第二章 放射物理基础（二）

湘南学院医学影像系影像技术教研室

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*KV• x线的产生效率不足 1%，利用率不足 10%。

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）

• 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。

• 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。

• 2、薄靶周围 x线强度的空间分布• 透射式薄靶 --直线加速器

• 3、 x线机周围剂量场的分布

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。

• x线的生物效应实际是次级电子所产生的生物效应。

• 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。

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。

• 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。

• 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%）。

• （ 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。

• （ 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。

• 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。

• 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）

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

• 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

• （ 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。

• 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。

• 4、散射光子和反冲电子的角分布

• 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。

三、电子对效应

四、其他作用

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。

第三节 x线的衰减规律• 一、距离引起的衰减• 平方反比法则。

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。

• （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

• （二）宽束 x线的衰减规律• 1、衰减规律

• I=B*I0*e-μd

• 2、积累因子

• （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。

• 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

• （ 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。

• 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 2.5

mmAl.

• 两者合称总滤过。

• 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

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。

• 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。

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。

• 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。）

• 3、组织密度

• x线衰减与组织密度 ρ成正比。

• 4、克电子数

思考• 1、在放射诊断 x线能量范围内， x线与人体的相互作用主要是哪两种？其作用过程是？

• 2、影响 x线衰减的因素。