X射线的产生实用教案

1、 李伟李伟 山东医学高等山东医学高等(godng)(godng)专科学校专科学校第三章第三章 X X射线的产生射线的产生(chnshng)(chnshng)第1页/共63页第一页，共64页。第一节第一节 X X射线的发现及用途射线的发现及用途第二节第二节 X X射线的本质与特性射线的本质与特性第三节第三节 X X射线的产生条件及装置射线的产生条件及装置第四节第四节 X X射线的产生原理射线的产生原理第五节第五节 X X射线的量与质射线的量与质第六节第六节 X X射线的产生效率射线的产生效率第七节第七节 X X射线辐射场的空间射线辐射场的空间(kngjin)(kngjin)分布分布本章本章(bn

2、 zhn)目录目录第2页/共63页第二页，共64页。学习学习(xux)目标目标1.1.掌握：掌握：X X射线的发现、本质与特性；射线的发现、本质与特性；X X射线的发生射线的发生条件与装置；条件与装置；X X射线的量与质；射线的量与质；X X射线的产生效率。射线的产生效率。2.2.熟悉：电子与物质的相互作用以及两种熟悉：电子与物质的相互作用以及两种X X射线的射线的产生原理；产生原理；X X射线强度的空间分布。射线强度的空间分布。3.3.了解了解(lioji)(lioji)：X X射线的发现及用途。射线的发现及用途。第3页/共63页第三页，共64页。第一节第一节 X X射线的发现射线的发现(f

3、xin)(fxin)及用途及用途第4页/共63页第四页，共64页。一、一、X X射线的发现射线的发现(fxin)(fxin)过程过程第一节第一节 X X射线的发现射线的发现(fxin)(fxin)及及用途用途18951895年年1111月月8 8日，德国理学家日，德国理学家威廉威廉康拉德康拉德伦琴在德国伦琴在德国沃兹堡大学实验室用克鲁克沃兹堡大学实验室用克鲁克斯管研究斯管研究(ynji)(ynji)高真空下高真空下放电现象时，意外发现放电现象时，意外发现X X射线射线。威廉威廉康拉德康拉德伦琴伦琴 第5页/共63页第五页，共64页。第一节第一节 X X射线的发现射线的发现(fxin)(fxin

4、)及用途及用途18951895年年1212月月2828日伦琴写日伦琴写出了他的第一篇关于出了他的第一篇关于X X线线的论文，发表后立即引的论文，发表后立即引起起(ynq)(ynq)了人们极大的了人们极大的兴趣。兴趣。一、一、X X线的历史线的历史(lsh) (lsh) 伦琴提交给威尔茨堡市物理医学会的论文伦琴提交给威尔茨堡市物理医学会的论文 关于一种新射线的初步报告关于一种新射线的初步报告第6页/共63页第六页，共64页。第一节第一节 X X射线的发现射线的发现(fxin)(fxin)及及用途用途一、一、X X射线的发现射线的发现(fxin)(fxin)过程过程 19011901年年, ,伦琴

5、荣获伦琴荣获(rn (rn hu)hu)了当年度首届诺贝尔了当年度首届诺贝尔物理学奖。物理学奖。德国沃兹堡大学物理研究所（上图）德国沃兹堡大学物理研究所（上图）伦琴发现伦琴发现X线的实验室（左图）线的实验室（左图）第7页/共63页第七页，共64页。二、二、X X射线的用途射线的用途(yngt)(yngt)晶体结构分析晶体结构分析工业探伤工业探伤(tn (tn shng)shng)货运集装箱货运集装箱透视检查透视检查科学研究科学研究半导体、机械加工半导体、机械加工核医学成像核医学成像XCTXCT磁共振成像磁共振成像热图像热图像介入性放射学介入性放射学内镜技术内镜技术1.1.医学（影像学）领域医学

6、（影像学）领域第一节第一节 X X射线的发现射线的发现(fxin)(fxin)及及用途用途第8页/共63页第八页，共64页。第二节第二节 X X射线的本质射线的本质(bnzh)(bnzh)与特性与特性第9页/共63页第九页，共64页。第二节第二节 X X射线的本质射线的本质(bnzh)(bnzh)与特性与特性一、一、X X射线的本质射线的本质(bnzh) (bnzh) X X射线的本质属于射线的本质属于(shy)(shy)电离辐射。频率为电离辐射。频率为 波长为波长为HzHz2016103103nmnm31010第10页/共63页第十页，共64页。第二节第二节 X X射线的本质射线的本质(bn

7、zh)(bnzh)与特性与特性一、一、X X射线的本质射线的本质(bnzh) (bnzh) X X射线具有电磁波的共性射线具有电磁波的共性(gngxng)(gngxng)：波动：波动性和粒子性性和粒子性（一）（一）X X射线具有波动性射线具有波动性 X X射线与可见光一样，具有衍射、射线与可见光一样，具有衍射、偏振、反射、折射等现象，说明偏振、反射、折射等现象，说明X X射线具有波动性。射线具有波动性。X X线波动性主要表线波动性主要表现在以一定的波长和频率在空间传现在以一定的波长和频率在空间传播。它是一种横波，其传播速度在播。它是一种横波，其传播速度在真空中与光速相同。真空中与光速相同。 m

8、ax2200PCmax2200PC型型X X射线衍射仪射线衍射仪第11页/共63页第十一页，共64页。第二节第二节 X X射线的本质射线的本质(bnzh)(bnzh)与特性与特性一、一、X X射线的本质射线的本质(bnzh) (bnzh) X X线具有电磁波的共性线具有电磁波的共性(gngxng)(gngxng)：波动性：波动性和粒子性和粒子性（二）（二）X X射线具有粒子性射线具有粒子性 X X射线的粒子性能解释射线的粒子性能解释X X射线的射线的光电效应、荧光作用、电离作光电效应、荧光作用、电离作用等过程。依据量子论学说以用等过程。依据量子论学说以及相对论的原理则：及相对论的原理则：hEh

9、hchmcp22chcEm光子能量：光子能量： 光子质量：光子质量： 光子动量：光子动量： 第12页/共63页第十二页，共64页。第二节第二节 X X射线的本质射线的本质(bnzh)(bnzh)与与特性特性二、二、X X射线的基本射线的基本(jbn)(jbn)特性特性 （一）物理（一）物理(wl)(wl)特性特性 （三）生物特性（三）生物特性 （二）化学特性（二）化学特性 第13页/共63页第十三页，共64页。第二节第二节 X X射线的本质射线的本质(bnzh)(bnzh)与特性与特性二、二、X X射线的基本射线的基本(jbn)(jbn)特性特性 （一）物理（一）物理(wl)(wl)特性特性

10、1.X射线不可见，在均匀、各向同性的介质中直线传播2.X射线不带电 经过电、磁场时不发生偏转3.X射线穿透性 透视、摄影、CT等检查手段 按人体组织对按人体组织对X X射线透射性能的不同分为三类：射线透射性能的不同分为三类：易透性组织易透性组织 中等透射物质中等透射物质 不易透射性组织不易透射性组织易透性组织易透性组织 中等透射物质中等透射物质 不易透射性组织不易透射性组织气体气体 结缔组织结缔组织 骨骼骨骼 肌肉组织肌肉组织 脂肪组织脂肪组织 软骨软骨 血液血液第14页/共63页第十四页，共64页。第二节第二节 X X射线的本质射线的本质(bnzh)(bnzh)与特性与特性二、二、X X射线

11、的基本射线的基本(jbn)(jbn)特性特性 （一）物理（一）物理(wl)(wl)特性特性 4.X射线荧光性 使物质发出荧光5.X射线电离作用 放射治疗（损伤性）6.X射线热作用 使物体升温（量热法）7.X射线波动性 波长测定、物质结构分析v X射线透视荧光屏v 增感屏v 影像增强器v 闪烁计数器 第15页/共63页第十五页，共64页。第二节第二节 X X射线的本质射线的本质(bnzh)(bnzh)与特性与特性二、二、X X射线的基本射线的基本(jbn)(jbn)特性特性 （三）生物（三）生物(shngw)(shngw)效应特性效应特性 （二）化学特性（二）化学特性 1.感光作用 X射线摄影和

12、工业无损探伤检查2.着色作用 脱水作用（结晶体脱水改变颜色）X射线对生物组织、细胞具有损伤的作用，称为X射线的生物效应。X射线对人体不同组织的损伤程度是不同的。第16页/共63页第十六页，共64页。第三节第三节 X X射线的产生射线的产生(chnshng)(chnshng)条件及装置条件及装置第17页/共63页第十七页，共64页。第三节第三节 X X射线的产生射线的产生(chnshng)(chnshng)一、一、X X射线的产生射线的产生(chnshng)(chnshng)条件条件 在高真空管内高速行进成束的电子流撞击阳极在高真空管内高速行进成束的电子流撞击阳极靶靶( (钨、钼等钨、钼等) )

13、时与原子核或内层电子相互作用而产时与原子核或内层电子相互作用而产生生X X射线，即高速电子流和靶物质相互作用的结果射线，即高速电子流和靶物质相互作用的结果产生产生X X线。归纳来讲，产生线。归纳来讲，产生X X线必须线必须(bx)(bx)具备三个具备三个条件。条件。第18页/共63页第十八页，共64页。一、一、X X射线的产生射线的产生(chnshng)(chnshng)条件条件 电子源电子源( (加热后得到并通过电场的作用力奔向加热后得到并通过电场的作用力奔向阳极阳极(yngj)(yngj) 适当的靶物质适当的靶物质( (用高原子序数、高熔点的钨制用高原子序数、高熔点的钨制成阳极成阳极(yn

14、gj) (yngj) 高速电子流高速电子流(A(A高电压产生的强电场高电压产生的强电场B B真空度高真空度高的空间的空间) )第三节第三节 X X射线的产生射线的产生(chnshng)(chnshng)第19页/共63页第十九页，共64页。二、二、X X射线的发生射线的发生(fshng)(fshng)装置装置 1.X1.X射线机（装置）定义射线机（装置）定义(dngy)(dngy)：电能：电能 X X射线能射线能诊断机：用于透视、摄影和各种特殊诊断机：用于透视、摄影和各种特殊(tsh)(tsh)检查的统称为诊断检查的统称为诊断X X射线机（射线机（CTCT、MRIMRI、DSADSA）。）。

15、治疗机：治疗机：用于疾病治疗的统称为治疗用于疾病治疗的统称为治疗X X射线射线机机( (加速器、加速器、Co60Co60治疗机治疗机) )。 第三节第三节 X X射线的产生射线的产生第20页/共63页第二十页，共64页。二、二、X X射线的发生射线的发生(fshng)(fshng)装置装置 ：主机主机(zhj)(zhj)机械及其辅助机械及其辅助(fzh)(fzh)设备设备X X线管线管高压发生器高压发生器控制台控制台第三节第三节 X X射线的产生射线的产生第21页/共63页第二十一页，共64页。二、二、X X射线的发生射线的发生(fshng)(fshng)装置装置 ：是一个高真空度的空间，主要

16、对阳极：是一个高真空度的空间，主要对阳极(yngj)(yngj)和阴极起固定作用。和阴极起固定作用。2.2.阳极（靶）：它能使高速电子阳极（靶）：它能使高速电子(dinz)(dinz)突突然受阻而产生然受阻而产生X X射线。射线。1.1.阴极（电子源）阴极（电子源）：其作用是按需要提供足：其作用是按需要提供足额数量的电子，经聚焦加速后撞击阳极而产额数量的电子，经聚焦加速后撞击阳极而产生生X X射线。射线。射射线线管管的的组组成成X X第三节第三节 X X射线的产生射线的产生第22页/共63页第二十二页，共64页。二、二、X X射线的发生射线的发生(fshng)(fshng)装置装置 旋转旋转(

17、xunzhun)阳极阳极X线管线管 第三节第三节 X X射线的产生射线的产生(chnshng)(chnshng)X线管剖面结构示意图线管剖面结构示意图第23页/共63页第二十三页，共64页。二、二、X X射线的发生射线的发生(fshng)(fshng)装置装置 旋转旋转(xunzhun)阳极阳极X线管线管 第三节第三节 X X射线的产生射线的产生(chnshng)(chnshng)第24页/共63页第二十四页，共64页。第四节第四节 X X射线的产生射线的产生(chnshng)(chnshng)原理原理第25页/共63页第二十五页，共64页。第四节第四节 X X射线的产生射线的产生(chnsh

18、ng)(chnshng)原理原理一、电子一、电子(dinz)与物质的相互作用与物质的相互作用 电子在碰撞过程中的能量损失电子在碰撞过程中的能量损失(snsh)(snsh)分为分为碰撞损失碰撞损失(snsh)(snsh)和辐射损失和辐射损失(snsh)(snsh)。 碰撞损失碰撞损失(snsh)(collision loss)(snsh)(collision loss)只只涉及原子的外层电子，这部分能量将全部变涉及原子的外层电子，这部分能量将全部变为热。为热。 辐射损失辐射损失(snsh)(radiation loss)(snsh)(radiation loss)涉涉及内层电子和原子核。及内层电

19、子和原子核。第26页/共63页第二十六页，共64页。1.1.当电子处于较低能量时，能量损失主要是碰撞当电子处于较低能量时，能量损失主要是碰撞损失，靶原子外层电子的激发和电离占相当损失，靶原子外层电子的激发和电离占相当(xingdng)(xingdng)大的比例（原子序数较低时表现尤其大的比例（原子序数较低时表现尤其明显）。明显）。 2.2.当电子处于高能量时，能量损失由碰撞损失逐当电子处于高能量时，能量损失由碰撞损失逐渐转为辐射损失（原子序数较高时表现尤其明显，渐转为辐射损失（原子序数较高时表现尤其明显，比如钨、钼）。比如钨、钼）。碰撞损失和辐射碰撞损失和辐射(fsh)损失的区别与联系：损失的

20、区别与联系：一、电子一、电子(dinz)与物质的相互作用与物质的相互作用 第四节第四节 X X射线的产生原理射线的产生原理第27页/共63页第二十七页，共64页。二、两种二、两种X X射线的产生射线的产生(chnshng)(chnshng)原理原理 连续连续(linx)X(linx)X射线：射线：X X射线谱特点为连射线谱特点为连续续(linx)(linx)的的特征特征(tzhng)X(tzhng)X射线：射线：X X线射谱特点为线射谱特点为线状的线状的X X射线管发出的射线管发出的X X线是由线是由连续连续X X射线射线和和特征特征X X射线射线（标识（标识X X射线）两部分组成的混合射线。

21、射线）两部分组成的混合射线。第四节第四节 X X射线的产生原理射线的产生原理第28页/共63页第二十八页，共64页。（一）连续（一）连续(linx)X(linx)X射线的产生原理射线的产生原理 轫致辐射轫致辐射(bremsstrahlung (bremsstrahlung radiation)radiation)：又称连续放：又称连续放射，是高速电子流撞击阳射，是高速电子流撞击阳极靶面时，与靶物质的原极靶面时，与靶物质的原子核相互作用而产生子核相互作用而产生(chnshng)(chnshng)的、连续波的、连续波长的长的X X射线射线( (连续连续X X线线) )的过的过程。程。 第四节第四节

22、 X X射线的产生射线的产生(chnshng)(chnshng)原理原理第29页/共63页第二十九页，共64页。（一）连续（一）连续(linx)X(linx)X射线的产生原理射线的产生原理 由于每个高速电子与靶由于每个高速电子与靶原子作用时的相对位置原子作用时的相对位置不同（如左图），且每不同（如左图），且每个电子与靶原子作用前个电子与靶原子作用前具有的能量也不同，所具有的能量也不同，所以各次相互作用对应的以各次相互作用对应的辐射损失辐射损失(snsh)(snsh)也不也不同，因而发出的同，因而发出的X X光子频光子频率也互不相同。率也互不相同。第四节第四节 X X射线的产生射线的产生(chn

23、shng)(chnshng)原理原理第30页/共63页第三十页，共64页。（一）连续（一）连续(linx)X(linx)X射线的产生原理射线的产生原理 使用钨靶保持管电流不变，将管电压(diny)从20kV增加到50kV时，测量各波段的相对强度而绘成的连续X线谱（如右图）第四节第四节 X X射线的产生射线的产生(chnshng)(chnshng)原理原理第31页/共63页第三十一页，共64页。（一）连续（一）连续(linx)X(linx)X射线的产生原理射线的产生原理minmin：式中，式中，U U的单位为的单位为kVkV，minmin的的单位为单位为nmnm。可见，连续可见，连续X X射线的

24、最短波长只射线的最短波长只与管电压与管电压(diny)(diny)有关。有关。第四节第四节 X X射线的产生射线的产生(chnshng)(chnshng)原理原理第32页/共63页第三十二页，共64页。（一）连续（一）连续(linx)X(linx)X射线的产生原理射线的产生原理3.3.影响连续影响连续(linx)X(linx)X射线的因素：射线的因素：第四节第四节 X X射线的产生射线的产生(chnshng)(chnshng)原理原理第33页/共63页第三十三页，共64页。（一）连续（一）连续(linx)X(linx)X射线的产生原理射线的产生原理【例】【例】 求管电压为求管电压为10OkV1

25、0OkV时，产生连续时，产生连续(linx)X(linx)X线的最短波长、线的最短波长、最强波长、平均波长和最大光子能量。最强波长、平均波长和最大光子能量。 最强波长最强波长(bchng) (bchng) 平均波长平均波长 最大光子能量最大光子能量 解：产生连续解：产生连续X X线的最短波长线的最短波长第四节第四节 X X射线的产生原理射线的产生原理第34页/共63页第三十四页，共64页。（二）特征（二）特征(tzhng)X(tzhng)X射线的产生原理射线的产生原理第四节第四节 X X射线的产生射线的产生(chnshng)(chnshng)原理原理产生线状光谱产生线状光谱X X线的过程与管线

26、的过程与管电压无关，完全由靶材料的性电压无关，完全由靶材料的性质决定，它表征靶物质的原子质决定，它表征靶物质的原子结构特性，而与其它因素无关。结构特性，而与其它因素无关。通常把这种辐射称为特征通常把这种辐射称为特征(tzhng)(tzhng)辐射，也称为标识辐射，也称为标识辐射辐射(characteristic (characteristic radiation)radiation)由此产生的由此产生的X X射线射线称为特征称为特征(tzhng)X(tzhng)X射线。射线。第35页/共63页第三十五页，共64页。（二）特征（二）特征X X射线的产生射线的产生(chnshng)(chnshng

27、)原理原理第四节第四节 X X射线的产生射线的产生(chnshng)(chnshng)原理原理 h为特征X光子能量(即跃迁过程中释放的能量);E2为跃迁前的能量 ;E1为跃迁后的能量。 不同的靶物质发出的X射线的波长不同，原子序数越高，产生的X射线波长越短。特征X射线与X射线管的管电流(dinli)无关。 第36页/共63页第三十六页，共64页。（二）特征（二）特征X X射线的产生射线的产生(chnshng)(chnshng)原理原理第四节第四节 X X射线的产生射线的产生(chnshng)(chnshng)原理原理vK K系激发：系激发：K K层电子被激出的过程层电子被激出的过程vK K系辐

28、射：外层电子跃迁到系辐射：外层电子跃迁到K K层上所辐层上所辐射出的特征射出的特征(tzhng)X(tzhng)X射线。射线。vK K、K K谱线：电子由谱线：电子由L LK K，M MK K所所引起的引起的K K系辐射。系辐射。第37页/共63页第三十七页，共64页。（二）特征（二）特征X X射线的产生射线的产生(chnshng)(chnshng)原理原理第四节第四节 X X射线的产生射线的产生(chnshng)(chnshng)原理原理第38页/共63页第三十八页，共64页。（二）特征（二）特征X X射线的产生射线的产生(chnshng)(chnshng)原理原理第四节第四节 X X线的产

29、生线的产生(chnshng)(chnshng)机制机制靶原子的轨道电子靶原子的轨道电子(dinz)(dinz)在原子中具有确定的结合能（在原子中具有确定的结合能（W W）只有当入射高速电子只有当入射高速电子(dinz)(dinz)的动能大于其结合能时，才有可的动能大于其结合能时，才有可能被击脱造成电子能被击脱造成电子(dinz)(dinz)空位，产生特征空位，产生特征X X线。入射电子线。入射电子(dinz)(dinz)的动能完全由管电压决定。的动能完全由管电压决定。管电压必须满足下式的关系管电压必须满足下式的关系WeU给定的靶原子，各线系的最低激发电压大给定的靶原子，各线系的最低激发电压大小

30、按其相应的电子空位所产生的壳层内电小按其相应的电子空位所产生的壳层内电子结合能大小有以下关系。子结合能大小有以下关系。NMLKUUUU第39页/共63页第三十九页，共64页。（二）特征（二）特征(tzhng)X(tzhng)X射线的产生原理射线的产生原理3.3.影响特征影响特征(tzhng)X(tzhng)X射线强度的因素：射线强度的因素：第四节第四节 X X射线的产生射线的产生(chnshng)(chnshng)原理原理K K系特征系特征X X线的强度线的强度nkKUUiKI)(2K K系特征系特征X X线的强度与线的强度与管电流管电流成正比，管电成正比，管电压大于激发电压时才发生压大于激发

31、电压时才发生K K系放射，并随管系放射，并随管电压的升高电压的升高K K系强度系强度迅速增大。迅速增大。第40页/共63页第四十页，共64页。第五节第五节 X X射线的量与质射线的量与质第41页/共63页第四十一页，共64页。一、概念一、概念(ginin)及其表示方法及其表示方法第五节第五节 X X射线的量与质射线的量与质（一）物理（一）物理(wl)(wl)角度对角度对X X射线的量与质定义射线的量与质定义 1.X 1.X射线的量：在单位射线的量：在单位(dnwi)(dnwi)时间内时间内X X线线束线线束内的光子数内的光子数 。NhI iihNI总单色单色X X线强度线强度复色复色X X线强

32、度线强度 2.X 2.X射线的质：射线的质：X X线穿透物质的本领或者光子的能量。线穿透物质的本领或者光子的能量。第42页/共63页第四十二页，共64页。一、概念及其表示一、概念及其表示(biosh)方法方法第五节第五节 X X射线的量与质射线的量与质（二）临床角度（二）临床角度(jiod)(jiod)对对X X线的量和质定义线的量和质定义线的量：管电流线的量：管电流(dinli)(dinli)决定决定X X射线的量射线的量 X X射线管的管电流决定于阴极灯丝电流，管电流射线管的管电流决定于阴极灯丝电流，管电流愈大表明阴极发射的电子数愈多，则电子撞击阳极愈大表明阴极发射的电子数愈多，则电子撞击

33、阳极靶产生的靶产生的X X射射线量也愈多。在实际放射工作中，一般线量也愈多。在实际放射工作中，一般是用是用管电流和照射时间管电流和照射时间的乘积来表示的乘积来表示X X射线的量。射线的量。【例】【例】一次拍片需要的一次拍片需要的X X线量为线量为 ，就可以选，就可以选择择 或者或者smA 20smA1 . 0200smA4 . 050第43页/共63页第四十三页，共64页。一、概念一、概念(ginin)及其表示方法及其表示方法第五节第五节 X X射线的量与质射线的量与质（二）临床（二）临床(ln chun)(ln chun)角度对角度对X X线的量和质定义线的量和质定义（硬度）：管电压（硬度）

34、：管电压(diny)(diny)决定决定X X射线的质射线的质 X X射线管射线管通常用表示通常用表示X X射线穿透能力的射线穿透能力的半价层半价层来表示来表示X X射线的质，半价层就是使一束射线的质，半价层就是使一束X X射线的强度减弱到其初射线的强度减弱到其初始值一半时所需要的标准物质的厚度。始值一半时所需要的标准物质的厚度。 诊断用诊断用X X线通常用线通常用铝铝作为表示半价层的物质，作为表示半价层的物质，半价半价层愈大表示层愈大表示X X射线的质愈硬。射线的质愈硬。第44页/共63页第四十四页，共64页。二、影响二、影响(yngxing)X射线量的因素射线量的因素第五节第五节 X X射

35、线的量与质射线的量与质 1. 1.管电流管电流(dinli)(dinli)对对X X射线射线量的影响量的影响 管电流越大表明阴极管电流越大表明阴极(ynj)(ynj)发发射的电子越多，因而电子撞击射的电子越多，因而电子撞击阳极靶产生的阳极靶产生的X X射线的量也越大，射线的量也越大，发射出的发射出的X X射线的强度也就越大。射线的强度也就越大。图中看到图中看到100mA100mA和和250mA250mA的两条曲的两条曲线，其线，其X X射线最短波长和最长波射线最短波长和最长波长都完全一样，只是曲线下所包长都完全一样，只是曲线下所包围的面积不同。围的面积不同。显然管电流大显然管电流大的的X X射

36、线量大，反之就小。射线量大，反之就小。第45页/共63页第四十五页，共64页。二、影响二、影响(yngxing)X射线量的因素射线量的因素第五节第五节 X X射线的量与质射线的量与质 2. 2.管电压管电压(diny)(diny)对对X X射线量射线量的影响的影响 当管电流不变时，随着管当管电流不变时，随着管电压从电压从20kV20kV升高到升高到50kV50kV，其，其辐射辐射(fsh)(fsh)的总量增大，图的总量增大，图中曲线下所包围的总面积代中曲线下所包围的总面积代表表X X线的总强度。因此，线的总强度。因此，X X线线的量（强度）与管电压的平的量（强度）与管电压的平方成正比。方成正比

37、。第46页/共63页第四十六页，共64页。二、影响二、影响(yngxing)X射射线量的因素线量的因素第五节第五节 X X线的质与量线的质与量 3. 3.靶物质靶物质(wzh)(wzh)的原子序数的原子序数对对X X射线量的影响射线量的影响 在管电压、管电流在管电压、管电流(dinli)(dinli)、投照时间、投照时间相同的情况下，阳极靶的原子序数愈高，相同的情况下，阳极靶的原子序数愈高，X X射线的量愈大。射线的量愈大。 从图中可见，曲线的两个端从图中可见，曲线的两个端点都重合。其高能端重合，说明点都重合。其高能端重合，说明了了X X射线谱的最大光子能量与管射线谱的最大光子能量与管电压有关

38、，而与靶物质无关；低电压有关，而与靶物质无关；低能端重合是因为能端重合是因为X X射线管固有滤射线管固有滤过的限制，低能成份被管壁吸收过的限制，低能成份被管壁吸收的缘故。的缘故。第47页/共63页第四十七页，共64页。三、影响三、影响(yngxing)X射线质的因素射线质的因素第五节第五节 X X线的质与量线的质与量 一般来讲，一般来讲，X X射线的质仅取决于管电压射线的质仅取决于管电压(diny)(diny)的大小。的大小。无论何种靶物质，在一定管电压无论何种靶物质，在一定管电压(diny)(diny)下所产生的连续下所产生的连续X X射线谱的最短波长和最长波长是相同的。峰值辐射强度发生射线

39、谱的最短波长和最长波长是相同的。峰值辐射强度发生在相同能量光子处。光子的最大能量完全由管电压在相同能量光子处。光子的最大能量完全由管电压(diny)(diny)控制。控制。第48页/共63页第四十八页，共64页。第六节第六节 X X射线的产生射线的产生(chnshng)(chnshng)效率效率第49页/共63页第四十九页，共64页。第六节第六节 X X射线的产生射线的产生(chnshng)(chnshng)效率效率一、产生一、产生(chnshng)(chnshng)效率效率的定义：的定义：X X线管中产生的线管中产生的X X线能与加速电子线能与加速电子(dinz)(dinz)所消耗电所消耗电

40、能的比值。能的比值。kZUiUkIiZU2二、影响因素二、影响因素X X线的产生效率与线的产生效率与管电压管电压和靶物质的和靶物质的原子序数原子序数成正比。成正比。199104 .1101 .1Vk k为常数，约等于为常数，约等于第50页/共63页第五十页，共64页。第六节第六节 X X射线的产生射线的产生(chnshng)(chnshng)效率效率加速电压加速电压占总能量的百分数占总能量的百分数X X线能（）线能（）热能（）热能（）4040kV0.40.499.699.67070kV0.60.699.499.4100100kV0.80.899.299.2150150kV1.31.399.79

41、9.74 4MeV363664642020MeV70703030钨靶钨靶X X线管和加速器产生线管和加速器产生(chnshng)X(chnshng)X线线的效率的效率结论：结论：X X线管产生线管产生X X线的效率极低，一般不足线的效率极低，一般不足1 1，而绝大部分的高速，而绝大部分的高速电子能都在阳极电子能都在阳极(yngj)(yngj)变为了热能，使阳极变为了热能，使阳极(yngj)(yngj)靶面的温度很靶面的温度很高。高。第51页/共63页第五十一页，共64页。第六节第六节 X X射线的产生射线的产生(chnshng)(chnshng)效率效率【例】【例】 钨（钨（Z=74Z=74）

42、靶）靶X X线管，当管电压线管，当管电压(diny)(diny)为为120kV120kV时时X X射线的产生效率是多少？射线的产生效率是多少？%1.110120741025.139kZV解：解：X X线的输入线的输入(shr)(shr)功率为功率为1000W1000WX X线的辐射功率为线的辐射功率为1111W W转变成的热能功率为转变成的热能功率为9 98989W W第52页/共63页第五十二页，共64页。第七节第七节 X X射线强度的空间射线强度的空间(kngjin)(kngjin)分布分布第53页/共63页第五十三页，共64页。第七节第七节 X X射线强度的空间射线强度的空间(kngji

43、n)(kngjin)分布分布 X X射线辐射场的空间分布主要受入射电子的射线辐射场的空间分布主要受入射电子的能量、靶物质（原子序数）及靶厚度能量、靶物质（原子序数）及靶厚度(hud)(hud)（薄靶、厚靶）的影响。（薄靶、厚靶）的影响。空间空间(kngjin)(kngjin)分布的定分布的定义：义： 从从X X射线管焦点上产生的射线管焦点上产生的X X射线，在空间各个方射线，在空间各个方向上的分布是不均匀的，即在不同的方位角上的向上的分布是不均匀的，即在不同的方位角上的辐射强度是不同的。这种不均匀的分布称为辐射强度是不同的。这种不均匀的分布称为X X射线射线强度空间分布或称辐射场的角分布。强度

44、空间分布或称辐射场的角分布。空间分布的影响因素：空间分布的影响因素：第54页/共63页第五十四页，共64页。第七节第七节 X X射线强度射线强度(qingd)(qingd)的空的空间分布间分布1.1.薄靶周围薄靶周围(zhuwi)X(zhuwi)X射线强度的空间分布射线强度的空间分布X X射线强度射线强度(qingd)(qingd)的的角度分析角度分析第55页/共63页第五十五页，共64页。第七节第七节 X X射线强度的空间射线强度的空间(kngjin)(kngjin)分布分布1.1.薄靶周围薄靶周围X X射线强度射线强度(qingd)(qingd)的空间分布的空间分布薄靶周围薄靶周围(zhu

45、wi)X(zhuwi)X射线强度的角分射线强度的角分布布图示一薄靶在不同管电压下产生图示一薄靶在不同管电压下产生的的X X射线强度在靶周围分布的变化射线强度在靶周围分布的变化情况。工作电压在情况。工作电压在100kV100kV左右时，左右时，X X线在各方向上强度基本相等。当线在各方向上强度基本相等。当管电压升高时，管电压升高时，X X线最大强度方线最大强度方向逐渐趋向电子束的入射方向，向逐渐趋向电子束的入射方向，其它方向的强度相对减弱，其它方向的强度相对减弱，X X线线的强度分布趋于集中。的强度分布趋于集中。第56页/共63页第五十六页，共64页。第七节第七节 X X射线强度的空间射线强度的

46、空间(kngjin)(kngjin)分布分布2.2.厚靶周围厚靶周围X X射线强度射线强度(qingd)(qingd)的空间分布的空间分布厚靶周围厚靶周围X X射线强度射线强度(qingd)(qingd)的空间分的空间分布布图见，从图见，从O O点辐射出去的点辐射出去的X X射线，愈靠射线，愈靠近近OCOC方向，穿过靶的厚度愈厚，靶本方向，穿过靶的厚度愈厚，靶本身对它的吸收也愈多；愈靠近身对它的吸收也愈多；愈靠近OAOA方向，方向，穿过靶的厚度愈薄，靶对它吸收也愈穿过靶的厚度愈薄，靶对它吸收也愈少。因此，少。因此，愈靠近阳极一侧，愈靠近阳极一侧，X X线的线的强度下降得愈多，而且靶角愈小，下强度下降得愈多，而且靶角愈小，下降的程度越大。降的程度越大。这种愈靠近阳极，这种愈靠近阳极， X X线强度下降得愈多的现象，就是线强度下降得愈多的现象，就是所谓的所谓的“足跟足跟”效应，也称效应，也称阳极效阳极效应应。第57页/共