第4节X射线的吸收.ppt

§ 8.4 X射线的吸收射线的吸收当当X射线由低能光子组成射线由低能光子组成(一般不超过一般不超过150Kev)时，这时不会时，这时不会发生电子偶效应但相干的瑞利散射是重要的发生电子偶效应但相干的瑞利散射是重要的 一、一、 光与物质相互作用光与物质相互作用--X--X射线衰减的几种方式射线衰减的几种方式光与物质作用主要有以下三种形式：光与物质作用主要有以下三种形式：光电效应：光子与束缚电子作用，光子被完全吸收；光电效应：光子与束缚电子作用，光子被完全吸收；康普顿效应：光子与自由电子的散射；康普顿效应：光子与自由电子的散射；电子偶效应：当光子的能量大于电子的静止能量的两倍时电子偶效应：当光子的能量大于电子的静止能量的两倍时(即即1.02MeV)，，光子在原子核场附近可将全部能量转化为正、光子在原子核场附近可将全部能量转化为正、负电子对负电子对二、二、 X X射线的吸收率射线的吸收率当一束强度为当一束强度为Io的的X光通过厚度为光通过厚度为dx的吸收体后，强度减少的吸收体后，强度减少量－量－dI正比于正比于dx和强度和强度I(x)之乘积，引入之乘积，引入衰减常数衰减常数μ，，有有积分给出积分给出X射线经过物体后减弱是由两种过程产生的，一种是射线被射线经过物体后减弱是由两种过程产生的，一种是射线被物体吸收，另一种是被散射。

物体吸收，另一种是被散射 为真实吸收系数，为真实吸收系数， 为散射系数为散射系数上式还可写成上式还可写成ρρ是吸收物的密度是吸收物的密度, μ/ρ(cm2/mg)称质量衰减系数，称质量衰减系数，τ/ρ(cm2/mg)称质量吸收系数称质量吸收系数把衰减系数把衰减系数  、吸收系数、吸收系数τ和和 散射系数散射系数σσ用单位厚度和单位用单位厚度和单位截面中的原子数除，就分别得到原子衰减系数、原子吸收系截面中的原子数除，就分别得到原子衰减系数、原子吸收系数和原子散射系数数和原子散射系数从实验可以准确地证明从实验可以准确地证明τa同射线的波长同射线的波长和吸收物的原子序数有如下的关系：和吸收物的原子序数有如下的关系：C C在一定的波长范围是一个常数上式在一定的波长范围是一个常数上式说明波长越短，吸收越少；原子序数越说明波长越短，吸收越少；原子序数越高，吸收越强高，吸收越强吸收系数随吸收系数随X光子能量增加而光子能量增加而下降，这是由于下降，这是由于X光子能量越光子能量越高，其穿透性越强高，其穿透性越强吸收限是吸收限是X光子分别使光子分别使K层、层、 L层层、、M层一个电子电离发生共层一个电子电离发生共振吸收的能量。

振吸收的能量 突变即吸收限突变即吸收限的出现，证明原子内部电子的的出现，证明原子内部电子的壳层结构壳层结构仔细观察会发现，图中有几处仔细观察会发现，图中有几处突变，它们是吸收线，突变，它们是吸收线，在吸收在吸收限的两侧吸收系数十分悬殊限的两侧吸收系数十分悬殊吸收限在测量中的应用之一吸收限在测量中的应用之一—过滤片过滤片在吸收限的两侧吸收系数十分悬殊，因此可用作在吸收限的两侧吸收系数十分悬殊，因此可用作“滤波器滤波器”例如黄铜是铜锌的混合物，它们发射的例如黄铜是铜锌的混合物，它们发射的Kα射线波长分别为射线波长分别为0.1539nm和和0.1434nm，，相差极微相差极微用镍片作过滤片，可以用镍片作过滤片，可以滤出其一进行成分分析滤出其一进行成分分析镍的吸收限为镍的吸收限为0.1489nm，，镍对镍对铜铜K 线线的质量吸收系的质量吸收系数小，而对锌数小，而对锌K K 线线的质量的质量吸收系数大当通过镍片吸收系数大当通过镍片时，时，Cu和和Zn两种两种Kα线透线透过强度比为过强度比为10:1铜的Kα线大部分通过，而锌的被线大部分通过，而锌的被吸收X射线吸收在医学上的应用－心血管造影术射线吸收在医学上的应用－心血管造影术为了观察局域心血管病变，常将足够浓度的碘用导管直为了观察局域心血管病变，常将足够浓度的碘用导管直插入其中，利用碘对插入其中，利用碘对X射线强吸收（远比肌肉、骨骼高得射线强吸收（远比肌肉、骨骼高得多）形成造影。

多）形成造影现在人们发明了一种双色数值减除造影术，只将少量碘现在人们发明了一种双色数值减除造影术，只将少量碘静脉注射血管内，就可以达到造影目的其原理很简单：静脉注射血管内，就可以达到造影目的其原理很简单：用两种不同能量的用两种不同能量的X射线进行两次造影其中一个射线进行两次造影其中一个X射线射线的能量（的能量（E1））略低于碘的略低于碘的K吸收边－吸收系数小；另一能吸收边－吸收系数小；另一能量（量（E2））略高于略高于K吸收边－吸收系数大（见图）但这两吸收边－吸收系数大（见图）但这两种能量的光对人体肌肉、骨骼的吸收系数差不同；通过种能量的光对人体肌肉、骨骼的吸收系数差不同；通过两次造影相减，将肌肉、骨骼的影响几乎全部消除，留两次造影相减，将肌肉、骨骼的影响几乎全部消除，留下碘对下碘对X射线吸收差的影像该法对碘吸收特别灵敏，故射线吸收差的影像该法对碘吸收特别灵敏，故用碘量很少，大大减少了病人的痛苦用碘量很少，大大减少了病人的痛苦。