課程2-云南省醫(yī)學高等?？茖W校資料課件

醫(yī)學影像成像原理

X線物理基礎2課時目標★1、說出X線產生的必備條件★2、詳述X線的能譜特點3、簡述影響X線輻射譜線產生的因素第二節(jié)X線的產生與能譜特點

一、X線產生的條件（一）X線產生的必備條件-----電子源-----高速運動的電子流；-----適當的障礙物---靶（二）X線產生機制

燈絲發(fā)射的自由電子，受電場力的作用高速飛向陽極，撞擊陽極靶物質發(fā)生能量轉換，使高速電子所帶的動能轉換為X線能。X線產生的必備條件及機制11132口述在診斷用X線范圍內，只有約1%左右的能量轉換成X線，約99.8%左右的能量則轉換為熱能，使陽極溫度迅速上升。

二、X線的能譜特點X線是一種以電磁波形式表現的能，它具有自己的能譜特點。（一）X線的輻射能譜高速電子與陽極靶原子“撞擊”的結果，可產生不同波長的兩種類型的光輻射。(僅指那1%的X線)X線的輻射能譜波長長，能量低的電磁波（占99%）波長短，能量大的電磁波---X線（占1%）如可見光、紅外線、紫外線。成為熱源韌致輻射或連續(xù)放射標識X線或特征X線是高速運動的電子與核電場作用突然減速所產生是高速運動的電子與原子內層（軌道）電子作用所產生1.韌致放射（連續(xù)放射）是高速運動的電子與靶原子核電場作用所產生。（1）產生過程

如圖4-8所示，高速電子進入陽極經過靶物質原子核附近時，受到原子核引力的作用失去能量----動能，并以X線光（hυ），即X線能的形式放出（發(fā)生能量轉換），

是高速運動的電子與靶原子核電場作用所產生這種情況下所釋放的X線光子能量分布是連續(xù)的(2)產生連續(xù)光譜的原因：-----管電壓不同：通常是脈動直流電壓，每個電子與靶原子作用前具有的動能不同，與靶原子相互作用后損失的能量也各不相同-----離核遠近不同：離核越近，阻止作用越強，能量損失越多，輻射的波長越短，若一次作用其能量全部轉換成X線能時，X光子的能量為最大。

（2）光譜特點

----波譜的最短波長（λmin）：連續(xù)X線中最短波長λmin=1.24/V（nm）V為管電壓值。光子的能量雖大但數量不多，實際上，電子的最大動能全部轉換為X線能是極個別的例λmin=1.24/150

=0.008nm----波譜的中心波長（λm）：約為λm=1.5λmin。在連續(xù)譜中最大強度所對應的波長叫中心波長，每一個管電壓，都有一個中心波長，管電壓愈高，中心波長愈短（向左移）。在X線診斷中，以中心波長鄰近兩側的波段起主要作用。

-----波譜的曲線位移：隨著管電壓升高，各種波長的強度均相應地增加，同時，各曲線所對應的中心波長和最短波長均向短波方向移動，即λmin和λm隨kV升高而向短波方向移動，這種現象稱為連續(xù)X線譜的位移規(guī)則

-----波譜的X線強度計算：連續(xù)譜的X線強度往往采用以下經驗公式：

I連＝KIZV2

I為管電流，Z為原子序數，V為管電壓，K為常數約等于1.1×10-9～1.4×10-9。

韌致放射或連續(xù)放射是X線診斷用射線中最主要的部分2.標識放射（特征輻射）標識放射是高速運動電子將靶原子的內層軌道電子擊出后發(fā)生電子躍遷所產生的。（1）產生過程

圖4-10所示。電子撞擊陽極靶面靶原子內層軌道的電子獲得能量克服核的引力并脫離軌道逸出留下空位原子呈不穩(wěn)定狀態(tài)較高能級電子來填充多余的能量便以X光子的形式放出（其能量等于能級差）.該光子的能量完全取決于陽極材料的元素特征，與管電流無關。

EKLMK輻射（△E

）E-E1標識放射產生過程E11/2mv2P66改錯！在醫(yī)用診斷X線中，僅K系標識X線有用，其它各系波長較長，能量較低，均被X線管壁和濾過層所吸收。（2）標識X線光譜特點-----某一定靶物質，能產生標識X線是有管電壓要求的。高速電子的能量只有大于或等于K電子的結合能時，才能把K電子擊脫，而產生K系標識線。例如，鎢的K層電子結合能為69.5keV，若低于該激發(fā)電壓，則K系標識X線將不會產生。

-----標識X線的波長是固定不變的。★-----標識X線的最短波長與靶材料的原子序數的平方成正比。在醫(yī)用診斷X線中，僅K系標識X線有用，其它各系波長較長，能量較低，均被X線管壁和濾過層所吸收。-----標識X線的強度標識X線的強度與管電壓V和管電流有如下關系：IK＝K2(U－UK)n

式中：IK為K系標識X線強度，K2和n為常數，n約等于1.5～1.7；U為管電壓，UK為K系的激發(fā)電壓，i為管電流。

在醫(yī)用X線中，標識X線只占很少一部分，并不重要。對于鎢靶X線管來說，管電壓在69.5kV以下不產生K系輻射，在80kV～150kV之間，K系輻射只占整個輻射量的1O%～28%，150kV以上特征輻射相對減少。

★綜上所述，從X線管發(fā)射出的X線，不是單一能量的，而是由各種不同強度的X線組成的，其能量是很難用一個數值來表示的一條連續(xù)的能量譜，標識射線雖能量一定，但僅占很小部分，因而在實際工作中并不重要

三、影響X線輻射譜線產生的因素

---管電流---管電壓---電壓波形---陽極靶物質（一）管電流的影響

管電流只影響X線的強度，而不影響X線的質，即X線的最短波長和中心波長均不發(fā)生變化。

（二）管電壓的影響-----管電壓不僅影響X線的量，也影響X線的質。隨管電壓的增高，X線束中的高能光子成分增多，連續(xù)X線譜的最短波長和最強波長的位置均向短波方向（即高能端）移動，但標識X線譜的位置不變

-----經驗規(guī)則：kV增加15%就相當于mAs增加一倍。例如，管電壓為50kV時，大約增加7kV，則相當于mAs增加一倍的效果。主要是因為X線束的高能光子增加，穿透力強，到達膠片上的光子增加約一倍所至。

（三）電壓波形的影響X線管上所加的電壓都是脈動高壓：有半波整流、單相全波整流與三相六脈沖、十二脈沖輻射譜線對比，同樣的電壓和毫安秒，管電壓波形越平滑，X線束中的硬線成分越多，曲線下的面積也較大，同時譜線向高能量方向偏移。但標識X線的波長不因電壓波形的改變而改變。

（四）靶物質的影響連續(xù)X線的強度與靶物質的原子序數成正比（圖4-15），標識X線完全是由靶物質的原子結構特性所決定，靶物質的原子序數越高，則軌道電子的結合能越大，所產生的標識X線能量也越大。

2、關于X線檢查的敘述，錯誤的是

A、一種無創(chuàng)傷，無損傷的臨床診斷方法

B、直視體內組織器官和病灶；

C、不改變或不破壞機體完整的情況下，

對活體器官的形態(tài)進行觀察

D、可對活體器官功能進行觀察

E、檢部位必須具有對比，方可有效

［答案］(A)5、關于物質結構的敘述,錯誤的是

A、物質由原子組成

B、核外電子具有不同殼層

C、一般每層上的電子數最多是2n2個

D、核外的帶負電荷的電子稱為“電子云”E、一般每層上的電子數最多是2n個

［答案］(E)［答案］(D)6、關于原子核外結構的敘述，錯誤的是A、原子均由核及核外電子組成B、電子沿一定軌道繞核旋轉C、核外電子具有不同殼層D、K層最多容納8個電子E、K層電子半徑最小

［答案］(A)

7、關于原子能級的相關敘述，錯誤的是

A、電子在各個軌道上具有的能量是連續(xù)的

B、原子能級，以電子伏特表示

C、

結合力與原子序數有關

D、移走軌道電子所需的最小能量叫結合能

E、原子處于能量最低狀態(tài)時叫基態(tài)

［答案］(C)8、關于X線的敘述，錯誤的是A、X線是一種電磁波B、X線波長長，穿透力弱C、L層比M層產生的X線波長長D、L層比M層產生的X線波長短E、X線波長與電子所在殼層有關［答案］(E)9、關于X線產生條件的敘述，錯誤的是A、電子源B、高速電子流C、阻礙電子流的靶面D、高速電子與靶物質相互作用的結果E、X線管的靶面均由鉬制成

［答案］(B)10、關于連續(xù)X線光子能量的敘述，錯誤的A、X線是一束混合能譜B、能量大X線波長長C、能量決定于電子的能量D、能量決定于核電荷E、能量決定于電子接近核的情況

［答案］(B)11、關于特征X線的敘述，正確的是A、X線波長僅與管電壓有關B、內層軌