Xray基础知识1.ppt
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1、X射线物理与防护X X射线的发现与发展射线的发现与发展 X射线的发现射线的发现 X-ray 是由德国仑琴教授在1895年所发现。这种由真空管发出能穿透物体的辐射线,在电磁光谱上能量较可见光强,波长较短,频率较高,相类似之辐射线有宇宙射线等。X射线机的发展简史射线机的发展简史1.离子X射线管阶段(18951912)2.电子X射线管阶段(19131928)3.旋转阳极X射线管阶段(1929)4.X射线影像增强器和X射线电视,电影阶段(1952)5.X射线计算机断层扫描装置(X-CT)(1972)6.数字X射线机阶段2024/5/10 周五2医用诊断X射线机基础X X射线的产生条件射线的产生条件产生
2、产生X射线必须具备三个基本条件射线必须具备三个基本条件:电子源:能根据需要提供足够数量的电子.高速电子流:在强电场作用下,电子作高速定向运动.靶:能够经受高速电子轰击而产生X射线的障碍物.产生产生X-Ray必须要有必须要有X光球管,而光球管,而X光球管基本构造必须拥光球管基本构造必须拥有:有:阴极灯丝(Cathod)阳极靶(Anode)真空玻璃管(Evacuated glass envelope)当然还要有高压电源2024/5/10 周五3医用诊断X射线机基础产生产生X X射线的机理射线的机理 X-ray 产生方式产生方式电离与激发(热辐射):靶原子的外层轨道电子受激跃迁并辐射出红外线.轰击电
3、子时 99%以上能量以此形式消耗.Characteristic(特性辐射)高速电子撞击原子和内层轨道上电子,使之游离且/跃迁释放之能量,即为X-ray。Bremsstrahlung(制动辐射)高速电子突然减速后,其动能转变成能量释放出来,此能量即为X-ray,且此能量谱连续,随减速之程度而有所不同。诊断用X-ray其产生方式所占比例:30%特性辐射70%制动辐射2024/5/10 周五4医用诊断X射线机基础X X射线的辐射谱线射线的辐射谱线 X射线能量强度射线能量强度 在垂直于X射线传播方向上,在单位时间内,单位面积上通过的光子能量.单位:焦耳/厘米2秒(J/cm2 s)Iq连=K1 I Z
4、U2K1约为1.1x10-91.4x10-9管电压增加:每个电子所获得的能量加大,因而短波成分的X射线增多.X射线变硬.管电流增加:单位时间撞击阳靶面的电子数增多,辐射的总强度越大.靶原子序数增大:核电场增强,连续辐射的总强度越大.Iq特=K2 I(U-Uk)nK2和n为常数2024/5/10 周五5医用诊断X射线机基础X X射线的产生效率射线的产生效率高速电子通过碰撞和辐射产生热和X射线X射线的产生效率=K1 Z U例如,钨靶(Z=74),管电压=100kV时 =1.2 10-9 74 105=0.9%X射线管设计要求:1.阳极采用高熔点材料2.X射线管必须具有良好的冷却装置.2024/5/
5、10 周五6医用诊断X射线机基础X X射线与物质的相互作用射线与物质的相互作用X-Ray特性特性於电磁波光谱内 为不可见光 波长范围广光速进行直线散射能穿透物体 会造成散射线能使萤光物质发光 能使底片感光 当当X-ray进入物体时,会有五种形式的作用发生进入物体时,会有五种形式的作用发生不变散射;康普顿效应-产生散射现光电效应(pZ4;p1/(hv)3)-被物体吸收;光蜕变;电子对效应2024/5/10 周五7医用诊断X射线机基础X X射线影像的要素射线影像的要素影响影响Radiographic Quality之三要素:之三要素:Density(黑化度)-mAsContrast(对比度)-kV
6、pSharpness(清晰度)-motion,GeometricX-Ray波长与波长与Film上上contrast之关系之关系 在X-ray穿透过病人,其穿透率主要和病人组织结构及X-Ray波长有关。频率高的X-ray(high kV),能量较高,穿透性好,造成在Film上较低之对比度(low contrast)。频率低的X-ray(low kV),能量较低,较易被人体所吸收,穿透性较差,而在Film上对比度较高(High contrast)。2024/5/10 周五8医用诊断X射线机基础X X射线的衰减规律射线的衰减规律X射线强度衰减的两种方式射线强度衰减的两种方式 距离引起的衰减:Iq1/
7、r2 物质引起的衰减:单能射线的衰减:Iq=I0e-x;光子能量不变连续射线的衰减:低能光子衰减快(p1/(hv)3)半价层半价层(HVL)使X射线束的强度衰减到其初始值一半时所需要的标准吸收物质的厚度.它反映X射线的穿透能力.表示方式:mmAl2024/5/10 周五9医用诊断X射线机基础影响影响X X射线质和量的因素射线质和量的因素影响影响X射线量的因素射线量的因素毫安秒(mAs):Iq mAs管电压(kV):Iq(kV)2距离(r):Iq 1/r2滤过(mm):铝质滤过板厚度影响影响X射线质的因素射线质的因素管电压(kV)滤过:医用X射线机要求2.5mmAl 2024/5/10 周五10
8、医用诊断X射线机基础X X射线的防护射线的防护辐射损伤机理辐射损伤机理X射线能引起构成机体细胞,组织的原子或分子电离.影响辐射损伤的因素:辐射性质;射线剂量;剂量率;照射方式;受照部位;环境因素实际工作中的防护实际工作中的防护限制曝光时间,曝光剂量做好个人屏蔽与防护2024/5/10 周五11医用诊断X射线机基础医用X射线机原理与构造诊断用诊断用X X射线机组成射线机组成X射线机组成要件射线机组成要件X射线球管(X-Ray Tube)限束装置(Collimator)X射线高压发生器(Generator)X射线球管支架装置(Support Device)X射线摄影台(Table)影像增强装置(R
9、&F)平板探测器(Digital Xray)2024/5/10 周五13医用诊断X射线机基础X X射线管的组成射线管的组成X光球管基本构造光球管基本构造阴极灯丝(Cathode)阳极靶(Anode)真空玻璃容器(Evacuated Glass Envelope)绝缘油 外壳(Housing)阴极构造 焦距杯(Focus Cup)灯丝(Filament)长灯丝(大焦点)短灯丝(小焦点)2024/5/10 周五14医用诊断X射线机基础X X射线管的灯丝与焦点射线管的灯丝与焦点阴极灯丝阴极灯丝当电源通过阴极灯丝,此时灯丝会变成红热状态切会释放出电子,同时将会有以下情况产生:Space Charge:
10、在Cathode圈,像云雾般充满着释放出的电子。Thermion Emission:红热的灯丝释放出电子焦点的两种形式焦点的两种形式实际焦点:电子在靶面上轰击的面积.有效焦点:实际焦点在X射线投照方向上的投影.2024/5/10 周五15医用诊断X射线机基础阳极靶的构造阳极靶的构造固定式阳极固定式阳极X-ray Power Output 较低,体积较小 旋转式阳极旋转式阳极阳极是圆盘状具有倾斜边缘,其材质一般是用钼合金(Mdybdenum)或是时墨(Graphite)作为机体,用钨(Tungsten)和少量的铼(Rhenium)合金附着於倾斜之边缘,称此边缘为Target Angle,主要是接
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