简述x线与物质相互作用有哪些
X射线与物质相互作用有:光电效应、复康普顿效应、电子对效应。
a:光电效应
光子将能量全部交给原子的一个轨道电子(内层电子),光子本身消失,电子摆脱束缚成为高能自由电子,此过程为光电效应。
(1)不产生散射线,减少照片的灰雾。
(2)增加人体不同组织和造影剂对X射线的吸收差别,利于提高诊断准确性。
b:康普顿效应
光子将部分能量交给原子中束缚较松弛的制电子(外层电子),光子本身能量减少而成θ角度改变运动方向,称康普顿散射光子;电子获得能量后脱离原子而运动,该电子称康普顿电子或称反冲电子。
(1)散射线引起图像灰雾效果。
(2)需对散射线采取防护(使用滤线栅可以减小散射线影响)。
c:电子对效应
光子有足够的能量避开与电子云的相互作用,接近到原子核,在核力场与光子的相互作用下使光子消失,而转化为一对正、负电子,这就是电子对效应。
x射线与物质相互作用的主要过程
X射线与物质相互作用时,存在以下三种主要的物理过程:
1、光电效应:光电效应是指X射线与物质中的原子相互作用,使得X射线的能量被物质中的电子吸收,并将电子从原子中释放出来。在光电效应中,X射线光子与原子内层的束缚电子相互作用,光子的能量完全转移给电子,使得电子获得足够的能量以克服束缚力,从而从原子中脱离。这个过程对于成像和放射治疗等应用中的X射线吸收起着重要作用。
2、康普顿散射:康普顿散射是指X射线与物质中的自由电子相互作用,导致X射线的能量发生散射。在康普顿散射中,X射线光子与自由电子碰撞后,部分能量被电子吸收,使得电子获得能量而发生散射,同时散射出的X射线光子也改变了能量和方向。康普顿散射在X射线成像中起着重要的作用,可以提供关于物质内部结构的信息。
3、纯粹的散射:纯粹的散射是指X射线与物质中的原子或分子相互作用,但没有能量转移的过程。在纯粹的散射中,X射线光子与物质中的原子或分子相互作用,但光子的能量保持不变。这种散射过程主要发生在物质中的原子核周围的电子层上,如Rayleigh散射。纯粹的散射对于X射线成像中的背散射和散射校正起着重要作用。
激光与物质的相互作用规律
X射线进入物质后主要发生
光电效应、康普顿
效应。光电效应中,X射线把自身能量全部给予了物质,而自身消失。在康普顿效应中,X
射线把自身能量一部分传给物质,自身能量减少,同时方向也一定程度地发生改变。
总之,X射线进入物质后,会被物质部分吸收,导致强度减弱。X射线的吸收公式为:I
=
I0
*
exp(-u
*
d)。
这里
I0
为X射线初始强度。d
为吸收物质的厚度。u
为
吸收常数,物质不同,这个常数不同。I为
X射线透过物质厚度d后的强度。exp
为自然指数运算。
在CT成像中,由于病变局域的存在,该区域的厚度以及吸收常数都会与周围相比出现突变性的不同。也就是对X射线的吸收出现了突变性质的不同。成像片上的感光也因此有突变。
X射线有什么作用
(1)穿透作用。X射线因其波长短,能量大,照在物质上时,仅一部分被物质所吸收,大部分经由原子间隙而透过,表现出很强的穿透能力。
X射线穿透物质的能力与X射线光子的能量有关,X射线的波长越短,光子的能量越大,穿透力越强。X射线的穿透力也与物质密度有关,利用差别吸收这种性质可以把密度不同的物质区分开来。
(2)电离作用。物质受X射线照射时,可使核外电子脱离原子轨道产生电离。利用电离电荷的多少可测定X射线的照射量,根据这个原理制成了X射线测量仪器。在电离作用下,气体能够导电;某些物质可以发生化学反应;在有机体内可以诱发各种生物效应。
(3)荧光作用。X射线波长很短不可见,但它照射到某些化合物如磷、铂氰化钡、硫化锌镉、钨酸钙等时,可使物质发生荧光(可见光或紫外线),荧光的强弱与X射线量成正比。
这种作用是X射线应用于透视的基础,利用这种荧光作用可制成荧光屏,用作透视时观察X射线通过人体组织的影像,也可制成增感屏,用作摄影时增强胶片的感光量。
(4)热作用。物质所吸收的X射线能大部分被转变成热能,使物体温度升高。
(5)干涉、衍射、反射、折射作用。这些作用在X射线显微镜(左图)、波长测定和物质结构分析中都得到应用。
扩展资料
X射线照射到生物机体时,可使生物细胞受到抑制、破坏甚至坏死,致使机体发生不同程度的生理、病理和生化等方面的改变。不同的生物细胞,对X射线有不同的敏感度,可用于治疗人体的某些疾病,特别是肿瘤的治疗(下图为治疗肿瘤的X刀)。
在利用X射线的同时,人们发现了导致病人脱发、皮肤烧伤、工作人员视力障碍,白血病等射线伤害的问题,在应用X射线的同时,也应注意其对正常机体的伤害,注意采取防护措施。
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