医用物理学-第十六章.pptx

医学物理学Medical Physics关于物理学概念和技术在医学上应用的一门学科侯雪ouxuekun@126.comX射线第十六章教学基本要求掌握 X射线强度和硬度的概念、 X射线谱及X射线产生的微观机制、短波极限公式的应用、X射线的衰减规律及应用；理解 X射线的基本性质、X射线衍射和X-CT成像原理；了解 X射线机的基本组成部分、同步辐射X射线的特点、X射线在医学上的应用。威廉·康拉德·伦琴（1845~1923） 1845年3月27日生于德国莱纳普。3岁时全家迁居荷兰并入荷兰籍。1865年迁居瑞士苏黎世，伦琴进入苏黎世联邦工业大学机械工程系，1868年毕业。1869年获苏黎世大学博士学位，并担任了物理学教授A·孔脱的助手；1870年随同孔脱返回德国，1871年随他到维尔茨堡大学和1872年又随他到斯特拉斯堡大学工作。1894年任维尔茨堡大学校长，1895年伦琴在维尔茨堡大学发现了 X射线。1900年任慕尼黑大学物理学教授和物理研究所主任。伦琴与X射线 1895年11月8日，伦琴在进行阴极射线实验时第一次注意到，在射线管附近的氰亚铂酸钡小屏上发出微光他确定该发光是由于射线管中发出的某种射线所致，并称它为X射线。同年12月28日，《维尔茨堡物理学医学学会会刊》发表了他关于这一发现的第一篇报告。 1896年1月23日，伦琴作了第一次关于X射线的报告，报告结束时，用X射线拍摄了维尔茨堡大学著名解剖学教授克利克尔一只手的照片，克利克尔建议将这种射线命名为伦琴射线 。1901年诺贝尔奖第一次颁发，伦琴由于这一发现而获得了这一年的诺贝尔奖物理学奖。 普通X光机X射线管BACX射线-+第一节 X射线的产生一、X射线的产生装置1. 产生X射线的方法高速运动的电子受阻辐射最常用的方法①有高速运动的电子流；②有适当的障碍物—靶，用来阻止电子的运动，把电子的动能转变为X射线的能量。同步辐射：由加速的高能带电粒子直接辐射X射线。受激辐射产生激光的方法来产生X射线。2. X射线产生装置1.X射线管 高度真空的硬质玻璃管，管内封入阴极(灯丝)和阳极(靶)。2.低压电源 作用于阴极灯丝，使其炽热而发射电子。3.高压电源 作用于阴阳两极之间，阴极发射的热电子在电场作用下高速奔向阳极，突然受阻，就有X射线向四周辐射。管电压 — 阴阳两极间所加的几十千伏到几百千伏的直流高压管电流 — 阴极发射的热电子高速奔向阳极形成的电流4.整流电路获得直流高压，即管电压(阴阳两极之间的电压)。3. 实际焦点与有效焦点实际焦点：电子流在靶面上的撞击面积，大小和灯丝的形状有关。长灯丝-大焦点，短灯丝-小焦点焦点愈小，X射线透视或照相时所成的像愈清晰。一般，诊断用的X射线管采用小焦点，治疗用的X射线管采用大焦点。有效焦点一般X射线管的阳极靶面均作成斜面，钨靶为一矩形。虽然电子撞击在靶上的面积较大，但X射线却像是从较小的面积上发射出来。实际焦点的投影面积就叫做有效焦点。实际焦点的面积：有效焦点的面积：θ角是靶面与垂直于电子流方向的夹角。为了降低阳极靶面的温度，大功率的X射线管多采用旋转阳极，使受撞击面不断改变，将热量分散到较大的面积上。二、X射线的强度和硬度1. X射线的强度（1）定义单位时间内通过与射线方向垂直的单位面积的辐射能量。单位：W·m -2Nn ——能量为hνn 的光子数。（2）增加X射线强度的方法①增加管电流，使单位时间内轰击阳极靶的高速电子数目增多，从而增加 所产生的光子数目N；②增加管电压，可使每个光子的能量hν 增加。（3）实际应用中：光子数不易测—管电流的毫安数(mA)来间接表示X射线的强度，称为毫安率。常用调节灯丝电流的方法改变管电流，从而控制X射线强度。X射线的总辐射能量—管电流的毫安数×辐射时间(mA﹒s)。2. X射线的硬度（1）定义 X射线的贯穿本领，它由X射线的波长（即单个光子的能量）所决定，而与光子数目无关。（2）增加X射线硬度的方法调节管电压，硬度大小用KV数表示。 （3）实际应用中： 医学上X射线按硬度分类名 称管电压(kV)最短波长(nm)主 要 用 途极软X射线软X射线硬X射线极硬X射线5~2020~100100~250250以上0.25~0.0620.062~0.0120.012~0.0050.005以下软组织摄影、表皮治疗透视和照相较深组织治疗深部组织治疗第二节 X射线谱 采用X射线管发出的X射线，包含各种不同的波长成份，将其强度按照波长的顺序排列开来的图谱，称为X射线谱。连续X射线谱标识X射线谱++h?max=E轫致辐射h?E-h?EE一、连续X射线谱1. 产生机制-轫致辐射当高速电子流撞击在阳极靶上受到制动时，电子在原子核的强电场作用下，速度的量值和方向都发生急剧变化，使得一部分动能转化为X