放射物理基础

第二章 放射物理基础（二）,湘南学院 医学影像系 影像技术教研室,七、x线产生效率,x线管中产生的x线能与加速电子所消耗电能的比值。 =K*Z*KV x线的产生效率不足1%，利用率不足10%。,八、x线强度空间分布,辐射强度空间分布（辐射场的角分布） 取决于入射电子的能量、靶物质、靶厚度等因素。 1、厚靶物质x线强度的空间分布： 阳极效应（足跟效应）,在x线管长轴方向上，110°处x线强度最大（阳极角为20°） 在x线管短轴方向上，分布对称。,放射工作中，注意阳极效应的影响，正确利用平衡照片密度。 （1）、肢体与胶片长轴平行，厚度大、密度高的部位置于阴极端； （2）、使用中心线附近强度较均匀的x线束摄影。,2、薄靶周围x线强度的空间分布 透射式薄靶-直线加速器,3、x线机周围剂量场的分布,第二节 x线与物质的相互作用,x线光子能量大，在一次作用中，就可以损失大部分或全部能量。 与原子相互作用。 可与某电子作用，形成高速电子和散射线，产生化学变化和生物损伤，还可产生轫致辐射。 电离辐射（带电粒子和非带电粒子），初级电离，次级电离。 激发。,x线的生物效应实际是次级电子所产生的生物效应。,x线在物质中作用的结果可发生光子的吸收、弹性散射和非弹性散射。 主要发生康普顿散射、光电效应和电子对效应损失能量。,一、光电效应,1、光电效应：也称光电吸收 光子与内层电子相互作用，将全部能量交给电子，获得能量的电子摆脱原子核的束缚成为自由电子（光电子），而光子本身被原子吸收。 外层电子跃迁，产生特征x线，特征x线离开原子前，击脱外层电子，称为俄歇电子。,光电效应实质是物质吸收x线使其产生电离过程，此过程产生的次级粒子有： 负离子（光电子、俄歇电子）； 正离子（丢失电子的原子）； 特征辐射。,2、光电效应发生概率（3个因素） （1）物质原子序数Z的影响： 与Z的四次方成正比； 轨道电子与原子核结合得越紧密越容易发生光电效应。 主要发生在K层电子（80%）。,（2）入射光子能量的影响： 入射光子能量必须大于或等于轨道电子结合能。 光电效应发生概率与入射光子能量的三次方成反比。,（3）原子边界限吸收的影响： 吸收限；边界吸收。 对防护材料的选取，复合材料的配方及阳性对比剂的制备等有意义。,3、光电效应中的特征辐射 与x线产生中的特征辐射意思完全一样。 碘（32.3kv）和钡（37.4kv）产生的特征辐射能量较高，能穿透人体产生灰雾。 人体产生的光电效应的特征辐射被组织全部吸收。,4、光电子的角分布 能量低呈90°射出的概率大，能量高则逐渐倾向前方。 5、诊断放射学中的光电效应 不产生散射线，减少胶片中的灰雾； 增强人体不同组织的对比度 患者接受较多x线剂量。（高千伏摄影）,二、康普顿散射,1、康普顿效应（康普顿散射） 射线光子能量被部分吸收而产生散射线的过程，也称康普顿-吴有训效应。 产生反冲电子。 康普顿-吴有训效应,2、康普顿效应发生概率 m=c1*N0/A*Z*=c2/A*Z* （1）物质的原子序数,（2）入射光子能量：与入射x线波长成正比，即与入射光子能量成反比。,3、反冲电子及散射光子 在康普顿散射中，散射光子保留了大部分能量。 小角度的散射线保留了大部分能量，达到胶片产生灰雾减低照片的质量。,4、散射光子和反冲电子的角分布,5、诊断放射中的康普顿效应 防护问题； 增加照片的灰雾，降低了对比度； 受检者吸收辐射剂量较光电效应低。,三、电子对效应 四、其他作用,五、在诊断放射中各种作用发生的概率,20100KV诊断用x线能量范围内，只有光电效应和康普顿散射是重要的。,第三节 x线的衰减规律,一、距离引起的衰减 平方反比法则。,二、物质引起的衰减规律,x线通过物质时，与构成物质的原子发生相互作用而产生光电效应、康普顿效应和相干散射等，由于散射和吸收使x线强度衰减，称物质所致的衰减。 与吸收物质的性质和厚度有关，还取决于辐射自身的性质。 进行x线摄影、透视、造影检查、CT检查和放射治疗及屏蔽防护设计的依据。,（一）单能窄束x线的衰减规律 1、单能窄束x线 2、衰减规律 I=I0*e-d,（二）宽束x线的衰减规律 1、衰减规律 I=B*I0*e-d 2、积累因子,（三）连续x线的衰减规律 1、衰减特点 x线管的激发电压与窗口处的滤过条件，是决定x线管所发射x线束线质的重要条件。,2、x线滤过 滤过。滤过板。 （1）固有滤过：从x线管阳极靶面到不可拆卸的滤过板之间滤过的总和。 包括x线管的管壁、绝缘油、管套上的窗口和不可拆卸的滤过板。 用铝当量（mmAl）表示。 一般在0.52mmAl,（2）附加滤过：x线离开窗口后，从不可拆卸的滤过板到被检体之间，包括用工具可拆卸的滤过板、选择滤过板、遮线器等滤过的总和。,、材料的选择：铝和铜；特殊形状（楔形和双楔形）；复合滤过板。 、厚度的选择。 国际建议：工作电压小于50KV，总滤过0.5mmAl； 电压5070KV，总滤过1.5mmAl，电压大于70KV，总滤过2.5mmAl. 两者合称总滤过。,3) 滤过板厚度对被检者照射量的影响。 4）滤过对照射条件的影响 5）楔形或梯形滤过板,三、x线通过人体的衰减规律,x线影像是人体的不同组织对射线不同衰减的作用。 x线在人体中主要是以光电效应和康普顿散射两种作用形式衰减。 x线的穿透性与其波长有关，还与物质的性质、结构有关。 不同组织对x线衰减的程度不同，形成了x线影像的对比度。,20kv时，以光电效应为主，骨的衰减系数为水的6倍，对比度好； 100kv时，以康普顿效应为主，骨的衰减系数为水的1.6倍，对比度差。,四、影响x线衰减的因素,1、射线能量 20-100kv，x线与物质间的相互作用随入射光子能量的增加而减少，线性衰减系数随入射光子能量的增大而减少。,2、原子序数 光电衰减系数与Z4成正比，康普顿衰减系数与Z成正比。 高原子序数物质，入射光子能量越大，不一定透射量增加。（边界吸收。铅：88kv，碘：33.2kv，钡：37.4kv。）,3、组织密度 x线衰减与组织密度成正比。 4、克电子数,思考,1、在放射诊断x线能量范围内，x线与人体的相互作用主要是哪两种？其作用过程是？ 2、影响x线衰减的因素。,