第4节X射线的吸收.ppt
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1、 8.4 X射线的吸收,当X射线由低能光子组成(一般不超过150Kev)时,这时不会发生电子偶效应。但相干的瑞利散射是重要的。,一、 光与物质相互作用-X射线衰减的几种方式,光与物质作用主要有以下三种形式: 光电效应:光子与束缚电子作用,光子被完全吸收; 康普顿效应:光子与自由电子的散射; 电子偶效应:当光子的能量大于电子的静止能量的两倍时(即1.02MeV),光子在原子核场附近可将全部能量转化为正、负电子对。,二、 X射线的吸收率,当一束强度为Io的X光通过厚度为dx的吸收体后,强度减少量dI正比于dx和强度I(x)之乘积,引入衰减常数,有,积分给出,X射线经过物体后减弱是由两种过程产生的,
2、一种是射线被物体吸收,另一种是被散射。,为真实吸收系数, 为散射系数。,上式还可写成,是吸收物的密度, /(cm2/mg)称质量衰减系数,,/(cm2/mg)称质量吸收系数。,把衰减系数 、吸收系数和 散射系数用单位厚度和单位截面中的原子数除,就分别得到原子衰减系数、原子吸收系数和原子散射系数。,从实验可以准确地证明a同射线的波长和吸收物的原子序数有如下的关系:,C在一定的波长范围是一个常数。上式说明波长越短,吸收越少;原子序数越高,吸收越强。,吸收系数随X光子能量增加而下降,这是由于X光子能量越高,其穿透性越强。,吸收限是X光子分别使K层、 L层、M层一个电子电离发生共振吸收的能量。 突变即
3、吸收限的出现,证明原子内部电子的壳层结构。,仔细观察会发现,图中有几处突变,它们是吸收线,在吸收限的两侧吸收系数十分悬殊。,吸收限在测量中的应用之一过滤片,在吸收限的两侧吸收系数十分悬殊,因此可用作“滤波器”。,例如黄铜是铜锌的混合物,它们发射的K射线波长分别为0.1539nm和0.1434nm,相差极微。用镍片作过滤片,可以滤出其一进行成分分析。,镍的吸收限为0.1489nm,镍对铜K线的质量吸收系数小,而对锌K线的质量吸收系数大。当通过镍片时,Cu和Zn两种K线透过强度比为10:1。铜的K线大部分通过,而锌的被吸收。,X射线吸收在医学上的应用心血管造影术,为了观察局域心血管病变,常将足够浓度的碘用导管直插入其中,利用碘对X射线强吸收(远比肌肉、骨骼高得多)形成造影。,现在人们发明了一种双色数值减除造影术,只将少量碘静脉注射血管内,就可以达到造影目的。其原理很简单:用两种不同能量的X射线进行两次造影。其中一个X射线的能量(E1)略低于碘的K吸收边吸收系数小;另一能量(E2)略高于K吸收边吸收系数大(见图)。但这两种能量的光对人体肌肉、骨骼的吸收系数差不同;通过两次造影相减,将肌肉、骨骼的影响几乎全部消除,留下碘对X射线吸收差的影像。该法对碘吸收特别灵敏,故用碘量很少,大大减少了病人的痛苦。,
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