X光機(jī)原理
2018-08-03 14:35:03
x光機(jī)是產(chǎn)生X光射線的設(shè)備,牧原智能X光機(jī)也是如此原理,其主要由X光球管和X光機(jī)電源以及控制電路等組成,而X光球管又由陰極燈絲 (Cathod)和陽(yáng)極靶(Anode)以及真空玻璃管組成,X光機(jī)電源又可分為高壓電源和燈絲電源兩部分,其中燈絲電源用于為燈絲加熱,高壓電源的高壓輸出端分別夾在陰極燈絲和陽(yáng)極靶兩端,提供一個(gè)高壓電場(chǎng)使燈絲上活躍的電子加速流向陽(yáng)極靶,形成一個(gè)高速的電子流,轟擊陽(yáng)極靶面后,99%轉(zhuǎn)化為熱量,1%由于軔致輻射產(chǎn)生X射線。
可產(chǎn)生X光的方式有三種:軔致輻射(Bremsstrahlung)、電子俘獲、內(nèi)轉(zhuǎn)換,x光機(jī)產(chǎn)生X光的機(jī)理屬于軔致輻射。
一、電子俘獲:
β衰變包括3種方式:β-衰變、β+衰變和電子俘獲(EC).其中電子俘獲(EC)這種衰變可以表示為即母核俘獲1個(gè)核外軌道電子使核內(nèi)1個(gè)質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶?,并放?個(gè)中微子,所以子核的電荷數(shù)變?yōu)閆-1,而質(zhì)量數(shù)保持不變.在一般情況下,K層上的電子被原子核俘獲的居多,因?yàn)镵層最靠近原子核,被俘獲的概率最大,但是L層上的電子被俘獲的概率也是存在的.原子核在俘獲了電子之后,子核原子的K層或L層上將出現(xiàn)一個(gè)電子空位,當(dāng)某一外層電子來(lái)填補(bǔ)這個(gè)空位時(shí),可能會(huì)出現(xiàn)下面兩種情況之一:要么以標(biāo)識(shí)X射線的形式將多余的能量釋放,要么將多余的能量交給另一層上的其他電子,此電子獲得能量而脫離原子,成為俄歇電子.伴有X射線或俄歇電子的發(fā)射是K俘獲過(guò)程的標(biāo)志.
內(nèi)轉(zhuǎn)換:原子核可以通過(guò)某種方式(譬如β衰變)達(dá)到激發(fā)態(tài),處于激發(fā)態(tài)的原子核可以通過(guò)發(fā)射γ射線躍遷到低激發(fā)態(tài)或基態(tài),這種現(xiàn)象稱(chēng)為γ衰變或稱(chēng)γ躍遷.核能級(jí)躍遷所發(fā)出的光子與原子能級(jí)躍遷所發(fā)出的光子沒(méi)本質(zhì)的差別,不同的是原子能級(jí)躍遷發(fā)射的光子能量只有eV~keV數(shù)量級(jí),而核能級(jí)躍遷發(fā)射的光子能量卻有MeV數(shù)量級(jí).在不考慮核的反沖時(shí),光子能量Eg可以表示為下面的形式Eg=Es-Ex.有時(shí)原子核從激發(fā)態(tài)到較低能態(tài)的躍遷并不放出光子,而是把能量直接交給核外電子,使電子脫離原子,這種現(xiàn)象稱(chēng)為內(nèi)轉(zhuǎn)換(IC),脫離原子的電子稱(chēng)為內(nèi)轉(zhuǎn)換電子.處于激發(fā)態(tài)的原子核可以通過(guò)放射γ光子回到基態(tài),也可以通過(guò)產(chǎn)生內(nèi)轉(zhuǎn)換電子回到基態(tài),究竟發(fā)生的是哪種過(guò)程,完全決定于核的能級(jí)特性.內(nèi)轉(zhuǎn)換電子的動(dòng)能與殼層電子的電離能之和應(yīng)是原子核的兩能級(jí)間的能量差.也就是等于在兩原子核能級(jí)間躍遷所輻射出的γ光子的能量.對(duì)于內(nèi)轉(zhuǎn)換的研究是獲得有關(guān)核能級(jí)知識(shí)的重要手段.當(dāng)然通過(guò)內(nèi)轉(zhuǎn)換方式還可以產(chǎn)生原子的特征X射線.,牧原智能;
X射線的性質(zhì)
一、物理效應(yīng) [3]
1.穿透作用 穿透作用是指X射線通過(guò)物質(zhì)時(shí)不被吸收的能力。X射線能穿透一般可見(jiàn)光所不能透過(guò)的物質(zhì)。可見(jiàn)光因其波長(zhǎng)較長(zhǎng),光子其有的能量很小,當(dāng)射到物體上時(shí),一部分被反射,大部分為物質(zhì)所吸收,不能透過(guò)物體;而X射線則不然,因其波長(zhǎng)短,能量大,照在物質(zhì)上時(shí),僅一部分被物質(zhì)所吸收,大部分經(jīng)由原子間隙而透過(guò),表現(xiàn)出很強(qiáng)的穿透能力。X射線穿透物質(zhì)的能力與X射線光子的能量有關(guān),X射線的波長(zhǎng)越短,光子的能量越大,穿透力越強(qiáng)。X射線的穿透力也與物質(zhì)密度有關(guān),密度大的物質(zhì),對(duì)X射線的吸收多,透過(guò)少;密度小者,吸收少,透過(guò)多。利用差別吸收這種性質(zhì)可以把密度不同的骨骼、肌肉、脂肪等軟組織區(qū)分開(kāi)來(lái)。這正是X射線透視和攝影的物理基礎(chǔ)牧原智能。
2.電離作用 物質(zhì)受X射線照射時(shí),使核外電子脫離原子軌道,這種作用叫電離作用。在光電效應(yīng)和散射過(guò)程中,出現(xiàn)光電子和反沖電子脫離其原子的過(guò)程叫一次電離,這些光電子或反沖電子在行進(jìn)中又和其它原子碰撞,使被擊原子逸出電子叫二次電離。在固體和液體中。電離后的正、負(fù)離子將很快復(fù)合,不易收集。但在氣體中的忘離電荷卻很容易收集起來(lái),利用電離電荷的多少可測(cè)定X射線的照射量:X射線測(cè)量?jī)x器正是根據(jù)這個(gè)原理制成的。由于電離作用,使氣體能夠?qū)щ?;某些物質(zhì)可以發(fā)生化學(xué)反應(yīng);在有機(jī)體內(nèi)可以誘發(fā)各種生物效應(yīng)。電離作用是X射線損傷和治療的基礎(chǔ)。
3.熒光作用 由于X射線波長(zhǎng)很短,因此是不可見(jiàn)的。但它照射到某些化合物如磷、鉑氰化鋇、硫化鋅鎘、鎢酸鈣等時(shí),由于電離或激發(fā)使原子處于激發(fā)狀態(tài),原子回到基態(tài)過(guò)程中,由于價(jià)電子的能級(jí)躍遷而輻射出可見(jiàn)光或紫外線,這就是熒光。X射線使物質(zhì)發(fā)生熒光的作用叫熒光作用。熒光強(qiáng)弱與X射線量成正比。這種作用是X射線應(yīng)用于透視的基礎(chǔ)。在X射線診斷工作中利用這種熒光作用可制成熒光屏,增感屏,影像增強(qiáng)器中的輸入屏等。熒光屏用作透視時(shí)觀察X射線通過(guò)人體組織的影像,增感屏用作攝影時(shí)增強(qiáng)膠片的感光量。牧原智能。
4.熱作用物質(zhì)所吸收的X射線能,大部分被轉(zhuǎn)變成熱能,使物體溫度升高,這就是熱作用。
5.干涉、衍射、反射、折射作用這些作用與可見(jiàn)光一樣。在X射線顯微鏡、波長(zhǎng)測(cè)定和物質(zhì)結(jié)構(gòu)分析中都得到應(yīng)用。
二、化學(xué)效應(yīng)
1.感光作用 同可見(jiàn)光一樣,X射線能使膠片感光。當(dāng)X射線照射到膠片上的溴化銀時(shí),能使銀粒子.沉淀而使膠片產(chǎn)生“感光作用”。膠片感光的強(qiáng)弱與X射線量成正比。當(dāng)X射線通過(guò)人體時(shí),因人體各組織的密度不同,對(duì)X射線量的吸收不同,致綻膠片上所獲得的感光度不同,從而獲得X射線的影像。這就是應(yīng)用X射線作攝片檢查的基礎(chǔ)。
2.著色作用 某些物質(zhì)如鉑氰化鋇、鉛玻璃、水晶等,經(jīng)X射線長(zhǎng)期照射后,其結(jié)晶體脫水而改變顏色,這就叫做著色作用。
三、生物效應(yīng)’
當(dāng)X射線照射到生物機(jī)體時(shí),生物細(xì)胞受到抑制、破壞甚至壞死,致使機(jī)體發(fā)生不同程度的生理、病理和生化等方面的改變,稱(chēng)為X射線的生物效應(yīng)。不同的生物細(xì)胞,對(duì)X射線有不同的敏感度。楓X射線可以治療人體的某些疾病,如腫瘤等。另一方面,它對(duì)正常機(jī)體也有傷害,因此要做好對(duì)人體的防護(hù)。X射線的生物效應(yīng)歸根結(jié)底是由X射線的電離作用造成的。 由于X射線具有如上種種效應(yīng)!因而在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科學(xué)研究等領(lǐng)域,獲得了廣泛 的應(yīng)用,如工業(yè)探傷,晶體分析等。在醫(yī)學(xué)上,X射線技術(shù)已成為對(duì)疾病進(jìn)行診斷和治療的專(zhuān)門(mén)學(xué)科,在醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)中占有重要地位。
原理及構(gòu)造
X-ray 是由德國(guó)侖琴教授在1895年所發(fā)現(xiàn)。這種由真空管發(fā)出能穿透物體的輻射線,在電磁光譜上能量較可見(jiàn)光強(qiáng),波長(zhǎng)較短,頻率較高,相類(lèi)似之輻射線有宇宙射線,X-ray等 [5] 。
牧原智能X光機(jī)原理
產(chǎn)生X-Ray必須要有X光球管,而X光球管基本構(gòu)造必須擁有:
陰極燈絲 (Cathod)
陽(yáng)極靶 (Anode)
真空玻璃管 (Evacuated glass envelope)
當(dāng)然還要有電源能量供應(yīng)
X線是一種波長(zhǎng)很短的電磁波。波長(zhǎng)范圍為0.0006~50nm。X線安檢中常用的X線波長(zhǎng)范圍為0.008~0.031nm(相當(dāng)于40~150kV時(shí))。在電磁輻射譜中,居γ射線與紫外線之間,比可見(jiàn)光的波長(zhǎng)要短得多,肉眼不可見(jiàn)。
射線成像主要利用射線的穿透性,熒光效應(yīng)和攝影效應(yīng)
X射線與物體相互作用
1.光電效應(yīng)
2.康普敦散射(非相干散射)
3.瑞利散射(相干散射)
4.電子偶效應(yīng)
X線的發(fā)生程序是首先接通電源,經(jīng)過(guò)降壓變壓器,供X線管燈絲加熱,產(chǎn)生自由電子并云集在陰極附近。當(dāng)升壓變壓器向X線管兩極提供高壓電時(shí),陰極與陽(yáng)極間的電勢(shì)差陡增,處于活躍狀態(tài)的自由電子,受強(qiáng)有力的吸引,使成束的電子,以高速由陰極向陽(yáng)極行進(jìn),撞擊陽(yáng)極鎢靶原子結(jié)構(gòu)。此時(shí)發(fā)生了能量轉(zhuǎn)換,其中約1%以下的能量形成了X線,其余99%以上則轉(zhuǎn)換為熱能。前者主要由X線管窗口發(fā)射,后者由散熱設(shè)施散發(fā)。
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