113年:放射器材(1)

X光管所產生的能譜主要有兩類,其中之一是特性輻射能譜(characteristic spectrum)。下列何者會影響特性輻射的X光能量大小?

A管電流
BX光管陽極靶材料
C影像重建的技術
D患者的胖瘦

詳細解析

本題觀念:

X光管產生的X射線能譜(X-ray spectrum)主要由兩種物理機轉構成:制動輻射(Bremsstrahlung radiation)特性輻射(Characteristic radiation)

  1. 制動輻射:來自陰極的高速電子受陽極靶原子核的庫侖力吸引而減速,損失的動能轉換為X光光子,形成「連續能譜」。其最大能量取決於管電壓(kVp)。
  2. 特性輻射:來自陰極的高速電子撞擊陽極靶原子的內層電子,使其游離而產生空位。外層高能階電子躍遷至內層低能階填補空位時,兩能階之間的「結合能(Binding energy)能量差」會以X光光子的形式釋放,形成「不連續的離散能譜(discrete spectrum)」。因為不同元素的原子結構與軌域結合能皆為固定且獨一無二,因此釋放出的X光能量具有該物質的「特徵」。

選項分析

  • (A) 管電流:錯誤。管電流(mA)決定的是由陰極射出的電子數量。電子數量越多,撞擊陽極靶產生的X光光子「數量(強度)」就越多。管電流只影響能譜的振幅(光子數量),完全不影響X光光子的能量大小。
  • (B) X光管陽極靶材料:正確。特性輻射的能量大小精準等於發生躍遷的兩個電子軌域之間的結合能差(例如:E=ELEKE = E_L - E_K)。由於不同元素的原子序(Z)不同,其各層軌域的

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