放射线与物质的相互作用

1．2．1 电磁辐射

X、γ射线通过物质时损失能量产生高速带电粒子。它与物质原子有以下作用：

光电效应 光子将原子内层电子击出成为光电子，外层轨道电子填补空穴时产生特征辐射。

康普顿效应 光子与原子外层轨道电子作用，使电子成为反冲电子，光子损失能量改变方向成为散射光子。

电子对形成效应 能量大于1．02MeV的光子，在原子核附近受核电场的作用变成一对正负电子。

1．2．2 粒子辐射

电子是放射治疗常用带电粒子，高速运动的电子通过物质时，与物质的原子有以下作用：

弹性散射 高速电子在原子核电场作用下，仅改变方向不损失能量。

电离与激发 高速电子将原子外层轨道电子击出使原子带正电，或使电子搬迁光学轨道后又退回时，以光和热的形式释放能量。

特征辐射 高速电子将原子内层轨道电子击出，外层轨道填补空穴时释放能量。

轫致辐射 在原子核电场作用下，高速电子突然改变速度损失能量，部分能量变成具有连续能谱的电磁辐射。

1．2．3 放射线的吸收

X、γ射线与物质发生光电效应、康普顿效应和电子对形成效应，分别产生光电吸收、康普顿吸收和电子对吸收。吸收情况与射线能量和吸收物质的原子序数有关。千伏级X射线(＜200keV)以光电吸收为主，它与吸收物质的原子序数Z成比例。骨组织较软组织的能量吸收高得多，在骨与软组织界面吸收剂量有突变现象。能量为200keV～7MeV的X射线，包括钴－60γ射线在内，在物质中以康普顿吸收为主，它与吸收物质的原子序数无关，每克骨与软组织的能量吸收几乎是相同的，人体不同结构对吸收的影响不显著，骨与软组织界面吸收剂量亦无明显突变。当X射线的能量大于7MeV时，电子对吸收逐渐变得重要，它与原子序数Z成比例，骨吸收又逐渐变得明显。因此，对骨组织照射不宜采用千伏级X射线(＜200keV)，以避免导致骨损伤。

窄束X、γ射线强度随吸收物质厚度增加呈指数减弱，用下式表示：

I=Ie (1)

式中，I为原射线强度；I为通过d厚度物质后的强度；μ为该物质的线性吸收系数；e为自然对数的底。

射线强度随照射距离平方呈反比变化。