基于Geant4的微型透射式X射線管中背散射電子對(duì)出射光束影響

董浪 王明,2 孫甜甜 代偉 張磊 李國棟 張慶賢,2 谷懿,2曾國強(qiáng),2

1（成都理工大學(xué) 核技術(shù)與自動(dòng)化工程學(xué)院 成都 610059）

2（地學(xué)核技術(shù)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 成都理工大學(xué) 成都 610059）

X 射線管在工作過程中，從陰極發(fā)射的入射電子束會(huì)經(jīng)過電極間電場(chǎng)加速后轟擊陽極靶產(chǎn)生X射線，在此過程中，來自原子與電子的許多小角散射事件的累積可能會(huì)對(duì)電子反射產(chǎn)生貢獻(xiàn)。同時(shí)，部分電子可能會(huì)與陽極靶中的原子核發(fā)生相互作用，從而產(chǎn)生盧瑟福散射，發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的電子將從靶材料表面逃逸，并最終形成高能散射電子［1-3］，這些電子統(tǒng)稱為背散射電子。背散射電子通常會(huì)保留大部分能量，并在電場(chǎng)作用下被重新拉回到陽極靶表面，從而產(chǎn)生額外的光子輻射（俗稱為“焦外”或“離焦”輻射［4-7］），對(duì)最終焦斑尺寸產(chǎn)生不利影響。由背散射電子引起的離焦輻射會(huì)在圖像周圍造成二次陰影［8］，降低圖像對(duì)比度，并可能導(dǎo)致重影［9-10］，因此，對(duì)于X 射線管中離焦輻射的研究是一個(gè)重要技術(shù)問題。

背散射電子的產(chǎn)額主要取決于靶材料的原子序數(shù)［5］，同時(shí)也和入射電子與靶目標(biāo)的表面法線夾角有關(guān)系［11-12］。對(duì)于用于工業(yè)輻照探傷、醫(yī)學(xué)影像診斷和治療的X 射線管射線研究而言，只有少數(shù)文獻(xiàn)提到了背散射電子對(duì)成像質(zhì)量的影響。Flay等［5］通過比較掃描物體的二維投影圖像，研究了在工業(yè)X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描（X-ray Computed Tomography，XCT）系統(tǒng)中，離焦輻射對(duì)物體尺寸測(cè)量的影響，并提出了一些減少離焦輻射的方法。……