X线物理基础--第四章一、二节.pptVIP

第四章 X线物理基础知识 第一节 X光的本质与特性一 X光的发现 X-ray 由德国物理学家威廉·康拉德·伦琴（Wilhelm Konrad Rontgen）在1895年发现 X射线的发现是19世纪末20世纪初物理学的三大发现(X射线1895年、放射线1896年、电子1897年)之一，这一发现标志着现代物理学的产生。 开创了现代医学影像学的新纪元 X光的发现 1895年11月8 日，德国维尔茨堡大学的教授伦琴像平时一样把一只放电管用黑纸严严实实地裹起来，把房间弄黑，接通感应圈，使高压放电通过放电管，黑纸没有漏光，一切正常后他截断电流，准备做每天做的实验——放电实验。突然，眼前似乎闪过一丝微绿色荧光。刚才放电管是用黑纸包着的，荧光屏也没有竖起，怎么会有荧光呢？ 伦琴以为是自己的错觉，于是又重新做放电实验，但荧光又出现了。伦琴大为震惊，他一把抓过桌上的火柴，嚓的一声划亮。原来离工作台 1米远处立着一个亚铂氰化钡小屏，荧光是从那里发出的。但是由放电管阴极发出的射线——阴极射线是不能通过数厘米厚的空气的，怎么能使 1米远处的荧光屏闪光呢？莫非是一种未发现的新射线？ 　　 X光的发现 他试着用书、薄铝片挡住射线，荧光屏上照样出现亮光，当他用一张薄铅片挡住射线时，亮光没了。现在可以肯定确实是有一种新射线，因为对这种射线还不了解，所以伦琴给它取名为“X射线”。 然后伦琴将自己的手伸在屏幕上，果然显出五根指骨的影子。他取出一个装有照相底板的暗盒，让妻子将一只手平放在上面，再用放电管对准，这样照射了15分钟。底片在显影液里捞出来后手部的骨骼清晰可见。 这个发现成为19世纪90年代物理学上的三大发现之一，为此，伦琴于1901年荣获全世界首次颁发的诺贝尔物理学奖。 1895年12月22日：伦琴为夫人摄取第一张手的X线片； 1895年12月28日伦琴向德国维尔茨堡物理学医会递交了一篇论《一种新的射线-----初步报告》； 1896年1月5日，《维也纳报》头版发表了发现X线的消息，世界为之轰动； 1896年，英国一位外科医生经过透视，成功从患者手中去取出了一枚钢针； 1901年，伦琴获得了第一届诺贝尔物理奖。 二、X线的本质 X线是阴极高速电子流撞击物质原子，将本身动能传递到被撞原子，这些能量经转换以电磁波或光子的形态发出，产生X线。 实质是一种电磁波，具有一定的波长与频率，具有波粒二象性，X线成像利用了它与物质相互作用时发生能量转换，突出了微粒性。 X线的波长极短、能量极大，它的波长介于紫外线和r射线之间，为0.0006—50nm，X诊断用的波长为0.008--—0.031nm。 三、X线的特性（Features of X—ray） 1、 物理作用 穿透作用（X线的能量很大，波长很短，穿透力很强，故能穿透物质的原子间隙，但其穿透程度与物质的性质、结构有关） 荧光作用（某些物质受到Ｘ线照射时会产生荧光，如磷、铂氰化钡、硫化锌镉等） 电离作用（具有足够能量的X线光子照射物质时，使核外电子脱离原子轨道） 2、化学作用 感光作用（当X线照射到胶片上的时候，溴化银药膜起化学变化，出现银粒沉淀） 着色作用（某些物质如铂氰化钡、铅玻璃、水晶等，经X线长期照射后，其结晶体脱水而改变颜色） 3、生物作用 随机效应（致癌效应和遗传效应） 非随机效应（累积损伤） 在X线诊断和治疗中主要用了X线的穿透、荧光、电离、感光、生物等特性。 * 第二节　Ｘ射线的产生与能谱特点 一、X线产生的条件 （一）X线产生的必备条件 1、电子源：阴极 2、高速电子流：有两个方面，其一是高压电场，使电子获得高速动能；其二是高真空度环境，使电子在高速运动中免遭气体分子的阻挡而降低能量，同时也能保护灯丝不致因氧化而被烧毁。 3、适当障碍物—靶：阳极 （二）X线产生机制 1、接通电源，经降压变压器供X射线管灯丝加热，产生自由电子并云集在阴极附近。 2、当升压变压器向X射线管两极提供高压电时， 阴极 阳极 电势差 自由电子 钨靶 1% X射线 99% 热能 二、X线的能谱特点 高速电子与阳极靶原子“撞击”通过两种机制产生不同波长光辐射。比如，波长在可见光、红外线、紫外线附近的光学光谱，其光子能量小，全部被靶原子、管壁、油层吸收，成为热源，使阳极温度上升；还有一些就是波长短、能量大的X线。这两种产生的机制是：韧致放射（连续放射）和标志放射（特征辐射）。 （ 一）韧致放射（连续放射） 1、产生过程 高速运动的电子在靶原子核的强