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第一篇 X线成像技术
第一章 X线物理学基础
第一节 X线的发现与产生
一、X线的发现
1895年11月8日,当德国物理学家威廉·康拉德·伦琴(Wilhelm·Conrad·Rontgen)(图1-1-1)用一个高真空玻璃管和一台能产生高压的小型机器做实验时,发现了X线。为此,伦琴于1901年被授予诺贝尔物理学奖(图1-1-2)。
图1-1-1 德国物理学家威廉·康拉德·伦琴
图1-1-2 伦琴被授予的诺贝尔物理学奖证书
当他被问及观察到荧光时的感想时,伦琴回答说:“我什么也没想,只是去调查研究。”为了区别于其他射线,伦琴提议将自己发现的射线命名为X线,即未知的射线。
第一张X线照片是伦琴说服自己的夫人作为志愿者,于1895年11月22日拍摄手的照片。
伦琴于1923年2月10日逝世。
二、X线的产生
X线的产生是能量转换的结果。当X线管两极间加有高电压时,阴极灯丝发散出的电子就获得了能量,以高速运动冲向阳极。由于阳极的阻止,使电子骤然减速,约99%以上的动能产生热量,不到1%动能转换为X线。
X线产生必须具备以下三个条件:
电子源:X线管灯丝通过电流加热后放散出电子,这些电子在灯丝周围形成空间电荷,即电子云(图1-1-3A)。
高速电子的产生:灯丝发散出来的电子能以其高速冲击阳极,其间必须具备两个条件,一是在X线管的阴极和阳极之间施以高电压,两极间的电位差使电子向阳极加速;二是为防止电子与空间分子冲击而衰减,X线管必须是高真空(图1-1-3B)。
电子的骤然减速:高速电子的骤然减速是阳极阻止的结果。电子撞击阳极的范围称靶面,靶面一般用高原子序数、高熔点的钨制成。阳极作用有两个,一是阻止高速电子产生X线;二是形成高压电路的回路(图1-1-3C)。
图1-1-3 X线产生的示意图