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CT中的X射線是如何產生的

CT 機最重要的組成部分包括在掃描機架中的 X 光球管,及其對面的一排探測器。開啟CT的蓋子,轉動的內部結構好像滾筒洗衣機,當機架繞著人體旋轉一圈,X 光也照了一圈,經計算機處理後就能得到截面圖。

CT中的X射線是如何產生的

X 光球管外殼是用熔點高、絕緣強度大的鉬組硬質玻璃製成。內部真空以減少對電子的阻擋,並分成兩極,通電時,電壓差可達 150kV。

CT中的X射線是如何產生的

在陰極的這個位置,裝有鎢制燈絲,單獨接入 6~12V 的低壓電,像燈泡一樣發光發熱並放出高能電子,溫度越高,電子越多。

在兩極電壓差的影響下,電子將從陰極快速撞擊在由錸鎢合金製成的陽極靶盤上,因為遇到原子外層的電子雲減速,電子損失的動能就會轉化成“制動輻射”(bremsstrahlung)。

CT中的X射線是如何產生的

此外,陽極靶盤上的原子,其本身低能級的內層電子會被陰極發出的電子撞飛,這時高能級的外層電子就會往裡躍遷,填補空位,損失的能量就會轉化成“特徵輻射”(characteristic x-ray)。

CT中的X射線是如何產生的

兩種輻射的合起來就是CT X球管射出的X 光,波長在 0.01~10 nm 之間。不同能量對應不同的X射線光譜,下圖中顯示了一些CT製造商使用的典型X射線光譜。其中突起的幾個尖狀物就是特徵輻射部分,而連續的部分則是制動輻射減去被過濾掉低能量硬化後的射線。濾掉低能部分是因為光子能量太低無法穿過人體到達探測器,無法貢獻影像資訊反而給病人徒增劑量。一般來說,射線的平均能量為最大能量的1/3。

CT中的X射線是如何產生的

電子到光子的轉換效率更是低於1%,其他全部轉換為熱能。電子束長時間轟擊陽極靶某一點會產生巨大熱量,不能長時間連續工作,否則陽極靶會被燒蝕。

分類: 動漫
時間: 2021-12-24

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