x射线物理基础

射线检测的物理基础射线检测是一种利用射线在物质中传播的特性进行物质组成分析和缺陷检测的方法。

射线检测常用的射线包括X射线和γ射线。

这两种射线都是电磁波，具有较高的穿透能力和能量，因此可以用于穿透物质并获取内部信息。

射线检测的物理基础主要包括射线的产生、传播以及与物质相互作用的过程。

下面将对这些基础进行详细的介绍。

一、射线的产生射线检测中常用的X射线是通过X射线管产生的。

X射线管由阴极和阳极组成，当阴极上加上一定电压时，会产生一束高速电子，电子在电场作用下加速，并与阳极碰撞。

在碰撞过程中，电子会失去一部分能量，产生X射线。

这些X射线具有较高的能量，可以穿透物质并与物质相互作用。

γ射线则是由放射性核素产生的。

放射性核素的原子核不稳定，会发生衰变，释放出γ射线。

γ射线具有较高的能量和穿透能力，可以用于射线检测。

二、射线的传播射线在物质中的传播是直线传播，具有一定的传播速度。

射线传播的速度取决于射线的能量和介质的密度。

在同一介质中，射线的传播速度是恒定的。

而在不同介质中，射线的传播速度会发生改变，这就是射线折射现象。

三、射线与物质的相互作用射线与物质相互作用的过程是射线检测中最重要的过程。

射线与物质的相互作用包括散射、吸收和衰减三个主要过程。

散射是指射线与物质中的原子或分子碰撞后改变方向的过程。

散射分为弹性散射和非弹性散射。

弹性散射是指射线与原子或分子碰撞后只改变方向而不改变能量的过程，非弹性散射则是指射线与原子或分子碰撞后既改变方向又改变能量的过程。

散射的发生会改变射线的传播方向，从而影响射线检测的结果。

吸收是指射线在物质中传播过程中被物质吸收的过程。

物质对射线的吸收能力取决于射线的能量和物质的性质。

不同物质对射线的吸收能力有所差异，因此可以通过测量射线的吸收量来判断物质的组成。

衰减是指射线在物质中传播过程中能量逐渐减小的过程。

射线的衰减程度取决于射线的能量和物质的厚度。

较厚的物质会对射线的衰减产生更显著的影响。

第一章 X 射线的物理学基础1、X 射线有什么性质，本质是什么？波长为多少？与可见光的区别？X 射线性质：(1)X 射线穿透物质时可被吸收；(2)原子量及密度不同的物质，对X 射线的吸收不同；(3)轻原子物质对X 射线来说几乎是透明的，而重元素物质对X 射线的吸收非常显著；(4)可穿透不透明的物质。

本质：属于电磁波。

X 射线的波长：大约在0.01~100 Å之间。

X 射线和可见光本质上同属于电磁波，只不过彼此占据不同的波长范围而已；X 射线虽然和可见光一样（没有静止质量，但有能量），与光传播有关的一些现象（如反射、折射、散射、干涉、以及偏振）都会发生，但由于相对可见光而言，X 射线的波长要短得多（光量子的能量相应要高得多），上述物理现象在表现方式上与可见光存在很大的差异。

不能象可见光一样使X 射线会聚、发散、和变向，使得X 射线无法制成显微镜！2、什么是X 射线管的管电压、管电流？它们通常采用什么单位？数值通常是什么？X 射线的管电压：加载到阴极和阳极侧之间的电压。

（KV ），50KVX 射线的管电流：在阴阳两极电场作用下，向阳极运动，形成的电流。

（mA ）50mA3、X 射线的焦点与表观焦点的区别与联系？焦点：阳极靶表面被电子束轰击的地方，正是这个区域发射X 射线。

对于长方形焦点的X 射线管，引出窗口很重要。

对着焦点长边开设的窗口发射出X 射线的表观焦点为线状（称为线焦斑），其强度较弱，但其水平发散度小，分辨率较高，线性较好，粉末衍射仪多采用线焦斑；对焦点短边开设的窗口发射出的X 射线的表观焦点则为正方形（称为点焦斑），强度较高，可使衍射线明锐，适合于织构测定及德拜、劳埃照相场合。

4、X 射线有几种？产生不同X 射线的条件是什么？产生的机理是怎样的？晶体的X 射线衍射分析中采用的是哪种X 射线？硬X 射线：波长较短的硬X 射线能量较高，穿透性较强，适用于金属部件的无损探伤及金属物相分析。

x射线诊断的物理基础X射线诊断是一种常用于医学影像学中的诊断技术。

它通过利用X射线穿透物体并在胶片或数字传感器上形成影像的原理来诊断疾病。

X射线的物理基础包括X射线的生成、穿透和吸收。

X射线的生成主要是通过X射线管。

X射线管由阴极和阳极组成，阴极由电子束加热产生电子，经由高电压加速，在阳极上产生高速电子撞击阳极金属，从而产生X射线。

X射线的频率和能量与电子束的能量有关。

X射线具有很强的穿透能力，可以穿过人体组织。

它的穿透能力与射线的能量有关，能量越高，穿透能力越强。

在医学影像学中，通常使用具有30至150kV的高电压来产生X射线。

X射线可以穿透软组织，如肌肉和脂肪，显示为较浅的影像；而在骨骼等密度较高的组织中，X射线的穿透能力较弱，形成较浓密的影像。

通过观察X射线影像的浓密程度和形状，可以判断组织的健康情况。

X射线在物体中的吸收程度与物质的原子序数和原子量有关。

原子序数越大的物质，如钙和铅，对X射线的吸收能力越强。

而原子序数较小的物质，如肌肉和脂肪组织，对X射线的吸收能力较弱。

在X 射线影像中，骨骼和钙质结构会显示为较白的区域，而软组织则显示为较暗的区域。

X射线诊断的物理基础还包括X射线的散射和弥散。

X射线在穿过物体时会发生散射，散射的程度与物体的密度有关。

散射会导致X 射线影像的对比度降低，影响诊断的准确性。

为了减少散射，常常使用散射补偿方法，如使用散射屏或增加固定的铅遮挡器。

X射线诊断是通过利用X射线的生成、穿透、吸收和散射等物理原理，对患者进行影像检查并诊断疾病的一种常用技术。

了解X射线的物理基础对于正确解读X射线影像，提高诊断准确性非常重要。

第一章X射线物理学基础【教学内容】1．X射线的发觉。

2．X射线的本质。

3.X射线的产生与X射线管。

4．X射线谱。

5.X射线与物质的彼此作用。

【重点把握内容】1.X射线的粒子性与波动性。

2.X射线的产生与X射线管的大体构造。

3•持续X射线和特点X射线谱特点及产生的机理。

4.X射线与物质的的彼此作用而产生的散射和吸收。

【了解内容】1.X射线发觉。

2.X射线的平安防护。

【教学难点】1．X射线的散射与干与。

2．X射线的吸收。

【教学目标】1•了解X射线的本质、特点。

2.把握X射线的产生和X射线谱特点。

3．把握X射线与物质的彼此作用有关知识。

4.培育能依照不同的需要选择对不同类型的X射线及在关实验条件的能力。

【教学方式】1．以课堂教学为主，通过量媒体教学手腕，增强教学成效。

并通过部份习题，增进学生对X射线本质的明白得。

2.安排一次对X射线衍射仪的参观，使学生对X射线的产生和大体装置有一个初步的感性熟悉。

一、X射线的发觉X射线发觉于19世纪末期，并在上个世纪之交掀起了一场X射线热。

它的发觉及其本质的确信在物理学上具有划时期的意义。

代表着经典物理学与近代物理学的转折点。

1895年11月8日，德国物理学家伦琴（照片）在研究真空管的高压放电现象时，偶然发觉凳子上镀有氰亚铂酸钡的硬纸板会发出荧光。

这一现象当即引发的细心的伦琴的注意。

他认真分析一下，以为这可能是真空管中发出的一种射线引发的。

连续数日呆在实验室中不回家。

他试着用各类手、纸板、木块去遮挡，但都无法挡住这种射线。

于是，一项伟大的发觉诞生了。

由于那时对这种射线的本质和特性都不了解，故称之为X射线。

其实在此之前，也有人注意到，放在高压管周围的照相底片有时会发生雾点。

但他们以为这是一种偶然现象。

没有引发重视。

伦琴发觉，不同物质对X射线的穿透能力是不同的。

他用X射线拍了一张其夫人手的照片（照片）。

1896年1月23日。

伦琴在自己的研究所第一次作关于X 射线发觉的报告时，现场再次拍了维尔兹堡闻名的解剖学教授克利克尔的一只手的照片，克利克尔教授带头向伦琴欢呼三次，并建议将这种射线称为伦琴射线。

X射线物理基础一、X射线的基本概念X射线是一种高能电磁辐射，其波长比可见光还要短，但比γ射线稍长。

X射线是由被高速电子撞击产生的极短波长的电磁辐射。

X射线的波长范围在0.01~100纳米之间，因此具有穿透性很强的特点。

X射线辐射主要有三种过程，即散射、吸收和透射。

散射是指X射线在物质中的原子内外发生方向改变；吸收是指物质中的原子吸收掉X射线；透射是指X射线穿过物质而不被物质吸收。

二、X射线的产生和基本特性X射线的产生有两种方式，即广义上的X射线和特殊的X射线。

广义上的X射线产生是指将一束高能电子流来轰击具有特殊构造和材料的靶，使靶发射出X射线，这种方式就是X射线机所采用的。

特殊的X射线产生是指利用原子残余成分核能级跃迁所放出的特殊X射线。

X射线的基本特性有以下几点：1.X射线是一种电磁波，不带电，可以穿透很厚的物质，其波长短，频率高，能量较大。

2.X射线的强度随着入射电子的能量增加而增加，随着靶材的原子序数增加而增大。

3.不同的物质具有不同的透射性，而透射系数与射线的能量相关。

4.X射线具有强的杀菌和破坏生物细胞等作用。

三、X射线在医学中的应用X线是医学中常用的诊断性工具，应用广泛，可以用于检测人体内各种骨头、器官等部位情况。

常见的X线检查有：1.骨密度检查：用于测定骨的密度，并检测是否存在骨质疏松等问题。

2.胸部X线检查：用于检测肺、心脏等部位疾病的情况。

3.腹部X线检查：用于检测腹部器官如胃、肠、肝、脾、胰等的情况。

4.骨骼成像：用于检查骨骼不良变化的情况，如骨折等。

5.普通X线检查：用于全身各个部位的检查。

四、X射线的剂量安全问题X射线的安全问题是医学工作者非常关注的问题，因为如果剂量过大，就会对身体造成损害。

常见的X射线安全问题包括以下几点：1.剂量选择问题：不同的检查需要选择适当的剂量，大剂量的X射线会对人体健康造成不良影响。

2.暴露时间问题：X射线检查中，暴露时间过长会使剂量增加。

3.距离问题：医学工作者需要尽量离患者远一些，以避免吸收额外的X射线。

第1节 X 射线物理基础1. 单色X 射线一般采用阳极靶材料的哪种标识X 射线？滤波片材料的原子序数与阳极靶材料的原子序数关系如何？滤波片吸收限λk 与阳极靶材料的标识X 射线波长是什么关系？答：① 采用K a 标识X 射线。

②滤波片材料的原子序数一般比阳极靶材料的原子序数小1或2。

通常，40Z <靶时，=-1Z Z 片靶；40Z ﾳ靶时，=-2Z Z 片靶。

③滤波片吸收限k l 刚好位于所用靶材的K a 和K b 之间并尽可能靠近K a 。

2．什么是特征X 射线？特征X 射线可用于对材料进行哪两方面的分析？答：特征X 射线：在X 射线谱中有若干条特定波长的谱线，这种谱线只有当管电压超过一定的数值时才会产生，且波长与X 射线管的管电压、管电流等工作条件无关，只决定于阳极材料，这种X 射线称为特征X 射线。

用特征X 射线中的K α可对材料进行X 射线衍射分析。

用特征X 射线谱（荧光X 射线）可对材料进行元素组成分析（电子探针X 射线显微分析）。

3．目前常用的X 射线管有哪两种？X 射线管中焦点的形状分为哪两种?各适用于什么分析方法？答：按照产生电子的方式,X 射线管可分为充气管和真空管两类。

表观面积为1mm × 1mm 的正方形点焦点和表观面积为0.1mm×10mm 的线焦点。

从点焦点窗口发出的X 射线单位立体角内的X 射线强度高，适合粉末照片和劳厄照片等，从线焦点窗口发出的X 射线适用于衍射仪的工作。

4．Co 被高速电子束轰击而产生的连续X 光谱的短波限为0.2 nm ，问这时是否也能观察到其特征谱K 线系？答：短波X 光子能量等于入射电子的全部动能。

因此8173417919310/99.45106.631099.451062000.210 1.60210c m s E h J s J eV eVm l -----ﾳﾳ=====�״�ﾳﾳ要使钴产生标志谱K 系，则必须使钴的1S 电子吸收足够的能量被电离而产生空位，因此轰击电子的能量必须大于或等于K 吸收限能量。