医学成像技术课件-2X射线的产生VIP免费

医学成像喻罡副教授中南大学生物医学工程研究所X-射线产生2一、理解韧致辐射与标识（特征）辐射的产生原理二、了解影响X射线发射谱的因素目标电磁辐射E=hf=hc/λ波长能量h为普朗克常数c为光速电磁辐射光谱X射线是由高速电子撞击物质的原子所产生的一种波长较短的电磁波，且具有波粒二象性.波长范围在0.001nm-1nm或更长波长<0.1nm硬X射线波长>0.1nm软X射线原子结构原子结构：原子核(Z质子与N中子)Zorbitalelectrons原子序数（Z）确定原子的化学性质原子质量数A=Z+N电子数=核内质子数（Z）ZAX原子序数nt原子质量数nt能级结合能（BindingEnergy）一个电子的结合能等于使电子脱离原子所需的能量。结合能：与原子序数有关，随原子序数的增加而增加。注意：只有较高原子序数元素的K壳层电子所有的结合能是在临床诊断用的X-射线光子的相同能量范围内。K-shell:69.5keVL-shell:12keVM-shell:3keVN-shell:1keVO-shell:0.1keV钨（Z=74)K-shell:2个电子L-shell:8个电子M-shell:18个电子N-shell:32个电子O-shell:50个电子电子辐射电子辐射的两个基本原理：•1.要使一个电子移至更高能级或脱离原子（电离），必须从某些能源获得能量。•2.如果一个电子移至更低的能级，电子必须释放出能量，通常出现某种形式的辐射。X射线产生机制1.电子源2.高速电子流3.产生X-射线的靶X-射线管X射线管是具有阴极和阳极的真空管，阴极用钨丝制成，通电后可发射热电子，阳极（就称靶极）用高熔点金属制成（一般用钨，用于晶体结构分析的X射线管还可用铁、铜、镍等材料）。用几万伏至几十万伏的高压加速电子，电子束轰击靶极，X射线从靶极发出。电子轰击靶极时会产生高温，故靶极必须用水冷却，有时还将靶极设计成转动式的。X-射线管阳极:阳极是X射线管的正极,与电源中的正端连接.目前有两种类型阳极:固定阳极与旋转阳极.X射线管阳极的主要功能:(1)把电子的能量转换成X辐射(2)把转换过程中产生的热量散掉.转化效率:(1)阳极材料的原子序数(Z)(2)电子本身的能量阳极靶面:是阳极中受电子轰击的区域,在固定阳极X射线管中,靶为一镶嵌在铜阳极上的钨合金.而在旋转阳极X射线管中,整个旋转的圆盘都是靶.目前钨是作为靶的主要材料主要原因是:(1)钨原子序数较大，可以产生高效率的射线。(2)钨的热传导性好，是一种有效的散热金属(3)钨材料具有很高的熔点(3410℃)。X-射线管X射线靶的特征元素元素符号原子序数K特征X射线熔点钨钼铑WMORh74424559.0keV17.4keV19.7keV3410OC2600OC3200OC某些用于乳房射线管,其阳极使用钼制成.它产生的标X射线光子所具有的能量很适合这种特殊应用.X-射线管阴极:是射线管的负极，主要由灯丝和聚焦罩两部分组成。灯丝通常采用高熔点的钨丝材料绕制而成。阴极的主要作用是从电路中发射电子，并且把它们会聚成预先设计好的电子束聚焦在阳极靶面上。X-射线管X-射线的焦点:实际焦点与有效焦点对X线成像质量影响最大的因素之一就是X线管的焦点。实际焦点---灯丝辐射的热电子在靶面上的轰击面积。有效焦点---实际焦点在X线投照方向上的投影。角度电子束宽度有效焦点实际焦点胶片X-射线管角度越小----分辨率越好电子束宽度有效焦点实际焦点胶片角度电子束宽度增加实际焦点大小实际焦点胶片‘X-射线管设实际焦点宽为a，长为b，则投影后宽度不变，长度为bsin，即有效焦点＝实际焦点＊sin表示阳极靶面与Ｘ线投照方向的夹角。一般固定阳极Ｘ线管的靶角为15～20度减小有效焦点面积可通过减小靶角来实现，但靶角太小，由于Ｘ线辐射强度分布的变化，投照方向的Ｘ线量将大大减少。焦点大小对影像清晰度的影响X-Ray焦点---有效焦点愈小,影像清晰度越高，图像锐利度越好。X射线产生机制当高速电子束轰击金属靶时会产生两种不同的X射线。一种韧致辐射(连续X射线)，另一种是标识辐射(特征X射线)。它们的性质不同、产生的机理不同，用途也不同。1.韧致辐射：是高速电子与靶原子核发生相互作用的结果,其释放的能谱是连续的.2.标识辐射：是高速电子与内层电子相互作用,产生标识辐射.也叫特征辐射,特征辐射的谱是线状的.韧致辐射韧致辐射的产生高速电子打到靶上，电...