光電効果

hv³Aおよび

光子は吸収され、e-原子から分離されます-イオン化

hv \ u003dAおよび+ Eから

原子A 光子の吸収に興奮し、 R –X線発光

インコヒーレント散乱

hv»Aおよび

hv \ u003d hv "+ Aおよび+ E to

光電効果の二次プロセス

米。 3 X線と物質との相互作用のメカニズム

医学におけるX線の使用の物理的基礎

X線が物体に当たると、表面からわずかに反射しますが、主に深部を通過し、部分的に吸収および散乱され、部分的に通過します。

弱体化の法則。

X線束は、次の法則に従って物質内で減衰します。

F \ u003d F 0 e --m×x（6）

ここでm - 線形 減衰係数、これは本質的に物質の密度に依存します。 コヒーレント散乱に対応する3つの項の合計に等しい m 1、インコヒーレントm2および光電効果m3：

m \ u003d m 1 + m 2 + m3。 （7）

各項の寄与は、光子エネルギーによって決定されます。 以下は、軟組織（水）に対するこれらのプロセスの比率です。

楽しい 質量減衰係数、物質の密度に依存しません r：

m m = m / r。 （8）

質量減衰係数は、光子のエネルギーと吸収物質の原子番号に依存します。

m m = k l 3 Z3。 （九）

骨および軟組織（水）の質量減衰係数 異なる： mm骨/ mm水= 68。

不均一な物体がX線の経路に配置され、その前に蛍光スクリーンが配置されている場合、この物体は放射線を吸収および減衰して、画面上に影を形成します。 この影の性質によって、形、密度、構造、そして多くの場合、体の性質を判断することができます。 それらの。 異なる組織によるX線放射の吸収の大きな違いにより、影の投影で内臓の画像を見ることができます。

研究中の臓器と周囲の組織が等しくX線を減衰させる場合は、造影剤が使用されます。 したがって、たとえば、胃と腸を硫酸バリウムのどろどろした塊で満たす（ BaS 0 4）、あなたは彼らの影の画像を見ることができます（減衰係数の比率は354です）。

医学での使用。

医学では、光子エネルギーが60〜100〜120 keVのX線を診断に使用し、150〜200keVを治療に使用します。

X線診断 – X線で体を透視することによる病気の認識。

X線診断は、以下に示すさまざまなオプションで使用されます。

1. 透視室で X線管は患者の後ろにあります。 その前には蛍光スクリーンがあります。 画面に影（ポジ）画像があります。 個々のケースで、放射線の適切な硬度は、軟組織を通過するように選択されますが、高密度の組織によって十分に吸収されます。 そうしないと、均一な影が得られます。 画面では、心臓、肋骨が暗く見え、肺が明るく見えます。

2. X線撮影時 オブジェクトは、特別な写真乳剤を含むフィルムを含むカセットに配置されます。 X線管はオブジェクトの上に配置されます。 結果として得られるX線写真はネガティブイメージを与えます。 透視中に観察された画像とは対照的に反対です。 この方法では、（1）よりも鮮明な画像が得られるため、透光すると見づらい細部が観察されます。

この方法の有望な変形はX線です トモグラフィーおよび「マシンバージョン」-コンピュータ トモグラフィー。

3. 透視室で、敏感なスモールフォーマットフィルムでは、大画面からの画像が固定されます。 見たとき、写真は特別な拡大鏡で調べられます。

X線治療 -悪性腫瘍を破壊するためのX線の使用。

放射線の生物学的効果は、生命活動、特に急速に増殖する細胞を破壊することです。

コンピュータ断層撮影（CT）

X線コンピュータ断層撮影の方法は画像再構成に基づいていますさまざまな角度で作成されたこのセクションの多数のX線投影を登録することにより、患者の体の特定のセクションの これらの投影を登録するセンサーからの情報は、特別なプログラムに従って、コンピューターに入ります。 計算します分布 きつい サンプルサイズ調査したセクションに表示され、表示画面に表示されます。 結果の画像患者の体の一部は、優れた明瞭さと高い情報量を特徴としています。 プログラムはあなたがすることができます増加 画像のコントラストの 数十回、さらには数百回。 これにより、メソッドの診断機能が拡張されます。

現代の歯科におけるビデオグラファー（デジタルX線画像処理を備えたデバイス）。

歯科では、X線検査が主な診断方法です。 ただし、X線診断の従来の組織的および技術的機能の多くは、患者と歯科医院の両方にとって快適ではありません。 これは、まず第一に、患者が電離放射線と接触する必要性であり、これはしばしば身体に大きな放射線負荷を生じさせる。それはまた、光プロセスの必要性であり、その結果、以下を含む光試薬の必要性である。有毒なもの。 これは、最後に、かさばるアーカイブ、重いフォルダー、およびX線フィルム付きの封筒です。

さらに、現在の歯科の発展のレベルは、人間の目による放射線写真の主観的な評価を不十分にしている。 結局のところ、X線画像に含まれるさまざまなグレーの色合いのうち、目は64しか認識しません。

明らかに、最小限の放射線被曝で歯槽系の硬組織の鮮明で詳細な画像を取得するには、他の解決策が必要です。 この調査により、いわゆるX線撮影システム、ビデオグラファー、つまりデジタルX線撮影システムが作成されました。

技術的な詳細がない場合、このようなシステムの動作原理は次のとおりです。 X線放射は、感光性フィルムではなく、特殊な口腔内センサー（特殊な電子マトリックス）上で物体を透過します。 マトリックスからの対応する信号は、デジタル化デバイス（アナログ-デジタルコンバーター、ADC）に送信され、デジタル化されてコンピューターに接続されます。 特別なソフトウェアがコンピューター画面上にX線画像を作成し、それを処理して、ハードまたはフレキシブルストレージメディア（ハードドライブ、フロッピーディスク）に保存し、画像としてファイルとして印刷できるようにします。

デジタルシステムでは、X線画像はさまざまなデジタルグレースケール値を持つドットの集まりです。 プログラムが提供する情報表示の最適化により、比較的低い放射線量で明るさとコントラストの点で最適なフレームを取得することができます。

たとえば、企業によって作成された最新のシステムではトロフィー（フランス）またはシック （USA）フレームを形成する場合、4096のグレーの色合いが使用され、露光時間は調査対象によって異なり、平均して100分の1秒から10分の1秒です。 フィルムに関連する放射線被曝の低減-口腔内システムでは最大90％、パノラマビデオグラファーでは最大70％。

画像を処理する場合、ビデオグラファーは次のことを許可します。

1. ポジティブおよびネガティブ画像、偽色画像、エンボス画像を取得します。

2. コントラストを上げて、画像の関心領域を拡大します。

3. 歯科組織と骨構造の密度の変化を評価し、管の充填の均一性を制御します。

4.で 歯内療法 任意の曲率のチャネルの長さを決定し、手術では0.1mmの精度でインプラントのサイズを選択します。

5. 独自のシステム齲蝕検出器 画像の分析に人工知能の要素を使用すると、染色段階の齲蝕、根の齲蝕、隠れた齲蝕を検出できます。

* « 式（3）の「Ф」は、放出される波長の全範囲を指し、「積分エネルギーフラックス」と呼ばれることがよくあります。

X線放射（X線と同義）は、広範囲の波長（8・10-6から10-12cm）です。 X線放射は、荷電粒子（ほとんどの場合電子）が物質の原子の電場で減速するときに発生します。 結果として得られる量子は異なるエネルギーを持ち、連続スペクトルを形成します。 このようなスペクトルの最大光子エネルギーは、入射電子のエネルギーに等しくなります。 （を参照）では、キロ電子ボルトで表されるX線量子の最大エネルギーは、キロボルトで表される、管に印加される電圧の大きさに数値的に等しくなります。 X線は物質を通過するときに、その原子の電子と相互作用します。 最大100keVのエネルギーを持つX線量子の場合、最も特徴的なタイプの相互作用は光電効果です。 このような相互作用の結果として、量子エネルギーは完全に原子殻から電子を引き出し、それに運動エネルギーを与えることに費やされます。 X線量子のエネルギーが増加すると、光電効果の確率が低下し、自由電子上での量子の散乱プロセス、いわゆるコンプトン効果が支配的になります。 このような相互作用の結果、二次電子も形成され、さらに、一次量子のエネルギーよりも小さいエネルギーの量子が飛び出します。 X線量子のエネルギーが1メガエレクトロンボルトを超えると、電子と陽電子が形成される、いわゆるペアリング効果が発生する可能性があります（を参照）。 その結果、物質を通過するときに、X線放射のエネルギーの減少、すなわちその強度の減少が発生します。 低エネルギー量子の吸収はより高い確率で発生するため、X線放射はより高エネルギーの量子で濃縮されます。 X線放射のこの特性は、量子の平均エネルギーを増加させるため、つまりその剛性を増加させるために使用されます。 X線放射の硬度の増加は、特別なフィルターを使用して達成されます（を参照）。 X線は、X線診断（を参照）および（を参照）に使用されます。 電離放射線も参照してください。

X線放射（同義語：X線、X線）-波長250〜0.025 A（または5 10-2〜5 10 2 keVのエネルギー量子）の量子電磁放射。 1895年に、V.K。レントゲンによって発見されました。 エネルギー量子が500keVを超えるX線に隣接する電磁放射のスペクトル領域は、ガンマ線と呼ばれます（を参照）。 エネルギー量子が0.05keV未満の放射線は、紫外線です（を参照）。

したがって、電波と可視光の両方を含む広大な電磁放射のスペクトルの比較的小さな部分を表すX線放射は、他の電磁放射と同様に、光の速度（真空中で約30万km / s）で伝播します。 ）であり、波長λ（1周期の振動で放射線が伝播する距離）によって特徴付けられます。 X線放射には他にも多くの波動特性（屈折、干渉、回折）がありますが、可視光、電波などの長波長放射よりもそれらを観察することははるかに困難です。

X線スペクトル：a1-310kVでの連続制動放射スペクトル。 a-250 kVでの連続制動放射スペクトル、a1-1 mm Cuでフィルター処理されたスペクトル、a2- 2 mmCuでフィルター処理されたスペクトルb-タングステン線のKシリーズ。

X線を生成するために、X線管が使用されます（を参照）。この管では、高速電子が陽極物質の原子と相互作用するときに放射線が発生します。 X線には制動放射と特性の2種類があります。 連続スペクトルを持つ制動放射X線放射は、通常の白色光に似ています。 波長に応じた強度の分布（図）は、最大値の曲線で表されます。 長波の方向では曲線は緩やかに下がり、短波の方向では連続スペクトルの短波長境界と呼ばれる特定の波長（λ0）で急に途切れます。 λ0の値は、チューブの電圧に反比例します。 制動放射は、高速電子と原子核との相互作用から生じます。 制動放射強度は、アノード電流の強度、管電圧の2乗、およびアノード材料の原子番号（Z）に正比例します。

X線管で加速された電子のエネルギーが陽極物質の臨界値を超えると（このエネルギーは、この物質にとって臨界である管電圧Vcrによって決定されます）、特徴的な放射線が発生します。 特徴的なスペクトルは線であり、そのスペクトル線は文字K、L、M、Nで示される一連の線を形成します。

Kシリーズは最短波長、Lシリーズは長波長、MおよびNシリーズは重元素でのみ観察されます（KシリーズのタングステンのVcrは69.3 kv、LシリーズのVcrは12.1 kvです）。 特徴的な放射線は次のように発生します。 高速電子は原子電子を内殻からノックアウトします。 原子は励起されてから基底状態に戻ります。 この場合、外側の結合の少ない殻からの電子が内側の殻に空いた空間を満たし、励起状態と基底状態の原子のエネルギーの差に等しいエネルギーを持つ特徴的な放射線の光子が放出されます。 この差（したがって光子のエネルギー）には、各元素に特徴的な特定の値があります。 この現象は、元素のX線スペクトル分析の根底にあります。 この図は、制動放射の連続スペクトルの背景に対するタングステンの線スペクトルを示しています。

X線管で加速された電子のエネルギーはほぼ完全に熱エネルギーに変換され（この場合、アノードは強く加熱されます）、わずかな部分（100 kVに近い電圧で約1％）のみが制動放射エネルギーに変換されます。 。

医学におけるX線の使用は、物質によるX線の吸収の法則に基づいています。 X線の吸収は、吸収体材料の光学特性とは完全に独立しています。 X線室の人員を保護するために使用される無色透明の鉛ガラスは、X線をほぼ完全に吸収します。 対照的に、光を透過しない紙はX線を減衰させません。

均一な（つまり、特定の波長の）X線ビームの強度は、吸収体層を通過するときに、指数法則（ex）に従って減少します。ここで、eは自然対数（2.718）の底であり、指数xはは、質量減衰係数（μ/ p）cm 2 / g /吸収体の厚さ（g / cm 2）の積に等しくなります（ここで、pは物質の密度（g / cm 3）です）。 X線は、散乱と吸収の両方によって減衰されます。 したがって、質量減衰係数は、質量吸収係数と散乱係数の合計です。 質量吸収係数は、吸収体の原子番号（Z）の増加（Z3またはZ5に比例）および波長の増加（λ3に比例）とともに急激に増加します。 波長へのこの依存性は、係数がジャンプを示す境界での吸収帯内で観察されます。

物質の原子番号が大きくなると、質量散乱係数が大きくなります。 λ≥0.3Åの場合、散乱係数は波長に依存しません。λの場合<0,ЗÅ он уменьшается с уменьшением λ.

波長の減少に伴う吸収係数と散乱係数の減少は、X線の透過力の増加を引き起こします。 骨の質量吸収係数[吸収は主にCa3（PO 4）2による]は、吸収が主に水による軟組織の約70倍です。 これは、骨の影が軟組織の背景に対してレントゲン写真で非常にはっきりと目立つ理由を説明しています。

強度の低下とともに、任意の媒体を通る不均一なX線ビームの伝播は、スペクトル組成の変化、放射線の質の変化を伴います。スペクトルの長波部分は、短波部分よりも放射が均一になります。 スペクトルの長波長部分をフィルターで除去すると、人体の深部にある病巣のX線治療中の深部線量と表面線量の比率を改善することができます（X線フィルターを参照）。 不均一なX線ビームの品質を特徴づけるために、「半分の減衰層（L）」の概念が使用されます。これは、放射線を半分に減衰させる物質の層です。 この層の厚さは、チューブの電圧、フィルターの厚さおよび材質によって異なります。 セロハン（最大12 keVのエネルギー）、アルミニウム（20〜100 keV）、銅（60〜300 keV）、鉛、および銅（> 300 keV）は、半減衰層の測定に使用されます。 80〜120 kVの電圧で発生するX線の場合、銅1mmはアルミニウム26mmに相当し、鉛1mmはアルミニウム50.9mmに相当します。

X線の吸収と散乱は、その粒子特性によるものです。 X線は、粒子（粒子）の流れとして原子と相互作用します。光子はそれぞれ特定のエネルギーを持っています（X線の波長に反比例します）。 X線光子のエネルギー範囲は0.05-500keVです。

X線放射の吸収は光電効果によるものです。電子殻による光子の吸収は電子の放出を伴います。 原子は励起され、基底状態に戻って特徴的な放射線を放出します。 放出された光電子は、光子のすべてのエネルギーを運び去ります（原子内の電子の結合エネルギーを差し引いたもの）。

X線放射の散乱は、散乱媒体の電子によるものです。 古典的な散乱（放射の波長は変化しませんが、伝播の方向は変化します）と波長の変化に伴う散乱（コンプトン効果（散乱された放射の波長は入射波長よりも大きい））があります。 後者の場合、光子は動くボールのように振る舞い、光子の散乱は、光子と電子でビリヤードを再生するように、Comntonの比喩的な表現に従って発生します。電子と衝突すると、光子はそのエネルギーの一部を電子に転送します。そして散乱し、すでにエネルギーが少ない（それぞれ、散乱された放射の波長が長くなる）と、電子は反跳エネルギーで原子から飛び出します（これらの電子はコンプトン電子または反跳電子と呼ばれます）。 X線エネルギーの吸収は、二次電子（コンプトンおよび光電子）の形成とそれらへのエネルギーの移動中に発生します。 物質の単位質量に伝達されるX線のエネルギーがX線の吸収線量を決定します。 この線量1ラジアンの単位は100エルグ/ gに相当します。 吸収体の物質に吸収されたエネルギーのために、X線測定法が基づいているのはそれらに基づいているので、X線線量測定にとって重要ないくつかの二次プロセスが発生します。 （線量測定を参照）。

すべての気体と多くの液体、半導体、誘電体は、X線の作用下で電気伝導率を高めます。 導電率は、パラフィン、マイカ、ゴム、琥珀などの最高の絶縁材料によって決まります。 導電率の変化は、媒体のイオン化、つまり中性分子の正イオンと負イオンへの分離によるものです（イオン化は二次電子によって生成されます）。 空気中の電離は、レントゲンで測定されるX線放射線の被ばく線量（空気中の線量）を決定するために使用されます（電離放射線量を参照）。 1 rの線量では、空気中の吸収線量は0.88radです。

X線の作用下で、物質の分子の励起の結果として（そしてイオンの再結合中に）、多くの場合、物質の目に見える輝きが励起されます。 高強度のX線放射では、空気、紙、パラフィンなどの目に見える輝きが観察されます（金属は例外です）。 可視光の最高の収量は、透視室のスクリーンに使用されるZn・CdS・Ag-リンなどの結晶性リンによって与えられます。

X線の作用下で、さまざまな化学プロセスが物質内で発生することもあります。ハロゲン化銀の分解（X線で使用される写真効果）、水と過酸化水素の水溶液の分解、変化セルロイド（曇りと樟脳の放出）、パラフィン（曇りと漂白）の特性。

完全に変換された結果、化学的に不活性な物質によって吸収されたすべてのX線エネルギーが熱に変換されます。 非常に少量の熱の測定には高感度の方法が必要ですが、X線の絶対測定の主な方法です。

X線への曝露による二次的な生物学的影響は、医療用放射線療法の基礎です（を参照）。 量子が6〜16 keV（有効波長2〜5Å）のX線は、人体の組織の皮膚にほぼ完全に吸収されます。 それらは境界光線、または時々ブッカ光線と呼ばれます（ブッカ光線を参照）。 深部X線治療では、有効エネルギー量子が100〜300keVのハードフィルター放射線が使用されます。

X線の生物学的影響は、X線治療だけでなく、X線診断、および放射線防護の使用を必要とする他のすべてのX線との接触の場合にも考慮に入れる必要があります（見る）。

レクチャー32X線放射

レクチャー32X線放射

1.X線源。

2.制動放射X線。

3.特性X線放射。 モーズリーの法則。

4.X線放射と物質との相互作用。 弱体化の法則。

5.医学におけるX線の使用の物理的根拠。

6.基本的な概念と公式。

7.タスク。

X線放射-波長が100〜10 -3nmの電磁波。 電磁波のスケールでは、X線放射はUV放射との間の領域を占めます γ -放射線。 X線（X線）は、1895年にK.レントゲンによって発見されました。レントゲンは、1901年に物理学の最初のノーベル賞受賞者になりました。

32.1。 X線源

X線の自然発生源は、いくつかの放射性同位元素（たとえば、55 Fe）です。 強力なX線の人工的な線源は X線管（図32.1）。

米。 32.1。 X線管装置

X線管は、アノードAとカソードKの2つの電極を備えた真空ガラスフラスコであり、その間に高電圧U（1〜500 kV）が生成されます。 陰極は電流で加熱されるコイルです。 熱陰極から放出された電子（熱電子放出）は、電場によって加速されて 大きい速度（これには高電圧が必要です）とチューブのアノードに落ちます。 これらの電子がアノード材料と相互作用すると、2種類のX線放射が発生します。 ブレーキと 特性。

アノードの作業面は、X線の望ましい方向を作成するために、電子ビームの方向に対してある角度で配置されます。

電子の運動エネルギーの約1％がX線に変換されます。 残りのエネルギーは熱として放出されます。 したがって、アノードの作業面は耐火材料でできています。

32.2。 制動放射X線

ある媒体を移動する電子は速度を失います。 これにより、負の加速度が発生します。 マクスウェルの理論によれば、 加速荷電粒子の動きは電磁放射を伴います。 電子がアノード材料で減速するときに発生する放射は、 制動放射X線。

制動放射の特性は、以下の要因によって決定されます。

1.放射線は個々の量子によって放出され、そのエネルギーは式（26.10）によって周波数に関連付けられます。

ここで、νは周波数、λは波長です。

2.アノードに到達するすべての電子は 同じアノードとカソードの間の電界の仕事に等しい運動エネルギー：

ここで、eは電子の電荷、Uは加速電圧です。

3.電子の運動エネルギーは部分的に物質に伝達されて物質を加熱し（Q）、部分的にX線量子の生成に費やされます。

4.Qとhvの関係 偶然に。

最後のプロパティ（4）により、によって生成された量子 様々電子、持っている 様々周波数と波長。 したがって、制動放射スペクトルは次のようになります。 個体。典型的なビュー スペクトル密度 X線束（Φλ=άΦ/άλ）を図1に示します。 32.2。

米。 32.2。制動放射スペクトル

長波側から見ると、スペクトルはX線放射の境界である100nmの波長によって制限されます。 短波側から見ると、スペクトルは波長λminによって制限されます。 式（32.2）によると 最小波長 Q = 0の場合に対応します（電子の運動エネルギーは完全に量子のエネルギーに変換されます）：

計算によると、制動放射フラックス（Φ）は、電圧Uの2乗に正比例します。

陽極と陰極、管内の電流I、陽極物質の原子番号Z：

さまざまな電圧、さまざまなカソード温度、およびさまざまなアノード材料でのX線制動放射スペクトルを図1および2に示します。 32.3。

米。 32.3。制動放射スペクトル（Φλ）：

a-チューブ内の異なる電圧Uで; b-異なる温度でT

陰極; c-パラメータZが異なる異なるアノード物質を使用

アノード電圧の増加に伴い、値 λminより短い波長にシフトします。 同時に、スペクトル曲線の高さも増加します（図32.3、 しかし）。

陰極温度が上昇すると、電子放出が増加します。 それに対応して、管内の電流Iも増加します。 スペクトル曲線の高さは増加しますが、放射のスペクトル組成は変化しません（図32.3、b）。

アノード材料が変化すると、スペクトル曲線の高さは原子番号Zに比例して変化します（図32.3、c）。

32.3。 特性X線放射。 モーズリーの法則

陰極電子が陽極制動放射とともに陽極原子と相互作用すると、X線放射が発生します。 個々の行。この放射線

次の起源があります。 一部の陰極電子は原子の奥深くまで浸透し、原子から電子をノックアウトします。 内殻。このように形成された空孔は、 上シェル、放射量子の放出をもたらします。 この放射には、アノード材料によって決定される周波数の個別のセットが含まれており、 特徴的な放射線。 X線管の全スペクトルは、制動放射スペクトルに特徴的なスペクトルを重ね合わせたものです（図32.4）。

米。 32.4。 X線管の発光スペクトル

特性X線スペクトルの存在は、X線管を使用して発見されました。 後に、そのようなスペクトルは、化学元素の内部軌道のイオン化中に発生することがわかりました。 さまざまな化学元素の特徴的なスペクトルを研究した後、G。Moseley（1913）は、彼の名前を冠した次の法則を確立しました。

特徴的な放射の周波数の平方根は、要素の序数の線形関数です。

ここで、νはスペクトル線の周波数、Zは放出元素の原子番号、A、Bは定数です。

モーズリーの法則により、観測された特徴的な放射線のスペクトルから化学元素の原子番号を決定することができます。 これは、周期表の元素の配置に大きな役割を果たしました。

32.4。 X線放射と物質との相互作用。 弱体化の法則

X線放射と物質との相互作用には主に2つのタイプがあります。散乱と光電効果です。 散乱すると、光子の運動方向が変わります。 光電効果では、光子 吸収された。

1.コヒーレント（弾性）散乱 X線光子のエネルギーが原子の内部イオン化（内殻の1つから電子をノックアウトする）には不十分な場合に発生します。 この場合、光子の運動方向は変化し、そのエネルギーと波長は変化しません（したがって、この散乱はと呼ばれます 弾性）。

2.インコヒーレント（コンプトン）散乱光子エネルギーが内部イオン化エネルギーAu：hv >> Auよりもはるかに大きい場合に発生します。

この場合、電子は原子から離れて特定の運動エネルギーE kを取得します。コンプトン散乱中の光子の方向が変化し、そのエネルギーが減少します。

コンプトン散乱は、物質の原子のイオン化に関連しています。

3. 光電効果光子エネルギーhvが原子を電離するのに十分な場合に発生します：hv> Au。 同時に、X線量子 吸収されたそして、そのエネルギーは、原子のイオン化と、放出された電子への運動エネルギーの伝達に費やされますE k \ u003dhv-AI。

内部電子をノックアウトした後、空孔は外殻からの電子で満たされるため、コンプトン散乱と光電効果には特性X線放射が伴います。

X線発光。一部の物質では、電子とコンプトン散乱の量子、および光電効果電子が分子の励起を引き起こし、これは基底状態への放射遷移を伴います。 これにより、X線発光と呼ばれる輝きが生まれます。 バリウム白金-シアンの発光により、レントゲンはX線を発見することができました。

弱体化の法則

X線の散乱と光電効果により、X線が一次放射線ビームに深く浸透するにつれて弱くなるという事実が生じます（図32.5）。 緩和は指数関数的です：

μの値は、吸収材料と放射スペクトルに依存します。 弱体化の特徴として、実際の計算に

米。 32.5。入射光線の方向のX線束の減衰

どこ λ -波長; Zは元素の原子番号です。 kは定数です。

32.5。 使用の物理的基盤

医学におけるX線放射

医学では、X線は診断と治療の目的で使用されます。

X線診断-X線を使用して内臓の画像を取得する方法。

これらの方法の物理的基礎は、物質におけるX線減衰の法則です（32.10）。 通過後の断面均一X線束 不均一な組織不均一になります。 この不均一性は、写真フィルム、蛍光スクリーン、またはマトリックス光検出器を使用して記録できます。 たとえば、骨組織（Ca 3（PO 4）2-）と軟組織（主にH 2 O）の質量弱化係数は68倍異なります（μm骨/μm水= 68）。 骨密度も軟組織密度よりも高くなっています。 したがって、X線画像は、軟組織の暗い背景に対して骨の明るい画像を生成します。

研究中の臓器とその周囲の組織が同様の減衰係数を持っている場合、特別 造影剤。したがって、たとえば、胃の透視中に、被験者は硫酸バリウム（BaSO 4）のどろどろした塊を取ります。この塊の減衰係数は、軟組織の354倍です。

診断には、光子エネルギーが60〜120keVのX線放射が使用されます。 医療現場では、以下のX線診断法が使用されます。

1. X線。画像は蛍光スクリーン上に形成されます。 画像の明るさが低く、暗い部屋でしか見ることができません。 医師は曝露から保護されなければなりません。

透視室の利点は、それがリアルタイムで実行されることです。 不利な点は、（他の方法と比較して）患者と医師に大きな放射線負荷がかかることです。

最新バージョンの透視室（X線テレビ）は、X線イメージインテンシファイアを使用しています。 増幅器はX線画面の弱い輝きを感知し、それを増幅してテレビ画面に送信します。 その結果、医師の放射線負荷が大幅に減少し、画像の明るさが増し、検査結果を動画で記録できるようになりました。

2. X線撮影。画像は、X線に敏感な特殊なフィルム上に形成されます。 写真は、2つの相互に垂直な投影（直接および横）で撮影されます。 写真処理後、画像が見えるようになります。 完成した乾燥画像は、透過光で表示されます。

同時に、細部が十分に表示され、コントラストが1〜2％異なります。

場合によっては、検査の前に、患者に特別なものが与えられます 造影剤。たとえば、腎臓と尿路の研究におけるヨウ素含有溶液（静脈内）。

X線撮影の利点は、高解像度、短い露光時間、および医師にとってほぼ完全な安全性です。 欠点には、静止画像が含まれます（オブジェクトはダイナミクスでトレースできません）。

3. フルオログラフィー。この検査では、画面上で得られた画像を高感度の小型フィルムで撮影します。 フルオログラフィーは、人口の集団調査で広く使用されています。 フルオログラムに病理学的変化が見られる場合、患者はより詳細な検査を処方されます。

4. 電気レントゲン写真。このタイプの検査は、画像のキャプチャ方法が従来のX線撮影とは異なります。 フィルムの代わりに使用 セレンプレート、 X線で帯電。 その結果、電荷の潜像が可視化され、紙に転写されます。

5. 血管造影。この方法は、血管の検査に使用されます。 造影剤がカテーテルを通して静脈に注入され、その後、強力なX線装置が数分の1秒で次々と一連の画像を撮影します。 図32.6は、頸動脈の領域の血管造影図を示しています。

6. X線コンピューター断層撮影。このタイプのX線検査では、数mmの厚さの体の平らな部分の画像を取得できます。 この場合、コンピュータのメモリ内の個々の画像を固定して、特定のセクションをさまざまな角度で繰り返し照らします。 それで

米。 32.6。頸動脈の管の狭窄を示す血管造影図

米。 32.7。 トモグラフィーのスキャンスキーム（a）; 目の高さでの断面における頭の断層像（b）。

コンピュータの再構成が実行され、その結果がスキャンされた層の画像になります（図32.7）。

コンピュータ断層撮影は、それらの間の密度差が最大1％の要素を区別することを可能にします。 従来のX線撮影では、隣接する領域間の密度の最小差を10〜20％キャプチャできます。

X線治療- 悪性腫瘍を破壊するためのX線の使用。

放射線の生物学的効果は、特に急速に増殖する細胞の生命活動を妨害することです。 非常に硬いX線（光子エネルギーが約10 MeV）を使用して、体内の深部にあるがん細胞を破壊します。 健康な周囲の組織への損傷を減らすために、損傷した領域だけが常に影響を受け続けるように、ビームは患者の周りを回転します。

32.6。 基本的な概念と公式

テーブルの続き

テーブルの終わり

32.7。 タスク

1. なぜ医療用X線管の電子ビームが前陰極の1点に当たり、広いビームでは当たらないのですか？

答え： X線の点源を取得し、画面上の半透明のオブジェクトの輪郭を鮮明にします。

2. 電圧U1 = 2kVおよびU2 = 20 kVの制動放射X線（周波数および波長）の境界を見つけます。

4. 鉛スクリーンはX線から保護するために使用されます。 鉛中のX線の線形吸収は52cm-1です。 X線強度を30分の1に減らすために、鉛のシールド層の厚さはどのくらいにする必要がありますか？

5. U = 50 kV、I = 1mAでのX線管の放射束を求めます。 アノードはタングステンでできています（Z = 74）。 チューブの効率を見つけます。

6. 軟部組織のX線診断には、造影剤が使用されます。 たとえば、胃と腸は大量の硫酸バリウム（BaSO 4）で満たされています。 硫酸バリウムと軟組織（水）の質量減衰係数を比較します。

7. X線スクリーンに濃い影を与えるものは何ですか：アルミニウム（Z = 13、ρ= 2.7 g / cm 3）または同じ銅の層（Z = 29、ρ= 8.9 g / cm 3）？

8. アルミニウム層が同じようにX線を減衰させる場合、アルミニウム層の厚さは銅層の厚さより何倍大きくなりますか？

X線は波長が約80〜10-5nmの電磁波です。 最長波長のX線放射は短波長の紫外線で覆われ、短波長は長波長のγ線で覆われます。 励起方法によると、X線放射は制動放射と特性に分けられます。

31.1。 X線管の装置。 制動放射X線

最も一般的なX線源は、2電極真空装置であるX線管です（図31.1）。 熱陰極 1 電子を放出します 4. 陽極2は、しばしば抗陰極と呼ばれ、結果として生じるX線を方向付けるために傾斜した表面を持っています 3 チューブの軸に対してある角度で。 陽極は、電子の衝撃によって発生する熱を除去するために、高熱伝導性の材料で作られています。 陽極表面は、タングステンなど周期表の原子番号が大きい耐火物でできています。 場合によっては、アノードは水または油で特別に冷却されます。

診断用チューブの場合、X線源の正確さは重要です。これは、反陰極の1か所に電子を集束させることで実現できます。 したがって、建設的には、2つの反対のタスクを考慮に入れる必要があります。一方では、電子はアノードの1つの場所に落下する必要があり、他方では、過熱を防ぐために、電子をの異なる部分に分散させることが望ましいです。アノード。 興味深い技術的解決策の1つとして、回転陽極を備えたX線管があります（図31.2）。

原子核の静電界と反陰極の物質の原子電子による電子（または他の荷電粒子）の減速の結果として、 制動放射。

そのメカニズムは次のように説明できます。 移動する電荷は磁場に関連しており、その誘導は電子の速度に依存します。 ブレーキをかけるとき、磁気

誘導と、マクスウェルの理論によれば、電磁波が現れます。

電子が減速すると、エネルギーの一部だけがX線光子を生成し、残りの部分はアノードの加熱に費やされます。 これらの部分の比率はランダムであるため、多数の電子が減速すると、X線放射の連続スペクトルが形成されます。 この点で、制動放射は連続とも呼ばれます。 イチジクに 31.3は、X線管内のさまざまな電圧での波長λ（スペクトル）に対するX線束の依存性を示しています。 U 1< U 2 < U 3 .

各スペクトルで、最短波長の制動放射 λ ηίη 加速場で電子によって獲得されたエネルギーが完全に光子のエネルギーに変換されるときに発生します。

（31.2）に基づいて、プランク定数を実験的に決定するための最も正確な方法の1つが開発されていることに注意してください。

短波長X線は通常、長波長X線よりも透過力が大きく、 難しい、と長波 柔らかい。

X線管の電圧を上げることにより、図からわかるように、放射線のスペクトル組成が変化します。 31.3と式（31.3）を使用して、剛性を高めます。

陰極フィラメントの温度が上昇すると、管内の電子放出と電流が増加します。 これにより、毎秒放出されるX線フォトンの数が増加します。 そのスペクトル組成は変化しません。 イチジクに 31.4は、同じ電圧で、ただし異なるカソードフィラメント電流でのX線制動放射スペクトルを示しています：/ n1< / н2 .

X線束は次の式で計算されます。

どこ Uと 私- X線管の電圧と電流; Z-アノード物質の原子のシリアル番号。 k-比例係数。 同時に異なるアンチカソードから得られたスペクトル UとIHを図1に示します。 31.5。

31.2。 特性X線放射。 原子X線スペクトル

X線管の電圧を上げると、線の出現に気付くことができます。

特性X線（図31.6）。 これは、加速された電子が原子の奥深くまで浸透し、内層から電子をノックアウトするために発生します。 上層からの電子は自由な場所に移動し（図31.7）、その結果、特徴的な放射線の光子が放出されます。 図からわかるように、特性X線放射は一連の K、L、Mなど、その名前は電子層を指定するのに役立ちました。 Kシリーズの放出は上位層のスペースを解放するため、他のシリーズのラインが同時に放出されます。

光学スペクトルとは対照的に、異なる原子の特性X線スペクトルは同じタイプです。 イチジクに 31.8は、さまざまな元素のスペクトルを示しています。 これらのスペクトルの均一性は、異なる原子の内層が同じであり、エネルギー的にのみ異なるという事実によるものです。これは、原子核からの力の影響が元素の序数の増加とともに増加するためです。 この状況は、特徴的なスペクトルが核電荷の増加とともにより高い周波数に向かってシフトするという事実につながります。 このパターンは図から見ることができます。 31.8およびとして知られている モーズリーの法則：

どこ v-スペクトル線周波数; Z-放出元素の原子番号; しかしと の- 永続。

光学スペクトルとX線スペクトルには別の違いがあります。

原子の特性X線スペクトルは、この原子が含まれている化合物に依存しません。 たとえば、酸素原子のX線スペクトルはO、O 2、H 2 Oで同じですが、これらの化合物の光学スペクトルは大きく異なります。 原子のX線スペクトルのこの特徴は、名前の基礎でした 特性。

特徴的な放射線は、それを引き起こした理由に関係なく、原子の内層に自由空間があるときに常に発生します。 したがって、たとえば、特徴的な放射線は、核による内層からの電子の捕獲からなる放射性崩壊のタイプの1つを伴います（32.1を参照）。

31.3。 X線放射と物質との相互作用

X線放射の登録と使用、および生物物体への影響は、X線光子と物質の原子および分子の電子との相互作用の主要なプロセスによって決定されます。

エネルギーの比率に応じて hv光子とイオン化エネルギー1Aであり、3つの主要なプロセスがあります。

コヒーレント（古典的）散乱

長波長X線の散乱は主に波長を変えずに発生し、 コヒーレント。これは、光子エネルギーがイオン化エネルギーよりも小さい場合に発生します。 hv< Aと。

この場合、X線光子と原子のエネルギーは変化しないため、コヒーレント散乱自体は生物学的効果を引き起こしません。 ただし、X線放射に対する保護を作成するときは、一次ビームの方向を変更する可能性を考慮に入れる必要があります。 この種の相互作用は、X線回折分析にとって重要です（24.7を参照）。

インコヒーレント散乱（コンプトン効果）

1922年にA.Kh. コンプトンは、硬X線の散乱を観察し、入射ビームと比較して散乱ビームの透過力が低下していることを発見しました。 これは、散乱X線の波長が入射X線の波長よりも長いことを意味しました。 波長の変化に伴うX線の散乱は、 インコヒーレント nym、そして現象自体- コンプトン効果。 X線光子のエネルギーがイオン化エネルギーよりも大きい場合に発生します。 hv> Aおよび。

この現象は、原子と相互作用するときにエネルギーが hv光子は、エネルギーを伴う新しい散乱X線光子の生成に使用されます hv "、原子から電子を切り離し（イオン化エネルギーA u）、電子に運動エネルギーを与える Eから：

hv \ u003d hv "+ Aおよび+ Ek。(31.6)

1ここで​​、イオン化エネルギーは、原子または分子から内部電子を除去するために必要なエネルギーとして理解されます。

多くの場合以来 hv>> Aとコンプトン効果は自由電子で発生するので、おおよそ次のように書くことができます。

hv = hv "+ EK。(31.7)

この現象（図31.9）では、二次X線放射（エネルギー hv「光子）反跳電子が現れる（運動エネルギー Eから電子）。 その後、原子または分子はイオンになります。

光電効果

光電効果では、X線が原子に吸収され、その結果、電子が飛び出し、原子がイオン化（光イオン化）します。

上記の3つの主要な相互作用プロセスは一次であり、その後の二次、三次などにつながります。 現象。 たとえば、イオン化された原子は特徴的なスペクトルを放出し、励起された原子は可視光（X線発光）の光源になる可能性があります。

イチジクに 31.10は、X線放射が物質に入るときに発生する可能性のあるプロセスの図です。 X線光子のエネルギーが分子の熱運動のエネルギーに変換される前に、示されているものと同様の数十のプロセスが発生する可能性があります。 その結果、物質の分子組成に変化が生じます。

図の図で表されるプロセス。 31.10、物質に対するX線の作用の下で観察される現象の根底にある。 それらのいくつかをリストしましょう。

X線発光-X線照射下での多くの物質の輝き。 プラチナ-シアンのバリウムのそのような輝きは、レントゲンが光線を発見することを可能にしました。 この現象は、X線を視覚的に観察するための特別な発光スクリーンを作成するために使用され、写真乾板上でのX線の作用を強化するために使用されることもあります。

X線放射の化学的作用、例えば、水中での過酸化水素の形成が知られています。 実用上重要な例は、そのような光線を検出することを可能にする写真乾板への影響です。

電離効果は、X線の影響下での電気伝導率の増加に現れます。 このプロパティが使用されます

このタイプの放射線の影響を定量化するための線量測定で。

多くのプロセスの結果として、一次X線ビームは法律（29.3）に従って弱められます。 次の形式で書いてみましょう。

I = I0 e- / "、 (31.8)

どこ μ-線形減衰係数。 これは、コヒーレント散乱μκ、インコヒーレントμΗΚ、および光効果μに対応する3つの項で構成されるものとして表すことができます。 f：

μ =μk+μhk+μf。 （31.9）

X線放射の強度は、この流れが通過する物質の原子数に比例して減衰します。 軸に沿って物質を圧縮すると バツ、たとえば、 b増加することによって倍 bその密度の倍、そして

31.4。 医学におけるX線放射線の応用の物理的基礎

X線の最も重要な医療用途の1つは、診断目的での内臓の透視です。 （X線診断）。

診断には、約60〜120keVのエネルギーの光子が使用されます。 このエネルギーでは、質量減衰係数は主に光電効果によって決定されます。 その値は、光子エネルギーの3乗（λ3に比例）に反比例します。これは、強い放射の大きな透過力を示し、吸収物質の原子番号の3乗に比例します。

異なる組織によるX線放射の吸収の大きな違いにより、影の投影で人体の内臓の画像を見ることができます。

X線診断は、次の2つのバージョンで使用されます。 透視 画像はX線発光スクリーンで表示されます。 X線撮影 -画像はフィルムに固定されています。

研究中の臓器と周囲の組織がX線をほぼ等しく減衰させる場合は、特殊な造影剤が使用されます。 したがって、たとえば、胃と腸を硫酸バリウムのどろどろした塊で満たすと、それらの影の画像を見ることができます。

画面上の画像の明るさとフィルム上の露光時間は、X線の強度に依存します。 それが診断に使用される場合、望ましくない生物学的結果を引き起こさないように、強度を高くすることはできません。 したがって、低X線強度での画像を改善する技術的なデバイスがいくつかあります。 このような装置の例は、増圧管です（27.8を参照）。 集団の集団検査では、X線撮影の変形が広く使用されています-蛍光撮影では、大きなX線発光スクリーンからの画像が高感度の小さなフォーマットのフィルムに記録されます。 撮影時には大口径のレンズを使用し、完成した写真を専用の拡大鏡で撮影します。

X線撮影のための興味深くそして有望なオプションはと呼ばれる方法です X線トモグラフィー、 とその「マシンバージョン」- CTスキャン。

この質問を考えてみましょう。

単純なレントゲン写真は体の広い領域をカバーし、さまざまな臓器や組織が互いに陰影を付けています。 X線管を定期的に逆位相で一緒に動かすと（図31.11）、これを回避できます。 RTと映画 Fpオブジェクトを基準に だいたいリサーチ。 本体には、X線に対して不透明な多数の介在物が含まれています。これらは、図の円で示されています。 ご覧のとおり、X線管の任意の位置でのX線（1、 2 など）パススルー

周期的な動きが実行される中心であるオブジェクトの同じポイントをカットします RTと Fp。この点、より正確には小さな不透明な包含物は、暗い円で示されています。 彼の影のイメージは一緒に動きます fp、ポジション1を連続して占める 2 等 体の残りの含有物（骨、シールなど）は上に作成します Fp X線はそれらによって永久に隠されていないので、いくつかの一般的な背景。 スイングセンターの位置を変えることで、体のレイヤーごとのX線画像を取得することができます。 したがって、名前- トモグラフィー（レイヤードレコーディング）。

細いX線ビームを使用して、（代わりに）スクリーニングすることが可能です Fp）、電離放射線の半導体検出器（32.5を参照）と、断層撮影で影のX線画像を処理するコンピューターで構成されています。 この最新バージョンのトモグラフィー（コンピューターまたはコンピューターX線トモグラフィー）を使用すると、ブラウン管の画面または紙に2 mm未満の詳細で、X線吸収の違いを伴う身体の層状画像を取得できます。 0.1％まで。 これにより、たとえば、脳の白質と白質を区別し、非常に小さな腫瘍形成を確認することができます。

ロシア連邦教育科学省

連邦教育庁

GOU VPO SUSU

物理化学科

KSEコースで：「X線放射」

完了：

Naumova Daria Gennadievna

チェック済み：

准教授、K.T.N。

タンクレフスカヤN.M.

チェリャビンスク2010

序章

第1章X線の発見

レシート

物質との相互作用

生物学的影響

登録

申し込み

X線の撮影方法

自然X線

第II章。 X線撮影

申し込み

画像取得方法

X線撮影の利点

X線撮影のデメリット

透視

領収書の原則

透視の利点

透視のデメリット

透視室のデジタル技術

マルチラインスキャン方式

結論

中古文献一覧

序章

X線放射-電磁波。その光子エネルギーは、紫外線からガンマ線までのエネルギー範囲によって決定されます。これは、10-4から10²Å（10-14から10-8m）の波長範囲に対応します。

可視光のように、X線は写真フィルムの黒化を引き起こします。 この特性は、医学、産業、科学研究にとって非常に重要です。 調査中の物体を通過してフィルムに落下すると、X線放射はその内部構造を描写します。 X線の透過力は材料によって異なるため、X線の透過性が低い部分は、放射線がよく透過する部分よりも写真の明るい領域になります。 したがって、骨組織は、皮膚や内臓を構成する組織よりもX線に対する透過性が低くなります。 したがって、レントゲン写真では、骨は明るい領域として示され、放射線に対してより透明な骨折部位を非常に簡単に検出できます。 X線画像は、歯科で虫歯や歯根の膿瘍を検出するために使用されるほか、産業で鋳物、プラスチック、ゴムの亀裂を検出するためにも使用されます。

X線は、化合物を分析するための化学や、結晶の構造を研究するための物理学で使用されます。 化合物を通過するX線ビームは特徴的な二次放射線を引き起こし、その分光分析により化学者は化合物の組成を決定することができます。 結晶性物質に当たると、X線ビームが結晶の原子によって散乱され、写真乾板上に明確で規則的な斑点や縞模様が生じ、結晶の内部構造を確立することができます。

癌治療におけるX線の使用は、それが癌細胞を殺すという事実に基づいています。 ただし、正常な細胞に望ましくない影響を与える可能性もあります。 したがって、このX線の使用には細心の注意を払う必要があります。

第1章X線の発見

X線の発見は、ヴィルヘルム・コンラッド・レントゲンによるものです。 彼はX線（X線）と呼ばれるX線に関する記事を最初に発表しました。 レントゲンによる「新しいタイプの光線について」というタイトルの記事が、1895年12月28日にヴュルツブルク物理医学会のジャーナルに掲載されました。 ただし、X線はすでに取得されていることが証明されていると考えられます。 レントゲンが実験で使用したブラウン管は、J。ヒットルフとW.クルクスによって開発されました。 このチューブはX線を生成します。 これは、Crookesの実験で、そして1892年からHeinrichHertzと彼の学生PhilippLenardの実験で、写真乾板の黒化を通して示されました。 しかし、彼らの誰も彼らの発見の重要性を認識せず、彼らの結果を公表しませんでした。 また、1897年に始まったニコラ・テスラは、ブラウン管を実験し、X線を受信しましたが、彼の結果を公表しませんでした。

このため、レントゲンは彼の前に行われた発見について知らず、後に彼にちなんで名付けられた光線を独立して発見しました-ブラウン管の操作中に発生する蛍光を観察している間。 レントゲンはX線を1年余り（1895年11月8日から1897年3月まで）研究し、それらについての比較的小さな記事を3つしか発表しませんでしたが、新しい光線の包括的な説明を提供したため、彼の信者による何百もの論文がその後、12年間にわたって公開されましたが、重要なものを追加したり変更したりすることはできませんでした。 X線への興味を失ったレントゲンは同僚に「私はすでにすべてを書いた。あなたの時間を無駄にしないでください」と語った。 また、レントゲンの名声に貢献したのは、彼の記事で公開した彼の妻の手の有名な写真でした（右の画像を参照）。 そのような名声は、1901年にレントゲンに最初のノーベル物理学賞をもたらし、ノーベル委員会は彼の発見の実際的な重要性を強調しました。 1896年に「X線」という名前が最初に使用されました。 一部の国では、古い名前が残っています-X線。 ロシアでは、学生のV.K.の提案により、光線は「X線」と呼ばれるようになりました。 レントゲン-アブラム・フェドロビッチ・ヨッフェ。

電磁波のスケールでの位置

X線とガンマ線のエネルギー範囲は広いエネルギー範囲で重なります。 両方のタイプの放射は電磁放射であり、同じ光子エネルギーに相当します。 用語の違いは発生モードにあります。X線は電子（原子または遊離電子のいずれか）が関与して放出されますが、ガンマ線は原子核の脱励起の過程で放出されます。 X線光子のエネルギーは100eV〜250 keVで、これは周波数3 1016 Hz〜6 1019 Hz、波長0.005〜10 nmの放射線に対応します（Xの下限の一般的に受け入れられている定義はありません）。 -波長スケールの光線範囲）。 軟X線は、光子エネルギーと放射周波数が最も低く（そして波長が最も長い）、硬X線は光子エネルギーと放射周波数が最も高く（そして波長が最も短い）という特徴があります。

（V.K.レントゲンが撮影した妻の手のX線写真（レントゲン写真））

レシート

X線は、荷電粒子（主に電子）の強力な加速、または原子や分子の電子殻の高エネルギー遷移によって生成されます。 両方の効果は、熱陰極から放出された電子が加速され（加速が低すぎるため、X線は放出されません）、陽極に当たって急激に減速されるX線管で使用されます（X線は放出される：いわゆる.bremsstrahlung）と同時に、アノードを構成する金属の原子の内部電子シェルから電子をノックアウトします。 殻の中の空の空間は、原子の他の電子によって占められています。 この場合、X線放射はアノード材料の特定のエネルギー特性で放出されます（特性放射、周波数はモーズリーの法則によって決定されます：

ここで、Zはアノード要素の原子番号、AとBは電子殻の主量子数nの特定の値の定数です。 現在、陽極は主にセラミックでできており、電子が当たる部分はモリブデンでできています。 加速-減速の過程で、電子の運動エネルギーの1％だけがX線に行き、エネルギーの99％が熱に変換されます。

X線は粒子加速器でも取得できます。 いわゆる。 シンクロトロン放射は、粒子のビームが磁場で偏向されるときに発生し、その結果、粒子は運動に垂直な方向に加速します。 放射光には、上限のある連続スペクトルがあります。 適切に選択されたパラメータ（磁場の大きさと粒子のエネルギー）を使用して、シンクロトロン放射のスペクトルでX線を取得することもできます。

X線管の概略図。 X-X線、K-カソード、A-アノード（アンチカソードと呼ばれることもあります）、C-ヒートシンク、Uh-カソードフィラメント電圧、Ua-加速電圧、Win-水冷入口、Wout-水冷出口（x-を参照）光線管）。

物質との相互作用

X線のほとんどすべての物質の屈折率は1とほとんど変わりません。 この結果、X線レンズを作ることができる材料がないという事実があります。 また、X線が表面に垂直に入射する場合、ほとんど反射されません。 それにもかかわらず、X線光学では、X線用の光学要素を構築する方法が見出されています。

X線は物質を透過する可能性があり、物質が異なれば吸収も異なります。 X線の吸収は、X線写真で最も重要な特性です。 X線の強度は、吸収層を移動する経路に応じて指数関数的に減少します（I = I0e-kd、ここでdは層の厚さ、係数kはZ3λ3に比例、Zは元素の原子番号、λは波長）。

吸収は、光吸収とコンプトン散乱の結果として発生します。

光吸収は、光子によって原子の殻から電子をノックアウトするプロセスとして理解されます。これには、光子エネルギーが特定の最小値よりも大きいことが必要です。 光子のエネルギーに応じて吸収作用の確率を考えると、あるエネルギーに達すると、そのエネルギー（確率）が最大値まで急激に上昇します。 より高いエネルギーの場合、確率は継続的に減少します。 この依存性のため、吸収限界があると言われています。 吸収作用の間にノックアウトされた電子の場所は別の電子によって占められ、一方、より低い光子エネルギーの放射線が放出されます、いわゆる。 蛍光プロセス。