X射線成像基礎(chǔ)

1、第十六章X射線成像的物理基礎(chǔ)本章教學(xué)要求1. 重點(diǎn)掌握X射線強(qiáng)度和硬度的概念、X射線連續(xù)譜和標(biāo)識(shí)譜的產(chǎn)生機(jī)制及X射線產(chǎn)生的微觀機(jī)制、短波極限公式的應(yīng)用、X射線的衰減規(guī)律。2. 確切理解X射線的基本性質(zhì)、X射線衍射、常規(guī)X射線投影及X射線電子計(jì)算機(jī)斷 層成像（X CT）成像原理。3. 了解X射線機(jī)的基本組成、X射線的醫(yī)學(xué)應(yīng)用。習(xí)題164. 一個(gè)連續(xù)工作的 X射線管，工作電壓是 250kV，電流是40mA問靶上每分鐘 產(chǎn)生的熱量是多少？解：根據(jù)Q0 =IUt，則可得Q0 =40 10 250 103 60=6.0 105J總能量的99%轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，因此靶上每分鐘產(chǎn)生的熱量為Q =99% Q。=5.

2、94 105 J16 5 .X射線譜的最短波長分別為0.01 nm、0.1 nm、1nm的X射線，求加在 X射線兩端的電壓有多大？這時(shí)電子到達(dá)陽極靶時(shí)的動(dòng)能是多少？一1 242解：最短波長-minnm，則1.242(kV)因此，min =0.01 nm時(shí)，有1 2422U11.242 10 (kV)0.01W 二 eg =1.6 101.242 101.99 10 J同理，可得min分別為0.1 nm和1nm,電子到達(dá)陽極靶時(shí)的動(dòng)能為U2 -12.42kVW -1.99 10“JU3=1.242kVW3=1.99 106J166.如果加在X射線管兩端的電壓減少 23kV，最短波長就增加一倍，求

3、連續(xù) x射 線的譜的最短波長。解：根據(jù)/min可得1.2421.2421 minnm，則1.2422minU =U1-U21.2422 1 min1.2421.2420.027 nm2 ：U2 23167.已知巖鹽的晶體點(diǎn)陣是立方體，今有波長為的X射線，以掠射角1050 投射到晶體表面上。如果在反射線方向上，恰好發(fā)生第一級(jí)的加強(qiáng)干涉現(xiàn)象。若巖鹽的晶格常數(shù)d =2.8 1040m，求x射線波長。解：布拉格一烏利夫公式2d sin v - m 在發(fā)生第一級(jí)加強(qiáng)干涉時(shí)，m二1貝U =2dsin -2 2.8 10J0 sin 10.833 =1.05 10，m = 0.105nm1/5 ,求銅的線性

4、吸16 8.厚度為2mm的銅片，能使單色的X射線強(qiáng)度減小到原來的 收系數(shù)和半價(jià)層。解：X射線的吸收規(guī)律為即丨0 攻 eI兩邊同時(shí)取自然對(duì)數(shù)，可得In “ 二 JxIIn 50.21=8.05cmX 二噸 二069? = 0.0861cm = 8.61 10m2 J 8.0516 9 .X射線被吸收時(shí)，要經(jīng)過多少個(gè)半價(jià)層后, 解：X射線的吸收規(guī)律為X射線的強(qiáng)度才減少到原來的0.1%。可得當(dāng)由于射線強(qiáng)度I =0.1%1。時(shí)吸收層的厚度x，則半價(jià)層數(shù)n為X12I =l0e x，則丨04eIIn g =xII1 0In -L由于In 2Xi 2 ：，則In 10Iln“I因此,x1 2In 2In 2

5、-10，即需要經(jīng)過10個(gè)半價(jià)層。1610.設(shè)密度為3g/cm3的物質(zhì)，對(duì)于某種X射線的質(zhì)量吸收系數(shù)為0.03cm2/g。求這種射線束穿過厚度為 1mm 5mm和1cm的吸收層后的強(qiáng)度與原來強(qiáng)度的百分?jǐn)?shù)。解：依據(jù) I =1代顯，式中m，則lemx所以 丄二e_、mx二e0.03x。分別代入吸收層的厚度x =1mm,5mm,1cm的值，可得相1 0應(yīng)厚度下X射線強(qiáng)度與原來強(qiáng)度的百分比% 分別為99.1%, 95.6% , 91.4%。I1。丿-11611.對(duì)波長為0.154nm的X射線，鋁的吸收系數(shù)為132cm，鉛的吸收系數(shù)為261cm1。要得到和1mm厚度的鉛層相同的防護(hù)效果，鋁板的厚度應(yīng)為多少？解：使用鋁板要達(dá)到同使用1mm厚度的鉛版同樣的厚度效果，是指經(jīng)過一定厚度的鋁板后X射線的強(qiáng)度與經(jīng)過1mm厚度的鉛版X射線的強(qiáng)度相同，這種情況下，鋁板與 鉛版的防護(hù)效果相同，J =|2。根據(jù)