X射线PPT学习教案

1、会计学1X射线射线第一节 X 射线的产生一、X射线的产生装置高速运动的电子流适当的障碍物金属靶。1、产生X射线的方法：高速电子受阻辐射同步辐射受激辐射基本条件：第1页/共62页2、X射线产生装置主要装置为：射线 管2.低压交流电源3.高压直流电源第2页/共62页 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。因此被轰击区域应用熔点高的物质钨来作；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；铜圆柱钨板电子束第3页/共62页 大功率的X射线管，多采用旋转阳极（二） 理论和实验表明，靶Z越大，发生 X 射线的效率越高。钨Z=7

2、4旋转阳极电子束第4页/共62页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。有效焦点：实际焦点在垂直于X 射线管轴线方向上投影的面积。cdcdabcdabsin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。ab电子束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。第5页/共62页二、 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：Wm-2I=Nihi= N1h1+ N2h2+ NnhnNi表示单位时间通过与射线方向垂直的单位面积的光子数第6页/共62页I=N

3、ihi= N1h1+ N2h2+ Nnhn改变管电流改变管电压控制强度的方法第7页/共62页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：mAs。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。第8页/共62页2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 h 与光子数目无关。提高X射线硬度的方法：增大管电压表示：管电压的千伏数（kV）第9页/共62页 表13-1 X射线按硬度的分类名称极软X射线软X射线硬X射线极硬X射线管电压（kV）52020100100250250以上最短波

4、长（nm）0.250.0620.0620.0120.0120.0050.005以下主要用途软组织摄影,表皮治疗透视和 摄影较深组织治疗深部组织治疗根据用途把X射线按硬度分为极软、软、硬、极硬四类：第10页/共62页例：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B.高速电子流与靶材料第11页/共62页例：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B.利用原子序数高的物质作靶材料第12页/共62页 例：用管电流的毫安数表示x射线的辐射强度是因为：

5、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射线的辐射强度与管电流成正比射线的辐射强度与管电流成正比第13页/共62页例：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。B. X射线的硬度；第14页/共62页例：调节x射线强度的主要方法是： 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。A. 调节灯丝电压第15页/共62页第二节 X 射 线 谱( X-ray Spectrum) 将 X射线的强度按照波长的顺序排

6、列开来的图谱, 称为X射线谱。标识X射线谱:强度较大的离散谱 （线状构成的部分）X射线谱包含两个部分:连续X射线谱:含有各种波长 ( 照片的背景部分)第16页/共62页一连续射线谱 ( continuous X-ray Spectrum)1谱线的特点 （1）管电压一定时，谱线强度随波长变化，存在短波极限。相对强度50kV40kV30kV20kV管电压较低时（低于50KV） ，只出现连续射线谱。 （2）管电压增大，短波极限min向短波方向移动。强度为零的波长称为短波极限min第17页/共62页产生连续射线谱的微观机制是由于韧致辐射（bremsstralung）2产生机制一个电子的动能全部转换为一

7、个X 光子的能量时：2max21mvh221mveU 第18页/共62页mUU61983410242. 1106 . 11031063. 6m mi in neUhchvminmaxeUhcmin即)()(242. 1minnmkVU第19页/共62页 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：eUmV221)(1087. 1101 . 910100106 . 122831319smmeUV)(01242. 0100241. 1)()(242. 1minnmnmkVU)(100)(105keVeVeUE第20页/共62页二

8、标识X射线谱( characteristicX-ray Spectrum) 只有达到一 定的管电压， 标识 X 射线 谱才会出现；1谱线的特点谱线 决定于 靶材料， 与管电压无关。KLLL0.02nm第21页/共62页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。第22页/共62页2、产生机制内层电子受激的结果第23页/共62页MLLKKKKMLN若K层出现空位形成的X射线即称为K线系L层出现空位即形成L线系K系L系M系M层出现空位即形成M线系EL-EK = h KEM-EK = h K E自-EK = hmax =h

9、 c /min第24页/共62页 每一线系都有自己的最短波长边界 靶元素原子序数愈高，对应的线系 （K、L线系）的波长愈短。靶的标识谱决定于靶材料各层的能量差值。E自-EK = hmax=h c/min 标识x射线是内层电子受激的结果第25页/共62页 例：连续x射线的产生是由于：A. 韧致辐射；B. 靶原子外层电子跃迁辐射；C. 靶原子内层电子跃迁辐射；D. 以上说法均不对。A. 韧致辐射第26页/共62页 例：连续x射线谱中的最短波长与什么因素有关？ A. 与管电流有关； B. 与靶材料有关； C. 与靶面积大小有关； D. 只与管电压有关。D. 只与管电压有关。第27页/共62页 例：x

10、射线机在固定电压下产生的连续 x 射线谱，具有下列哪一个特征？ A. 单一波长； B. 范围从=0到的波长； C. 最小波长； D. 最小频率。C. 最小波长第28页/共62页 例：若某X射线管的管电压为200KV，则连续谱的短波极限为 62 C. 12.4 D. 6.210-5062. 0102 . 6)(242. 13minnmnmKVU62第29页/共62页 例：管电压为100KV的X射线光子的最大能量和最短波长分别为Emax、min, 则 A. Emax=100keV, min B. Emax=100keV, min=1.2410-4 C. Emax=100J, min D. Emax

11、=100J, min=1.2410-4Emax=eU , U242. 1minA. Emax=100keV, min第30页/共62页 例：若已知 X 射线管上的电压增加了一倍后，连续 X 射线谱的最短波长变化了，试求该波长的最小值。)()(242. 1nmKVUm解：mmmU212242. 1nmAm1 . 015 . 022第31页/共62页 例：如果要得到最短波长为的X射线，至少要加多大的电压于X射线管？在此情况下，电子运动到阳极有多大的动能？)(84.241 . 05 . 0242. 1242. 1)()(242. 1minminkVUnmkVU1932106 . 11084.24)(

12、84.2421KeVeUmV)(1097. 315J)(1097. 32115min2JhcmV第32页/共62页一、X射线的基本性质电离作用荧光作用光化学作用生物效应贯穿作用第三节 X射线的基本性质：10nm的电磁波第33页/共62页第四节 物质对X射线的衰减规律一、单色X射线的衰减规律I=I0 eXxI0I吸收物质1、宏观吸收规律：物质的线性衰减系数，单位：m-1 、 cm-1越大，强度减小得越快，物质对X射线吸收越强。II0大x小第34页/共62页Xm=x称为质量厚度，单位：kgm-2,gcm2 。2、质量衰减系数：m 线性衰减系数 吸收物质的密度质量衰减系数m用来比较不同物质对x射线的

13、吸收本领。mmmxxeIeII00单位: m2kg-1， cm2 g-13、质量厚度第35页/共62页4、半价层(表示衰减快慢的量)半价层：X射线在物质中强度被衰减一半 时对应的物质厚度，用X1/2表示。2 21 1x xx x2 21 1I II I0 0故X射线的衰减规律又可写为：2/1002xeIII693. 02ln2/1xmmmx693.02ln21同理21)21(0mmxxII 第36页/共62页二、质量衰减系数与波长、原子序数的关系K大致是一个常数通常在34之间，与吸收物质和射线波长有关3kzm（一）对于低能（长波）软X射线，各元素 的质量衰减系数近似地适合下式第37页/共62页

14、1、一定，z愈大的物质，吸收本领愈强。由上式可得出两个有用的结论：3kzm人体骨的主要成分Ca 、P,Z较大，吸收强。肌肉的成分H、O、C原子系数较小，吸收弱。在做胃肠造影时需先服用钡盐（Z=56），由于吸收强，可以显示胃肠的阴影。用铅（Z=82）作防护X射线的材料。第38页/共62页2、当z一定时，波长愈长的X射线，愈容 易被吸收。3kzm 小，m 小，吸收少，贯穿的深度大 大，m 大，吸收多，贯穿的深度小 因此，可通过改变波长来控制射线对人体的贯穿深度，从而达到治疗不同深度部位疾病的目的。第39页/共62页X3（硬）X2X1X铜X铝X射线的硬化：X射线进入物体后愈来愈 硬的现象。 滤线板（

15、锡板、铜板和铝板）：是专门用于吸收长波的装置，从而使X射线的硬度较高，射线谱的范围较窄。第40页/共62页（二）对于高能（短波）硬X射线，吸收系数与原子系数无关。若放射诊断采用波长太短的X射线，骨骼的阴影将不太明显。 表13-1 X射线按硬度的分类名称极软X射线软X射线硬X射线极硬X射线管电压（kV）52020100100250250以上最短波长（nm）0.250.0620.0620.0120.0120.0050.005以下主要用途软组织摄影,表皮治疗透视和 摄影较深组织治疗深部组织治疗第41页/共62页 例：一束强度为 I0 的单色平行X射线，通过厚度为x1的物体后，强度为I1,若使它通过厚

16、度为x2=2x1的同类物体，强度为I2,则101xeII1202xeII I2/I1=e-x1/2 B. I2/I1=e-x1C. I2/I1=2 D. I2/I1=1/2111212xxxeeIIB. I2/I1=e-x1第42页/共62页 例：强度为I0的x射线通过物质时，该物质对x射线的吸收强度I与物质厚度x及物质的衰减系数的关系为 A. I=xI0 B.I=I0e-x C. I=I0 ex D. I=I0(1- e-x)D. I=I0(1- e-x)吸收强度I=入射强度I0透射强度I0e-x第43页/共62页693. 021xC.2:1 . A2:1 .B1:2.C1:2 .D 例：两

17、种物质对x射线吸收的半价层之比为 ，则它们的衰减系数之比为：2:1第44页/共62页 例：X射线通过5个半价层的物质后，强度减小为原来的 A. 1/4 B. 1/5 C. 1/16 D. 1/32 321)21(5oIID. 1/32第45页/共62页 例：某物质对某种x射线的衰减系数为20cm-1,欲使透过的x射线的强度为原来入射的x射线的强度的50%，则该物质的厚度应为 A. 3.465cm B. 3.46510-2cm2ln21xB. 3.46510-2cm第46页/共62页 例：某物质对x射线的质量吸收系数为2/g,则它的质量半价层为： 2 B. 138.6 g/cm2 C. 13.8

18、610-2 g/cm2 D. 1.386 g/cm2 )/(86.1305. 0693. 0693. 0221cmgxmm2第47页/共62页普通X射线摄影：XCT示意图：X射线重叠像X射线管检测器非重叠像XCT的基本原理第48页/共62页手术证实的肝内胆管细胞癌病例。平扫示肝左叶外侧段一低密度灶，密度不均匀。第49页/共62页探测器平移扫描22211211,数字图象视频图像数据采集图像重建图像转换 XCT 是以测定人体对X射线的衰减系数 为基础，用数学方法经计算机处理而重建断层图像的装置。XCT 的成像过程第50页/共62页气管、支气管树外形显示良好，但内部结构被遮蔽。显示胆囊的轮廓和表面形

19、态将胆囊壁部分切除，可显示胆囊内多颗 小结石 透明法重建清楚显示胆囊内许多小结石胆 囊 三 维 重 建正常气道三维表面重建第51页/共62页横断面增强扫描见肿瘤实质部分明显强化，囊性部分不强化MPR显示透明技术显示切割技术显示容积显示小脑蚓部海绵状血管瘤第52页/共62页正常主动脉的MIP显示见主动脉显示光滑整齐，边缘规则，其主要分支显示清楚。SSD 联合 VR显示黄色为双侧肾脏，红色为主动脉系统第53页/共62页X射线的硬度I=Nih 常用mA数表示强度提高X射线硬度的方法X射线谱连续射线谱韧致辐射标识X射线谱原子内层出现空位X射线产生条件是：高速运动的电子流， 适当的障碍物靶装置X射线管; 低、高压电源(nm)(nm)U U1.2421.242eUeUh