【X线物理与防护】第三节 | X线强度、X线质与X线量

文摘   2025-01-15 17:17   福建  



第三章  X线物理与防护


第三节 X线强度、X线质与X线量
         

 

历年考点串讲
         

 


最长波长与最短波长换算关系,连续X线与最短波长换算关系,X线强度定义与影响因素,X线质与影响因素,最强波长计算公式,影响X线量的因素。


重点复习


X线的质、量及强度等内容。


常见的考题方式:


换算关系、计算公式、影响因素等。


常考的细节:


1.重要公式:λmin = 1.24/U = 1.24/90 = 0.0138nm ;λmax=1.5λmin ;λmean = 2.5λmin。

2.X线强度与光子数目呈正比。

3.X线强度是垂直于X线束传播方向的单位面积上,在单位时间内通过的光子数和能量乘积的总和。

4.X线的波长越短(频率越高),X线的光子所具有的能量就越大,X线的穿透力就越强,即X线质硬。

5.诊断用X线的半值层一般用毫米铝(mmAl)表示。诊断用X线的质,半值层在1.5 ~4mmAl 之间。

6.半值层反映X线束的穿透能力,表征X线质的软硬程度。

7.医用X线摄影中,X线波长在0.008~0.06mm之间。

8.工作时也用半值层、有效能量、等值电压等表示X线的质。

9.影响X线质的因素有管电压,滤过及整流方式(即高压波形)。

10.X线量与靶面物质的原子序数(Z)成正比;与管电压的n次方成正比(诊断能量范围):

i与管电流及曝光时间成正比。



   
         
一、X线的波长与管电压
X线管管电压增高,被加速的电子速度越大。当管电压为90kV时,被加速的电子与靶面撞击时的速度为1.54×1010cm/s,这个电子的能量为
1.6×10-19×90×103=1.44×10-14J
X线管中高速电子的速度并不是与管电压成正比的,这是因为电子质量随着速度变化而变化的缘故。

不同管电压对应不同的连续X线谱,每条谱线都有一个强度最大值,最大强度对应的波长值称为最强波长(。根据实验和计算得出,其值约在最短波长的1.5倍处即:


由于滤过不同,连续X线的平均能量,一般为最大能量的1/3~1/2,例如最高能量为100keV的连续X线,其平均能量在40keV左右。其平均波长(爲λmean)约为最短波长的2.5倍即:


二、X线强度
X线强度是垂直于X线束传播方向的单位面积上,在单位时间内通过的光子数和能量乘积的总和,即X线束中的光子数乘以每个光子的能量。

三、X线质  
X线质又称X线的硬度,它是由X线的波长(或频率)来决定的。
X线的波长越短(频率越高),X线的光子所具有的能量就越大,X线的穿透力就越强,即X线质硬;
反之,X线的波长变长,穿透力变弱,X线的硬度就小。

(一)半值层

X线质的另一种表示方法是半值层(HVL)。所谓半值层是指使入射X线强度衰减到初始值的1/2时,所需的标准吸收物质的厚度,诊断用X线的半值层一般用毫米铝(mmAl)表示。它反映了X线束的穿透能力,表征X线质的软硬程度。

对同样质的X线来说,不同物质的半值层是不一样的。但就同一物质来说,半值层值大的X线质硬,半值层值小的X线质软。诊断用X线,若用半值层来表示,在1.5~4mmAl之间。   
 
(二)管电压

在医用X线摄影时,一般使用25~150kV管电压产生的X线。150kV管电压产生的X线质以波长表示为:


其波长范围从理论上讲可相当宽,但实际上其长波X线已被X线管壁、绝缘油层、放射窗口、附加滤过板等吸收,所以射出X线管壁的X线波长大约是0.06nmo在40kV管电压下产生的X线波长为:


由上述可知:应用于X线摄影中的X线波长在0.008-0.06nm之间。

实际应用中是以管电压和滤过情况来反映X线的质。

四、X线量
X线量是指X线光子的多少。


(一)测量方法

直接准确地测出从X线管发出的X线的多少是相当困难的,可根据X线特性用间接方法来测量,方法是利用X线在空气中产生电离电荷的多少来测定X线的照射量;X线诊断范围内常用管电流与曝光时间乘积(mAs)即管电流量来表示。

(二)影响X线量的因素

X线量与靶面物质的原子序数(Z)成正比;与管电压的n次方成正比(诊断能量范围);与管电流及曝光时间成正比。

从X线管焦点到距离为r的面上的X线量H为:
         

 

    


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