【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 擺脫原子核的束縛而成為自由電子（光電子），而光子本身整個(gè)被原子吸收的過程稱為光電效應(yīng)。 ? 發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，入射 X光子的能量 hν 、光電子的動(dòng)能 Ee和軌道電子的結(jié)合能 EB有如下關(guān)系 : Be EEh ???Be EEh ???? 發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光電子從原子內(nèi)層脫出產(chǎn)生空穴，處于受激發(fā)狀態(tài)，當(dāng)外層電子躍遷到內(nèi)層空穴時(shí)便 產(chǎn)生標(biāo)識(shí) X射線 。在光電效應(yīng)過程中產(chǎn)生： ①負(fù)離子（光電子、俄歇電子） ②正離子（丟失電子的原子） ③標(biāo)識(shí) X射線 ： 光電效應(yīng)多發(fā)生于低能光子和原子序數(shù)較高的物質(zhì)作用時(shí)。 發(fā)生幾率受 3方面因素影響： ①入射光子必須具有克服軌道電子結(jié)合能的足夠能量，如碘的 K電子結(jié)合能為,若光子能量是 33KeV,就不能擊脫該電子，但能擊脫 M或 L層的電子。 發(fā)生幾率受 3方面因素影響： ②光子能量等于或稍大于電子結(jié)合能， 如 1個(gè) 34KeV的光子比 1個(gè) 100KeV的光子更容易與碘的 K層電子發(fā)生作用，光子的能量越大光電效應(yīng)發(fā)生的幾率反而減少，光電效應(yīng)發(fā)生的幾率與光子的能量的 3次方成反比。 ③軌道電子與原子核結(jié)合得愈緊密，愈易發(fā)生光電效應(yīng)， 光電效應(yīng)發(fā)生的幾率與原子序數(shù)的 4次方成正比。 ： ①利在于可以產(chǎn)生高質(zhì)量 X射線照片，一是因?yàn)樗划a(chǎn)生散射線，減少了照片灰霧，二是增加了射線對(duì)比度，光電效應(yīng)發(fā)生的概率與原子序數(shù)的 4次方成正比，增加了不同組織之間的吸收差異，例如，由于光電效應(yīng)使得骨與軟組織吸收差異加大，可產(chǎn)生高對(duì)比度的 X射線照片 . ： ②弊在于入射光子的能量通過光電效應(yīng)全部被人體吸收了，加大了輻射損傷，為了減少輻射對(duì)人體的損害，經(jīng)常采用高千伏（高能量）攝影，減少光電效應(yīng)發(fā)生的概率。 二、康普頓效應(yīng) (Compton scattering) （又稱康普頓散射或康普頓 吳有訓(xùn)效應(yīng)） ： 入射當(dāng)入射光子與原子的外層軌道電子（自由電子）相互作用時(shí)，光子的能量部分交給軌道電子，光子的頻率改變后發(fā)生偏轉(zhuǎn)以新的方向散射出去即散射光子，獲得足夠能量的軌道電子形成反沖電子，這個(gè)過程稱為康普頓效應(yīng)。 ： 當(dāng)光子能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過電子在原子中的結(jié)合能時(shí)，才容易發(fā)生康普頓效應(yīng)。 通常忽略軌道電子的結(jié)合能，把康普頓效應(yīng)看成是入射光子與自由電子的碰撞。 可理解為兩個(gè)球的碰撞 … 圖： hυ 為入射光子能量 hυ hυ 2… 為以不同角 度散射的光子能量 ? 光子可在 0～ 180度的空間內(nèi)散射 ? 反沖電子飛出的角度不超過 90度 ? 散射光子的能量隨散射角 φ 的增大而減小 當(dāng) φ ＝ 180度時(shí)，散射光子的能量最低，反沖電子的能量最大（即正向碰撞） 各種偏轉(zhuǎn)角度下散射光子的能量 入射光子能量 (KeV) 散射光子能量 (KeV) 30度 60度 90度 180度 25 24 23 50 46 42 75 70 66 58 100 91 84 72 150 146 131 116 95 3. 診斷放射學(xué)中的康普頓效應(yīng) 在康普頓效應(yīng)中，散射光子保留了大部分的能量，這些散射光子就是散射線，傳遞給反沖電子的能量是很少的。 散射光子使膠片產(chǎn)生灰霧而降低 X射線照片的質(zhì)量，實(shí)際工作中可以使用濾線柵、縮光器等減少散射線對(duì)照片質(zhì)量的影響。另外，散射線的輻射傷害應(yīng)引起放射工作人員的足夠重視。 三、電子對(duì)效應(yīng) (electric pair effect) 當(dāng)入射光子的能量 ≥ MeV時(shí)，在原子核場(chǎng)或原子的電子場(chǎng)作用下， X光子消失而變?yōu)橐粋€(gè)正電子和一個(gè)負(fù)電子，稱為電子對(duì)效應(yīng)。 發(fā)生電子對(duì)效應(yīng)的 X光子能量超出了診斷用 X射線能量的范圍。 ? 在原子核場(chǎng)中產(chǎn)生電子對(duì)效應(yīng)時(shí)，要求入射光子能量 ≥ 2mc2（即 ） ? 在原子的電子場(chǎng)中產(chǎn)生電子對(duì)效應(yīng)時(shí)，要求入射光子能量 ≥ 4mc2 （即 ） ? 原子核場(chǎng)中發(fā)生的幾率電子對(duì)效應(yīng)遠(yuǎn)大于電子場(chǎng) ? 在電子對(duì)效應(yīng)發(fā)生過程中，光子的能量一部分變?yōu)榈撵o止質(zhì)量，其余變?yōu)檎?fù)電子的動(dòng)能 E＋ 和 E－ ?? ??? EEmch22? ? 獲得動(dòng)能的正負(fù)電子在物質(zhì)中通過電離或輻射的方式損失能量，當(dāng)正電子停止下來時(shí)，它和一個(gè)自由電子結(jié)合變?yōu)閮蓚€(gè)光子，這個(gè)過程稱為 電子對(duì)湮沒 ，湮沒時(shí)放出的光子屬于湮沒輻射，兩個(gè)光子的能量均為 ，運(yùn)動(dòng)方向相反。 ? 電子對(duì)效應(yīng)發(fā)生的幾率與原子序數(shù)的平方成正比。 四、光蛻變 能量在 10MeV以上 的 X光子與物質(zhì)作用時(shí)發(fā)生光蛻變。 五、 X射線與物質(zhì)的其他相互作用過程 相干散射 (coherent scattering) （又稱為經(jīng)典散射或瑞利散射） 入射光子和束縛較牢固的內(nèi)層軌道電子發(fā)生彈性散射（也稱電子的共振）， 1個(gè)束縛電子吸收入射光子而躍遷到高能級(jí)，隨即又放出 1個(gè)能量約等于入射光子能量的散射電子。由于束縛電子未脫離原子，從而光子的能量損失可忽略不計(jì)。 六、各種相互作用物質(zhì)的相對(duì)重要性 幾種相互作用發(fā)生的幾率： 1. ～ 10MeV：光電效應(yīng) 康普頓相應(yīng) 電子對(duì)效應(yīng) 2. ～ 4MeV：康普頓效應(yīng)占主導(dǎo)地位 3. 20KeV～ 100KeV：光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)為主 相干散射很少 電子對(duì)效應(yīng)不會(huì)發(fā)生 低能量時(shí)多數(shù) X射線都產(chǎn)生光電效應(yīng) 較高能量時(shí)以康普頓散射為主 ▲ 脂肪和肌肉（原子序數(shù)較低）以康普頓效應(yīng)為主 ▲對(duì)比劑（造影劑）以光電效應(yīng)為主（原子序數(shù)較