放射物理与防护___第04章X线与物质的相互作用讲述.ppt

第四章 X(或γ)射线与物质的相互作用 学习目标 1、掌握X(或γ)射线与物质相互作用规律及光电效应、康普顿效应、电子对效应发生机制 2、掌握诊断X射线能量范围内，射线与组织相互作用各种效应发生几率及对影像质量、辐射剂量的影响 3、了解X(或γ)射线与物质作用规律在射线诊断、屏蔽防护中的应用 课时：6课时 课程导入：X射线与γ射线 X射线与γ射线本质都是电磁波，且都属电离辐射 X射线是高速电子与物质相互作用产生的 γ射线是从原子核衰变中放射出来的 γ射线能量比X射线能量更高，具有更强的穿透本领 一、X射线与物质的相互作用 X线通过物质时， 小部分从物质的原子间隙中穿过(穿透作用) 大部分被吸收和散射 胶片感光、荧光屏发光形成影像 电离作用放射治疗、防护 滤除、防护 （一）衰减系数μ X光子的数量减少方面 光子减少的数目 物质厚度 入射光子数目 X线强度减弱方面 剩余X线强度 入射X线强度 物质厚度 μ与X线能量成反比、与物质密度/原子序数成正比 二、光电效应 （一）光电效应又称光电吸收，是X线光子能量被原子全部吸收的作用过程 作用位置：原子内层电子 条件：X光子能量与内层电子结合能相等hυ=W 次级粒子：光电子、俄歇电子、特征X光子、正离子 二、光电效应 （二）光电效应的发生几率 与物质原子序数的4次方成正比 与入射光子能量的3次方成反比 原子边界限吸收 当入射光子能量恰好等于原子轨道电子结合能时，吸收系数突然增加 物质原子的边界限吸收特性很有实用价值，可在防护材料的选取、复合防护材料配方及阳性造影剂材料的制备等方面得到应用 （三）光电效应中的特征放射 K系特征放射： 钡37.4keV碘33.2keV产生灰雾 人体软组织0.5keV钙4keV人体吸收 知识拓展：诊断放射学中的光电效应 有利面 ①不产生散射线，减少照片灰雾 ②增加人体不同组织的X线吸收差别，提高对比度 不利面 增加了人体的X线吸收剂量，不利于X线防护 可用高千伏摄影技术降低X线吸收剂量 三、康普顿效应 （一）康普顿效应又称为康普顿散射，是X线光子能量被部分吸收而产生散射的过程 作用位置：原子最外层电子 条件：X光子能量远大于外层电子结合能相等hυW 次级粒子：反冲电子、散射X光子、正离子 三、康普顿效应 （二）康普顿效应的发生几率 与物质原子序数Z成正比(只适用于氢元素与其他元素的比较) 与入射光子能量成反比 当入射光子能量等于或稍大于电子的结合能，光电效应最有可能发生，随着入射光子能量的增加，光电效应很快降低，而康普顿效应下降较慢，此时以康普顿效应为主 （三）散射光子的角分布 入射线能量仅能发生康普顿效应时，散射光子近似对称于90°分布 随着入射光子能量的增大，散射光子的分布趋向前方 X线机曝光产生X线时，散射光子将充满整个检查室 知识拓展：诊断放射学中的康普顿效应 不利面 ①照片产生灰雾，降低影像质量 ②增加防护难度 在X线摄影过程中，特别是高千伏摄影时，为减少散射线对图像质量的影响，必须使用滤线栅 四、电子对效应 （一）电子对效应：如果入射X线光子能量大于等于1.02MeV，在与物质原子的原子核发生相互作用时，X线光子突然消失，同时转化为一对正、负电子 能质转换的典型 作用位置：原子核 条件：X光子能量hυ≥1.02MeV(在诊断X线能量范围内不可能发生) 四、电子对效应 第四章 X(或γ)射线与物质的相互作用