目錄13.1X射線的產(chǎn)生及強(qiáng)度與硬度13.2X射線譜13.3X射線衍射13.4X射線與物質(zhì)的作用、衰減規(guī)律及應(yīng)用中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社第13章X射線030201X射線強(qiáng)度和硬度的概念、X射線譜及X射線產(chǎn)生機(jī)制；X射線與物質(zhì)的作用、衰減規(guī)律。X射線衍射。X射線在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用。第13章X射線掌握熟悉了解學(xué)習(xí)要求中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社13.1X射線的產(chǎn)生及強(qiáng)度與硬度第13章X射線中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社第13章X射線13.1X射線的產(chǎn)生及強(qiáng)度與硬度中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社13.1.1X射線的產(chǎn)生X射線產(chǎn)生示意圖1.傳統(tǒng)的方法:用高速運(yùn)動(dòng)的電子流打在適當(dāng)?shù)恼系K物(靶)上即可產(chǎn)生X射線。產(chǎn)生X射線的方法：2.同步輻射:由加速的高能帶電粒子直接輻射X射線。（1）產(chǎn)生條件：①高速帶電粒子；②磁場。

（在同步輻射大型設(shè)備中完成）（2）特點(diǎn)：能量大，波譜很窄，利用插入件可獲得單色X射線。（1）產(chǎn)生條件：①高速電子；②適當(dāng)障礙物——靶。（2）特點(diǎn)：能量小，波譜寬。3.自由電子激光:高速電子通過插入件可獲得自由電子激光X射線。第13章X射線中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社13.1.2X射線的強(qiáng)度與硬度1.強(qiáng)度X射線是波長很短的電磁波，或能量（hν）很大的光子流，X射線強(qiáng)度指單位時(shí)間內(nèi)通過與射線垂直的單位面積的輻射能量。改變管電流或管電壓可改變X射線強(qiáng)度。增大管電流，可增加單位時(shí)間內(nèi)撞擊陽極靶的電子數(shù)，故可增加X射線的強(qiáng)度；增大管電壓u，可增大電子在電場中獲得的能量，使其產(chǎn)生的光子能量也隨之增大，故也可增加X射線強(qiáng)度。在應(yīng)用上，通常在一定管電壓下，通過調(diào)節(jié)管電流大小來改變X射線強(qiáng)度，所以在醫(yī)用上常用管電流（mA）大小反映其強(qiáng)度。第13章X射線中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社13.1.2X射線的強(qiáng)度與硬度2.硬度X射線的貫穿本領(lǐng)，它由X射線的波長（即單個(gè)光子的能量）所決定，而與光子數(shù)目無關(guān)。調(diào)節(jié)管電壓即可改變X射線硬度，硬度大小用kV數(shù)表示。X射線硬度表示X射線的質(zhì)。醫(yī)用X射線按硬度的分類名稱管電壓（kV）最短波長（nm）主要用途極軟X射線5-300.25-0.041軟組織攝影軟X射線30-1000.041-0.012體部或臟器的透視和攝影硬X射線100-2500.012-0.005體內(nèi)軟組織治療極硬X射線250以上0.005以下深部組織治療13.2X射線譜第13章X射線中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社第13章X射線13.2X射線譜中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社13.2.1連續(xù)X射線譜X射線譜示意圖采用X射線管發(fā)出的X射線，包含各種不同的波長成分，將其強(qiáng)度按照波長的順序排列開來的圖譜，稱為X射線譜。第13章X射線中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社13.2.1連續(xù)X射線譜產(chǎn)生機(jī)制：當(dāng)高速電子流撞擊在陽極靶上受到制動(dòng)時(shí)，電子在原子核的強(qiáng)電場作用下，速度的量值和方向都發(fā)生急劇變化，使得一部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為X光子的能量輻射出去。此過程稱為韌致輻射。由于各個(gè)電子到原子核的距離不同，速度變化情況也各不一樣，所以每個(gè)電子損失的動(dòng)能亦不同，輻射出來的X光子能量具有各種各樣的數(shù)值，從而形成具有各種頻率的連續(xù)X射線譜。+軔致輻射h

EE-h

+h

max=EE韌致輻射第13章X射線中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社13.2.1連續(xù)X射線譜短波極限λmin管電壓↑，

min向短波方向移動(dòng)。管電流越大，強(qiáng)度越大。管電流、管電壓一定時(shí)，靶原子序數(shù)愈高連續(xù)譜強(qiáng)度愈大。每一種靶原子核的核電荷數(shù)等于它的原子序數(shù)，原子序數(shù)大的原子核電場對(duì)電子作用強(qiáng)，電子損失能量多，輻射出來的光子能量大，因此，X射線的強(qiáng)度也就愈大。鎢的連續(xù)X射線譜第13章X射線中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社13.2.2標(biāo)識(shí)譜1.產(chǎn)生機(jī)制標(biāo)識(shí)X射線是由原子核較高的各能級(jí)的電子躍遷到內(nèi)殼層的空位時(shí)產(chǎn)生的。殼層間能量差較大，因而發(fā)出的光子頻率較高，波長較短。電子由不同能級(jí)達(dá)到同一殼層的空位時(shí)產(chǎn)生的譜線稱為一個(gè)線系。線系的最短波長邊界：一個(gè)自由電子(或近似地認(rèn)為是最外層價(jià)電子)進(jìn)入這個(gè)空位時(shí)發(fā)出的光子的波長。X射線管需要加幾十千伏的電壓才能激發(fā)出某些標(biāo)識(shí)X射線系。(當(dāng)X射線管的管電壓較低時(shí)只出現(xiàn)連續(xù)X射線譜)2.標(biāo)識(shí)譜特性標(biāo)識(shí)譜產(chǎn)生機(jī)制第13章X射線中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社13.2.2標(biāo)識(shí)譜連續(xù)譜上疊加有規(guī)律的尖峰不同物質(zhì),尖峰位置和分布不同；尖峰不隨管電壓變化。標(biāo)識(shí)譜決定于陽極靶材料，可作為靶元素的標(biāo)識(shí)。原子序數(shù)愈高的元素，標(biāo)識(shí)X射線系的波長也愈短。醫(yī)用X射線管發(fā)出的主要是連續(xù)X射線，標(biāo)識(shí)X射線在全部X射線中所占的分量很少。標(biāo)識(shí)X射線的研究結(jié)果，對(duì)于認(rèn)識(shí)原子的殼層結(jié)構(gòu)和化學(xué)元素分析都是非常有用。不同管電壓下鎢靶的X射線譜13.3X射線衍射第13章X射線中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社第13章X射線13.3X射線衍射中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社X射線的衍射當(dāng)X射線入射晶體時(shí)，每個(gè)原子都是發(fā)射子波的衍射中心,并向各個(gè)方向發(fā)射子波,子波相干疊加,形成衍射圖樣。散射光干涉加強(qiáng)條件（布拉格方程）：k取整數(shù)值。d為晶面間距，θ為衍射角。單色X射線束入射時(shí)，一般不能滿足干涉加強(qiáng)條件；連續(xù)X射線束入射時(shí)，總有一個(gè)波長可以產(chǎn)生加強(qiáng)反射。第13章X射線中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社X射線用于晶體結(jié)構(gòu)分析：X射線衍射是研究晶體結(jié)構(gòu)的主要方法之一。用結(jié)構(gòu)已知的晶體作為光柵，利用布拉格公式可以計(jì)算出入射X射線的波長。反之，利用已知波長的X射線照射晶體，則可測出晶體點(diǎn)陣上微粒的位置和間隔。生物醫(yī)學(xué)上研究有機(jī)體如細(xì)胞和蛋白質(zhì)等的精細(xì)結(jié)構(gòu)。DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)就是用X射線衍射發(fā)現(xiàn)的。13.4X射線與物質(zhì)的作用、衰減規(guī)律及應(yīng)用第13章X射線中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社第13章X射線13.4X射線與物質(zhì)的作用、衰減規(guī)律及應(yīng)用中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社13.4.1X射線與物質(zhì)的相互作用X射線是能量很大的光子流。X射線可使被照射的物質(zhì)原子或分子電離，稱為電離作用。X射線能使物質(zhì)原子或分子處于激發(fā)態(tài)，當(dāng)它們回到基態(tài)時(shí)發(fā)出熒光，稱為熒光作用。X光子和電子碰撞也可改變光子的傳播方向及能量，產(chǎn)生康普頓散射現(xiàn)象。X射線還能使某些物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，如使照相底片感光，稱為光化學(xué)作用，可用于X射線攝影。X射線若照射于生物組織，因電離、激發(fā)等作用會(huì)使生物組織產(chǎn)生物理、化學(xué)及生物學(xué)的變化，導(dǎo)致生物組織的損傷，稱為生物效應(yīng)。X射線的生物效應(yīng)可用于破壞某些敏感度高、分裂旺盛的癌細(xì)胞，用于臨床治療，但X射線對(duì)正常組織亦有破壞作用，應(yīng)當(dāng)注意對(duì)X射線輻射的防護(hù)。第13章X射線中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社13.4.2X射線的衰減

X射線強(qiáng)度的指數(shù)衰減規(guī)律：I0：入射X射線的強(qiáng)度；I

：通過厚度為x的物質(zhì)層后的射線強(qiáng)度；μ：

線性衰減系數(shù)。I0xIX射線通過物質(zhì)被衰減半價(jià)層：第13章X射線中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社13.4.3衰減系數(shù)的相關(guān)因素及應(yīng)用在一定的波長范圍內(nèi)，衰減系數(shù)μ與物質(zhì)密度ρ，原子序數(shù)Z及X射線的波長λ的關(guān)系近似為：2.

Z越大μ越大。1.μ與ρ成正比。質(zhì)量吸收系數(shù)：3.波長越長的X射線，越容易被吸收。第13章X射線中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社13.4.4X射線的醫(yī)學(xué)應(yīng)用簡介X射線在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用主要有治療和診斷兩個(gè)方面。X射線照射生物組織，由于電離和激發(fā)，會(huì)產(chǎn)生一系列的生物效應(yīng)，可用于對(duì)某些腫瘤的治療，但對(duì)正常細(xì)胞亦有傷害作用，應(yīng)注意適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)。X射線在診斷方面的應(yīng)用主要有X射線常規(guī)攝影、透視及X-CT。本章小結(jié)中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社第