【放射职称】第三章第1节： X线的产生 | 影响X线产生的因素+X线强度的空间分布（图文、视频结合）

第三章 X线物理与防护

四、影响X线产生的因素

（一）x线产生的效率

在X线管中产生的X线能与加速电子所消耗电能的比值，称为X线的产生效率。

在X线管中加速阴极电子所消耗的电功率（iU）全部变成高速电子的动能。这些高速电子在与物质复杂的相互作用过程中产生X线，同时也产生大量的热。若将占比例极少的特征X线忽略不计，则X线功率可视为连续X线的总强度I连=KiZUn（在诊断能量范围内，n近似为2）。

因此X线产生效率

等于X线功率（即X线的总强度）与连高速电子流功率之比，即：

式中，K是常数，约等于1.1×10-9～1.4×10-9/V；Z是阳极靶物质的原子序数；U是管电压（V）；i是管电流（A）。故x线产生效率与管电压成正比。

X线管产生X线的效率极低，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。

（二）影响X线产生的因素

1.影响连续X线产生的因素

包括X线管靶面物质、管电压、管电流以及高压波形。

（1）靶物质：

连续X线强度与靶物质的原子序数成正比，在管电压和管电流相同的情况下，阳极靶物质的原子序数愈高，产生的X线强度也愈大；

不同靶物质的X线谱高能端重合，是因为X线谱的最大光子能量只与管电压有关，与靶物质无关；

不同靶物质的X线谱低能端重合，是因为X线管固有滤过和低能成分被管壁吸收的缘故。

特征X线强度与管电流成正比，与管电压n次方成正比。管电压、管电流、投照时间相同的情况下，阳极靶的原子序数越高，X射线量越大。

因此，X线的量与管电流、投照时间和靶物质原子序数成正比，与管电压n次方成正比。

（2）管电流：

管电流的大小并不影响X线的质，但在一定的管电压下，X线的强度取决于管电流，管电流愈大，说明撞击阳极靶面的电子数愈多，X线强度也愈大，X线强度I与管电流

(mA）成正比，即：I

。  

（3）管电压：

X线束中的最大光子能量等于高速电子碰撞靶物质的动能，而电子的最大能量又取决于管电压的峰值，所以改变管电压也就改变了最大光子的能量，整个X线谱的形状也随之发生变化。且连续X线强度I与管电压（kV）的n次方成正比，即：

在诊断能量范围内，n近似为2）。

当管电流、靶材料（原子序数Z）固定时，随管电压的升高，连续X线谱的最短波长和最大强度所对应的波长均向短波方向移动。

（4）高压波形：

供给X线管的管电压都是脉动电压，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。

X线的辐射强度由脉动电压产生的要比峰值相当的恒定电压产生的低；

X线的平均波长由脉动电压产生的也比峰值等高的恒定电压产生的长；

峰值电压相同时，6脉冲和12脉冲产生的X线比半波和全波整流产生的X线硬线成分多，且管电流相同，其X线的辐射强度（或输出量率）也大。

2.影响特征X线产生的因素

研究证明K系特征X线的强度（IK）可用下式表示：

式中，

为管电流；

为管电压；

为

系激发电压；

和

均为常数，

约等于1.5～1.7。

由上式可见，

系特征X线的强度与管电流成正比，管电压＞激发电压时才发生

系放射，并随管电压的继续升高K系强度迅速增大。

需要指出，在X线的两种成分中，特征X线只占很少一部分，并不重要。

对钨靶X线管来说，低于K系激发电压将不会产生K系放射；

管电压在80～150kV时，特征X线只占10%～28%；

管电压高于150kV特征X线相对减少；

高于300kV时，两种成分相比特征X线可以忽略。

可见，医用X线主要使用的是连续辐射，但在物质结构的光谱分析中使用的是特征辐射。

五、X线强度的空间分布

X射线强度空间分布是指X射线在空间各方向上的不均匀分布，即在不同方位角上的辐射强度是不同的，也叫辐射场的角分布。

（一）照射野内的线量分布

高速电子碰撞阳极靶面（厚靶或反射式靶）所产生的x线分布与阳极倾角有关。阳极倾角是指垂直于x线管长轴的平面与靶面的夹角。

高能电子不仅轰击靶面辐射X线，还穿透到靶物质内部一定深度，向外辐射X线。越靠近阳极一侧，X线的强度下降的越多，且靶角越小，下降的程度越大，这种越靠近阳极，X线强度下降的越多的现象，称为阳极效应， 也叫足跟效应。

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。

靶面出现过热熔解而凹凸不平时，产生的X线强度分布就会改变上述规律，严重影响X线质量。

（二）焦点面上的线量分布

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：沿焦点宽方向（X线管短轴方向）用密度计扫描得出两端密度高、中间密度低的双峰分布曲线。则证明了焦点宽方向上的线量分布是中间少、两边高的双峰形。

也有呈多峰分布，是由于灯丝受聚焦槽深度的影响而出现了主副焦点之原因；沿焦点长方向（X线管长轴方向）用密度计扫描得出两端密度低、中间密度高的单峰分布曲线。由上述可知，焦点面上的线量分布是不均匀的，线量呈单峰分布的焦点成像质量比较好。

——The  End——

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