶体中各组成原子的元素种类及其分布排列的坐标。晶体衍射方法是目前研究晶体结构最有力的方法——X射线结构分析 晶体的空间点阵可划分为一族平行且等间距的平面点阵，或者称晶面(crystal plane)。 当X射线管在管电压较低时，它只发射连续X射线。不产生标识X射线 二、X射线的基本性质The basic nature of the X-ray 1、物理效应 穿透作用：指X射线通过物质时不被吸收的本领。 波长越短，穿透能力越强。 在波长一定条件下，X射线的穿透性取决于被通过物质本身的结构和性质。 所以X射线穿透物质后的强度变化，反映了物质内部密度差异，这正是X射线透视和摄影的物理基础。 三、X射线的衰减X-ray attenuation 四、X射线在医学上的应用X-ray applications in medicine 1、治疗方面的应用 X射线主要用于癌症的治疗。它的机理是X对生物组织的破坏作用。在治疗过程中，照射量要恰当。 2、药物分析方面的应用 X射线光衍射特性能用来分析物质成分结构。 在中草药研究工作中有广泛的作用，可以用来分析中草药的有效成分的结构，寻求代用品，在保护自然生态环境方面，发挥了重大作用。 研究生物大分子结构 医疗X射线的防护 慎重使用放射诊断与治疗 提高记录和显示系统的灵敏度 提高X射线的透过系数 尽量减少照射野面积 采用新型材料，减少不必要的衰减 减少透视时间 远离照射野 进行必要的屏蔽 （1） X射线的硬度是指它的贯穿本领，对于一定的吸收物质， X射线被吸收愈少，则贯穿量愈大。 X射线的管电压愈高，轰击阳极的电子动能就愈大，发射光子的能量也愈大，愈不易被物质吸收，因此，在医学上通常用管电压来衡量X射线的硬度。管电压愈高，X射线愈硬。 （2） 在X射线透视或照相时，不是硬度越高越好。而是要根据被照射物质的物理特性和用X射线透视或照相的不同目的选择不同硬度的X射线。 滤线板能使X线的软线部分被强烈吸收，可得到硬度高，谱线窄的X射线。当同时使用两种不同物质作的滤线板时，因为各种物质在吸收X射线时都会发出自己的标识X射线。所以，应把那种既可吸收前一种物质的标识X射线，而自身的标识X射线又很容易在空气中被吸收的物质作的滤线板放在X射线最后射出的一侧。 三、 X射线被衰减时，经过几个半价层，强度减少到原来的1%？ 解： X射线被衰减后强度 若强度减少到原来的1%，则 而半价层与衰减系数的关系为 答： X射线是在高度真空的X射线管中产生的，是高速电子与阳极靶原子撞击的结果。 X射线由