文档介绍：
生物医学工程医学成像技术

X-Ray Tube
Focal Plane
Film
X-ray产生
1895 年德国物理学家伦琴在研究阴极射线管中气体放电现象时,用一只嵌有两个金属电极(一个阳极,一个阴极)的密封玻璃管,将管内空气抽出,并在电极两端加上几万伏的高压。为了防止高压放电时的光线外泄,在玻璃管外面套上一层黑色纸板,他在暗室中进行这项实验时,偶然发现距管子2m 远的地方,一块用铂氰化钡溶液浸洗过的纸板发出了明亮的荧光。再进一步试验,用纸板、木板、书都遮挡不住这种荧光,更令人惊奇的是,当用手去拿这块发荧光的纸板时,竟在板上看到了手骨的影像。当时伦琴认定这是一种人眼看不见但能穿透物体的射线。由于当时无法解释它的原理,不明它的性质,故借用数学中代表未知数的“X”作代号,称为X 射线,一直延用至今。由于伦琴发现了X 射线,逐渐形成了一门崭新的学科——医用放射诊断学。他的发现在人类历史上具有极其重要的意义,它为自然科学的医学开辟了一条崭新的道路。为此,1901 年伦琴荣获物理学第一个诺贝尔奖。
1. X线的基础知识
(1)X线的产生
在医学诊断用的X线管中,被加热的灯丝发射出电子,在30~200千伏高压的作用下,灯丝射出的电子被吸引到阳极靶子上,这些电子与靶内的原子相互作用产生X射线,X射线穿过管壁发射出来。
旋转阳极式X线管
左图:
旋转式阳极式X线管
在X线产生的过程中伴生出大量的热,只有少于1%的入射电子能量转换成了X射线,99%的转化成热能,为了使热能从被轰击的区域尽快散除,以免损坏靶面,现代X线管中设计了旋转阳极。
阴极
动
能
势
能
100
100
50
50
0
0
阳极
电子(100keV)
高能
低能
电子
热量
焦斑
X线
射线的产生
X射线的产生
特征X射线:原子核外电子的跃迁
连续X射线:高速运动电子与靶原子核作用
+
特征X射线
特征X射线的能量:
h :普朗克常数
ν:X射线的频率
λ:X射线的波长
c :光速
En1:轨道能级(外)
En2:轨道能级(内)
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射线的产生
X射线的产生
特征X射线:原子核外电子的跃迁
连续X射线:高速运动电子与靶原子核作用
+
连续X射线
连续X射线的能量:
h :普朗克常数
c :光速
V :加速电子的电场电压
e :电子电荷量
νmax :X射线的频率
λmin :X射线的波长
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(2)X线的性质
X线在本质上属电磁波。~,相当于光子能量为25Kev至1Mev。X线具有以下基本性质:
物理特性:
(a)穿透作用: X线波长短,能量大,能穿透一般光线不能穿透的物质。用来检查人体内部器官的结构是很合适的。
(b)荧光作用: 当X线照射某些物质时可产生荧光,利用这一性质,可以在荧光屏上直接观察X线图像。