数字图像
第一章
普通X射线影像
医学影像物理学课件
第一章 普通X射线影像
X射线管的特性
灯丝
电子束 靶
玻壳
阴极
X光
医学影像物理学课件
阳极
第一章 普通X射线影像
X射线管的特性
产生X射线的条件 电子源 受电子轰击能发出X射线的靶 加速电子的强电场 高度真空的环境
医学影像物理学课件
第一章 普通X射线影像
低能X射线与物质作用的主要形式
光电效应（photoelectric effect） 康普顿散射（Compton scattering） 电子对效应（electric pair effect）
医学影像物理学课件
第一章 普通X射线影像
X射线在介质中的衰减
光电效应
X光子
+
产生条件：入射光
子的能量大于原子
σ＝（ΔI / I ）/（ N • x ）
量转移面积
式中 I0 - 入射强度 I - 出射强度
入射光子与原子核周围电场相互作 用将全部能量转化为一对正负电子 在医学影像使用的X射线能量较小 光电效应为主而电子对效应不发生
医学影像物理学课件
第一章 普通X射线影像
X射线在介质中的衰减
作用概率η与作用截面σ 入射光子通过靶
每一靶粒子 对入射光子 的有效的能
η ＝ -ΔI / I0
时与靶粒子相互 作用的发生概率
物体
f
d
医学影像物理学课件
半影造成 影像边缘 模糊不清
半影 胶片
第一章 普通X射线影像
X射线管的特性
半影 P 的大小
P=dS/(f–d)
式中 d 为物体和胶片的距离 S 为有效焦点的面积 f 为光源与胶片的距离
医学影像物理学课件
第一章 普通X射线影像
X射线管的特性
X射线管的容量 管球由热承受力决定的最大负荷量
医学影像物理学
选用教材：张泽宝主编《医学影像物理学》 课程类型：选修课（1学分） 学时安排：15学时（每周3学时） 授课教师：杨 栋（抗癌研究中心）
医学影像物理学课件
医学影像学
物理学
设备学
诊断学
电子学
检查学
医学影像物理学课件
基本技术路线
电离辐射 非电离辐射
探测 对象
医学影像物理学课件
成像信息 数字化处理
影响容量的因素 实际焦点/管电压电流/开机时间/冷却
医学影像物理学课件
第一章 普通X射线影像
X射线辐射场的空间分布
X射线的物理性质 波长极短不可见 不受电磁场影响 具很强贯穿本领 照射物体发荧光 使原子产生电离 引发光化学反应
医学影像物理学课件
第一章 普通X射线影像
X射线辐射场的空间分布
单色X射线的强度
X射线管的特性
内层电子
+
碰撞损失
高速 电子
collisionloss
热能
辐射损失
外层 电子
radiationloss
原子核
医学影像物理学课件
X射线
第一章 普通X射线影像
X射线管的特性
轫致辐射（bremsstrahlung）
高速电子从原子核附近 强电场飞过引发的辐射
+
ΔE = hv
轫致辐射产生连续X光谱
λmin = 12.4 / U（nm）
λmin 的数值仅与管电压U 有关
不受其他任何因素的影响
医学影像物理学课件
第一章 普通X射线影像
X射线管的特性
标识辐射（characteristic X-radiation）
标识 辐射
+
高速电子击出原子 内层电子所引发
标识辐射产生固定 波长的X射线谱
医学影像物理学课件
角
θ
实际焦点越大
有效 对散热越有利
焦点 对成像质量不利
bsinθ
医学影像物理学课件
第一章 普通X射线影像
X射线管的特性
焦点的方位特性 焦点面上靠向阴极方向的焦点较大
焦点的X线量分布 焦点面上X射线强度分布是不均匀的
医学影像物理学课件
第一章 普通X射线影像
X射线管的特性
半影对影像清晰度的影响
点光源 （有效焦点） 线光源
第一章 普通X射线影像
X射线管的特性
相 对 强 度
钼靶 X 射线管
标识X射线的 波长仅取决于
的光谱
阳极靶物质
每一种元素的
标识X射线波
Å
长固定不变
0.2 0.4 0.6 0.8 医1学.0影像物λ理学课件
第一章 普通X射线影像
X射线管的特性
实际焦点和有效焦点
焦点具面积量纲
实际 焦点
b
a
a
靶 θ越大
第一章 普通X射线影像
X射线辐射场的空间分布
X射线的硬度（hardnees） —— 穿透物质的能力 [质]
硬度 管电压(kV) 最短波长(nm) 主要用途
极软 软 硬 极硬
5 ~ 20 20 ~ 100 100 ~ 250 > 250
0.25 ~ 0.062 0.062 ~ 0.012 0.012 ~ 0.005
标识 辐射
内层电子的结合能
光电子
医学影像物理学课件
第一章 普通X射线影像
X射线在介质中的衰减
康普顿散射
光栏准 直系统
入射 X光
石墨 散射体
散射X光
θ（散射角）
医学影像物理学课件
入射光子与 材料中自由 电子作用损 失部分能量 成为波长变 长的散射光
第一章 普通X射线影像
X射线在介质中的衰减
电子对效应
< 0.005
医学影像物理学课件
软组织摄影 透视和摄影 浅层组织治疗 深层组织治疗
第一章 普通X射线影像
X射线辐射场的空间分布
X射线的滤过和硬化
滤波板 I
滤去
长波
I
成分
线质变硬
λ
λ
医学影像物理学课件
第一章 普通X射线影像
X射线辐射场的空间分布
薄靶辐射场的角分布
90o 100kV
电子束
500kV 4MV
光子密度
I ＝ N • hv
连续X射线的强度
光子能量
∞
I ＝ ∫λmin I（λ） dλ
医学影像物理学课件
第一章 普通X射线影像
X射线辐射场的空间分布
连续X射线最强处波长
λ m ≈ 2 λ min ≈ 2.48 / U (nm)
X射线诊断中（U固定时）常用
管电流的毫安数 ～ X射线强度 [量]
医学影像物理学课件
20MV
-90o
医学影像物理学课件
特点
随管电压 升高最强 辐射趋向 电子束的 入射方向
第一章 普通X射线影像
X射线辐射场的空间分布
厚靶辐射场的角分布
O 电子束
Ia > Ib > Ic
X射线 ab c
医学影像物理学课件
特点
因靶的吸 收效应靠 阳极一侧 辐射较弱
第一章 普通X射线影像
X射线在介质中的衰减
医学影像物理学课件
第一章 普通X射线影像
X射线管的特性
相 50KV 对 强 度
40KV
钨在较低管 电压下的连 续X射线谱
30KV
0.2 0.4 0.6
Å 0.8医学影像物1理.0学课件λ
最短波长的X 光子能量最大
对应电子与原 子核一次作用 损失全部能量
第一章 普通X射线影像
X射线管的特性
连续X射线谱最短波长