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影响辐射吸收和散射的决定因素是什么？

本文内容：

辐射吸收与散射主要受三种关键相互作用支配：光电效应、康普顿效应和对生成效应，每种效应在不同能量水平下占据主导地位。
光电效应发生在较低能量的X射线区域，此时光子会击出内层电子，既增强图像对比度，又加剧辐射吸收。
康普顿效应在中至高能段（100千电子伏至10兆电子伏）占主导地位，此时光子与外层电子相互作用后发生散射，通过后向散射降低图像清晰度。
对生成仅发生在极高能光子（>1 MeV）作用下，此时光子与原子核相互作用会转化为电子-正电子对。
辐射的总衰减由上述效应综合形成，通过产生次级辐射影响放射成像质量，导致最终图像模糊或雾化。

辐射穿透材料时的强度减弱效果由以下反应决定：

1. 光电效应

2. 康普顿效应

3. 成对产生

在这些反应中，哪项反应占据主导地位取决于入射辐射的能量以及辐照材料。

光电效应：当能量相对较低的 X 射线穿过某种材料时，光子会与该材料的原子发生碰撞，该光子的总能量会用于从原子的内壳层射出电子，如图 3-2 所示。这种现象称为光电效应，会发生在物体、胶片以及所用到的所有滤波器中。

康普顿效应：当 X 射线的能量较高（100 keV 至 10 MeV）时，光子与外原子层的自由或弱键合电子之间的相互作用会将一部分能量转移到这些电子中，随后这些电子会被射出，如图 4-2 所示。同时这些光子将偏离最初的入射角度，在碰撞中产生能量减弱后的辐射，辐射会朝各个方向散射，其中朝后方的散射称为“反向散射”，请见后面的部分。在该能带中，康普顿效应是造成辐射吸收的主要原因，而光电效应的影响较小。

成对产生：离子对的生成（见图 5-2）仅发生在能量水平极高（超过 1 MeV）的情况下。高能光子可以引起参与碰撞的原子的原子核发生相互作用。电子能量此时用于射出一个负电子 (e-) 和一个正电子 (e+)。

总吸收/衰减：X 射线的全线性吸收（或衰减）是上述三种吸收过程的共同作用，其中初级的 X 射线能量转化为了较低的能量形式。次级的 X 射线能量生成时具有不同的波长和移动方向。这种次级（散射）辐射中的一部分不会对射线照相图像产生正面作用，反而可能会造成模糊或雾化，导致图像质量下降。 X 射线吸收的不同原因对于钢铁全线性吸收系数 (μ) 的影响与辐射能量的关系如图 6-2 所示。