序:好的我终于过来填坑了,求各位知友轻拍~
1. 基本原理
X光相信大家都很熟悉了,医院中有各种各样的X光机用于具体不同部位的检查与应用,比如拍胸片、检查骨密度、介入治疗等等。在医院中最经常听到的一句话,“去拍个片子”肯定榜上有名。那么这个“拍片”,又是怎么一个拍法呢?
医用的X光检查,主要是利用X射线在人体软组织内极强的穿透力,来达到“看”清体内状况的目的。X射线的本质,与我们所看到的可见光一样,都是电磁波。但是可见光波段的波长范围在380~780nm,而X射线的波长要远远小于可见光波段,在10~
nm,如图(来源:百度):
由于光子的能量定义为
,与波长成反比,因此X射线的光子能量是远大于可见光的,使得其穿透性很高。当可见光连我们薄薄的一层眼睑都无法透射时,有相当一部分的X射线光子却能够轻松地穿透我们的身体在另一侧被探测器所接收。当然,波长更短的
射线的穿透性更强。可是在
射线前面,我们的身体几乎就像透明的一样。就像你本来想看对面人家衣服里面怎么样,结果穿透性太强直接看到后面一栋楼了也是杯具~另外,我们并不能保证你被
射线照过一次之后还能不能从床上下来;如果你还能下来的话,说不定就变成这样了:
2. 与物质的相互作用
我们在前面提到了,X射线在体内会与不同的物质发生作用,使得一部分能量被人体不同组织所吸收,而另一部分透过人体被另一端的探测器接收(请忽略我的灵魂画风):
X射线从发射端出射后,透过不同部位的人体组织,然后在探测器上的相应位置被接收。通过分析探测器上的结果,我们就能获得对应人体部位的内部信息。那么X射线在人体里面都有哪些相互作用,怎么作用以及跟什么组织作用,这是我们要研究的问题。
我们知道物质都是由原子组成的。X射线在穿过人体的时候,也是与我们人体内部的原子相互作用而导致衰减。而X射线与原子间的作用形式主要有三种:
1. 光电效应(导致光子被吸收);
2. 康普顿散射(导致光子散射,这好像是废话);
3. 直接穿过不发生反应(这特么好像更是废话)。
嗯因为在物质当中,原子与原子间的距离很大,不仅原子核只占了极小的体积,你一个光子想要撞到电子也是很不容易的。所以还是有相当一部分的光子会不受影响地透射过人体来到探测器。具体可以参考卢瑟福的金箔实验(初中物