《放射物理与防护》知识重点

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第一章 X 射线

第一节、X 线的发现：

1895 年德国伦琴发现 X 射线。

1896 年法国贝克勒尔在钠盐中发现天然放射性。

1901 年，居里夫人发现了镭，之后又发现了钋。

X 射线的用途：

1. 医学（影像学）领域：核医学成像、X—CT、磁共振成像、热图像、介入性

放射学、内镜技术。

2.工业领域：晶体结构分析、工业探伤、货运集装箱、透视检查、科学研究、

半导体、机械加工

第二节、X 线的本质与特性

X 线属电离辐射，与可见光、红外线、紫外线、 γ 射线完全相同，都是电磁波，

只是 X 线的波长很短。

X 射线的本质属于电离辐射。频率为 3*1016——3*1020Hz,波长为 10--10-3nm.

X 线的本质：

（一）具有波动性

1、干涉、衍射现象 2、偏振现象 3、反射现象 4、折射现象

主要表现在以一定的波长和频率在空间传播，它是一种横波，其传播速度在真

空中与光速相同。

（二）具有粒子性

X 射线的粒子性能解释 X 射线的光电效应、荧光作用、电离作用等过程。

（三）具有波粒二象性

1、在 X 线传播时，突出表现了它的波动性，具有频率和波长，并有干涉、衍射

等现象。

2、X 线在与物质相互作用时，则突出表现了它的粒子特征，具有能量、质量和

动量。

X 线的基本特性：P29

（一）物理特性

1、X 线是直线传播的不可见电磁波。

2、X 线不带电，它不受外界磁场或电场的影响。

3、有穿透性：

由于人体不同组织或器官的密度和元素构成不同，造成穿透人不同部位 X 线强

弱的差异，这正是 X 线透视、摄影和 CT 检查的物理学基础，也是选择屏蔽防护

材料和滤过板材料的依据。

按人体组织对 X 射线透射性能的不同分为四类：

易透性组织较易透性组织中等透射物质不易透射性组织

气体脂肪组织结缔组织骨骼

肌肉组织

软骨血液

4. 荧光作用

5. 电离作用

6. 热作用

（二）X 线化学特性

1、感光作用：可使胶片乳剂感光，能使很多物质发生光化学反应。

2、着色作用：铅玻璃、水晶等物质经大剂量 X 线长期照射后，其结晶体脱水改

变颜色。

（三）生物效应特性

X 线是电离辐射，生物细胞特别是增殖性强的细胞，经一定量的 X 线照射后，可

以产生抑制、损伤、甚至坏死。人体组织被X 线照射后，视其对 X 线敏感程度

的不同，而出现种种反应，这一作用可在放射治疗中得到充分应用。当然，X

线对人体的正常组织也有一定的损伤作用。因此，必须注意防护。

三、X 线的产生条件

产生 X 线必须具备三个基本条件:

(1)要有一个电子源,能根据需要随时提供足够数量的电子,这些电子在电场作

用下奔向阳极,便于形成管电流.

(2)要有一个能经受高速电子撞击而产生 X 线的靶，即阳极。

(3)要有高速电子流。

为获得高速电子流还需具备两个条件：其一是有一个高电压产生的强电场，使

电子从中获得高速运动能；其二有一个真空度极高的空间，以使电子在运动中

不受气体阻挡而降低能量，同时，也能保护灯丝不致因氧化而被烧毁。

第三节、X 射线的发生装置

1.X 射线机（装置）定义：电能→ X 射线能

2.X 射线机分类：

① 诊断机：用于透视、摄影和各种特殊检查的统称为诊断 X 射线机

（CT、MRI、DSA）。

② 治疗机：用于疾病治疗的统称为治疗 X 射线机(加速器、Co60 治疗机)。

第四节 X 线的产生原理

一、电子与物质的相互作用

X 线是高速运动电子在与物质的相互作用中产生，也是在能量转换中产生的， X

线的产生是利用了靶物质的三个性质：核电子、轨道电子的结合能、原子处于

最低能状态的需要。

电子在碰撞过程中的能量损失分为碰撞损失和辐射损失

碰撞损失：高速电子与原子的外层电子作用而损失的能量，其能量全部转化为

热能。

辐射损失：高速电子与原子的内层电子或原子核相互作用而损失的能量，99%转

化为热能。

碰撞损失和辐射损失的区别与联系：

1.当电子处于较低能量时，能量损失主要是碰撞损失，靶原子外层电子的激发

和电离占相当大的比例（原子序数较低时表现尤其明显）。

2.当电子处于高能量时，能量损失由碰撞损失逐渐转为辐射损失（原子序数较

高时表现尤其明显，比如钨、钼）。

二、X 线的产生原理

X 线：

①连续X 线：是高速电子与靶原子核相互作用产生

②特征 X 线：是高速电子与靶原子内层轨道电子相互作用产生

（一）连续 X 射线的产生原理

由于每个高速电子与靶原子作用时的相对位置不同（如左图），且每个电子与

靶原子作用前具有的能量也不同，所以各次相互作用对应的辐射损失也不同，

因而发出的 X 光子频率也互不相同。

使用钨靶保持管电流不变，将管电压从 20kV 增加到50kV 时，测量各波段的相

对强度而绘成的连续 X 线谱。

连续 X 线的最短波长只与管电压有关

I连=KiZUn （ K=常数，i=管电流，Z=原子系数，U=管电压，n=2）

（二）特征 X 射线的产生原理

特征 X 射线产生的物理过程：

产生线状光谱X 线的过程与管电压无关，完全由靶材料的性质决定，它表征靶

物质的原子结构特性，而与其它因素无关。通常把这种辐射称为特征辐射，也

称为标识辐射(characteristic radiation)由此产生的 X 射线称为特征 X 射线。

影响连续 X 线的因素：靶物质、管电流、管电压

特征 X 线产生的条件：管电压大于靶原子的激发电压

影响特征 X 线的因素：管电流

第五节 X 线的量与质

X 线的量与质用 X 线强度来表示。是指

在垂直于 X 线传播方向单位面积上，在单

位时间内通过光子数量与能量乘积的总和。

可见，X 线强度是由光子数目和光

子能量两个因素决定的。

一、X 线的量（数目）

量就是 X 光子的数目。X 线管的管电流决定于阴极灯丝电流，管电流愈大，表明

阴极发射的电子数愈多，则电子撞击阳极靶面产生的 X 线量也愈多，X 线的照射

时间是指X 线机对 X 线管加上高电压而产生 X 线的时间，照射时间愈长，X 线量

愈多，一般用管电流和照射时间的乘积来反映X 线的量，以毫安秒 mAs 为单位。

【例】一次拍片需要的 X 线量为 20mA·s，就可以选择 200 mA×0.1s 或者

100mA×0.2s

二、X 线的质（硬度）

它表示X 线的硬度，即穿透物质本领的大小。管电压形成的电场对阴极电子加

速使其获得足够的能量撞击阳极靶面而产生 X 线，管电压越高，电子从电场中

得到的速度愈高，撞击的力量愈强，产生的 X 线就愈大的贯穿本领。所以，管

电压能反映X 线的质。一般以管电压 Kv 值来表示。

影响 X 线量与质的有关因素:

(一)靶物质的影响→ X 线量

在管电压、管电流、投照时间相同的情况下，阳极靶的原子序数愈高，X 线的

强度也正比地增大，X 线量也愈大。

（二）管电压的影响→X 线量、质

管电流不变时，X 线强度与管电压的平方成正比。

（三）管电流的影响→X 线量

在一定管电压下，X 线的强度决定于管电流。实际上，X 线强度与管电流成正比。

（四）高压波形的影响→X 线质

在放射工作中，应熟练掌握影响 X 线量与质的诸因素，并能根据临床工作需要，

恰当地选择 X 线的量与质，这对提高影像质量和降低受检者的受照剂量都具有

重要意义。

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摘要：

第一章X射线第一节、X线的发现：1895年德国伦琴发现X射线。1896年法国贝克勒尔在钠盐中发现天然放射性。1901年，居里夫人发现了镭，之后又发现了钋。X射线的用途：1.医学（影像学）领域：核医学成像、X—CT、磁共振成像、热图像、介入性放射学、内镜技术。2.工业领域：晶体结构分析、工业探伤、货运集装箱、透视检查、科学研究、半导体、机械加工第二节、X线的本质与特性X线属电离辐射，与可见光、红外线、紫外线、γ射线完全相同，都是电磁波，只是X线的波长很短。X射线的本质属于电离辐射。频率为3*1016——3*1020Hz,波长为10--10-3nm.X线的本质：（一）具有波动性1、干涉、衍射现象2...

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