《医学物理学》课件--X射线ppt.ppt
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1、火灾袭来时要迅速疏散逃生,不可蜂拥而出或留恋财物,要当机立断,披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去第十四章第十四章 X X射线射线火灾袭来时要迅速疏散逃生,不可蜂拥而出或留恋财物,要当机立断,披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去一、本章要点一、本章要点1.1.掌握掌握X X射线强度和硬度的概念、掌握射线强度和硬度的概念、掌握X X射线射线谱及谱及X X射线产生的微观机制、掌握射线产生的微观机制、掌握X X射线的射线的衰减规律及应用衰减规律及应用.2.2.理解理解X X射线的基本性质、射线的基本性质、X X射线的衍射射线的衍射.3.3.了解了解X X射线机的基本组成及射线机的
2、基本组成及X X射线在医学上射线在医学上的应用的应用.二、授课重点:吸收规律二、授课重点:吸收规律火灾袭来时要迅速疏散逃生,不可蜂拥而出或留恋财物,要当机立断,披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去1901年年获首届首届诺贝尔物理学物理学奖 1895年,德国物理学家年,德国物理学家伦琴在研琴在研究阴极射究阴极射线管的管的过程中,程中,发现了一了一种穿透力很种穿透力很强的射的射线.高高压电源源金属靶金属靶电子束子束高速高速由于未知这种射线,称为由于未知这种射线,称为X X射线射线.X 射射 线火灾袭来时要迅速疏散逃生,不可蜂拥而出或留恋财物,要当机立断,披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥
3、勇敢地冲出去第一张第一张X X射线照片射线照片:伦琴夫人的手骨伦琴夫人的手骨.X X射线在医学中的应用:射线在医学中的应用:透视、摄影、透视、摄影、X-CTX-CT、治、治疗等疗等.火灾袭来时要迅速疏散逃生,不可蜂拥而出或留恋财物,要当机立断,披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去X 射射线透透视X 射射线摄影影X线计算机体算机体层成像(成像(X-CT)火灾袭来时要迅速疏散逃生,不可蜂拥而出或留恋财物,要当机立断,披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去第一节第一节 X X射线的产生射线的产生1.X1.X射线产生的两个基本条件射线产生的两个基本条件:1)1)高速运动的电子;高速运
4、动的电子;2)2)阻止电子运动的适当的障碍物阻止电子运动的适当的障碍物(靶靶).).一、X X射线的产生装置射线的产生装置电子流子流靶靶火灾袭来时要迅速疏散逃生,不可蜂拥而出或留恋财物,要当机立断,披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去2.X2.X射线产生装置射线产生装置1)X X射线管的构造射线管的构造:外壳外壳:硬硬质玻璃管,高真空玻璃管,高真空.阴极:阴极:电子源,子源,发射射电子流(子流(钨丝).阳极:阳极:靶,受高速靶,受高速电子子轰击而而辐射射X射射线.阴极阴极阳极阳极金属靶金属靶电子束子束高速高速X 射射 线火灾袭来时要迅速疏散逃生,不可蜂拥而出或留恋财物,要当机立断,披
5、上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去2)X2)X射线机的基本线路:射线机的基本线路:mAT2(降降压变压器)器)T1(升(升压变压器)器)整整流流 X X射线管射线管管管电流流i 管管电压 U220VR低压电源低压电源高压电源高压电源 220V火灾袭来时要迅速疏散逃生,不可蜂拥而出或留恋财物,要当机立断,披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去(1 1)低压电源与管电流(低压电源与管电流(mA)mA):T2降降压-R-灯灯丝电流流-热电子数量子数量-管管电流流i(mA)(2 2)高压电源与管电压高压电源与管电压(kV)(kV):T1升升压-整流整流-X管直流高管直流高压U(kV)
6、-电子子获得高速得高速 (3 3)X X射线的产生:射线的产生:高速高速电子撞子撞击靶靶-产生生热能(能(99%)和)和X线能(能(1%)要求要求:靶物靶物质-熔点高且易散熔点高且易散热、原子序数(、原子序数(Z)大)大.管电流:管电流:管电压:管电压:管管电压管管电流流U(kV)i(mA)火灾袭来时要迅速疏散逃生,不可蜂拥而出或留恋财物,要当机立断,披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去X X线的强度(线的强度(I):定义:单位时间内通过与射线方向垂直定义:单位时间内通过与射线方向垂直的单位面积的辐射能量的单位面积的辐射能量.Ni-单位位时间通通过垂直于射垂直于射线方向方向单位面位面
7、积光子数;光子数;hvi-光子能量光子能量(单位位:w.m-2)二、线的二、线的强度和硬度强度和硬度两个因素决定两个因素决定X X线强度:线强度:(2)光子数目光子数目NiX线强度度光子能量光子能量hvi(1)X线强度度X线的量的量.X线的的质.火灾袭来时要迅速疏散逃生,不可蜂拥而出或留恋财物,要当机立断,披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去1.X1.X线的量线的量X线总辐射量射量的的定定义:一定:一定时间内通内通过与与射射线方向垂直的方向垂直的单位面位面积的的总能量能量.X线总辐射量射量=管管电流流照射照射时间=it(单位位:mAS)*医学上常将一定的管电压下管电流毫安医学上常将一
8、定的管电压下管电流毫安数(数(mAmA)表示)表示.一次拍片的量:一次拍片的量:Q=20mA.s=200 0.1mA.s=50 0.4mA.s照手的照手的X曝光量曝光量:15毫安毫安0.02秒秒,就是就是0.3毫安秒毫安秒.例如:例如:火灾袭来时要迅速疏散逃生,不可蜂拥而出或留恋财物,要当机立断,披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去2.X2.X线的质线的质-硬度(硬度(X X线的贯穿本领)线的贯穿本领)X线X线实质:实质:能量大的光子被物质吸收少,其贯穿能量大的光子被物质吸收少,其贯穿本领强,相应的射线硬度大本领强,相应的射线硬度大.A束B束医学上常用管电压的千伏数(医学上常用管电压
9、的千伏数(kVkV)表示)表示X X线硬度线硬度.火灾袭来时要迅速疏散逃生,不可蜂拥而出或留恋财物,要当机立断,披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去X X线按硬度分类及主要用途线按硬度分类及主要用途CategoriesCategoriesTube Tube voltagevoltage (kV)(kV)ShortestShortestWavelengthWavelength (nmnm)UseUse极软极软 X-rayX-ray软软X-rayX-ray硬硬X-rayX-ray极硬极硬 X-rayX-ray5-205-2020-10020-100100-250100-250over 2
10、50over 2500.25-0.0620.25-0.0620.062-0.0120.062-0.0120.012-0.0050.012-0.005below 0.005below 0.005软组织的的X线摄影影X线摄影和透影和透视浅表浅表组织的治的治疗深部深部组织的治的治疗火灾袭来时要迅速疏散逃生,不可蜂拥而出或留恋财物,要当机立断,披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去第二节第二节 射线射线谱谱(X线谱示意示意图)连续X线谱(背景)背景)标识X线谱(线状)状)X线谱线强度与波度与波长的关系:的关系:研究研究X X线谱的目的:了解线谱的目的:了解X X线产生的机制线产生的机制.在医学
11、在医学应用中主要用中主要使用使用连续X线,而在研而在研究物究物质结构中使用构中使用标识X线.X X线谱的组成:线谱的组成:火灾袭来时要迅速疏散逃生,不可蜂拥而出或留恋财物,要当机立断,披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去+Ze+Ze10-10-10m10-15me光子光子(h)(原子半径)(原子半径)(原子核半径)(原子核半径)一、连续一、连续X X射线谱射线谱(continuousX-rays)高速电子撞击高速电子撞击阳极靶时,受靶中阳极靶时,受靶中原子核的库仑场作原子核的库仑场作用而速度骤减,电用而速度骤减,电子减少的动能转化子减少的动能转化为光子辐射出来为光子辐射出来.轫致辐射
12、:轫致辐射:eee1.产生的机制产生的机制火灾袭来时要迅速疏散逃生,不可蜂拥而出或留恋财物,要当机立断,披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去 高速电子进入靶高速电子进入靶内不同深度,损失内不同深度,损失的动能有各种数值,的动能有各种数值,使射线使射线(光子光子)波长波长连续变化连续变化,形成连形成连续谱续谱.高速高速电子子光子光子(h)光子光子(h)火灾袭来时要迅速疏散逃生,不可蜂拥而出或留恋财物,要当机立断,披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去2.2.连续谱特性连续谱特性(1)每一种管每一种管电压下,下,存在一个存在一个短波极限短波极限;射;射线中含有大于短波极限中含有大
13、于短波极限的各个波的各个波长成分成分.(2)随着管随着管电压增大,增大,短波极限和短波极限和强度最大的度最大的波波长都朝短波方向移都朝短波方向移动.相相对强度度管管电压管管电流流钨靶靶波波长 钨靶的靶的连续X射射线谱火灾袭来时要迅速疏散逃生,不可蜂拥而出或留恋财物,要当机立断,披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去短波极限的产生短波极限的产生:高速电子的动能全部转化成高速电子的动能全部转化成辐射能辐射能.当一个电子的动能全部转化为一个光当一个电子的动能全部转化为一个光子辐射出来时,光子具有最大能量(子辐射出来时,光子具有最大能量(h maxmax),相应的波长为最短相应的波长为最短 m
14、inmin.电子子动能能每个管电压每个管电压,对应一个短波极限对应一个短波极限;管电压增大管电压增大,短波极限朝短波方向移动短波极限朝短波方向移动.短波极限(短波极限(minmin)的计算:)的计算:火灾袭来时要迅速疏散逃生,不可蜂拥而出或留恋财物,要当机立断,披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去 钨在在较高管高管电压下的下的X线谱二、标识二、标识X X射线谱射线谱(characteristicX-rays)1.1.特点特点:每一种元素(靶)有一套特定波每一种元素(靶)有一套特定波长的特征的特征X线谱,成,成为其其标识.比如:条形比如:条形码为商品的商品的标识.K系特征系特征线*在较
15、高管电压下出现在较高管电压下出现四条谱线;四条谱线;标识X线谱:*随着管电压继续增高随着管电压继续增高,连续连续X X线谱明显变化线谱明显变化,而四而四条谱线的位置不变(即波条谱线的位置不变(即波长不变)长不变).火灾袭来时要迅速疏散逃生,不可蜂拥而出或留恋财物,要当机立断,披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去2.2.标识标识X X射线产生机制射线产生机制原子内部各壳层电子原子内部各壳层电子跃迁形成标识谱跃迁形成标识谱.高速高速电子子击出某个内出某个内层电子子(如:如:K壳壳层电子子),产生空位;空位由生空位;空位由其它壳其它壳层电子子(如:如:L,M,N或更或更外外层电子子)填填补
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