• 连续X射线的最短波长λmin：
光子能量的最大极限hυmax等于入射电子 在X射线管加速电场中所获得的能量eU，即
h max eU
h c eU
m in
m in

hc eU
m in

1.24 U
• 左下式中，U的单位为kV， λmin的单位为nm
• 可见，连续X射线的最短 波长只与管电压有关
二、X射线产生机制
1. 电子与物质相互作用
高速电子与靶物质作用的过程较复杂。
高速电子带负电荷，在物质中主要与原子核 的正电场及轨道电子的负电场作用。当高速电子 穿过物质时几乎会与相遇的每个原子发生作用， 作用很频繁。如一个动能为1MeV的高速电子在被 阻止前会遭受1万次的碰撞，每一次碰撞电子不 仅要损失部分能量还会改变运动方向。
世界上第一张X射线照片 →
哪一张是真的？
一、X射线的产生
1. X射线产生条件
在高真空管内高速行进成束的电子流 撞击阳极靶(钨、钼等)时与原子核或内层 电子相互作用而产生X射线，即高速电子流 和靶物质相互作用的结果产生X射线。
X射线产生条件
产生X射线需具备以下三个条件： ①电子源：根据实际情况提供足够数量的 电子。 ②高速电子流：在高真空管内施加高电压 的电场使电子获得足够的动能。 ③适当的靶物质：特定材料制成的、能经 受高速电子流撞击的阳极靶面。
连续X射线
+
2.连续X射线 X射线管发出的X射线是由连续X射线和标识X射
线两部分组成的混合射线。 连续放射：又称韧致辐射
是高速电子流撞击阳极靶面时，与靶物质的 原子核相互作用而产生的、连续波长的X射线(连 续X射线)的过程。
阴极电子撞击阳极靶面的动能取决于管电压的 大小，管电压越高，阴极电子获得的动能就越大， 由于单位时间内大量能量不等的电子同时撞击靶面， 与靶原子相互作用中损失的能量各不相同，因而发 出的X射线光子的能量也互不相同，大量的X射线光 子组成了具有频率连续的X射线发射谱。
。 • 3）标识辐射的X射线波长是由跃迁的电子能量差
决定的，与高速电子的能量（管电压）无直接关 系，主要决定于靶物质的原子序数，原子序数越 高，产生的标识辐射的波长越短。
三、X射线的基本特性
• X射线的穿透作用 • X射线的荧光作用 • X射线的电离作用 • X射线的热作用 • X射线的化学和生物效应
3 标识放射：又称特征辐射
h E2 E1
hυ为特征量 E1为跃迁后的能量
不同的靶物质发出的X射线的波长不同， 原子序数越高，产生的X射线波长越短。标识X 射线与X射线管的管电流无关。
特征辐射/标识辐射 标识X射线的波长同阳极靶原子的结构 有着密切的联系，仅取决于阳极靶物 质，与X射线产生过程中的其它因素无 关。
X射线的化学和生物特性 1）、感光作用 2）、脱水作用/着色作用 3）、生物效应
第二节 X射线辐射场的空间分布 一、X射线强度
1.X射线的强度 单位时间内垂直于X射线束的单位面积上通过
的光子数和能量的总和叫做X射线线的强度。 X射线线的强度是X射线的质与量的综合指标，它
按人体组织对X射线透射性能的不同分 为三类：
易透性组织 中等透射物质 不易透射性组织 易透性组织 中等透射物质 不易透射性组织
气体
结缔组织 肌肉组织
骨骼
脂肪组织
软骨 血液
2、荧光作用 当射线照射某种物质时，能够发出荧光，具有这
种光特性的物质称为荧光物质。 如钨酸钙、铂氰化钡、银激活的硫化锌镉等荧光
保持管电流不变，将管电压从20kV增 加到50kV时，测量各波段的相对强度而绘 成的连续X射线谱。
连续谱的X射线强度是随 波长的变化而连续变化的。 每条曲线都有一个峰值； 曲线在波长增加的方向上 都无限延伸，但强度越来 越弱；在波长减小的方向 钨靶在较低管电压上 短下， 波的曲 极连续线 限X都 波射存 长线在的谱一极图 个限称值为。
电子在碰撞过程中的能量损失分为碰撞损失 和辐射损失。
碰撞损失只涉及原子的外层电子，这部分能 量将全部变为热。
辐射损失涉及内层电子和原子E E核热 E。电离 E辐射 电子与靶原子因碰撞而损失能量的过程就是 能量转换的过程。
E E热 E电离 EE辐E射热 E电离 E辐射
当时不甚了解其性质，故用了数学上的未知数 “X”表示，称为“X射线”（X-ray），简称X射线 或X光，又称“伦琴射线”。X射线的发现为自然科 学开辟了一条崭新的道路，伦琴荣获了1901年度首 届诺贝尔物理学奖。
1895年12月28日伦琴写出了他的第一篇关于X 射线的论文，发表后立即引起了人们极大的兴趣。 目前，X射线已经广泛应用于医学诊断和治疗、工 业探伤、民用安全检查、物质结构分析等领域。
不同靶材料的辐射光子的能量和波长 也不同。每一种元素的标识X射线的波 长是固定不变的。
特征辐射/标识辐射
• 产生标识X射线的最低激发电压U必须满足 eU W
•
W为脱出能。eU
W
时，U
W e
为最低激发电压，不
同的激发电压产生的标识X射线量占总的X射线量
的比率是不同的。
小结 • 1）连续谱的形状与靶的材料无关。 • 2）连续谱存在一最大的能量值，它取决于管电压
第一章 X射线物理
X射线的发现
1895年11月8日，德国物理学家威廉·康拉德·伦 琴在德国沃兹堡大学实验室用克鲁克斯管研究高真 空下放电现象时，却发现距克鲁克斯管约1米远处 的一块氰亚铂酸钡纸屏风上发出了荧光，伦琴认定 克鲁克斯管中发出了一种能够穿透某些物质而又看 不见的射线，进一步的试验，用书本、木板等都遮 不住这种射线，更甚者，当伦琴用手去拿那块纸屏 风时，竟在纸屏风上看到了自己手骨的影像。
物质受X射线照射时，物质原子被激发或电离，当 被激发的原子恢复到基态时，便可放出荧光。
X射线荧光作用的应用：
• X射线透视荧光屏、增感屏、影像增强器、闪烁 计数器等。
• 电离作用 • 具有足够能量的X射线光子不仅可从原子中击脱
电子产生一次电离，脱离了原子的电子还能与其 他原子碰撞产生二次电离。 • X射线电离作用的应用： • X射线剂量仪器探头原理及X射线损伤和治疗的基 础。