X(或γ)射线在物质中的衰减讲课稿
X射线在物质中的衰减
第四节X射线在物质中的衰减扩散衰减引起X 射线在物质内传播过程中的强度减弱，包括传播过程中扩散衰减和吸收衰减两方面对于均匀介质中的X 射线源在空间各个方向辐射时，若不考虑介质的吸收，与普通点光源一样，在半径不同的球面上，X 射线的减弱遵守反平方规律即：212221rr I I 式中I 1，I 2分别为r 1和r 2的球面上X 射线的强度。
吸收衰减X 射线通过物质时，与物质发生相互作用过程中由于吸收和散射导致入射方向X 射线强度减少。
适用于真空一、单能X 射线在物质中的衰减规律单能窄束X 射线在物质中的衰减规律可表示为0xI I e μ-=X 射线强度衰减到其初始值一半时所需某种物质的衰减厚度定义为半价层（half-value layer, HVL).1. 衰减规律2. 半价层μ693.0=HVL 3. 宽束X 射线宽束X 射线就是指含有散射线成分的X 射线束。
线性衰减系数，不是一个常数，而是与吸收体的厚度，面积，形状，探测器和吸收体间的距离以及光子的能量有关。
是积累因子，描述了散射光子对辐射衰减的影响x e BI I μ-=01-34n s s n n N N N N N N N B n +=+==1nN 为物质中所考虑那一点的未经相互作用原射线光子计数率；1-35物理意义：其大小反映了在考虑那一点散射光子对光子数的贡献。
对宽束而言B>1,理想窄束条件下B=1.B 近似计算：s N 为物质中所考虑那一点的散射线光子计数率；1B xμ=+二、连续X 射线在物质中的衰减规律一般情况下，X 射线束是由能量连续分布的光子组成。
当穿过一定厚度的物质时，各能量成分衰减的情况并不一样，它不遵守单一的指数衰减规律，因此连续X 射线的衰减规律比单能X 射线复杂的多。
理论上连续能谱窄束X 射线的衰减可由下式描述12nI I I I =+++ 1201020n xx x n I e I e I e μμμ---=+++ 式中，I 1、I 2、……I n 表示各种能量X 射线束的透过强度；I 01、I 02、……I 0n 表示各种能量X 射线束的入射强度；x 为吸收物质层的厚度。
放射防护课件6.X(γ )射线射线在物质中的衰减规律
(二)质量衰减、质能转移及质能吸收系数
质量衰减系数 X线在物质中可发生各种相互 作用，相互作用的光子数可用发生相互作用的 几率来表示。 线性衰减系数μ 是入射光子在物质中穿行单位 距离时，平均发生总的相互作用的几率。
μ =τ +σ c+σ
coh+k
τ 为光电线性衰减系数；σ c为康普顿线性衰 减系数；σ coh为相干散射线性衰减系数；k为
μ en /ρ叫做质能吸收系数，SI单位是 m2．kg-1。 在计算X线吸收剂量及研制各种X线剂量 仪时，经常用到质能吸收系数。
碳的能量转移、能量吸收
光子能量(MeV)
0.01
Etr (MeV)
0.00865
Een (MeV)
0.00865
0.1
1.0 10 100
0.0141
0.440 7.30 95.62
The main contents
概述 单能窄束X线的衰减规律 单能宽束X线的衰减规律 连续X线的衰减规律 X线通过人体的衰减规律 影响X线衰减的因素
Have a rest!
概述
线衰减系数 质量衰减系数、质能转移及质能吸收系数 混合物和化合物质量衰减与质能吸收系数
tr s en
μ
2· -1。 / ρ 的 SI 单位是 m kg tr
(二)质量衰减、质能转移及质能吸收系数 3．质能吸收系数
光子与物质相互作用过程中转移给次级电子的 能量，有一部分是通过轫致辐射损失掉，真正 被物质吸收的能量等于光子转移给次级电子的 能量减去因轫致辐射损失的能量： μ en=μ tr(1－g)
X射线射线在物质中的衰减规律分析
X射线射线在物质中的衰减规律分析X射线是一种电磁波，具有很高的穿透能力。
当X射线通过物质时，会发生衰减，其衰减规律可以通过对X射线的相互作用、吸收和散射进行分析得出。
X射线在物质中的衰减主要受以下几个因素的影响：1.光子能量：X射线的能量决定了它在物质中的穿透能力。
能量较高的X射线，其穿透能力更强，相对衰减较小。
2.物质的原子序数和密度：物质的原子序数越大，其与X射线的相互作用越强，吸收和散射的几率越大。
此外，物质的密度也会影响到X射线的穿透能力。
3.物质的厚度：物质的厚度越大，X射线在其中的衰减越明显。
衰减规律可以用贝尔-朗伯定律表示：通过一定厚度的物质的射线强度与初始射线强度之比等于e的负一次方。
4.材料的吸收特性：不同的物质对X射线的吸收情况不同，这取决于物质的化学组成和结构。
一些元素（如铅）对X射线有很强的吸收能力，可以用作防护材料。
在实际应用中，通过测量X射线透射或散射的强度，可以对物质进行成分分析和缺陷检测。
常见的X射线衰减规律有：1.能谱吸收规律：当X射线通过物质时，其能量光子被物质吸收，只有剩余能量光子透射。
吸收的能量与物质的厚度成正比。
根据具体的应用需求，可以通过测量透射X射线的能量谱进行物质成分和浓度的分析。
2.指数规律：当X射线通过物质时，其透射强度与物质的厚度呈指数关系。
例如，当X射线通过一定厚度的物质时，其透射强度为初始强度的1/10，再通过同样厚度的物质时，透射强度为初始强度的1/100，以此类推。
具体的指数衰减规律可以通过测量得到。
3.拉伯衰减规律：对于均匀介质，X射线透射强度与厚度的乘积成指数关系。
即透射强度与物质厚度的乘积等于e的负一次方。
这个规律适用于厚度比较小的样品，但不适用于厚度相对较大的样品。
需要注意的是，以上衰减规律是在理想条件下的近似描述，实际情况可能受到多种因素的影响，如能谱漂移、散射、复合效应等。
此外，物质的成分、结构和形态等因素也可能对X射线的吸收和散射产生影响，因此在具体的应用中需要进行更详细的分析和研究。
x或γ射线在物质中的衰减
肌肉 0.4012×102 0.2933×102 0.2455×102 0.2213×102 0.2076×102 0.1994×102 0.1942×102 0.1906×102 0.1882×102 0.1864×102 0.1852×102 0.1842×102
骨 2.4434×102 1.4179×102 0.9677×102 0.7342×102 0.6047×102 0.5408×102 0.4865×102 0.4530×102 0.4298×102 0.4132×102 0.4010×102 0.3918×102
第二节 连续X射线在物质中的衰减规律
一、连续X射线在物质中的衰减特点
第二节 连续X射线在物质中的衰减规律
一、连续X射线在物质中的衰减特点
理论上，连续能谱窄束X线的衰减可由下式描述：
I I1 I2 In
I I 0 e 1 1 x I 0 e 2 2 x I 0 e n n x
用铝当量表示（ mm Al）一般诊 断X线机的固有滤 过在0.5～2 mm Al
（二）附加滤过
1、用工具可拆卸的附加过滤板 2、可选择的附加过滤板 3、遮光器中的反光镜 4、有机玻璃窗的过滤
（1）过滤板的选择
铝 13 对低能射线是很好的过滤物质 铜 29 对高能射线是很好的过滤物质
铜与铝共用，铜在上，铝在下。
22
1.0
3.28×10-4（1270mR）
47
3.0
1.20×10-4（465mR）
80
（4）过滤与投照时间
适当增加照射时间 高千伏、厚滤过摄影 时间延长
了，但受照射剂量却大幅降低。
第三节 医学放射学中X射线的衰减
X(或γ)射线在物质中的衰减
五、利用X射线的肿瘤放射治疗技术
肿瘤细胞自身分裂繁殖活跃，它对放射线 的敏感性比发育成熟的正常细胞高 皮肤和表浅组织肿瘤，利用低能X线或加速 器产生电子线进行近距离照射治疗 深部肿瘤采用电子直线加速器的高能X线治 疗 X线能量几个MeV 到数10个MeV，大剂 量窄束定向集中照射 高效、精确、无血、无痛的非手术治疗
0.2076×102
0.7342×102
0.6047×102
90
100
0.1832×102
0.1801×102
0.1994×102
0.1942×102
0.5408×102
0.4865×102
110
120 130 140 150
0.1774×102
0.1755×102 0.1742×102 0.1732×102 0.1724×102
57
60 80 100
6 5 4
12 10 8
18 14 12
48 39 35
（3）过滤板厚度对受照剂量的影响
表5-3 滤过板厚度对照射量的影响（60kV，100mA）
滤板厚度（mmAl） 皮肤照射量（C· kg－1） 照射量下降百分数（％） 0 6.14×10-4（2380mR） 0
0.5
1.0 3.0
（2）过滤板的厚度
过滤板的厚度增加，低能射线迅速衰减，但高能 射线衰减缓慢。
光子能量（KeV） 1mmAL （ %） 2mmAL （ %） 3mmAL （ %） 4mmAL （ %）
10 20 30 40
50
100 58 24 12
8
100 82 42 23
16
100 92 56 32
22
100 100 93 73
《放射物理与防护》教学课件：5第五章：X射线在物质中的衰减
• 是指由能量相同的光子组成的X线称为单能 射线。
• 它具有单一的波长或频率。
单能X线在物质中的衰减规律
• X射线强度衰减到其初始值的一半时所需某 种物质的衰减厚度，定义为半价层。 (half-value layer ,HVL)
• 它与线性衰减系数的关系： HVL=0.693/μ
单能X线在物质中的衰减规律
• 连续能谱的X线束是能量从最小值到最大 值之间的各种光子组合成的混合射线束， 当连续X线通过物质层时，其量和质都有 变化。
连续X线在物质中的衰减规律
• 特点是：X线强度变小（量减小），硬度变 大（质提高）。
• 这是由于低能光子容易被吸收，致使X线束 通过物质后高能光子在射线束中所占比率 相对变大。
低原子序数的一层铝面向被检者。这是因为 光电效应在铜中能产生8keV的标识辐射，这 种射线能增加受检者的皮肤剂量，可用铝层 把它吸收掉，至于铝的标识辐射只有1.5keV ，空气即把它全部吸收掉了。
连续X线在物质中的衰减规律
2）.滤过板的厚度 • 随滤过板厚度的增加，低能射线迅速衰减
，但高能射线衰减缓慢。 • 在实际工作中，采用多厚的滤过板合适，
这是因为：光电衰减系数与X线能量 的三次方成反比，而康普顿衰减系数 与X线的能量一次方成反比。
连续X线在物质中的衰减规律
• 总之，不管那种效应占优势，都可以说， 入射X线能量越高，衰减就越少。
连续X线在物质中的衰减规律
2.物质原子序数对衰减的影响 • 原子序数越高的物质，吸收X线也越多。 • 为何会是如此？
连续X线在物质中的衰减规律
• 不同厚度的吸收体对X线能谱的影响：
吸收体厚度依次增加，X线束相对强度 不断地减弱。能谱组成也不断地变化，低 能成分减弱很快，高能成分的比率不断增 加，X线的能谱宽度（光子能量范围）逐渐 变窄。
X射线射线在物质中的衰减规律分析
X射线射线在物质中的衰减规律分析X(γ)射线是一种高能电磁波辐射，其在物质中的衰减规律可以通过质量吸收系数和线性吸收系数来描述。
具体分析如下：衰减规律分析是通过研究X(γ)射线在物质中的相互作用机制来揭示的。
当X(γ)射线穿过物质时，会与物质中的原子发生相互作用，包括散射、吸收等过程，从而导致射线强度的减弱。
质量吸收系数是用来描述物质对X(γ)射线的吸收能力的。
它定义为单位物质质量中吸收的X(γ)射线能量与入射射线能量之比。
质量吸收系数与物质密度、原子序数以及能量有关。
一般来说，质量吸收系数随着物质密度的增加而增加，随着能量的增加而减小。
在高能量区域，质量吸收系数主要受到光电效应、康普顿散射以及对电子对效应的贡献。
线性吸收系数是用来描述物质对X(γ)射线的吸收能力的另一个重要参数。
它定义为单位路径长度中吸收的射线光子数与入射射线光子数之比。
和质量吸收系数一样，线性吸收系数也与物质密度、原子序数以及能量有关。
线性吸收系数可以通过测量X(γ)射线的透射和吸收光强来确定，透射光强的衰减规律满足指数衰减的形式。
数学上可以用下式表示：I=I₀*e^(-μx)其中，I₀是入射X(γ)射线的强度，I是透射X(γ)射线的强度，μ是线性吸收系数，x是射线通过的物质厚度。
根据上述衰减规律，可以对X(γ)射线在物质中的衰减行为进行分析。
通过测量透射光强，可以确定线性吸收系数，从而了解物质对射线的吸收能力。
比较不同物质的线性吸收系数，可以评估不同物质对X(γ)射线的屏蔽能力，进而选择合适的材料来进行辐射防护。
此外，研究质量吸收系数的变化规律，可以揭示X(γ)射线与原子的相互作用机制，有助于深入理解X(γ)射线在物质中的传播过程。
总结来说，X(γ)射线在物质中的衰减规律可以通过质量吸收系数和线性吸收系数来描述。
通过测量透射光强，可以确定线性吸收系数，从而了解物质对射线的吸收能力。
研究衰减规律有助于评估不同物质的屏蔽能力，选择合适的材料进行辐射防护。
X射线在物质中的衰减
铜不能单独作滤过板，经常和铝结合为复合滤过板（ 包括
两层或更多层的不同物质）。
12
5. 连续X射线的线质
对单能X射线，其线质可以用X射线光子的能量或半价层 来表示。 一般情况下，不需严格的能谱分析时，连续X射线的线 质可用半价层，有效能量等来表示。 有效能量：如果一连续X射线的半价层与某单能X射线的半 价层相等，则可以认为他们等效，此时单能X射线的能量 称为连续X射线的有效能量。
按
PCBA
键
开关 键
传统机械按键设计要点： 1.合理的选择按键的类型， 尽量选择平头类的按键，以 防按键下陷。 2.开关按键和塑胶按键设计 间隙建议留0.05~0.1mm，以 防按键死键。 3.要考虑成型工艺，合理计 算累积公差，以防按键手感 不良。
3. 决定X射线穿过物体时衰减程度的因素：
① X射线本身的性质 一般地讲，入射光子的能量越大，X射线的穿透能力就越强； ② 物质的密度 吸收物质的密度对X射线的减弱影响是正比关系。 如物质密 度加倍，则它对X射线的衰减也要加倍。 ③ 原子序数
第四节 X射线在物质中的衰减
1
引起X射线在物质内传播过程中的强度减弱，包括传播过程中 扩散衰减和吸收衰减两方面
扩散衰减
对于均匀介质中的X射线源在空间各个方向辐射时，若不考 虑介质的吸收，与普通点光源一样，在半径不同的球面上， X射线的减弱遵守反平方规律即：
I1 r22 I2 r12
式中I1，I2分别为r1和r2的球面上X射线的强度。
7
连续能谱X射线随吸收物质厚度的变化
特点：X射线的强度降低； X射线的平均能量提高； X射线 能谱的宽度变窄；特征X射线没有变化。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
二、影响X射线衰减的因素
射线性质对衰减的影响
能量（KeV） 透过百分数（%）能量（KeV）
20
0.04
60
30
2.5
80
40
7.0
100
50
10.0
150
透过百分数（%） 13.0 16.0 18.0 22.0
• 入射光子的能量越大，X线的穿透就越强。 • 射线能量越高，衰减越少。
二、影响X射线衰减的因素
❖过滤，在X射线管出口放置一定均匀 厚度的金属，预先把X射线束中的低能 成分吸收掉,将X射线的平均能量提高, 这种过程称为过滤。
所用的金属片称为滤过板。
（一）固有滤过
❖ X射线管组装体本身 的过滤叫固有过滤
❖ 包括X线管的玻璃管 壁、绝缘油、管套 上的窗口和不可拆 卸的滤过板。
❖用铝当量（mm Al） 表示，一般诊断X线 机的固有滤过在0.5 ～2 mm Al
物质原子序数对衰减的影响
❖原子序数愈高的物质，吸收X线愈多 ❖低Z物质，透射量随入射
线能量增加而增加； 高Z物质则不然（射线 能量↑→透射量突然↓---K边 界吸收） 在X线诊断范围内，50号元 素锡比82号元素铅有更好的 屏蔽效果
二、影响X射线衰减的因素
物质密度对衰减的影响
❖ X线的衰减与物质密度呈正比。
• 能谱宽度（光子 能量范围）逐渐 变窄
• 调节X线质与量： X线管电压的峰值 决定线束光子最 大能量 滤过能使线束平均 能量接近最大能 量
X线管激发电压与滤过条件是决定线束线质的重要条件
二、影响X射线衰减的因素
• 射线性质对衰减的影响 • 物质原子序数对衰减的影响 • 物质密度对衰减的影响 • 每克电子数对衰减的影响
衰减规律：I=BI。e-µx
第二节 连续X射线在物质中的衰减规律
理论上，连续能谱窄束X线的衰减可由下式描述：
I=I1+I2+...I+ n
I=I0e1-μ1x+I0e2-μ2x+...I+ 0en-μnx
x n 表示各种能量X线的线性衰减数；I 01 表
示各种能量X线束的入射强度， 表示射线 通过的厚度。
概述
衰减：距离、物质
以点源为球心，半径不同的各球面上的 射线强度，与距离（即半径）的平方成反 比----射线强度衰减的平方反比法则。距 离增加一倍,射线强度将衰减为原来的1/4， 这一衰减称为距离所致的衰减
当射线通过物质时，由于射线光子与物 质原子发生光电效应、康普顿效应和电子 对效应等一系列作用，致使出射方向上的 射线强度衰减，这一衰减称为物质所致的 衰减。
指数衰减规律就是射线强度在物质层中都以相同的比率衰 减。从理论上讲，按等比率衰减永远也不会为零。
二、宽束X射线在物质中的衰减规律
宽束X线 ： 是含有散射线成分的X射线束
二、宽束X射线在物质中的衰减规律
积累因子：物质中所考虑的那一点的光子总 计数与未经碰撞原射线光子记数率 之比
B=N/Nｎ=（Nｎ+Nｓ）/Nｎ=1+Nｓ/Nｎ
第二节 连续X射线在物质中的衰减规律
一、连续X射线在物质中的衰减特点
X线强度变小（量减小），硬度变大（质提高）
第二节 连续X射线在物质中的衰减规律
一、连续X射线在物质中的衰减特点
连续能谱X线有更大的衰减
第二节 连续X射线在物质中的衰减规律
一、连续X射线在物质中的衰减特点
• 厚度增加，X线束 强度不断减弱
❖ 密度加倍，单位体积内的原子、电子数加倍 ，相互作用几率亦加倍
二、影响X射线衰减的因素
每克电子数对衰减的影响
❖ 单位体积内电子数多的物质比电子数少的物质更 容易衰减X线。
❖ 原子序数高的元素每克电子数低于原子序数低的 元素。
三、X射线的滤过
三、X射线的滤过
❖低能光子对检查者皮肤和表浅组织的 伤害
同衰减的结果。
滤板厚度（mmAl） 皮肤照射量（C·kg－1） 照射量下降百分数（％）
0
6.14×10-4（2380mR） Nhomakorabea0
0.5
4.78×10-4（1850mR）
22
1.0
3.28×10-4（1270mR）
47
3.0
1.20×10-4（465mR）
80
厚滤过技术对降低受检者剂量有重要意义
（4）过滤与投照时间
❖适当增加照射时间 ❖高千伏、厚滤过摄影时间延长
放射物理与防护
第五章 X（或γ）射 线在物质中的衰减
重庆医科大学影像技术教研室 重庆医科大学附属第一医院放射科
陆云峰
学习目标
1、掌握连续X射线在物质中的衰减特点、影 响X射线衰减吸收的主要因素及X线的滤过。
2、熟悉窄束X线及宽束X线的概念及其在介 质中的衰变规律。
3、了解X线在人体中的衰减规律，知晓X线 在医疗领域的临床应用。
（二）附加滤过
❖用工具可拆卸的附 加过滤板
❖可选择的附加过滤 板
❖遮光器中的反光镜 ❖有机玻璃窗的过滤
（1）过滤板的选择
❖铝13对低能射线是很好的过滤物质 ❖铜29对高能射线是很好的过滤物质铜 ❖高原子序数物质不能单独作滤过板使
用
（2）过滤板的厚度
❖ 过滤板的厚度增加，低能射线迅速衰减，但高能 射线衰减缓慢。
了，但受照射剂量却大幅降低。
（5）楔型或梯形滤过板
❖投照部位厚度相差太多，会使照片 黑化不均匀，造成诊断困难，可用 楔型或梯形滤过板来补偿这种差别
第三节 诊断放射学中X射线的衰减
X线束射入体内，一部分被吸收散 射，另一部分通过人体沿原方向传播。 透过的X光子按特定形式分布，便形成 了X线影像。
❖ X射线透过，胶片呈黑色。 ❖ X射线被吸收，胶片呈白色。 ❖ X射线影像是人体的不同组织对射线不
问题回顾：
什么是光电效应，有何特点？ 什么是康普顿效应，有何特点？
第一节 单能X射线在物质中的衰减规律 一、窄束X射线在物质中的衰减规律
窄束X线：散射线成分很少的辐射束
X射线在穿过物质时其强度呈指数关系衰减，其衰减率为X 线在其传播行程中物质吸收系数的线性分值。
N=N。 e-µx
µ 组织衰减系数（决定于原子序数和电子密度）
光子能量（KeV） 1mmAL （%）
10
100
2mmAL （%）
100
3mmAL （%）
100
4mmAL （%）
100
20
58
82
92
100
30
24
42
56
93
40
12
23
32
73
50
8
16
22
57
60
6
12
18
48
80
5
10
14
39
100
4
8
12
35
（3）过滤板厚度对受照剂量的影响
表5-3 滤过板厚度对照射量的影响（60kV，100mA）