第四节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：式中 I1， I2分别为 r1和 r2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1-34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 B1,理想窄束条件下 B=1.B近似计算：为物质中所考虑那一点的散射线光子计数率；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式中， I1、 I2、 In表示各种能量 X射 线 束的透 过 强 度； I01、I02、 I0n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。 、 、 表示各种能量 X射线1. 连续 X射线的衰减规律连续能谱的 X射线束是能量从最小值到最大值之间的各种光子组成的混合线束，当连续 X射线通过物质层时，其量和质都变化。2. 连续 X射线在物质中的衰减特点连续能谱 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。管电压和虑过是决定 X射线线质的重要条件。3. 决定 X射线穿过物体时 衰减程度的因素：X射线的衰减与一定厚度内的电子数有关。每克电子数越多的物质比电子数少的物质更容易衰减 X射线。 X射线本身的性质 物质的密度 原子序数 每千克物质含有的电子数一般地讲，入射光子的能量越大， X射线的穿透能力就越强；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。三、 X射线的滤过在 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，这种过程就是所谓滤过。固有滤过是指 X射线机设备本身的滤过，即从 X射线管阳极靶到不可拆卸的滤过板之间滤过的总和，它包括 X射线的管壁，绝缘油层， 管套 上的窗口和不可拆卸的滤过板。一般用铝当量表示。1. X射线滤过2. 固有滤过铝当量是指一定厚度的铝板与其他滤过材料相比较，对 X射线具有相同的衰减效果，则此铝板厚度就是该滤过材料的铝当量。单位 mm Al。X射线的滤过分为固有滤过和附加滤过。固有滤过与附加滤过的总和称为总滤过。附加滤过使 X射线的强度减小，但提高了 X射线的有效能量，线质变硬了。4. 滤过板在 X射线诊断中通常都用铝和铜作滤过板，铝对低能射线是很好的滤过物质，铜对高能物质是很好的滤过物质。 一般诊断中都是单一铝板作滤过板。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）。X射线离开出线口后，从不可拆卸的滤过板（不包括它本身）到诊视床面之间，包括用工具可拆卸的滤过板、附加滤过板、遮光器等滤过的总和称为附加滤过。3. 附加滤过理想滤过板一般情况下，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