第十四章原子核與放射性習題14解答14－1.產生X射線必須具備哪些條件？X射線的發生裝置由哪些基本部分組成？答：1.讓高速運動的電子受障礙物阻止，由于它們的相互作用產生X射線；2.由加速的高能帶電粒子直接輻射X射線，即同步輻射法；3.用受激輻射產生激光的方法也可產生X射線。目前，主要采用高速電子（幾十兆電子伏特）受阻輻射產生X射線。X射線的產生裝置由四個部分組成：X射線管、低壓電源、高壓電源、整流電路。14－2.什么是X射線的強度？什么是X射線的硬度？如何調節？答：X射線的強度是指單位時間內通過與射線方向垂直的單位面積的輻射能量。通常調節燈絲電流來改變管電流，從而改變X射線的強度。X射線的硬度是指X射線的貫穿本領，它只取決于X射線的波長（即單個光子的能量），而與光子數目無關。通常調節管電壓來控制X射線的硬度。14－3.什么是軔致輻射？連續X射線譜中的最短波長是如何產生的？答：當高速電子流撞擊在陽極靶上受到制動時，電子在原子核的強電場作用下，速度的量值和方向都發生急劇變化，一部分動能轉化為光子的能量輻射出去，這就是軔致輻射。設管電壓為U，電子電量為e，則電子具有的最大動能為eU，這也是光子可能具有的最大能量，連續X射線譜中的最短波長就是和相對應的短波極限。14－4.標識X射線是如何產生的？它與光學光譜的產生有何不同？答：當高速電子進入靶內時，如果它與某個原子的內層電子發生強烈相互作用，就有可能使該電子從原子中脫出，因此在原子的內層電子中出現一個空位。如果被打出去的是K層電子，則空出來的位置就會被L、M或更外層的電子躍遷填補，并在躍遷過程中發出標識X射線。標識X射線的產生和原子光學光譜的產生相類似，區別在于原子光學光譜是原子外層電子受激后所輻射，而標識X射線是內層電子受激的結果。14－5.X射線有哪些基本性質？這些基本性質在X射線的應用上各有什么意義？答：X射線的基本性質有電離作用、熒光作用、光化學作用、生物效應和貫穿本領等。利用電離作用可制作測量X射線強度的儀器，常用于輻射劑量的測試；利用X射線對屏上物質的熒光作用顯示X射線透過人體后所形成的影像，從而實現醫療上的X射線透視；利用光化學作用可以實現醫學X射線攝影；生物效應是放射治療的基礎，也是射線工作者應注意防護的原因；利用X射線的貫穿本領和不同物質對它吸收程度的不同可以在醫學上實現X射線透視、攝影和防護。14－6.一連續工作的X射線管，工作電壓為250kV，電流是40mA，假定產生X射線的效率是0.7％，問靶上每分鐘會產生多少熱量？（595.8kJ）解：因為產生X射線的效率為0.7%，所以X射線的能量為99.3%轉變為熱，即靶上每分鐘會產生熱量答：靶上每分鐘會產生596kJ的熱量。14－7.設X射線的管電壓為８0kV，計算光子的最大能量和X射線的最短波長。（1.28×10-14J，0.0155nm）解：答：光子的最大能量為，X射線的最短波長為0.0155nm。14－8.一束單色X射線，入射至晶面間距為0.281nm的單晶體氯化鈉的天然晶面上，當掠射角一直減少到4.10時才觀察到布喇格反射，試確定該X射線的波長。（0.04nm）解：根據，同時由題得當掠射角一直減少到時才觀察到布喇格反射，所以k=1，因此得到答：該X射線的波長為0.4?。14－9.對波長為0.154nm的X射線，鋁的衰減系數為132cm－1，鉛的衰減系數為2610cm－1。要和1mm厚的鉛層得到相同的防護效果，鋁板的厚度應為多大？（1.98c解：由得所以答：鋁板的厚度約為1.98c14－10.X射線衰減時，要經過幾個半價層，強度會減少到原來的1％?解：設需要經過n個半價層強度才減少到原來的1%，則有-兩邊取對數得解得答：要經過6.6個半價層,強度才減少到原來的1％14－11.一厚為2×10-3m的銅片能使單色X射線的強度減弱至原來的１/5，試求銅的線性衰減系數和半價層。（8.05cm-1；解：由于，得，將厚度代入，得半價層答：銅的線性衰減系數為，半價層為。14－12.設密度為的物質對于某單色X射線束的質量衰減系數為，求該射線束分別穿過厚度為、和的吸收層后的強度為原來強度的百分數。解：由得，根據，當時，當時，當時，答：該射線束分別穿過厚度為、和的吸收層后的強度分別為原來強度的、、。14－13.X－CT與常規X射線攝影的成像方法有何不同？解：常規X射線攝影是強度均勻的X射線透過人體不同部位后，出射的不同強度的X射線投射到熒光屏上顯示出明暗不同的熒光像。X-CT是通過X射線管環繞人體某一層面的掃描，利用探測器測得從各個方向透過該層面后的射線強度值，利用計算機及圖像重建原理，得到該層面的密度分布圖，然后重建其圖像。14－14.某波長的X射線通過水時的衰減系數為0.77cm-1，通過某人體組織時的衰減系數為1.02cm-1，K值為1000，水的CT值等于零。求此人體組織的CT值。（324.5Hu）解：CT值答：此人體組織的CT值為。14－15.什么叫窗位寬？若窗位寬為400Hu和800Hu，則圖像矩陣中像素可識別的灰度差所對應的CT值分別是多少？設黑白顯示器熒光屏的灰度可分為16個等級。（25Hu；50Hu）解：在窗口技術中，顯示器所所顯示的CT值范圍叫窗寬。若窗寬為，則可識別的CT值為；若窗寬為，則可識別