放射物理与防护：3第三章1：x线的产生

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1、第三章第三章 X线的产生线的产生第一节第一节 X线的发现线的发现 伦琴的全名是伦琴的全名是 威尔姆威尔姆康拉德康拉德伦琴伦琴 （Wilhelm Conrad Roentgen），），德国物理学家。德国物理学家。第一节第一节 X线的发现线的发现 1895年年11月月8日日，德国著名物理学家伦琴，德国著名物理学家伦琴发现了发现了x线。线。伦琴在做阴极射线管的放电实验时，意外地发现伦琴在做阴极射线管的放电实验时，意外地发现用黑纸包着的照相底片感光了，附近一块涂有铂用黑纸包着的照相底片感光了，附近一块涂有铂氰化钡的纸屏上发出绿色荧光。根据这个现象伦氰化钡的纸屏上发出绿色荧光。根据这个现象伦琴推测，这一

2、定是从阴极射线管发出的一种新射琴推测，这一定是从阴极射线管发出的一种新射线，能使照相底片感光和产生荧光。线，能使照相底片感光和产生荧光。第一节第一节 X线的发现线的发现 伦琴欣喜若狂，在顺手拿起荧光板想伦琴欣喜若狂，在顺手拿起荧光板想亲吻时，突然一个完整手骨的影子呈现在亲吻时，突然一个完整手骨的影子呈现在荧光板上。荧光板上。第一节第一节 X线的发现线的发现 伦琴证明了这种效应是一种看不见的射线伦琴证明了这种效应是一种看不见的射线引起的，它能穿过纸和引起的，它能穿过纸和2-3厘米厚的木头，厘米厚的木头，能穿过薄铝片，但不能穿过较厚的金属和能穿过薄铝片，但不能穿过较厚的金属和其他致密物质。如果把手

3、放在管子与荧光其他致密物质。如果把手放在管子与荧光屏之间，可以看到手上的骨骼。屏之间，可以看到手上的骨骼。第一节第一节 X线的发现线的发现 进一步实验发现这种射线能穿透木板、衣进一步实验发现这种射线能穿透木板、衣服和厚厚的书本，但可被铅板遮挡；在电服和厚厚的书本，但可被铅板遮挡；在电场和磁场中不偏转，说明它不带电荷场和磁场中不偏转，说明它不带电荷 12月月28日，他宣布了自己的新发现，并将日，他宣布了自己的新发现，并将这个性质不明的射线叫做这个性质不明的射线叫做X射线。射线。第一节第一节 X线的发现线的发现 世界上第一张世界上第一张x线照片：线照片：1895年年11月月22日，日，伦琴夫人手的

4、照片。伦琴夫人手的照片。第一节第一节 X线的发现线的发现 1895年年12月月28日：伦琴日：伦琴“关于一种新的射关于一种新的射线的初步报告线的初步报告”发表。发表。1896年年01月月05日：日：维也纳报维也纳报头版发表头版发表消息，轰动世界。消息，轰动世界。1896年：利用年：利用x线从患者身体上取出一枚钢线从患者身体上取出一枚钢针。针。1901年：伦琴获得第一届诺贝尔物理奖。年：伦琴获得第一届诺贝尔物理奖。第一节第一节 X线的发现线的发现 X线的发现可谓医学发展史上的一个里程碑。线的发现可谓医学发展史上的一个里程碑。第一节第一节 X线的发现线的发现 还有一个很有意思的现象是，伦琴发现还有

5、一个很有意思的现象是，伦琴发现X线线后，并没有自此全身心地投入后，并没有自此全身心地投入X线研究，而线研究，而是继续自己以前的实验。伦琴是位无私的是继续自己以前的实验。伦琴是位无私的人，他把自己的发现公布于众，把人，他把自己的发现公布于众，把X线的研线的研究留给了后来人。究留给了后来人。第二节第二节 x线的本质与特性线的本质与特性 一、一、X线的本质线的本质 X线是电磁辐射中的一部分，属于电离辐射。线是电磁辐射中的一部分，属于电离辐射。X线与可见光、红外线、紫外线、射线完全线与可见光、红外线、紫外线、射线完全相同，都是电磁波。相同，都是电磁波。它具有电磁波的共性：波动性和粒子性。它具有电磁波的

6、共性：波动性和粒子性。第二节第二节 x线的本质与特性线的本质与特性1.X线具有波动性：线具有波动性：主要表现在以一定的波长和频率在空间主要表现在以一定的波长和频率在空间传播，它是一种横波，其传播速度在真空传播，它是一种横波，其传播速度在真空中与光速相同，可以用波长、频率等物理中与光速相同，可以用波长、频率等物理量来描述，并有反射、干涉、衍射等现象。量来描述，并有反射、干涉、衍射等现象。第二节第二节 x线的本质与特性线的本质与特性 无线电波无线电波 红外线红外线 可见光线可见光线 紫外线紫外线 X光线光线 Y光线光线10-10-3nm第二节第二节 x线的本质与特性线的本质与特性2.X线具有粒子性

7、线具有粒子性:具有光电效应、康普顿散射、荧光作用和具有光电效应、康普顿散射、荧光作用和电离作用等现象。电离作用等现象。X射线束由光子流组成。射线束由光子流组成。每个光子具有能量：每个光子具有能量：E=mc2=hv（h=6.626*10-34J*S普朗克常数）普朗克常数）（v是光的频率）是光的频率）第二节第二节 x线的本质与特性线的本质与特性3.X线具有波粒二象性：线具有波粒二象性：波：波：X线在传播时，表现了它的波动性，具线在传播时，表现了它的波动性，具有频率和波长，并有干涉、衍射等现象；有频率和波长，并有干涉、衍射等现象；粒：粒：X线与物质相互作用时，表现了它的线与物质相互作用时，表现了它的

8、粒子特性，具有能量、质量和动量。粒子特性，具有能量、质量和动量。第二节第二节 x线的本质与特性线的本质与特性二、二、x线的基本特征线的基本特征一）物理特性：一）物理特性：1.X线在均匀的、各向同性的介质中，是直线线在均匀的、各向同性的介质中，是直线传播的不可见电磁波。传播的不可见电磁波。2.X线不带电，它不受外界磁场或电场的影响。线不带电，它不受外界磁场或电场的影响。第二节第二节 x线的本质与特性线的本质与特性3.穿透本领：穿透本领：穿透本领强弱的主要因素：穿透本领强弱的主要因素：x射线的能量；（射线的能量；（E，强），强）物质材料的密度；（物质材料的密度；（，弱），弱）物质的原子序数。（物质

9、的原子序数。（Z，弱），弱）第二节第二节 x线的本质与特性线的本质与特性 正是此道理，正是此道理，x线穿过人体不同组织或器官线穿过人体不同组织或器官不同部位，强弱差异，显影成像。不同部位，强弱差异，显影成像。透视、摄影、透视、摄影、CT检查的物理基础。检查的物理基础。第二节第二节 x线的本质与特性线的本质与特性 人体组织对人体组织对x线的穿透性线的穿透性易透过组织易透过组织 中透过组织中透过组织 不易透过组织不易透过组织肺、胃肠道肺、胃肠道 肌肉组织肌肉组织 骨（钙盐）骨（钙盐）鼻窦、乳突鼻窦、乳突 结缔组织结缔组织脂肪组织脂肪组织 软骨、血液软骨、血液第二节第二节 x线的本质与特性线的本质与

10、特性4.荧光作用：荧光作用：某些物质被某些物质被x线照射后，能激发出可见荧光。线照射后，能激发出可见荧光。荧光物质如：磷、钨酸钙、铂氰化钡、银荧光物质如：磷、钨酸钙、铂氰化钡、银激活的硫化锌镉等。激活的硫化锌镉等。x线的发现也是基于它的荧光作用。线的发现也是基于它的荧光作用。第二节第二节 x线的本质与特性线的本质与特性 透视用的荧光屏；透视用的荧光屏；摄影用暗盒中的增感屏；摄影用暗盒中的增感屏；影像增强器中的输入屏和输出屏；影像增强器中的输入屏和输出屏；测定辐射量的闪烁晶体；测定辐射量的闪烁晶体；荧光玻璃等，都是根据这一作用制成。荧光玻璃等，都是根据这一作用制成。第二节第二节 x线的本质与特性

11、线的本质与特性5.电离作用：电离作用：使原子核外的电子脱离。使原子核外的电子脱离。X线虽不带电，但有足够能量的线虽不带电，但有足够能量的x线光子线光子可以撞击出物质原子中的电子，使电子脱可以撞击出物质原子中的电子，使电子脱离原子而产生第一次电离。获得足够能量离原子而产生第一次电离。获得足够能量脱离原子的电子，又与其他原子作用，产脱离原子的电子，又与其他原子作用，产生二次电离。生二次电离。第二节第二节 x线的本质与特性线的本质与特性 很容易收集起气体中的电离电荷，通很容易收集起气体中的电离电荷，通过测定电离电荷的多少就可以知道过测定电离电荷的多少就可以知道x射线的射线的照射量。照射量。第二节第二

12、节 x线的本质与特性线的本质与特性 多种测定照射量仪器的探头（如：电离正多种测定照射量仪器的探头（如：电离正比计数管、盖革弥勒计数管等）都是利用比计数管、盖革弥勒计数管等）都是利用这个原理制成的。这个原理制成的。电离作用：是电离作用：是x射线损伤和治疗的基础。射线损伤和治疗的基础。第二节第二节 x线的本质与特性线的本质与特性6.热作用：热作用：X线被物质吸收，绝大部分转变为热能，使线被物质吸收，绝大部分转变为热能，使物体升温。物体升温。量热法：测定量热法：测定x射线吸收剂量就是依据此原射线吸收剂量就是依据此原理研究出来的。理研究出来的。第二节第二节 x线的本质与特性线的本质与特性二）化学特性二

13、）化学特性1.感光作用感光作用 X线和可见光一样，同样具有光化学作用。线和可见光一样，同样具有光化学作用。可使胶片乳剂感光。可使胶片乳剂感光。广泛应用于人体广泛应用于人体x线摄影和工业无损探伤检线摄影和工业无损探伤检测等测等。第二节第二节 x线的本质与特性线的本质与特性2.着色作用着色作用 某些物质，经某些物质，经x射线长期大剂量照射后，其射线长期大剂量照射后，其结晶体脱水渐渐改变颜色。（又称之为脱结晶体脱水渐渐改变颜色。（又称之为脱水作用）水作用）如：氰化钡、铅玻璃、水晶等。如：氰化钡、铅玻璃、水晶等。第二节第二节 x线的本质与特性线的本质与特性三）生物效应特性三）生物效应特性 当当x线照射

14、到生物体时，能使生物体细胞抑线照射到生物体时，能使生物体细胞抑制、损伤甚至坏死。尤其是增殖性强的细制、损伤甚至坏死。尤其是增殖性强的细胞。胞。（这是肿瘤治疗的基础）（这是肿瘤治疗的基础）正常的细胞可能损伤故而应注意对非受检正常的细胞可能损伤故而应注意对非受检部位的屏蔽防护。部位的屏蔽防护。X线发现、本质、特征小结线发现、本质、特征小结1.X线的发现？线的发现？2.X线的本质？线的本质？3.X线的特征？线的特征？本节课小测验本节课小测验1.X线是何时发现的？线是何时发现的？A 1895年年12月月22日日 B 1895年年12月月28日日 C 1895年年11月月8日日 D 1896年年01月月

15、05日日答案：答案：C本节课小测验本节课小测验2.X线是何时发现的？被谁发现的？线是何时发现的？被谁发现的？X线是线是1895年年11月月8日，日，德国物理学家威尔姆德国物理学家威尔姆康康拉德拉德伦琴发现的。伦琴发现的。本节课小测验本节课小测验3.X线的本质是什么？线的本质是什么？X线的本质就是电磁波。只不过线的本质就是电磁波。只不过X线的频率很高，约在线的频率很高，约在3*10163*1020Hz之间，波长很短，约在之间，波长很短，约在1010-3nm之间。它具有电磁波的之间。它具有电磁波的共性：波动性和粒子性。共性：波动性和粒子性。本节课小测验本节课小测验4.下面不属于下面不属于X线的物理

16、特性的是？线的物理特性的是？A 穿透本领穿透本领 B 荧光作用荧光作用 C 感光作用感光作用 D 电离作用电离作用 E 着色作用着色作用答案：答案：C.E感光作用和着色感光作用和着色作用属于化学特性。作用属于化学特性。本节课思考题本节课思考题 生物学效应是哪样治疗的基础？生物学效应是哪样治疗的基础？它是放射治疗的基础。生物细胞特别是增值性它是放射治疗的基础。生物细胞特别是增值性强的细胞，经一定量强的细胞，经一定量X线照射后，可产生抑制、线照射后，可产生抑制、损伤甚至坏死。人体组织吸收一定剂量损伤甚至坏死。人体组织吸收一定剂量X线线后，视其敏感程度的不同，而出现种种反应，后，视其敏感程度的不同，而出现种种反应，当然对人体正常组织也可能产生损伤作用，故当然对人体正常组织也可能产生损伤作用，故而应对非受检部位进行屏蔽防护。而应对非受检部位进行屏蔽防护。