第十三章 X射线ppt课件
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第十六章 X射线 (X-rays)
1901年，首届诺贝尔物理学 奖授予德国物理学家伦琴 (Wilhelm Konrad RÖntgen， 1845—1923)，以表彰他在 1895年发现了X射线。
X 射线迅速被医学界广泛 利用，成为透视人体、检查 伤病的有力工具，后来又发 展到用于金属探伤，对工业 技术也有一定的促进作用。
I=∑Nihυi= N1hυ1+ N2hυ2+…… Nnhυn
Ni表示单位时间通过与射线方向垂直 的单位面积的光子数
.
I=∑Nihυi= N1hυ1+ N2hυ2+…… Nnhυn
控制强度的方法
①改变管电流
②改变管电压
.
通常采用的方法是： 在管电压保持一定的条件下，通过 调节管电流来控制X射线的强度。
2．产生机制
产生连续Ｘ射线谱的微观机制是由于韧致辐射 （bremsstralung）
一个电子的动能全 部转换为一个 X 光子的能量时：
hmax
1 2
mv2
eU 1 mv2 2
.
hc
hvmax mineU
m in
hc eU
m i 6 n.61 .6 3 1 1 3 0 4 1 0 3 U 9 180 1 .2U 4 1 2 6 0 m
即 minU1.(2k4V)2(nm)
.
例：设 X 射线管电压为100kV。问电子刚 碰到靶时的速度多大？连续X 射线谱的最短波 长和相应光子能量为多大？ 解： 1 mV2 eU
2
V 2 e m U 2 1 .6 9 1 .1 1 1 0 9 1 30 1 0 130 0 1 .8 1 78 (m 0s)
abcd
a
电子束
有效焦点： 实际焦点在
b
垂直于X 射
d c
线管轴线方 向上投影的 面积。
ab sincd
实际焦点愈大X射线管的散热愈好；有效 焦点愈小，所成的像愈清晰。
长灯丝形成的焦点叫大焦点，治疗用。 短灯丝形成的焦点. 叫小焦点，诊断用。
二、 X射线的强度和硬度
1、 X射线的强度
定义：指单位时间通过与射线方向垂直 的单位面积的辐射能量。 用I表示。单位：W•m-2
A. 调节灯丝电压； B. 调节管电压； C. 调节散热装置； D. 调节辐射时间。
.
第二节 X 射 线 谱( X-ray Spectrum)
将 X射线的强 度按照波长的顺序 排列开来的图谱, 称为X射线谱。
X射线谱包含两个部分:
①连续X射线谱:含有各种波长 ( 照片的背景部分)
②标识X射线谱:强度较大的离散谱 （. 线状构成的部分）
表13-1 X射线按硬度的分类
名称
管电压 （kV）
极软X射线 5~20
最短波长（nm） 主要用途
0.25~0.062
软组织摄影,表皮治疗
软X射线 20~100 0.062~0.012
透视和 摄影
硬X射线 100~250 0.012~0.005
较深组织治疗
极硬X射线 250以上
0.005以下
.
深部组织治疗
mi nU 1.(2 k4 V )(n 2)m 11 .204 00 1.01(2n4 )m 2
EeU 150 (eV ).10 (k0e)V
二．标识X射线谱( characteristicX-ray Spectrum)
1．谱线的特点
0.02nm
① 只有达到一 定的管电压， 标识 X 射线 谱才会出现；
①被轰击区域应用熔点高的物质——钨来作；
电子束
铜圆柱
钨板
②根据功率的不同采用散热片、通风冷却、 阳极作成中空用水或油循环冷却；
.
③ 大功率的X射线管，多采用旋转阳极
旋转阳极 电子束
（二） 理论和实验表明，靶Z越大，发生 X 射线的效率越高。 钨Z=. 74
3、实际焦点与有效焦点
实际焦点： 灯丝发射的 电子，经聚 焦加速后， 投射到阳极 靶上的积。
.
第一节 X 射线的产生
一、X射线的产生装置
1、产生X射线的方法：
高速电子受阻辐射
基本条件：①高速运动的电子流 ②适当的障碍物—金属靶。
同步辐射 受激辐射
.
2、X射线产生装置
.
主要装置 为：
1.X射线 管
2.低压交 流电源 3.高压直 流电源
说明：
（一）电子动能转变为X射线的能量不到 1%， 99% 以上都转变为热能，使阳极温度 升高。因此
K
Lγ Lβ Lα
②谱线 λ 决定于 靶材料， 与管电压无关。
.
对于不同元素制成的靶，具有不同的线状X 射线谱，可作为这些元素的标识，所以称 “标识X射线谱”。
利用微区分 析技术鉴定 元素成分。
.
2、产生机制 内层电子受激的结果
.
Kγ Kβ
Kα
Lα Lβ
K
Mα
L M
N
K系 L系 M系
.λ
若K层出现空位形 成的X射线即称为 K线系
例：产生X射线的必要条件是： A.加热灯丝 B.高速电子流与靶材料 C.高压电源 D.散热装置
.
例：在产生X射线时，提高X射线的效率 的方法是：
A.利用轻的元素作靶材料 B.利用原子序数高的物质作靶材料 C.利用任意元素作靶材料 D.加强散热装置
.
例：用管电流的毫安数表示x射线的辐射强 度是因为：
A.管电流的毫安数就是打在靶上的高速电子数； B.管电流的毫安数就是x射线的总光子数 C.管电流的毫安数就是x射线的实际辐射强度 D.x射线的辐射强度与管电流成正比
.
例：X射线的贯穿本领决定于
A. X射线的强度; B. X射线的硬度； C. 照射物质时间的长短； D. 靶面积的大小。
.
例：调节x射线强度的主要方法是：
一．连续Ｘ射线谱
1．谱线的特点
( continuous X-ray Spectrum)
管电压较低时（低于50KV） ，只出现连续Ｘ
射线谱。
相ห้องสมุดไป่ตู้
（1）管电压一定时，
对 强
50kV 40kV
谱线强度随波长变化， 度
30kV
存在短波极限。
20kV
（2）管电压增大，
短波极限λmin向短波
方向移动。
强度为. 零的波长称为短波极限λmin
L层出现空位即形 成L线系
M层出现空位即形 成M线系
X射线强度的表示：管电流的mA数。
用管电流的毫安数（mA）和辐射 时间（s）的乘积表示X射线的总辐射量， 单位：mA·s。
.
2．Ｘ射线的硬度
定义：指X射线的贯穿本领。 它只决定于X射线的能量 hυ 与光子数目无关。
表示：管电压的千伏数（kV）
提高X射线硬度的方法：增大管电压
.
根据用途把X射线按硬度分为极软、软 、硬、极硬四类：
1901年，首届诺贝尔物理学 奖授予德国物理学家伦琴 (Wilhelm Konrad RÖntgen， 1845—1923)，以表彰他在 1895年发现了X射线。
X 射线迅速被医学界广泛 利用，成为透视人体、检查 伤病的有力工具，后来又发 展到用于金属探伤，对工业 技术也有一定的促进作用。
I=∑Nihυi= N1hυ1+ N2hυ2+…… Nnhυn
Ni表示单位时间通过与射线方向垂直 的单位面积的光子数
.
I=∑Nihυi= N1hυ1+ N2hυ2+…… Nnhυn
控制强度的方法
①改变管电流
②改变管电压
.
通常采用的方法是： 在管电压保持一定的条件下，通过 调节管电流来控制X射线的强度。
2．产生机制
产生连续Ｘ射线谱的微观机制是由于韧致辐射 （bremsstralung）
一个电子的动能全 部转换为一个 X 光子的能量时：
hmax
1 2
mv2
eU 1 mv2 2
.
hc
hvmax mineU
m in
hc eU
m i 6 n.61 .6 3 1 1 3 0 4 1 0 3 U 9 180 1 .2U 4 1 2 6 0 m
即 minU1.(2k4V)2(nm)
.
例：设 X 射线管电压为100kV。问电子刚 碰到靶时的速度多大？连续X 射线谱的最短波 长和相应光子能量为多大？ 解： 1 mV2 eU
2
V 2 e m U 2 1 .6 9 1 .1 1 1 0 9 1 30 1 0 130 0 1 .8 1 78 (m 0s)
abcd
a
电子束
有效焦点： 实际焦点在
b
垂直于X 射
d c
线管轴线方 向上投影的 面积。
ab sincd
实际焦点愈大X射线管的散热愈好；有效 焦点愈小，所成的像愈清晰。
长灯丝形成的焦点叫大焦点，治疗用。 短灯丝形成的焦点. 叫小焦点，诊断用。
二、 X射线的强度和硬度
1、 X射线的强度
定义：指单位时间通过与射线方向垂直 的单位面积的辐射能量。 用I表示。单位：W•m-2
A. 调节灯丝电压； B. 调节管电压； C. 调节散热装置； D. 调节辐射时间。
.
第二节 X 射 线 谱( X-ray Spectrum)
将 X射线的强 度按照波长的顺序 排列开来的图谱, 称为X射线谱。
X射线谱包含两个部分:
①连续X射线谱:含有各种波长 ( 照片的背景部分)
②标识X射线谱:强度较大的离散谱 （. 线状构成的部分）
表13-1 X射线按硬度的分类
名称
管电压 （kV）
极软X射线 5~20
最短波长（nm） 主要用途
0.25~0.062
软组织摄影,表皮治疗
软X射线 20~100 0.062~0.012
透视和 摄影
硬X射线 100~250 0.012~0.005
较深组织治疗
极硬X射线 250以上
0.005以下
.
深部组织治疗
mi nU 1.(2 k4 V )(n 2)m 11 .204 00 1.01(2n4 )m 2
EeU 150 (eV ).10 (k0e)V
二．标识X射线谱( characteristicX-ray Spectrum)
1．谱线的特点
0.02nm
① 只有达到一 定的管电压， 标识 X 射线 谱才会出现；
①被轰击区域应用熔点高的物质——钨来作；
电子束
铜圆柱
钨板
②根据功率的不同采用散热片、通风冷却、 阳极作成中空用水或油循环冷却；
.
③ 大功率的X射线管，多采用旋转阳极
旋转阳极 电子束
（二） 理论和实验表明，靶Z越大，发生 X 射线的效率越高。 钨Z=. 74
3、实际焦点与有效焦点
实际焦点： 灯丝发射的 电子，经聚 焦加速后， 投射到阳极 靶上的积。
.
第一节 X 射线的产生
一、X射线的产生装置
1、产生X射线的方法：
高速电子受阻辐射
基本条件：①高速运动的电子流 ②适当的障碍物—金属靶。
同步辐射 受激辐射
.
2、X射线产生装置
.
主要装置 为：
1.X射线 管
2.低压交 流电源 3.高压直 流电源
说明：
（一）电子动能转变为X射线的能量不到 1%， 99% 以上都转变为热能，使阳极温度 升高。因此
K
Lγ Lβ Lα
②谱线 λ 决定于 靶材料， 与管电压无关。
.
对于不同元素制成的靶，具有不同的线状X 射线谱，可作为这些元素的标识，所以称 “标识X射线谱”。
利用微区分 析技术鉴定 元素成分。
.
2、产生机制 内层电子受激的结果
.
Kγ Kβ
Kα
Lα Lβ
K
Mα
L M
N
K系 L系 M系
.λ
若K层出现空位形 成的X射线即称为 K线系
例：产生X射线的必要条件是： A.加热灯丝 B.高速电子流与靶材料 C.高压电源 D.散热装置
.
例：在产生X射线时，提高X射线的效率 的方法是：
A.利用轻的元素作靶材料 B.利用原子序数高的物质作靶材料 C.利用任意元素作靶材料 D.加强散热装置
.
例：用管电流的毫安数表示x射线的辐射强 度是因为：
A.管电流的毫安数就是打在靶上的高速电子数； B.管电流的毫安数就是x射线的总光子数 C.管电流的毫安数就是x射线的实际辐射强度 D.x射线的辐射强度与管电流成正比
.
例：X射线的贯穿本领决定于
A. X射线的强度; B. X射线的硬度； C. 照射物质时间的长短； D. 靶面积的大小。
.
例：调节x射线强度的主要方法是：
一．连续Ｘ射线谱
1．谱线的特点
( continuous X-ray Spectrum)
管电压较低时（低于50KV） ，只出现连续Ｘ
射线谱。
相ห้องสมุดไป่ตู้
（1）管电压一定时，
对 强
50kV 40kV
谱线强度随波长变化， 度
30kV
存在短波极限。
20kV
（2）管电压增大，
短波极限λmin向短波
方向移动。
强度为. 零的波长称为短波极限λmin
L层出现空位即形 成L线系
M层出现空位即形 成M线系
X射线强度的表示：管电流的mA数。
用管电流的毫安数（mA）和辐射 时间（s）的乘积表示X射线的总辐射量， 单位：mA·s。
.
2．Ｘ射线的硬度
定义：指X射线的贯穿本领。 它只决定于X射线的能量 hυ 与光子数目无关。
表示：管电压的千伏数（kV）
提高X射线硬度的方法：增大管电压
.
根据用途把X射线按硬度分为极软、软 、硬、极硬四类：