Giải Câu hỏi trang 37 Chuyên đề Vật lí 12

Lời giải

Bản chất của độ tương phản. Ảnh X–quang hình thành do các mô, cơ quan trong cơ thể hấp thụ tia X ở những mức độ khác nhau. Khi chùm tia cường độ $I_0$ đi qua một lớp mô dày $d$, cường độ còn lại tuân theo quy luật hấp thụ:
$$I = I_0\,e^{-\mu d}$$
với $\mu$ là hệ số hấp thụ (suy giảm) của mô. Nơi hấp thụ mạnh (xương) cho ít tia tới phim → vùng sáng; nơi hấp thụ yếu (mô mềm, phổi) cho vùng tối. Độ tương phản là sự chênh lệch đậm – nhạt giữa hai vùng, nó càng cao khi hiệu hấp thụ $|\mu_1 d_1 - \mu_2 d_2|$ giữa chúng càng lớn. Vậy muốn cải thiện độ tương phản phải làm tăng sự khác biệt về lượng tia X truyền qua các vùng. Có các yếu tố sau:

a) Sự khác biệt về bản chất của các mô — mật độ và số hiệu nguyên tử $Z$.

Hệ số hấp thụ $\mu$ tăng nhanh theo khối lượng riêng của mô và theo số hiệu nguyên tử $Z$ của các nguyên tố cấu tạo (ở vùng năng lượng dùng trong chụp X–quang, hấp thụ chủ yếu do hiệu ứng quang điện, $\mu$ tăng rất mạnh theo $Z$). Vì thế xương (nhiều canxi, $Z$ lớn, mật độ cao) hấp thụ tia X mạnh hơn hẳn mô mềm. Hai vùng càng khác nhau về mật độ và $Z$ thì độ tương phản trên ảnh càng rõ.

b) Điều chỉnh năng lượng (độ cứng) của chùm tia X cho phù hợp.

Năng lượng tia X được điều chỉnh bằng hiệu điện thế giữa anôt và catôt của ống Cu-lít-giơ. Tia X càng "mềm" (năng lượng nhỏ) thì chênh lệch khả năng hấp thụ giữa các mô càng lớn → độ tương phản càng cao; ngược lại tia X quá "cứng" xuyên qua gần như mọi mô như nhau làm ảnh mờ, kém tương phản (nhưng tia quá mềm lại bị hấp thụ hết, không xuyên qua được). Do đó phải chọn độ cứng của tia X phù hợp với bộ phận cần chụp.

c) Dùng chất cản quang.

Nhiều cơ quan mềm (dạ dày, ruột, mạch máu, thận…) có $\mu$ gần bằng mô xung quanh nên tương phản kém. Người ta đưa vào cơ quan đó một chất cản quang chứa nguyên tố có $Z$ lớn (hợp chất bari như $BaSO_4$ cho đường tiêu hóa, hợp chất iốt cho mạch máu). Chất này làm tăng mạnh mức hấp thụ của cơ quan so với mô xung quanh, nhờ đó cơ quan nổi rõ trên ảnh, nâng cao độ tương phản.

Đáp số