X(γ)射線射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律

1、x()射線在物質(zhì)中的衰減、x善意衰減規(guī)律、x射線強(qiáng)度的衰減(包括距離和物質(zhì)引起的衰減)。*距離引起的衰減：從X射線管焦點(diǎn)發(fā)出的X射線向空間的所有方向發(fā)射，焦點(diǎn)位于中心且半徑不同的球體的X射線強(qiáng)度與距離(即半徑)的平方成反比。x射線強(qiáng)度衰減的平方反比定律稱為。牙齒定律只在真空中成立。由于空氣中氣體吸收，嚴(yán)格地說(shuō)不成立，但由于空氣引起的衰減較少，所以在一般拍攝中可以忽略。因此，可以通過(guò)更改從普通照片到X張藝興管焦點(diǎn)到膠片的距離來(lái)調(diào)整X張藝興強(qiáng)度。物質(zhì)引起的衰減：當(dāng)X射線通過(guò)物質(zhì)時(shí)，X射線光子與構(gòu)成物質(zhì)的原子相互作用，產(chǎn)生光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)、電子對(duì)效應(yīng)等。在牙齒過(guò)程中，散射和吸收導(dǎo)致X射線強(qiáng)度下降

2、。性質(zhì)與厚度有關(guān)，也取決于輻射本身的特性。物質(zhì)中X-張藝興強(qiáng)度的衰減規(guī)律是X-張藝興拍攝、透視和X-CT檢查的基本依據(jù)，也是屏蔽防護(hù)設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)。The main contents，單窄光束x善意衰減規(guī)律單能量寬光束x善意衰減規(guī)律連續(xù)x善意衰減規(guī)律x射線通過(guò)人體衰減規(guī)律影響x射線衰減的因素，Have a rest！概述，線衰減系數(shù)質(zhì)量衰減系數(shù)，質(zhì)量能量傳遞和質(zhì)量吸收系數(shù)混合物和化合物質(zhì)量衰減和質(zhì)量吸收系數(shù)，徐璐其他吸收體，徐璐用其他能量的射線測(cè)量：當(dāng)II0 X輻射通過(guò)薄吸收層時(shí)，輻射強(qiáng)度的衰減與物質(zhì)層的厚度和輻射的I0成正比，與線性衰減系數(shù)的數(shù)值有關(guān)。輻射束中光子能量的增加而減少。(a)表示

3、x射線通過(guò)單位厚度的物質(zhì)層時(shí)強(qiáng)度下降的百分比值的線性衰減系數(shù)。相應(yīng)的SI單位m-1。吸收物質(zhì)的密度成正比，隨著材料的物理狀態(tài)而變化。為了避免與吸收物質(zhì)密度相關(guān)，通常使用質(zhì)量衰減系數(shù)、(2)質(zhì)量衰減、質(zhì)量移動(dòng)和質(zhì)量能量吸收系數(shù)。dx是面積為1m2、厚度為dx的立方體中包含的物質(zhì)層的質(zhì)量稱為質(zhì)量厚度，SI單位為“kgm-2”。1表示單位質(zhì)量厚度，1m2面積中均勻分布1kg質(zhì)量吸收物質(zhì)層的厚度值。(b)表示質(zhì)量衰減、質(zhì)量能量傳遞和質(zhì)量能量吸收系數(shù)，/x線通過(guò)質(zhì)量厚度為1kg.m-2的物質(zhì)層后x線強(qiáng)度減小的分?jǐn)?shù)值。質(zhì)量衰減系數(shù)以m表示，SI單位為“m2.kg-1”。(b)質(zhì)量衰減，質(zhì)量能量傳遞和質(zhì)量能

4、量吸收系數(shù)，M優(yōu)點(diǎn)：不受吸收材料密度和物理狀態(tài)的影響。密度和物理狀態(tài)不同，例如水、冰、水蒸氣，但是M都是一樣的。質(zhì)量厚度“l(fā)kgm-2”的水、冰和水蒸氣對(duì)X射線的衰減量相等。MK3Z4越短，X射線衰減越小，滲透能力越強(qiáng)。z越高，x射線衰減越大。(b)質(zhì)量衰減、質(zhì)量能量傳遞和質(zhì)量能量吸收系數(shù)、質(zhì)量衰減系數(shù)x線可以表示物質(zhì)中發(fā)生各種相互作用，相互作用的光子數(shù)可以表示為發(fā)生相互作用的概率。線性衰減系數(shù)是入射光子在物質(zhì)中移動(dòng)單位距離時(shí)發(fā)生平均總相互作用的概率。=c coh k是光電線性衰減系數(shù)。c是康普頓線性衰減系數(shù)。相干散射線性衰減系數(shù)。k是電子對(duì)效應(yīng)線性衰減系數(shù)。(b)質(zhì)量衰減、質(zhì)量能量傳遞和質(zhì)量

5、能量吸收系數(shù)質(zhì)量衰減系數(shù)、總質(zhì)量衰減系數(shù)等于每個(gè)交互過(guò)程質(zhì)量衰減系數(shù)的總和。每個(gè)項(xiàng)目與總衰減系數(shù)的比率取決于光子能量和吸收材料z。，質(zhì)量衰減系數(shù)，(b)質(zhì)量衰減，質(zhì)量能量傳遞和質(zhì)量能量吸收系數(shù)2質(zhì)量能量傳遞系數(shù)，X射線和物質(zhì)的三個(gè)茄子主要作用過(guò)程中，X射線光子能量的一部分轉(zhuǎn)換為電子(光電、反動(dòng)電子和正電子對(duì))的動(dòng)能，另一部分-一些次要光子(特性X射線)S X射線光子能量的輻射傳遞部分。(b)質(zhì)量衰減，質(zhì)量能量傳遞和質(zhì)量能量吸收系數(shù)2質(zhì)量能量傳遞系數(shù)，從物質(zhì)中吸收的是電子傳遞能量的一部分。X射線能量的電子傳輸部分：tr=tr tr ktr tr是線性能量傳輸系數(shù)，表示當(dāng)X射線光子從物質(zhì)通過(guò)單位長(zhǎng)

6、度距離時(shí)，由于各種相互作用，能量傳遞給電子的份額。Tr的SI單位為m-1。Tr、tr、ktr分別是光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對(duì)效應(yīng)中光子能量傳遞到電子能量的線能量傳輸系數(shù)。將光子的能量設(shè)定為H。這里帶電荷的粒子動(dòng)能部分是Etr。與tr的關(guān)系包括：(2)質(zhì)量衰減、質(zhì)量能量傳遞和質(zhì)量能量吸收系數(shù)2質(zhì)量能量傳遞系數(shù)、質(zhì)量能量傳遞系數(shù)：質(zhì)量能量傳遞系數(shù)：如果x線在材料中的質(zhì)量厚度為1kgm-2，則Tr/的SI單位為m2kg-1。(b)質(zhì)量衰減、質(zhì)量能量傳遞和質(zhì)量能量吸收系數(shù)3質(zhì)量能量吸收系數(shù)，光子和物質(zhì)相互作用中傳遞給第二電子的部分能量，實(shí)際上通過(guò)軔致輻射損失吸收的能量等于光子傳遞給第二電子的能量減去

7、因軔致輻射損失而產(chǎn)生的能量。en=tr(1g) g表示能源將成為軔致輻射份額。當(dāng)輔助電子能量低于MeV時(shí)，G經(jīng)常被忽略。En是線性能量吸收系數(shù)，表示當(dāng)X射線從物質(zhì)通過(guò)單位長(zhǎng)度時(shí)，能量實(shí)際被物質(zhì)吸收的份額。(b)質(zhì)量衰減、質(zhì)量能量傳遞和質(zhì)量能量吸收系數(shù)3質(zhì)量能量吸收系數(shù)，en/是質(zhì)量能量吸收系數(shù)，SI單位為m2kg-1。在x射線吸收劑量計(jì)算和各種x射線劑量?jī)x的開發(fā)中，經(jīng)常使用質(zhì)量能量吸收系數(shù)。表示碳的能量傳遞、能量吸收、(b)質(zhì)量衰減、質(zhì)量能量傳遞和質(zhì)量能量吸收系數(shù)、質(zhì)量衰減系數(shù)/入射X線與物質(zhì)交互的概率的總概率是所有可能發(fā)生的相互作用的概率之和。相干散射或其他彈性碰撞發(fā)生時(shí)，光子能量不會(huì)被吸收

8、或遷移到帶電粒子，其能量全部給散射光。在光電效應(yīng)、康普頓散射、電子對(duì)生成和光核反應(yīng)(光子和核作用發(fā)生的核反應(yīng))等過(guò)程中，一些能量被二次光子帶走，其他則被轉(zhuǎn)移到帶電粒子(帶電)。(b)質(zhì)量衰減、質(zhì)量能量傳遞和質(zhì)量能量吸收系數(shù)、質(zhì)量能量傳遞系數(shù)tr/表示在此過(guò)程中，光子能量將傳遞到填充粒子的總和。由于光核反應(yīng)及其他過(guò)程的發(fā)生概率很低，傳記粒子能量主要來(lái)自光電效應(yīng)、康普頓散射、電子對(duì)效應(yīng)。傳送到帶電粒子的能量中，有一部分轉(zhuǎn)移到軔致輻射。質(zhì)量能量吸收系數(shù)en/表示扣除軔致輻射能量后光子傳送到傳記粒子能量，被電離、刺激、實(shí)際物質(zhì)吸收的能量的份額。1，單個(gè)窄束X善意衰減規(guī)律，當(dāng)X射線通過(guò)一定厚度的物質(zhì)層時(shí)

9、，有些光子與物質(zhì)相互作用，有些光子與物質(zhì)不相互作用。光電效應(yīng)和電子對(duì)效應(yīng)，光子被物質(zhì)吸收?？灯疹D效應(yīng)，光子散射，散射光子也能通過(guò)物質(zhì)層。穿過(guò)物質(zhì)層的X射線光子3360 a。遠(yuǎn)射線的光子、能量和方向不變。高能成分b .散射光子，能量和方向都發(fā)生了變化。窄束X射線和指數(shù)衰減定律，單能量輻射：由相同能量的光子組成的輻射。窄光束X射線：不包含散射成分的光束，由物質(zhì)層后面的X射線光子不相互作用或不碰撞的遠(yuǎn)視射線光子組成?！罢瓑K”在物理意義上是“窄塊”的意思。即使光線的寬度恒定，其中也可以稱之為窄束，只要沒(méi)有散射光。窄束X射線和指數(shù)衰減定律，*單窄束X善意指數(shù)衰減定律：II0e-x I0，I分別是X射線入

10、射到物體表面時(shí)的強(qiáng)度和到達(dá)厚度為X的強(qiáng)度。x是吸收材料厚度(m)。I I0e-mxm xmX也可以用質(zhì)量厚度(kgm-2個(gè)單位)表示。上2式僅適用于單窄光束輻射。窄束X射線和指數(shù)衰減定律，(A)無(wú)論吸收體的厚輻射強(qiáng)度如何，均不能減小到0。(b)善意斜率是線性衰減系數(shù)值。half value layer(HVL)，X射線強(qiáng)度降低到初始值的一半所需的物質(zhì)的衰減厚度定義為半值層(HVL)，該層可以表示與線性衰減系數(shù)的關(guān)系。HVL是指X射線光子能量和衰減材料的函數(shù)、衰減材料時(shí)的HVL、窄光束X射線和指數(shù)衰減定律、窄光束X射線和指數(shù)衰減定律、單窄光束X射線通過(guò)材料時(shí)光子數(shù)的減少，而光子能量沒(méi)有變化。其指

11、數(shù)衰減規(guī)律是光線強(qiáng)度在物質(zhì)層中以相同的比例衰減。很厚的吸收物質(zhì)層仍然可以通過(guò)一定強(qiáng)度的光線，不能完全吸收。2，寬光束X善意衰減規(guī)律，在圖2-29中，除去兩個(gè)準(zhǔn)直器后，在屏蔽層散射的光子可以通過(guò)屏蔽層到達(dá)探測(cè)器。這是大塊的情況。(a)寬光束X善意衰減規(guī)律，實(shí)際上光線大部分是寬光束輻射，實(shí)際上很少有窄束。寬梁和窄梁的主要區(qū)別是散射線的影響。大塊的情況下，散射光器在散射一次或多次后也能到達(dá)探測(cè)器，因此被記錄下來(lái)。用窄塊的衰減規(guī)律處理寬塊的問(wèn)題，高估吸收體的弱化能力，屏蔽不安全。用質(zhì)量能量吸收系數(shù)代替質(zhì)量衰減系數(shù)計(jì)算寬梁的衰減，保護(hù)是安全的。(a)寬束X善意衰減規(guī)律，寬束的衰減規(guī)律比較復(fù)雜，與吸收材料

12、厚度的關(guān)系在反水坐標(biāo)中不是直線，而是彎曲。在計(jì)算屏蔽體厚度時(shí)，將累積系數(shù)B修正系數(shù)I=BI0e-x累積系數(shù)添加到窄光束的指數(shù)衰減規(guī)律中，反映了寬光束和窄光束之間的差異，這是描述散射光子影響的物理量。(2)累積系數(shù)，累積系數(shù)B可以表示為與在物質(zhì)中考慮的點(diǎn)的光子總數(shù)比不沖突的遠(yuǎn)射線光子數(shù)比，即Nn表示在物質(zhì)中不碰撞的遠(yuǎn)射線光子數(shù)，Ns表示在物質(zhì)中散射的光子數(shù)，N表示在物質(zhì)中的光子總數(shù)，NNsNn。(2)積累系數(shù)，物理意義：其大小反映了散射光子的數(shù)量對(duì)光子總數(shù)的貢獻(xiàn)。b大于1。理想窄束條件，Ns0，B1。與累積系數(shù)的大小和吸收體的厚度、原子序數(shù)和幾何條件、源和吸收體與考慮點(diǎn)之間的相對(duì)位置以及X張藝興

13、光子的能量等有關(guān)。對(duì)于累積系數(shù)，可以通過(guò)近似計(jì)算方法獲得。不同的輻射量具有不同的累積系數(shù)。3，連續(xù)X善意衰減規(guī)律，連續(xù)X善意均勻物質(zhì)上的衰減X射線過(guò)濾(固有過(guò)濾，附加過(guò)濾)非均勻物質(zhì)上的連續(xù)X善意衰減特性，(1)連續(xù)X善意衰減特性，常規(guī)X線束通過(guò)固定厚度物質(zhì)層時(shí)，使用每個(gè)能量頻譜成分的衰減速度和半值層描述X善意質(zhì)量，但是屏蔽設(shè)計(jì)只需應(yīng)用與牙齒半值層相對(duì)應(yīng)的單個(gè)能量射線的衰減結(jié)果，(a)連續(xù)x善意衰減特性，理論上連續(xù)能量頻譜窄x善意衰減可以解釋為：(a)連續(xù)x善意衰減特性，連續(xù)能譜的x線束是由從最小值到最大值的各種能量的光子組成的混合射線。平均能量一般在最高能量的三分之一到二分之一之間。最大能量

14、為100 keV的連續(xù)X射線等平均能量為40 keV左右，但根據(jù)過(guò)濾的不同，可能會(huì)有一些變化。，(1)連續(xù)X善意衰減特性，(1)連續(xù)X善意衰減特性，吸收物質(zhì)厚度增加，X善意總強(qiáng)度繼續(xù)減少，能源頻譜配置也不斷變化。低能成分快速衰減，以后高能成分越多，X射線譜越窄，X善意平均能量越高。(a)連續(xù)X善意衰減特性，管道電壓的峰值確定X線束的最大光子能量，重復(fù)過(guò)濾的X線束可能使平均能量更接近管道電壓的最大值。X射線管的激勵(lì)電壓和出口處的篩選條件是確定X射線管發(fā)射的X線束線材品質(zhì)的重要條件。(b) x射線過(guò)濾，診斷的x射線是連續(xù)能量頻譜混合射線。通過(guò)人體時(shí)，低能量成分的大部分被皮膚和淺組織吸收，大大增加被

15、檢查者的皮膚暴露量。保護(hù)措施：為了保護(hù)被檢查者，為了盡量減少無(wú)用的低能量光子對(duì)人體皮膚的危害，在X射線管道出口放置濾板(由一定厚度的金屬板制成)，吸收X線束的低能量成分，提高X善意平均能量。(b) x射線過(guò)濾，*1固有過(guò)濾：x射線機(jī)械裝置本身的過(guò)濾，包括x射線管壁、絕緣油層、管套筒窗、不可拆卸的濾板。固有過(guò)濾一般用鋁當(dāng)量表示。X射線過(guò)濾器圖表，(2) X射線過(guò)濾器，*鋁當(dāng)量：固定厚度鋁板和其他固定厚度材料對(duì)X射線的衰減量相同時(shí)，牙齒鋁厚度稱為過(guò)濾材料的鋁當(dāng)量。典型診斷X射線管組件固有過(guò)濾的變化一般在0.52.0 mm鋁當(dāng)量之間，其中主要是玻璃管壁的吸收。*1固有過(guò)濾，2-5典型診斷X射線管組件

16、固有過(guò)濾衰減物質(zhì)厚度(mm)鋁等效(mm)玻璃壁1.40.78絕緣油層2.36 0.07橡膠窗1.02 0.05總計(jì)0.90，*1固有過(guò)濾，個(gè)別特殊情況下應(yīng)使用未過(guò)濾光線，在軟組織照片中低能量光線鈹窗旨在產(chǎn)生低過(guò)濾。用鈹(Z4)替換x射線出口處的玻璃壁，可以通過(guò)比玻璃(Z4)更多的低能射線。牙齒窗口具有最小的固有過(guò)濾，最適合軟組織照片，尤其是劉邦照片。(b) x射線過(guò)濾，*2額外過(guò)濾x射線離開出口后不拆卸的過(guò)濾板到診療床面板，可以用工具拆卸的過(guò)濾板，選擇過(guò)濾板，口罩，診療床板等過(guò)濾的總和稱為額外過(guò)濾板。總過(guò)濾：固有過(guò)濾和附加過(guò)濾的總和。*2額外過(guò)濾，*2額外過(guò)濾，* 2理想過(guò)濾物質(zhì)吸收所有無(wú)用的低能成分，通過(guò)所有有用的高能成分。通過(guò)光電作用選擇能大量吸收低能成分的物質(zhì)，高能成分只能通過(guò)極微量康普頓散射，大部分高能光線都能通過(guò)。在x射線診斷中，經(jīng)常使用鋁(A1)和銅(Cu)作為濾板。鋁原子序數(shù)13，是低能量射線的好過(guò)濾材料；銅原子序數(shù)29，是高能射線的好過(guò)濾材料。*2進(jìn)一步過(guò)濾，一般診斷使用單鋁作為濾板。銅不能單獨(dú)制造濾板。它總是與鋁結(jié)合，作為復(fù)合過(guò)濾板。使用時(shí)高原子序數(shù)銅要面向X射線管，低原子序數(shù)鋁要面向被檢者。由于光電作用能在銅內(nèi)產(chǎn)生8 keV的特征輻射，牙齒射線增加被檢查者的皮膚暴露量，吸收到鋁層。鋁的特征輻射只有1.5 ke