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1、贵阳医学院 使用教材：医学影像物理学 第 3 版 主编 吉强 洪洋1第一章 X 射线物理习题一解答1-1 产生 X 射线需要哪些条件？答：这个题目实际上把高速电子轰击靶产生 X 射线这一事实在条件上予以明确。首先要有产生电子的阴极和被轰击的阳极靶，电子加速的环境条件即在阴极和阳极间建立电位差，为防止阴极和阳极氧化以及电子与中性分子碰撞的数量损失，要制造压强小于 的真空环境，为此要有一个耐压、密封的管壳。4Pa1-2 影响 X 射线管有效焦点大小的因素有哪些？答：影响有效焦点大小的因素有：灯丝大小、管电压和管电流、靶倾角。1-3 在 X 射线管中，若电子到达阳极靶面的速度为 1.5 ms-1，求
2、连续 X 射810线谱的最短波长和相应的最大光子能量。答：此题的思路是由动能公式 求出电子的最大动能，此能量也是最21vm大的光子能量，从而求出最短波长。但当速度可与光速 c=3 ms-1 相比较时，810必须考虑相对论效应，我们可以用下面公式求出运动中电子的质量kg3023120 5.)/(0.9/1cmevkeV8.7318.).(. 42830ax Jhen0169.maxinc此题的结果告诉我们，管电压为 73.8KV。反过来，如果知道管电压，求电子到达阳极靶表面的电子速度时，同样需要考虑相对论效应。1-4 下面有关连续 X 射线的解释，哪些是正确的？A连续 X 射线是高速电子与靶物质
3、轨道电子相互作用的结果；B连续 X 射线是高速电子与靶物质的原子核电场相互作用的结果；C连续 X 射线的最大能量决定于管电压；D连续 X 射线的最大能量决定于靶物质的原子序数；贵阳医学院 使用教材：医学影像物理学 第 3 版 主编 吉强 洪洋2E连续 X 射线的质与管电流无关。正确答案：B、C 、E1-5 下面有关标识 X 射线的解释，哪些是正确的？A标识 X 射线是高速电子与靶物质轨道电子相互作用的结果；B标识 X 射线的质与高速电子的能量有关；C标识 X 射线的波长由跃迁电子的能级差决定；D滤过使标识 X 射线变硬；E靶物质原子序数越高，标识 X 射线的能量就越大。正确答案：A、C、E1-
4、6 影响 X 射线能谱的因素有哪些？答：电子轰击阳极靶产生的 X 射线能谱的形状（归一化后）主要由管电压、靶倾角和固有滤过决定。当然，通过附加滤过也可改变 X 射线能谱的形状。1-7 影响 X 射线强度的因素有哪些？答：X 射线在空间某一点的强度是指单位时间内通过垂直于 X 射线传播方向上的单位面积上的光子数量与能量乘积的总和。可见，X 射线强度是由光子数目和光子能量两个因素决定的。影响 X 射线强度（量与质）的因素很多，主要有：增加毫安秒，X 射线的质不变、量增加，X 射线强度增加；增加管电压，X 射线的质和量均增加，X 射线强度增加；提高靶物质原子序数，X 射线的质和量均增加，X 射线强度
5、增加；增加滤过，X 射线的质增加、但 X 射线的量减少，X 射线强度减少；增加离 X 射线源的距离，X 射线的质不变，X 射线的量减少，X 射线强度减少；管电压的脉动，X 射线的质和量均减少，X 射线强度减少。1-8 原子放出 X 射线前是静止的，为了保持活动不变，当它发射 X 射线时，原子经历反冲。设原子的质量是 M，X 射线的能量为 h ，试计算原子的反冲动能。答：此题的关键在于利用 X 射线的动量和能量的关系： 。cp根据动量守恒，可知： chpv这样，原子的反冲动能 22)(1M贵阳医学院 使用教材：医学影像物理学 第 3 版 主编 吉强 洪洋31-9 X 射线摄影中，光电效应和康普顿
6、效应对影像质量和患者防护各有何利弊？答：诊断放射学中的光电效应，可从利弊两个方面进行评价。有利的方面，能产生质量好的影像，其原因是：不产生散射线，大大减少了照片的灰雾；可增加人体不同组织和造影剂对射线的吸收差别，产生高对比度的 X 射线照片，对提高诊断的准确性有好处。钼靶乳腺 X 射线摄影，就是利用低能 X 射线在软组织中因光电吸收的明显差别产生高对比度照片的。有害的方面是，入射X 射线通过光电效应可全部被人体吸收，增加了受检者的剂量。从全面质量管理观点讲，应尽量减少每次 X 射线检查的剂量。康普顿效应中产生的散射线是辐射防护中必须引起注意的问题。在 X 射线诊断中，从受检者身上产生的散射线其
7、能量与原射线相差很少，并且散射线比较对称地分布在整个空间，这个事实必须引起医生和技术人员的重视，并采取相应的防护措施。另外，散射线增加了照片的灰雾，降低了影像的对比度，但与光电效应相比受检者的剂量较低。1-10 0.5cm 的铝将单能 X 射线强度衰减到 46.7%, 试求该光子束的 HVL。答：此题是衰减规律的简单应用。根据衰减规律 ，可知： ，从而求得线性衰减系xeI0 5.00%7.46eI数 1.523cm-1再根据半价层 HVL 与线性衰减系数 的关系： ，得：693.HVLHVL=0.455cmAl1-11 质量衰减系数、质能转移系数和质能吸收系数三者间的区别和联系怎样？答：X 射
8、线光子与吸收物质发生相互作用时，一般情况下，光子的一部分能量以散射辐射的方式从吸收体中辐射掉，另一部分转化为高速电子或正电子的动能。质量衰减系数 表示入射 X 射线与物质相互作用的总概率，它包括所有可能发生的相互作用的概率之和。质能转移系数 表示相互作用过程中光子能tr贵阳医学院 使用教材：医学影像物理学 第 3 版 主编 吉强 洪洋4量转移给带电粒子的那部分份额的总和。不过，由于光核反应及其它一些过程的发生概率很小，因而带电粒子的能量主要来自光电效应、康普顿效应和电子对效应三个主要过程。传递给带电粒子的能量，其中又有一部分转移成韧致辐射。质能吸收系数 表示扣除韧致辐射后，光子交给带电粒子的能
9、量用于造en成电离、激发，从而真正被物质吸收的那部分能量所占的份额。在数量上它们之间的关系为：， ， hEtrtrhEenentreng)1(1-12 已知入射光子的能量为 , 散射角为 ,试求散射光子的能量。并分析低能入射和高能入射光子在 90方向上光子散射的情况。电子的静止能量为 。2ecm答：由能量守恒和动量守恒，可得，散射光子能量 为：h)cos1(h为入射光子能量 h 和电子的静止能量 的比值， =0.511MeV。20cm2ec当 时， 。由于 ，故 =0.511MeV，这091h)(h说明，不管入射 X 射线光子的能量有多高， 散射光子的能量最大不超过090.511MeV。1-13 X 射线在物质中的衰减规律 的适用条件是什么？xeI0答： 的适用条件是：单能、窄束、均匀物质。xeI01-14 若空气中各组分的质量百分比为氮 75%，氧 23.2%，氩 1.3%，试计算在能量为 20keV 光子作用下，空气的质量衰减系数。已知氮、氧、氩的质量衰减系数分别为 0.36、0.587、和 8.31( )。12kgm答：根据混合物或化合物的质量衰减系数公式： 来计算。iiP)(空气的质量衰减系数为：贵阳医学院 使用教材：医学影像物理学 第 3 版 主编 吉强 洪洋5ArONPP)()()(=0.360.75+0.5870.232+8.310.013=0.514(m2/kg)
