第三章X线物理与防护 第一节 X线的产生

第一节 X线的产生

考点1 X线的发现

1895年11月8日，德国物理学家威·康·伦琴在实验室内研究阴极射线管放电现象时，发现一种新射线，起名为X线。1901年伦琴因发现X线而获诺贝尔物理奖。1905年第一届国际放射学会大会把X线命名为伦琴射线。

考点2 X线的产生

1. 产生X线的基本条件是电子源、加速电场、撞击阳极靶面。

2. 灯丝放出的电子，要高速冲击阳极，还必须具备两个条件：①在X线管的阴极和阳极间加以高电压，通过在两极间产生的强电场使电子向阳极加速；②为防止电子与空气分子冲击而减速和灯丝的氧化损坏，必须保持高真空度。

3. 阳极需要承受高速电子的冲击，所以靶物质一般都是用高原子序数、高熔点的金属制成。

考点3 X线的产生原理

1. X线的产生是高速电子和靶物质相互作用的结果，在真空条件下高千伏的电场产生的高速电子流与靶物质的原子核和内层轨道电子作用，分别产生了连续X线和特征X线。

2. 高速电子和靶物质相互作用过程中，将会发生碰撞损失和辐射损失，最终高速电子的动能变为辐射能、电离能和热能。

考点4 连续X线

1.      连续X线是指电子向外辐射所产生的能量为hu的电磁波，其能量取决于：①电子接近核的情况；②电子的能量；③核电荷。

2. 连续X线的波长：平均波长（λmean）=2.5λmin，最强波长（λmax）=1.5λmin。

考点5 特征X线

1. 特征X线是指高速电子与靶原子的内层轨道电子作用后，内层电子被击脱，外壳层电子跃迁填充空位时，多余的能量以光子（X线）的形式放出所形成的。

2. 靶原子的轨道电子在原子中具有确定的结合能，只有当入射高速电子的动能大于其结合能时，才有可能被击脱造成电子空位，产生特征X线。壳层越接近原子核，最低激发电压越大；若管电压低于某激发电压，则此系特征X线将不会发生。

考点6 影响X线产生的因素

1. X线的产生效率是指X线管中产生的X线能与加速电子所消耗电能的比值；一般不足1%，而绝大部分的高速电子能都在阳极变为了热能，使阳极靶面产生很高的温升。

2. 影响连续X线产生的因素

影响因素

关系

靶物质

与靶物质的原子序数成正比

管电压

电子的最大能量又取决于管电压的峰值

管电流

不影响X线的质；管电流愈大，X线强度也愈大

高压波形

有两种形式：单相电源的半波和全波，三相电源的6脉冲和12脉冲

考点7 X线强度的空间分布

1. 高速电子碰撞阳极靶面所产生的X线分布与阳极倾角（指垂直于X线管长轴的平面与靶面的夹角）有关。在通过X线管长轴且垂直于有效焦点平面内，近阳极端X线强度弱，近阴极端强。在通过X线管短轴且垂直于有效焦点平面内测定，在90°处最大，分布基本上是对称的。

2. 利用小孔成像原理，从焦点像上可以看出焦点面上的密度分布是不均匀的：两端密度高、中间密度低。线量呈单峰分布的焦点成像质量比较好。