2. částice předává E elektronu
e- přeskočí na vyšší energetickou hladinu
nestabilní stav
návrat do stabilního – deexcitace
uvolnění f0
charakteristické záření – vnitřní slupky
UV – střední slupky
vnější slupky – vnější slupky
uvolnění e- - Auger elektron
předání energie e- vnější slupky
z vyšší slupky
excitace
4. primární ionizace - po interakci s f0 má e-
dostatečnou energii k opuštění atomu
vzniká e- a kladně nabitý iont
sekundární ionizace – způsobena
uvolněným elektronem
ionizace
5. probíhá na atomární úrovní - interakce
mezi fotony a strukturami okolních atomů
průběh interakce závisí na
charakteru záření
kinetické energii
složení látky
interakce RTG záření
6. interakce RTG záření
absorbce pružná srážka nepružná srážka
elektronový obal fotoelektrický jev Rayleighův rozptyl Comptonův rozptyl
atomové jádro fotojaderná interakce
jaderný rezonanční
rozptyl
EMG pole
tvorba elektron-
pozitronových párů
7. s čím foton interaguje je závislé na jeho
energii
nízkoenergetické záření s celými atomy
středně energetické s elektrony
vysoce energetické s jádry
interakce RTG záření
10. interakce fotonu s více elektrony v
atomovém obalu dochází k pružnému
rozptylu fotonů na atomech - nedochází
ke změně energie fotonů, pouze ke
změně jejich směru
účinný průřez pro Rayleighův rozptyl
velmi rychle klesá s energií
např. ve vodě a tkáni ekvivalentních
materiálech je 12% pro 30 keV fotony, ale již
jen 5% pro 70 keV fotony.
Rayleighův rozptyl
12. interakce f0 se slabě vázaným elektronem
vnější slupky
pružný rozptyl
změna vlnové délky f0
změna energie f0
Comptonův rozptyl
13. interakce s vnějšími elektronovými obaly
f0 narazí do e- a sníží svou energii
i několikrát
nízkoenergetické f0 – sekundární záření
f0 se šíří všemi směry – úhel odrazu ψ
0° nepředá energii
180° 66% energie si zachová
Comptonův rozptyl
14. při odražení zpět do směru záření =
zpětné sekundární záření – Pb vrstva na
zadní stěně kazety
nakonec fotoefekt
e- je vyražen = ionizace atomu
Comptonův elektron
odražený (Comptonův) elektron ionizace a
excitace atomů okolí
Comptonův rozptyl
15. σK ~ Z/Ef
úměrná Z nepřímo úměrná h
pravděpodobnost roste s rostoucí
hustotou objektu
stoupající energie f0 (tzn. stoupající kVp)
= pravděpodobnost klesá
nejčastěji nastává u vyšších energií v
objektech s nízkým Z
Comptonův rozptyl
17. interaguje
v vnějších elektronových slupkách
volně vázané e-
se zvyšující se energií
zvyšuje se průchodnost bez interakce
snižuje se pravděpodobnost Comptonova
rozptylu
Z materiálu
nemá velký vliv na Comptonův rozptyl
Comptonův rozptyl - shrnutí
18. fotoefekt – fotoelektrický jev
interakce s elektronovým obalem
uvolnění elektronu v důsledku absorpce X
záření
fotoelektrická emise
fotoelektron – ionizuje okolí
fotoefekt
19. reakce při níž f0 zaniká v jediné interakci–
předá veškerou energii e-
část na uvolnění e-
část jako Ek e-
e- opouští atom s energií
E = 1/2 mv2 = h - Wb
h - energie dopadajícího fotonu
Wb - vazbová energie elektronu
malé Z = malé vazebné energie => Ek e-
je téměř totožná s energií f0
fotoefekt
20. pravděpodobnost fotoefektu závisí na
energii f0 a Z materiálu objektu
σK ~ Z5/Ef
3
za předpokladu že je Ef vyšší než vazebná
energie
nastává nejčastěji u záření s nižší energií
v látkách s velkým Z
fotoefekt
22. atom je excitovaný
aby se vrátil do stabilního stavu – vyzáří
kvantum elmg záření – foton
(charakteristické záření)
vzniká také sekundární záření
fotoefekt
23. interaguje
v elektronových obalech
pokud je energie f0 větší než vazebná energie
e-
se zvyšující se energií
stoupá pronikavost záření bez interakce
ubývá fotoefektu v porovnání s
Comptonovým rozptylem
fotoefekt shrnutí
24. Z materiálu
má vliv na fotoefekt - ↑Z = ↑pravděpodobnost
absorpce fotoefektem je u kostí 7 x větší než
u měkké tkáně
fotoefekt shrnutí
26. vysokoenergetické záření (spíš γ než X)
1,02 MeV a více
energeticky nejvyšší interakce s obalem
v blízkosti jádra dochází ke změně na e- a
e+
excitují a ionizují
anihilace e+ a e- za vzniku dvou kvant 511
keV
tvorba EP páru
27. příklad
50 kVp: 79% FE, 21% CR, 1% bez int.
80 kVp: 46% FE, 52% CR, 2% bez int.
110 kVp: 23% FE, 70% CR, 7% bez int.
se stoupajícím % bez interakce stačí
menší množství vstupujícího záření =>
možnost snížit dávku
interakce
28. fotoefekt + v zobrazení různých tkání
rozdílná absorpce různých tkání
Comptonův rozptyl – v RTG obraze
vznik sekundárního záření
neužitečně zatěžuje receptor obrazu –
degradace obrazu
snížení kontrastu
snížení SNR
interakce
29. fotony vzniklé při interakcích zatěžují
snímač neužitečným – sekundárním
zářením
rozdíl v absorpci různými objekty vytváří
obraz objektu na snímači
méně než 5% záření dopadajícího na
objekt projde ke snímači a jen polovina z
nich interaguje se snímačem
procházející záření
30. rtg obraz je výsledkem 1% záření
vycházejícího z rentgenky
rozdíly v absorpci se zvyšují se snižující
hodnotou kVp
s narůstajícím kVp snižuje se
pravděpodobnost jakékoliv interakce =>
se zvyšujícím se kVp je potřeba snižovat
mAs
pro zobrazení drobných rozdílů – nižší kVp
– max rozdíl absorpcí (mamografie)
procházející záření
32. interakce fotoefektem – absorpce
interakce Comptonovým rozptylem –
rozptyl
celková redukce množství záření po
průchodu objektem - atenuace
atenuace
