專技高考-醫事放射師放射線器材學(包括磁振學與超音波學)106 年第 8 題單選題
40 keV X-ray最容易與下列何者發生K緣吸收(K-edge absorption)作用?(Eb為K-shell electron binding energy)
Abarium(Eb=37 keV)正確答案
Bmolybdenum(Eb=19 keV)
Ccalcium(Eb=4 keV)
Daluminum(Eb=1.6 keV)
A正確答案
K緣吸收發生在入射光子能量「略高於但最接近」K層電子束縛能時,機率最大。40 keV 最接近 Ba 的 37 keV。
為什麼答案是 A
Ba 的 Eb=37 keV,剛好略小於 40 keV。入射光子能量稍高於 K 殼層束縛能時,光電效應吸收機率「跳躍式」上升(K-edge),且能量越接近 Eb 機率越大,故 Ba 為最佳答案。
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完整詳解
Pro · 無限重點 K緣吸收發生在入射光子能量「略高於但最接近」K層電子束縛能時,機率最大。40 keV 最接近 Ba 的 37 keV。
口訣:入射能量 ≥ Eb 且越接近越好。找 Eb 最接近但小於 40 keV 的元素 → Ba(37 keV)勝出。
逐選項分析
A✓ 正確
Ba 的 Eb=37 keV,剛好略小於 40 keV。入射光子能量稍高於 K 殼層束縛能時,光電效應吸收機率「跳躍式」上升(K-edge),且能量越接近 Eb 機率越大,故 Ba 為最佳答案。
B✕ 陷阱
Mo 的 Eb=19 keV,雖然 40 keV 也能游離 K 層電子,但能量差距較大,光電吸收機率隨 (Eb/E)³ 比例下降。Mo 是乳房攝影靶材,但非本題最佳解。
C✕
Ca 的 Eb=4 keV,與 40 keV 差距極大,光電吸收機率非常低。低 Z 元素 K 緣能量低,與診斷用 X 光能量不匹配。
D✕
Al 的 Eb=1.6 keV,能量差距更大,幾乎不發生 K 緣吸收。Al 在診斷 X 光多作為過濾片濾除低能量光子,而非吸收主體。
K-edge 吸收原理
| 條件 | 說明 | 機率變化 | 臨床應用 |
|---|
| E < Eb | 光子能量不足游離K電子 | K層無吸收 | — |
| E ≈ Eb (略高) | 剛好可游離且最匹配 | 吸收機率最大↑↑ | 顯影劑(碘、鋇) |
| E >> Eb | 能量過高,匹配差 | 依(Eb/E)³下降 | 穿透性高 |
| 低Z元素 | Eb極低 | 與診斷能量不匹配 | 濾片(鋁) |
考生易誤以為「Eb 越低越容易吸收」,其實相反!K-edge 要求入射能量必須 ≥ Eb(門檻),且越接近 Eb 吸收機率越大。Eb 太低反而表示能量差距過大,吸收機率下降。