d101 牙放共筆 w1

101 級牙放共筆 W1－1

Introduction 道中

● 牙放國考用書有兩本 a. Essentials of dental radiography and radiology 4th Edition (2007 年出版)，

英國體系 b. Oral Radiology. Principles and Interpretation 6th Edition (2009 年出版)，美

國體系，就是傳聞中的 Pharoah、White

● 國考用書的特性 Oral Radiology 比較像教科書，也較多學校採納為上課教材，就像 peri

的 Carranza，準備國考得畫建議以這本為主；Essentials 則偏臨床，內容淺顯

易懂像講義式的寫法，後面有提到如何做一些篩檢。

● 國考配分牙周國考題上兩學期才考 26 題，牙放一學期就考 24 題，所以牙放國考

得 cp 直是最高的~24 題中有 50%考 X 光片的判讀，同學比較不好做準備，

因為此部分須具備口病、口外等課程知識才能判讀。

● 國考命題方向注意兩本國考用書的一些圖表和其註解，X 光片的 image 判讀可能會直

接抓國考用書的臨床 case 的 X 光片或 CT MRI 影像，來出情境題，在準備國

考時可以加強這一部份。

● 超歌的期許台灣牙醫師界裡面，沒有一個人去專功這一塊，所以那位台大物理系畢

業的同學，你將來可以去專攻這一塊


Raiation physics 阿翰&治惟

原子物理

● 名詞解釋 a. 放射物理學：研究及偵測物理學中有關放射線的產生、性質，以及和物

質所發生的作用及對他的偵測量 b. 游離輻射(ionizating radiation)：指具有高能量的放射線，使物質產生游

離作用的輻射，會對人體和生物造成傷害 (1) 無論是自然發生或者是經人工產生的游離輻射，只有兩種型態：

(1)電磁波型 (2)粒子型 (2) 例:H20→H＋+OH－

c. 輻射(radiation)：能量傳遞的一種方式(傳導、對流、輻射) d. 游離(ionization)

(1) 使中性物質產生一對分別帶正(少掉一個電子的原子本身)負(射出的

電子)電荷的離子(ion pair)之現象 (2) 此動作需有足夠的能量以突破束縛能(electron binding energy)，也

就是游離能(ionization energy)，原子序大、內側軌域→束縛能強(K最大)

● 原子構造 a. 原子：是物質的基本組成單位，而原子本身是由許多微小的基本粒子組

成，中心原子核由質子(protons)和中子(neutrons)構成，周圍軌域由電子

(electrons)構成 b. 質子(protons)

(1) 質量 1.66X10-27kg，帶電量 1.6X 10-19 庫倫(+) (2) 由兩個上夸克(up quark)(每個帶 2/3 正電)和一個下夸克(down

quark)(每個帶 1/3 負電)所組成 (3) 決定原子序數(atomic number)(Z)：依據原子核內質子樹木的多少，

可把各種元素排列成一個序列。而元素在這個序列所處位置的排序，

稱為原子序數 c. 中子(neutrons)

(1) 質量 1.70X10-27kg，不帶電 (2) 由一個上夸克和兩個下夸克所組成 (3) 主要擔任核內的連結劑(binding agents)，藉由抵銷質子的排斥力

(repulsive force)以連結在一起 (4) 決定中子數(N) (5) 質量數(atomic mass number)(A)=Z+N：原子核內質子與中子數目的

總和。 (6) 同位素(isotopes):擁有相同的 Z，而 N 不相同者

Ex：、、 (中子數不同)


● 放射線同位素(isotopes) a. 放射線同位素是一種具有不穩定原子核的同位素，會散發出輻射線。而

此過程會有放射性粒子或輻射伴隨，重要的散出物有 α、β、γ b. 核子醫學常見的放射線同位素及其應用處

(1) 鎝(technetium)(99mTc)：甲狀腺、骨頭、血液、肝、肺、心臟、骨

掃描(因為 99mTc 會被 bone uptake)，bone scan 和我們牙科最相關 (2) 鎵(Gallium)(67Ga)：腫瘤和感染 (3) 碘(Iodine)(123I)：甲狀腺 (4) 氪(Krypton)(81K)：肺 (5) 鈷(Co-60)

c. 實驗室常見的放射性同位素 (1) 氚(Tritium)(3H)：難以偵測且會造成慢性中毒，半衰期約 12 年，老

師說的害人首選。強度為三者(3H、35S、32P)中最低的，實驗上可

利用此物來標記各種物質以確認其變化，例如標記在 DNA 的 T 鹼基上，以觀察 DNA 合成 RNA 可標記在 U 上 TypeΙcollagen 膠原蛋白前驅物為許多 amino acids，其中我們可

標記在 Proline 上，如此便可觀察 collagen 的合成，進而評估某

種藥物對於 peri 治療的藥效。 (2) 35S：比 32P 弱，強度中等，可偵測到，半衰期約一個月 (3) 32P：放射性強，可偵測到，半衰期約一星期


● 電子(electrons)能階 a. 電子質量 9X10-31kg，為質子重量的 1/1840，帶電量 1.6X10-19 庫倫(-) b. 電子在原子核外的外殼(shells)或軌域(orbits)中移動，這些外殼(shells)代

表不同能階(energy levels)，由原子核處往外分別以 K L M N O 表示(如下圖所示)

c. 每一層 shell 所能攜帶的最大電子數：K2 L8 M18 N32 O50 d. 電子可以從一個 shell 移動到另外一個 shell，但無法存在外殼之間的區

域，這種區域稱作禁區(forbidden zone) e. 由內層移動到外層，也就是到一個更高能階，則原子處於激發態(excited

state)，而此過程稱之為激發(excitation)，和底下所講得游離不同 f. 平常原子維持電中性是因為正電質子數=負電電子數，屬一平衡狀態，

若一電子脫離，也就是進行游離(ionization)，則形成一個正離子 g. 就如同之前說的電子若要脫離原子，需要提供額外的能量克服外殼拉著

電子的束縛能(electron binding energy) h. 電中性的原子：電子的數目=質子數目=Z→決定原子的化學特性

【超哥】能階的部分不是重點，國考也不太會考

● 質能互換：E=mc2 【TCKJ 關心您】強度：32P > 35S > 3H


● 游離輻射與非游離輻射 a. 游離輻射

前面有提過游離(ionization)，造成游離作用的輻射，就稱為游離輻射。 b. 激發(excitation)

電子自輻射所獲得的能量，只能使電子在原有能階上震動，或者跳

到較高的能階上，而不足以使電子離開原子核的束縛，此種作用便稱

為激發 c. 非游離輻射

1. 只能造成激發(excitation)的輻射，稱為非游離輻射。 2. 如可見光、紅外線、微波、無線電波 3. 由於物質構造繁簡不同，使物質發生游離所需的能量也不一樣。基

本上能使物質產生游離的能量約為 10keV，我們便以此做為游離輻

射和非游離輻射的分界點:<10keV 屬非游離輻射；>10keV 屬游離

輻射。

水離子被解離，產生自由基，人體有 70%的水，所以水就是自由基

最好的來源，自由基會產生發炎效應，許多疾病都跟他有關係。


d. 學長姐整理，重點在於質量、穿透力(呼應上圖) 特性 α 粒子 β－粒子 γ 射線 β＋粒子

本質

氦原子核，由兩個

質子兩個中子組成

的粒子

(particulate)

由電子組成的粒子

(particulate) 電磁波 ( 特性與

X-ray 相同)

由正子 (positrons) 所組

成，會與負電子快速反應

而形成兩個 γ-ray，稱為互

毀輻射 (annihilation radiation)

質量及大小大，重小，輕無

電荷 2+ 1- 無速度慢快飛快組織間穿透

距離 (range in tissue)

1~2mm 1~2cm (oral radiology ：

1.5cm) 與 X-ray 相同

能量範圍 4~8MeV 100keV~6MeV 1.24keV~12.4MeV(波長很短，能量

高)

造成的損傷廣泛游離化游離化游離化，和 X-rays相近

在空氣中的

穿透力

弱 (5cm ，因為

Ionizing power強，通過物質時會

產生 densely ionize，射線粗且

直→相對的很快便

失去能量，可被一

張紙阻隔，最終吸

收兩個電子成為電

中性的氦原子)

中(數米，較不會和

所要通過的物質產

生交互作用，一塊

5 mm 厚的鋁塊能

完全阻隔 β 粒子)

強(幾百米，8 cm厚的鉛板能把它的

強度減半，Ionizing power 弱)

徑跡粗而直細且曲折幾乎看不見核子醫學的

應用無

極少，可處理 skin lesion

最主要的放射線使

用 PET


● X-RAY production X 光的產生 a. 當充滿能量的高能電子擊中目標物後瞬間停止，大多數能量會轉變成熱

能(>99%)，少數能量會變成 X-ray(<1%)，便產生 x 光（如下圖）。這整

個過程發生在小的真空玻璃管中稱作 X 光管（X-ray tube)。以下為步驟

的概論：

1. 陰極的鎢絲處於電熱狀態，且有電子雲在鎢絲附近產生 2. 陰陽極間的高壓將電子加速，使其以非常高的速度奔向陽極 3. 瞄準柱(spacer cone)使電子流能瞄準標靶焦點 4. 高速電子撞擊標靶然後突然靜止 5. 產生的能量被銅屏障(copper block)和冷卻油(surrounding oil)移除 6. 生成的 X 光自標靶向四面八方散射，這些散射的 X 光通過鉛盒上

的小窗而組成 X 光束，用來做診斷用途（如下圖所示）。


b. X 光的產生有兩種不同的方式【超哥】這部份蠻重要的，大家要弄清楚【芷艷學姊】由於這裡內容實在太長了，所以我把一些看起來比較重要

的地方用底線標記出來，懶得看的人可以直接看底線就好了。*以下內

容為超哥投影片節錄。 1. 制動輻射(Bremsstrahlung radiation) 因為牙科診斷使用的 X 光放射線能量較低所以多為制動輻射。根

據電磁學的理論，假如帶電的粒子，因受加速度而減速以致其能

量變小時，這多餘的能量，就會以電磁波的形式發射出來。侖琴

利用克汝克士(Crookes)放電管發現的 X 光，就是從放電管放出來

的陰極射線（現在知道是高速的電子流）衝擊到管壁之後，因速

度改變能量減低而放出來的輻射。圖 5 為克汝克士管。圖 6 是現在所用的 X 光管，稱為柯立芝(Coolidge)管。它必具有

一個燈絲或陰極用來產生電子，又利用高電壓的電場作用，使電

子加速，讓電子能以很高的能量向「靶」(陽極)丟撞。電子受到靶

的阻擋而減速時釋放出能量，於是產生了 X 光。這種 X 光，由於

是制止電子運動而產生的，所以稱為制動輻射。實際上 X 光機係

用交流電而非圖 6 的直流電。

上述制動輻射自德文 Bremsstralung，制動意為煞車，也就是減速。

其示意圖如圖 1.7 所示運動中的電子，受靶的阻擋而釋放能量時，有的電子，一次就把

所帶的能量全部放盡。有的電子需要反覆經多次撞擊才把能量放

完。一次就把能量全部放出的電子，所釋放的能量最大。由此產

生的 X 光，波長也最短。如果電子釋放的能量較少，則所產生的

X 光波長也較長。電子撞擊靶釋放的能量，有各種大小不同的數

值，以致所產生的 X 光，也有各種不同的波長，我們稱這種含有

各種波長的 X 光譜為連續光譜。圖 1.8(講義無)就是連續Ｘ光譜的

曲線。在圖中可以看到當管電壓逐漸升高時，Ｘ光的能量也逐漸

升高，與最高能量相當的最短波長的Ｘ光也逐漸變短。值得注意

的是在一般診斷高電壓範圍內，電子的能量只有不到 1%能轉變為

Ｘ光，其餘的能量都轉變成熱而消耗掉了。


昭霈補充時間制動輻射中能量最大的 x-ray 是來自高能電子對原子核造成 direct hit 時

所產生，當發生 direct hit 時，電子的能量會全部轉變成 x-ray；而不是 direct hit 時，電子只會被原子核偏移，而根據電磁學，帶電粒子具有加速度時，會

輻射出電磁波。

2. 特性輻射(characteristic radiation)：

只佔 X 光管中輻射的一小部份。原子裡的電子，受到外界能

量激發時，能夠吸收能量跑到較高的電子能階上。假如電子不受激

發會跳回原來位置(基態)，而把多餘的能量以電磁波的形式釋放出

來(如圖 1.9 所示)。因為不同能階之間的能量差有一定的數值，所

以當電子跳回低能階位時，所產生的電磁波有一定的波長。這些波

長也隨元素而異。一定的元素，會產生一定波長的電磁波。假如這

些的波長是在 X 光的波長範圍以內，這種波長一定的 X 光就稱為

特性輻射，或特性 X 光(characteristic X-ray)。圖 1.8(講義無)中就

是鎢元素的特性Ｘ光光譜，這時的管電壓是自 65 至 200 千伏，可

使鎢產生Ｋ係特性Ｘ光。 vλ=c [頻率(Hz)x 波長＝光速] Planck E=hv E=hc/λ

【TCKJ 聽打】這麼多年了，都沒有考過，啊有一年有考過，然後就

被提試題疑義了。應該不會再出現了喇。


昭霈補充圖

昭霈補充時間特性輻射佔 x 光的比率較低，產生的原因是高能電子擊中靶的內層電子，

而激發後的內層電子留下的空缺，可讓外層電子跳躍過來，而這時會放出輻

射，因一原子個能階間的能量差是固定，所以一元素所產生特性輻射的值也具

有一定的波長。

【TCKJ關心您】特性輻射：醫科制動輻射：牙科【TCKJ關心您】康普頓：醫科光電效應：牙科


● X 光與物質的作用（Interactions of X-rays with Matter ） X 光是不帶電的游離粒子，此粒子進入物質後，會使物質釋放電子或引

發原子核蛻變，其劑量會因與物質原子的核外電子或原子核撞擊而一次或逐

次消失。其游離能力，全靠被撞擊高能電子的動能。這些被擊出的高能電子，

又被稱為二次帶電粒子，往往能使更多物質產生游離。從原子的層級來看，當 X-ray 照射到物質的時候，根據入射光子能量的

強弱有四種結果產生 a. 純粹的散射（coherent or unmodified or Rayleigh or elastic or Thompson

scattering） b. 光電效應（Photoelectron effect） c. 康普頓效應（Compton effect） d. 成對效應（Pair effect）

【超哥】：在牙放中，所涉及到的就屬光電效應和康普頓效應最為重要！

純粹的散射（coherent scattering）

定義：光子造成原子外層電子短暫的共

振，使入射光子由不同的角度射出去所需能量：極低能（<10keV）

【課本】發生在原子的外層，散射光波長和原有波

長一樣。占牙科放射約 7%而已，散射光

子量少且能量低並不足以造成底片不清

楚(film fog)。


光電效應（Photoelectric effect）定義：物質完全吸收光的能量而讓物質中的電子游離出來所需能量：低能（10~100keV）

入射光用它所有的能量，使原子核內層

軌域（inner orbit）的電子脫離束縛，以

光電子（photoeletron）的形式離開原子，

此時光子消失了。 Ee=hν-Eb

被帶離的電子，會使得此原子在內層

（低能階）產生一空缺（vacancy），呈現

激發態。於是，位於外層（高能階）的電子便會

移動到內層（低能階）以遞補空缺，而電

子在不同能階的轉換中，其不同能階間的

位能差會以光能或特性輻射

（characteristic radiation）的形式釋放出

去，這些特性輻射因能量較低，不會造成

影像 fog。

最後藉由游離的更高能階電子，使此得

原子回到電中性

【課本】 1. 發生在原子的內層，由於內層的電子雲最厚，入射的光子碰撞到電子的機

會也就越大 2. 占牙科放射約 23%。 3. 光電效應發生的機率與原子序的 3 次方成正比，硬組織的原子序為 13.8，

軟組織的原子序為 7.4，而 13.83/7.43=6.5，故同樣厚度的硬組織產生光電

效應的機率會是軟組織的 6 倍，臨床上，也正因為如此，X 光較無法順利

穿透硬組織至底片上，故硬組織的成像會較白。 4. 光電效應發生的機率和能量高低的 3 次方成反比，因此光電效應主要發生

在低能入射光。這也說明了為何低劑量 x 光造成病人組織 x 光的高吸收量，

卻能提供好的影像對比。【超哥】

1. 一般診所所用的Ｘ光機為 10keV，屬光電效應的範圍 2. 注意能量的單位（keV 或是 MeV）


昭霈補充時間


康普頓效應（Compton effect）

定義：不僅有電子游離出來，同時還有能

量較低的 x 光散射出來所需能量：較高能（100keV~1.02MeV）

【課本】

1. 過程：發生在原子的外層，與原子束縛能較低的外層電子或自由電子作用，發生

的彈性碰撞→外層的電子帶走入射光子部分能量被游離出來稱作 Compton recoil electron，而剩餘入射光子則形成散射光子(scattered photon)→損失電子的原子會

捕捉一個自由電子達到穩定態。 2. 而散射的光子則帶著剩餘的能量，依照能量大小決定散射光子之後的效應：

a. 能量介於 100keV~1.02MeV：康普頓效應 b. 能量介於 10~100keV：光電效應 c. 能量介於＜10keV：純粹的散射

3. 占牙科放射約 49%。 4. 依照能量守恆可得知：

Incident photon＝ recoil electron + scattered photon of lower energy 5. 康普頓效應直接和電子密度(electron density)有關，骨頭的電子密度大於軟組

織，所以照出來比較明顯 6. Compton effect 的光子可能往各個方向發散，但隨著能量上升，光子最容易偏向

的角度就越小，故入射光能量越高，散射光子(scattered photons)偏移角度越小，

就會直直的射穿底片，使得影像較暗而沒有參考價值。【超哥】：像是醫科的放射科檢查，或是癌症的治療等皆是康普頓效應的範疇。【國考】：當入射光子能量較高時，入射光子與軟組織主要作用為？康普頓效應。


昭霈補充時間

成對效應（Pair effect）

定義：X 光完全消失，卻有質子（+）和

電子（-）成對射出所需能量：高能（>1.02MeV）【超哥】

1. 高於 7Mev→原子的蛻變，像是核

能發電之類的運用 2. 跟牙科放射較無關係

昭霈補充時間


● 整理(感謝昭霈)

Coherent scattering

Photoelectric effect

Compton effect Pair effect

解釋 X‐ray 入射後，

photon 與外層

電子做彈性碰

撞

X‐ray 入射

後，photon 完

全吸收並產生

光電子

X‐ray 入射後，光

子部分被吸收並

產生 recoil

electron 以及能

量較低的光子

X‐ray 入射後，

photon 完全吸

收並產生一電

子和正電子。

Energy <10kev 10kev~100kev 100kev~1.02Mev >1.02Mev

作用對象外層電子內層電子外層電子原子核

Photon 與物質交

互作用

彈性碰撞被完全吸收部分吸收被完全吸收

產物 Scattered photon

光電子 Compton recoil electron

Scattered photon

Electron & positron

相關因子 Atomic number(立方

正比 )入射能量(立

方反比 )

電子密度越大，

機率越高

入射能量越大散

射角越小

● X 光的型態和性質(游離輻射有兩種型態，電磁波型和粒子型) a. 電磁波(electromagnetic radiation)

1. 此種能量由光子(photon)攜帶，以波狀路徑前進 2. 可見光、紅外線、紫外線、X 光、無線電波 3. X 光屬於電磁波型的輻射，他純粹是一種能量。在與物質發生作用

時，最後全被物質吸收而使物質發生種種變化。 b. 粒子射線(corpuscular radiation)

1. 真正帶有粒子的射線 2. 在普通的情況下，粒子型輻射僅止粒子所具的動能，粒子利用其動

能和其他物質撞擊而產生游離現象或產生 X 光。【超哥】放射線的兩個分類蠻重要的

※我們使用的 light cure machine 即是可見光，而填補的 resin 中加入

photosensitizer(光敏劑)，在接收到可見光後即可聚合 ※那為何不用 laser 來 cure? laser 能量高理應更快速聚合啊? 這是因為 laser 只有 unique wave length 為單一波長，經過 amplification 能

量變大，雖然可瞬間聚合，但內部的 reaction 不完全，之後在填補物上可能

出現 microleakage!


c. Essential table 2.1《重要!!!超哥說期中常考》波長(wave length) 光子能量(photon energy) 可見光(visible light) 700nm~400nm 1.8~3.1eV 紫外線(ultra-violet) 400~10nm 3.1~124eV X-and gamma-rays 0.01pm ~10nm 124eV~124MeV 收音機、TV、雷達波(radar wave)

3X104m~100um 4.1X10-11eV~1.2X10-2eV

紅外線(infra-red) 100um~700nm 1.2X10-2eV

※eV=electron volt=電子伏特，為原子系統的能量單位, 1pm=0.001nm

● 昭霈補充時間 Radiation -particulate 粒子射線(particulate)：原子序越大的原子有越多的中子和質子並且較不

穩定，原子會產生 decay，分成 – α decay • 輻射出 He 的原子核，沒甚麼穿透力(few micrometers in tissue) – β decay • 電子束，穿透力比 α 射線強(1.5cm in tissue) – γ decay(不是粒子) • 高能量電磁波 – LET(Linear energy transfer)：粒子穿越物質時，動能隨著時間減低的比

率，size、電量越大、速度越慢，LET 就越大，組織傷害越大 – 電磁波(electromagnetic) • 非游離輻射：微波、IR、可見光 • 游離輻射(能量較高，能使 bonded e-游離)：X-ray、γ-ray – 光子 • E=hxν =hxc/λ

波長光子能量(=1240/波長(nm))

收音機、TV 、雷達波 3X104m~100um 4.1x10

-11ev~1.2x10

-2ev

IR 100um~700nm 1.2x10-2ev~1.8ev

可見光 700nm~400nm 1.8~3.1ev

紫外線 400nm~10nm 3.1~124ev

X-ray & γ-ray 0.01pm~10nm 124ev~124Mev


● X 光物理性質 a. 從上一段我們知道 X 光屬於電磁波型的輻射，他純粹是一種能量，在與

物質發生作用時，最後全被物質吸收而使物質發生種種變化 b. 肉眼看不見 c. 因為 X 光的短波特性，X 可穿透許多物質，可見光則否。 d. 在空間中波是以直線前進，撞擊物質時一部份會被散射到各方向，而且

有造影(cast shadow)現象產生 e. X 光照射到螢光物時，產生螢光。螢光即為散射(能量↓，波長↑)，肉

眼可見。X 光對於約 1000 多種磷光體(phosphor)會有螢光(fluorescence)產生。

f. 對組織會造成輻射傷害，影響 somatic cells 和 genetic cells。 g. 他能影響軟片，使軟片經沖洗而顯影 h. X 光物理性質和一般可見光同為電磁波型輻射，所以物理性質相近，皆

由光子攜帶能量，以波運動方式光速傳遞，且兩者都可使底片感光。只

是 X 光波長約維可見光的 10-4。小整理：X-ray 與可見光的相同處

(1) 皆為電磁波、光速前進 (2) 由光子攜帶能量、波狀

路徑前進 (3) 皆可使底片感光

i. X 光照射物體會產生散射(scattered radiation) or secondary radiation(主射

線易防，secondary 較難防護，能量低)。【TCKJ聽打】輻射防護三部曲：長筒、鉛衣、數位片

j. LET(liner energy transfer)是指粒子行走於物質或組織時游離物質所喪失

的能量比例(所喪失的能量為動能 kinetic energy)：size 大、帶電量大、

速度慢→LET 大→組織傷害大。由此可知 α 粒子的 LET>β 粒子。


補充資料區前人

當 X 光撞擊到物質時(如病人的組織)，由於每個組織密度的不同對於光子的散

射或吸收的程度也不盡相同，因此光子可能有四種不同的作用形式： A.光子完全的散射，行進方向和原本射源方向不一致，無能量損失。 B.光子完全被物質吸收，損失全部能量。 C.光子散射伴隨部分能量被吸收。 D.光子行進路線不變，與原射源一致。(Transmitted unchanged)

【超哥】名詞解釋要知道。 a. 散射（coherent scattering）

1. 光子行進方向改變，伴隨著有或無能量的損失。 b. 吸收（absorption）

1. 光子將吸收體的原子給離子化(photons ionize absorber atoms)，原子將

光子的能量接收後，光束中的能量被移除 c. 衰減（attenuation）

1. 由 X 光束中單一光子和吸收體(absorber)的原子之間的交互作用造成的

能量損耗現象，衰減的能量耗損是散射和吸收的總和。 Attenuation= scattering +absorption

2. 因散射及吸收，造成原 X-ray 射線的強度減弱。 d. 離子化（ionization）

1. 將中性原子內的電子激發出來，產生帶負電的電子及帶正電的離子 X-ray spectra X 光光譜

兩種產 X 光碰撞會產生兩種不同形式的 X 光光譜(連續光譜與特性光譜) a. 連續光譜(continuous spectrum)制動輻射

1. 外來高速電子接近鎢原子核而急減速所放射出的 X 光光子(photon)。被

稱制動輻射、軔致輻射、煞車輻射 (bremsstrahlung or braking radiation)。

2. 外來電子的減速程度與偏斜角度決定了能量散失的多寡，相對地也決定

了射出光線的能量。由此形成連續光譜。 3. summary of important points

i 最為常見的是一小角度偏斜的入射電子產生低能量的光子。 ii 低能光子幾乎沒有穿透能力且不會射出 X 光管外，不能形成有用的 X

光。將無用的低能光子去除稱為過濾(filtration)。 iii 大角度偏斜發生機會較低，相對地高能光子也較少。 iv 最大光子能(E max)與 X 光管的電位差(kV)有直接的關係。

A

B

C

D


b. 特性光譜(characteristic spectrum)特性輻射 1. 由入射電子對鎢原子產生激發或游離，在原子內電子重排回到基態的過

程中產生特性光譜。這過程包含了電子在能階間「跳躍」並釋放出特定

能量的 X 光，因為對不同的原子其能階都是特定的。這種由靶心射出的

X 光被稱為特性光譜或線性光譜(characteristic or line spectrum)。圖上

由光子所產生的線依據他們射出的殼層來命名(K 與 L)

2. summary of important points

i 只有 K lines 在診斷上相對重要，因為 L lines 所產生的能量太小 ii 入射的高速電子必須擁有足夠能量(69.5kV)取代鎢原子 K 殼層上的

電子，才能在光譜上產生 K line(入射電子的能量取決於 X 光管的電

位差。) iii 若能量低於 69.5kV，將不會在鎢合金靶心上產生 K line 光子。所以

將 69.5kV 稱為 critical voltage(Vc)。 iv 牙科用 X 光電位差通常位於 50-90kV。

c. Combined spectra 結合光譜：若 X 光裝置運作電位差大於 69.5kV，則最

後的有效 X 光譜會呈現連續光譜與特性光譜結合的現象。此圖敘述 X-ray 在不同電壓下，所擁有的混合能量光譜

【芷艷】結合光譜這部份好像不太

重要，因為 94 級的共筆有提到老

師自己也不太清楚這是什麼東西

Interaction at the atomic level 原子階層的作用

a. 高速撞擊的電子對鎢原子(tungsten atom)的碰撞可分為下列兩種：產熱

碰撞 (Heat-producing collisions) 、產 X 光碰撞 (X-ray-producing collisions)

※註：化學式中鎢的正式名稱為 wolfram，符號 W


b. Heat-producing collisions 產熱碰撞

1. 沒有碰撞到電子：高速電子射到鎢外層電子雲產生偏斜(deflect)，少部能

量以熱能散失。（圖 A） 2. 碰撞到電子：高速電子與鎢外層電子雲碰撞產生下列兩種情況

i 將其上的電子激發(excitation)到更高層的能階。 ii 取代其上的電子，使得原先電子雲上的電子游離(ionization)。(圖 B)

上述碰撞後的電子會有少部份能量以熱能散失。 3. Important points to note

i 產熱碰撞為最常見的碰撞方式，因為反應的粒子數多—入射的電子數

有百萬個，電子雲也為數龐大。 ii 每個外來電子在撞擊後均會在鎢合金靶心上進行產熱反應，造成總能

龐大的熱量。 iii 為避免碰撞產生的熱傷害靶心，會將鎢合金靶心設置在銅塊(copper

block)內，藉由銅的高熱容以及高熱導性來幫助散熱。

c. X-ray-producing collisions 產 X 光碰撞 1. 若外來高速電子穿過鎢外層電子雲，在接近原子核時會急遽減速並產生

偏斜，散失大量的能量以 X 光的形式釋出（圖 A） 2. 外來電子與鎢內層電子碰撞產生下列兩種情況：

i 將內層電子激發(excitation)到外層即非游離(non-ionizing)輻射 ii 取代內層電子，原內層電子游離(ionization)即一種游離(ionizing)

輻射上述外來電子碰撞後散失大量能量以 X 光形式釋出。

[圖 B 左]產 X 光碰撞 stage1：入射電子撞擊內層電子並取代之，原內層電子被激

發射出。 [圖 B 右]產 X 光碰撞 stage2：外層電子跑到內層，隨後放射出 X-ray 光子(photons)


§ 總結：X 光主要作用與特性 *essential I. X-rays 是源自於原子等級的電磁輻射能量的波包(wave packets)。 II. 每一個波包叫做一個光子，等同於一量子的能量(a quantum of energy)※註：量

子是能量的單位 III. X-ray 光束是由數百萬包含不同能量的光子(photons)所組成。 IV. 診斷的 X-ray 可因強度或性質而有所不同：

a. 強度(intensity)：X 光內所含光子的數量 b. 性質(quality)：藉由測量 X-ray 光子的穿透力而得到光子所攜帶的能量。

V. 下列因素可影響光束的強度和性質 a. X 光管的電壓大小(kV) b. X 光管的電流大小(mA) c. 和靶心的距離(d) d. 暴露的時間長短(t) e. 過濾(filtration) f. 靶心的材質(target martial) g. X 光管的電壓波形(tube voltage waveform) h. collimation：可集中 X-ray，使影像更清晰，減少 x-ray 的散射

VI. 在真空(free space)中，X-ray 是以速度 3x108 ms-1 直線方向行進，並遵循平方

反比定律(inverse square law)：強度＝1/距離平方(intensity=1/d2)。當與 X 光源

頭距離加倍時，intensity 降為 1/4。此強度與距離關係對輻射防護是一重要原則。 VII. X 光不需要任何媒介即可傳播。 VIII. 較長波長的 X-ray，或稱作 soft X-ray，擁有較少的能量以及較弱的穿透力：反

之較短波長的則具有較多能量以及較強的穿透力。 IX. X-ray 會因散射(scattering)或吸收(absorption)而導致能量減少。 X. X-ray 可以產生游離(ionization)現象（隨後對生物組織產生傷害），所以被稱作

游離輻射 XI. X-ray 無法被人體感官所察覺。 XII. X-ray 可以使底片感光形成可見的影像(X 光片)，並能對某些鹽類散發螢光

(fluorescence) 或光線：上述即為口外拍攝匣中感光增強屏(intensifying screens)的使用原理。


● 阿翰治惟的考古時間 1. 下列有關 X 光強度之敘述，何者正確?

(A)與距離成正比 (B)與距離平方成正比

(C)與距離的立方成正比 (D)與距離的平方成反比

【101‐3】解答：(D)

參考：D101 W1 共筆，P.22

解析：與距離的平方成反比

2. 下列何種輻射線具最高之 LET(Linear energy transfer) 具有較大的輻射效應?

(A)Alpha particle (B)Electron particle (C)Photon particle (D)Neutron particle

【101‐7】

解答：(D)

參考：D101 W1 共筆，P.18

詳解：LET(liner energy transfer)是指粒子行走於物質或組織時游離物質所喪

失的能量比例(所喪失的能量為動能 kinetic energy)：size 大、帶電量大、速

度慢→LET 大→組織傷害大。故選 size 最大的例子，Alpha particle。

3. 下列何者之配合，更易造成人體組織的傷害?

(A)高 LET(linear energy transfer)與高劑量放射線照射

(B)高 LET(linear energy transfer)與低氧狀態

(C)低 LET(linear energy transfer)與低劑量率

(D)低劑量率與高劑量放射線照射

【101‐18】

解答：(A)

參考：D101 W1 共筆，P.17

解析：LET(Linear energy transfer)：粒子穿越物質時，動能隨著時間減低的比

率，size、電量越大、速度越慢，LET 就越大，組織傷害越大。而高劑

量也比低氧狀態顯然有更多的傷害，故選 A。

4. ____: The number of protons in the nucleus of an atom.

【100‐1】

解答：atomic number

參考：D101 W1 共筆，P.2

解析：即原子序 5. The energy lost by the electron is transferred into either or X‐rays.

【100‐2】

解答：Bremsstrahlung radiation & characteristic radiation

參考：D101 W1 共筆，P.8~9

解析：制動輻射&特性輻射


6. ____: removal of an electron from a neutral atom producing a negative ion (the electron) and a positive ion (the remaining atom).

【100‐3】

解答：ionization

參考：D101 W1 共筆，P.19

解析：離子化 7. In free space, X‐ray obey the inverse square law. Intensity = ______ .

【100‐24】

解答：強度＝1/距離平方參考：D101 W1 共筆，P.22

解析：在真空(free space)中，X-ray 是以速度 3x108 ms-1 直線方向行進，並遵

循平方反比定律(inverse square law)：強度＝1/距離平方(intensity=1/d2)。當與 X 光源頭距離加倍時，intensity 降為 1/4。此強度與距離關係對

輻射防護是一重要原則 8. 以下何者並非 Compton effect 的物理性質?

A. X 光子碰撞組織的原子外層電子

B.電子被碰撞後在測試中產生離子化反應

C. X 光子碰撞組織的原子內層電子

D.包含吸收 (absorption) 及散射 (scatter) 效應

【97‐1】

解答：(C) 參考：D101 W1 共筆，P.16

解析：

Coherent scattering

Photoelectric effect

Compton effect Pair effect

解釋 X‐ray 入射後，

photon 與外層

電子做彈性碰

撞


photon 完全吸收

並產生光電子

X‐ray 入射後，光子部分

被吸收並產生 recoil

electron以及能量較低的

光子


photon 完全吸

收並產生一電子

和正電子。

Energy <10kev 10kev~100kev 100kev~1.02Mev >1.02Mev

作用對象外層電子內層電子外層電子原子核

Photon 與物質交

互作用

彈性碰撞被完全吸收部分吸收被完全吸收

產物 Scattered photon

光電子 Compton recoil electron Scattered photon

Electron & positron

相關因子 Atomic number(立

方正比 )入射能量(立方反

比 )

電子密度越大，機率越高

入射能量越大散射角越

小


9. 放射線是一種能量，於空間與物質間產生能量的傳輸，它經常以下列何種

型態出現?

A. Electron and neutron B. Neutron and proton C. Electromagnetic and Particulate D. Photon and Electron

【97‐2】

解答：(C) 參考：D101 W1 共筆，P.16

解析：X 光的型態和性質(游離輻射有兩種型態，電磁波型和粒子型) a. 電磁波(electromagnetic radiation)

1. 此種能量由光子(photon)攜帶，以波狀路徑前進 2. 可見光、紅外線、紫外線、X 光、無線電波 3. X 光屬於電磁波型的輻射，他純粹是一種能量。在與物質發生作用

時，最後全被物質吸收而使物質發生種種變化。 b. 粒子射線(corpuscular radiation)

4. 真正帶有粒子的射線 5. 在普通的情況下，粒子型輻射僅止粒子所具的動能，粒子利用其動

能和其他物質撞擊而產生游離現象或產生 X 光。 10. 一般醫療診斷用的 X 光機中有多少百分比的高速電子之能量會在陽

(Anode)轉換成 X 光射線?

A. 約 1% B. 約 5% C. 約 50% D. 多於 99%

【97‐7】

解答：(A) 參考：D101 W1 共筆，P.7

解析：失去的能量大部份轉換成熱的形式散失(99％)，少部份則產生 X 光(1%) 11. 放射線在產生過程中由於電子束高速的碰撞鎢靶，這時會產生 X 光與熱，

對於光熱比率的敘述，下列何者正確?

A.X 光 40%熱 60% B.X 光 20%熱 80% C.X 光 10%熱 90% D.X 光 1%熱 99%

【97‐17】

解答：(D) 參考：D101 W1 共筆，P.7

解析：失去的能量大部份轉換成熱的形式散失(99％)，少部份則產生 X 光(1%)


12. 當入射光子能量較高時[超過 70keV]，入射光子與軟組織的主要作用為何?

A.Photoelectric effect B.Compton effect C.Pair production D.Thompson scattering

【97‐18】

解答：(A) 參考：D101 W1 共筆，P.14

解析：散射的光子則帶著剩餘的能量，依照能量大小決定散射光子之後的效應：

b. 能量介於 100keV~1.02MeV：康普頓效應 c. 能量介於 10~100keV：光電效應 d. 能量介於＜10keV：純粹的散射

d101 牙放共筆 w1

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