放射物理基础

关于放射物理基础七、x线产生效率x线管中产生的x线能与加速电子所消耗电能的比值。η=K*Z*KVx线的产生效率不足1%，利用率不足10%。第2页,共44页，2024年2月25日，星期天八、x线强度空间分布辐射强度空间分布（辐射场的角分布）取决于入射电子的能量、靶物质、靶厚度等因素。1、厚靶物质x线强度的空间分布：阳极效应（足跟效应）第3页,共44页，2024年2月25日，星期天在x线管长轴方向上，110°处x线强度最大（阳极角为20°）在x线管短轴方向上，分布对称。第4页,共44页，2024年2月25日，星期天放射工作中，注意阳极效应的影响，正确利用平衡照片密度。（1）、肢体与胶片长轴平行，厚度大、密度高的部位置于阴极端；（2）、使用中心线附近强度较均匀的x线束摄影。第5页,共44页，2024年2月25日，星期天2、薄靶周围x线强度的空间分布透射式薄靶--直线加速器第6页,共44页，2024年2月25日，星期天3、x线机周围剂量场的分布第7页,共44页，2024年2月25日，星期天第二节x线与物质的相互作用x线光子能量大，在一次作用中，就可以损失大部分或全部能量。与原子相互作用。可与某电子作用，形成高速电子和散射线，产生化学变化和生物损伤，还可产生轫致辐射。电离辐射（带电粒子和非带电粒子），初级电离，次级电离。激发。第8页,共44页，2024年2月25日，星期天x线的生物效应实际是次级电子所产生的生物效应。第9页,共44页，2024年2月25日，星期天x线在物质中作用的结果可发生光子的吸收、弹性散射和非弹性散射。主要发生康普顿散射、光电效应和电子对效应损失能量。第10页,共44页，2024年2月25日，星期天一、光电效应1、光电效应：也称光电吸收光子与内层电子相互作用，将全部能量交给电子，获得能量的电子摆脱原子核的束缚成为自由电子（光电子），而光子本身被原子吸收。外层电子跃迁，产生特征x线，特征x线离开原子前，击脱外层电子，称为俄歇电子。第11页,共44页，2024年2月25日，星期天光电效应实质是物质吸收x线使其产生电离过程，此过程产生的次级粒子有：①负离子（光电子、俄歇电子）；②正离子（丢失电子的原子）；③特征辐射。第12页,共44页，2024年2月25日，星期天2、光电效应发生概率（3个因素）（1）物质原子序数Z的影响：与Z的四次方成正比；轨道电子与原子核结合得越紧密越容易发生光电效应。主要发生在K层电子（80%）。第13页,共44页，2024年2月25日，星期天（2）入射光子能量的影响：入射光子能量必须大于或等于轨道电子结合能。光电效应发生概率与入射光子能量的三次方成反比。第14页,共44页，2024年2月25日，星期天（3）原子边界限吸收的影响：吸收限；边界吸收。对防护材料的选取，复合材料的配方及阳性对比剂的制备等有意义。第15页,共44页，2024年2月25日，星期天3、光电效应中的特征辐射与x线产生中的特征辐射意思完全一样。碘（32.3kv）和钡（37.4kv）产生的特征辐射能量较高，能穿透人体产生灰雾。人体产生的光电效应的特征辐射被组织全部吸收。第16页,共44页，2024年2月25日，星期天4、光电子的角分布能量低呈90°射出的概率大，能量高则逐渐倾向前方。5、诊断放射学中的光电效应①不产生散射线，减少胶片中的灰雾；②增强人体不同组织的对比度③患者接受较多x线剂量。（高千伏摄影）第17页,共44页，2024年2月25日，星期天二、康普顿散射1、康普顿效应（康普顿散射）射线光子能量被部分吸收而产生散射线的过程，也称康普顿-吴有训效应。产生反冲电子。康普顿-吴有训效应第18页,共44页，2024年2月25日，星期天2、康普顿效应发生概率δm=c1*N0/A*Z*λ=c2/A*Z*λ（1）物质的原子序数第19页,共44页，2024年2月25日，星期天（2）入射光子能量：与入射x线波长成正比，即与入射光子能量成反比。第20页,共44页，2024年2月25日，星期天3、反冲电子及散射光子在康普顿散射中，散射光子保留了大部分能量。小角度的散射线保留了大部分能量，达到胶片产生灰雾减低照片的质量。第21页,共44页，2024年2月25日，星期天4、散射光子和反冲电子的角分布第22页,共44页，2024年2月25日，星期天5、诊断放射中的康普顿效应防护问题；增加照片的灰雾，降低了对比度；受检者吸收辐射剂量较光电效应低。第23页,共44页，2024年2月25日，星期天三、电子对效应

四、其他作用第24页,共44页，2024年2月25日，星期天五、在诊断放射中各种作用发生的概率20~100KV诊断用x线能量范围内，只有光电效应和康普顿散射是重要的。第25页,共44页，2024年2月25日，星期天第26页,共44页，2024年2月25日，星期天第三节x线的衰减规律一、距离引起的衰减平方反比法则。第27页,共44页，2024年2月25日，星期天二、物质引起的衰减规律x线通过物质时，与构成物质的原子发生相互作用而产生光电效应、康普顿效应和相干散射等，由于散射和吸收使x线强度衰减，称物质所致的衰减。与吸收物质的性质和厚度有关，还取决于辐射自身的性质。进行x线摄影、透视、造影检查、CT检查和放射治疗及屏蔽防护设计的依据。第28页,共44页，2024年2月25日，星期天（一）单能窄束x线的衰减规律1、单能窄束x线2、衰减规律I=I0*e-μd第29页,共44页，2024年2月25日，星期天第30页,共44页，2024年2月25日，星期天（二）宽束x线的衰减规律1、衰减规律I=B*I0*e-μd2、积累因子第31页,共44页，2024年2月25日，星期天（三）连续x线的衰减规律1、衰减特点x线管的激发电压与窗口处的滤过条件，是决定x线管所发射x线束线质的重要条件。第32页,共44页，2024年2月25日，星期天第33页,共44页，2024年2月25日，星期天2、x线滤过滤过。滤过板。（1）固有滤过：从x线管阳极靶面到不可拆卸的滤过板之间滤过的总和。包括x线管的管壁、绝缘油、管套上的窗口和不可拆卸的滤过板。用铝当量（mmAl）表示。一般在0.5~2mmAl第34页,共44页，2024年2月25日，星期天（2）附加滤过：x线离开窗口后，从不可拆卸的滤过板到被检体之间，包括用工具可拆卸的滤过板、选择滤过板、遮线器等滤过的总和。第35页,共44页，2024年2月25日，星期天①、材料的选择：铝和铜；特殊形状（楔形和双楔形）；复合滤过板。②、厚度的选择。国际建议：工作电压小于50KV，总滤过0.5mmAl；电压50~70KV，总滤过1.5mmAl，电压大于70KV，总滤过2.5mmAl.两者合称总滤过。第36页,共44页，2024年2月25日，星期天3)滤过板厚度对被检者照射量的影响。4）滤过对照射条件的影响5）楔形或梯形滤过板第37页,共44页，2024年2月25日，星期天三、x线通过人体的衰减规律x线影像是人体的不同组织对射线不同衰减的作用。x线在人体中主要是以光电效应和康普顿散射两种作用形式衰减。x线的穿透性与其波长有关，还与物质的性质、结构有关。不同组织对x线衰减的程度不同，形成了x线影像的对比度。第38页,共44页，2024年2月25日，星期天20kv时，以光电效应为主，骨的衰减系数为水的6倍，对比度好；100kv时，以康普顿效应为主，骨的衰减系数为水的1.6倍，对比度差。第39页,共44页，2024年2月25日，星期天四、影响x线衰减的因素1、射线能量20-100kv，x线与物质间的相互作用随入射光子能量的增加而减少，线性衰减系数随入射光子能量的增大而减少。第40页,共44页，2024年2月25日，星期天2、原子序数光电衰减系数与Z4成正比，康普顿衰减系数与Z成正比。高原子序数物质，入射光子能量越大，不一定透射量增加。（边界吸收。铅：88kv，碘：33.2kv，钡：37.4kv。）第41页,共44页，2024年2月25日，星期天3、