第五章放射醫學

X射線的產生及其特征X射線被生物體吸收產生的生物效應的特點和規律放射醫學診斷和治療的方法、技術及應用x射線又稱倫琴射線，是一種頻率比紫外線更高的電磁波頻率范圍：3×1016～3×1020Hz波長：10～0.001nm第一節放射線的產生及特性一、X射線的產生

二、X射線譜三、X射線的基本性質四、物質對X射線的吸收（衰減）規律五、原子核輻射的基本性質X射線發生裝置的原理圖管電流X射線管能量轉換x射線的發生一般應具備兩個基本條件必須有高速飛行的電子流必須有適當的障礙物阻止電子的運動，把電子的動能轉變為x射線的能量X射線管由真空玻璃管內的一個陰極和一個陽極構成陰極常用鎢絲，用低壓電源加熱使其發射電子流陽極常用高熔點金屬材料，作為被電子轟擊的靶在陰極和陽極之間加幾萬到幾十萬伏高壓，被加速的熱電子流奔向陽極，這些高速電子突然被靶阻止時，其動能的一部分或全部轉化為光能向外輻射，即X射線。二、X射線譜（一）標識譜（二）連續譜標識譜和連續譜x射線譜包括兩個主要部分：強度大且具有特定波長的明線光譜，叫做標識X射線。不同的金屬靶材料有不同波長的譜線，表示了靶材料原子的特征。重疊在標識譜線上的是連續X射線。連續譜包括各種波長，任何x射線管都會產生，靶材料的原子序數越大，連續X射線的強度也越強。（一）標識譜標識譜是線狀譜，靶的材料決定譜線的波長，每一種元素都有一套特征射線譜X射線標識譜是由內層電子受激發所引起鎢靶X射線管發射的X射線譜

（二）連續譜

當x射線管中的高速電子流射到陽極靶上時，其中有些電子接近靶的原子能，受到原子核的強電場阻礙而急劇減速和轉向。此時電子的動能一部分轉化為熱，另一部分就轉化為x光子而輻射出來。（二）連續譜

由于各個電子在核電場中受阻的情形不同，加之轉化為熱的量值也不一樣，從而可輻射出各種不同波長的X光子。這樣就產生了連續X射線，其能量由小到大，一直到與電子動能相等的最大值。決定產生軔致輻射的電子數的兩個因素

（1）靶材料的原子序數高，核電場就強。受阻的電子數目多且受到的阻礙大，產生軔致輻射的電子數目多，連續譜也就強；（2）管電壓值越高，電子的速度越快，則越有可能穿進核的區域，產生韌致輻射的幾率大，輻射強。鎢靶X射線管在不同管電壓下的X射線連續譜

（三）連續X射線的最短波長在連續x射線譜中，強度剛為零的波長是連續譜中的最短波長或短波極限。不同的管電壓有不同的短波極限。當電子到達陽極時，電場對電子所做的功全部（動能）都轉變為光子能量，相應發生最短波長的X射線。

（三）連續X射線的最短波長連續譜的最短波長λ0與入射管電壓V有下列關系：式中v0為與λ0相當的最高頻率，Ve為電子到達靶時的動能。

三、X射線的基本性質（一）X射線的強度與硬度

（二）x射線的一般性質X射線的強度X射線的強度表示X射線強弱的物理量。在一定程度上表示X射線（X光子）的量。定義單位時間內通過與射線方向垂直的單位面積上的輻射能量。影響因素增加管電流能使光子數增加，可以增加X射線的強度增加管電壓，可以使每個光子的能量增加，也能增加強度表征通常是在不改變管電壓的情況下，通過管電流來調節X射線的強度。故在一定的管電壓下，用管電流的毫安數來表示X射線的強度。X射線的硬度X射線的質用硬度表示，它決定于每個光子的能量大小。與光子的數量無關。對于一定的物質，光子的能量愈大，其貫穿本領愈強。X射線的硬度影響因素加在X射線管的電壓愈高，電子撞擊鎢靶時的速度愈大，產生的X射線光子能量就愈大表征習慣上常用管電壓的千伏數來表示X射線的硬度。在醫學上常把X射線的硬反分為極軟、軟、硬、極硬四類。

（二）x射線的一般性質

物理特性

穿透作用熒光作用

電離作用

熱作用

化學特性感光作用著色作用生物效應穿透作用X線有很強的貫穿本領由于X線波長短，具有較高的能量，在與物質作用時，物質對其吸收較弱。X線的貫穿本領不僅與X線的能量有關，還與被貫穿的物質本身結構和原子性質有關同一X線對原子序數較低的元素所組成的物質，如空氣、紙張、木材、水、肌肉組織等，其貫穿本領較強對原子序數較高的元素組成的物質，如鉛、鋁、銅、骨等，貫穿本領相對較弱對人體而言，人體不同組織密度和成分的不同，使得X線對人體不同組織的穿透性也就不同痛風X片熒光作用當X線照射某種物質時，能夠發出熒光如鎢酸鈣、鉑氧化鋇等醫學中透視用的熒光屏X線攝影用的增感屏影像增強器中的輸入屏、輸出屏電離作用具有足夠能量的X線光子可以撞擊出物質中的電子，使電子脫離原子而產生第一次電離。被擊脫的電子仍有足夠的能量，又與其他原子作用產生次級電離。利用空氣中電離電荷(或電流)的多少來測定X線的照射量。是X線損傷和治療的基礎。熱作用X線被物質吸收，最終絕大部分都將變為熱能，使物體升溫。感光作用可以使膠片乳劑感光，能使很多物質發生光化學反應應用于人體X線攝影和工業無損探傷檢查著色作用某些物質，如鉛玻璃、水晶、氰化鋇等經X線長期大劑量照射后，其結晶體脫水漸漸改變顏色四、物質對X射線的吸收規律當X射線通過任何物質時，光子與物質中的原子發生各種相互作用，光子數不斷減少，一部分光子被吸收，其能量轉化為其它形式的能量。還有些光子被散射而改變行進方向，同時也損失一部分能量。X射線的貫穿本領與物質對X射線的吸收是一個事物的兩個方面，吸收強，貫穿就小；吸收弱，貫穿就大。單色平行x射線的吸收規律單色平行x射線的吸收規律遵從朗伯定律：解方程可以得到式中I0是入射（X=0處）的x射線強度，I是通過厚度為x的物質層后的射線強度，μ稱為線性衰減系數或線性吸收系數。顯然，μ愈大則射線在物體中減弱愈快。

半價層

X射線在各種物質中強度被吸收一半的厚度，稱為該種物質的半價層，由式可以得到半價層與吸收系數之間的關系式：影響吸收的因素原子序數愈大的物質，吸收本領愈大人體肌肉組織的主要成分是H、O、C等，而骨的主要成分是Ca3（PO4）2，因此骨骼的質量吸收系數比肌肉組織大約150倍，在X射線照片或透視熒光屏上顯示出明顯的陰影。在腸胃透視時服食鋇鹽鉛板作最廣泛的防護材料影響吸收的因素波長愈長的X射線，愈容易被吸收X射線的波長愈短，其貫穿本領愈大，硬度愈大在淺部治療時應使用較低的管電壓在深部治療時則用較高的管電壓當X射線管發出的含有各種波長的射線進入吸收體后，長波比短波衰減的快，短波所占的比例愈來愈大，平均能量也愈來愈高，稱之為硬化。五、原子核輻射的基本性質1、放射性衰變2．衰變規律3．放射性元素的來源1、放射性衰變α衰變β－衰變β＋衰變電子俘獲γ衰變2．衰變規律放射性核素的原子核數目是以指數規律隨時間