X线成像的基本原理

(一)X线的产生
1895年,德国科学家伦琴发现了这种具有很高能量,肉眼看不见,但能穿透不同物质,能使荧光物质发光的射线。X线是真空管内高速行进的电子流轰击钨靶时产生的。X线发生装置主要包括X线管、变压器和操作台。X线管为一高真空的二极管,杯状的阴极内装着灯丝,阳极由呈斜面的钨靶和附属散热装置组成。降压变压器为向X线管灯丝提供电源。操作台主要为调节电压、电流和曝光时间而设置的电压表、电流表、时计及其调节旋钮等。

X线的发生过程是向X线管灯丝供电、加热,在阴极附近产生自由电子,当向X线管两极提供高压电时,阴极与阳极问的电势差陡增,电子以高速由阴极向阳极行进,轰击阳极钨靶而发生能量转换,其中1%以下的能量转换为X线,99%以上转换为热能。X线主要由X线管窗口发射,热能由散热装置散发。

(二)x线的特性
X线属于电磁波。波长范围为0.0006~50nm。用于X线成像的波长为0.008~0.031nm(相当于40~150kV时)。在电磁辐射谱中,居7射线与紫外线之间,比可见光的波长短,肉眼看不见。此外,X线还具有以下几方面与X线成像和X线检查相关的特性:

穿透性:X线波长短,具有强穿透力,能穿透可见光不能穿透的物体,在穿透过程中有一定程度的吸收即衰减。X线的穿透力与X线管电压密切相关,电压愈高,所产生的X线波长愈短,穿透力也愈强;反之其穿透力也弱。X线穿透物体的程度与物体的密度和厚度相关。密度高,厚度大的物体吸收的多,通过的少。X线穿透性是X线成像的基础。

荧光效应:X线激发荧光物质,如硫化锌镉及钨酸钙等,使波长短的X线转换成波长长的可见荧光,这种转换叫做荧光效应。荧光效应是透视检查的基础。

感光效应:涂有溴化银的胶片,经X线照射后,感光而产生潜影,经显影、定影处理,感光的溴化银中的银离子(A矿)被还原成金属银(Ag),并沉积于胶片的胶膜内。此金属银的微粒,在胶片上呈黑色。而未感光的溴化银,在定影及冲洗过程中,从X线胶片上被洗掉,因而显出胶片片基的透明本色。依金属银沉积的多少,便产生了黑至白的影像。所以,感光效应是X线摄影的基础。

电离效应:X线通过任何物质都可产生电离效应。空气的电离程度与空气所吸收X线的量成正比,因而通过测量空气电离的程度可测x线的量。x线射人人体,也产生电离效应,可引起生物学方面的改变,即生物效应,是放射治疗的基础,也是进行X线检查时需要注意防护的原因。