- 医用影像设备(CT/MR/DSA)成像原理与临床应用
- 石明国主编
- 1308字
- 2021-12-10 18:06:22
第四节 X线 强 度
一、X线强度的定义
X线强度是垂直于X线束的单位面积上,在单位时间内通过的光子数和能量的总和,即线束中的光子数乘以每个光子的能量。在实际应用中,常以量与质的乘积表示X线强度。量是线束中的光子数,质则是光子的能量(也称穿透力)。连续X线波谱中每条曲线下的面积表示连续X线的总强度。
二、影响X线强度的因素
X线强度(或X线产生)受管电压、管电流、靶物质及高压波形的影响。
(一)靶物质
在一定的管电压和管电流下,放射量的多少决定于靶物质。靶物质的原子序数越高,产生X线的效率就越高。X线管选用钨或钨合金作为靶物质,即阳极焦点面,是因为它有较高的原子序数(Z=74)和相当高的熔点(3370℃)。
另外,还要注意区分靶物质的原子序数与两种不同放射的关系。对连续X线来说,原子序数决定X线量的产生;而对特征X线来说,原子序数决定产生特征X线波长的性质。例如,钨K系特征放射的变化从57keV到69keV,而锡(Z=50)的K系特征X线是25~29keV,这就说明钨和锡的K系特征X线的波长性质不同。
(二)管电压(kVp)
X线光子的能量,取决于冲击电子的能量大小,而电子的能量又由管电压kVp来确定。所以,管电压决定产生X线最大能量的性质。例如,只有在管电压为峰值(kVp)时,才会有100keV或接近100keV的最大(最短波长)的X线光子产生。
另外,增加管电压也将增加产生X线的量。所以,X线强度的增加与管电压的平方成正比。
(三)管电流(mA)
管电压的大小并不决定X线的质。但是在管电压一定下,X线强度决定于管电流。因为管电流愈大,冲击阳极靶面的电子数愈多,产生的X线光子数就多。
(四)高压波形
X线发生器产生的高压都是脉动式的。由于不同的整流方式,单相全波、三相六脉冲、三相十二脉冲、变频发生器等,所产生的高压波形的脉动率有很大区别。而X线光子能量取决于X线的最短波长,也即决定于管电压的峰值。当整流后的脉动电压越接近峰值,其X线强度越大。
三、X线质的表示方法
X线质有以下几种表示方法:
(一)半值层(HVL)
X线强度衰减到初始值一半时,所需的标准吸收物质的厚度。它反映了X线束的穿透力,表征X线质的软硬程度。
(二)电子的加速电压
即管电压。
(三)有效能量
在连续X线情况下使用这一概念。
(四)软射线与硬射线
将低能量X线称为软射线,高能量X线称为硬射线。
(五)X线波谱分布
表示X线的波长分布或能量分布。此分布将根据X线管固有滤过、附加滤过、管电压、管电流、整流方式等因素而变化。
四、X线的不均等性
诊断用X线为连续X线与特征X线的混合,主要为连续X线。连续X线的波长由最短波长(λ min)到长波长领域有一个很广的范围。这种X线称为不均等X线。不均等X线由于滤过板的使用,长波X线被吸收,成为近似均等X线。这种均等的程度以不均等度h或ω表示。
h=H2/H1(H1:第1半值层,H2:第2半值层)
或ω=λeff/λ0(λ0:最短波长,λeff:有效波长)
均等X线场合下,h=1,ω=1,不均等X线h>1,ω>1。
(一)有效波长
单一能量波长的半值层等于连续X线的半值层时,此波长称作有效波长(λ eff)。
(二)有效电压
产生有效波长的最短波长的管电压,称作有效电压。
λeff=1.24/Veff(kV)(nm)
(三)有效能量
将有效电压用能量单位(keV)表示时,此能量为有效能量(或等效能量)。