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：第一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成立电位差，为避免阴极和阳极氧化和电子与中性分子碰撞的数量损失，要制造压强小于Pa?4的真空环境，为此要有一个耐压、密封的管壳。
1-2 阻碍X射线管有效核心大小的因素有哪些？
答：阻碍有效核心大小的因素有：灯丝大小、管电压和管电流、靶倾角。
1-3 在X射线管中，若电子抵达阳极靶面的速度为?108，求持续X射线谱的最短波长和相应的最大光子能量。
1答：此题的思路是由动能公式mv2求出电子的最大动能，此能量也是最大的光子能量，从而
2求出最短波长。但当速度可与光速c=3?108ms-1相较较时，必需考虑相对论效应，咱们能够用下面公式求出运动中电子的质量 me?m01?v2/c2?9.11?10?311?(1/2)2?1.052?10?30kg
h?max? ?min?11mev2??1.052?10?30?(1.5?108)2?1.18?10?14J?73.8keV 22hc?0.0169nm
h?max此题的结果告知咱们，管电压为。反过来，若是明白管电压，求电子抵达阳极靶表面的电子速度时，一样需要考虑相对论效应。
1-4 下面有关持续X射线的说明，哪些是正确的？
A．持续X射线是高速电子与靶物质轨道电子彼此作用的结果； B．持续X射线是高速电子与靶物质的原子核电场彼此作用的结果； C．持续X射线的最大能量决定于管电压；
D．持续X射线的最大能量决定于靶物质的原子序数；
E．持续X射线的质与管电流无关。 正确答案：B、C、E
1-5 下面有关标识X射线的说明，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彼此作用的结果； 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、E
1-6 阻碍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）要紧由管电压、靶倾角和固有滤过决定。固然，通过附加滤过也可改变X射线能谱的形状。 1-7 阻碍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刻内通过垂直于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量和光子能量两个因素决定的。阻碍X射线强度（量与质）的因素很多，要紧有：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，为了维持活动不变，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：p?依照动量守恒，可知：Mv?p?h? ch?。 c1(h?)22如此，原子的反冲动能Mv? 222Mc1-9 X射线摄影中，光电效应和康普顿效应付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判。有利的方面，能产生质量好的影像，其缘故是：①不产生散射线，大大减少了照片的灰雾；②可增加人体不同组织和造影剂对射线的吸收不同，产生高对照度的X射线照片，对提高诊断的准确性有益处。钼靶乳腺X射线摄影，确实是利用低能X射线在软组织中因光电吸收的明显不同产生高对照度照片的。有害的方面是，入射
X射线通过光电效应可全数被人体吸收，增加了受检者的剂量。从全面质量治理观点讲，应尽可能减少每次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需引发注意的问题。在X射线诊断中，从受检者身上产生的散射线其能量与原射线相差很少，而且散射线比较对称地散布在整个空间，那个事实必需引发医生和技术人员的重视，并采取相应的防护方法。另外，散射线增加了照片的灰雾，降低了影像的对照度，但与光电效应相较受检者的剂量较低。
1-10 的铝将单能X射线强度衰减到%, 试求该光子束的HVL。
答：此题是衰减规律的简单应用。
依照衰减规律I?I0e??x，可知：46.7%I0?I0e?0.5?，从而求得线性衰减系数?? 再依照半价层HVL与线性衰减系数?的关系：HVL???0.693，得： HVL=
1-11 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如何？
答：X射线光子与吸收物质发生彼此作历时，一样情形下，光子的一部份能量以散射辐射的方式从吸收体中辐射掉，另一部份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射线与物质彼此作用的总概率，它包括所有可能发生的彼此作用??tr表示彼此作用进程中光子能量转移给带电粒子的那部份份额的总?的概率之和。质能转移系数
和。只是，由于光核反映及其它一些进程的发生概率很小，因此带电粒子的能量要紧来自光电效应、康普顿效应和电子对效应三个要紧进程。传递给带电粒子的能量，其中又有一部份转移成韧致辐射。质能吸收系数
?en表示扣除韧致辐射后，光子交给带电粒子的能量用于造成电离、激发，从而真正?被物质吸收的那部份能量所占的份额。
在数量上它们之间的关系为：
?tr?Etr????E??， en??en， en?(1?g)tr ??h???h???1-12 已知入射光子的能量为hν, 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形。电子的静止能量为mec2。
答：由能量守恒和动量守恒，可得，散射光子能量h??为： h???h?
1??(1?cos?)
1第一章X射线物理课后习题答案
