109年:放射診斷(1)

關於使用附加濾片( added filtration )對 X-ray 放射光譜( emission spectrum )的敘述,下列何者錯誤?

A對高能量 X-ray 的吸收比對低能量 X-ray 的吸收顯著
B整體來 說增加了 X-ray 射線平均能量( average energy )
C產生X-ray 射束硬化( beam hardening )效果
D整體來 說降低了 X ray 光子數量( quantity )

詳細解析

本題觀念:

附加濾片(added filtration)是 X 光系統中置於 X 光管出口、病人之前的吸收材料(通常為鋁,Al),用以選擇性移除低能量 X 光光子,達到「射束硬化(beam hardening)」效果,降低病人劑量。本題考查濾片對 X 光放射光譜影響的理解,要求找出「錯誤」描述。

選項分析

(A) 對高能量 X-ray 的吸收比對低能量 X-ray 的吸收顯著 ❌ 錯誤陳述(= 答案) 錯誤。濾片的作用恰恰相反:濾片優先吸收低能量 X 光,對高能量 X 光的吸收相對較少。這正是為何濾片能達到「射束硬化」的效果——低能量光子被優先移除,使剩餘光束的平均能量升高(即射束被「硬化」)。低能量光子與物質交互作用的係數(尤其是光電效應,photoelectric effect)遠高於高能量光子,故低能量 X 光更容易被濾片吸收。

(B) 整體來說增加了 X-ray 射線平均能量(average energy) ✅ 正確陳述 正確。由於濾片優先移除低能量光子,剩餘光束的平均能量上升。例如,增加鋁濾片可使射束平均能量提升約 10%。

(C) 產生 X-ray 射束硬化(beam hardening)效果 ✅ 正確陳述 正確。射束硬化(beam hardening)的定義就是低能量光子被吸收後,射束平均能量增加

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