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影响 X 光辐射穿透能力的因素有哪些?



本文内容:

  • X射线的穿透能力主要受其波长影响——波长越短(能量越高),穿透材料的能力越强。
  • 管电压(kV)直接影响X射线能量;电压越高产生的辐射强度越大,能穿透更致密或更厚的物体。
  • 物质特性如密度和原子序数(Z)决定了辐射的吸收或散射程度,高原子序数材料对穿透具有更强抵抗力。
  • 滤波与射束调节可通过去除低能光子来改变X射线光谱,从而提升射束质量并减少不必要的辐射暴露。
  • 理解并控制穿透深度对工业射线照相至关重要,可确保成像准确性、最小化伪影并优化安全性。


X 光辐射的穿透能力会随着能量(硬度)一起增加。
由于造成辐射吸收的机制有很多种,因此能量和穿透能力之间的关系十分复杂。 当强度为 Io 的单色(均匀-单波长)辐射穿过物质时,相对强度衰减 ΔI/Io 与厚度 Δt 成正比。 全线性吸收系数 (μ) 包含三个部分(见辐射的散射和吸收相关版块),由以下公式表示:

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Scattering and absorption formula

图 7-2 展示了在软均匀辐射和硬均匀辐射中当材料厚度增加时的对应辐射强度(对数)函数。 当辐射不均匀时,图表不会呈现出如图 7-2 所示的直线,而是会略微弯曲,如 8-2 所示。 曲线的斜率会逐渐趋于平缓(由于软辐射的选择吸收),直到达到所谓的“均匀点”。 经过该点后,吸收系数会几乎保持不变,如同辐射已经达到均匀。 均匀点的位置依辐照材料的性质而定。 如图所示,当材料厚度增加时,与硬辐射相比,软辐射更多地被过滤掉了。 这种效果被称为“硬化”。

 

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Intensity of homogeneous radiation
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Intensity of heterogeneous radiation