在应用X射线开展医用诊断和放射治疗时, 除了要了解X射线输出量以外, 还要了解X射线的辐射线质^[1]。辐射线质(简称线质)是用来表示光子穿透物质能力的参数。在放射治疗中, 之所以要获得X射线线质主要基于以下三方面原因:①选择合适的百分深度剂量; ②为已校准的剂量仪确定修正因子; ③选择依赖射线能量的"cGy (拉德)-R (伦琴)"转换因子。

一般说来, 表征X射线线质有以下几种方式:其一, 对那些能够测量射线能谱^[2]的实验室, 通常采用测量X射线能谱^[2]获得射线线质的资料, 即X射线光子的能量分布及它的最大能量、最小能量、平均能量和分辨率等; 其二, 对于那些不具备测谱条件的大多数医院和单位来说, 他们可以通过测量给定X射线管电压和过滤(包括固有过滤和附加过滤)条件下的半值层(HVL:Half Value Layer)来评价线质。所谓半值层就是使在X射线束某一点的照射量率(或空气Kerma率)减少一半时所需要的标准吸收片的厚度。

在医学应用领域, 标准吸收片常常采用高纯度的铝片或铜片。当把HVL进行换算并经内插光子能量与质量吸收系数数据表后, 可获得X射线的有效能量(E_eff)。因此, X射线线质可用有效能量E_eff表征。有效能量是对具有一定能量范围的X射线使用其等效于具有相同HVL单能X射线的能量。

在X射线诊断中, 人们通常把施加在X射线管两极间的峰值电压(kVp)用来表示射线的线质。这是因为管电压越高, X射线管内的电子运动速度就越快, 撞击阳极靶面的能量就越高, 因而产生的射线穿透物质的能力也越强。但是, 由于整流作者单位:中国CDC辐射防护与核安全医学所, 北京100088装置的效能(取决于电压波形)、靶材料及X射线管射出窗口过滤片的吸收效应, 因此, 管电压只能粗略地反映X射线的线质。

尽管X射线半值层的测量在很多文献中已见报道, 但是值得强调的是:在测量X射线半值层时, 要重视测量的几何条件, 标准吸收片的纯度以及探测器的尺寸和它的能量响应^[3]。必要时应做一定的修正。在实际工作中, 一些单位常常需要将铝(Al)半值层和铜(Cu)半值层进行相互转换, 或需要将HVL转换成X射线的有效能量。

一般说来, 当X射线管电压在120kVp以下时, X射线的半值层用铝表示, 在120kVp以上时, 可以用铝也可以用铜表示^[2]。因此, 本文就X射线辐射线质的表征和铜铝半值层的相互转换关系进行了探讨, 并根据光子在物质中的衰减规律导出了铜铝半值层之间相互转换的数学拟合关系表达式, 即:

式中y为Cu的半值层(mm), x为Al的半值层(mm), r为相关系数。上述数学拟合关系表达式只适用于HVL为0.3~ 9.0mmAl的常用范围, 其误差不大于10%。