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第一篇 X线物理1

第一章 光的基本知识1

第一节 对光的本性的认识1

第二节 光的电磁理论与电磁谱2

一、电磁波2

（一）电磁场理论2

（二）电磁波的基本性质2

（三）电磁波的波长、频率和波速3

二、光的电磁理论3

三、电磁谱4

第三节 光的量子性7

一、光电效应的实验规律7

二、光电效应与波动论的矛盾8

三、爱因斯坦的量子解释9

第四节 光子的质量和动量10

一、相对论的两个重要结论10

（一）质量与速度的关系10

（二）质量与能量的关系10

二、光子的质量和动量12

第五节 波粒二象性13

习题1—114

第二章 原子发光机理15

第一节 原子结构15

第二节 原子核外结构16

第三节 原子发光机理19

一、原子的能级19

二、能级跃迁光辐射21

习题1—223

第三章 X线的产生和性质25

第一节 X线的发现25

第二节 X线的本质和特性26

一、X线的本质26

二、X线的特性27

（一）物理效应27

（二）化学效应28

（三）生物效应28

第三节 X线的量与质28

第四节 X线的产生30

一、X线的产生条件30

二、X线管30

三、X线的产生装置32

四、自整流和全波整流X线机电路33

（一）自整流X线机电路33

（二）全波整流X线机电路34

第五节 X线的产生原理35

一、电子与物质的相互作用35

二、X线的产生原理36

（一）连续X线谱36

（二）特征X线谱39

第六节 影响X线产生的有关因素42

一、靶物质的影响42

二、管电压的影响43

三、管电流的影响43

四、高压波形的影响44

第七节 X线的产生效率44

第八节 X线的空间分布45

一、薄靶周围X线的空间分布45

二、厚靶X线的空间分布45

三、X线机周围剂量场的分布46

习题1—352

第四章 X线与物质的相互作用54

第一节 概述54

第二节 X线与物质相互作用的主要过程56

一、光电效应56

（一）光电效应56

（二）线光电减弱系数与线光电能量转移系数56

（三）光电效应的几率57

（四）光电效应中的特征辐射57

（五）诊断放射学中的光电效应58

（六）光电子的角分布58

二、康普顿效应58

（一）康普顿效应58

（二）反冲电子及散射光子的能量59

（三）康普顿效应的截面61

（四）线减弱系数和线能量转移系数62

（五）康普顿散射光子和反冲电子的角分布63

三、电子对效应63

第三节 X线与物质相互作用的其他过程64

一、相干散射64

二、光核反应65

第四节 各种基本作用发生的相对几率65

一、X线与物质相互作用的总结65

二、原子序数Z和光子能量hv与三种基本作用的关系66

三、在诊断放射学中各种基本作用发生的相对几率66

习题1—467

第五章 X线在物质中减弱规律69

第一节 单能窄束X线在物质中的减弱规律69

一、窄束概念及其指数减弱规律69

二、质量减弱系数、质能转移系数及质能吸收系数72

（一）质量减弱系数μ/ρ72

（二）质能转移系数μtr/ρ74

（三）质能吸收系数μen/ρ76

（四）混合物和化合物的质量减弱系数和质能吸收系数78

第二节 宽束X线在物质中的减弱规律80

一，宽束X线在物质中的减弱规律80

二、积累因子80

第三节 连续能谱的X线在物质中的减弱规律83

一、连续X线在物质中的减弱特点83

二、X线的滤过84

（一）固有滤过84

（二）附加滤过84

第四节 诊断放射学中X线的减弱87

一、X线通过人体的减弱规律87

二、诊断放射学中的散射线88

（一）照射面积的影响88

（二）被照射体厚度的影响89

（三）管电压的影响89

第五节 影响X线减弱的因素89

一、射线能量和原子序数对减弱的影响89

（一）射线能量和原子序数对作用类型的影响89

（二）射线能量对减弱的影响90

（三）原子序数对减弱的影响90

二、密度对减弱的影响91

三、每克电子数对减弱的影响91

习题1—592

第二篇 X线剂量94

第一章 X线常用的辐射量和单位94

第一节 照射量95

一、照射量及其单位95

（一）照射量X95

（二）照射量的单位96

二、照射量率？及其单位97

第二节 吸收剂量98

一、吸收剂量及其单位98

（一）吸收剂量D98

（二）吸收剂量的单位98

二、吸收剂量率？及其单位99

三、吸收剂量与照射量的关系99

第三节 比释动能102

一、比释动能与比释动能率102

（一）比释动能K及其单位102

（二）比释动能率？及其单位103

二、比释动能与吸收剂量的关系103

（一）带电粒子平衡103

（二）比释动能与吸收剂量的关系104

（三）比释动能和吸收剂量随物质深度的变化104

三、比释动能概念的应用105

第四节 剂量当量106

一、剂量当量及其单位106

（一）剂量当量H106

（二）剂量当量的单位108

二、剂量当量率H及其单位108

三、有效剂量当量109

（一）辐射效应的危险度r109

（二）有效剂量当量HE110

四、集体剂量当量和集体有效剂量当量111

（一）集体剂量当量S111

（二）集体有效剂量当量SE111

习题2—1111

第二章 照射量的测定113

第一节 标准电离室113

第二节 实用型电离室115

一、理想空腔电离室116

二、实用型电离室116

（一）室壁厚度117

（二）电离室大小117

（三）仪器校正117

三、NYL—Ⅲ型伦琴计的使用118

（一）测量量程118

（二）仪器结构118

（三）工作原理119

（四）使用说明119

第三节 照射量测量的其他方法120

一、闪烁计数器120

二、盖革—弥勒（G—M）计数管122

习题2—2123

第三章 吸收剂量的测定124

第一节 量热计测定法124

第二节 电离室测定法125

第三节 吸收剂量的估算法127

习题2—3128

第四章 X线质的测定129

第一节 半价层129

第二节 半价层的测定130

一、测定半价层的方法130

二、影响半价层的因素130

（一）管电压、总滤过对半价层的影响130

（二）FFD、FCD、线束φ对半价层的影响131

第三节 有效能量和等值电压136

习题2—4138

第三篇 X线防护139

第一章 X线在医学上的应用139

第一节 X线在诊断方面的应用与发展139

一、X线透视139

二、影像增强器及X线电视141

（一）影像增强器的结构和工作原理141

（二）影像增强器的优点142

（三）新型影像增强管143

（四）X线电视143

三、X线摄影144

（一）一般X线摄影144

（二）乳腺X线摄影144

（三）特殊X线摄影145

四、造影检查145

五、X线CT146

六、X线诊断技术的发展趋势147

七、X线诊断检查频率及其发展趋势149

八、我国在X线应用中值得注意的几个问题152

第二节 X线在治疗方面的应用与发展153

一、X线在治疗方面的应用153

二、X线在治疗方面的发展趋势154

习题3—1155

第二章 X线对人体的危害156

第一节 辐射损伤概述156

一、辐射损伤机理156

二、影响辐射损伤的因素157

（一）辐射性质157

（二）X线剂量157

（三）剂量率157

（四）照射方式157

（五）照射部位和范围157

（六）环境因素158

第二节 慢性小剂量照射的生物效应158

一、非随机效应159

（一）血液和造血器官的变化159

（二）眼晶体的改变159

（三）放射性皮肤损伤159

二、随机效应163

（一）致癌作用163

（二）遗传效应164

三、胎内照射效应164

第三节 小剂量受照人员的医学观察165

一、检查要求166

二、检查项目166

三、不适应症166

四、远期随访观察166

习题3—2167

第三章 X线防护标准168

第一节 辐射防护学概述168

一、辐射防护学的特点168

二、辐射防护学的任务和主要内容168

三、近代辐射防护之趋向169

第二节 辐射防护标准概述169

一、辐射防护标准的演变169

二、ICRP最新辐射防护标准170

（一）基本限值170

（二）推定限值172

（三）管理限值172

（四）参考水平172

三、危险度在辐射防护标准中的应用173

第三节 我国的放射防护标准174

一、《放射防护规定》175

二、拟订的《放射卫生防护标准》176

（一）放射工作人员的剂量限值176

（二）对公众的个人剂量限值177

（三）医疗照射的防护178

（四）教学中接触电离辐射时的剂量限值178

（五）放射工作场所的限值178

（六）其他标准限值178

习题3—3179

第四章 X线防护原则180

第一节 X线防护的目的180

第二节 X线防护原则180

一、剂量限制体系（制度）180

（一）辐射实践的正当化180

（二）辐射防护的最优化180

（三）个人剂量限值181

二、防护外照射的一般方法182

（一）缩短受照时间182

（二）增大与X线源的距离182

（三）屏蔽防护182

三、固有防护为主与个人防护为辅的原则183

四、X线工作者和被检者防护兼顾的原则183

五、合理降低个人受照剂量与全民检查频度183

习题3—4183

第五章 X线屏蔽防护184

第一节 屏蔽材料的防护性能184

一、屏蔽材料的铅当量184

（一）铅当量184

（二）铅当量测定184

（三）常用材料的铅当量188

二、屏蔽材料的散射量189

（一）散射量189

（二）散射量测定191

（三）散射线能量的测定191

第二节 屏蔽材料的选择192

一、常用的屏蔽防护材料193

二、复合防护材料193

三、碳纤维板材料194

第三节 X线的屏蔽计算195

一、计算X线屏蔽的依据195

（一）X线的量和质195

（二）屏蔽材料的防护性能195

（三）屏蔽用途和距离195

（四）工作负荷195

（五）使用系数和占有系数195

二、计算X线屏蔽的方法196

（一）利用屏蔽公式计算X线屏蔽196

（二）利用透射比计算X线屏蔽200

（三）利用减弱倍数计算X线屏蔽201

（四）直接用工作量求X线屏蔽201

三、X线屏蔽计算方法评价204

四、计算X线屏蔽时的注意事项204

习题3—5204

第六章 医用诊断X线的防护207

第一节 X线机的防护207

一、X线机的防护设备207

（一）透视用X线机的防护设备207

（二）摄影用X线机的防护设备208

二、X线机的防护性能208

（一）有用射线束照射量率的测试208

（二）X线管头组装体漏射线照射量率的测试208

（三）防护区照射量率的测试210

（四）总滤过铅当量的测试213

三、旧X线机的防护改进213

（一）“管、遮、屏”防护装置214

（二）床侧板和X线机配套防护装置216

（三）减少漏射线量的措施217

（四）牙科X线机的防护改进217

第二节 X线机房的防护设施218

一、X线机房的建筑要求218

二、X线机房内的防护设施219

（一）固定式防护设施219

（二）活动式防护设施221

（三）辅助防护用品222

第三节 质量保证程序223

一、X线防护管理223

二、安全操作规则224

习题3—6225

第七章 医用治疗X线的防护226

第一节 医用治疗X线机的防护规定226

一、技术要求226

（一）对X线管头组装体漏射线的规定226

（二）对遮线筒有用线束透过率的规定227

（三）对有用线束不对称性的规定227

（四）其他技术要求227

二、检验方法228

第二节 医用治疗X线防护规则228

一、防护设施228

二、操作规则229

习题3—7229

第八章 被检者和患者的防护230

第一节 人类的辐射环境230

一、天然辐射源230

二、人工辐射源231

第二节 医疗照射的剂量水平和危险度估计232

一、X线诊断中被检者接受剂量的水平232

二、X线诊断检查的危险度估计234

第三节 医疗照射的控制原则237

第四节 被检者和患者的防护措施238

一、提高有关人员的放射防护知识水平238

二、正确的临床判断与合适的检查方法238

（一）应用X线检查和治疗的指征238

（二）选择合适的检查方法240

三、采用恰当的X线质和量240

四、认真控制照射野范围241

五、注意非投照部位的屏蔽防护243

六、提高记录系统的灵敏度244

七、避免操作失误244

八、严格执行安全操作规则245

第五节 医疗照射的剂量估算245

一、利用X线机输出额估算器官剂量245

二、利用深部剂量分布估算组织剂量248

（一）表面反散射系数b248

（二）百分深度剂量P249

（三）组织剂量计算250

三、利用器官——空气比计算器官剂量252

（一）器官——空气比F253

（二）器官剂量计算255

习题3—8256

第九章 X线防护监测257

第一节 场所辐射监测257

一、场所辐射监测的目的和内容257

二、场所辐射监测的方法和仪器257

第二节 个人剂量监测259

一、个人剂量监测的目的259

二、个人剂量监测方法259

（一）施行个人剂量监测的工作条件259

（二）个人剂量监测方法260

（三）个人剂量评价方法260

（四）个人剂量监测记录262

三、个人剂量监测仪262

（一）个人剂量笔263

（二）胶片剂量计264

（三）荧光玻璃剂量计264

（四）热释光剂量计265

（五）个人剂量报警器266

四、个人剂量估算266

（一）利用辐射场照射量率估算个人剂量266

（二）根据工作量估算个人剂量267

（三）利用器官——空气比估算个人剂量269

习题3—9270

学生实验271

实验一 稀薄气体放电和阴极射线的研究271

实验二 验证X线的特性273

实验三 减弱系数的实验测定273

实验四 照射量的测定275

实验五 半价层的测定278

实验六 铅当量的测定280

实验七 散射线量的测定282

实验八 X线卫生防护调查283

实验九 剂量临测仪的使用284

实验十 透视用X线机防护性能测试285

附录288

附录一 SI单位制简介288

附录二 常用物理常数和单位换算系教291

附录三 医学物理学标准男人数据293

附录四 附表294

附表1 元素周期表295

附表2 e-X函数表296

附表3 f′系数表297

附表3.1 f′甲状腺系数值297

附表3.2 f′卵巢系数值299

附表3.3 f′睾丸系数值300

附表3.4 f′肺系数值301

附表3.5 f′乳腺系数值303

附表3.6 f′子宫（胚胎）系数值304

附表3.7 f′红骨髓系数值305

附表3.8 f′全身系数值306

附录五 附图308

附图1 X线机输出额？0与焦皮距的关系308

附图2 距焦点10厘米处输出额？0与管电压（脉冲）的关系308

附图3 距焦点10厘米处输出额？0与管电压（恒压）的关系308

附图4 距焦点1米处输出额？0与管电压（恒压）的关系308

附图5 距焦点10厘米处输出额？0与管电压（恒压）的关系309

附图6 距焦点1米处输出额？0与管电压（恒压）的关系309

附图7 距焦点1米处输出额？0与管电压（恒压）的关系309

附图8 距焦点75厘米处输出额？0与管电压（恒压）的关系309

附图9 平均每单位照射量的骨髓剂量与光子能量的关系310

附图10 平均每单位照射量的睾丸剂量与光子能量的关系310

附图11 平均每单位照射量的卵巢剂量与光子能量的关系310

附图12 X线透过铅时的透射量B与屏蔽厚度的关系310

附图13 X线透过铅时的透射量B与屏蔽厚度的关系311

附图14 X线透过有机玻璃时的透射量B与屏蔽厚度的关系311

附图15 X线透过软钢时的透射量B与屏蔽厚度的关系311

附图16 X线透过软钢时的透射量B′与屏蔽厚度的关系311

附图17 X线透过有机玻璃时的透射量B′与屏蔽厚度的关系312

附图18 X线透过铅时的透射量B′与屏蔽厚度的关系312

附图19 X线透过铅时的透射量B′与屏蔽厚度的关系312

附图20 X线透过混凝土时的透射量B′与屏蔽厚度的关系312

附图21 宽束X线（脉动电压）穿过混凝土时的透射比η与屏蔽厚度的关系313

附图22 宽束X线（恒压）穿过铅时的透射比η与屏蔽厚度的关系313

附图23 宽束X线穿过铅时的透射比（穿透率）η与屏蔽厚度的关系313

附图24 宽束X线（脉动高压）穿过铅时的透射比η与屏蔽厚度的关系313

附录六 教学大纲314