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十三、X射线 山东大学精品课程 三、强度和硬度 1、强度 —— 单位时间内垂直通过单位面积的辐射能，X 光强度正比于高速电子流的数目。 2、硬度——X射线贯穿物质的能力。 3、滤波： 长波 X 射线易被物质吸收，短波 X 射线可透过，故 X 射线在贯穿过程中，越来越硬（ X 射线的硬化）。 常用铜、铝过滤长波 X 射线，使 X 射线频率区变窄。 铝可吸收铜的标识 X 射线谱，故用铜板前、铝板后方法去滤除 X 射线的长波段射线。 *医学物理学 1895年伦琴发现了 X 射线，劳厄用晶体衍射实验，证明 X 射线是一种波长较短的电磁波。 X 射线的发现，对物质微观结构理论的深入研究和技术上的应用都有重大意义。 X 射线在医学诊疗中也有着广泛的应用，它与近代科技相结合，更成为现代医学不可缺少的工具。 一、X 射线的基本性质： 1.电离作用 —— 气体分子在 X 射线照射下，将电离成离子对，而成为导电体。 对有机体可诱发各种生物效应;电离作用可用于测量 X 射线强度; 治疗某些疾病（癌细胞电离后，代谢功能差）。 2. 荧光作用 —— X 射线照射某些物质，能使其发出荧光（如：ZnSO4、铂氰化钡、钨酸钙、磷等物质）;用它们涂在纸板上就构成荧光屏。 3.光化作用 —— X 射线可使物质发生光化反应，（如照相底版感光，记录 X 射线谱强度）。 4. 贯穿本领 —— 物质对 X 射线的吸收与 X 射线波长有关，也决定于物质的原子序数或密度。人体密度不同（或 Z 不同），X 强度有空间强弱分布，用于透视照相。 5.生物效应 —— X 射线在生物体内产生电离和激发，破坏或改变生物功能。故有治疗作用或损坏作用，也正是要对 X 射线进行防护的原因。 二、X射线的发射和发射谱 (X-ray emission and emission spectrum) A-阳极（靶） K-阴极 K由钨丝制成,当钨丝通 电加热时产生热电子。热 电子受 A、K 之间电场的 作用高速撞击阳极 A，发 射出X射线 。 X射线中有两类辐射，轫 致辐射(连续谱)和标识辐射（线状谱）。 轫致辐射 高速电子受到靶的制动使运动速度变化 而发射的电磁波。 X射线管示意图 X 射线 电子 真空管 冷却液 K A 1、连续谱机制： 轫致辐射 —— 高速电子撞击钨靶重原子时，该电子损失动能、并偏转，同时一部分动能转化为一个 X 光子的能量辐出去。 电子被高压加速所获得的动能为 K = eU U是阳极与阴极之间的电势差。 轫致辐射的X射线中包含各种波长成分，即连续谱。短波长(短波极限) ?0 与电子全部动能转变为光子能量相对应，即 或 ? 0 是与?0 相对应的轫致辐射频率。 右图表示在不同加速电压下钨靶 发出的X射线连续谱(实线)。 0.10 0.06 0.02 10 6 2 35 kV 50 kV 40 kV 30 kV 20 kV Kα Kβ 波长／nm 相对强度 短波极限 随管电压增加而向短波方向移动。 短波极限与阳靶的物质种类无关 蓝移 当加速电压超过某临界值时，X射线中，还包含线状谱，即标识辐射。 标识x射线谱的波长取决于阳靶的材料，可以作为识别这种元素的标记。 图中点线画出了在35 kV加速电压下 ，钼靶发出的两条标识谱线K?和 K?叠加在连续谱上的情形。 0.10 0.06 0.02 10 6 2 35 kV 50 kV 40 kV 30 kV 20 kV Kα Kβ 波长／nm 相对强度 2、线状谱机制： 标识谱：内层电子获能后，向外逃逸，产生空穴；外层电子向该空穴跃迁时，发出线状 X 射线谱。 实验表明，大多数元素的标识谱都包含两个线系， 即K线系和L线系，原子序数大的元素会出现更多的 线系，它们是M线系和N线系。如图所示。 对K?谱线的频率，莫塞莱 （H.G.J.Moseley）总结出经 验公式 式中R是里德伯常量，Z是原子序 数。这一规律称为莫塞莱定律。 莫塞莱定律提供了精确测量Z的方法。 n 5 4 3 2 1 O N M L K M M L L L K K K K 强度 表示x射线的量,它与单位时间内打在靶上的电子数成正比,电子数越多,转变为光子也就越多.保持一定的管电压,通过调节管电流来控制x射线的强度. 贯穿本领决定于 X 射线的波长，X光子的频率越高，X光子能量越大,贯穿本领越大,X射线越硬. 当管电压增加时,X光子的能量也增加了,X 射线的硬度增加了. 可通过调节管电压来控制X射线的硬度。 四、X 射线的吸收 1.吸收 —— X 线通过某物质后其强度的减弱过程。 实验表明，单能X射线通过物质时的吸收规律与可见光相