108
Рис. 3.
Спектральная плотность тормозного рентгеновского излучения
Сама интегральная интенсивность
I
(
) является интегралом от спектральной
плотности:
min
( )
( )d
I
i
Спектр тормозного рентгеновского излучения можно изменять, меняя анод-
ное напряжение и анодный ток (рис. 4).
Рис. 4.
Спектры тормозного рентгеновского излучения
при различных значениях: а) анодного напряжения
U
; б) анодного тока
I
Из рис. 4 видно:
при уменьшении анодного напряжения
U
спектральная кривая смещается
вправо, а ее высота уменьшается;
при уменьшении анодного тока пропорционально
уменьшается высота
спектральной кривой, но его спектральный состав остается неизменным.
109
Таким образом, увеличивая напряжение, мы увеличиваем энергию и количество
лучей рентгеновской трубки – увеличиваем его жесткость и интенсивность. При фик-
сированном значении напряжения интенсивность зависит от силы тока на трубке.
4. Процессы взаимодействия рентгеновского излучения с электронами ато-
мов и молекул
Прохождение рентгеновских фотонов через вещество сопровождается изме-
нением направления их движения (рассеяние) или их поглощением (фотоэффект).
В зависимости от энергии рентгеновского кванта можно выделить три вида его
взаимодействия с атомом или молекулой.
4.1. а) Упругое (когерентное) рассеяние.
Фотоны длинноволновой части рентгеновского спектра не обладают энерги-
ей, достаточной для ионизации атома. Их энергия (
hc
/
) меньше энергии иониза-
ции А
и
. Поэтому они взаимодействуют не с отдельными электронами, а с атомом
целиком, рис.5.
Рис. 5.
Схема когерентного рассеяния
При этом изменяется только
направление движения фотона, а его энергия
и длина волны не меняются (поэтому это
рассеяние и называется
когерентным
или упругим).
Такие фотоны выбывают из общего потока излучения и не принимают уча-
стия в формировании рентгеновского изображения.
4.2. б) Фотоэффект
Если энергия фотона (
hc
/
) больше энергии ионизации атома (А
и
), то рентге-
новский квант поглощается, а его энергия расходуется на ионизацию атома и со-
общение кинетической энергии выбитому электрону (рис. 6).
Рис. 6.
Схема фотоэффекта
110
4.3. в) Комптоновское (некогерентное) рассеяние
Если энергия фотона (
hc
/
) во много раз больше энергии ионизации атома
(А
и
), то по законам квантовой механики его поглощение становится невозможным
и возникает комптоновское рассеивание. При этом электрон отрывается от атома
и приобретает некоторую кинетическую энергию
Е
к
, рис. 7. Направление движе-
ния фотона при комптоновском рассеянии изменяется, а его энергия уменьшается
в соответствии с законом сохранения энергии.
Рис. 7.
Схема некогерентного рассеяния
При внутренней ионизации атома комптоновское
рассеяние и фотоэффект
сопровождаются характеристическим рентгеновским излучением,
так как после
выбивания внутренних электронов происходит заполнение вакантных мест элек-
тронами внешних оболочек атома.
Отметим, что при рентгенодиагностике используется рентгеновское излуче-
ние с энергией фотонов от 60 до 100–140 кэВ, как видно из таблицы 1, определя-
ющими процессами здесь являются фото- и комптон- эффекты.
Таблица 1
Вклад фото- и комптон- эффекта в ослабление рентгеновского излучения
Энергия, кэВ
Фотоэффект
Комптон – эффект
10
40
80
250
100 %
75
50
1
0 %
25
50
99
5. Процессы взаимодействия рентгеновских фотонов с вещество
Процессы взаимодействия фотонов рентгеновского луча с веществом объекта
исследования представлены следующим и процессами (рис. 8).
5.1. Фотоны с низкой энергией (вид 1), которые поглощаются в веществе, не
принимают участия в формировании изображения, но
увеличивают дозовую
нагрузку на организм пациента. Для их устранения размещают фильтры
между
трубкой и диафрагмой, которая определяет размеры поля обследования. Это тон-
кие алюминиевые или медные пластины.
111
Рис. 8.
Виды прохождений (1, 2, 3) рентгеновских квантов
через вещество
Во время фильтрации ликвидируется мягкое характеристическое рентгенов-
ское излучение и минимально ослабляется тормозное
рентгеновское излучение
(рис. 9):
Рис. 9.
Фильтрация длинноволновой части спектра
рентгеновского излучения
5.2. Рассеянные фотоны (вид 2), которые изменяют направление движения,
непригодны для формирования рентгеновского изображения –
они размывают
границы областей и
снижают контрастность изображения
. Для их устранения
применяют отсеивающую металлическую решетку (растр, сетка, бленда) из свин-
ца, никеля или алюминия. Растр расположен в столе и стойке, то есть между объ-
ектом и кассетой/ детектором.
Металлическая решетка также задерживает ничтожную часть тормозного из-
лучения.
Do'stlaringiz bilan baham: 
