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第一章
X射线物理与防护
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X射线的发现与发展
X射线的发现 X-ray 是由德国仑琴教授在1895年所发现。这种由真空管发出能穿透物体的辐射线，在电磁光谱上能量较可见光强，波长较短，频率较高，相类似之辐射线有宇宙射线等。
X射线机的发展简史
离子X射线管阶段(1895~1912)
电子X射线管阶段(1913~1928)
旋转阳极X射线管阶段(1929~)
X射线影像增强器和X射线电视,电影阶段(1952~)
X射线计算机断层扫描装置(X-CT)(1972~)
数字X射线机阶段
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2021/4/9
X射线的产生条件
产生X射线必须具备三个基本条件:
电子源: 能根据需要提供足够数量的电子.
高速电子流: 在强电场作用下,电子作高速定向运动.
靶: 能够经受高速电子轰击而产生X射线的障碍物.
产生X-Ray必须要有X光球管，而X光球管基本构造必须拥有：
阴极灯丝 （Cathod）
阳极靶 （Anode）
真空玻璃管 （Evacuated glass envelope）
当然还要有高压电源
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产生X射线的机理
X-ray 产生方式
电离与激发(热辐射): 靶原子的外层轨道电子 99% 以上能量以此形式消耗.
Characteristic （特性辐射） 高速电子撞击原子和内层轨道上电子，使之游离且/跃迁释放之能量，即为X-ray。
Bremsstrahlung （制动辐射） 高速电子突然减速后，其动能转变成能量释放出来，此能量即为X-ray，且此能量谱连续, 随减速之程度而有所不同。
诊断用X-ray其产生方式所占比例： 30% 特性辐射70% 制动辐射
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X射线的辐射谱线
X射线能量强度
在垂直于X射线传播方向上, 在单位时间内, 单位面积上通过的光子能量. 单位: 焦耳/厘米2秒(J/cm2 • s)
Iq连=K1 • I • Z • U2
-9~-9
管电压增加: 每个电子所获得的能量加大, 因而短波成分的X射线增多. X射线变硬.
管电流增加: 单位时间撞击阳靶面的电子数增多, 辐射的总强度越大.
靶原子序数增大: 核电场增强, 连续辐射的总强度越大.
Iq特=K2 • I (U-Uk)•n
K2和n为常数
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X射线的产生效率
高速电子通过碰撞和辐射产生热和X射线
X射线的产生效率η= K1 • Z • U
例如, 钨靶(Z=74), 管电压=100kV时
η= •10-9 •74 •105=%
X射线管设计要求:
1. 阳极采用高熔点材料
2. X射线管必须具有良好的冷却装置.
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X射线与物质的相互作用
X-Ray特性
於电磁波光谱内 为不可见光 波长范围广
光速进行 直线散射 能穿透物体
会造成散射线 能使萤光物质发光 能使底片感光
当X-ray进入物体时，会有五种形式的作用发生不变散射; 康普顿效应--产生散射现光电效应(p∝Z4; p∝1/(hv)3)--被物体吸收; 光蜕变;电子对效应
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X射线影像的要素
影响Radiographic Quality之三要素：Density （黑化度）- mAsContrast（对比度）- kVpSharpness（清晰度）- motion, Geometric
X-Ray波长与Film上contrast之关系 在X-ray穿透过病人，其穿透率主要和病人组织结构及X-Ray波长有关。 频率高的X-ray (high kV) ,能量较高，穿透性好，造成在Film上较低之对比度（low contrast）。频率低的X-ray (low kV) ,能量较低，较易被人体所吸收，穿透性较差，而在Film上对比度较高（High contrast）。
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X射线的衰减规律
X射线强度衰减的两种方式
距离引起的衰减: Iq∝1/r2
物质引起的衰减: 单能射线的衰减: Iq=I0e-μx ;光子能量不变连续射线的衰减: 低能光子衰减快 (p∝1/(hv)3)
半价层(HVL)使X射线束的强度衰减到其初始值一半时所需要的标准吸收物质的厚度. 它反映X射线的穿透能力. 表示方式: mmAl
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影响X射线