5-2第五章第二节X线衰减规律.ppt

X射线在物质中的衰减 X线的衰减规律 X线强度的衰减，包括距离与物质所致的衰减。 *距离引起衰减：从X线管焦点发出的X线向空间各个方向辐射，在以焦点为中心而半径不同的球面上的X线强度与距离(即半径)的平方成反比，叫X线强度衰减的平方反比法则。 物质引起衰减：X线通过物质时，由于X线光子与构成物质的原子发生相互作用而产生光电效应、康普顿效应和电子对效应等，在此过程中由于散射和吸收使X线强度衰减。性质和厚度有关，而且还取决于辐射自身的性质。 The main contents 单能窄束X线的衰减规律 单能宽束X线的衰减规律 连续X线的衰减规律 X线通过人体的衰减规律 影响X线衰减的因素 一、单能窄束X线的衰减规律 (一)窄束X线及其指数衰减规律 X线通过一定厚度的物质层时，有些光子与物质发生了相互作用，有些则没有。 光电效应和电子对效应，则光子被物质吸收。 康普顿效应，则光子被散射，散射光子也可能穿过物质层。 穿过物质层的X线光子: a.原射线束中的光子，能量和方向均未变化,即高能成分 b.散射光子，能量和方向都发生改变。 (一)窄束X线及其指数衰减规律 单能辐射：由相同能量的光子组成的辐射。 窄束X线：是指不包括散射成分的射线束，通过物质层后的X线光子，仅由未经相互作用或称为未经碰撞的原射线光子所组成。 “窄束”是指物理意义上的“窄束”。即使射线束有一定宽度，只要其中没有散射光子，就可称之为窄束。 (一)窄束X线及其指数衰减规律 (一)窄束X线及其指数衰减规律 当吸收体不存在时，K点辐射强度为I0 在辐射源和探测器之间放置厚度为△X的很薄一层物质，由于吸收和散射K点的辐射强度变为I。 强度改变 I－I0＝－△I，－表示强度的衰减。 用不同的吸收体、不同能量的射线进行测量时： － △ I＝μI0 △X (2-33) 辐射在穿过薄吸收层时，辐射强度的衰减与物质层的厚度及辐射的I0成正比，同时与线性衰减系数μ的数值有关；μ随辐射束中光子能量的增加而减小。 (一)窄束X线及其指数衰减规律 (2-33) μ表示X线穿过单位厚度的物质层时强度减少的百分数值。其SI单位 m-1。 μ近似正比于吸收物质的密度，随材料的物理状态变化。 为避开同吸收物质密度的相关性便于使用，通常采用质量衰减系数μ/ρ。 (一)窄束X线及其指数衰减规律 将式(2-33)右面乘除吸收体的密度ρ得： (2-34) △xρ表示面积为1m2、厚度为△xm的立方体所包含物质层的质量，称为质量厚度，SI单位“kg·m-2”。 μ/ρ表示X线在穿过质量厚度为1kg.m-2的物质层后X线强度减少的分数值。质量衰减系数用μm表示，SI单位“m2.kg-1” 。 (一)窄束X线及其指数衰减规律 μm优点：不受吸收物质的密度和物理状态的影响。如水、冰和水蒸汽，虽然它们的密度和物理状态不同，但它们的μm都一样，质量厚度“lkg·m-2” 的水、冰和水汽对X线都有同等量的衰减。 μm＝Kλ3Z4 (2-37) λ愈短，X线衰减愈少，穿透本领愈强；Z愈高，X线衰减愈大。 (一)窄束X线及其指数衰减规律 *单能窄束X线的指数衰减规律： I＝I0e-μx (2-38) I0、I分别为X线入射到物体表面时的强度和到达厚度为x处的强度；x为吸收物质厚度，单位为m 。 还可表示成： I＝ I0e-μmxm (2-39) xm＝△Xρ为质量厚度，单位为kg·m-2。 上两式只适用于单能窄束辐射。 (一)窄束X线及其指数衰减规律 (a)不论吸收体多厚辐射强度不能降低为0。 (b) 直线的斜率就是线性衰减系数值。 (一)窄束X线及其指数衰减规律 (一)窄束X线及其指数衰减规律 图2-31装置的线束中。设有1000个单能光子入射，通过第一个1cm厚的水层后，光子数减少20％，变为800个；再通过第二个1cm厚的水层，又衰减了剩余光子的20％，成为640个，依此类推。 单能窄束X线在通过物质时只有光子个数的减少，无光子能量的变化。指数衰减规律就是射线强度在物质层中都以相同的比率衰减。 (二)质量衰减、质能转移及质能吸收系数 ▲1．质量衰减系数 X线在物质中可发生各种相互作用，相互作用的光子数可用发生相互作用的几率来表示。 线性衰减系数μ是入射光子在物质中穿行单位距离时，平均发生总的相互作用的几率。 μ=τ+σc+σcoh+k