輻射與物質(zhì)的相互作用

1、1第三章第三章 輻射與物質(zhì)的相互作用輻射與物質(zhì)的相互作用 1 1、輻射與物質(zhì)的作用類(lèi)型及能量損失、輻射與物質(zhì)的作用類(lèi)型及能量損失 2 2、電離輻射的生物學(xué)作用、電離輻射的生物學(xué)作用 3 3、生物靶的調(diào)節(jié)作用、生物靶的調(diào)節(jié)作用 4 4、影響電離輻射作用的主要因素、影響電離輻射作用的主要因素21. 輻射與物質(zhì)的作輻射與物質(zhì)的作 用類(lèi)型及能量損失用類(lèi)型及能量損失A. .輻射與物質(zhì)作用的種類(lèi)輻射與物質(zhì)作用的種類(lèi)一一. X（）射線與物質(zhì)的作用射線與物質(zhì)的作用二二. 射線與物質(zhì)的作用射線與物質(zhì)的作用三三. 射線與物質(zhì)的作用射線與物質(zhì)的作用四四. 中子中子與物質(zhì)的作用與物質(zhì)的作用五五. 帶電重粒子帶電重粒子

2、與物質(zhì)的作用與物質(zhì)的作用3一一. .X ()射線與物質(zhì)的相互作用射線與物質(zhì)的相互作用4. . 光電效應(yīng)光電效應(yīng). . 康普頓效應(yīng)康普頓效應(yīng)Wmvhf 221+eehfhfhf eEhfhf . . 電子對(duì)效應(yīng)電子對(duì)效應(yīng))()(22 EcmEcmhfee EEMev02. 1+hfZee-e+1、 X 線與物質(zhì)相互作用的過(guò)程線與物質(zhì)相互作用的過(guò)程5(1).(1).光電效應(yīng)特征光電效應(yīng)特征 放出光電子的原子變成正離子并處放出光電子的原子變成正離子并處于激發(fā)態(tài)；外層電子向內(nèi)層填充產(chǎn)生于激發(fā)態(tài)；外層電子向內(nèi)層填充產(chǎn)生特征特征X X線線; ;特征線離開(kāi)原子前又擊出外特征線離開(kāi)原子前又擊出外層層( (俄歇

3、俄歇) )電子電子. .光電子、正離子、特征光電子、正離子、特征X光子、俄光子、俄歇電子歇電子光電效應(yīng)的次級(jí)粒子光電效應(yīng)的次級(jí)粒子.光電效應(yīng)光電效應(yīng)( (光子與原子內(nèi)層電子作用光子與原子內(nèi)層電子作用）6(2). 光電效應(yīng)的發(fā)生幾率光電效應(yīng)的發(fā)生幾率a. 原子序數(shù)的影響原子序數(shù)的影響 光電效應(yīng)幾率光電效應(yīng)幾率 Z Z4 4 內(nèi)層比外層發(fā)生幾率大內(nèi)層比外層發(fā)生幾率大45倍倍341 ZAcm 31hf 但必須大于結(jié)合能但必須大于結(jié)合能c. 原子邊界限吸收的影響原子邊界限吸收的影響b. 入射光子能量入射光子能量的影響的影響 光電效應(yīng)幾率光電效應(yīng)幾率防護(hù)材料選取的依據(jù)防護(hù)材料選取的依據(jù)L限限K限限吸收限

4、吸收限 吸收限吸收限光子能量光子能量光電質(zhì)量衰減系數(shù)光電質(zhì)量衰減系數(shù).光電效應(yīng)光電效應(yīng)( (光子與原子內(nèi)層電子作用光子與原子內(nèi)層電子作用）7(3). 光電子的角分布光電子的角分布 光電子的角光電子的角分布與入射分布與入射X光子能量有關(guān)光子能量有關(guān)能量低能量低 大角度分散大角度分散能量高能量高 小角度集中小角度集中（電離方向）（電離方向）.光電效應(yīng)光電效應(yīng)( (光子與原子內(nèi)層電子作用光子與原子內(nèi)層電子作用）8(4). (4). 放射診斷學(xué)中的光電效應(yīng)放射診斷學(xué)中的光電效應(yīng)a. 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 提高成像質(zhì)量提高成像質(zhì)量b. 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 入射入射X X線通過(guò)光電效應(yīng)幾乎全部被人線通過(guò)光電效應(yīng)幾乎全部被人放療

5、時(shí)增加對(duì)腫瘤組織的劑量放療時(shí)增加對(duì)腫瘤組織的劑量因光電轉(zhuǎn)換減少散射線，故減少照片灰霧因光電轉(zhuǎn)換減少散射線，故減少照片灰霧利用造影劑可增加對(duì)比度利用造影劑可增加對(duì)比度.光電效應(yīng)光電效應(yīng)( (光子與原子內(nèi)層電子作用光子與原子內(nèi)層電子作用）體吸收，增加了受檢者的劑量，對(duì)人體有體吸收，增加了受檢者的劑量，對(duì)人體有負(fù)面作用。負(fù)面作用。9(1). 康普頓效應(yīng)的發(fā)生幾率康普頓效應(yīng)的發(fā)生幾率原子序數(shù)的影響原子序數(shù)的影響 康普頓效應(yīng)幾率康普頓效應(yīng)幾率 Z/AZ/A 除氫元素外，大多數(shù)材料具有相同的除氫元素外，大多數(shù)材料具有相同的Z/A ZAcm2 hf1 b. 入射光子能量入射光子能量的影響的影響 康普頓效應(yīng)幾

6、率康普頓效應(yīng)幾率.康普頓效應(yīng)康普頓效應(yīng)( (與原子外層電子作用與原子外層電子作用）10nm2sin00241. 022o Crystal gratingX-Ray o （ o）康普頓康普頓 散射波長(zhǎng)散射波長(zhǎng) spectra o : 入射波長(zhǎng)入射波長(zhǎng)波長(zhǎng)波長(zhǎng)cmhe(2). (2). 散射光子的波長(zhǎng)散射光子的波長(zhǎng)11 hfoXYvhf22oomchfcmhf coscosomvhh sinsin0mvh 22o1cvmm 考慮：考慮：oo cf cf 2sin22oo cmh )nm(002426.0o cmhCompton wavelengthelectron122sin21220 cmhfh

7、fhf 2/sin21220 hfcmhfEe 2)1(2o tgcmhfctg (3).(3).散射光子和反沖電子的角分布散射光子和反沖電子的角分布散射光散射光子能量子能量20min21) (cmhfhfhf 反沖電反沖電子動(dòng)能子動(dòng)能hfcmhfEe21)(20max 散射角散射角與反沖與反沖角關(guān)系角關(guān)系13(3).(3).散射光子和反沖電子的角分布散射光子和反沖電子的角分布 注注: 康普頓效應(yīng)的散射線，是康普頓效應(yīng)的散射線，是X線檢查中最大線檢查中最大的散射線來(lái)源的散射線來(lái)源,且充滿整個(gè)檢查室空間。必須引且充滿整個(gè)檢查室空間。必須引起工作人員和防護(hù)人員的重視起工作人員和防護(hù)人員的重視,并采

8、取防護(hù)措施并采取防護(hù)措施.14hfnZmln2 EEMevhf02. 1效應(yīng)發(fā)效應(yīng)發(fā)生幾率生幾率. . 電子對(duì)效應(yīng)電子對(duì)效應(yīng)15 A. 相干散射相干散射2、X線與物質(zhì)作用的其他過(guò)程線與物質(zhì)作用的其他過(guò)程 射線與物質(zhì)相互作用而產(chǎn)生干涉射線與物質(zhì)相互作用而產(chǎn)生干涉(衍射衍射)的散的散射過(guò)程叫相干散射。比如射過(guò)程叫相干散射。比如X線對(duì)年晶體衍射產(chǎn)線對(duì)年晶體衍射產(chǎn)生的勞厄斑就是相干散射現(xiàn)象生的勞厄斑就是相干散射現(xiàn)象. 相干散射是唯一不產(chǎn)生電離的過(guò)程。相干散射是唯一不產(chǎn)生電離的過(guò)程。 光子與原子核作用發(fā)生核反應(yīng)的過(guò)程。比如光子與原子核作用發(fā)生核反應(yīng)的過(guò)程。比如釋放中子、質(zhì)子、釋放中子、質(zhì)子、粒子和粒子和

9、光子等。光核作光子等。光核作用在用在X線診斷過(guò)程中不能發(fā)生，在放療中發(fā)生線診斷過(guò)程中不能發(fā)生，在放療中發(fā)生率也很低率也很低。 B. .光核作用光核作用16 A. .X線引發(fā)效應(yīng)總線引發(fā)效應(yīng)總結(jié)結(jié)3、各種作用發(fā)生的相對(duì)幾率各種作用發(fā)生的相對(duì)幾率光核作用光核作用普通散射普通散射17 B. .Z和和hf與三種作用的關(guān)系與三種作用的關(guān)系3、各種作用發(fā)生的相對(duì)幾率各種作用發(fā)生的相對(duì)幾率18 C.C.放射診斷學(xué)中放射診斷學(xué)中三種作用發(fā)生的相對(duì)幾率三種作用發(fā)生的相對(duì)幾率表表2 2 放射診斷學(xué)中作用幾率與放射診斷學(xué)中作用幾率與Z Z和和h hf f的關(guān)系的關(guān)系X射射線線能量能量(KeV)水水（Z=7.4)骨骨

10、（Z=13.8)碘化鈉碘化鈉（Z=49.8)光電光電(%)康普頓康普頓(%)光電光電(%)康普頓康普頓(%)光電光電(%)康普頓康普頓(%)207030891194660793316995510019999188123、各種作用發(fā)生的相對(duì)幾率各種作用發(fā)生的相對(duì)幾率194. 4. X ()射線在物質(zhì)中的衰減射線在物質(zhì)中的衰減 當(dāng)當(dāng)X線通過(guò)物質(zhì)時(shí)，由于光電效應(yīng)、康普線通過(guò)物質(zhì)時(shí)，由于光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對(duì)效應(yīng)等作用，使射線的強(qiáng)度頓效應(yīng)和電子對(duì)效應(yīng)等作用，使射線的強(qiáng)度衰減。即物質(zhì)所致的衰減。衰減。即物質(zhì)所致的衰減。射線在物質(zhì)中的衰減射線在物質(zhì)中的衰減隨距離衰減隨距離衰減物質(zhì)所致衰減物質(zhì)所致衰減

11、2221 cAI (W/m2)2114 rPIW 2224 rPIW 212221rrII 20A、單能單能X X線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律(1)、窄束窄束X X線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律4. 4. X ()射線在物質(zhì)中的衰減射線在物質(zhì)中的衰減21光子數(shù)表示則滿足光子數(shù)表示則滿足xeII 0 xII 0lnlnlnIlnI0 xxeNN 0 光子數(shù)光子數(shù)減少但頻減少但頻率不變！率不變?。?0.2 cm-1)4. 4. X ()射線在物質(zhì)中的衰減射線在物質(zhì)中的衰減22A、單能單能X X線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律積累因子積累因子: 某物質(zhì)元某物質(zhì)元中中X光

12、子計(jì)數(shù)率與未光子計(jì)數(shù)率與未碰撞物質(zhì)的碰撞物質(zhì)的X光子計(jì)光子計(jì)數(shù)率之比數(shù)率之比 B。(2)、寬束寬束X X線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律nsnsnnNNNNNNNB 1Ns:物質(zhì)元散射物質(zhì)元散射X光子計(jì)數(shù)率光子計(jì)數(shù)率B是描述散射光子影響反映寬束和窄束區(qū)別的物理量是描述散射光子影響反映寬束和窄束區(qū)別的物理量寬束寬束X線的衰減規(guī)律線的衰減規(guī)律xeBII 0B可以通過(guò)臺(tái)勞級(jí)數(shù)展開(kāi)近似計(jì)算求得可以通過(guò)臺(tái)勞級(jí)數(shù)展開(kāi)近似計(jì)算求得xB 14. 4. X ()射線在物質(zhì)中的衰減射線在物質(zhì)中的衰減23B、連續(xù)連續(xù)X X線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律(1)、連續(xù)、連續(xù)X線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律線在物

13、質(zhì)中的衰減規(guī)律nIIII 21xnxxneIeIeII 00201214. 4. X ()射線在物質(zhì)中的衰減射線在物質(zhì)中的衰減24光子數(shù)光子數(shù)水模厚度水模厚度單能單能X線線連續(xù)連續(xù)X線線4. 4. X ()射線在物質(zhì)中的衰減射線在物質(zhì)中的衰減B、連續(xù)連續(xù)X X線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律(1) (1) 連續(xù)連續(xù)X X線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律nIIII 21xnxxneIeIeII 002012125影響因素影響因素26(2)、X線的濾過(guò)線的濾過(guò) 低能低能X線不能透過(guò)人體線不能透過(guò)人體(吸收吸收)，對(duì)形成，對(duì)形成X線線影像不起作用，但卻大大增加被檢者皮膚照影像不起作用

14、，但卻大大增加被檢者皮膚照射量。為減少無(wú)用低能光子對(duì)皮膚和淺表組射量。為減少無(wú)用低能光子對(duì)皮膚和淺表組織的傷害，需采用適當(dāng)?shù)臑V過(guò)措施，在管口織的傷害，需采用適當(dāng)?shù)臑V過(guò)措施，在管口放置一定均勻厚度的金屬，吸掉低能部分，放置一定均勻厚度的金屬，吸掉低能部分，使平均能量增高。使平均能量增高。4. 4. X ()射線在物質(zhì)中的衰減射線在物質(zhì)中的衰減B、連續(xù)連續(xù)X X線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律27(2)、X線的濾過(guò)線的濾過(guò) a、固有濾過(guò)固有濾過(guò) 包括包括X線管的玻璃管壁、絕緣線管的玻璃管壁、絕緣油、管套上的窗口和不可拆卸的濾過(guò)板。用油、管套上的窗口和不可拆卸的濾過(guò)板。用鋁當(dāng)量表示。鋁當(dāng)量表

15、示。 鋁當(dāng)量：指一定厚度的濾過(guò)材料用相同衰鋁當(dāng)量：指一定厚度的濾過(guò)材料用相同衰減效果的鋁板厚度表示。一般診斷減效果的鋁板厚度表示。一般診斷X光機(jī)的光機(jī)的固有濾過(guò)在固有濾過(guò)在0.5 2 mmAl。對(duì)軟組織攝影則需要低濾過(guò)對(duì)軟組織攝影則需要低濾過(guò)X線線,以增加軟組織對(duì)比度以增加軟組織對(duì)比度.4. 4. X ()射線在物質(zhì)中的衰減射線在物質(zhì)中的衰減B、連續(xù)連續(xù)X X線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律28 b、附加濾過(guò)附加濾過(guò) 包括附加濾過(guò)包括附加濾過(guò)板、遮光器的板、遮光器的濾過(guò)等。濾過(guò)等。根據(jù)衰減厚度根據(jù)衰減厚度能量分布不同能量分布不同, ,依具體情況選依具體情況選擇管電壓和材擇管電壓和材料形

16、狀厚度料形狀厚度4. 4. X ()射線在物質(zhì)中的衰減射線在物質(zhì)中的衰減29濾過(guò)板厚度及對(duì)照射劑量的影響濾過(guò)板厚度及對(duì)照射劑量的影響 使用低濾過(guò)高千伏攝影使用低濾過(guò)高千伏攝影, ,對(duì)受檢者十分有害對(duì)受檢者十分有害. .而厚而厚度濾過(guò)技術(shù)對(duì)受檢者降低劑量有重要意義度濾過(guò)技術(shù)對(duì)受檢者降低劑量有重要意義.鋁板厚度鋁板厚度(mmAl)皮膚照射量皮膚照射量(C/kg)照射量下降百分?jǐn)?shù)照射量下降百分?jǐn)?shù)(%)00.51.03.06.1410-44.78 10-43.28 10-41.20 10-402247804. 4. X ()射線在物質(zhì)中的衰減射線在物質(zhì)中的衰減B、連續(xù)連續(xù)X X線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律線在

17、物質(zhì)中的衰減規(guī)律30楔形或楔形或梯形濾梯形濾過(guò)板過(guò)板4. 4. X ()射線在物質(zhì)中的衰減射線在物質(zhì)中的衰減B、連續(xù)連續(xù)X X線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律31C C、診斷放射學(xué)中診斷放射學(xué)中X X線的衰減線的衰減(1)、人體的構(gòu)成元素和組織密度人體的構(gòu)成元素和組織密度 人體內(nèi)除少量的鈣、磷等中等原子序人體內(nèi)除少量的鈣、磷等中等原子序數(shù)物質(zhì)外，其余全由低原子序數(shù)物質(zhì)組數(shù)物質(zhì)外，其余全由低原子序數(shù)物質(zhì)組成。人體吸收成。人體吸收X線最多的是由線最多的是由Ca3(PO4)2組成的門(mén)牙，吸收組成的門(mén)牙，吸收X線最少的是充滿氣線最少的是充滿氣體的肺。體的肺。4. 4. X ()射線在物質(zhì)中的衰

18、減射線在物質(zhì)中的衰減32C C、診斷放射學(xué)中診斷放射學(xué)中X X線的衰減線的衰減 有效原子序數(shù)：在相同照射條件下有效原子序數(shù)：在相同照射條件下,1kg復(fù)雜物復(fù)雜物質(zhì)與質(zhì)與1kg單質(zhì)吸收輻射能相同時(shí)單質(zhì)的原子序數(shù)。單質(zhì)吸收輻射能相同時(shí)單質(zhì)的原子序數(shù)。 ai為第為第i種元素在單位體積中電子數(shù)的占有比率種元素在單位體積中電子數(shù)的占有比率, Zi為第為第i種元素的原子序數(shù)。如水中種元素的原子序數(shù)。如水中: 氧的電子數(shù)比率氧的電子數(shù)比率 2.68:3.34，氫的電子數(shù)比率，氫的電子數(shù)比率0.66:3.34。氧、氫的原。氧、氫的原子序數(shù)分別為子序數(shù)分別為8和和1，所以，所以 94. 2194. 2 iiZa

19、Z42. 7 4. 4. X ()射線在物質(zhì)中的衰減射線在物質(zhì)中的衰減33C C、診斷放射學(xué)中診斷放射學(xué)中X X線的衰減線的衰減 有效原子序數(shù)的近似公式為有效原子序數(shù)的近似公式為ai為第為第i種元素原子在分子中的原子個(gè)數(shù)，種元素原子在分子中的原子個(gè)數(shù)，Zi為第為第i種種元素的原子序數(shù)。如水中：氧原子個(gè)數(shù)為元素的原子序數(shù)。如水中：氧原子個(gè)數(shù)為1 1，氫原子，氫原子個(gè)數(shù)為個(gè)數(shù)為2 2，所以占有人體大部分成分的水有效原子序，所以占有人體大部分成分的水有效原子序數(shù)為數(shù)為3122114422411 nnnnZaZaZaZaZaZaZ43. 7811281123/144 Z4. 4. X ()射線在物質(zhì)中

20、的衰減射線在物質(zhì)中的衰減34C C、診斷放射學(xué)中診斷放射學(xué)中X X線的衰減線的衰減(2)、X線通過(guò)人體的衰減規(guī)律線通過(guò)人體的衰減規(guī)律 人體各組織器官人體各組織器官X線的衰減各異，一般按骨線的衰減各異，一般按骨骼、肌肉、脂肪和空氣的順序由大到小排列。骼、肌肉、脂肪和空氣的順序由大到小排列。而隨管電壓而隨管電壓(hf)增加衰減減小。增加衰減減小。 341ZAc 以光電效應(yīng)吸收為主以光電效應(yīng)吸收為主4. 4. X ()射線在物質(zhì)中的衰減射線在物質(zhì)中的衰減35C C、診斷放射學(xué)中診斷放射學(xué)中X X線的衰減線的衰減 以手部拍片為例，說(shuō)明以手部拍片為例，說(shuō)明X X線在人體不同組織中線在人體不同組織中的衰減

21、差別及與管電壓的關(guān)系。用的衰減差別及與管電壓的關(guān)系。用40kV拍片拍片1.6104012.0104434.222 骨骨肌肉肌肉而用而用150kV拍片拍片1.2101842.0103918.022 骨骨肌肉肌肉 衰減差別大，衰減差別大，形成高對(duì)比度形成高對(duì)比度4. 4. X ()射線在物質(zhì)中的衰減射線在物質(zhì)中的衰減(2)、X線通過(guò)人體的衰減規(guī)律線通過(guò)人體的衰減規(guī)律36表表5 5 人體不同組織的線衰減系數(shù)人體不同組織的線衰減系數(shù)(m(m-1-1) )管電壓管電壓(kV)脂肪脂肪(102)肌肉肌肉(102)骨骼骨骼(102)4050607080901001101201301401500.33930.

22、26530.21960.20090.19050.18320.18010.17740.17550.17420.17320.17240.40120.29330.24550.22130.20760.19940.19420.19060.18820.18640.18520.18422.44341.41790.96770.73420.60470.54080.48650.45300.42980.41320.40100.391837二、二、其他其他射射線與物質(zhì)的作用線與物質(zhì)的作用 射線即電子流，帶有負(fù)電，其質(zhì)量很射線即電子流，帶有負(fù)電，其質(zhì)量很小，因此在運(yùn)行中容易被其他電子所偏轉(zhuǎn)，小，因此在運(yùn)行中容易被其他電

23、子所偏轉(zhuǎn)，所以其徑跡曲折，其實(shí)際穿透深度小于其所以其徑跡曲折，其實(shí)際穿透深度小于其徑跡長(zhǎng)度。在徑跡長(zhǎng)度。在 射線徑跡的末端射線徑跡的末端,電離密度電離密度最大，這是由于此時(shí)電子能量已顯著降低，最大，這是由于此時(shí)電子能量已顯著降低，速度減慢速度減慢, 與靶物質(zhì)原子作用幾率加大與靶物質(zhì)原子作用幾率加大, 單單位距離內(nèi)形成的離子對(duì)增多。位距離內(nèi)形成的離子對(duì)增多。1. 射線與物質(zhì)的作用射線與物質(zhì)的作用38二、二、其他其他射射線與物質(zhì)的作用線與物質(zhì)的作用在臨床上使用直線加速器發(fā)生的高能電子在臨床上使用直線加速器發(fā)生的高能電子流照射組織時(shí)，主要的電離作用產(chǎn)生在深流照射組織時(shí)，主要的電離作用產(chǎn)生在深部，而部

24、，而 90Sr 放射源放出的放射源放出的 射線則在淺層射線則在淺層（12mm）引起最大電離作用。射程長(zhǎng)短引起最大電離作用。射程長(zhǎng)短取決于電子能量的大小。取決于電子能量的大小。1. 射線與物質(zhì)的作用射線與物質(zhì)的作用39二、二、其他其他射射線與物質(zhì)的作用線與物質(zhì)的作用 射線即氦核組成的粒子流，由射線即氦核組成的粒子流，由2個(gè)質(zhì)子個(gè)質(zhì)子和和2個(gè)中子組成，故帶有個(gè)中子組成，故帶有2個(gè)正電荷，質(zhì)量個(gè)正電荷，質(zhì)量數(shù)為數(shù)為4，比電子質(zhì)量大約，比電子質(zhì)量大約8000倍。倍。 粒子在粒子在組織中通過(guò)較慢，穿透距離甚短，最多只組織中通過(guò)較慢，穿透距離甚短，最多只幾百微米。故幾百微米。故射線由外照射對(duì)機(jī)體不會(huì)產(chǎn)射線

25、由外照射對(duì)機(jī)體不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重危害。生嚴(yán)重危害。2. 射線與物質(zhì)的作用射線與物質(zhì)的作用40二、二、其他其他射射線與物質(zhì)的作用線與物質(zhì)的作用但發(fā)射但發(fā)射粒子的放射性核素進(jìn)入體內(nèi)時(shí)，由粒子的放射性核素進(jìn)入體內(nèi)時(shí)，由于其物理特征，其電離密度較大，造成的于其物理特征，其電離密度較大，造成的損傷則更為嚴(yán)重。此外，放射性治療中用損傷則更為嚴(yán)重。此外，放射性治療中用快中子或負(fù)快中子或負(fù)介子介子照射組織時(shí)，在組織中將照射組織時(shí)，在組織中將產(chǎn)生產(chǎn)生粒子，對(duì)殺傷癌細(xì)胞將起重要作用。粒子，對(duì)殺傷癌細(xì)胞將起重要作用。2. 射線與物質(zhì)的作用射線與物質(zhì)的作用41二、二、其他其他射射線與物質(zhì)的作用線與物質(zhì)的作用 中子不帶電中子

26、不帶電,通過(guò)組織時(shí)不干擾帶電物質(zhì)通過(guò)組織時(shí)不干擾帶電物質(zhì),只有在與原子核直接碰撞時(shí)發(fā)生相互作用只有在與原子核直接碰撞時(shí)發(fā)生相互作用.但慢中子或熱中子但慢中子或熱中子 (能量在能量在0.5eV以下以下) 進(jìn)入進(jìn)入原子核易被俘獲原子核易被俘獲,而快中子而快中子(能量大于能量大于20keV)與原子核主要發(fā)生彈性碰撞與原子核主要發(fā)生彈性碰撞. 在中子與質(zhì)子在中子與質(zhì)子(氫核氫核) 的一次碰撞中的一次碰撞中, 中子的部分能量傳給中子的部分能量傳給質(zhì)子質(zhì)子,產(chǎn)生反沖質(zhì)子產(chǎn)生反沖質(zhì)子,這種帶正電重粒子在組這種帶正電重粒子在組織中速度很快下降織中速度很快下降, 引起高密度電離作用。引起高密度電離作用。3. 中

27、子中子與物質(zhì)的作用與物質(zhì)的作用42二、二、其他其他射射線與物質(zhì)的作用線與物質(zhì)的作用 中子與氧、碳、氮等原子核也發(fā)生彈性中子與氧、碳、氮等原子核也發(fā)生彈性散射，其反沖核引起高密度的電離?？熘猩⑸?，其反沖核引起高密度的電離?？熘凶优c組織中更重的原子核相互作用可引起子與組織中更重的原子核相互作用可引起非彈性散射產(chǎn)生非彈性散射產(chǎn)生射線。此外射線。此外, 中子與物質(zhì)中子與物質(zhì)的原子核作用還會(huì)產(chǎn)生核反應(yīng)的原子核作用還會(huì)產(chǎn)生核反應(yīng), 在反應(yīng)過(guò)在反應(yīng)過(guò)程中釋放帶電重粒子、程中釋放帶電重粒子、 光子或產(chǎn)生放射光子或產(chǎn)生放射性核素。性核素。3. 中子中子與物質(zhì)的作用與物質(zhì)的作用43二、二、其他其他射射線與物質(zhì)的作

28、用線與物質(zhì)的作用 快中子作用于組織時(shí)可產(chǎn)生帶電重粒子?？熘凶幼饔糜诮M織時(shí)可產(chǎn)生帶電重粒子。此外，高能加速器還可將重粒子加速，使此外，高能加速器還可將重粒子加速，使其具有穿透深部組織的能力。例如，質(zhì)子、其具有穿透深部組織的能力。例如，質(zhì)子、氦核、負(fù)氦核、負(fù)介子等可在數(shù)厘米深處產(chǎn)生高密介子等可在數(shù)厘米深處產(chǎn)生高密度的電離，達(dá)到集中殺死癌細(xì)胞的作用度的電離，達(dá)到集中殺死癌細(xì)胞的作用4. 帶電重粒子帶電重粒子與物質(zhì)的作用與物質(zhì)的作用44二、二、其他其他射射線與物質(zhì)的作用線與物質(zhì)的作用 關(guān)于負(fù)關(guān)于負(fù)介子的研究近年來(lái)特別受到放射介子的研究近年來(lái)特別受到放射治療領(lǐng)域的關(guān)注治療領(lǐng)域的關(guān)注. 負(fù)負(fù)介子屬于亞原子

29、粒子介子屬于亞原子粒子,其質(zhì)量為電子的其質(zhì)量為電子的276倍倍,電荷同于電子電荷同于電子, 由同由同步回旋加速器將質(zhì)子加速到極高能量步回旋加速器將質(zhì)子加速到極高能量(500 700MeV)而作用于石墨或鉛靶時(shí)產(chǎn)生而作用于石墨或鉛靶時(shí)產(chǎn)生.當(dāng)其當(dāng)其穿入組織被碳、氧、氫等原子核捕獲穿入組織被碳、氧、氫等原子核捕獲,釋放釋放粒子、中子和質(zhì)子粒子、中子和質(zhì)子,產(chǎn)生高密度電離作用。產(chǎn)生高密度電離作用。4. 帶電重粒子帶電重粒子與物質(zhì)的作用與物質(zhì)的作用451. 輻射與物質(zhì)的作輻射與物質(zhì)的作 用類(lèi)型及能量損失用類(lèi)型及能量損失B. .傳能線密度與相對(duì)生物效應(yīng)傳能線密度與相對(duì)生物效應(yīng)一一. 傳能線密度（傳能線密度（LETLET）定義定義 帶電粒子在組織帶電粒子在組織(或其他或其他物質(zhì)物質(zhì))中經(jīng)過(guò)中經(jīng)過(guò)一定距離時(shí)由于碰撞而損失一定距離時(shí)由于碰撞而損失的能量的能量.(.(J/m)22LE