论文X射线的应用(2)

邵阳学院毕业论文（设计）

3.1 物理效应

3.1.1 穿透作用

穿透作用是指X射线通过物质时不被吸收的能力。X射线能穿透一般可见光所不能透过的物质。可见光因其波长较长，光子具有的能量很小，当射到物体上时，一部分被反射，大部分为物质所吸收，不能透过物体；而X射线则不然，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，密度大的物质，对X射线的吸收多，透过少；密度小者，吸收少，透过多。利用差别吸收这种性质可以把密度不同的骨骼、肌肉、脂肪等软组织区分开来。这正是X射线透视和摄影的物理基础。 3.1.2 电离作用

物质受X射线照射时，使核外电子脱离原子轨道，这种作用叫电离作用。在光电效应和散射过程中，出现光电子和反冲电子脱离其原子的过程叫一次电离，这些光电子或反冲电子在行进中又和其它原子碰撞，使被击原子逸出电子叫二次电离。在固体和液体中，电离后的正、负离子将很快复合，不易收集。但在气体中的电离电荷却很容易收集起来，利用电离电荷的多少可测定X射线的照射量。X射线测量仪器正是根据这个原理制成的。由于电离作用，使气体能够导电；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。电离作用是X射线损伤和治疗的基础。 3.1.3 荧光作用

由于X射线波长很短，因此是不可见的。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，由于电离或激发使原子处于激发状态，原子回到基态过程中，由于价电子的能级跃迁而辐射出可见光或紫外线，这就是荧光。X射线使物质发生荧光的作用叫荧光作用。荧光强弱与X射线量成正比。这种作用是X射线应用于透视的基础。在X射线诊断工作中利用这种荧光作用可制成荧光屏，增感屏，影像增强器中的输入屏等。荧光屏用作透视时观察X射线通过人体组织的影像，增感屏用作摄影时增强胶片的感光量。 3.1.4 热作用

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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，这就是X射线的热作用。 3.1.5 光学特性

X射线的干涉、衍射、反射、折射作用与可见光一样，并在X射线显微镜、波长测定和物质结构分析中都得到应用。在光谱图中（如下图），

X射线的特征是波长非常短，频率很高。波长越短的X射线能量越大，叫做硬X射线，波长长的X射线能量较低，称为软X射线。当晶体受X射线照射时，其中的原子向四周散射X射线，由于晶体具有周期性结构，这些散射的X射线相互干涉的结果，只在某些特定的方向上发生衍射线，这种现象称为X射线衍射。各种不同的结晶物质具有不同的晶体结构，其衍射线的方向和相对强度也就各不相同。因此，各种结晶物质具有特定的衍射花样，如同指纹一样各不相同。故可根据多晶的衍射花样来鉴别其化学组成和物相。这就是X射线衍射法进行物相定性分析的基础。

3.2 化学效应

3.2.1 感光作用

同可见光一样，X射线能使胶片感光。当X射线照射到胶片上的溴化银时，能使银粒子还原、沉淀而使胶片产生“感光作用”。胶片感光的强弱与X射线强度成正比。当X射线通过人体时，因人体各组织的密度不同，对X射线量的吸收不同，致使胶片上所获得的感光度不同，从而获得X射线的影像。这就是应用X射线作摄片检查的基础。 3.2.2 着色作用

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某些物质如铂氰化钡、铅玻璃、水晶等，经X射线长期照射后，其结晶体脱水而改变颜色，这就叫做着色作用。

3.3 生物效应

当X射线照射到生物机体时，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，称为X射线的生物效应。不同的生物细胞，对X射线有不同的敏感度。用X射线可以治疗人体的某些疾病，如肿瘤等。另一方面，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。X射线的生物效应（归根结底是由X射线的电离作用造成的）相当明显。 由于X射线具有的生物效应，在医学上，X射线技术已成为对疾病进行诊断和治疗的专门学科，在医疗卫生事业中占有重要地位。

4 X射线的应用

4.1 X射线在医学中的应用

4.1.1 X射线诊断

X射线应用于医学诊断，主要依据X射线的穿透作用、差别吸收、感光作用和荧光作用。由于X射线穿过人体时，受到不同程度的吸收，如骨骼吸收的X射线量比肌肉吸收的量要多，那么通过人体后的X射线量就不一样，这样便携带了人体各部密度分布的信息，在荧光屏上或摄影胶片上引起的荧光作用或感光作用的强弱就有较大差别，因而在荧光屏上或摄影胶片上(经过显影、定影)将显示出不同密度的阴影。根据阴影浓淡的对比，结合临床 表现、化验结果和病理诊断，即可判断人体某一部分是否正常。在医学临床应用中，目前放射线影像设备主要还是应用X射线的透射衰减效应作为成像的主要手段。但是由于透射成像对细节展示能力不够，影像只能够反映某些人体组织的病变，对许多疾病不能准确判断。例如，X射线乳房透视成像术对妇女的乳腺癌的诊断的假阳性率很高，有大约20％的患者必须另外做活体组织检查来确诊。同时，假阴性的比率也很高，相对那些准确确诊的癌症患者的比例，大约10％被误诊为阴性。在研究中X射线相干散射所表现出的特性，为上述的问题的解决提供了一种切实可行的方法，人们正考虑应用X射线相干散射技术辅助进行更为精确的医疗诊断，相信在未来的医学影像技术中它会得到广泛的应用。

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4.1.2 X射线治疗

X射线应用于治疗，主要依据其生物效应，应用不同能量的X射线对人体病灶部分的细胞组织进行照射时，即可使被照射的细胞组织受到破坏或抑制，从而达到对某些疾病，特别是肿瘤的治疗目的。X射线用于癌症的治疗，它的机理是X射线对生物组织的破坏作用。在治疗过程中，照射量要恰当。1896年1月发现X射线后仅几周，芝加哥电气技师就利用X射线对一名55岁患乳腺癌的妇女进行了放射治疗。 4.1.3 X射线在医学上的应用前景

X射线相干散射在医学中的应用是当前的一个极有前途和极富挑战性的话题。在这里简单地介绍了X射线相干散射成像技术的原理和在医学中的应用。 （1） X射线相干散射的基本原理

X射线相干散射（X-ray coherent scatter）即X射线向小角度散射[3]。对于纯晶体，X射线相干散射（衍射）图形由一系列的亮点组成，这些亮点是由物质内部不同的原子平面反射回来的X射线干涉形成的。这些点的位置可以由著名的布拉格方程描述：

2dsinθ=n λ，n=0,1,2，??

d是不同原子平面之间的间距，θ是入射线与原子平面之间所成的角度，n是对应于不同衍射级的一个整数。在进行X射线的相干散射成像时，需要旋转晶体使所有潜在的反射都满足1次布拉格方程条件，然后收集这些反射光的数据，形成衍射图案。这时图案中亮点的强度是相应原子结构的傅里叶成分的一个振幅测度。

医学上，相应的生物物质成分所产生X射线相干散射较少。这是因为生物组织内部含有的晶体结 …… 此处隐藏：3250字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……