X射线在物质中的衰减课件.ppt

医学成像技术-第1.4节定量计算：以手部拍片为例，说明X线在人体不同组织中的衰减差别及与管电压的关系。用40kV拍片骨肌肉而用150kV拍片骨肌肉衰减差别大，形成高对比度医学成像技术-第1.4节1.4X射线在物质中的衰减当X线通过物质时，由于光电效应、康普顿效应和电子对效应等作用，使射线的强度减弱。即物质所致的衰减。x射线在物质中传播过程中强度减弱包括1.传播过程中距离导致的扩散衰减（能量的分散）2.吸收衰减医学成像技术-第1.4节X射线强度衰减的平方反比定律：均匀介质中的射线强弱I1/I2=r22/r21I1,I2分别表示半径为r1r2的球面上x射线强度注：1.此式只是用于点源的球面发射2.只能在真空中成立，但空气中产生的减弱很少改善途径：改变射线管焦点到胶片的距离从而调节射线强度返回医学成像技术-第1.4节一、单能X射线的衰减二、连续X射线的衰减三、X射线的滤过四、诊断X射线的衰减医学成像技术-第1.4节一、单能窄束x射线在物质中衰减的实验规律–△I=μ·I·△x（强度的减弱=比例系数·厚度）令△x→0，dI=–μ·IdxI=I0exp(–μx)穿过厚度为x的均匀物质后射线强度=入射射线强度·exp（–线性衰减系数?厚度）lnIlnI0x可见：1.不论吸收体多厚，辐射强度的理论值永不为零2.对数坐标中，射线强度的对数与吸收体的厚度呈直线关系，直线的斜率等于线性衰减系数μ。下一页医学成像技术-第1.4节单能：由能量相同的光子组成的x射线窄束：射线中不存在散射成分。实际中，将射线通过钻有细长孔的厚铅板做成的准直器之后的射线看作窄束。准直器作用:吸收散射线返回医学成像技术-第1.4节光子数减少但频率不变！医学成像技术-第1.4节修正宽束（含有散射线成分）射线衰减公式：I（探测器收到的含有散射线的射线光子）=BI0（入射的宽束射线光子）exp（-μ′x）B:积累因子，是描述散射光子影响反映宽束和窄束区别的物理量，即某物质元中X光子计数率与未碰撞物质的X光子计数率之比B=1+μ′x（B≧1）μ′：被检物质的有效线性衰减系数，与吸收体厚度、形状、面积、探测体与吸收体之间的距离、光子的能量有关。x：被检物质的厚度医学成像技术-第1.4节二、连续能谱x射线在物质中的衰减规律连续能谱x射线束指能量从最小值到最大值之间的各种光子组合成的混合射线束。连续x射线的有效能量：如果某一单能射线的吸收系数与连续Χ射线在特定厚度范围内平均吸收系数相等，便可用此单能射线的能量来表示连续Χ射线的平均能量，称作有效能量。连续能谱窄束x射线的衰减I=I1+I2+?+In=I01exp(-μ1x)+I02exp(-μ2x)+?+I0nexp(-μnx)医学成像技术-第1.4节连续能谱x射线的衰减特点比单能射线衰减更大；强度变小（射线量减小），硬度变大（质提高），且逐渐接近入射射线中的最高能量（低能光子易被吸收，射线束通过物质后高能成分所占比率相对增大）医学成像技术-第1.4节光子数水模厚度100kv单能X线100kv连续X线连续能谱x射线与比单能射线衰减比较如图，可见连续X射线衰减更大。医学成像技术-第1.4节决定X射线衰减程度的因素1.射线本身的性质（单能或连续，高能或低能）在100kv能量范围内，射线与物质作用系数随射线能量的增加而减少，即线性衰减系数减少，射线穿透力越强，2.吸收物质的性质（物质的密度，原子序数，每千克物质所含电子数）3.物质厚度总结：作为整体效应，不管哪种作用占优势，X线能量↑，光电效应发生的概率↓，衰减量↓，透过量↑。下一页医学成像技术-第1.4节吸收物质密度越大，原子序数越高，每千克电子数越多，使射线衰减的能力越强，射线的穿透越差。医学成像