112年:放射診斷(1)

特性輻射的能量與下列何者最相關?

AX光機管電壓
BX光機的高壓產生器
CX光機的管電流
DX光機的陽極靶

詳細解析

本題觀念:

本題測驗的核心觀念為 X 光機產生 X 射線的物理機制。在 X 光管中,來自陰極的高速電子撞擊陽極靶時,主要會透過兩種機制產生 X 射線:制動輻射 (Bremsstrahlung radiation)特性輻射 (Characteristic radiation)

特性輻射的產生過程如下:當陰極射出的高速電子撞擊陽極靶時,若其動能足夠,會將靶原子內層軌道(例如 K 殼層)的電子擊出,使該原子處於激發態並留下空缺。隨後,外層軌道(如 L 殼層或 M 殼層)的電子會躍遷下來填補這個空缺,在此過程中會釋放出多餘的能量,這股能量即以 X 光光子的形式輻射出來。

特性輻射光子的能量,恰好等於「外層電子結合能」與「內層電子結合能」的差值。由於自然界中每一種元素原子的電子殼層結合能 (Binding energy) 都是獨一無二且固定的,因此釋放出來的 X 光能量只會取決於被撞擊的元素種類。這也是為什麼它被稱為「特性」輻射。

選項分析:

  • (A) X光機管電壓 (kVp):管電壓決定了陰極電子的最大動能。管電壓必須大於靶原子內層電子的結合能(例如鎢的 K 殼層結合能約為 69.5 keV,則管電壓必須大於 70 kVp),才能夠激發出特性輻射。然而,管電壓的改變不會改變特性輻射的特定能量值,它只會決定制動輻射的最高連續能量,

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