بر هم کنش یا برخورد پرتو رنتگن با ماده

صفحه 1:
مه نام خد/ 

صفحه 2:
بر هم کنش با برخورد پرتو رنتگن با ماده 

صفحه 3:
موضوع: بر هم کنش با برخورد پرتو رنتگن با ماده 1 - پراکندگی همدوس . 2- اثر فتوالکتریک 3- پراکندگی کمپتون 4- تولید جفت . 5 تجزیه توسط فوتون رفرنس: فيزيك پزشكي (دکتر تکارر)(900 - ‎(ESE‏ اهداف: اهمیت موضوع وکاربرد محتواي درس: اولویت تدریس: منابع بیشترجهت پژوهش و امتحان: فيزيك راديولوژي ‎eos‏ (کریستینسن) - فيزيك تشعشع و راديولوژي(نجم آبادي ) - فيزيك پزشكي (گامرون) نحوه ارزيابي: کوییز- امتحان - حضور و غیاب رفع اشکالات درسي::( يك شنبه 10 -12) ( دوشنبه 11- 12) (سه شنبه 12-10) 

صفحه 4:
دبر هم کنش يا برخورد پرتو رنتگن با ماده 11 < - 1 عبور پرتو اولیه با شدت ,آ از ضخامت ماده (26) و کاهش شدت آن ۴ هر[ < ]1 وایستگی به جنس ماده ‏ ( ل ضریب کاهش خطی) ضریب کاهش خطی] ‎Jp cm‏ کاهش کسری از انرژی پرتو که در اثر عبور از یک سانتیمتر ماده صورت می گیرد. شكل (5-25) ضریب کاهش جرمی 6۳93/5 ‎pip‏ ‏کاهش کسری از شدت پرتو اولیه به وسیله ضخامت ‎ook g/em? 1‏ 

صفحه 5:
برخوردهای اساسی بین اشعه ۶ و ماده پنج راه اصلی برای برخورد یک فوتون اشعه 6 با ماده 1- براكندكلى كلاسيك (همدوسن) 2-اثو فتوالكتريف: 3 براكندكى كميتون 4- توليد جفت ‎١‏ 5- تجزيه توسط فوتون | -پراکندگی كلاسيك (همدوس): اشعه با انرژی کم به الکترونهای یک اتم برخورد کرده و آنها را اف رکانس معادل فرکانس خود به نوسان در می آوردت> الکترون به نوسان درآمده از خود فوتون تلبش میکند > انرژي ‎oF?‏ ‏برخورد کننده برابر با انرژي فتون تابشي پراکندگی بدون تغییر بدون تغيير در طول موج پرتو, هیچگونهانرژی انتقال نمی شود. برخورد فوتون با انم در نتيجه برانكيختكى انم تغییر جهت پرتو عدم ايجاد يونش در ماده مه آلودگی روی فيلم an rome Lager yes 

صفحه 6:
اثر فتو الکتریک 8 برخورد یبکفوتون‌با اسلکترون‌لایه دلخلی(را, ) ) با لنرژیک میب یش از لنرژی‌هبستگي ۵ +,6 < ۵ - لنتقامانرزوفوتونبه الكترون, ناپدید شدن‌فسوتون 0 تغيير الكترونبه يوزمنفىو جذبمادم 0 پر شدن الکترون لایه ) توسط لایهرا از دست‌دادن لنرژیو تولید لشعه ‏ لختصاصیلویژم) 00 انتقا لا اکترون‌لایهه ۲) + كللتم يكدلكترونكم -> يوزمثبت محصول اثر فتوالكتريك : توليد اشعه اختصاصى (ويزه) توليد يون منفى (رهايي الكترون) يون مثبت (اتمى با كمبود يك الكترون ) شكل ‎١‏ ؟اثرفتوالكتريك 

صفحه 7:
احتمال وقوع برخورد فتوالکتریک 1- دارا بودن انرژی کافی فوتون برای غلبه بر انرژی همبستگی الکترون 2- دارا بودن تشابه انرژی فوتون با الکترون مثال: همبستگی انرژی >1 ید 33 16۷ و 34 6۷ فوتون بهتر از100 1667 اگر الکترون بصورت محکمتر در مدار باشد, احتمال بیشتر (عدد اتمی بالا بیشتر) اثر فتو الکتریک متناسب * (عدد اتمی هدف) 32 بررسی تشعشع اختصاصی: فرایند تولید اشعه 26 اختصاصی در فتوالکتریک تولید اشعه 26 اختصاصی در هدف دستگاه رادیولوژی در فتوالکتریک: فوتون اشعه باعث جدا شدن الکترون اتم ماده در دستگاه رادیولوژی: الکترون با سرعت زياد باعث جدا شدن الکترون هدف تشعع اختصاصی: اشعه تانویه نام داردیو معادل نیست با اشعه اسکتر 

صفحه 8:
کاربرد فتو الکتریک در رادبولوژی تشخیصی جنبه خوب: تولید تصاویر با کیفیت عالی -+ اثر فتو الکتریک باعث افزایش کنتراست وکنتراست بهتر* کیفیت بهتر افزایش اختلاف بین بافت سخت و نرم ( تفاوت جنس ) عوامل موثر برخورد فتو الکتریک: انرژی اشعه و عدد نمی ماده جاذب جنبه بد: دریافت بیشتر اشعه توسط بیمار-» جذب تمامی انرژی قوتون تابشي توسط بیمار به حداقل رسانیدن اکسپوژر , استفاده از بالاترین انرئُی اشعه 2 (۳ "> بالا)جهت به حداقل رسانیدن اثر فتو الکتریک 

صفحه 9:
پراکندگی کمپتون ( فوتون اسکتر ‏ پرتو پراکنده و ولید مه الودگي در فیلم ۸ بسرخورد فسوتونالنرنی ابا اکترنزد از لاسیه خارجوإتم يكمادم - 3آخارج شدن الکترون از مدلر - 6انحراف فوتون و حرکت در جهت جدید - «اتوليد جفت يون يونيزاسيون ( اتم بار مثبت و یک الکترون بنام الکترون برگشتی) انرژی زیادی صرف جدا شدن الکترون نمی گردد ( الکترون آزاد ‎igs Jes‏ ‎sil ols Se oss‏ را از دست نمی دهد. میزان انرژی باقیمانده انرژی اولیه فوتون زاویه پراکندگی فوتون با انرژی کم: بیشتر فوتونها با زاویه 180 به عقب بازگن شكل 7 " براكتدكى كمبتون 

صفحه 10:
محاسبه تغییر در طول موج فوتون: 40/024) -(1- cos@) ((h/mc- A (cos® -1) AD cy ‏تغيير در طوا‎ ‏یه انحرافا‎ KVp -/12.4 mee E,=E, + (E, + E,.) انرژی فوتون برخوردی _. : ,ك1 انرژی فوتون بخش: م8 انرژی همبستگی ؛ ,وک انرژی جنیشی الکترون ؛ ‎Eye‏ عوارض: پرتوهای اسکتر( مه آلودگی)-+ مه آلودگی روی فیلم ,کنتراست کم حذف مشکل , نمی توان از فیلتر استفاده کرد (زیاد پرتو اسکتر) تابش از طریق بیمار ( فلوروسکوپی) به متصدی فلوروسکوپی 2 تس ~ احتمال وقوع: ‎Cal‏ | بستگی به‌انرژی پرتو و دانسیته ماده جاذب و کب الکترونهای آزاد جسم جاذب (الکترونهای لایه خارجی) و ع | عد به عدد اتمی ماده جاذب ‎taser‏ ‏م بستگی به عدد اتمی ماده جاذب ۳ کل ۲-۵ ری بای منحرف شد دكميتوة 

صفحه 11:
وید جفت: در محدودهنرژی اشعه 16 تشخیصی رخ نمی ده 4 فوثونت + سقاثير نيرووهسة لكم > لديل إترقويه مادم 8- لنرؤوفوتون> 2.1 100.47 تا بوقوع بييوند برخورد اشعه 26 با ابر الکتریکی, تحت تاثیر میدان نیروي هسته -> آثر متقایل بسن فوتون و نیروی هسته , ناپدید شدن فوتون تجزیه فوتون به آلکترون و پوزیترون 5- تجزیه توسط فوتون: ‎Kat oe 2‏ مستقیما با هسته و جذب هسته در نتیجه هسته بر انگیخته ‎Se‏ نون 7 ‎Mev‏ * تجزیه هسته به نوترون ‏ , پروتون و ذره 0 * بدون اهمیت در رادیولوژی تشخیصی (انرژی ماکس 150 1667) تعداد نسبی وقوع برخوردهای اساسی: - اپراکندگی همدوس: 5 96 - 2پراکندگی گمپتون: 20 96 - 3فتو الکتریک: 75 96۵ 3 و 2در رادیولوژی تشخیصی با اهمیت aa 

صفحه 12:
)اثر فتوالكتريكن وابسته به 27 و انرؤى 153/1 احتمال برخورد فتوالكتريك در استخوان [7.4/13.8] 3 - 6.49 4 ) توليد جفت شكل 5-27 

صفحه 13:
ضریب شکست (پایای کاهش ‎(He‏ ‏پایای کاهش خطی | برابر با جمع همه پدیده ها - 2 +۲ + 6+ ۲ پراکندگی كلاسيك (همدوس) 2 #فتوالکتریک: ۲ کمپتون: تولید جفت: ۲ احتمال هر برهم کنش 1- در انرژیهای پایین: جذب فتوالکتریک با اهمیت افزایش انرژی > فتوالکتریک کم و کمپتون اهمیت بیشتر 2 در انرژیهای ‎(Mev 1.02) Yb‏ تولید جفت با اهمیت در انرژیهای 50 667 تا 60 156۷ تصویر خوب اما متاسفانه انرژی دوز جذبی بیمار زیاد شکل 5-29 EDD ites tia step WE AE MO) sales ON) JRE 9 ‏فوتوتهاى 9و‎ ce Sig ‏لت هستدکه پر‎ gis ‏فوتتها بواشى مريوط ب الركميتون موباشن . (©) فوتونى است هبدن رضورد بر‎ 

صفحه 14:
جمع بندي و نتیجه گيري: * باتشکر از توجه شما ll ۳ me 57 ‏يايان‎ ٠ od ۳ 

صفحه 15:
Question: A lateral chest technique calls for 110 kVp and 10 mAs, which results in an x-ray inten- sity of 32 mR (0.32 mGy,) at the position of the patient. Ifthe mAs is increased to 20 mAs, what will the x-ray intensity be? Answer; —*__ = 20 mAs 32mR 10 mAs mAs=mAXs ms Xs = mC, or the total number of electrons per exposure Question: If the radiographic output intensity is 6.2 mR/mAs (62 wGy,/mAs). How many electrons are required to produce 1,0 mR? Answer: 6. 2 mR/mAs Stated inversely 1x 10" elect 6.2 mR/6.25 x 10! electrons X 10'S electrons/6.2 mR msimR 

صفحه 16:
X-Ray Quantity and kVp AL (kp? 0 (ae) where fy and fare the x-ray iniensities at kVp; and kVpz, respectively. © An extremity is examined with a technique of 58 kVp and 8 mAs, resulting in an entrance skin exposure of 24 mR. If the technique is changed to 54 kVp and 8 mAs to improve contrast, what will the x-ray quantity be? ۱ ‏4و‎ ‎Answer: ‏شدعب‎ ‎27 ~ (38 kVp S4kVp\2 ۱ 24 ‏ضع الم‎ = (24 ‏لالس‎ )0.9312 (24 mR)(0.867) = 20.8 mR 

صفحه 17:
A radiographic technique calls for 80 kVp and 30 mas and results in 135 mR (14 mGy,). What is the expected entrance exposure if the kVp is increased to 92 kVp (+15%) and the mAs reduced by one-half to 15 mA 1__ (15 mAsy/ 92 kvp 2 0 | 80 kVp) 1-135 ۹ wee) = 155 mR(0.5)(1.32) = 89 mR Question: Answer: 

صفحه 18:
Distance. X-ray quantity varies inversely with the square of the distance from the x-ray tube target. This relation- X-Ray Quantity and Distance را where f, and /, are the x-ray quantities at distances , and dl, respectively. Question: A portable radiograph is normally conducted at an SID of 100 em (dj) and results in an ex- posure of 12.5 mR (0.13 mGy,) (I,) at the im- age receptor, If 91 cm (d3) is the maximum SID that can be obtained for a particular sit- uation, what will be the image receptor ex- posure (Ip)? , 125mR ‏سای‎ ‎۷ (oa em 100 cm 125 ‏لتحت )نيلم‎ ‏دوز‎ i( me ) = (12.5 ۴ = (1.25 mR)(1.21) 

صفحه 19:
‘The Square Law When the SID is increased, the mAs must be increased by SID? to maintain constant OD. Question: What would the new mAs he in the previous question to reduce the x-ray quantity to 12 mR at 100 em? xmas 12 Answer: = 3 ‏كخم1‎ 0081 .128 اود ‎xmas = (3 MAT he aR)‏ = (3 mAs}(0,111) = 0.3 mAs 

صفحه 20:
uestion: A 30-keV «-ray ionizes an atom of barium by ejecting an O-shell electron with 12 keV of kinetic energy: What isthe energy of the sear tered x-ray? Answer: Figure 4-9 shows that the binding energy’ of an (shell electron of barium is 0.04 keV, therefore: BO keV = E, + (0.04 keV + 12 keV) F, = 10 keV — (0.04 keV + 12 keV) 30 keV ~ (12.04 keV) 17.96 keV During a Compton interaction, most of the energy is divided between the scattered x-ray and the Compton electron, also called the secondary electron. Usually the Compton-scattered x-rays can be deflected in any dic rection, including 180 degrees from the incident x-ray. Aca deflection of zero, no energy is transferred. As the angle of deflection increases to 180 degrees, more energy is transferred to the secondary electron, but even at 180 

صفحه 21:
Question: A 50-keV x-ray interacts photoelectrically with (a) a carbon atom and (b) a barium anon}. What isthe kinetic energy of each pho: toelectron and the energy of each character- fc Xray ifan L-to-K transition occurs? (See Figure 4-9) Answer: a. Eye = K— Ky =50keV—0.3 keV 49.7 keV E, = 0.3 keV — 0,006 keV ~ 0.294 keV be EBB s0ke = 13 keV E,= 37 keV — 5.989 keV = 31.011 keV 37 keV ‘The probability of photoelectric interaction is inversely proportional o the third power of the scray energy. eq 

صفحه 22:
Question: If an 80-keV x-ray has a relative change of ‏خسمية مك7‎ ‘one photoelectric effect within the first ‏او د اد نو‎ ‏مه‎ of soft rssue, what ists relative prob ability of interacting with the following: ‏مه‎ Fat (Z = 6.3) b. Barium (7 = 56) “(8 4 Cubic relationships. The probability of interaction pro- portional to the third power changes rapidly. For the و 

صفحه 23:
Ifthe relative probability of photoelectric in- teraction with soft tissue for a 20-keV x-ray is 1, how much less likely will an interaction be far a S0-keV x-ray? How much more likely is interaction with iodine than with soft tissue for a 70-keV x-ray? 1.064, the probability of S0-keV in- teraction compared with 20-keV Atomic number of iodine ~ $3 Atomic number of soft tissue = 7.4 وه 

صفحه 24:
Question; How much more likely is an x-ray to interact with bone than muscle? Answer: Compton scattering of x-rays is independent of the atomic number of different tissue (Figure 13-3), The probability of Compton scattering for bone atoms anid tor soft tissue atoms is about equal and decreases with increasing x-ray energy. This decrease in scattering, how To image small differences in sot tissue, use low Yp to get maximal differential absorption ee 

صفحه 25:
Differential absorption in bone and soft tissue results from photoelectric interactions, which greatly depends ‘on the atomic number of tissue. The loss of contrast is due to fog caused by Compton scattering. Two other Dependence on Mass Density sity. Mass density is the quantity of matter per unit Volume, usually specified in units of kilograms per cubic meter (kyin'). Sometimes, mass density is reported in grams ‏ی‎ any grams per eubic centin there in I kg/m’? 1000 gm (100 em)? و = 10 ال ۱ ۱0 - | es 

صفحه 26:
Barium 3500 lodine 4930 Other Calcium 1550 Concrete 2350 Molybdenum 10200 Rhenium 12500 Tungstate 19300 Lead 11350 Table 13-5 logically importa the mass of each atom and basically tells how tightly the gives the mass densiries of several radio ۱ Mass density is related to atoms of a substance are packed, Water and ice are com Regardless of the type of interaction, the interaction between x-ays and tisve is ‘proportional tothe mass density ofthe tissue. fiom: What is the relative probability that 60-keV ‘crays will undergo Compton scattering in bone compared t0 soft tissue? Answer: Mass density Mass deusity of soft tissue = 1000 kg/m 1850 10۳ ی ۱۸50 - مه Las 

صفحه 27:
ns during mammography are photoelectric. What is rhe differential absorption of x-rays in microcal fications relative to fatty tissue? Differential absorption as a result of aromie umber = 20 (۱ _ 000 (ea) = 380° = 24 Ditferential absorption as a resulé of mass density 41550) 91) ‘oval differential absorption = (32)(1.7) = S441 What is the probability that an x-ray will teract with iodine rather than soft tissue? و Differential absorption as ‏سمه عل هه ام‎ ber = (33) ‏عد‎ ‎Diffrencial absorption as result of mass density 495 10 oral. differential absorption = 367 % 4.93 = ‏از‎ =493 Question; Assume that all x-ray intera Answers Question: Answer: ee 

صفحه 28:
9 

صفحه 29:
e9