放射防護(hù)X射線的產(chǎn)生資料

放射防護(hù)X射線的產(chǎn)生資料第1頁(yè)/共106頁(yè)2

ProductionofX-raysRoentgen’sexperimentalapparatus(Crookestube)thatledtothediscoveryofthenewradiationon8Nov.1895–hedemonstratedthattheradiationwasnotduetochargedparticles,butduetoanasyetunknownsource,hence“x”radiationor“x-rays”Knownas“theradiographofBeraRoentgen’shand”taken22Dec.1895第2頁(yè)/共106頁(yè)3X射線產(chǎn)生的歷史:1895/11/8X射線的本質(zhì)與特性：本質(zhì)------波粒二象性X射線的產(chǎn)生裝置（產(chǎn)生條件、X射線管、X射線管的焦點(diǎn)）X射線的產(chǎn)生機(jī)制X射線輻射場(chǎng)的空間分布本節(jié)課主要內(nèi)容第3頁(yè)/共106頁(yè)4THANKYOU!!!第4頁(yè)/共106頁(yè)5X線的本質(zhì)是一種電磁波。波長(zhǎng)很短，大約與晶體內(nèi)呈周期排列的原子間距同一數(shù)量級(jí)，在1×10-10m左右。與可見(jiàn)光、紅外線、紫外線、γ射線一樣，屬于電磁輻射(electromagneticradiation)，是電磁波；這些電磁波的本質(zhì)完全相同，波長(zhǎng)或頻率有差別。第5頁(yè)/共106頁(yè)6X線的本質(zhì)X線波長(zhǎng)很短，介于紫外線和γ射線之間，約為10-8～10-12m；頻率很高，約在3×1016～3×1020Hz。由于光子能量不同，電磁輻射分為電離輻射和非電離輻射。第6頁(yè)/共106頁(yè)7X線的本質(zhì)非電離輻射：微波、紅外線、可見(jiàn)光等，由于光子能量小，不能引起物質(zhì)電離的輻射；電離輻射：紫外線、X線、γ射線等，由于光子能量大，能使物質(zhì)產(chǎn)生電離的輻射。第7頁(yè)/共106頁(yè)8X線的本質(zhì)X射線與其它電磁波一樣具有波動(dòng)和微粒性；與可見(jiàn)光一樣具有衍射、偏振、反射、折射等現(xiàn)象。第8頁(yè)/共106頁(yè)9X線的本質(zhì)波動(dòng)性表現(xiàn)在以一定的波長(zhǎng)和頻率在空間傳播；是一種橫波，傳播速度在真空中與光速相同，可以用波長(zhǎng)、頻率(frequency)描述。波動(dòng)性不能解釋它的光電效應(yīng)、熒光作用、電離作用等；只能用愛(ài)因斯坦的光量子理論，即把X線束看做是由一個(gè)個(gè)微粒--X光子組成的來(lái)解釋。

第9頁(yè)/共106頁(yè)10X線的本質(zhì)與物質(zhì)相互作用發(fā)生能量交換時(shí)，突出表現(xiàn)了它的粒子性。主要表現(xiàn)為X射線光子在輻射和吸收時(shí)具有能量、質(zhì)量和動(dòng)量。X射線的波長(zhǎng)、頻率、光速c和能量E、質(zhì)量m關(guān)系：

第10頁(yè)/共106頁(yè)11X線的基本特性X射線是電磁波，有電磁波的通性。

直線傳播，不帶電，干涉、衍射、反射、折射作用，波長(zhǎng)很短、能量很大1．物理特性：穿透性、熒光作用、電離作用、熱作用2．化學(xué)效應(yīng)：感光作用、著色作用3.生物效應(yīng)第11頁(yè)/共106頁(yè)12物理特性(1)穿透性：由于X射線波長(zhǎng)短，具有較高的能量，物質(zhì)對(duì)其吸收較弱，因此它有很強(qiáng)的貫穿本領(lǐng)。對(duì)于X射線來(lái)說(shuō)，大多數(shù)物質(zhì)是透明的或半透明的。X射線的貫穿本領(lǐng)不僅與X射線的能量有關(guān)，還與被穿透的物質(zhì)本身結(jié)構(gòu)和原子性質(zhì)有關(guān)。Z高、ρ大的物質(zhì)，吸收X線多，穿透性差。

第12頁(yè)/共106頁(yè)13物理特性不透過(guò)性組織：骨骼系統(tǒng)，含有大量的鈣質(zhì)，鈣的Z(20)較高，骨吸收X線最多；中等透過(guò)性組織：軟組織(結(jié)締組織、肌肉、軟骨等)及體液都是由氫、碳、氮、氧等低Z原子組成，ρ與水相近；第13頁(yè)/共106頁(yè)14物理特性可透性組織：脂肪組織成分與軟組織相似，但排列稀疏，ρ比軟組織小，X線的透過(guò)性較好；肺部、胃腸道、副鼻竇及乳突內(nèi)等均含有氣體，也是由氫、氮、氧等組成，但分布非常稀疏，密度很小，透過(guò)性能很好。第14頁(yè)/共106頁(yè)15物理特性易透性組織中等透射性組織不易透射性組織氣體脂肪組織結(jié)蒂組織肌肉組織軟骨血液骨骼

表1人體組織對(duì)X射線的穿透性

第15頁(yè)/共106頁(yè)16第16頁(yè)/共106頁(yè)17物理特性(2)熒光作用：熒光物質(zhì)：X射線照射某些物質(zhì)時(shí)，物質(zhì)的原子被激發(fā)或電離；當(dāng)恢復(fù)到基態(tài)時(shí)，放射出可見(jiàn)熒光的物質(zhì)，如CaWO4、鉑氰化鋇、銀激活的硫化鋅鎘等。透視用的熒光屏，攝影用的增感屏，影像增強(qiáng)器中的輸入屏和輸出屏，測(cè)定輻射量的閃爍晶體、熒光玻璃等是利用X線的熒光作用制造的。X射線的發(fā)現(xiàn)也是基于它的熒光作用。第17頁(yè)/共106頁(yè)18物理特性(3)電離作用：具有足夠能量的X光子能擊脫物質(zhì)原子的軌道電子產(chǎn)生一次電離，脫離原子的電子再與其它原子碰撞，還會(huì)產(chǎn)生二次電離。在固體和液體中，電離后的正、負(fù)離子能很快地復(fù)合不易收集；氣體中的電離電荷卻很容易收集起來(lái)。根據(jù)電離電荷的多少來(lái)測(cè)定X線的照射(exposure)量。多種測(cè)定照射量?jī)x器的探頭，如電離室、正比計(jì)數(shù)管、蓋革-彌勒計(jì)數(shù)管等都是利用這個(gè)原理制成。是X線對(duì)于肌體損傷和治療的基礎(chǔ)。第18頁(yè)/共106頁(yè)19物理特性(4)熱作用：物質(zhì)吸收X射線能量，最終絕大部分都將變?yōu)闊崮埽刮矬w產(chǎn)生溫升。測(cè)定吸收劑量的量熱法是利用X射線的熱作用。第19頁(yè)/共106頁(yè)20化學(xué)效應(yīng)(1)感光作用：X射線具有光化作用，可使膠片乳劑感光，能使很多物質(zhì)發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)。人體X射線攝影及工業(yè)制品的無(wú)損探傷檢查、X射線照射量及其分布的測(cè)定等，是利用這一特性。(2)著色作用：某些物質(zhì)經(jīng)X射線長(zhǎng)期照射后，其結(jié)晶體脫水漸漸改變顏色，稱為著色作用或脫水作用。如鉑氰化鋇、鉛玻璃、水晶等，經(jīng)X線長(zhǎng)期照射后會(huì)著色。第20頁(yè)/共106頁(yè)21

生物效應(yīng)

X射線在生物體內(nèi)能產(chǎn)生電離和激發(fā)作用，使生物體產(chǎn)生生物效應(yīng)。生物細(xì)胞特別是增殖性強(qiáng)的細(xì)胞，經(jīng)一定量的X射線照射后，可以產(chǎn)生抑制、損傷、甚至壞死。人體組織吸收一定量X射線后，因其對(duì)X射線敏感程度的不同而出現(xiàn)種種反應(yīng)，這一作用可在放射治療中得到充分應(yīng)用。X射線對(duì)人體的正常組織有一定的損傷作用，必須注意非受檢部位和非治療部位的屏蔽防護(hù)，放射工作者應(yīng)注意自身防護(hù)。第21頁(yè)/共106頁(yè)22X射線的產(chǎn)生裝置高速帶電粒子撞擊物質(zhì)受阻而突然減速時(shí)都能產(chǎn)生X射線。X射線必須具備三個(gè)基本條件：1、應(yīng)有一個(gè)電子源，能根據(jù)需要隨時(shí)提供足夠數(shù)量的電子。2、應(yīng)能夠獲得高速電子流。電場(chǎng)、真空3、要有一個(gè)能夠經(jīng)受高速電子撞擊而產(chǎn)生X射線的靶。第22頁(yè)/共106頁(yè)23X射線的產(chǎn)生裝置醫(yī)用X線機(jī)分為診斷機(jī)和治療機(jī)兩大類。用于透視、攝影和特殊檢查的X線機(jī)統(tǒng)稱為診斷用X線機(jī)；診斷用X線機(jī)的管電壓一般在40～150kV。用于疾病治療的統(tǒng)稱為治療用X線機(jī)。由主機(jī)、機(jī)械裝置及輔助設(shè)備等幾部分組成。主機(jī)：是產(chǎn)生X線的最基本組成部件，由X線管、高壓發(fā)生器、控制臺(tái)組成。第23頁(yè)/共106頁(yè)24第24頁(yè)/共106頁(yè)25X射線的產(chǎn)生裝置高壓發(fā)生器

X射線管需要的電能應(yīng)滿足：一個(gè)是使X射線管燈絲加熱放射出電子；另一個(gè)是使這些電子加速奔向陽(yáng)極。X射線發(fā)生器中設(shè)有燈絲電路和高壓電路，還有限時(shí)電路控制X射線的照射時(shí)間。第25頁(yè)/共106頁(yè)26X射線的產(chǎn)生裝置控制臺(tái)是X射線機(jī)的控制中心。有多個(gè)開(kāi)關(guān)和選擇鍵(旋扭)，如電源開(kāi)關(guān)、工作方式選擇鍵、mA選擇鍵、kV選擇鍵、照射時(shí)間選擇鍵等。機(jī)械裝置和輔助設(shè)備

檢查床、立柱、支架、軌道等第26頁(yè)/共106頁(yè)27X射線的產(chǎn)生裝置X射線管

X線機(jī)的心臟。是高真空度的熱電子式X射線管。在特制的玻璃管內(nèi)插入兩個(gè)電極，一個(gè)是產(chǎn)生和發(fā)射熱電子的陰極（cathode）；一個(gè)是陽(yáng)極(anode)，也叫陽(yáng)極靶面(anodetarget)，是高速電子撞擊的目標(biāo)。第27頁(yè)/共106頁(yè)28X射線的產(chǎn)生裝置管殼的作用是維持一個(gè)高真空度的空間，并起著固定陽(yáng)極和陰極的作用。管內(nèi)真空度高達(dá)10-6mm汞柱。管殼必須有不漏氣、耐高溫、絕緣性能好及對(duì)X線吸收較少等特性。第28頁(yè)/共106頁(yè)29第29頁(yè)/共106頁(yè)30?UWandBrentK.StewartPhD,DABMP30

X-rayTubesBushberg,etal.,TheEssentialPhysicsofMedicalImaging,2nded.,p.103.第30頁(yè)/共106頁(yè)31?UWandBrentK.StewartPhD,DABMP31

X-rayTubesBushberg,etal.,TheEssentialPhysicsofMedicalImaging,2nded.,p.103.第31頁(yè)/共106頁(yè)32?UWandBrentK.StewartPhD,DABMP32

X-rayTubesBushberg,etal.,TheEssentialPhysicsofMedicalImaging,2nded.,p.103.第32頁(yè)/共106頁(yè)33X射線管陰極由燈絲和集射罩組成。燈絲采用高熔點(diǎn)的鎢絲（熔點(diǎn)3410°C）繞制而成。燈絲電壓愈高，溫度愈高，每秒鐘蒸發(fā)出的電子數(shù)愈多。在陰極和陽(yáng)極間加上高電壓時(shí)，從燈絲中蒸發(fā)出來(lái)的熱電子在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下奔向陽(yáng)極形成管電流。第33頁(yè)/共106頁(yè)34燈絲電流的大小由一個(gè)燈絲電路來(lái)控制，形成的電流變化范圍從幾個(gè)到幾十個(gè)安培不等。燈絲電流是X射線管的一個(gè)主要技術(shù)指標(biāo)。陰極發(fā)射電子的發(fā)射率取決于它發(fā)射電子時(shí)的溫度和燈絲電流。X射線管第34頁(yè)/共106頁(yè)35從燈絲發(fā)射的電子經(jīng)高壓加速后撞擊在靶上，此時(shí)加在兩極之間的加速電壓稱為管電壓，這種加速后的電子束流稱為管電流。管電流的變化范圍從幾個(gè)到幾百個(gè)毫安培。X射線管第35頁(yè)/共106頁(yè)36管電壓和燈絲電流對(duì)管電流的影響在診斷中為了獲取大的管電流和有用的X射線能量，要選取大的燈絲電流和40kV~140kV間的管電壓。第36頁(yè)/共106頁(yè)37X射線管陽(yáng)極主體是銅圓柱體，對(duì)著陰極的端面上鑲嵌著一塊鎢板(鎢靶)；是高速電子撞擊的目標(biāo)，產(chǎn)生X線的地方。從陰極飛來(lái)的高速電子的動(dòng)能，99%以上都在陽(yáng)極上變?yōu)闊崮埽坏?％的能量變?yōu)閄線能。陽(yáng)極材料既要熔點(diǎn)高、導(dǎo)熱性能好；又要Z高，可提高X線的產(chǎn)生效率。第37頁(yè)/共106頁(yè)38目前有兩種類型的陽(yáng)極：固定的和旋轉(zhuǎn)的。固定陽(yáng)極X射線管常用于牙科X線成像系統(tǒng)、某些移動(dòng)式的成像系統(tǒng)以及其它不需要大的管電流和大功率的特殊用途的系統(tǒng)。一般的X射線管通常使用旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極。X射線管第38頁(yè)/共106頁(yè)39X射線管第39頁(yè)/共106頁(yè)40X射線管第40頁(yè)/共106頁(yè)41X射線管在普通的攝影中，用鎢作為靶材料具有以下的原因：①鎢原子序數(shù)較高（Z=74），使其產(chǎn)生X射線的效率高和產(chǎn)生高能X射線；②鎢的熱傳導(dǎo)性幾乎與銅的完全相同，它是一種能夠有效散熱的金屬；③鎢具有很高的熔點(diǎn)3410℃（相比較而言，銅的熔點(diǎn)為1100℃）。因此，在大的管電流下，鎢仍能承受而不會(huì)出現(xiàn)傷痕或起泡。第41頁(yè)/共106頁(yè)42下表總結(jié)了一些靶材料的特性，所有這些材料均具有良好的散熱能力。元素元素符號(hào)原子序數(shù)K特征X射線熔點(diǎn)鎢鉬銠WMoRh74424569keV20keV23keV3410°C2600°C3200°C第42頁(yè)/共106頁(yè)43實(shí)際焦點(diǎn)：燈絲發(fā)射的電子，經(jīng)聚焦加速后撞擊在陽(yáng)極靶上的面積稱為實(shí)際焦點(diǎn)。焦點(diǎn)就是一個(gè)實(shí)際的X射線源。有效焦點(diǎn)：X射線管的實(shí)際焦點(diǎn)在垂直于X射線管軸線方向上投影的面積，稱為有效焦點(diǎn)。

X射線管的焦點(diǎn)第43頁(yè)/共106頁(yè)44X射線管的焦點(diǎn)第44頁(yè)/共106頁(yè)45X射線管的焦點(diǎn)陽(yáng)極角：陽(yáng)極面與X線投射方向之間的夾角。一般在10°～20°。X線管的燈絲是螺管狀，理想的實(shí)際焦點(diǎn)在靶面上形成的是一近似矩形。實(shí)際焦點(diǎn)的大小取決于聚焦槽的形狀、寬度和深度。第45頁(yè)/共106頁(yè)46第46頁(yè)/共106頁(yè)47X射線管的實(shí)際焦點(diǎn)和有效焦點(diǎn)的大小直接影響X射線管的散熱和影像的清晰度。面積越大，對(duì)散熱越有利。但實(shí)際焦點(diǎn)越大，有效焦點(diǎn)的面積也增大，必然引起在膠片上所形成影像的清晰度。若用縮短燈絲長(zhǎng)度或減小靶傾角來(lái)縮小有效焦點(diǎn)，必然使單位面積上的電子密度增加，實(shí)際焦點(diǎn)的溫度快速上升，陽(yáng)極將不能承受較大的功率。X射線管的焦點(diǎn)第47頁(yè)/共106頁(yè)48X射線管的焦點(diǎn)因此，兩方面的情況都要考慮。大多數(shù)診斷X射線管的靶傾角在6°～17°間變化。在陽(yáng)極上設(shè)計(jì)出兩種靶傾角，即雙角度靶面能夠產(chǎn)生兩種尺寸的焦點(diǎn)。將雙角度靶面和不同長(zhǎng)度的燈絲結(jié)合起來(lái)就可以產(chǎn)生出非常靈活的攝影條件。第48頁(yè)/共106頁(yè)49X射線的產(chǎn)生機(jī)制1.電子與物質(zhì)的相互作用

2.連續(xù)X射線

3.特征X射線

4.影響X射線發(fā)射譜的因素

第49頁(yè)/共106頁(yè)501.電子與物質(zhì)的相互作用在X射線管中，從陰極發(fā)射的電子，經(jīng)陰極、陽(yáng)極間的電場(chǎng)加速后，電子的速度已非常高。例如，在100kV管電壓下，電子抵達(dá)靶時(shí)，速度可達(dá)0.55c(c為光速)。這些電子轟擊X射線管靶的重金屬原子時(shí)，它們便將其動(dòng)能傳遞給了靶原子。第50頁(yè)/共106頁(yè)511.電子與物質(zhì)的相互作用這些相互作用發(fā)生在穿入靶面不太深的地方。當(dāng)相互作用發(fā)生時(shí)，發(fā)射電子將會(huì)慢下來(lái)并最終完全停止。事實(shí)上，這些相互作用十分復(fù)雜。一般情況下，電子在失去它的全部能量前要經(jīng)受很多次與靶原子的碰撞，其能量損失分為碰撞損失和輻射損失。第51頁(yè)/共106頁(yè)521.電子與物質(zhì)的相互作用碰撞損失只涉及原子的外層電子。高速電子與原子的外層電子發(fā)生作用時(shí)，可以使原子激發(fā)或電離。碰撞損失的能量最后全部轉(zhuǎn)化為熱。第52頁(yè)/共106頁(yè)531.電子與物質(zhì)的相互作用輻射損失只涉及原子的內(nèi)層電子和原子核。高速電子除與原子的外層電子發(fā)生碰撞而損失能量外，也可能電離原子的內(nèi)層電子，將能量轉(zhuǎn)化為特征輻射；另外，高速電子還可能與靶原子核發(fā)生相互作用，將能量轉(zhuǎn)化為軔致輻射。

第53頁(yè)/共106頁(yè)54

這里，T是高速電子的動(dòng)能（以MeV為單位），Z是靶物質(zhì)的原子序數(shù)。例如，100kV管電壓下，電子撞擊在鎢靶上，99%的能量以碰撞損失，僅有1%的能量產(chǎn)生X射線。

第54頁(yè)/共106頁(yè)55電子與物質(zhì)的相互作用在X線管中產(chǎn)生的X線能與加速電子所消耗電能的比值，叫做X線的產(chǎn)生效率。K：常數(shù)，約等于1.1×10-9~1.4×10-9V-1Z：陽(yáng)極靶物質(zhì)的原子序數(shù)U：管電壓（伏），i：管電流第55頁(yè)/共106頁(yè)56X線組成：連續(xù)X線、特征X線。是這兩種成分組成的混合射線。連續(xù)X線連續(xù)輻射又稱軔致輻射(bremsstrahlung)。它是高速電子與靶原子核相互作用時(shí)產(chǎn)生的、具有連續(xù)波長(zhǎng)的X線。第56頁(yè)/共106頁(yè)572.連續(xù)X射線

第57頁(yè)/共106頁(yè)58鎢靶在較低管電壓下的連續(xù)X射線發(fā)射譜

第58頁(yè)/共106頁(yè)59第59頁(yè)/共106頁(yè)60影響連續(xù)X射線強(qiáng)度的因素：第60頁(yè)/共106頁(yè)612.連續(xù)X射線第61頁(yè)/共106頁(yè)622.連續(xù)X射線不同管電壓對(duì)應(yīng)不同的連續(xù)X線譜，每條譜線都有一個(gè)強(qiáng)度最大值，最大強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)稱為最強(qiáng)波長(zhǎng)。第62頁(yè)/共106頁(yè)632.連續(xù)X射線由于濾過(guò)不同，連續(xù)X線的平均能量，一般為最大能量的1/3~1/2。第63頁(yè)/共106頁(yè)64例：求管電壓為100kV時(shí)，產(chǎn)生連續(xù)X線的最短波長(zhǎng)、最強(qiáng)波長(zhǎng)、平均波長(zhǎng)和最大光子能量。第64頁(yè)/共106頁(yè)653.特征X射線

第65頁(yè)/共106頁(yè)663.特征X射線

第66頁(yè)/共106頁(yè)673.特征X射線

第67頁(yè)/共106頁(yè)68

鎢原子能級(jí)和K系、L系特征X射線

第68頁(yè)/共106頁(yè)69?UWandBrentK.StewartPhD,DABMPConsideranatomwiththefollowingbindingenergies:K-shell,30keV;M-shell,0.7keV.Anelectronwithakineticenergyof25.3keVisejectedfromtheM-shellasanAugerelectronfollowingLtoKtransition.ThebindingenergyoftheL-shellelectronis_______keV.A.1.4B.4C.4.7D.15E.29.3GeneralQuestion-30keV?keV-0.7keVKLMe-25.3keV?keV第69頁(yè)/共106頁(yè)70?UWandBrentK.StewartPhD,DABMPE=25.3+0.7=26keVwhereEisequaltothedifferencebetweenthebindingenergiesoftheK-andL-shells.26keV=BEK-BEL=30keV-BEL;BEL=4keV.GeneralQuestion-30keV?keV-0.7keVKLMe-25.3keV?keV第70頁(yè)/共106頁(yè)71只有當(dāng)入射電子的動(dòng)能大于靶原子的某一殼層電子的結(jié)合能時(shí)，才能產(chǎn)生特征X射線。

管電壓U必須滿足下式的關(guān)系：

式中Wi為第i層的結(jié)合能。當(dāng)時(shí)，為最低管電壓，稱為特征X射線的激發(fā)電壓

3.特征X射線

第71頁(yè)/共106頁(yè)72

表2幾種靶材料產(chǎn)生K、L系特征X射線的激發(fā)電壓(kV)靶材料原子序數(shù)K系激發(fā)電壓L系激發(fā)電壓鋁（Al）銅（Cu）鉬（Mo）鎢（W）鉛（Pb568.8920.0069.5188.000.090.952.8712.0915.86第72頁(yè)/共106頁(yè)73影響特征X射線強(qiáng)度的因素：

3.特征X射線

第73頁(yè)/共106頁(yè)74X線兩種成分中特征X線只占很少一部分。鎢靶X線管，低于K系激發(fā)電壓(69.51kV)不會(huì)產(chǎn)生K系輻射；管電壓在80～150kV時(shí)，特征X線只占10％～28％；第74頁(yè)/共106頁(yè)75管電壓高于150kV，特征X線相對(duì)減少；高于300kV時(shí)，兩種成分相比，特征X線可以忽略。醫(yī)用X射線主要使用的是連續(xù)輻射，但在物質(zhì)結(jié)構(gòu)的光譜分析中使用的是特征輻射。第75頁(yè)/共106頁(yè)76

4.影響X射線發(fā)射譜的因素

100kV管電壓下鎢靶X射線發(fā)射譜？第76頁(yè)/共106頁(yè)774.影響X射線發(fā)射譜的因素X射線能譜就是指X射線光子數(shù)隨光子能量的分布。圖中的虛線表示的是理論上的鎢靶連續(xù)X射線能譜，實(shí)線表示的是經(jīng)靶自吸收、固有濾過(guò)和附加濾過(guò)后的能譜。第77頁(yè)/共106頁(yè)784.影響X射線發(fā)射譜的因素出現(xiàn)實(shí)線代表的X射線能譜，主要有以下四個(gè)方面的因素：①?gòu)年帢O向陽(yáng)極加速的電子不是都具有峰值動(dòng)能，這與整流和高壓發(fā)生器的類型有關(guān)。在與靶撞擊時(shí)，許多電子都可能有很低的能量，這些電子只能產(chǎn)生低能量X線。②診斷X射線管靶相對(duì)比較厚。因此，很多軔致X射線都是高速電子與靶多次作用的結(jié)果。電子在每一次連續(xù)的作用中都會(huì)有能量的損失。③低能的X線更容易被靶自身吸收。④外部濾過(guò)幾乎總是加在X射線管組件上。這些附加濾過(guò)會(huì)選擇性地從線束中濾掉低能X射線。第78頁(yè)/共106頁(yè)794.影響X射線發(fā)射譜的因素雖然射線譜的大體形狀總是一樣的，但是它們?cè)谀芰枯S的相對(duì)位置卻是變化的。越靠近射線譜的右側(cè)，所代表的X射線束的有效能量或質(zhì)就越高，曲線下面積越大，X射線的強(qiáng)度或量越大。放射技師控制下的許多因素會(huì)影響X射線譜的大小和形狀。第79頁(yè)/共106頁(yè)80

因素影響

管電流管電壓附加濾過(guò)靶材料管電壓波形

能譜的幅度能譜的幅度和位置能譜幅度，在低能時(shí)更加有效能譜的幅度和特征X射線譜的位置能譜幅度，在高能時(shí)更加有效影響X射線能譜的大小和相對(duì)位置的因素第80頁(yè)/共106頁(yè)81決定X射線能譜形狀的主要因素：管電壓靶傾角固有濾過(guò)第81頁(yè)/共106頁(yè)82X射線輻射場(chǎng)的空間分布X射線強(qiáng)度影響X射線強(qiáng)度的因素薄靶周圍X射線強(qiáng)度的空間分布厚靶周圍X射線強(qiáng)度的空間分布第82頁(yè)/共106頁(yè)83X射線輻射場(chǎng)的空間分布X射線強(qiáng)度：X射線在空間某一點(diǎn)的強(qiáng)度是指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)垂直于X射線傳播方向上的單位面積上的光子數(shù)量與能量乘積的總和。X射線強(qiáng)度是由光子數(shù)目和光子能量?jī)蓚€(gè)因素決定的。

第83頁(yè)/共106頁(yè)84X射線輻射場(chǎng)的空間分布在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，常用X射線的量和質(zhì)來(lái)表示X射線的強(qiáng)度。量是X射線光子的數(shù)目，質(zhì)是X射線光子的能量。

第84頁(yè)/共106頁(yè)85X射線輻射場(chǎng)的空間分布X射線的量決定于X射線束中的光子數(shù)。由于X射線光子能量大，穿透本領(lǐng)強(qiáng)，因此直接準(zhǔn)確測(cè)定X射線的量是困難的。實(shí)際中是利用X射線的電離、感光、熒光和熱等特性，制成不同的儀器來(lái)間接測(cè)量X射線的輻射量。

第85頁(yè)/共106頁(yè)86X射線輻射場(chǎng)的空間分布管電壓一定時(shí)，X射線管的管電流的大小反映了陰極燈絲發(fā)射電子的情況。管電流大，表明單位時(shí)間撞擊陽(yáng)極靶的電子數(shù)多，由此產(chǎn)生的X射線光子數(shù)也正比增加；照射時(shí)間長(zhǎng)，X射線量也正比增加。因此，在X射線診斷中作為一種簡(jiǎn)便的近似的方法，可以用X射線管的管電流與照射時(shí)間的乘積來(lái)間接反映X射線的量，通常以毫安秒（mAs）為單位。第86頁(yè)/共106頁(yè)87X射線輻射場(chǎng)的空間分布X射線的質(zhì)又稱線質(zhì)，它表示X射線的硬度，即穿透物質(zhì)本領(lǐng)的大小。X射線的質(zhì)只與光子的能量有關(guān)，而光子的能量又由管電壓和濾過(guò)的厚度有關(guān)。所以，X射線的質(zhì)可由管電壓和濾過(guò)間接表示。第87頁(yè)/共106頁(yè)88X射線輻射場(chǎng)的空間分布這是因?yàn)楣茈妷河?，電子到達(dá)陽(yáng)極靶時(shí)具有的速度愈大，電子的能量愈大，產(chǎn)生的連續(xù)X射線的波長(zhǎng)更短，穿透物質(zhì)的本領(lǐng)更強(qiáng)；附加濾過(guò)愈厚，軟射線成分被吸收愈多，X射線的有效能量提高，線質(zhì)變硬。第88頁(yè)/共106頁(yè)89X射線輻射場(chǎng)的空間分布a.單能X射線的強(qiáng)度I為：

b.能量完全確定的有限種光子組成的線狀譜，其強(qiáng)度為：

c.對(duì)于連續(xù)的X射線能譜，其強(qiáng)度為：

第89頁(yè)/共106頁(yè)90d.在醫(yī)用X射線診斷的實(shí)際工作中，連續(xù)X射線的總強(qiáng)度（I連）與管電壓（U）、管電流（i）、靶原子序數(shù)（Z）的關(guān)系可用下式近似表示：

e.對(duì)于K系特征X射線的強(qiáng)度（Ik）可用下式表示：

X射線輻射場(chǎng)的空間分布第90頁(yè)/共106頁(yè)91

影響因素（增加）影響的結(jié)果X射線的質(zhì)X射線的量毫安秒管電壓靶原子序數(shù)濾過(guò)距離電壓脈動(dòng)不變?cè)黾釉黾釉黾硬蛔兘档?/p>

增加增加增加降低降低降低影響X射線強(qiáng)度的因素第91頁(yè)/共106頁(yè)92(一)靶物質(zhì)連續(xù)X線的強(qiáng)度與靶物質(zhì)的原子序數(shù)(atomnumber)Z成正比(I連∝Z)。kV和mA都相同，陽(yáng)極靶的Z高，X線的強(qiáng)度也正比地增大。第92頁(yè)/共106頁(yè)93(一)靶物質(zhì)錫的Z為50，K系特征X線為25～29keV；鎢的Z為74，K系特征X線約在58～70keV；鉛的Z＝82，K系特征X線在72～88keV。特征X線完全由靶物質(zhì)的原子結(jié)構(gòu)特性決定。靶物質(zhì)的Z愈高，軌道電子的結(jié)合能就愈大，特征X線的能量也就愈大，就需要更高的激發(fā)電壓。第93頁(yè)/共106頁(yè)94(二)管電壓X線束中的最大光子能量等于高速電子的最大動(dòng)能，電子的最大