Interakce rentgenových fotonů (1)

V tomto článku si řekneme něco obecně o interakcích rentgenových fotonů, konkrétní typy interakcí budou rozebrány v následujících článcích.

Při dopadu rentgenových fotonů (fotony o energii používané v radiodiagnostice, tj. 20-150 keV) na lidské tělo nebo materiál obecně může dojít k tomu, že:

  • foton se absorbuje (jedná se o přenos energie na atomy materiálu) v průběhu jedné nebo více interakcí
  • foton se rozptýlí v průběhu jedné nebo více interakcí
  • foton projde materiálem bez interakce

Někdy může dojít pouze k částečné absorpci nebo k rozptylu pouze o malý úhel, v tom případě zůstává foton dále ve svazku. Je-li foton absorbován nebo rozptýlen, pak se o něm mluví jako o zeslabeném fotonu.

Každý typ interakce fotonu má odlišný vliv na obraz. V případě, že se foton absorbuje, vznikají v rentgenovém obraze světlá místa (např. kost). Rozptýlený foton neprodukuje žádnou užitečnou informaci v obraze a foton, který projde bez interakce produkuje tmavší šedá místa v obraze.

 Pro monoenergetický rtg svazek v geometrii úzkého svazku platí:

Zeslabeni_monoenerg_svazkukde μ je součinitel zeslabení pro fotony dané energie, x je tloušťka zeslabovacího média, Io a I je intenzita svazku před a po průchodu zeslabovacím médiem.

Z výše uvedeného vztahu lze dosazením za I = Io/2 (po průchodu materiálem se zeslabí původní intenzita rtg svazku na 1/2), získat vztah mezi součinitelem zeslabení μ a první polotloušťkou 1.HVL (z definice 1.HVL je při I=Io/2 x=1.HVL), která je jedním z parametrů charakterizujících spektrum. Vztah mezi veličinami je následující:

zeslabeni_1.HVL

V případě rtg fotonů dochází k několika typům interakcí. Absorpce je zprostředkována interakcí, která se nazývá fotoelektrický jev. Rozptyl fotonu probíhá jako koherentní rozptyl – Rayleighův rozptyl nebo jako nekoherentní rozptyl – Comptonův rozptyl. Při energiích mimo radiodiagnostiku (řádově MeV) dochází i k tvorbě pozitron-elektronových párů. Tyto interakce se v rozmezí energií v radiodiagnostice nevyskytují, proto o nich nebudeme dále mluvit, avšak mohou se vyskytnout v některých grafech.

Více o jednotlivých interakcích a o jejich vlivu na výsledný obraz je v následujících článcích:
Fotoelektrický jev, Comptonův rozptyl, Rayleighův rozptyl.

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *