F2第四章X线的产生及特征Word格式文档下载.docx
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2、激发:
高速电子撞击原子电子,作用小,只将其推向高能级轨道,使原子处于激发状态的过程.
3、弹性散射高速电子受原子核电场的作用而改变运动方向,但能量不变叫弹性散射。
特点:
无光谱辐射,无能量损失,电子改变方向与其他原子作用发生新作用。
4、韧致辐射。
(连续辐射)
概念:
高速运动的电子与所撞击的原子核相互作用时产生的。
由于高速电子可经多次碰撞而失去能量,直致能量完全消失为止,先后可碰及核,电子,放出的X线束是一束波长不等的连续混合线,又叫连续辐射。
(1)是核电场作用下的一种能量转换形式。
(2)产生X线是一束波长不等的连续光谱。
产生原因:
(1)加在X线管两端的高压是脉动直流电压,使达到阳极和各个高速电子的动能不相等。
(2)高速电子在核电场作用前,电离和激发所失去的动能各不相等。
(3)各高速电子在核电场中被阻止的情形不一样,离核近,阻止作用强,辐射X线波长越短,反之,则长。
3、高速电子与原子撞击结果。
高速电子与波长在可见光,红外线附近的光学光谱,波长长,光子能量
靶原子撞击产生小,被X线管管壁,油层吸收,产生热。
X线连续X线:
高速电子与核电场作用产生。
标识X线:
高速电子与原子内层轨道电子作用产生。
其X线波长短,穿透力强,可穿过X线管壁,油层、窗口,滤过板。
(二)X线产生的必备条作
1、电子源能根据需要随时提供足够数量的电子。
2、高速运动电子提供一个高电压产生的强电场,使电子获得大动能。
有一个高真空的空间,使电子在高速运动中不受气体阻挡而
耗能。
3、经受高速电子撞击的靶面,把电子能转为X线。
凡是原子序数高,原子内层电子结合能大,电子撞击时产生波长短的X线,用于X线诊断,治疗的靶。
凡原子序数低,原子内层电子结合能小,产生波长的X线,用于软组织摄影。
二、X线产生的过程
X线机接通电源→降压变压器→为X线阴极灯丝提供12V电压。
供和热产生自由电子→升压变压器向X线管两极提供高压(50KV—100KV)→阴极高压向阳极推送电子,阳极高压吸引电子→电子云高速运动→撞击靶面、电子能转化99.8%转为热能
0.2%转为X线
X线的质:
(穿透力,或含能量大小),决定电子运行速度及撞阳极后耗损程序。
改变高压变压器电压(调节KV调节器),可调电子运行的速度,电压越高,电子运行越快,动能消耗大,X线波长短,穿透力强。
X线量,(X线光子多少)决定于通过X线管电流大小。
改变灯丝电流,可调节灯丝产生电子多少,电流大,产生电子多产生X线光子多。
第二节X线发生系及特性
一、X线管(设备学己上)自学
(一)固定阳极X线管
(二)旋转阳极X线管
二、X线发生器及控制
(一)概述
高压发生器:
由高压变压器,X线管灯丝变压器,高压整流元件和高压交换闸等元件组成。
高压发生器作用为X线管提供高压和X线管灯丝加热电压。
控制三个物理量、Kv、mA、S。
具体功能:
①升高KV②把交流变直流③改变波形④储存能量⑤控制KV⑥控制mA⑦控制时间
(二)KV的产生
1、KV产生原理——变压器,改变交流电压的装置。
有二个分离电路:
输入电路(初级电路)接收电能电能经磁场
输出电路(次级电路)输出电能从初级传向次级
电子流从初级电路→流入变压器,变压器通过磁场,升高电压,产生KV→集中于次级电路上→X线管两极产生功能。
2、高压控制
高压变压器的升压之比例1000:
1初级电流为1A流过次级电路为1mA
即变压器把电流缩小
把伏特,变成千伏
把安培变成mA
高压控制通过接触器或可控硅控制
3、高压调节〈自学〉
第三节X线的辐射谱线
一、韧致放射(连续放射)
〈一〉产生过程
电子经过原子核附近时→受原子核吸引发生主向偏折,减速→与原子核冲撞损失能量以X线光子放出,↓
(波长短)剩余电子能量低继续向前撞击其他原子直至消失
↓
产生波长长的X线光子
故X线管放出一束波长不一的连续混合射线叫连续射线。
(二)光谱
X线管产生的X线波光与管电压有关,管电压高,产生X线波长短。
X线谱有一个最大光子能量,当超过这个能量后,所产生的光子数随能量减少而增加。
(三)KV为阴极电子撞击阳极靶面而获的动能,它决定X线管两极间管电压,越高,动能大。
(四)X线的强度
X线强度(即X线的光子数):
与靶物质的原子序数和灯丝电流成正比。
X线强度与管电压平方成正比:
KV影响X线量,也影X线质管电压接连加40%,X线强度增加一倍。
二、标识放射(特征放射)
电子撞击靶原子时,原子内层轨道电子被击出,而产生电子跃迁,激发状态所发出的X线,与原子轨道电子碰撞有关。
(一)产生过程
当入射电子→撞击原子内层轨道电子→内层电子获能跃迁被轰出层→留下空位,由外层电子来填补→多余能量便以光了形式放出,产生标识放射。
(二)钨标识谱
为具有几个分离能值的线状尖端
(三)KV
标识射线与KV及原子序数的平方成正比
(四)标识X线特点
1、X线波长固定不变,不受其他影响。
2、在医用X线诊断中,只有K系标识有用,L,M、N系由波长长而被吸收。
3、在一定的管电压下才能出现,较低电压不出现标识放射。
4、标识射线最高频率与原子序数平方成正比。
三、影响X线谱线的因素
(一)管电流的影响
管电流越大,电子云多,产生X线强度大,X线谱与管电流成正比
(二)管电压的影响
管电压与光子能量成正比X线强度与管电压平方成正比
当管电流不变,管电压升高连续X线谱位置向短波长方向移动
标识X线谱位置不变
(三)电压波形的影响
电压波形变化影响连续X线谱,不影响特征X线谱
(四)靶物质的影响。
连续X线强度与靶原子序数成正比
特征X线强度与靶原子轨道电子结合能成正比
第四节辐射的穿透作用
一、概述
当X线射入物体时,一些光子被吸收,另一部分则完全穿透过物体的现象叫穿透作用,它与光子能量,物体原子序数,密度、厚度有关。
二、光子射程
射程:
当光子射入某物体之前所传播的距离,相同能量的光子没有相同的射程。
平均射程:
光子间发生相互作用之前所传播的平均距离,增加光子的衰减率,可降低光子的平均射程,即光子平均射程等于衰减系数的倒数。
决定平均射程的因素:
光子能量,物质类型、材料密度。
三、半价层(HVL)
用来描述特定辐射的穿透能力,即指能穿过一半辐射的物质厚度,它与穿透力的增加而增加,与衰减系数成反比。
或指:
使入射X线减少到时的某种均匀物质的厚度叫半价层。
四、X线束的质量,X线质X线的硬度或穿透力或光子能量。
X线有效能量:
单能光子束的能量
五、滤过作用
光子根据其能量大小选择性的衰减。
当能量小于10Kev的光子来说,无穿透力,所有光子被组织吸收,随Kev升高,穿透力则继续增加。
故:
低能光子对成象无作用,仅使患者受到照射,即人体组织有选择地滤掉低能光子。
在实际运用中,把1mm厚的铝板,放手X线管窗口滤掉X线管内产生的低能光子,使高能光子透过。
六、散射的穿透作用
1、X线散射大小与X线束面积成正比
2、身体的厚度影响散射辐射大小
3、Kvp过高,散射增加
七、穿透
物质被光线穿过的能力,与光能成正比,与物质密度,原子序数、厚度大小成反比。
第五节X线的质与量
X线量:
X线管了出光子的数量的多少,X线质:
X线光子带能量大小。
一、X线波长与管电压
X线管灯丝发生的电子,在管电压作用下加速,管电压增高,被加速的电子速度越大,发出的X线波长越短,穿透力强。
摄影时,能被利用的X线,仅是从阳极发出的X线的10%,垂直照射量子部分90%以上的X线,都是没有射出X线管壁的软X线。
二、X线的质
X线质又叫X线的硬度,穿透力。
即X线穿物质的本领大小,由X线波长来决定,X线波长越短,X线光子能量越大,X线穿透力强,反之,则弱。
1、表示方法:
①由于X线波长是由管电压来决定的,故用管电压(KV)值来间接表示X线的质,KV大者,质硬。
②用使入射X线减少的某物质的厚度即半价层来表示。
不同物质的半价层不同,同一种物质来说,半价层大的X线质硬,半价层值小的X线质软。
2、影响X线管发生的X线质的因素。
①管电压波峰值。
②整流过的电压波形,电流波形。
③管壁的玻璃,绝缘油层,管套窗口
④附加滤过板。
以上装置使波长长的射线减少,使波长短的射线无变化。
三、X线的量
单位时间内从X线管窗口发出的光子个数的多少叫X线量,它管电流及照射时间有关。
用mAS表示。
表示方法:
①利用X线在空气中产生电离电荷多少来测定X线的照射量。
②用X线管电流与照射时间乘积mAS表示。
X线管电流决定因素:
——阴极灯丝电流。
管电流愈大,阴极发射电子愈多,电了撞击阳极靶面产生的X线量也愈多。
X线管发出的X线量的影响因素:
①与靶面物质的原子序数成正比
②与管电压n次方成正比
③与给予X线管的电能成正比
第六节X线强度的空间分布
一、概念
从X线管焦点上产生的X线,在空间各个方向上的分布是不均匀的,即在不同方位角上的辐射强度是不同的,这种不均匀的分布称为X线强度的空间分布。
二、分布特点——阳极效应
在摄影的X线管长轴上,近阳极端的有效焦点小,X线量少,近阴极端的有效焦点大,X线量多的现象叫X线管阳极效应,又叫X线管焦点的方位特性。
当高能电子轰击阳极靶面时,由于原子结构的“空虚性”,入射电子不仅与靶面原子作用产生X线,而且还穿透靶物质内部一定深度,不断与其为靶原子作用,产生X线,直至电子能量耗尽为止。
故靶表面产生X线,靶深层O点也向外产生X线。
在投射方向上,从O点射出的X线,越近O—C方向,穿过靶的原度越原,靶本身对它吸收也越多。
越近O—A方向,靶对其吸收少,故,越近阳极一侧X线强度下降多,近阴极X线下降少的现象叫阳极效应。
三、分布曲线。
通过X线管长轴垂直有效焦点测定,近阳极端X线强度小,近阴极X线强度大,最大值在110°
处,<70°
,>250°
则无X线。
通过X线管短轴垂直有效焦点测度,在90°
得这啊大值,分布对称。
当阳极靶面因使用过久而凹凸不平时,产生X线强度就会改变上述规律,严重影响X线质量,故应更换X线管。
四、分布曲线的应用
1、把人体厚度大的一侧放在近阴极端,相对厚度小的一侧放在阳极侧,充分利用阳极效应。
2、焦一片距大时,阳极效应示明显,因各方向X线都普遍减弱。
3、焦一片距相同时,照射距越小,阳极效应小,到达X线光上X线均匀。
4、尽量用中心线附近的X线来进行摄影。
第七节X线的本质
X线的本质——具有二象性,即微粒性和波动性。
一、X线的微粒性。
当X线照射某种金属元素时→X线光子与金属原子中轨道上的电子碰撞→电子获X线光子能量→从内层轨道电子跳迁到外层轨道上,当X线照射停止时,跃迁到外层轨道上的电子迁回原内层轨道→多余能量便以光的形式发射出来。
即:
X线可看作是一个个的微粒,(光子)组成产生作用。
二、波动性
X线是以波动方式传播,它具有波动的干涉和衍射现象,有波长及频率,反射、折射现象。
三、X线的二象性及其统一
1、X线与物质作用时,表现为微粒性,产生光电效应,使荧光物质发光。
2、X线传播时,表现其有波动的反射,折射、波长、频率。
二者由量子力学把X线看成是概率波,即:
光即存有微粒性,又有波动性。
3、X线本质基本观点:
(1)X线介与紫外线与r射线间的电磁波,光子能量大,可使物质电离。
(2)X线具有波长和频率即为波动性,又具能量,动量和质量即微粒性。
(3)X线传播时表现为波动性,在辐射和吸收时,表现为微粒性。
(4)波、粒二象性是统一的。
第八节X线的特征
一、物理效应。
穿透性X线在传播时,可穿过物质原了间隙,而不易被物质吸收的特性,其波长短,穿透力强,能穿过普通光线所不能透过的物质,其穿透力与下述因系有关。
(1)X线管电压越大,X线波长越短,X线穿透力愈大。
(2)相同厚度的物质,其密度低,比重小,X线易穿过。
反之则不能。
(3)相同比重,密度的物质,其厚度愈大,则X线愈难穿过。
人体各组织的比重与原子序数及穿透力
组织名称
比重
原子序数
air
Softtissue
1
7
fat
0.9
6
Water
Pulmonarytissae
0.7
5
Bone
1.9
14
2、荧光作用
X线是肉眼不可见的,但它照射某些荧光物质时(铂氰化钡,钨酸钙)→可使被照物原子内层电子获能而外迁到外层轨道上→当电子从外层轨道返回内层轨道时,多余能量以可见光形式放出,此为荧光。
→再径暗室定影作用→将感光少的AgBr部份或全部溶掉,使胶片呈灰白色或白色。
从而获X线像。
3、电离作用X线照射物质时,使核外电子脱轨的现象叫电离。
X线照射物质→反冲电子脱离原子,形成一次电离→反冲电子在行进中又和基他原子碰撞→使被撞原子逸出电了,产生二次电离。
利用测量空气中电离电荷的多少来测定X线的照射量。
4、热作用物质吸收X线能最后大部份转为热能,使物体温度升高,吸收剂量的量度依据热作用而测定。
5、干涉,衍射、反射、折射作用,与可见光一样所具特性。
二、化学效应。
1、威光作用——X线照射胶处使其曝光,产生图像的特性。
当X线照射胶片后→胶片上的Agbr放出Ag+→形成潜影→任暗室显影作用→Ag+被显影液还原成黑色的金属锟使胶片变黑色。
2.着色作用:
某些物质径X线长期照射后,其结晶全脱水而改变作用的现象。
三、生物效应
一定剂量的X线照射生物细胞时,可使细胞产生电离分解而破坏,故X线对人体有损害作用。
人体对X线最敏感的组织是:
血液,神经细胞,毛发,生殖细胞。
X线对细胸杀作力,取决于细胸增殖分化能力,增殖分化力强的肿瘤细胞,X线最易杀作,而对正常人体细胞杀伤力不如肿瘤细胞大,故临床上利用生物作用,对肿瘤行照射叫放疗。
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