医学影像物理学第三版课后题及答案

医学影像物理学复习资料

第一章

X射线的产生条件：

（1）电子源（阴极）发射电子

（2）加速电子增加动能的电位差（高管电压）

（3）一个高度真空（P<10-4Pa）的环境（玻璃外壳） ，使电子在运动过程中尽可能减少能量损耗，

保护灯丝不被氧化。 （4）一个受电子轰击而辐射X射线的物体（阳极靶）。

X射线管的结构:

1.X射线管的阴极（cathode）

? 发射电子的电子源，使电子聚焦后去撞击阳极； ? 组成:发射电子的灯丝和聚焦电子的凹面阴极体。 ? 圆焦点型：阴极灯丝绕成螺旋型，放在

碗状阴极槽中，散热差： ? 类型: 线焦点型：阴极灯丝绕成长螺线管型，

? 放在阴极体头部的长形凹槽中。

? 双焦点型：有大小不同的两组灯丝，可产生大 ? 小双焦点，若选用大焦点，只给长灯丝通电。 2.X射线管的阳极（anode） 产生X射线。

类型：

固定式：钨、钼制成，嵌在铜制阳极体上—衬底

特点：产热高，用于管电流小，曝光时间长的牙科和骨科X光机

（按结构分） 旋转式：将阳极和阳极体作成圆盘状，用小电机带动旋转； 特点：产热均匀分布，避免局部

医学影像物理学复习资料

第一章

X射线的产生条件：

（1）电子源（阴极）发射电子

（2）加速电子增加动能的电位差（高管电压）

（3）一个高度真空（P<10-4Pa）的环境（玻璃外壳） ，使电子在运动过程中尽可能减少能量损耗，

保护灯丝不被氧化。 （4）一个受电子轰击而辐射X射线的物体（阳极靶）。

X射线管的结构:

1.X射线管的阴极（cathode）

? 发射电子的电子源，使电子聚焦后去撞击阳极； ? 组成:发射电子的灯丝和聚焦电子的凹面阴极体。 ? 圆焦点型：阴极灯丝绕成螺旋型，放在

碗状阴极槽中，散热差： ? 类型: 线焦点型：阴极灯丝绕成长螺线管型，

? 放在阴极体头部的长形凹槽中。

? 双焦点型：有大小不同的两组灯丝，可产生大 ? 小双焦点，若选用大焦点，只给长灯丝通电。 2.X射线管的阳极（anode） 产生X射线。

类型：

固定式：钨、钼制成，嵌在铜制阳极体上—衬底

特点：产热高，用于管电流小，曝光时间长的牙科和骨科X光机

（按结构分） 旋转式：将阳极和阳极体作成圆盘状，用小电机带动旋转； 特点：产热均匀分布，避免局部

例1-1测量但能窄束 射线的衰减，经过2.1mmAl后，强度I为原来强度I0的1/2；若改为宽束时，有相当于I0的10％的散射线到达探测器，即 I＋I0＝0.6I0，试求宽束时的半价层。

解。由窄束时

1I0?I0e???2.1 2得线性衰减系数μ＝0.33mm-1

由宽束时0.6I?BI0e?0.33?2.1?0.5BI0 得积累因子B=1.2

设宽束时的半价层为HVL,则

1I0?BI0e??HVL?1.2I0e?0.33?HVL 2BVL = 2.65mmAl

例1-2假定骨骼组成如下:骨胶蛋白占70% (其平均原子序数用水替代) , Ca3 (P04)2占25.5% ,CaC03占3 % , Mg3 ( PO 4 ) 2占1.5%,试求骨组织的平均原子序数。 解:先求各化合物的平均原子序数

Ca3 (P04)2中Z(Ca)=20,Z(P) = 15 ,Z(O) = 8 a(Ca) =3,a(P):::2,a(O)=8

3?204?2?154?8?84Z(Ca3(PO4)2)?()?34.1

3?20?2?15?8?8同样,计算可知: Z(H2O)?7.4,Z(CaCO3)?15.7,Z(Mg(PO)2)?11.47。用类似混合物质量

1-4 在离水面高h米的岸上，有人用绳子拉船靠岸，船在离岸S处，如题1-4图所示．当人以v0(m·s速率收绳时，试求船运动的速度和加速度的大小．

?1)的

图1-4

解： 设人到船之间绳的长度为l，此时绳与水面成?角，由图可知 l2?h2?s2

将上式对时间t求导，得

2ldlds?2sdtdt 题1-4图

根据速度的定义，并注意到l,s是随t减少的，

∴ v绳??dlds?v0,v船?? dtdt即 v船??vdsldll???v0?0dtsdtscos?

lv0(h2?s2)1/2v0?或 v船?ss

将v船再对t求导，即得船的加速度

1-6 已知一质点作直线运动，其加速度为 a＝4+3t m?s?2，开始运动时，x＝5 m，v =0，求该质

点在t＝10s 时的速度和位置．

解：∵ a?dv?4?3t dt分离变量，得

第一章 普通X射线影像

(一)单项选择题

1．伦琴发现X射线是在

A．1895年 B．1795年 C．1695年 D．1885年 E．1875年 2．关于X射线的产生，下述哪项不正确

A．需要有自由电子群的发生 B．电子群的高速由阴极向阳极行进 C．绝大部分(99％以上)动能转变为X线 D．高速电子流突然受到阻挡 E．同时产生了大量的热能

3．标识X射线的波长仅取决于

A．阳极靶物质 B．管电压 C．管电流 D．灯丝温度 E．阴极材料 4．X线管是

A．真空荧光管 B．真空二极管 C．真空五极管 D．真空四极管 E．真空三极管

5．产生标识X射线的最低激发电压U必须满足的关系是

A．eU≥W B．eU≤W C．eU≈W D．eU≠W E．eU∝W 6．下列关于X射线的本质的描述，正确的是

A．只有X射线管球才能产生X线 B. 凡是X射线都可用于影像诊断 C．X射线是一种波长很短的电磁波 D．比红外线波长长 E．波长范围为5～10 nm 7．对于给

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第一章 普通X射线影像

(一)单项选择题

．伦琴发现X射线是在

A．1895年 B．1795年 C．1695年 D．1885年 E．1875年 2．关于X射线的产生，下述哪项不正确

A．需要有自由电子群的发生 B．电子群的高速由阴极向阳极行进 C．绝大部分(99％以上)动能转变为X线 D．高速电子流突然受到阻挡 E．同时产生了大量的热能

3．标识X射线的波长仅取决于

A．阳极靶物质 B．管电压 C．管电流 D．灯丝温度 E．阴极材料 4．X线管是

A．真空荧光管 B．真空二极管 C．真空五极管 D．真空四极管 E．真空三极管

5．产生标识X射线的最低激发电压U必须满足的关系是 A．eU≥W B．eU≤W C．eU≈W D．eU≠W E．eU∝W 6．下列关于X射线的本质的描述，正确的是

A．只有X射线管球才能产生X线 B. 凡是X射线都可用于影像诊断 C．X射线是一种波长很短的电磁波 D．比红外线波长长 E．波长范围为5～10 nm 7．对于给定的靶原

习题八

8-1 电量都是q的三个点电荷，分别放在正三角形的三个顶点．试问：(1)在这三角形的中心放一个什么样的电荷，就可以使这四个电荷都达到平衡(即每个电荷受其他三个电荷的库仑力之和都为零)?(2)这种平衡与三角形的边长有无关系? 解: 如题8-1图示

(1) 以A处点电荷为研究对象，由力平衡知：q?为负电荷

1q212cos30??4π?0a24π?0qq?(32a)3

解得

q???

(2)与三角形边长无

关．

题8-1图 题8-2图

8-2 两小球的质量都是m，都用长为l的细绳挂在同一点，它们带有相同电量，静止时两线夹角为2? ,如题8-2图所示．设小球的半径和线的质量都可以忽略不计，求每个小球所带的

解: 如题8-2图示

3q3Tcos??mg??q2 ?Tsin??F?1e?4π?0(2lsin?)2?

解得 q?2lsin?4??0mgtan? 8-3 根据点电荷场强公式E?q4??0r2，当被考察的场点距源点电荷很近(r→0)时，则场强

→∞，这是没有物理意义的，对此应如何理解?

?解: E?q4π?0r2?r0仅对点电荷成立，当r?0时，带电体不能再视为点电荷，再用

习题八

8-1 电量都是q的三个点电荷，分别放在正三角形的三个顶点．试问：(1)在这三角形的中心放一个什么样的电荷，就可以使这四个电荷都达到平衡(即每个电荷受其他三个电荷的库仑力之和都为零)?(2)这种平衡与三角形的边长有无关系? 解: 如题8-1图示

(1) 以A处点电荷为研究对象，由力平衡知：q?为负电荷

1q212cos30??4π?0a24π?0qq?(32a)3

解得

q???

(2)与三角形边长无

关．

题8-1图 题8-2图

8-2 两小球的质量都是m，都用长为l的细绳挂在同一点，它们带有相同电量，静止时两线夹角为2? ,如题8-2图所示．设小球的半径和线的质量都可以忽略不计，求每个小球所带的电量．

解: 如题8-2图示

3q3Tcos??mg??q2 ?Tsin??F?1e?4π?0(2lsin?)2?

解得 q?2lsin?4??0mgtan? 8-3 根据点电荷场强公式E?q4??0r2，当被考察的场点距源点电荷很近(r→0)时，则场强

→∞，这是没有物理意义的，对此应如何理解?

?解: E?q4π?0r2?r0仅对点电荷成立，当r?0时，带电体不能再

第一章 X射线物理

1-1 产生X射线需要哪些条件？

答：这个题目实际上把高速电子轰击靶产生X射线这一事实在条件上予以明确。首先要有产生电子的阴极和被轰击的阳极靶，电子加速的环境条件即在阴极和阳极间建立电位差，为防止阴极和阳极氧化以及电子与中性分子碰撞的数量损失，要制造压强小于Pa1-2 影响X射线管有效焦点大小的因素有哪些？

答：影响有效焦点大小的因素有：灯丝大小、管电压和管电流、靶倾角。

1-3 在X射线管中，若电子到达阳极靶面的速度为1.5?10ms-1，求连续X射线谱的最短波长和相应的最大光子能量。

答：此题的思路是由动能公式

8?4的真空环境，为此要有一个耐压、密封的管壳。

1mv2求出电子的最大动能，此能量也是最大的光子能量，从而求出28最短波长。但当速度可与光速c=3?10ms-1相比较时，必须考虑相对论效应，我们可以用下面公式求出运动中电子的质量

me?m01?v2/c2?9.11?10?311?(1/2)2?1.052?10?30kg

h?max?11mev2??1.052?10?30?(1.5?108)2?1.18?10?14J?73.8keV 22

?min?hch?max?0.0

第2章 自我检测题答案

1．X射线成像程序可以简化为：

A．X射线→被照物→信号→检测→图像形成 B．被照物→X射线→信号→检测→图像形成 C．X射线→被照物→检测→图像形成→信号 D．被照物→X射线→检测→信号→图像形成 答案：A

2．X射线胶片特性曲性的直线部分是指 A．光密度与曝光量的对数值不成比例的部分 B．光密度与曝光量的对数值成正比的部分 C．不是摄影中力求应用的部分

D．光密度与曝光量的对数值没联系的部分 答案：B

3．增感屏的作用是

A．延长曝光时间 B．提高图像清晰度 C．提高胶片感光量 D．增加X射线用量 答案：C

4．X射线影像的转换介质不包括

A．增感屏/胶片系统 B．荧光屏 C．影像增强器 D．滤线栅 答案：D

5．关于体层摄影，正确的说法是 A．人体不动，X射线管、胶片反向运动 B．胶片不动，X射线管、人体反向运动 C．胶片不动，X射线管、人体同向运动 D．人体不动，X射线管、胶片同向运动 答案：A

6．关于阴性对比剂，不正确的说法是

A．气体为阴性对比剂 B．有效原子序数大

C．空气