1、X射線射線在物質(zhì)中的衰減規(guī)律 X線的衰減規(guī)律X線強(qiáng)度的衰減，包括距離與物質(zhì)所致的衰減。*距離引起衰減：從X線管焦點(diǎn)發(fā)出的X線向空間各個(gè)方向輻射，在以焦點(diǎn)為中心而半徑不同的球面上的X線強(qiáng)度與距離(即半徑)的平方成反比，叫X線強(qiáng)度衰減的平方反比法則。該定律只在真空中成立，在空氣中由于氣體的吸收嚴(yán)格說(shuō)是不成立的，但由于空氣引起的衰減很少，在一般攝影中可忽略不計(jì)。故在一般攝影中，可通過(guò)改變X射線管焦點(diǎn)到膠片的距離來(lái)調(diào)節(jié)X射線的強(qiáng)度。物質(zhì)引起衰減：X線通過(guò)物質(zhì)時(shí)，由于X線光子與構(gòu)成物質(zhì)的原子發(fā)生相互作用而產(chǎn)生光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對(duì)效應(yīng)等，在此過(guò)程中由于散射和吸收使X線強(qiáng)度衰減。性質(zhì)和厚度有關(guān)，而且

2、還取決于輻射自身的性質(zhì)。X射線強(qiáng)度在物質(zhì)中的衰減規(guī)律是X射線攝影、透視及X-CT檢查的基本依據(jù)，同時(shí)也是屏蔽防護(hù)設(shè)計(jì)的理論根據(jù)。The main contents概述單能窄束X線的衰減規(guī)律單能寬束X線的衰減規(guī)律連續(xù)X線的衰減規(guī)律X線通過(guò)人體的衰減規(guī)律影響X線衰減的因素Have a rest!概述線衰減系數(shù)質(zhì)量衰減系數(shù)、質(zhì)能轉(zhuǎn)移及質(zhì)能吸收系數(shù)混合物和化合物質(zhì)量衰減與質(zhì)能吸收系數(shù)(一)線性衰減系數(shù)K(一)線性衰減系數(shù)當(dāng)吸收體不存在時(shí)，K點(diǎn)輻射強(qiáng)度為I0在輻射源和探測(cè)器之間放置厚度為X的很薄一層物質(zhì)，由于吸收和散射K點(diǎn)的輻射強(qiáng)度變?yōu)镮。強(qiáng)度改變 II0-I，-表示強(qiáng)度的衰減。用不同的吸收體、不同能量

3、的射線進(jìn)行測(cè)量時(shí)： II0 X 輻射在穿過(guò)薄吸收層時(shí)，輻射強(qiáng)度的衰減與物質(zhì)層的厚度及輻射的I0成正比，同時(shí)與線性衰減系數(shù)的數(shù)值有關(guān)；隨輻射束中光子能量的增加而減小。(一)線性衰減系數(shù) 表示X線穿過(guò)單位厚度的物質(zhì)層時(shí)強(qiáng)度減少的百分?jǐn)?shù)值。其SI單位 m-1。近似正比于吸收物質(zhì)的密度，隨材料的物理狀態(tài)變化。為避開(kāi)同吸收物質(zhì)密度的相關(guān)性而便于使用，通常采用質(zhì)量衰減系數(shù)(二)質(zhì)量衰減、質(zhì)能轉(zhuǎn)移及質(zhì)能吸收系數(shù)dx表示面積為1m2、厚度為dx的立方體所包含物質(zhì)層的質(zhì)量，稱為質(zhì)量厚度，SI單位“kgm-2”。若為1稱為單位質(zhì)量厚度，表示在1m2面積上均勻分布1kg質(zhì)量吸收物質(zhì)層的厚度值。(二)質(zhì)量衰減、質(zhì)能轉(zhuǎn)

4、移及質(zhì)能吸收系數(shù)/表示X線在穿過(guò)質(zhì)量厚度為1kg.m-2的物質(zhì)層后X線強(qiáng)度減少的分?jǐn)?shù)值。質(zhì)量衰減系數(shù)用m表示，SI單位“m2.kg-1” 。(二)質(zhì)量衰減、質(zhì)能轉(zhuǎn)移及質(zhì)能吸收系數(shù)m優(yōu)點(diǎn)：不受吸收物質(zhì)的密度和物理狀態(tài)的影響。如水、冰和水蒸汽，雖然它們的密度和物理狀態(tài)不同，但它們的m都一樣，質(zhì)量厚度“l(fā)kgm-2” 的水、冰和水汽對(duì)X線都有同等量的衰減。 mK3Z4 愈短，X線衰減愈少，穿透本領(lǐng)愈強(qiáng)；Z愈高，X線衰減愈大。(二)質(zhì)量衰減、質(zhì)能轉(zhuǎn)移及質(zhì)能吸收系數(shù)質(zhì)量衰減系數(shù) X線在物質(zhì)中可發(fā)生各種相互作用，相互作用的光子數(shù)可用發(fā)生相互作用的幾率來(lái)表示。線性衰減系數(shù)是入射光子在物質(zhì)中穿行單位距離時(shí)，平

5、均發(fā)生總的相互作用的幾率。 =+c+coh+k 為光電線性衰減系數(shù)；c為康普頓線性衰減系數(shù)；coh為相干散射線性衰減系數(shù)；k為電子對(duì)效應(yīng)線性衰減系數(shù)。(二)質(zhì)量衰減、質(zhì)能轉(zhuǎn)移及質(zhì)能吸收系數(shù)質(zhì)量衰減系數(shù)總的質(zhì)量衰減系數(shù)等于各相互作用過(guò)程的質(zhì)量衰減系數(shù)的和：至于每一項(xiàng)在總衰減系數(shù)中所占的比例，隨光子能量和吸收物質(zhì)Z而變化。質(zhì)量衰減系數(shù)(二)質(zhì)量衰減、質(zhì)能轉(zhuǎn)移及質(zhì)能吸收系數(shù) 2質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù) 在X線與物質(zhì)的三個(gè)主要作用過(guò)程中，X線光子能量都有一部分轉(zhuǎn)化為電子(光電子、反沖電子及正負(fù)電子對(duì))的動(dòng)能，另一部分則被-些次級(jí)光子(特征X線、康普頓散射及湮滅輻射)帶走，總的衰減系數(shù)可表示為兩部分的和，即： =t

6、r+s trX線光子能量的電子轉(zhuǎn)移部分； s X線光子能量的輻射轉(zhuǎn)移部分。(二)質(zhì)量衰減、質(zhì)能轉(zhuǎn)移及質(zhì)能吸收系數(shù) 2質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)物質(zhì)中吸收的就是電子轉(zhuǎn)移部分能量。X線能量的電子轉(zhuǎn)移部分： tr=tr+tr+ktrtr為線性能量轉(zhuǎn)移系數(shù)，表示X線光子在物質(zhì)中穿行單位長(zhǎng)度距離時(shí)，由于各種相互作用，能量轉(zhuǎn)移給電子的份額。tr的SI單位是m-1。 tr 、tr 、ktr分別為光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對(duì)效應(yīng)過(guò)程中光子能量轉(zhuǎn)移為電子能量的線能量轉(zhuǎn)移系數(shù)。設(shè)光子的能量為h，其中轉(zhuǎn)移給帶電粒子的動(dòng)能的部分為Etr，則tr和的關(guān)系可表示為：(二)質(zhì)量衰減、質(zhì)能轉(zhuǎn)移及質(zhì)能吸收系數(shù) 2質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)為：

7、 質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)表示X線在物質(zhì)中穿行質(zhì)量厚度為1kgm-2時(shí)，因相互作用其能量轉(zhuǎn)移給電子的份額。 tr/的SI單位是m2kg-1。 (二)質(zhì)量衰減、質(zhì)能轉(zhuǎn)移及質(zhì)能吸收系數(shù) 3質(zhì)能吸收系數(shù) 光子與物質(zhì)相互作用過(guò)程中轉(zhuǎn)移給次級(jí)電子的能量，有一部分是通過(guò)軔致輻射損失掉，真正被物質(zhì)吸收的能量等于光子轉(zhuǎn)移給次級(jí)電子的能量減去因軔致輻射損失的能量： en=tr(1g) g表示能量變?yōu)檐愔螺椛涞姆蓊~，隨吸收體原子序數(shù)的增加而增大。當(dāng)次級(jí)電子能量在MeV以下時(shí)，g常忽略不計(jì)。en為線性能量吸收系數(shù)，表示X線在物質(zhì)中穿行單位長(zhǎng)度時(shí)，能量真正被物質(zhì)吸收的份額。(二)質(zhì)量衰減、質(zhì)能轉(zhuǎn)移及質(zhì)能吸收系數(shù) 3質(zhì)能吸收系數(shù)e

8、n /叫做質(zhì)能吸收系數(shù)，SI單位是m2kg-1。在計(jì)算X線吸收劑量及研制各種X線劑量?jī)x時(shí)，經(jīng)常用到質(zhì)能吸收系數(shù)。碳的能量轉(zhuǎn)移、能量吸收光子能量(MeV)Etr (MeV)Een (MeV)0.010.008650.008650.10.01410.01411.00.4400.440107.307.0410095.6271.9(二)質(zhì)量衰減、質(zhì)能轉(zhuǎn)移及質(zhì)能吸收系數(shù)質(zhì)量衰減系數(shù) /表示入射X線與物質(zhì)相互作用的總幾率，是所有可能發(fā)生的相互作用的幾率之和。發(fā)生相干散射或其它彈性碰撞時(shí)，光子能量既不被吸收，也不轉(zhuǎn)移給帶電粒子，它的能量全部給了散射光子。在光電效應(yīng)、康普頓散射、電子對(duì)產(chǎn)生和光核反應(yīng)(光子與原

9、子核作用發(fā)生的核反應(yīng))等過(guò)程中，部分能量被次級(jí)光子帶走，其余部分轉(zhuǎn)移給帶電粒子。(二)質(zhì)量衰減、質(zhì)能轉(zhuǎn)移及質(zhì)能吸收系數(shù)質(zhì)能轉(zhuǎn)移系數(shù)tr/ 表示這些過(guò)程中光子能量轉(zhuǎn)移給帶電粒子的總和。因光核反應(yīng)及其它過(guò)程的發(fā)生幾率很小，帶電粒子的能量主要來(lái)自光電效應(yīng)、康普頓散射、電子對(duì)效應(yīng)。傳遞給帶電粒子的能量，其中又有一部分轉(zhuǎn)移給軔致輻射。質(zhì)能吸收系數(shù)en /表示扣除軔致輻射能量后，光子交給帶電粒子的能量中用于造成電離、激發(fā)，真正被物質(zhì)吸收的那部分能量所占的份額。一、單能窄束X線的衰減規(guī)律X線通過(guò)一定厚度的物質(zhì)層時(shí)，有些光子與物質(zhì)發(fā)生了相互作用，有些則沒(méi)有。光電效應(yīng)和電子對(duì)效應(yīng)，則光子被物質(zhì)吸收。康普頓效應(yīng)，

10、則光子被散射，散射光子也可能穿過(guò)物質(zhì)層。穿過(guò)物質(zhì)層的X線光子: a.原射線束中的光子，能量和方向均未變化,即高能成分 b.散射光子，能量和方向都發(fā)生改變。窄束X線及其指數(shù)衰減規(guī)律單能輻射：由相同能量的光子組成的輻射。窄束X線：是指不包括散射成分的射線束，通過(guò)物質(zhì)層后的X線光子，僅由未經(jīng)相互作用或稱為未經(jīng)碰撞的原射線光子所組成。“窄束”是指物理意義上的“窄束”。即使射線束有一定寬度，只要其中沒(méi)有散射光子，就可稱之為窄束。窄束X線及其指數(shù)衰減規(guī)律*單能窄束X線的指數(shù)衰減規(guī)律： II0e-xI0、I分別為X線入射到物體表面時(shí)的強(qiáng)度和到達(dá)厚度為x處的強(qiáng)度；x為吸收物質(zhì)厚度，單位為m 。還可表示成： I

11、 I0e-mxmxmX為質(zhì)量厚度，單位為kgm-2。上兩式只適用于單能窄束輻射。窄束X線及其指數(shù)衰減規(guī)律(a)不論吸收體多厚輻射強(qiáng)度不能降低為0。(b) 直線的斜率就是線性衰減系數(shù)值。HVL(half value layer)X射線強(qiáng)度衰減到其初始值一半時(shí)所需某種物質(zhì)的衰減厚度定義為半價(jià)層(HVL)，它與線性衰減系數(shù)的關(guān)系可表示為： 與線性衰減系數(shù)的意義一樣，HVL亦是X射線光子能量和衰減物質(zhì)材料的函數(shù)，當(dāng)指明衰減材料后，HVL表示該種物質(zhì)對(duì)X射線光子的衰減能力。 窄束X線及其指數(shù)衰減規(guī)律窄束X線及其指數(shù)衰減規(guī)律單能窄束X線在通過(guò)物質(zhì)時(shí)只有光子個(gè)數(shù)的減少，無(wú)光子能量的變化。其指數(shù)衰減規(guī)律就是射

12、線強(qiáng)度在物質(zhì)層中都以相同的比率衰減。很厚的吸收物質(zhì)層，仍可能有一定強(qiáng)度的射線透過(guò)，不可能完全被吸收。二、寬束X線的衰減規(guī)律把圖2-29中的兩個(gè)準(zhǔn)直器去掉后，在屏蔽層中發(fā)生散射的光子，可能穿過(guò)屏蔽層到達(dá)探測(cè)器，這是寬束的情況。(一)寬束X線的衰減規(guī)律實(shí)際上射線多為寬束輻射，而真正窄束的情況極少。寬束與窄束的主要區(qū)別在于散射線的影響。寬束情況下，散射光子經(jīng)過(guò)一次或多次散射仍可到達(dá)探測(cè)器而被記錄。若用窄束的衰減規(guī)律來(lái)處理寬束的問(wèn)題，將會(huì)過(guò)高估計(jì)吸收體的減弱能力，對(duì)屏蔽是不安全的。用質(zhì)能吸收系數(shù)代替質(zhì)量衰減系數(shù)計(jì)算寬束的衰減，對(duì)防護(hù)是安全的。(一)寬束X線的衰減規(guī)律寬束的衰減規(guī)律比較復(fù)雜，與吸收物質(zhì)厚

13、度的關(guān)系在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)中不是直線，而出現(xiàn)彎曲。計(jì)算屏蔽體厚度時(shí)，在窄束的指數(shù)衰減規(guī)律上加入積累因子B修正 I=BI0e-x 積累因子是描述散射光子影響的物理量，反映了寬束與窄束的差別。 (二)積累因子積累因子B可表示為物質(zhì)中所考慮的那一點(diǎn)的光子總計(jì)數(shù)率與未經(jīng)碰撞的原射線光子計(jì)數(shù)率之比，即： Nn為物質(zhì)中未經(jīng)碰撞的原射線光子的計(jì)數(shù)率，Ns為在物質(zhì)中散射光子的計(jì)數(shù)率， N為在物質(zhì)中光子的總計(jì)數(shù)率，NNsNn。(二)積累因子物理意義：其大小反映了散射光子數(shù)對(duì)總光子數(shù)的貢獻(xiàn)。B大于1。在理想的窄束條件下，Ns0，B1。積累因子的大小與吸收體的厚度、原子序數(shù)和幾何條件，以及源與吸收體和考慮點(diǎn)之間的相對(duì)位置

14、，X射線光子的能量等因素有關(guān)。對(duì)于積累因子可以通過(guò)近似計(jì)算法求得：不同的輻射量有不同的積累因子。三、連續(xù)X線的衰減規(guī)律 連續(xù)X線在均勻物質(zhì)中的衰減X線濾過(guò)（固有濾過(guò)、附加濾過(guò)）連續(xù)X線在非均勻物質(zhì)中的衰減(一)連續(xù)X線的衰減特點(diǎn)一般X線束具有連續(xù)分布的能譜，當(dāng)它穿過(guò)一定厚度的物質(zhì)層時(shí)，各能譜成分的衰減速率并不一樣，它不遵守單一的指數(shù)衰減規(guī)律，連續(xù)X線束的衰減規(guī)律比單能射線復(fù)雜得多。雖然也用半價(jià)層來(lái)描述X線的質(zhì)，但在屏蔽設(shè)計(jì)中，不能簡(jiǎn)單地套用與此半價(jià)層相應(yīng)的單能射線的衰減結(jié)果。(一)連續(xù)X線的衰減特點(diǎn)理論上連續(xù)能譜窄束X射線的衰減可這樣描述：(一)連續(xù)X線的衰減特點(diǎn)連續(xù)能譜的X線束是從某一最小值

15、到某一最大值之間的各種能量的光子組成的混合射線，其平均能量一般在最高能量的1/3到1/2之間。如最高能量為100 keV的連續(xù)X線其平均能量在40 keV左右，但由于濾過(guò)的不同可能有些變化。(一)連續(xù)X線的衰減特點(diǎn)100KeV(一)連續(xù)X線的衰減特點(diǎn)吸收物質(zhì)厚度增加，X線的總強(qiáng)度不斷衰減，其能譜組成也不斷變化。低能成分衰減得快，愈到后來(lái)高能成分愈多，X線能譜變窄，提高了X線的平均能量。(一)連續(xù)X線的衰減特點(diǎn)管電壓的峰值決定了X線束的最大光子能量，重復(fù)濾過(guò)的X線束，其平均能量只能愈加趨近與管電壓對(duì)應(yīng)的最大值。X線管的激發(fā)電壓與出線口處的濾過(guò)條件，是決定X線管所發(fā)射X線束線質(zhì)的重要條件。(二)X

16、線濾過(guò)診斷用X線是連續(xù)能譜混合射線。通過(guò)人體時(shí)，絕大部分低能成分都被皮膚和淺表組織吸收，大大增加了被檢者的皮膚照射量。防護(hù)措施：為保護(hù)被檢者，盡量減少無(wú)用的低能光子對(duì)人體皮膚的傷害，所以要在X線管出線口處放置濾過(guò)板(用一定均勻厚度的金屬片制成)，把X線束中的低能成分吸收掉，將X線的平均能量提高。(二)X線濾過(guò)*1固有濾過(guò)：指X線機(jī)設(shè)備本身的濾過(guò)，即從X線管陽(yáng)極靶面到不可拆卸的濾過(guò)板之間濾過(guò)的總和，包括X線管的管壁、絕緣油層、管套上的窗口和不可拆卸的濾過(guò)板。固有濾過(guò)一般都用鋁當(dāng)量表示。X線濾過(guò)示意圖(二)X線濾過(guò)*鋁當(dāng)量：指一定厚度的鋁板和一定厚度的其它物質(zhì)對(duì)X線具有同等量的衰減時(shí)，則此鋁板厚度

17、即稱為濾過(guò)物質(zhì)的鋁當(dāng)量。典型診斷X線管組裝體的固有濾過(guò)的變化一般在0.52.0 mm鋁當(dāng)量之間，其中主要是玻璃管壁的吸收。*1固有濾過(guò) 2-5 典型診斷X線管組裝體的固有濾過(guò)衰減物質(zhì) 厚度(mm) 鋁當(dāng)量(mm)玻 璃 壁 1.40 0.78絕緣油層 2.36 0.07膠木窗口 1.02 0.05總 計(jì) 0.90*1固有濾過(guò)個(gè)別特殊情況需要使用沒(méi)有經(jīng)過(guò)濾過(guò)的射線，因?yàn)闉V過(guò)雖然能提高X線的平均能量，但它卻能降低組織的對(duì)比度。在軟組織攝影中，使用低能射線(30kV)時(shí)，若降低對(duì)比度就會(huì)影響照片質(zhì)量。鈹窗口是為產(chǎn)生低濾過(guò)設(shè)計(jì)的。把X線管出線口的玻璃壁換上鈹(Z4)，它比玻璃能透過(guò)更多的低能射線，這種

18、窗口具有最小的固有濾過(guò)，最適合軟組織照像，特別是乳腺攝影。(二)X線濾過(guò) *2附加濾過(guò)X線離開(kāi)出線口后，從不可拆卸的濾過(guò)板到診視床床面板之間，包括用工具可拆卸的濾過(guò)板、選擇濾過(guò)板、遮線器及診視床床板等濾過(guò)的總和稱為附加濾過(guò)。總濾過(guò)：固有濾過(guò)與附加濾過(guò)的總和。*2附加 濾過(guò)*2附加濾過(guò)理想濾過(guò)物質(zhì)把一切無(wú)用的低能成分吸收，有用的高能成分全部透過(guò)。選擇某種物質(zhì)，它通過(guò)光電作用能大量地吸收低能成分，高能成分通過(guò)時(shí)僅有極微量的康普頓散射，絕大部分高能射線都能通過(guò)。X線診斷中常選用鋁(A1)和銅(Cu)作濾過(guò)板。鋁原子序數(shù)是13，對(duì)低能射線是很好的濾過(guò)物質(zhì)；銅原子序數(shù)是29，對(duì)高能射線是很好的濾過(guò)物質(zhì)。

19、*2附加濾過(guò)一般診斷中是用單一的鋁作濾過(guò)板。銅不能單獨(dú)作濾過(guò)板，它經(jīng)常和鋁結(jié)合為復(fù)合濾過(guò)板。使用時(shí)高原子序數(shù)的銅要面向X線管，低原子序數(shù)的鋁要面向被檢者。因?yàn)楣怆娮饔迷阢~內(nèi)能產(chǎn)生8 keV的特征輻射，這種射線增加被檢者的皮膚照射量，用鋁層把它吸收掉；鋁的特征輻射只有1.5 keV，可被空氣吸收。*2附加濾過(guò) (1)濾過(guò)板的厚度國(guó)際上建議診斷X線的總濾過(guò)(固有濾過(guò)和附加濾過(guò))：電壓50kVp以下，總濾過(guò)0.5mmAl；電壓5070kVp，總濾過(guò)1.5mmAl；電壓70kVp以上，總濾過(guò)2.5mmAl。*2附加濾過(guò)不同厚度的鋁濾過(guò)板對(duì)不同能量的單能射線衰減的百分?jǐn)?shù) 光子能量 光子衰減的百分?jǐn)?shù) (k

20、eV) 1mm Al 2mm Al 3mm Al 10mm Al 10 100 100 100 100 20 58 82 92 100 30 24 42 56 93 40 12 23 32 73 50 8 16 22 57 60 6 12 18 48 80 5 10 14 39 100 4 8 12 35*2附加濾過(guò) (2)濾過(guò)板對(duì)被檢者照射量的影響：實(shí)驗(yàn)證明濾過(guò)板對(duì)被檢者有明顯的防護(hù)作用。在60kVp的X線用18cm厚的骨盆模型實(shí)驗(yàn)時(shí)，用3mm的鋁濾過(guò)板，可使被檢者的照射量減少80。*2附加濾過(guò)濾板厚度（mmAl）皮膚照射量（mR）照射量下降百分?jǐn)?shù)0238000.51850221.01270

21、473.046580*2附加濾過(guò)不同厚度的鋁濾過(guò)板，對(duì)不同能量的X線在骨盆模型(18cm)上得到同等黑化度的照片所需要的照射時(shí)間鋁濾過(guò)板 60kVp100mA 130kVp100mA(mm) 照射時(shí)間 照射時(shí)間 照射時(shí)間 照射時(shí)間 (s) 增加(%) (s) 增加(%) 無(wú) 1.41 -0.12 - 0.5 1.61 14 0.12 0 1.0 1.64 17 0.12 0 3.0 2.14 52 0.12 0*2附加濾過(guò) (3)濾過(guò)對(duì)照射條件的影響濾過(guò)板對(duì)低能光子大量吸收，對(duì)高能成分也有少量的衰減。補(bǔ)償對(duì)高能射線的衰減，攝影中都采用增加照射時(shí)間辦法解決。用不同厚度的鋁濾過(guò)板，產(chǎn)生同等黑化度的

22、照片，照射時(shí)間應(yīng)增加。60kVp射線，3mm的鋁濾過(guò)照射時(shí)間需增52；130kVp射線，增加濾過(guò)后不需增加照射時(shí)間。通常使用濾過(guò)板后雖然增加了照射時(shí)間，但被檢者的受照劑量是大幅度減少，起到保護(hù)作用。連續(xù)X線在非均勻物質(zhì)中的衰減單能窄束X線在非均勻物質(zhì)中的衰減連續(xù)窄束X線在非均勻物質(zhì)中的衰減 混合物和化合物質(zhì)量衰減與質(zhì)能吸收系數(shù) 如果物質(zhì)是混合物，其密度為，所含各元素的質(zhì)量衰減系數(shù)分別為(/)l、(/)2、各組成元素的重量百分比為1、 2、。混合物總的質(zhì)量衰減系數(shù)： 用同樣的形式可計(jì)算混合物的質(zhì)能吸收系數(shù)。化合物的有效原子序數(shù)化合物分子中各原子的化學(xué)結(jié)合能很小，可把化合物作為混合物來(lái)處理。研究混

23、合物或化合物等復(fù)雜物質(zhì)對(duì)X線的衰減規(guī)律時(shí)，經(jīng)常用到有效原子序數(shù)。有效原子序數(shù)是指在相同的照射條件下，l kg復(fù)雜物質(zhì)與1 kg單質(zhì)所吸收的輻射能相同時(shí)，此單質(zhì)的原子序數(shù)就稱為復(fù)雜物質(zhì)的有效原子序數(shù)。化合物的有效原子序數(shù)有效原子序數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式： 近似式： ai是第i種元素原子在分子中的原子個(gè)數(shù)。化合物的有效原子序數(shù)水的有效原子序數(shù)是Z水=7.42人體的軟組織與水的有效原子序數(shù)相近，實(shí)驗(yàn)證明水和軟組織對(duì)X線的吸收也非常一致，可用水作軟組織的仿真模型。骨的有效原子序數(shù)是13.8，可用原子序數(shù)為13的鋁代替作仿真模型。四、X線通過(guò)人體的衰減規(guī)律X線束進(jìn)入人體，一部分被吸收和散射，另一部分透過(guò)人體沿原方向

24、傳播。透過(guò)的X線按特定形式分布，形成了X線影像。透過(guò)的X線與衰減的X線同等重要，如果全部X線都透過(guò)，膠片呈現(xiàn)均勻黑色，沒(méi)有任何影像；四、X線通過(guò)人體的衰減規(guī)律如果所有X線都被衰減，膠片呈現(xiàn)一片白色，也沒(méi)有X線影像，X線影像是人體的不同組織對(duì)射線不同衰減的結(jié)果。人體組織對(duì)X線的衰減按骨、肌肉、脂肪、空氣的順序由大變小。四、X線通過(guò)人體的衰減規(guī)律有些組織比其它組織能衰減更多的射線，這種差別就形成了X線影像的對(duì)比度。為了增加組織間的對(duì)比度，常用各種人工造影檢查，來(lái)擴(kuò)大X線的診斷范圍。愈大的物質(zhì)，衰減X線愈多，骨對(duì)X線的衰減比水大，影像中骨在膠片上呈現(xiàn)灰白色。四、X線通過(guò)人體的衰減規(guī)律衰減系數(shù)不僅與吸

25、收物質(zhì)的Z和密度有關(guān)，而且還與射線能量的三次方成反比。20 keV低能射線，在不同組織中均以光電作用為主，這時(shí)骨的線性衰減系數(shù)(0.48m-1)是水的(0.078m-1)6倍，這樣大的衰減差別在X線照片上呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的對(duì)比。100 keVX線照像，這時(shí)骨對(duì)X線的衰減仍比水大，差別僅0.6倍，影像的對(duì)比度明顯降低。四、X線通過(guò)人體的衰減規(guī)律隨著射線能量的增加，散射作用占了絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，光電作用僅占很少的份額，這時(shí)骨與水的衰減差別完全決定于密度的差別。射線能量從20 keV到100 keV，X線的康普頓衰減系數(shù)僅減少20，X線的光電衰減系數(shù)減少了99%以上。用100 keV的高能X線時(shí)，骨和水對(duì)X線的衰

26、減差別幾乎全部是由散射作用的數(shù)量不同造成。四、X線通過(guò)人體的衰減規(guī)律四、X線通過(guò)人體的衰減規(guī)律肌肉，42 kV時(shí)光電作用與康普頓作用所占比例相等，90 kV時(shí)，散射已占90。骨的Z較高，光電作用所占的面積近似等于肌肉中光電作用的2倍。在骨中，光電作用與散射作用所占比例相等的電壓是73 kV。五、影響X線衰減的因素診斷用X線的能量范圍內(nèi)，只有光電作用、康普頓散射和相干散射三種作用形式，光子能量和Z對(duì)發(fā)生這些作用的幾率都有直接影響。(一)射線能量和原子序數(shù)(二)組織的密度(三)克電子數(shù)五、影響X線衰減的因素(一)射線能量和原子序數(shù) 表 光電作用的百分?jǐn)?shù)X線能量 Z水=7.4 Z骨=13.8 ZNa

27、I=49.8 (keV) 20 65% 89% 94% 60 7% 31% 95%100 2% 9% 88%(一)射線能量和原子序數(shù)隨著X線能量增加，光電作用的百分?jǐn)?shù)下降；當(dāng)Z增加時(shí)光電作用的百分?jǐn)?shù)增加。20keV的低能X線，不論吸收物質(zhì)的Z如何，主要是光電作用。高Z的吸收物質(zhì)(NaI)，在整個(gè)診斷X線的能量范圍內(nèi)主要都是光電作用；Z較低的水和骨，隨射線能量的增加，康普頓散射占主要地位。(一)射線能量和原子序數(shù)1射線能量 對(duì)相互作用的類型有影響外，也對(duì)X線的衰減有直接影響。通過(guò)10cm的水，單能射線透過(guò)的百分?jǐn)?shù)能量（keV）透過(guò)百分?jǐn)?shù)（%）200.04302.5407.05010.06013.

28、08016.010018.015022.01射線能量透過(guò)光子的百分?jǐn)?shù)隨射線能量的增加而增加。對(duì)低能光子，絕大部分通過(guò)光電作用被衰減，只有極少數(shù)光子透過(guò)。隨著射線能量的增加，康普頓散射占了優(yōu)勢(shì)，透過(guò)光子的百分?jǐn)?shù)仍然隨射線能量的增加而增加。一般規(guī)律：不管哪一種基本作用占優(yōu)勢(shì)，都是射線的能量愈高，透過(guò)光子的百分?jǐn)?shù)愈大。高Z的吸收物質(zhì)并不完全遵守這個(gè)規(guī)律。(一)射線能量和原子序數(shù)2原子序數(shù) 對(duì)低Z物質(zhì)，當(dāng)射線能量增加時(shí)透過(guò)量增加；對(duì)高Z的吸收物質(zhì)，射線能量增加時(shí)，透過(guò)量還可能下降。這種明顯矛盾是因?yàn)楫?dāng)射線能量等于或稍大于吸收物質(zhì)原子的K電子結(jié)合能時(shí)，光電作用發(fā)生突變，發(fā)生突變的這個(gè)能量值稱為K吸收限。也可是L吸收限或M吸收限。2原子序數(shù)表2-10 通過(guò)1mm鉛，單能射線透過(guò)的百分?jǐn)?shù) 射線能量(keV) 透過(guò)百分?jǐn)?shù)(%) 50 0.016 60 0.