2-34 电子动能的照相效应

许海波 梁德聪

　　高能X光照相中，金属增感屏能够增加记录介质的敏感度，且能减小散射。由物质的能量吸收系数随能量变化的规律，增感屏为高原子序数的材料，其效果优于低原子序数的材料。但是，当能量大于1MeV，无论对于高Z或低Z材料，光电效应相对于Compton效应都很弱。因此，任何金属材料都可充当增感屏。用MCNP- 4B程序数值模拟高能X光照相中光子- 电子的耦合输运过程，研究了金属增感屏的增感效应与材料、厚度、入射光子能量的关系，以及光子- 电子混合场对底片的影响。这些理论分析和数值模拟结果为设计金属增感屏- 底片系统提供了依据。

　　高Z或低Z材料增感屏，对直穿光子的记录有近似相同的效率。因为高Z材料有较高的光电吸收，所以对低能散射有较高的记录效率。因此，增感屏中Compton吸收与光电吸收之比，影响散射对直穿的记录，也就是影响底片的对比度。

　　在某一能量下，随着屏厚的增加，金属增感屏的增感效应逐渐增加（见表1），但存在“平衡厚度”。在此厚度的前后，增感效应变化缓慢。在高能照相中，光源是多能谱结构。因此，增感屏的“平衡厚度”需要综合考虑。如果仅使用“平衡厚度”的增感屏，由于高原子序数的材料偏重于记录低能散射，其增感效果比较差，也就是对比度差。如果在“平衡厚度”前附加一定的厚度，这部分厚度的材料将吸收更多的低能散射(相对于高能吸收)。因此，增加了到达“平衡厚度”的直散比，提高了底片的对比度。

　　由以上分析得出：增感屏的厚度仅为“平衡厚度”，虽然起到了增感效果，但底片的对比度比较差。要想得到高原量的底片，增感屏的厚度必须比“平衡厚度”稍厚一些。另一方面，由于从后窗出来的电子的影响不容忽略，而低原子序数的材料阻挡电子的效果优于高原子序数。所以，理想的增感屏结构是低原子序数材料(铝或有机玻璃)+平衡厚度的高原子序数材料(钽或铅)。

　　为了研究电子对底片的影响，计算了射入底片盒上光子和电子的数目和能量，以及胶片中的能量沉积。得出结论：尽管从后窗出来的电子数和能量很小（比光子小一或两个数量级），但其在胶片中的能量沉积与光子相比，不容忽略。从后窗出来的单位面积的电子数和能量在样品的成像区域和其它区域基本上是均匀的。并从阻挡后窗出来的电子、低能散射、增感屏的增感效应以及增感屏的厚度所引起的模糊效应4个方面综合考虑，底片盒的理想结构应为2mm (Al) +0.7mm (Ta)。