X線物理學(xué)基礎(chǔ)與防護(hù)

X線物理學(xué)根底與防護(hù)北京同仁醫(yī)院牛延濤1第一節(jié)物質(zhì)結(jié)構(gòu)2原子的核外結(jié)構(gòu)物質(zhì)由原子組成，每一原子均由核及電子組成，電子沿一定軌道繞核旋轉(zhuǎn)?；\罩在核外的帶負(fù)電荷的云稱為“電子云”，電子常出現(xiàn)的地方，就是電子云密度最大的地方。3量子數(shù)—主量子數(shù)原子核外的電子云是分層排布的，電子殼層可用主量子數(shù)表示。主量子數(shù)n取1、2、3、……等值時(shí)，相應(yīng)的電子殼層可用K、L、M、N、O、P等符號(hào)表示。n越大，電子離核越遠(yuǎn)，能級(jí)越高。主量子數(shù)是決定原子能級(jí)的主要因素。4量子數(shù)—角量子數(shù)原子中的任何一個(gè)電子在原子核附近出現(xiàn)的幾率大小是有規(guī)律的，所以電子云的大小形狀也是有規(guī)律的。同一電子殼層中電子具有的能量及運(yùn)動(dòng)形式不同，又分為假設(shè)干電子亞層，由角量子數(shù)L決定。n確定后，L可取0、1、2、……〔n－1〕，有n個(gè)不同的值。對(duì)應(yīng)的電子亞層分別用s、p、d、f、g、h等符號(hào)表示。角量子數(shù)L確定后，其量子軌道平面可有〔2L＋1〕個(gè)不同的取向。角量子數(shù)對(duì)原子能級(jí)也有一定影響。5量子數(shù)—角量子數(shù)如果原子中的某個(gè)電子處在主量子數(shù)n＝3，角量子數(shù)L＝2的量子態(tài)上，那么這個(gè)電子在M殼層的d亞層上，通常稱這種狀態(tài)為3d。相反，假設(shè)電子所處的狀態(tài)為4s，那么電子處在N殼層的第s亞層上，這個(gè)量子態(tài)的主量子數(shù)n＝4，角量子數(shù)L＝0。另外還有磁量子數(shù)〔決定軌道量子數(shù)〕和自旋量子數(shù)〔決定電子的自旋狀態(tài)〕，它們的取值分別是mL＝0，±1，±2……，±L；mS＝±1/26核外電子的分布按照玻爾理論，核外電子因離核遠(yuǎn)近不同而具有不同殼層，每一殼層中都含有一定數(shù)目電子的可能軌跡。半徑最小的殼層叫K層，最多容納2個(gè)電子；第二殼層叫L層，最多容納8個(gè)電子；第三層叫M層，最多容納18個(gè)電子…愈外面的殼層可容納的電子數(shù)愈多。一般每殼層上的電子數(shù)最多是2n2個(gè)，但最外層電子數(shù)最多不超過8個(gè)。7原子能級(jí)每個(gè)可能軌道上的電子都具有一定的能量〔動(dòng)能和勢能的代數(shù)和〕，且電子在各個(gè)軌道上具有的能量是不連續(xù)的，這些不連續(xù)的能量值表征原子的能量狀態(tài)，稱為原子能級(jí)。原子能級(jí)以電子伏特表示，1eV=1.6×10-19J。8結(jié)合力和結(jié)合能結(jié)合力是原子核對(duì)電子的吸引力?？拷雍说臍与娮咏Y(jié)合力強(qiáng)，距核越遠(yuǎn)的電子結(jié)合力越??；結(jié)合力還與原子序數(shù)Z有關(guān)，Z越高，核內(nèi)正電荷越多，對(duì)電子的吸引力越大，要從原子內(nèi)移走電子所需要的能量就越大。結(jié)合能是移走原子中某軌道電子所需要的最小能量稱為該殼層電子在原子中的結(jié)合能。原子能級(jí)是結(jié)合能的負(fù)值，它們絕對(duì)值相等，符號(hào)相反。9激發(fā)和躍遷基態(tài)〔正常態(tài)〕：原子處于最低能量狀態(tài)〔最穩(wěn)定〕叫基態(tài)〔n＝1〕。激發(fā)：當(dāng)原子吸收一定大小的能量〔某兩個(gè)能級(jí)之差的能量〕后電子將自發(fā)地從低能級(jí)過渡到某一較高能級(jí)上，這一過程稱為原子的激發(fā)。原子所處的狀態(tài)是激發(fā)態(tài)。n＝2的能量狀態(tài)稱為第一激發(fā)態(tài)，n＝3的能量狀態(tài)稱為第二激發(fā)態(tài)，等等。10激發(fā)和躍遷電離：當(dāng)原子中殼層電子吸收的能量大于其結(jié)合能時(shí)，電子將脫離原子核的束縛，離開原子成為自由電子，這個(gè)過程稱為電離。激發(fā)和電離都使原子的能量狀態(tài)升高，使原子處于激發(fā)態(tài)而不穩(wěn)定的。躍遷：處于激發(fā)態(tài)的原子，在極短的時(shí)間〔10－8s〕內(nèi)，外層電子或自由電子將自發(fā)地填充其空位，同時(shí)放出一個(gè)能量等于兩能級(jí)之差的光子，這個(gè)過程稱為躍遷。11第二節(jié)磁學(xué)根底知識(shí)12自旋和核磁任何原子核都有一個(gè)特性，就是總以一定的頻率繞著自己的軸進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，我們把原子核的這一特性稱為自旋〔spin〕。由于原子核帶有正電荷，原子核的自旋就形成電流環(huán)路，從而產(chǎn)生具有一定大小和方向的磁化矢量。我們把這種由帶有正電荷的原子核自旋產(chǎn)生的磁場稱為核磁。13磁性和非磁性原子核并非所有原子核的自旋運(yùn)動(dòng)均能產(chǎn)生核磁。如果原子核內(nèi)的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)均為偶數(shù)，那么不產(chǎn)生核磁，稱為非磁性原子核。反之稱為磁性原子核。磁性原子核需要符合以下條件：①中子和質(zhì)子均為奇數(shù)；②中子為奇數(shù)，質(zhì)子為偶數(shù)；③中子為偶數(shù)，質(zhì)子為奇數(shù)。人體內(nèi)有許多種磁性原子核，用于人體磁共振成像的原子核為氫原子核〔1H〕，理由有：①1H是人體中最多的原子核，約占人體中總原子核數(shù)的2/3以上；②1H的磁化率在人體磁性原子核中是最高的。14共振共振是兩個(gè)振動(dòng)頻率相同的物體，當(dāng)一個(gè)發(fā)生振動(dòng)時(shí)，引起另一個(gè)物體振動(dòng)的現(xiàn)象。共振在聲學(xué)中亦稱“共鳴”，它指的是物體因共振而發(fā)聲的現(xiàn)象，如兩個(gè)頻率相同的音叉靠近，其中一個(gè)振動(dòng)發(fā)聲時(shí)，另一個(gè)也會(huì)發(fā)聲。在電學(xué)中，振蕩電路的共振現(xiàn)象稱為“諧振”。產(chǎn)生共振的重要條件之一，就是要有彈性，而且一件物體受外來的頻率作用時(shí)，它的頻率要與后者的頻率相同或根本相近。宇宙中的大多數(shù)物質(zhì)是有彈性的，大到行星小到原子，幾乎都能以一個(gè)或多個(gè)固有頻率來振動(dòng)。15共振原子核、電子、光子等物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的能量都是以波動(dòng)的形式傳遞的。有一些微小粒子可以在共振的作用之下，在100萬億分之一秒的瞬間互相結(jié)合起來，產(chǎn)生新的化學(xué)元素。粒子物理學(xué)家經(jīng)常把粒子稱為“共振體”。人除了呼吸、心跳、血液循環(huán)等都有其固有頻率外，大腦進(jìn)行思維活動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的腦電波也會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象。由于大氣層中臭氧層的存在，當(dāng)太陽光的紫外線經(jīng)過大氣層時(shí)，臭氧層的振動(dòng)頻率恰恰能與紫外線產(chǎn)生共振，吸收了大局部的紫外線，減少了傷害。16磁共振現(xiàn)象固體在恒定磁場和高頻交變電磁場的共同作用下，在某一頻率附近產(chǎn)生對(duì)高頻電磁場的共振吸收現(xiàn)象。在恒定外磁場作用下固體發(fā)生磁化，固體中的元磁矩均要繞外磁場進(jìn)動(dòng)。由于存在阻尼，這種進(jìn)動(dòng)很快衰減掉。但假設(shè)在垂直于外磁場的方向上加一高頻電磁場，當(dāng)其頻率與進(jìn)動(dòng)頻率一致時(shí)，就會(huì)從交變電磁場中吸收能量以維持其進(jìn)動(dòng)，固體對(duì)入射的高頻電磁場能量在上述頻率處產(chǎn)生一個(gè)共振吸收峰。17磁共振現(xiàn)象核磁共振譜不僅與物質(zhì)的化學(xué)元素有關(guān)，而且還受原子周圍的化學(xué)環(huán)境的影響，故核磁共振已成為研究固體結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵和相變過程的重要手段。核磁共振成像技術(shù)與超聲和X射線成像技術(shù)一樣已普遍應(yīng)用于醫(yī)療檢查。18核磁馳豫含單數(shù)質(zhì)子的原子核，例如人體內(nèi)廣泛存在的氫原子核，其質(zhì)子有自旋運(yùn)動(dòng)，帶正電，產(chǎn)生磁矩。在均勻的強(qiáng)磁場中，那么小磁體的自旋軸將按主磁場的方向重新排列。在這種狀態(tài)下，用特定頻率的射頻脈沖〔RF〕進(jìn)行激發(fā)，氫原子核吸收一定的能量而共振，即發(fā)生了磁共振現(xiàn)象。停止發(fā)射射頻脈沖，那么被激發(fā)的氫原子核把所吸收的能量逐步釋放出來，其相位和能級(jí)都恢復(fù)到激發(fā)前的狀態(tài)。這一恢復(fù)過程稱為弛豫過程，而恢復(fù)到原來平衡狀態(tài)所需的時(shí)間那么稱之為弛豫時(shí)間。19核磁馳豫弛豫時(shí)間有兩種：一種是自旋-晶格弛豫時(shí)間又稱縱向弛豫時(shí)間。它是反映自旋核把吸收的能量傳給周圍晶格所需要的時(shí)間，也是90°射頻脈沖質(zhì)子由縱向磁化轉(zhuǎn)到橫向磁化之后再恢復(fù)到縱向磁化激發(fā)前狀態(tài)的63％所需時(shí)間，稱T1。另一種是自旋-自旋弛豫時(shí)間，又稱橫向弛豫時(shí)間。它是反映橫向磁化衰減、喪失的過程，也即是橫向磁化維持到37％所需要的時(shí)間，稱T2。T2衰減是由共振質(zhì)子之間相互磁化作用所引起，與T1不同，它引起相位的變化。20第三節(jié)激光學(xué)根底知識(shí)21受激吸收原子吸收一個(gè)光子而從低能級(jí)到高能級(jí)的過程稱為受激吸收〔激發(fā)或電離〕。如原子最初處在低能級(jí)EL上，如果有能量為hv=EHEL的光子經(jīng)過時(shí)，原子就有可能吸收光子的能量，從低能級(jí)EL過渡到高能級(jí)EH上去，這個(gè)過程叫做受激吸收。受激吸收的特點(diǎn)是：不是自發(fā)產(chǎn)生的，必須有外來光子的“激發(fā)”才會(huì)發(fā)生，并且外來光子的能量應(yīng)等于原子激發(fā)前后兩個(gè)能級(jí)間的能量差，才會(huì)發(fā)生受激吸收，但受激吸收對(duì)激發(fā)光子的振動(dòng)方向、傳播方向和相位沒有任何限制。22自發(fā)輻射在沒有任何外界影響的情況下，高能態(tài)EH的原子會(huì)自發(fā)地躍遷到基態(tài)或者較低激發(fā)態(tài)EL，因?yàn)檫@種躍遷是不受外界影響而自發(fā)進(jìn)行的，稱為自發(fā)躍遷.如果躍遷時(shí)釋放的能量是以光輻射的形式放出的，那么這個(gè)過程叫做自發(fā)輻射。23受激輻射處于高能級(jí)EH的原子在自發(fā)輻射之前，受到一個(gè)能量為hv=EH

EL的光子的“誘發(fā)”后，可釋放出一個(gè)與誘發(fā)光子特征完全相同的光子而躍遷到低能級(jí)EL，這個(gè)過程稱為受激輻射。持續(xù)的受激輻射形成的光束就叫做激光。24受激輻射的特點(diǎn)它不是自發(fā)產(chǎn)生的，必須有外來光子的“刺激”才能發(fā)生，而且它對(duì)外來光子的能量或頻率要求很嚴(yán)格，即必須滿足hv=EH

EL；輻射出的光子與誘發(fā)光子特征完全相同，即受激原子所發(fā)出光波的傳播方向、頻率、振動(dòng)方向、相位與誘發(fā)光子的完全相同；與受激吸收不同，受激輻射中的被激原子并不吸收誘發(fā)光子的能量，在受激輻射發(fā)生后，一個(gè)光子變成了兩個(gè)特征完全相同的光子。25受激輻射的特點(diǎn)如果這兩個(gè)光子能夠繼續(xù)在發(fā)光物質(zhì)中傳播，而物質(zhì)中又有足夠多的處于高能級(jí)的原子，它們又會(huì)激發(fā)這些原子從高能級(jí)做同樣的躍遷而發(fā)出光子，從而二變二，二變四……發(fā)生光放大，產(chǎn)生大量特征完全相同的光子。這就是激光——受激輻射光放大。受激輻射光放大的發(fā)生不是自然的，自然界沒有哪種物質(zhì)能夠自然地發(fā)出激光來，只有人為地創(chuàng)造條件，才能得到激光。26激光的產(chǎn)生要使受激輻射持續(xù)、穩(wěn)定地進(jìn)行，就能獲得激光，因此必須制造特殊的裝置——激光器。激光器一般由三個(gè)主要局部構(gòu)成：工作物質(zhì)、激發(fā)裝置和光學(xué)諧振腔。27激光器的主要構(gòu)成--工作物質(zhì)激光器中能產(chǎn)生激光的物質(zhì)稱為工作物質(zhì)。在正常情況下，物質(zhì)中的原子數(shù)在各能級(jí)上的分布是正態(tài)分布，處于低能級(jí)上的原子數(shù)總是比處于高能級(jí)上的原子數(shù)多，所以光通過正常狀態(tài)下的發(fā)光物質(zhì)時(shí)，吸收過程占優(yōu)勢，光總是減弱的。要想使光通過發(fā)光物質(zhì)后得到加強(qiáng)，獲得光放大，就必須使受激輻射占優(yōu)勢，要使處于高能級(jí)上的原子數(shù)比處于低能級(jí)上的原子數(shù)多，這種分布與正常分布相反，叫做粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。28激光器的主要構(gòu)成-激發(fā)裝置激發(fā)裝置的作用是把處于低能級(jí)上的原子激發(fā)到高能級(jí)上去，使工作物質(zhì)實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。物質(zhì)的能級(jí)，除有基態(tài)和激發(fā)態(tài)之外，還有一種亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)。亞穩(wěn)態(tài)不如基態(tài)穩(wěn)定，但比激發(fā)態(tài)穩(wěn)定得多，相對(duì)來說原子可以有較長的時(shí)間停留在亞穩(wěn)態(tài)。粒子處于亞穩(wěn)態(tài)，能停留較長時(shí)間而不發(fā)生自發(fā)輻射，是形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的必要條件。激光器的工作物質(zhì)，必須具有適宜的亞穩(wěn)態(tài)能級(jí)。29激光器的主要構(gòu)成-激發(fā)裝置當(dāng)工作物質(zhì)被激發(fā)而實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)后，開始時(shí)由于自發(fā)輻射發(fā)出的光子具有不同的傳播方向，所以受激輻射的光也具有不同的傳播方向，而且輸出和吸收產(chǎn)生的損耗很多，不能產(chǎn)生穩(wěn)定的激光輸出。為了使受激輻射能在有限體積的工作物質(zhì)中持續(xù)下去，還要有光學(xué)諧振腔去實(shí)現(xiàn)光的選擇和放大。30激光器的主要構(gòu)成-光學(xué)諧振腔它是在工作物質(zhì)兩端安裝的一對(duì)互相平行且垂直于主軸的反射鏡，其中一端為全反射鏡(反射率為100％)，另一端為局部透光的局部反射鏡(反射率為90％～99％)。諧振腔的作用有：①產(chǎn)生和維持光放大；②選擇輸出光的方向；③選擇輸出光的波長。對(duì)確定的工作物質(zhì)，因各種因素的影響。實(shí)際發(fā)出光的波長不唯一，頻譜具有一定的寬度。諧振腔能起選頻作用，使激光的單色性更好。31激光器的分類應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的激光器一般可按工作物質(zhì)形態(tài)(固體、液體、氣體、半導(dǎo)體等)、發(fā)光粒子(原子、分子、離子、準(zhǔn)分子等)、輸出方式(連續(xù)、脈沖)等進(jìn)行分類。常用的醫(yī)用激光器有以下幾種。32醫(yī)用激光器的種類紅寶石激光器：世界上最早于1960年研制成功的激光器，次年就在醫(yī)學(xué)上應(yīng)用于視網(wǎng)膜凝固，1963年這種激光器開始用于腫瘤的治療。它發(fā)出波長為694.3nm的脈沖激光。氦-氖激光器：最早研制成功的氣體激光器，應(yīng)用于醫(yī)學(xué)上的臨床治療。在混合氣體中，產(chǎn)生受激輻射的是氖原子，氦原子只起傳遞能量的作用。發(fā)射波長為632.8nm的紅色激光。33醫(yī)用激光器的種類二氧化碳激光器：以二氧化碳?xì)怏w為發(fā)光材料，是一種分子激光器。二氧化碳激光器輸出波長為10.6m的遠(yuǎn)紅外光，這種激光幾乎被大局部生物組織外表層(約200m)所吸收。準(zhǔn)分子激光器：它是20世紀(jì)70年代開展起來的一種脈沖激光器。其工作物質(zhì)是稀有氣體及其鹵化物或氧化物，輸出波長從紫外到可見光，其特點(diǎn)是波長短、功率高，醫(yī)學(xué)上應(yīng)用準(zhǔn)分子激光器主要進(jìn)行手術(shù)治療。34激光的特性方向性好由于只有沿諧振腔軸線方向傳播的光束才能形成振蕩和連續(xù)放大，因而從激光器輸出的激光發(fā)散角特別小，方向性很好，是理想的平行光源。激光束經(jīng)透鏡后能會(huì)聚成直徑為l

m的光斑。強(qiáng)度高激光由于方向性好，使能量在空間高度集中，因而可以具有很高的強(qiáng)度。一般太陽光亮度大約是100w·cm－2，一支功率為數(shù)毫瓦的氦－氖激光器的光強(qiáng)度可比太陽光高數(shù)百倍；以脈沖方式工作的激光器，其光強(qiáng)可以比太陽光高出107到1014倍。35激光的特性單色性好由于受激輻射產(chǎn)生的光子頻率相同，加之諧振腔的限制，使得只有確定波長的光才能形成振蕩而被輸出，所以激光具有很好的單色性。相干性好由自發(fā)輻射產(chǎn)生的普通光是非相干光，而受激輻射發(fā)出的光的特性使激光具有良好的相干性。這一特性為醫(yī)學(xué)、生物學(xué)提供了新的診斷技術(shù)和圖像識(shí)別技術(shù)。36激光的危害及平安措施激光對(duì)人體可能造成的危害可分為兩類。一類是直接危害，即超過平安閾值的激光的光輻射對(duì)眼睛、皮膚、神經(jīng)系統(tǒng)以及內(nèi)臟造成損傷；另一類是由于高壓電、噪音、低溫制冷劑以及電源等因素造成的間接危害。因此應(yīng)采取相應(yīng)平安措施：對(duì)激光系統(tǒng)及工作環(huán)境的監(jiān)控管理和個(gè)人防護(hù)。37激光的醫(yī)學(xué)應(yīng)用-激光治療激光手術(shù)激光手術(shù)是以激光束代替金屬的常規(guī)手術(shù)器械對(duì)組織進(jìn)行別離、切割、切除、凝固、焊接、打孔、截骨等以祛除病灶以及吻合組織、血管、淋巴神經(jīng)等。弱激光治療弱激光以其特有的生物作用被用于治療幾十種疾病，其方法主要有三種：激光理療、激光針灸、弱激光血管內(nèi)照射療法。38激光的醫(yī)學(xué)應(yīng)用-激光治療激光光動(dòng)力學(xué)療法利用光動(dòng)力學(xué)作用治療惡性腫瘤的方法，有體表、組織間、腔內(nèi)照射及綜合治療四種方式。激光內(nèi)鏡術(shù)治療是通過內(nèi)鏡對(duì)內(nèi)腔疾病進(jìn)行激光治療的方法，可用于腔內(nèi)手術(shù)、理療與光動(dòng)力學(xué)治療，具有很大的開展優(yōu)勢。39激光的醫(yī)學(xué)應(yīng)用-激光診斷激光診斷一般可有如下方法：激光光譜分析法、激光干預(yù)分析法、激光散射分析法、激光衍射分析法、激光透射分析法、激光偏振法以及其他激光分析法。激光還為醫(yī)學(xué)根底研究提供了新的技術(shù)手段，這方面有：激光微光束技術(shù)、激光全息顯微術(shù)、激光掃描共聚焦顯微鏡、激光熒光顯微技術(shù)、激光漂白熒光恢復(fù)測量技術(shù)、激光掃描計(jì)等。激光醫(yī)學(xué)現(xiàn)在已成為專門的學(xué)科，不少醫(yī)院還設(shè)立了激光科。另外，醫(yī)學(xué)影像成像技術(shù)中，固體激光器、氣體激光器被廣泛應(yīng)用到CR、激光打印機(jī)中。40Cases原子結(jié)構(gòu)中，半徑最小的殼層叫A、K層B、L層C、M層D、N層E、O層A41Cases原子結(jié)構(gòu)中，L層最多容納的電子數(shù)是A、2個(gè)B、4個(gè)C、8個(gè)D、16個(gè)E、32個(gè)C42Cases表示原子殼層上的電子數(shù)最多是A、n個(gè)B、2n個(gè)C、n2個(gè)D、2n2個(gè)E、4n個(gè)D43Cases電子在各個(gè)軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)具有的能量稱為A、基態(tài)B、結(jié)合能C、結(jié)合力D、原子能級(jí)E、電子能量E44Cases原子核對(duì)電子的吸引力稱為A、結(jié)合能B、結(jié)合力C、原子能級(jí)D、激發(fā)狀態(tài)E、電子能量B45Cases有關(guān)原子能級(jí)的表達(dá)，錯(cuò)誤的選項(xiàng)是A、電子在各個(gè)軌道上都具有一定的能量B、表示原子能級(jí)的單位是電子伏特C、原子處于能量最低狀態(tài)時(shí)最穩(wěn)定D、靠近原子核的殼層電子結(jié)合力強(qiáng)E、原子序數(shù)越高，電子結(jié)合力越小E46Cases下面的相關(guān)表達(dá)，錯(cuò)誤的選項(xiàng)是A、每個(gè)電子軌道上的電子都具有一定的能量B、電子在各個(gè)軌道上具有的能量是不連續(xù)的C、不連續(xù)的能量值構(gòu)成原子能級(jí)D、原子能級(jí)以電子伏特表示E、靠近原子核的殼層電子結(jié)合力小E47CasesX線管內(nèi)高速電子的動(dòng)能取決于A、X線管燈絲加熱電壓B、兩極間的管電壓C、物質(zhì)的原子序數(shù)D、管電流E、陰極燈絲焦點(diǎn)大小B48Cases原子結(jié)構(gòu)的最外層電子數(shù)最多不超過A、2個(gè)B、8個(gè)C、18個(gè)D、32個(gè)E、50個(gè)B49Cases移走原子中某軌道電子所需的最小能量叫這個(gè)電子的A、基態(tài)B、結(jié)合力C、結(jié)合能D、電子能量E、原子能級(jí)C50Cases關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的表達(dá)，錯(cuò)誤的選項(xiàng)是A、原子核由中子和質(zhì)子組成B、每一殼層都含有一定數(shù)目的電子軌跡C、半徑最小的殼層叫K層D、在核外的帶負(fù)電荷的電子為“電子云”E、核外最外層電子數(shù)最多不超過2個(gè)E51Cases關(guān)于原子核外電子的表達(dá)，錯(cuò)誤的選項(xiàng)是A、原子均由核及核外電子組成B、電子沿一定軌道繞核旋轉(zhuǎn)C、核外電子具有不同殼層D、K層最多容納8個(gè)電子E、K層電子離原子核最近D52Cases同一原子中，原子核對(duì)殼層電子的吸引力最小的是A、K殼層電子B、L殼層電子C、M殼層電子D、N殼層電子E、O殼層電子E53沿一定軌道繞核旋轉(zhuǎn)的是不同軌道電子具有的不連續(xù)能量構(gòu)成移走軌道電子所需的最小能量稱為A、電子B、電子云C、電子結(jié)合能D、電子能量E、電子能級(jí)答案：A，E，CCases54對(duì)K層軌道電子特點(diǎn)的表達(dá)，正確的選項(xiàng)是A、受原子核的吸引力小B、離原子核遠(yuǎn)C、電子結(jié)合力強(qiáng)D、電子能量大E、比M層的電子數(shù)多答案：CCases55原子在基態(tài)時(shí)所處狀態(tài)，正確的選項(xiàng)是A、最高能量B、不穩(wěn)定C、半穩(wěn)定D、最穩(wěn)定E、靜止答案：DCases56影響原子核對(duì)電子吸引力大小的因素中，不包括A、原子核內(nèi)正電荷數(shù)B、電子與原子核接近程度C、電子動(dòng)能D、電子勢能E、電子質(zhì)量答案：ECases57關(guān)于X線性質(zhì)的表達(dá)，正確的選項(xiàng)是A、屬于一種電磁波B、屬于非電離輻射C、可使物質(zhì)產(chǎn)生電離作用D、具有一定波長和頻率E、帶負(fù)電荷答案：A、C、DCases58第二節(jié)X線的產(chǎn)生59X線的發(fā)現(xiàn)1895年11月8日，德國物理學(xué)家威.康.倫琴在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)研究陰極射線管放電現(xiàn)象時(shí)發(fā)現(xiàn)X線。1901年倫琴因發(fā)現(xiàn)X線而獲諾貝爾物理獎(jiǎng)。X線也稱倫琴射線，X線本質(zhì)是一種電磁波，它與無線電波、可見光、γ射線一樣都具有一定的波長和頻率；由于X線光子能量大，可使物質(zhì)產(chǎn)生電離，故又屬于電磁波中的電離輻射。X線肉眼看不見，不帶電，具有穿透、熒光、電離、感光等作用以及生物效應(yīng)。60X線產(chǎn)生的必備條件電子源：鎢絲通過電流加熱后，發(fā)射出電子，這些電子在燈絲周圍形成空間電荷，也稱電子云。高速電子流：燈絲發(fā)射出的電子，要高速?zèng)_擊陽極，還必須有兩個(gè)條件：第一必須在X線管的陰極和陽極間加以高電壓，兩極間的電位差使電子向陽極加速；第二為防止電子與空氣分子沖擊而減速，X線管必須保持高真空度；61X線產(chǎn)生的必備條件陽極靶面：陽極靶來接受高速電子撞擊，使高速電子所帶的一局部動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閄線能；因?yàn)殛枠O需要承受高速電子的沖擊，所以靶物質(zhì)〔焦點(diǎn)面〕一般都是用高原子序數(shù)、高熔點(diǎn)的鎢制成；陽極有兩個(gè)作用：阻擊高速電子，完成高壓電路的回路。診斷和治療用的X線管的靶面由物質(zhì)鎢制成；特殊用途〔乳腺〕的X線管用鉬制成。62X線產(chǎn)生的原理X線產(chǎn)生的原理是高速電子和鎢原子相互作用的結(jié)果。在真空條件下高千伏的電場產(chǎn)生的高速電子流與靶物質(zhì)的原子核和內(nèi)層軌道電子作用產(chǎn)生了連續(xù)X線和特征X線。高速電子和靶物質(zhì)相互作用過程中，將會(huì)發(fā)生碰撞損失和輻射損失，最終高速電子的動(dòng)能變?yōu)檩椛淠?、電離能和熱能。三種能量的比例隨入射電子能量的變化和靶物質(zhì)性質(zhì)的差異而不同。63連續(xù)X線高速電子接近原子核時(shí)，受核電場〔正電荷〕的作用而改變了運(yùn)動(dòng)速度和方向，電子損失的能量以光子的形式放射出去。單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)靶原子的極大量電子，在加速電場獲得能量和與靶原子作用時(shí)損失的能量各不相同，絕大多數(shù)電子經(jīng)過屢次碰撞逐漸耗盡能量。每個(gè)電子每經(jīng)歷一次碰撞產(chǎn)生一個(gè)光子，屢次碰撞產(chǎn)生屢次不同能量的光子輻射，因此產(chǎn)生了光子能量從零到某一最大值的波長不等的連續(xù)X線譜。這種射線稱為連續(xù)放射〔軔致放射〕。64連續(xù)X線由于每個(gè)高速電子與靶原子作用時(shí)的相對(duì)位置不同，且每個(gè)電子與靶原子作用前具有的能量也不同，所以各次相互作用對(duì)應(yīng)的輻射損失也不同，因而發(fā)出的X線光子頻率也互不相同。大量的X線光子組成了具有頻率連續(xù)的X線光譜，即產(chǎn)生了連續(xù)X線。連續(xù)放射的X線光子的能量決定于：①電子接近核的情況；②電子的能量；③核電荷。65連續(xù)X線連續(xù)X線的最短波長：如果一個(gè)電子與原子核相碰，其全部動(dòng)能轉(zhuǎn)換為X線光子，其最短波長：λmin＝hc/V〔kVp〕=1.24/kV〔nm〕66連續(xù)X線連續(xù)X線的最短波長僅與管電壓有關(guān)，管電壓越高，產(chǎn)生的X線最短波長愈短。X線的最短波長，對(duì)應(yīng)最大光子能量；最大光子能量的keV值，對(duì)應(yīng)管電壓的kV值。因此假設(shè)測得X線譜中的最大光子能量的keV值，就可推斷管電壓的kV值，反之亦然。67特征〔標(biāo)識(shí)〕X線疊加在連續(xù)X射線譜上出現(xiàn)幾個(gè)向上突出的尖端，代表一些強(qiáng)度較強(qiáng)、波長為一定數(shù)值的X線，是高速電子與靶原子的內(nèi)層軌道電子作用時(shí)，內(nèi)層電子被擊脫，外殼層電子躍遷填充空位時(shí)多余的能量以X線的形式放出，即為特征X線。68特征〔標(biāo)識(shí)〕X線在X線管內(nèi)高速電子流撞擊陽極靶面時(shí)，所產(chǎn)生的X射線譜是連續(xù)射線與標(biāo)識(shí)射線的疊加線譜。兩者的能量比例隨著管電壓的數(shù)值變化而變化，管電壓升高，連續(xù)射線量所占的百分比減少，特征射線所占的百分比增加。69特征〔標(biāo)識(shí)〕X線的激發(fā)電壓靶原子的軌道電子在原子中具有確定的結(jié)合能，只有當(dāng)入射高速電子的動(dòng)能大于其結(jié)合能時(shí)，才有可能被擊脫造成電子空位，產(chǎn)生特征X線。入射電子的動(dòng)能完全由管電壓決定，因此，管電壓U必須滿足下式的關(guān)系：

式中W為電子在原子中的結(jié)合能。U=W/e稱為最低激發(fā)電壓。對(duì)于給定的靶原子，各線系的最低激發(fā)電壓大小按其相應(yīng)的殼層內(nèi)電子結(jié)合能大小順序排列，即。殼層越接近原子核，最低激發(fā)電壓越大。假設(shè)管電壓低于某激發(fā)電壓，那么此系特征X線將不會(huì)發(fā)生。70特征〔標(biāo)識(shí)〕X線在X線診斷能量范圍內(nèi)，對(duì)鎢靶X線管，特征X線產(chǎn)生的幾率與管電壓的關(guān)系大致為：69.51kVp以下：不產(chǎn)生特征X線；80~150kVp：K系特征X射線占10%~28%；管電壓再升高，特征X線占的比例相對(duì)減小。71影響連續(xù)X線產(chǎn)生的因素X線管中加速陰極電子所消耗的電能全部變?yōu)楦咚匐娮拥膭?dòng)能。這些高速電子在與靶物質(zhì)相互作用中，一小局部轉(zhuǎn)換為X線能，一大局部轉(zhuǎn)換為熱，產(chǎn)生X線效率很低。X線發(fā)生效率η是在X線管中產(chǎn)生的X線能與加速電子所消耗電能的比值：

η=X線能量/高速電子流能量=KiV2Z/iV=KVZ〔%〕其中V為管電壓，Z為靶物質(zhì)原子序數(shù)，i為管電流，K為系數(shù)。X線管產(chǎn)生X線的效率極低，一般缺乏1％，而絕大局部的高速電子能都在陽極變?yōu)闊崮?，使陽極靶面升溫。72影響連續(xù)X線產(chǎn)生的因素-靶物質(zhì)連續(xù)X線強(qiáng)度與靶物質(zhì)的原子序數(shù)成正比，在管電壓和管電流相同的情況下，陽極靶物質(zhì)的原子序數(shù)愈高，產(chǎn)生的X線強(qiáng)度也愈大；不同靶物質(zhì)的X線譜高能端重合，是因?yàn)閄線譜的最大光子能量只與管電壓有關(guān)，與靶物質(zhì)無關(guān)；不同靶物質(zhì)的X線譜低能端重合，是因?yàn)閄線管固有濾過和低能成分被管壁吸收的緣故。73影響連續(xù)X線產(chǎn)生的因素-管電壓X線束中的最大光子能量等于高速電子碰撞靶物質(zhì)的動(dòng)能，而電子的最大能量又決定于管電壓的峰值，所以改變管電壓也就改變了最大光子的能量，整個(gè)X線譜的形狀也隨之發(fā)生變化。連續(xù)X線強(qiáng)度I與管電壓kV的n次方成正比，即：I∝Vn〔在診斷能量范圍內(nèi)，n近似為2〕。當(dāng)管電流、靶材料(原于序數(shù)Z)固定時(shí)，隨管電壓的升高，連續(xù)X線譜的最短波長和最大強(qiáng)度所對(duì)應(yīng)的波長均向短波方向移動(dòng)。74影響連續(xù)X線產(chǎn)生的因素-管電流管電流的大小，并不影響X線的質(zhì)，但在一定的管電壓下，X線強(qiáng)度決定于管電流，管電流愈大，說明撞擊陽極靶面的電子數(shù)愈多，X線強(qiáng)度也愈大。X線強(qiáng)度I與管電流i〔mA〕成正比，即：I∝i。75影響連續(xù)X線產(chǎn)生的因素-高壓波形供給X線管的管電壓都是脈動(dòng)高壓，有兩種形式：單相電源的半波和全波，三相電源的6脈沖和12脈沖。脈動(dòng)電壓與峰值相當(dāng)?shù)暮愣妷合啾龋寒a(chǎn)生的X線強(qiáng)度低、X線平均波長較長；76影響連續(xù)X線產(chǎn)生的因素-高壓波形峰值電壓相同時(shí)，6和12脈沖產(chǎn)生的X線比半波和全波整流產(chǎn)生的X線硬線成分多；管電流相同，6和12脈沖高壓的X線輻射強(qiáng)度〔或輸出量率〕也比較高，因?yàn)榘氩ê腿ㄕ鞯腦線管工作的大局部時(shí)間的電壓都比峰值時(shí)的恒定電壓低，而6脈沖和12脈沖的電壓接近峰值時(shí)的恒定電壓。77影響特征X線產(chǎn)生的因素i為管電流；U為管電壓；UK為K系激發(fā)電壓；K和n均為常數(shù)，n約等于1.5～1.7。K系特征X線的強(qiáng)度與管電流成正比，管電壓大于激發(fā)電壓時(shí)才發(fā)生K系放射，并隨管電壓的繼續(xù)升高K系強(qiáng)度迅速增大。

78影響特征X線產(chǎn)生的因素在X線的兩種成分中，特征X線只占很少一局部，并不重要。對(duì)鎢靶X線管來說，低于K系激發(fā)電壓將不會(huì)產(chǎn)生K系放射；管電壓在80~150kV時(shí)，特征X線只占10％～28％；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。

79X線強(qiáng)度的空間分布高速電子碰撞陽極靶面所產(chǎn)生的X線分布與靶面傾斜角度〔7~20°〕有關(guān)。通過X線管長軸且垂直于有效焦點(diǎn)平面內(nèi)，近陽極端X線強(qiáng)度弱，近陰極端強(qiáng)，最大值約在10°處，其分布是非對(duì)稱性的。在通過X線管短軸且垂直有效焦點(diǎn)平面內(nèi)測定，在90o處最大，分布根本上是對(duì)稱的。靶面出現(xiàn)過熱熔解而凹凸不平時(shí)，產(chǎn)生的X線強(qiáng)度分布就會(huì)改變上述規(guī)律，嚴(yán)重影響X線質(zhì)量。80Cases物理學(xué)家威.康.倫琴的國籍是A、中國B、美國C、德國D、英國E、法國C81Cases對(duì)X線特征的表達(dá)，錯(cuò)誤的選項(xiàng)是A、帶負(fù)電荷B、熒光作用C、電離作用D、感光作用E、生物效應(yīng)A82CasesX線產(chǎn)生具備的條件中，不包括A、電子源B、高電壓C、陽極靶面D、高真空度E、全波整流E83Cases關(guān)于連續(xù)X線光子能量的表達(dá)，錯(cuò)誤的選項(xiàng)是A、X線是一束混合能譜B、能量大X線波長長C、能量決定于電子的能量D、能量決定于核電荷E、能量決定于電子接近核的情況B84CasesX線產(chǎn)生時(shí)，與電子流最大速度有關(guān)的是A、燈絲加熱電壓B、X射線管電壓C、靶物質(zhì)原子序數(shù)D、空間電荷數(shù)量E、高壓整流方式B85CasesX線球管陽極靶面的作用是A、放射出電子B、阻擊高速電子C、保持高真空度D、支撐玻璃管壁E、完成高壓電路的回路BE86Cases有關(guān)連續(xù)放射的表達(dá)，錯(cuò)誤的選項(xiàng)是A、連續(xù)放射又稱軔致放射B、是高速電子與原子核作用的結(jié)果C、放射的X線光子的能量與核電荷有關(guān)D、是原子軌道電子躍遷釋放能量的結(jié)果E、產(chǎn)生的是一束波長不等的連續(xù)混合線D87Cases計(jì)算連續(xù)X線的最短波長公式是A、1.24/kVp〔nm〕B、12.4/kVp〔nm〕C、1.24/kVp×1.5〔nm〕D、12.4/kVp×1.5〔nm〕E、1.24/kVp×2.5〔nm〕A88Cases對(duì)鎢靶特征X線的表達(dá)，錯(cuò)誤的選項(xiàng)是A、是疊加在連續(xù)射線上向上突出的線譜B、是強(qiáng)度較強(qiáng)、波長為一定數(shù)值的X線C、是外殼層電子向內(nèi)層躍遷時(shí)多余能量的放出D、隨管電壓的升高，特征射線所占的百分比增加E、管電壓在80~150kVp時(shí)，K系特征X射線占90%E89Cases與產(chǎn)生X線強(qiáng)度無關(guān)的因素是A、靶物質(zhì)B、管電壓C、管電流D、高真空度E、高壓波形D90Cases與X線譜中最大光子能量有關(guān)的因素是A、靶物質(zhì)B、管電壓C、管電流D、高真空度E、高壓波形B91Cases管電流相同時(shí)，X線的輻射強(qiáng)度〔輸出量率〕比較高的是A、自整流方式B、半波整流方式C、全波整流方式D、三相6脈沖整流方式E、三相12脈沖整流方式E92決定X線管燈絲放射電子撞擊陽極靶面速度的因素是A、陰極材料B、陰極形狀C、陰極加熱電壓D、陰、陽兩極之間距離E、陰、陽兩極之間電位差大小答案：ECases93以下有關(guān)連續(xù)放射的表達(dá)，正確的選項(xiàng)是A、又稱為標(biāo)識(shí)放射B、產(chǎn)生波長不等的X線C、高速電子無能量損失D、高速電子無方向改變E、高速電子與靶物質(zhì)電子作用結(jié)果答案：BCases94連續(xù)放射時(shí)，與X線光子能量無關(guān)的是A、高速電子能量B、高速電子接近靶物質(zhì)原子核的情況C、核電荷D、管電壓E、管電流答案：ECases95以下有關(guān)特征X線的表達(dá)，錯(cuò)誤的選項(xiàng)是A、高速電子與靶原子軌道電子作用B、產(chǎn)生幾率與管電壓有關(guān)C、最容易在靶原子K層發(fā)生D、鎢靶的K系特征X線波長相同E、不同靶物質(zhì)的K系特征X線波長均相同答案：ECases96在管電壓作用下，燈絲放射電子變?yōu)楦咚匐娮訒r(shí)的能量轉(zhuǎn)換方式是高速電子撞擊陽極靶面后，出現(xiàn)陽極溫度升高現(xiàn)象的能量轉(zhuǎn)換方式是X線管燈絲通電后，使燈絲溫度升高的能量轉(zhuǎn)換方式是A、電能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能B、動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能C、動(dòng)能轉(zhuǎn)換為熱能D、熱能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能E、電能轉(zhuǎn)換為熱能A，C，ECases97與X線產(chǎn)生強(qiáng)度無關(guān)的因素是A、靶物質(zhì)原子序數(shù)B、靶面傾斜角C、管電流D、管電壓E、高壓波型答案：BCases98關(guān)于影響X線強(qiáng)度因素的表達(dá)，錯(cuò)誤的選項(xiàng)是A、與靶物質(zhì)原子序數(shù)有關(guān)B、與管電壓〔kV〕成正比C、與管電流〔mA〕成正比D、與高壓整流方式有關(guān)E、與濾過方式有關(guān)答案：BCases99關(guān)于X線發(fā)生效率的表達(dá)，正確的選項(xiàng)是A、與靶物質(zhì)原子序數(shù)成正比B、與管電流成正比C、與管電壓平方成正比D、與X線管陰、陽極之間距離成平方反比E、與曝光時(shí)間成正比答案：ACases100第二節(jié)X線的本質(zhì)及其與物質(zhì)的相互作用101X線的本質(zhì)X線屬于電磁輻射的一種，具有二象性——微粒性和波動(dòng)性，這是X線的本質(zhì)。波動(dòng)性主要表現(xiàn)在以一定的波長和頻率在空間傳播；微粒性主要表現(xiàn)在以光子的形式在輻射和吸收時(shí)具有能量、質(zhì)量和動(dòng)量。電磁波在電磁場中進(jìn)行傳播，有很廣泛的波長和頻率，在真空中傳播速度與光速相同〔C=3×108m/s〕，但無靜止質(zhì)量。102X線的波動(dòng)性X線具有波動(dòng)特有的現(xiàn)象——波的干預(yù)和衍射等〔1912年德國物理學(xué)家勞厄試驗(yàn)證明〕。X線是以波動(dòng)方式傳播的，是一種橫波。波長λ=C/υ。X線在傳播時(shí)表現(xiàn)了它的波動(dòng)性，具有頻率和波長，并有干預(yù)、衍射、反射和折射現(xiàn)象。103X線的微粒性把X線看作是一個(gè)個(gè)的微?！庾咏M成的，光子具有一定的能量〔E=hυ〕和一定的動(dòng)質(zhì)量〔m=hυ/C2〕，X線光子就相當(dāng)于X線管中碰撞陽極靶面的高速電子所具有的動(dòng)能。當(dāng)X線照射某種金屬元素時(shí)，X線光子與金屬原子軌道上的電子碰撞，電子獲得能量〔hυ-E〕被擊出，E是被擊出來的電子所在軌道上的結(jié)合能。此即光電效應(yīng)，它表達(dá)了X線的微粒性。104X線的微粒性X線的波動(dòng)性不能解釋X線的光電效應(yīng)、熒光作用、電離作用等，只能用X線的粒子性做出的解釋。也就是按愛因斯坦的量子論，把X線束看為由一個(gè)個(gè)微粒即X線光子組成的。X線在傳播時(shí)，突出地表現(xiàn)了它的波動(dòng)性，并有干預(yù)、衍射等現(xiàn)象；X線與物質(zhì)相互作用時(shí)，那么突出表現(xiàn)了它的粒子特征，具有能量、質(zhì)量和動(dòng)量。所以說X線具有波粒二象性。X線只有運(yùn)動(dòng)質(zhì)量，沒有靜止質(zhì)量。105X線的特性-物理特性X線在均勻的、各向同性的介質(zhì)中，是直線傳播的不可見電磁波。X線不帶電，它不受外界磁場或電場的影響。穿透本領(lǐng)：由于X線波長短，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)。X線能量高那么穿透力強(qiáng)，反之那么弱。熒光作用：某些物質(zhì)被X線照射后，能激發(fā)出可見熒光。如磷、鎢酸鈣、鉑氰化壩、銀激活的硫化鋅鎘等熒光物質(zhì)受X線照射時(shí)，物質(zhì)原子被激發(fā)或電離，當(dāng)被激發(fā)的原子恢復(fù)到基態(tài)時(shí)，便可放出熒光。106X線的特性-物理特性電離作用：具有足夠能量的X線光子能夠撞擊原子中的軌道電子，使之脫離原子產(chǎn)生一次電離。被擊脫的電子仍有足夠能量，去電離更多的原子。X線的電離作用主要是它的次級(jí)電子的電離作用。熱作用：X線被物質(zhì)吸收，最終絕大局部都將變?yōu)闊崮?，使物體產(chǎn)生溫升。測定X線吸收劑量的量熱法就是依據(jù)這個(gè)原理研究出來的。107X線的特性-化學(xué)特性感光作用：X線和可見光一樣，同樣具有光化學(xué)作用。它可使膠片乳劑感光，能使很多物質(zhì)發(fā)生光化學(xué)反響。著色作用：某些物質(zhì)，如鉛玻璃、水晶等經(jīng)X線長期大劑量照射后，其結(jié)晶體脫水漸漸改變顏色，稱為著色作用或脫水作用。108X線的特性-生物效應(yīng)特性X線在生物體內(nèi)也能產(chǎn)生電離及激發(fā)，也就是使生物體產(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X線照射后，可產(chǎn)生抑制、損傷甚至壞死。人體組織吸收一定量X線后，視其敏感程度的不同，而出現(xiàn)種種反響，這個(gè)特性可在腫瘤放療中得到充分應(yīng)用，它是放射治療的根底。當(dāng)然X線對(duì)正常人體組織也可能產(chǎn)生損傷作用，故應(yīng)注意對(duì)非受檢部位和非治療部位的屏蔽防護(hù)，同時(shí)射線工作者也應(yīng)注意自身的防護(hù)。109X線與物質(zhì)的相互作用-光電效應(yīng)X線光子與構(gòu)成原子的內(nèi)殼層軌道電子碰撞時(shí)，將其全部能量都傳遞給原子的內(nèi)殼層電子，原子中獲得能量的電子擺脫原子核的束縛，成為自由電子〔光電子〕，而X線光子本身整個(gè)地那么被物質(zhì)的原子吸收，這種現(xiàn)象為光電效應(yīng)。110光電效應(yīng)的產(chǎn)物失去電子的原子變成正離子，處于激發(fā)態(tài)不穩(wěn)定，外層電子填充空位，放出特征X線。特征X線離開原子前，又擊出外層軌道電子，使之成為俄歇電子，這個(gè)現(xiàn)象稱為俄歇效應(yīng)。光電效應(yīng)的產(chǎn)物有光電子、正離子、特性放射和俄歇電子。111光電效應(yīng)產(chǎn)生的條件入射光子的能量與電子結(jié)合能必須“接近相等”〔稍大于〕才容易產(chǎn)生光電效應(yīng)。光子能量過大，反而會(huì)使光電作用的幾率下降。實(shí)際上光電效應(yīng)大約和能量的三次方成反比，即：光電效應(yīng)幾率≈1/能量hv3112光電效應(yīng)產(chǎn)生的條件光電效應(yīng)發(fā)生幾率和原子序數(shù)的四次方成正比，它說明攝影中的三個(gè)實(shí)際問題：不同密度的物質(zhì)能產(chǎn)生明顯比照影像；密度的變化可明顯地影響到攝影條件；要根據(jù)不同密度的物質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)纳渚€能量。在實(shí)際X線攝影中，可以通過調(diào)整管電壓的數(shù)值到達(dá)調(diào)制影像的目的。113光電效應(yīng)在X線攝影中的意義光電效應(yīng)不產(chǎn)生有效的散射，對(duì)膠片不產(chǎn)生灰霧。光電效應(yīng)可增加X線比照度。在光電效應(yīng)中，因?yàn)楣庾拥哪芰咳勘晃眨共∪私邮艿恼丈淞勘绕渌魏巫饔枚级?。為減少對(duì)病人的照射，在適當(dāng)?shù)那闆r下，要采用高能量的射線。114康普頓效應(yīng)康普頓效應(yīng)也稱散射效應(yīng)。當(dāng)一個(gè)光子擊脫原子外層軌道上的電子時(shí)，入射光子損失局部能量，并改變?cè)瓉韨鞑シ较?，變成散射光子〔散射線〕，電子從光子處獲得局部能量脫離原子核束縛，按一定方向射出，成為反沖電子。115康普頓效應(yīng)光子入射和散射方向的夾角稱為散射角，即偏轉(zhuǎn)角度。反沖電子的運(yùn)動(dòng)方向和入射光子的傳播方向的夾角稱為反沖角。一個(gè)光子被偏轉(zhuǎn)以后，能保存多大能量，由它的原始能量和偏轉(zhuǎn)角度來決定，偏轉(zhuǎn)的角度愈大，能量損失就愈多。116康普頓效應(yīng)X線光子與物質(zhì)內(nèi)部的自由電子撞擊，光子把其能量的一局部給于電子，使電子成為反跳電子，而光子自身波長變長，這就是散射現(xiàn)象。因這一撞擊是光子和自由電子之間發(fā)生的，所以與物質(zhì)的原子序數(shù)(Z)無關(guān)，僅與電子數(shù)成正比。其X線衰減的總數(shù)，在X線攝影范圍內(nèi)，與波長和原子序數(shù)幾乎沒有關(guān)系。117康普頓效應(yīng)因康普頓效應(yīng)而產(chǎn)生的散射X線，向四方傳播，攝影時(shí)向正前方到達(dá)膠片的量偏多，兩側(cè)方向偏少，X線攝影中所遇到的散射線幾乎都是來自這種散射。到達(dá)前方的散射線使膠片產(chǎn)生灰霧，到達(dá)側(cè)面的散射線，對(duì)工作人員的防護(hù)帶來困難。118電子對(duì)效應(yīng)一個(gè)具有足夠能量的光子，在與靶原子核發(fā)生相互作用時(shí)，光子突然消失，同時(shí)轉(zhuǎn)化為一對(duì)正、負(fù)電子，這個(gè)作用過程稱為電子對(duì)效應(yīng)。119電子對(duì)效應(yīng)的產(chǎn)生條件一個(gè)電子的靜止質(zhì)量能m0c2=0.51MeV，一個(gè)電子對(duì)的靜止質(zhì)量能是1.02MeV。根據(jù)能量守恒定律，要產(chǎn)生電子對(duì)效應(yīng)，入射光子的能量就必須等于或大于1.02MeV。光子能量超過該能量值的局部就變?yōu)榱苏?、?fù)電子的動(dòng)能(ε+、ε)。120電子對(duì)效應(yīng)的發(fā)生幾率電子對(duì)效應(yīng)的發(fā)生幾率與物質(zhì)原子序數(shù)的平方成正比，與單位體積內(nèi)的原子個(gè)數(shù)成正比，也近似地與光子能量的對(duì)數(shù)成正比?？梢?，該作用過程對(duì)高能光子和高原子序數(shù)物質(zhì)來說才是重要的。121X線與物質(zhì)的相互作用-相干散射

X線與物質(zhì)相互作用而發(fā)生干預(yù)的散射過程稱為相干散射。相干散射包括瑞利散射、核的彈性散射和德布羅克散射。后兩種發(fā)生幾率極低，可忽略不計(jì)，因此相干散射主要是指瑞利散射。在此過程中，一個(gè)內(nèi)殼層束縛電子吸收入射光子能量躍遷到高能級(jí)，隨即放出一個(gè)能量等于入射光子能量的散射光子。由于電子未脫離原子，反沖體是整個(gè)原子，故光子能量損失可忽略不計(jì)。相干散射不產(chǎn)生電離過程。在X線診斷范圍內(nèi)，相干散射產(chǎn)生的幾率最多只占5%。122X線與物質(zhì)的相互作用-相干散射

瑞利散射是入射光子被原子的內(nèi)殼層電子吸收并激發(fā)到外層高能級(jí)上，遂即又躍遷回原能級(jí)，同時(shí)放出一個(gè)能量與入射光子相同，但傳播方向發(fā)生改變的散射光子。這種只改變傳播方向，而光子能量不變的作用過程稱為瑞利相干散射。實(shí)際上就是X線的折射。由于束縛電子未脫離原子，故反沖體是整個(gè)原子，從而光子的能量損失可忽略不計(jì)。相干散射是光子與物質(zhì)相互作用中唯一不產(chǎn)生電離的過程。123X線與物質(zhì)的相互作用-相干散射

相干散射的發(fā)生幾率與物質(zhì)原子序數(shù)成正比，并隨光子能量的增大而急劇地減少。在整個(gè)診斷X線能量范圍內(nèi)都有相干散射發(fā)生，其發(fā)生幾率缺乏全部相互作用的5％，對(duì)輻射屏蔽的影響不大。124光核反響光子與原子核作用而發(fā)生的核反響。這是一個(gè)光子從原子核內(nèi)擊出數(shù)量不等的中子、質(zhì)子和γ光子的作用過程。對(duì)不同物質(zhì)只有當(dāng)光子能量大于該物質(zhì)發(fā)生核反響的閾能時(shí)，光核反響才會(huì)發(fā)生。因此，從入射光子能量被物質(zhì)所吸收的角度考慮，光核反響并不重要。但應(yīng)注意到，某些核素在進(jìn)行光核反響時(shí)，不但產(chǎn)生中子，而且反響的產(chǎn)物是放射性核素。125各種效應(yīng)發(fā)生的相對(duì)幾率X線與物質(zhì)的相互作用有光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)、電子對(duì)效應(yīng)三個(gè)主要過程和相干散射、光核反響兩個(gè)次要過程。在診斷X線能量范圍內(nèi)，只能發(fā)生光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和相干散射，電子對(duì)效應(yīng)、光核反響不可能發(fā)生。光核反響在醫(yī)用電子加速器等高能射線的放療中發(fā)生率也很低。在診斷X線能量范圍內(nèi)，相干散射約占5%，光電效應(yīng)約占70%，康普頓效應(yīng)約占25%。對(duì)低能量射線和高原子序數(shù)的物質(zhì)，光電效應(yīng)是主要的，它不產(chǎn)生有效的散射，對(duì)膠片不產(chǎn)生灰霧，可產(chǎn)生高比照度的X線影像，但會(huì)增加被檢者的X線吸收劑量。126各種效應(yīng)發(fā)生的相對(duì)幾率在20~l00keV診斷X線能量范圍內(nèi)，只有光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)是重要的；相干散射所占比例很小，并不重要。假設(shè)忽略占比例很小的相干散射，那么在X線診斷中就只有光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)兩種作用形式。對(duì)20keV的低能X線，各種物質(zhì)均以光電效應(yīng)為主。對(duì)引入體內(nèi)的造影劑(碘劑和鋇劑)，在整個(gè)診斷X線能量范圍內(nèi)，光電效應(yīng)始終占絕對(duì)優(yōu)勢。127各種效應(yīng)發(fā)生的相對(duì)幾率散射效應(yīng)是X線和人體組織之間最常發(fā)生的一種作用，幾乎所有散射線都由此產(chǎn)生，它可使影像質(zhì)量下降，嚴(yán)重時(shí)可使我們看不到影像的存在，但它與光電效應(yīng)相比可減少病人的吸收劑量。它們之間的相互比率隨能量、物質(zhì)原子序數(shù)等因素改變而變化。對(duì)于人體，脂肪和肌肉除了很低的光子能量外，散射作用是主要的；比照劑的原子序數(shù)高，以光電效應(yīng)為主；骨骼在低能量時(shí)主要是光電作用，在高能量時(shí)主要是散射作用。128CasesX線具有的二象性系指〔選其中2項(xiàng)〕A、穿透性B、微粒性C、感光性D、波動(dòng)性E、熒光作用BD129Cases關(guān)于X線的表達(dá)，錯(cuò)誤的選項(xiàng)是A、產(chǎn)生衍射B、有頻率C、有波長D、有動(dòng)質(zhì)量E、有靜止質(zhì)量E130Cases在診斷能量范圍內(nèi)，X線與物質(zhì)作用，不發(fā)生的效應(yīng)是〔選出2個(gè)正確答案〕A、康普頓效應(yīng)B、光電效應(yīng)C、光核反響D、電子對(duì)效應(yīng)E、相干散射CD131Cases以下表示X線微粒性現(xiàn)象的是A、頻率B、干預(yù)C、衍射D、折射E、熒光E132CasesX線與物質(zhì)相互作用不產(chǎn)生電離過程的是A、相干散射B、光電效應(yīng)C、康普頓效應(yīng)D、電子對(duì)效應(yīng)E、光核反響A133CasesX線與物質(zhì)相互作用，產(chǎn)生光電效應(yīng)的原因是A、X線光子與物質(zhì)原子核相撞B、X線光子與物質(zhì)原子核接近而減速C、X線光子與物質(zhì)原子核內(nèi)中子相撞D、X線光子與物質(zhì)原子內(nèi)殼層電子相撞E、X線光子與物質(zhì)原子外殼層電子相撞D134Cases光電效應(yīng)的三種產(chǎn)物是〔選擇其中3項(xiàng)〕A、光電子B、正離子C、散射線D、特性放射E、反跳電子ABD135Cases在診斷X線能量范圍內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生的是〔選擇其中2項(xiàng)〕A、相干散射B、光電效應(yīng)C、康普頓效應(yīng)D、電子對(duì)效應(yīng)E、光核反響DE136Cases在診斷X線能量范圍內(nèi)發(fā)生幾率最高的是A、相干散射B、光電效應(yīng)C、康普頓效應(yīng)D、電子對(duì)效應(yīng)E、光核反響B(tài)137Cases攝影時(shí)，散射線主要來源于A、相干散射B、光電效應(yīng)C、康普頓效應(yīng)D、電子對(duì)效應(yīng)E、光核反響C138有關(guān)X線微粒性的表達(dá)，正確的選項(xiàng)是A、傳播時(shí)表現(xiàn)出微粒性B、光電效應(yīng)表達(dá)了X線的微粒性C、光子具有一定能量D、光子具有靜止質(zhì)量E、光子靜止質(zhì)量大小與本身能量成正比答案：BCases139以下術(shù)語中，與X線微粒性無關(guān)的是A、光電效應(yīng)B、康普頓效應(yīng)C、相干散射D、衍射現(xiàn)象E、熒光現(xiàn)象答案：DCases140有關(guān)X線波動(dòng)性的表達(dá)，錯(cuò)誤的選項(xiàng)是A、X線是一種縱波B、以波動(dòng)方式進(jìn)行傳播C、具有頻率和波長D、有反射和折射現(xiàn)象E、有干預(yù)現(xiàn)象答案：ACases141有關(guān)相干散射的表達(dá)，正確的選項(xiàng)是A、診斷X線能量范圍內(nèi)發(fā)生機(jī)率很大B、產(chǎn)生電離過程C、入射光子能量損失很大D、有散射光子放出E、散射光子能量小于入射光子能量答案：DCases142發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)可出現(xiàn)的情況的是A、原子核受到碰撞B、外層軌道電子被擊脫C、光子能量被全部吸收D、生成反跳電子E、生成光電子答案：CECases143光電效應(yīng)可以生成的產(chǎn)物是康普頓效應(yīng)可以生成的產(chǎn)物是A、散射光子和光電子B、散射光子和反跳電子C、散射光子和特性放射D、特性放射和光電子E、特性放射和反跳電子D，BCases144光電效應(yīng)發(fā)生機(jī)率與光子能量的關(guān)系，正確的選項(xiàng)是A、正比B、3次方正比C、反比D、3次方反比E、對(duì)數(shù)答案：DCases145光電吸收與原子序數(shù)的關(guān)系，正確的選項(xiàng)是A、正比B、2次方正比C、3次方正比D、4次方正比E、5次方正比答案：DCases146關(guān)于康普對(duì)效應(yīng)的表達(dá)，錯(cuò)誤的選項(xiàng)是A、也稱為散射效應(yīng)B、生成散射光子和反跳電子C、發(fā)生幾率與物質(zhì)原子序數(shù)有關(guān)D、是膠片產(chǎn)生灰霧的原因之一E、對(duì)工作人員防護(hù)不利答案：CCases147關(guān)于康普頓效應(yīng)發(fā)生幾率的表達(dá)，正確的選項(xiàng)是A、與X線光子能量有關(guān)B、與X線光子波長有關(guān)C、與X線強(qiáng)度有關(guān)D、與物質(zhì)原子序數(shù)有關(guān)E、與物質(zhì)電子數(shù)有關(guān)答案：ECases148以下物質(zhì)發(fā)生光電效應(yīng)的幾率，由高向低排列的正確順序是A、骨骼，碘比照劑，肌肉B、骨骼，肌肉，碘比照劑C、肌肉，骨骼，碘比照劑D、碘比照劑，骨骼，肌肉E、碘比照劑，肌肉，骨骼答案：DCases149第三節(jié)X線強(qiáng)度、X線的質(zhì)、X線的量150X線的波長與管電壓X線管電壓增高，被加速的電子速度越大。管電壓為90kV時(shí)，加速電子與靶面撞擊時(shí)的速度為1.54×1010cm/s，比光速的一半稍大一點(diǎn)，這個(gè)電子的能量為：1.6×10-19×90K＝1.44×10-14J這個(gè)能量假設(shè)全部轉(zhuǎn)換為X線能，根據(jù)普朗克公式E=hυ=hc/λ，可知電子與靶面碰撞后產(chǎn)生的X線波長為：λ＝6.626×10-34×3×108/1.44×10-14＝0.138×10-10m＝0.0138nm151X線的波長與管電壓另外由Duane—Hunt公式，用管電壓可直接求出X線的最短波長。管電壓為90kV時(shí)根據(jù)下式計(jì)算出產(chǎn)生的最短波長：λmin＝1.24/kVp＝1.24/90＝0.0138nm用上面兩種方法計(jì)算出的波長是相等的。152X線的波長與管電壓用公式算出的X線波長，以加速的電子與靶面正面撞擊而突然停止為條件。但電子與靶面這種撞擊的幾率很小。大局部高速電子進(jìn)入靶面原子層深處時(shí)，幾次反復(fù)非正面撞擊。每次撞擊，電子都失去一局部能量，失去的能量以X線能的形式放出來。因此高速電子與靶面撞擊，并非產(chǎn)生用公式計(jì)算出的一種波長，實(shí)際X射線管產(chǎn)生出的X線具有各種波長的連續(xù)X線。153X線的波長與管電壓波長最短的X線極少，線量最強(qiáng)的波長位于波長稍長處，全部X線的平均波長就更長了。所謂平均波長〔λmean〕，是指波長曲線與橫坐標(biāo)所圍成面積的重心的垂線與橫坐標(biāo)的交點(diǎn)所代表的波長。由于濾過不同，連續(xù)X線的平均能量，一般為最大能量的1/3～1/2，例如最高能量為100keV的連續(xù)X線，其平均能量在40keV左右。最強(qiáng)波長λmax=1.5λmin平均波長λmean=2.5λmin154X線強(qiáng)度X線強(qiáng)度是垂直于X線束的單位面積上，在單位時(shí)間內(nèi)通過的光子數(shù)和能量乘積的總和，即X線束中的光子數(shù)乘以每個(gè)光子的能量。在實(shí)際應(yīng)用中，常以量與質(zhì)的乘積表示X線強(qiáng)度，連續(xù)X線波譜中每條曲線下的面積表示連續(xù)X線的總強(qiáng)度。155X線強(qiáng)度設(shè)在單位時(shí)間內(nèi)通過單位橫截面積上的X線光子數(shù)目為N，假設(shè)每個(gè)光子的能量為hυ，那么單色X線強(qiáng)度：I=Nhv可見，單色X線強(qiáng)度I與光子數(shù)目N成正比。對(duì)于波長不同的，有限種X線光子組成的復(fù)色X線，其強(qiáng)度為：I總=Njhvi式中，hv1、hv2、……h(huán)vn為每秒通過單位橫截面積上的光子的能量；N1、N2……Nn，為各單色X線光子的數(shù)目。156影響X線強(qiáng)度的因素管電壓〔kVp〕X線光子的能量，取決于沖擊電子的能量大小，而電子的能量又由管電壓kVp來確定。另外增加管電壓也將增加X線的量，所以X線強(qiáng)度與管電壓的平方成正比。管電流〔mA〕管電流愈大，沖擊陽極靶面的電子數(shù)愈多，產(chǎn)生的X線光子數(shù)就多。157影響X線強(qiáng)度的因素靶面物質(zhì)在一定的管電壓和管電流下，放射量的多少?zèng)Q定于靶物質(zhì)，靶物質(zhì)的原子序數(shù)越高，產(chǎn)生X線的效率就越高。對(duì)連續(xù)X線來說，原子序數(shù)決定X線量的產(chǎn)生；對(duì)特征X線來說，原子序數(shù)決定產(chǎn)生特征X線波長的性質(zhì)。158影響X線強(qiáng)度的因素高壓波形

X線發(fā)生器產(chǎn)生的高壓都是脈動(dòng)式的，由于不同的整流方式，單相全波、三相六脈沖、三相十二脈沖、變頻發(fā)生器等，所產(chǎn)生的高壓波形的脈動(dòng)率有很大區(qū)別。X線光子能量取決于X線的最短波長，即決定于管電壓的峰值，當(dāng)整流后的脈動(dòng)電壓越接近峰值，其X線強(qiáng)度越大。159X線質(zhì)X線的質(zhì)又稱X線的硬度，它是由X線的波長(或頻率)來決定的。X線的波長越短(X線的頻率越高)，X線的光子所具有的能量就越大，X線的穿透力就越強(qiáng)，即X線質(zhì)硬。反之，X線波長變長，穿透力變?nèi)?，X線的硬度就小。160X線質(zhì)-半值層所謂半值層是指使入射X線強(qiáng)度衰減到初始值的1／2時(shí)，所需的標(biāo)準(zhǔn)吸收物質(zhì)的厚度，診斷用X線的半值層一般用毫米鋁〔mmAl〕表示。它反映了X線束的穿透能力，表征X線質(zhì)的軟硬程度。對(duì)同樣質(zhì)的X線來說，不同物質(zhì)的半值層是不一樣的。但就同一物質(zhì)來說，半值層值大的X線質(zhì)硬，半值層值小的X線質(zhì)軟。診斷用X線，假設(shè)用半值層來表示，在1.5~4mmAl之間。161X線質(zhì)-管電壓由于X線波長是由管電壓確定的，一般就用管電壓(kV)值間接表示X線的質(zhì)。但是，X線管發(fā)出的X線是各種波長混合的連續(xù)X線，所以很難用同一個(gè)數(shù)值來表示。在醫(yī)用X線攝影時(shí)，一般使用25~150kV的管電壓產(chǎn)生的X線。150kV管電壓產(chǎn)生的X線質(zhì)以波長表示為：λmin＝1.24/150=0.008266nm

λmax＝1.5λmin=0.01239nm162X線質(zhì)-管電壓其波長范圍，從理論上講可相當(dāng)寬，但實(shí)際上其長波X線已被X線管壁、絕緣油層、放射窗口、附加濾過板等吸收，所以射出X線管壁的X線波長大約是0.06nm。在40kV管電壓下產(chǎn)生的X線波長為：λmin＝0.031nmλmax＝1.5λmin＝0.0465nm由上述可知：應(yīng)用于X線攝影中的X線質(zhì)是在0.008~0.06nm之間。163X線質(zhì)實(shí)際應(yīng)用中是以管電壓和濾過情況來反響X線的質(zhì)。這是因?yàn)楣茈妷焊摺⒓ぐl(fā)的X線光子能量大，即線質(zhì)硬；濾過板厚，連續(xù)譜中低能成分被吸收的多，透過濾過板的高能成分增加，使X線束的線質(zhì)變硬。在濾過情況一定時(shí)，常用管電壓的千伏值來粗略描述X線的質(zhì)。工作中有時(shí)也用半值層描述X線的質(zhì)?？梢?，影響X線質(zhì)的因素有管電壓、濾過及整流方式〔即高壓波形〕。164X線質(zhì)X線管發(fā)出的X線質(zhì)受許多因素制約，如管電壓波峰值；整流過的電壓波形、電流波形；管壁的玻璃、絕緣油層、管套窗口、附加濾過板等。165X線量X線量是指X線光子的多少。直接準(zhǔn)確地測出從X線管發(fā)出的X線的多少是相當(dāng)困難的，可根據(jù)X線特性用間接方法來測量，方法是利用X線在空氣中產(chǎn)生電離電荷多少來測定X線的照射量。X線診斷范圍內(nèi)常用X線管電流與照射時(shí)間乘積——管電流量Q〔mAs〕來表示。166影響X線量的因素X線量與靶面物質(zhì)的原子序數(shù)〔Z〕成正比；與管電壓的n次方Vn成正比；與給予X線管的電能成正比。從X線管焦點(diǎn)到距離為r的面上的X線量H為：H=kVnZIt/r2167Cases100kVp時(shí)，產(chǎn)生X線的最短波長是A、1.24nmB、0.124nmC、0.0124nmD、0.0186nmE、0.031nmC168Cases最強(qiáng)波長是最短波長的A、0.15倍B、0.25倍C、0.50倍D、1.50倍E、2.50倍D169Cases表示X線強(qiáng)度的是A、SB、mAC、mAsD、kVpE、mAs×kVpE170Cases表示X線量的是A、SB、mAC、mAsD、kVpE、mAs×kVpC171Cases以下表達(dá)，錯(cuò)誤的選項(xiàng)是A、X線強(qiáng)度與管電壓的平方成正比B、管電流大，產(chǎn)生的X線光子數(shù)多C、靶的原子序數(shù)與產(chǎn)生X線的強(qiáng)度無關(guān)D、靶原子序數(shù)決定產(chǎn)生特征X線波長的性質(zhì)E、整流后的脈動(dòng)電壓越接近峰值，X線強(qiáng)度越大C172Cases對(duì)X線質(zhì)的表達(dá)，錯(cuò)誤的選項(xiàng)是A、X線的波長越短，質(zhì)越硬B、X線的頻率越高，波長越長C、X線的穿透力由頻率來決定D、X線的波長越短，光子能量越大E、X線的頻率越高，穿透力就越強(qiáng)B173CasesX線從焦點(diǎn)發(fā)出到達(dá)被照體時(shí)，所經(jīng)過的濾過中不包括A、濾線柵B、X線管壁C、絕緣油層D、放射窗口E、附加濾過板A174Cases表示X線質(zhì)的兩種方式是〔選其中2項(xiàng)〕A、SB、mAC、mAsD、kVpE、HVLDE175Cases使入射X線強(qiáng)度衰減到初始值的1／2時(shí)，所需的標(biāo)準(zhǔn)吸收物質(zhì)的厚度稱A、管電壓B、半值層C、鉛當(dāng)量D、濾過系數(shù)E、衰減系數(shù)B176Cases關(guān)于X線量的表達(dá)，錯(cuò)誤的選項(xiàng)是A、表示X線光子的量B、以測量X線在空氣中產(chǎn)生的電離電荷表示C、用管電流量表示D、常用管電壓表示E、X線量與焦片距平方成反比D177伴隨X線管電壓升高而出現(xiàn)的情況，正確的選項(xiàng)是A、撞擊陽極靶面的高速電子數(shù)量成倍增加B、高速電子撞擊陽極靶面的速度增加C、高速電子本身能量降低D、連續(xù)射線所占比例增加E、特征射線所占比例減小答案：BCases178管電壓為125kVp時(shí)，產(chǎn)生的X線最短波長約為A、0.01nmB、0.02nmC、0.03nmD、0.04nmE、0.05nm答案：ACases179管電壓為125kVp時(shí)，產(chǎn)生的X線最強(qiáng)波長約為A、0.005nmB、0.010nmC、0.015nmD、0.020nmE、0.025nm答案：CCases180管電壓為125kVp時(shí)，產(chǎn)生的X線平均波長約為A、0.005nmB、0.010nmC、0.015nmD、0.020nmE、0.025nm答案：ECases181有關(guān)X線強(qiáng)度的表達(dá)，錯(cuò)誤的選項(xiàng)是A、通常用質(zhì)或量的乘積表示B、“量”是指X線光子的多少C、“質(zhì)”是指X光子的能量D、連續(xù)X線波譜中曲線下面積表示總強(qiáng)度E、是光子數(shù)量與每個(gè)光子能量的乘積答案：DCases182影響X線強(qiáng)度的因素中，不包括A、管電壓〔kVp〕B、管電流〔mA〕C、高壓波形D、照射野面積E、X線管靶物質(zhì)原子序數(shù)答案：DCases183能夠用來表示X線質(zhì)的是A、X線波長B、管電壓C、管電流D、半價(jià)層E、照射時(shí)間答案：A、B、DCases184關(guān)于靶物質(zhì)原子序數(shù)與X線強(qiáng)度關(guān)系的表達(dá)，錯(cuò)誤的選項(xiàng)是A、原子序數(shù)決定連續(xù)X線量的產(chǎn)生B、原子序數(shù)決定特征X線的硬度C、連續(xù)X線強(qiáng)度與原子序數(shù)成正比D、特征X線強(qiáng)度與原子序數(shù)成正比E、原子序數(shù)高的靶物質(zhì)產(chǎn)生的X線強(qiáng)度大答案：DCases185有關(guān)半價(jià)層的表達(dá)，錯(cuò)誤的選項(xiàng)是A、是X線質(zhì)的表示方法之一B、能反映X線束的穿透能力C、可表征X線質(zhì)的軟硬程度D、可用鋁作為標(biāo)準(zhǔn)吸收物質(zhì)E、半價(jià)層值越小的X線質(zhì)越硬答案：E、Cases186X線管中高速電子的數(shù)量取決于X線束中最大光子能量取決于特征X線波長取決于A、管電壓B、管電流C、管電流量D、高壓波形E、靶物質(zhì)原子序數(shù)B，A，ECases187測量X線量時(shí)，利用的X線特性是A、穿透作用B、熒光作用C、電離作用D、感光作用E、著色作用答案：CCases188關(guān)于X線量的表達(dá)，正確的選項(xiàng)是A、又被稱為X線強(qiáng)度B、表示X線光子的多少C、可以直接探測到光子數(shù)多少D、與X線管電流無關(guān)E、與照射時(shí)間無關(guān)答案：BCases189關(guān)于X線量影響因素的表達(dá)，正確的選項(xiàng)是A、與靶物質(zhì)原子序數(shù)成正比B、與管電壓成正比C、與管電流成反比D、與照射時(shí)間成反比E、與距離成反比答案：ACases190第四節(jié)X線的吸收與衰減191X線的衰減-距離的衰減

X線強(qiáng)度在其傳播過程中與距離平方成反比〔此法那么在攝影中常用來調(diào)節(jié)X線量〕。距離增加1倍，那么射線強(qiáng)度將衰減為原來的l／4。X線量與距離平方成反比的法那么在真空中是成立的，在有空氣的空間內(nèi)嚴(yán)格說是不成立的，在一般的攝影中，空氣對(duì)X線的衰減可以忽略不計(jì)。192X線的衰減-物質(zhì)吸收的衰減當(dāng)射線通過物質(zhì)時(shí)，由于射線光子與物質(zhì)原子發(fā)生光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對(duì)效應(yīng)等一系列作用，致使入射方向上的射線強(qiáng)度衰減，這一衰減稱為物質(zhì)所致的衰減。X線強(qiáng)度在物質(zhì)中的衰減規(guī)律是X線透視、攝影、造影及各種特殊檢查、X-CT檢查和放射治療的根本依據(jù)，同時(shí)也是進(jìn)行屏蔽防護(hù)設(shè)計(jì)的理論根據(jù)。193衰減系數(shù)不同類型〔單一能譜、連續(xù)能譜〕的X線通過物質(zhì)時(shí)，其衰減規(guī)律也是不一樣的。單能窄束X線通過均勻物質(zhì)層時(shí)，X線質(zhì)不變，其強(qiáng)度的衰減符合指數(shù)規(guī)律〔等比衰減〕。I=I0e-x其中I0為X線到達(dá)物體外表的強(qiáng)度；I為X線穿過厚度為x的物體后的強(qiáng)度；x為吸收物質(zhì)的厚度；μ為物質(zhì)對(duì)X線的衰減系數(shù)。194衰減系數(shù)“窄束”并不僅是指幾何學(xué)上的細(xì)小，而主要是指物理意義上的窄束。物理學(xué)上對(duì)窄束的定義是：射線束中不存在散射成分。即使射線束有一定寬度，只要所含散射光子很少，都可近似稱為窄束。所謂寬束X線是指含有散射線成分的X線束。195連續(xù)X線在物質(zhì)中的衰減特點(diǎn)連續(xù)X線是指能量從某一最小值到最大值之間的各種光子組合成的混合射線，當(dāng)連續(xù)X線通過物質(zhì)層時(shí)，低能成分衰減快，高能成分衰減慢，衰減后的射線強(qiáng)度減小了，平均能量提高了，能譜寬度變窄了，因此連續(xù)X線的量和質(zhì)都有變化。可將其衰減特點(diǎn)概括為：強(qiáng)度變小，硬度提高，能譜變窄。196衰減系數(shù)連續(xù)X線通過物質(zhì)之后，低能光子容易被吸收，致使X線束通過物質(zhì)后高能光子在射線束中所占比率相對(duì)變大。連續(xù)通過物質(zhì)之后的平均能量將接近于它的最高能量。實(shí)際應(yīng)用中，可改變X線管窗口濾過厚度來調(diào)節(jié)X線束的線質(zhì)。197衰減系數(shù)設(shè)單能窄束X線穿過厚度為dx的物質(zhì)，因入射光子與物質(zhì)粒子的相互作用，使探測到的光子數(shù)減少，減少的數(shù)目dN〔與物質(zhì)粒子發(fā)生相互作用的光子數(shù)〕正比于入射的光子數(shù)N和吸收體的厚度dx，即μ是比例常數(shù)，稱為線性衰減系數(shù)。負(fù)號(hào)表示隨吸收體厚度的增加光子數(shù)減少。198衰減系數(shù)線性衰減系數(shù)μ還可理解為，當(dāng)X線穿過單位厚度的物質(zhì)層時(shí)，其強(qiáng)度衰減的分?jǐn)?shù)值。

式中，I0為入射線的強(qiáng)度，I為穿過厚度為x的物質(zhì)層后的射線強(qiáng)度。線性衰減系數(shù)μ的國際單位(SI)單位是“m1”，實(shí)際應(yīng)用中還常用分?jǐn)?shù)單位“cm1”。199衰減系數(shù)射線通過物質(zhì)的衰減是由三種主要相互作用造成的，因此，總的線衰減系數(shù)應(yīng)近似等于各主要作用過程的線衰減系數(shù)之和，即：式中，τ為光電線衰減系數(shù)；σ為康普頓線衰減系數(shù)；κ為電子對(duì)線衰減系數(shù)。在診斷能量范圍內(nèi)，其值是光電線衰減系數(shù)τ和康普頓線衰減系數(shù)σ之和〔μ≈τ＋σ〕。200質(zhì)量衰減系數(shù)由于μ與吸收物質(zhì)的密度成正比，而密度又隨材料的物理形態(tài)而變化，為了避開這種與物質(zhì)密度的相關(guān)性而便于應(yīng)用，通常還采用質(zhì)量衰減系數(shù)。其優(yōu)點(diǎn)是它的數(shù)值與物質(zhì)密度無關(guān)，與物質(zhì)的物理形態(tài)無關(guān)。例如水、冰和水蒸氣，雖然它們的密度和物理形態(tài)不同，但都由H2O組成，其質(zhì)量衰減系數(shù)相同。總質(zhì)量衰減系數(shù)應(yīng)近似等于各主要相互作用過程的質(zhì)量衰減系數(shù)之和，即：式中，τm、σm和κm分別為光電、康普頓和電子對(duì)效應(yīng)的質(zhì)量衰減系數(shù)。201質(zhì)量衰減系數(shù)在診斷能量范圍內(nèi)，其值是光電質(zhì)量衰減系數(shù)τ和康普頓質(zhì)量衰減系數(shù)σm之和〔mm+σm〕。質(zhì)量衰減系數(shù)不受吸收物質(zhì)的密度和物理狀態(tài)的影響，它與X線的波長和吸收物質(zhì)的原子序數(shù)有如下近似關(guān)系。m=Kλ3Z4202能量轉(zhuǎn)移系數(shù)--線性能量轉(zhuǎn)移系數(shù)在X線與物質(zhì)相互作用的三種主要過程中，X線光子的能量都有一局部轉(zhuǎn)化為電子(光電子、反沖電子及正負(fù)電子對(duì))的動(dòng)能，而另一局部那么被一些次級(jí)光子〔標(biāo)識(shí)X線光子、康普頓散射光子及湮滅輻射光子〕所帶走，這就是說，總的衰減系數(shù)μ可以表示為兩局部的總和，X線光子能量的電子轉(zhuǎn)移局部和X線光子能量的輻射轉(zhuǎn)移局部。203能量轉(zhuǎn)移系數(shù)--線性能量轉(zhuǎn)移系數(shù)對(duì)于輻射劑量學(xué)而言，重要的是確定X線能量的電子轉(zhuǎn)移局部，因?yàn)樽罱K在物質(zhì)中被吸收的就來自這局部能量。顯然，X線能量的電子轉(zhuǎn)移局部應(yīng)等于式中，μtr稱為線性能量轉(zhuǎn)移系數(shù)，它表示X線在物質(zhì)中穿過單位厚度的物質(zhì)層時(shí)，由于各種相互作用，其能量轉(zhuǎn)移給電子的動(dòng)能占總能量的份額。其國際單位(SI)單位是“m1”。τtr、σtr、κtr分別為光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對(duì)效應(yīng)過程中能量轉(zhuǎn)移為電子能量的線能量轉(zhuǎn)移系數(shù)。204能量轉(zhuǎn)移系數(shù)--質(zhì)量能量轉(zhuǎn)移系數(shù)簡稱質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)，和線性衰減系數(shù)一樣，μtr也近似正比于吸收物質(zhì)密度ρ，而ρ隨物質(zhì)的物理狀態(tài)變化。質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)表示X線在物質(zhì)中穿過單位質(zhì)量厚度(1kg·m2)的物質(zhì)層時(shí)，因相互作用其能量轉(zhuǎn)移給電子的份額。質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)的單位是米2·千克

1

(m2·kg1)。205能量吸收系數(shù)--線性能量吸收系數(shù)對(duì)于中等能量的光子，在與物質(zhì)相互作用過程中，轉(zhuǎn)移給次級(jí)電子的能量在碰撞過程中全部消耗，并被蓄留于吸收物質(zhì)中，即全部被物質(zhì)吸收。如果次級(jí)電子的能量相當(dāng)高，那么由于軔致輻射而消耗次級(jí)電子的能量份額那么不可忽略。因而真正被物質(zhì)吸收的能量應(yīng)等于光子轉(zhuǎn)移給次級(jí)電子的能量減去因軔致輻射而損失的能量。206能量吸收系數(shù)--線能量吸收系數(shù)假設(shè)用g表示次級(jí)電子能量轉(zhuǎn)變?yōu)檐愔螺椛涞哪芰糠蓊~，那么

式中，稱為線能量吸收系數(shù)，SI單位是“m1”。它表示X線穿過單位厚度的物質(zhì)層時(shí)，其能量真正被物質(zhì)吸收的份額。g的數(shù)值隨吸收體原子序數(shù)的增加而增大。但是次級(jí)電子能量在MeV以下時(shí)，g常忽略不計(jì)，即軔致輻射可忽略，此時(shí)，即轉(zhuǎn)移給次級(jí)電子的能量全部被物質(zhì)吸收。207能量吸收系數(shù)--質(zhì)量能量吸收系數(shù)簡稱質(zhì)能吸收系數(shù)SI單位是米2·千克

1(m2·kg1)。208衰減影響因素衰減的影響因素與X線的波長和透過物質(zhì)有關(guān)。主要因素有：X線的能量：X線能量增加時(shí)，光電作用的百分?jǐn)?shù)下降；當(dāng)原子序數(shù)提高時(shí)，那么光電作用增加。短波X線的μ值小；射線能量越高，衰減越少。吸收物質(zhì)的原子序數(shù)：光電衰減系數(shù)與原子序數(shù)Z的四次方成正比，而康普頓衰減系數(shù)與原子序數(shù)成正比，因此，原子序數(shù)愈高的物質(zhì)，吸收X線也愈多。209衰減影響因素物質(zhì)的密度：X線的衰減與物質(zhì)密度成正比關(guān)系。這是因?yàn)槊芏燃颖?，那么單位體積內(nèi)的原子、電子數(shù)也加倍，故相互作用的幾率也就加倍。人體內(nèi)除骨骼外，其他組織的有效原子相差甚微，但由于密度不同，便形成衰減的差異，而產(chǎn)生了X線影像。每克物質(zhì)的電子數(shù)：射線的衰減與一定厚度內(nèi)的電子數(shù)有關(guān)。顯然，電子數(shù)多的物質(zhì)比電子數(shù)少的物質(zhì)更容易衰減X線。210人體對(duì)X線的衰減人體各組織對(duì)X線的衰減按骨、肌肉、脂肪、空氣的順序由大變小，這一差異即形成了X線影像的比照度。人體吸收X線最多的是由Ca3(PO4)2組成的門牙，吸收X線最少的是充滿氣體的肺。211人體對(duì)X線的衰減X線在人體中，主要通過光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)兩種作用形式使其衰減〔忽略其他效應(yīng)〕。以肌肉和骨骼為例，對(duì)不同能量的X線在兩種組織中分別發(fā)生兩種效應(yīng)的比率。對(duì)肌肉組織在42kV時(shí)，兩種效應(yīng)各占50％，在90kV時(shí)，康普頓效應(yīng)已占到90％。骨的有效原子序數(shù)較