X射线成像基础

1、第十六章X射线成像的物理基础本章教学要求1. 重点掌握X射线强度和硬度的概念、X射线连续谱和标识谱的产生机制及X射线产生的微观机制、短波极限公式的应用、X射线的衰减规律。2. 确切理解X射线的基本性质、X射线衍射、常规X射线投影及X射线电子计算机断 层成像（X CT）成像原理。3. 了解X射线机的基本组成、X射线的医学应用。习题164. 一个连续工作的 X射线管，工作电压是 250kV，电流是40mA问靶上每分钟 产生的热量是多少？解：根据Q0 =IUt，则可得Q0 =40 10 250 103 60=6.0 105J总能量的99%转变为热能，因此靶上每分钟产生的热量为Q =99% Q。=5.

2、94 105 J16 5 .X射线谱的最短波长分别为0.01 nm、0.1 nm、1nm的X射线，求加在 X射线两端的电压有多大？这时电子到达阳极靶时的动能是多少？一1 242解：最短波长-minnm，则1.242(kV)因此，min =0.01 nm时，有1 2422U11.242 10 (kV)0.01W 二 eg =1.6 101.242 101.99 10 J同理，可得min分别为0.1 nm和1nm,电子到达阳极靶时的动能为U2 -12.42kVW -1.99 10“JU3=1.242kVW3=1.99 106J166.如果加在X射线管两端的电压减少 23kV，最短波长就增加一倍，求

3、连续 x射 线的谱的最短波长。解：根据/min可得1.2421.2421 minnm，则1.2422minU =U1-U21.2422 1 min1.2421.2420.027 nm2 ：U2 23167.已知岩盐的晶体点阵是立方体，今有波长为的X射线，以掠射角1050 投射到晶体表面上。如果在反射线方向上，恰好发生第一级的加强干涉现象。若岩盐的晶格常数d =2.8 1040m，求x射线波长。解：布拉格一乌利夫公式2d sin v - m 在发生第一级加强干涉时，m二1贝U =2dsin -2 2.8 10J0 sin 10.833 =1.05 10，m = 0.105nm1/5 ,求铜的线性

4、吸16 8.厚度为2mm的铜片，能使单色的X射线强度减小到原来的 收系数和半价层。解：X射线的吸收规律为即丨0 攻 eI两边同时取自然对数，可得In “ 二 JxIIn 50.21=8.05cmX 二吨 二069? = 0.0861cm = 8.61 10m2 J 8.0516 9 .X射线被吸收时，要经过多少个半价层后, 解：X射线的吸收规律为X射线的强度才减少到原来的0.1%。可得当由于射线强度I =0.1%1。时吸收层的厚度x，则半价层数n为X12I =l0e x，则丨04eIIn g =xII1 0In -L由于In 2Xi 2 ：，则In 10Iln“I因此,x1 2In 2In 2

5、-10，即需要经过10个半价层。1610.设密度为3g/cm3的物质，对于某种X射线的质量吸收系数为0.03cm2/g。求这种射线束穿过厚度为 1mm 5mm和1cm的吸收层后的强度与原来强度的百分数。解：依据 I =1代显，式中m，则lemx所以 丄二e_、mx二e0.03x。分别代入吸收层的厚度x =1mm,5mm,1cm的值，可得相1 0应厚度下X射线强度与原来强度的百分比% 分别为99.1%, 95.6% , 91.4%。I1。丿-11611.对波长为0.154nm的X射线，铝的吸收系数为132cm，铅的吸收系数为261cm1。要得到和1mm厚度的铅层相同的防护效果，铝板的厚度应为多少？解：使用铝板要达到同使用1mm厚度的铅版同样的厚度效果，是指经过一定厚度的铝板后X射线的强度与经过1mm厚度的铅版X射线的强度相同，这种情况下，铝板与 铅版的防护效果相同，J =|2。根据