107年:放射器材(1)

各組織的等效原子序分別為脂肪: 6.3 ,軟組織: 7.4 ,肺:7.4 ,骨:13.8 。若X光能量為40 keV ,上述每種組織的體積皆為 1 cm³,則那一種組織中產生光電效應的機率最大?

A脂肪
B軟組織
C
D

詳細解析

本題觀念:

光電效應(photoelectric effect)的發生機率與互作物質的原子序(atomic number, Z)和入射光子能量(E)密切相關。在診斷放射學能量範圍(20–120 keV),光電效應截面(cross-section)正比於 Z3/E3Z^3/E^3。因此,原子序越高、光子能量越低,光電效應越易發生。

本題給定各組織的等效原子序(effective atomic number):

  • 脂肪(fat):6.3
  • 軟組織(soft tissue):7.4
  • 肺(lung):7.4
  • 骨(bone):13.8

X 光能量 40 keV,各組織體積均為 1 cm³。

選項分析

(A) 脂肪

等效原子序 6.3,為四者中最低。光電效應機率 Z3\propto Z^3,因此脂肪的光電效應機率最低。❌ 錯誤。

(B) 軟組織

等效原子序 7.4,與肺相同,但骨(13.8)遠高於此。❌ 錯誤。

(C) 肺

等效原子序 7.4,與軟組織相同。肺的密度比軟組織低(含大量空氣),若考慮密度因素,電子密度更低,但題目說體積同為 1 cm³;即便如此,等效原子序與軟組織相同,均遠低於骨。❌ 錯誤。

(D) 骨

等效原子序 13.8,為四者中最高。光電效應機率比較:

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