x线与物质相互作用
x射线透视成像原理
x射线透视成像原理
X射线透视成像原理主要是利用X线与物体之间的相互作用。
当X射线穿过物体时，主要发生的相互作用有瑞利散射、康普顿散射、光电效应和电子对效应等，这些相互作用会导致射线强度的衰减。
这种衰减程度会随着被穿透物质的成分和穿透路径长度的不同而有所变化，通常服从指数规律。
在透视成像过程中，图像的对比度主要由路径上物质的质量衰减系数、物质密度以及X射线的透射距离这3个因素决定。
这种特点使得透视成像对于高密度、强X射线吸收能力的物质具有显著的辨识能力，从而可以实现对行李物品中的金属类违禁品，特别是枪支、刀具、手雷、雷管等物品的检查。
另外，请注意，X射线安检仪的图像并不一定是彩色的，医院的X光片通常也是黑白的。
x射线的原理和应用
x射线的原理和应用一、x射线的原理x射线是一种高能电磁辐射，由电子束与物质相互作用产生。
其原理如下：1.电子束：x射线的产生需要一束高速运动的电子。
通常采用电子加速器或x射线管产生电子束。
2.电子束与物质的相互作用：电子束与物质相互作用时会发生电子-原子核相互作用、电子-电子相互作用和电子-原子轨道相互作用。
在这些相互作用下，电子会失去能量并发射出x射线。
3.x射线的产生：电子束与物质相互作用后，部分电子会失去能量并被重新组合，形成x射线。
x射线的能量取决于电子束的能量和物质的成分。
二、x射线的应用x射线在医学、工业和科学研究中有着广泛的应用。
1. 医学应用•诊断：x射线在医学诊断中起到了至关重要的作用。
医生可以利用x 射线影像来观察骨骼和内脏器官，从而发现病变和异常情况。
常见的应用包括X线检查、CT扫描和乳腺X线摄影等。
•放疗：x射线的高能量可以用于治疗肿瘤和其他疾病。
通过照射患者的肿瘤区域，x射线可以破坏癌细胞的DNA，从而达到治疗的目的。
2. 工业应用•材料检测：x射线可以用于材料的非破坏性检测。
通过对材料进行x 射线照射和观察，可以检测材料的结构和缺陷，如金属的裂纹和焊接接头的质量。
•质量控制：很多工业生产过程中都需要对产品进行质量控制。
x射线可以用于检测产品是否符合规格和标准，例如食品中金属异物的检测和纺织品的密度检测等。
3. 科学研究应用•结构分析：x射线衍射技术可以用于研究材料的结构。
通过将x射线束照射到样本中，研究者可以观察到x射线经过样本后的衍射图案，从而推断样本的结晶结构和晶体学参数。
•谱学分析：x射线也可以用于谱学分析。
通过测量x射线在材料中发生的散射和吸收现象，研究者可以获得材料的元素组成和化学环境等信息。
以上只是x射线应用的一部分，随着科技的发展，对x射线的研究和应用还将不断扩展和深化。
三、结语x射线是一种重要的电磁辐射，其原理和应用广泛而深入。
在医学、工业和科学研究领域，x射线发挥着巨大的作用。
肿瘤放射物理学-物理师资料-2.3 X(γ)射线与物质的相互作用
(3).光电截面
电子在原子中被束缚得越紧，产生光电效应的概率就越大。 如果入射光子的能量超过K层电子结合能，那么大约80％的光 电吸收发生在这K层电子上。
入射光子与物质原子发生光电效应的截面称之为光电截面。
5 4
k
k为k层光电截面
(4). 作用系数
光电效应总截面：
Z n /(h )3
低原子序数 n≈4 高原子序数 n≈4.8
光电线性衰减系数：
MA
N A
Zn
/(h )3
光电质量衰减系数：
NA MA
Z n1 /(h )3
a. 原子序数的影响 光电效应总截面 光电线性衰减系数
Z4～4.8
光电质量衰减系数
Z3～3.8
随原子序数增加，光电效应发生的概率迅速增加。
如果一个入射粒子与物质的相互作用有多种相互独立的 作用方式，则相互作用总截面等于各种作用截面之和
c p
总截面 光电效应截面
电子对效应截面 康普顿效应截面
2、线性衰减系数、质量衰减系数
X（γ）光子与每单位厚度物质发生相互作用的概率，称为线性
衰减系数，用µ表示，单位m-1或cm-1。
en tr (1 g)
g为次级电子的动能因辐射而损失的份额。
4、半价层（HVL） 定义为X（γ）射线束流强度衰减到其初始值一半时所需的某种
物质的衰减块的厚度。它与线性衰减系数的关系可表示为
HVL 0.693
与μ的意义一样， HVL表示物质对X（γ）光子的衰减能力。
5、平均自由程（l） 定义为X（γ）光子在与物质发生作用前平均的自由运动距离。
头颅ct最基本知识与神经外科常见疾病ct读片
偏瘫、失语、感觉障碍等。
03
疾病CT影像特征与诊断
脑出血的CT影像特征与诊断
脑出血的CT影像特征
在CT平扫中，脑出血表现为高密度影，边缘清晰或不清晰， 可单发或多发。增强扫描后，血肿周围可见低密度环。
脑出血的诊断
根据CT影像特征，结合患者病史和临床表现，可对脑出血进 行诊断。脑出血常表现为突然出现的头痛、呕吐、偏瘫、失 语等症状，CT扫描是首选的影像学检查方法。
并发症
颅内压增高、癫痫、瘫痪等。
脑外伤
CT表现
脑实质内低密度或高密度影，可伴有脑室受压、中线结构移位等现象。
并发症
颅内血肿、脑水肿、脑疝等。
脑积水
CT表现
脑室扩大，特别是侧脑室，可伴有第 三脑室和第四脑室的扩大。
并发症
颅内压增高、智力下降、共济失调等 。
脑梗塞
CT表现
脑实质内低密度影，多呈扇形或三角形，边界模糊。
脑肿瘤的CT影像特征与诊断
脑肿瘤的CT影像特征
脑肿瘤在CT平扫中表现为低密度、等密度 或高密度影，边缘可清晰或模糊。增强扫 描后，肿瘤可强化或不强化。肿瘤可压迫 脑组织，引起相应的神经功能症状。
脑肿瘤的诊断
根据CT影像特征，结合患者病史和临 床表现，可对脑肿瘤进行初步诊断。 最终确诊需要病理学检查。常见的脑 肿瘤有胶质瘤、脑膜瘤、垂体瘤等。
脑梗塞的CT影像特征与诊断
脑梗塞的CT影像特征
脑梗塞在CT平扫中表现为低密度影，边界较清晰。在发病后24小时内，CT平扫可能无 法显示梗塞灶。增强扫描后，部分梗塞灶可强化。
脑梗塞的诊断
根据患者病史、临床表现和CT影像特征，可对脑梗塞进行诊断。CT扫描是脑梗塞的重 要影像学检查方法，可明确梗塞的部位和程度。同时可观察到脑组织水肿和占位效应。
X射线与物质的相互作用
定义 f 原子结构因子（原子散射因子） f Aa Ae
Aa 一个原子相干散射波的振幅（电场强度） Ae 一个电子相干散射波的振幅（电场强度）
Ia f 2Ie
计算可得出
f
sin kr u(r) dr
0
kr
式中u(r) 4r2 2为原子中径向电子密度分布函数，
波长（频率）与介质的电子密度变化。
X射线全反射的重要应用 X射线反射镜
用于改变X射线方向、聚焦、滤去高能X射线 X射线“透镜”
毛细管束X射线透镜－－－用于聚焦
X射线毛细管透镜
1931年提出原理，80年代有实用报道
Tu6-23 X光在毛细管内反射的情形
单毛细管X射线聚焦/准直 Cornell
和不同谱线的变化，轻重元素及不同谱线的荧光
产额相差是很大的。对K系谱线，
另，Z 50 ，qf 1 ，对 Z 20（Z
Z
20
30 qf
时，qf
1 2
0.1
),
随Z呈指数下降，例Mg，Al仅为0.01。
X射线荧光元素成分分析：可检测浓度很小的元素 含量 (106 )
(2) 俄歇（Auger）效应
为电子波函数。
k 4 sin / ，散射角为2θ
f 与Z，，有关 各元素原子、离子的结构因子可查
International Tables for X-ray crystallography
f 与Z，，关系
Ia f 2Ie
f
Sin
3）凝聚态物质的相干散射
所有原子相干散射的叠加 晶体、准晶体、液晶 ——X射线衍射 非晶体、液体 ——相干散射图形→干涉 函数→相关函数
X射线的产生及其与物质的相互作用
11.提示: 导致光电效应的X光子能量＝
将物质 K电子移到原子引力范围以外所需
作的功
hk = W k
以kα 为例: h kα = EL – Ek
= Wk – WL
= h k – h L ∴h k > h kα
∴λk<λkα
以kβ 为例: h k β = EM – Ek = Wk – WM = hk – hM
产生的特征X射线，称K辐射。例如， CuK= 1.3922Å 。
➢实际上，K是一个双重跃迁，以Cu为 例， K1=1.5405Å， K2=1.5443Å;
➢原因：分别由L3层及L2层
K1
电子向K层（空位）跃迁而
产生。 L层
lj
K2
K层
= 1.540 1.544 Å
特征X射线的一些规律：
激发电压VK＞VL＞ … 同系各谱线： K＜ K 特征谱线位置（波长） 与靶材（Z）有关与V 无关 若V ＞V激发后，V↑→ 仅谱线强度↑
K K
35kV 25kV
20kV
/nm
莫赛莱（Moseley)定律 表明特征谱线波长与物质原子序数的关系
1
=
C(Z - s)
式中C、s—与线系有关的常数。
可见：原子序数↑ → K线系波长↓
例：Cu (Z=29) 靶X射线： K1 = 1.5406 Å Mo (Z=42) 靶X射线： K1 = 0.7093 Å
7 10–7
➢X射线是一种电磁波，所以具有波粒二象 性。
波动性
粒子流
➢ X射线波动性与微粒性的关系：
E = h = hc/
式中 h —普朗克常数 h = 6.6261810–34J·s； c — 光速 c = 3 108m·s–1； E、 、 —X射线光子的能量、 频率、波长。
【放射技师考试】第三章第二节X线的本质及其与物质的相互作用
第三章第二节 X线的本质及其与物质的相互作用1、X线属于电离辐射，其波长介于紫外线和γ射线之间，波长很短，约在10-3～10nm之间。
2、X线与可见光一样，具有衍射、偏振、反射、折射等现象，说明X线具有波动性。
它是一种横波，传播速度在真空中与光速相同。
3、X线在传播时，突出地表现了它的波动性，并有干涉、衍射等现象；X线与物质相互作用时，则突出表现了它的粒子特征，具有能量、质量和动量。
X线具有波粒二象性。
4、X线光子只有运动质量，没有静止质量。
5、X线在真空中，是直线传播的不可见电磁波。
6、X线不带电，它不受外界磁场或电场的影响。
7、X线的物理特性：穿透性、荧光作用、电离作用、热作用。
8、X线能量高则穿透力强。
9、X线的电离作用主要是它的次级电子的电离作用。
10、测定X线吸收剂量的量热法就是依据热作用研究出来的。
11、X线的化学特性：感光作用、着色作用（脱水作用）。
12、生物细胞特别是增殖性强的细胞，经一定量X线照射后，可发生抑制、损伤甚至坏死。
13、X线的生物效应是放射治疗的基础。
14、X线光子与构成原子的内壳层轨道电子碰撞时，将其全部能量都传递给原子的壳层电子，原子中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X线光子则被物质的原子吸收，这种现象称为光电效应。
失去电子的原子变成正离子，处于激发态不稳定，外层电子填充空位，放出特征X线，特征X线离开原子前，又击出外层轨道电子，使之成为俄歇电子，这个现象称为俄歇效应。
15、光电效应的产物有：光电子、正离子、特征放射和俄歇电子。
16、入射光子的能量与轨道电子结合能必须“接近相等”（稍大于）才容易产生光电效应。
光子能量过大，反而会使光电效应的概率下降。
17、光电效应发生概率大约和能量的三次方成反比。
18、光电效应发生概率和原子序数的四次方成正比（这里其实是错的，应该是三次方，但是我们职称考试还是以这个错误为准），它说明摄影中的三个实际问题：（1）不同密度的物质能产生明显的对比影像；（2）密度的变化可明显地影响到摄影条件；（3）要根据不同密度的物质选择适当的射线能量。
影像学x线的作用原理
影像学x线的作用原理
影像学X线的作用原理是通过X射线在物体中的吸收和散射来获得影像信息。
X射线是一种高能量电磁辐射，具有穿透力强、对物质的吸收能力高等特点。
当X射线通过物体时，会与物体中的原子相互作用。
主要包括以下三种过程：
1. 透射：X射线通过物体的空隙或低密度区域时，不会与物体中的原子发生相互作用，从而透射出来。
透射的强度与物质的密度和厚度有关，低密度和薄的物质透射程度较高。
2. 吸收：X射线通过物体的高密度区域时，会与物体中的原子相互作用，被原子内部的电子吸收，并转化为能量。
吸收的程度取决于物质的原子序数和密度，密度较高的物质吸收程度较大。
3. 散射：X射线通过物体时，还会与物体中的原子发生散射作用。
散射分为一次散射和二次散射。
一次散射是由于X射线与物体中的原子发生散射，改变了射线的方向。
二次散射是指一次散射的射线再次与原子发生散射，形成的较弱散射。
散射对于影像质量有一定影响，主要是增加了背景噪音和降低了对比度。
根据吸收和散射过程，通过探测器接收透射和散射的X射线衰减程度，并计算并转化为灰度值，进而形成影像。
这些灰度值可以在显示器上呈现出物体的内部
结构和组织密度等信息，用于诊断和研究。