რა ტალღებია რენტგენის სხივები? ვინ და როგორ აღმოაჩინა რენტგენი. ბრემსტრაჰლუნგის რენტგენი

რენტგენის გამოსხივება (სინონიმი X-rays) არის ტალღის სიგრძის ფართო დიაპაზონი (8·10 -6-დან 10-12 სმ-მდე). რენტგენის გამოსხივება ხდება მაშინ, როდესაც დამუხტული ნაწილაკები, ყველაზე ხშირად ელექტრონები, ნელდება ნივთიერების ატომების ელექტრულ ველში. ამ შემთხვევაში წარმოქმნილ კვანტებს აქვთ სხვადასხვა ენერგია და ქმნიან უწყვეტ სპექტრს. კვანტების მაქსიმალური ენერგია ასეთ სპექტრში უდრის ინციდენტის ელექტრონების ენერგიას. (სმ.) რენტგენის კვანტების მაქსიმალური ენერგია, გამოხატული კილოელექტრონ-ვოლტებში, რიცხობრივად უდრის მილზე დაყენებული ძაბვის სიდიდეს, გამოხატული კილოვოლტებში. როდესაც რენტგენის სხივები გადის ნივთიერებაში, ისინი ურთიერთქმედებენ მისი ატომების ელექტრონებთან. რენტგენის კვანტებისთვის 100 კევ-მდე ენერგიით, ყველაზე მეტად დამახასიათებელი გარეგნობაურთიერთქმედება არის ფოტოელექტრული ეფექტი. ასეთი ურთიერთქმედების შედეგად, კვანტის ენერგია მთლიანად იხარჯება ელექტრონის ატომური გარსიდან ამოღებაზე და მისთვის კინეტიკური ენერგიის გადაცემაზე. რენტგენის კვანტის ენერგიის მატებასთან ერთად მცირდება ფოტოელექტრული ეფექტის ალბათობა და ჭარბობს თავისუფალი ელექტრონების მიერ კვანტების გაფანტვის პროცესი - ეგრეთ წოდებული კომპტონის ეფექტი. ასეთი ურთიერთქმედების შედეგად ასევე წარმოიქმნება მეორადი ელექტრონი და, გარდა ამისა, კვანტური გამოიყოფა პირველადი კვანტის ენერგიაზე დაბალი ენერგიით. თუ რენტგენის კვანტის ენერგია აღემატება ერთ მეგაელექტრონ-ვოლტს, შეიძლება მოხდეს ეგრეთ წოდებული დაწყვილების ეფექტი, რომელშიც წარმოიქმნება ელექტრონი და პოზიტრონი (იხ.). შესაბამისად, ნივთიერების გავლისას მცირდება რენტგენის გამოსხივების ენერგია, ანუ მცირდება მისი ინტენსივობა. ვინაიდან დაბალი ენერგიის კვანტების შთანთქმა უფრო დიდი ალბათობით ხდება, რენტგენის გამოსხივება გამდიდრებულია უფრო მაღალი ენერგიის კვანტებით. რენტგენის გამოსხივების ეს თვისება გამოიყენება კვანტების საშუალო ენერგიის გასაზრდელად, ანუ მისი სიხისტის გასაზრდელად. რენტგენის გამოსხივების სიხისტის მატება მიიღწევა სპეციალური ფილტრების გამოყენებით (იხ.). რენტგენის გამოსხივება გამოიყენება რენტგენის დიაგნოსტიკისთვის (იხ.) და (იხ.). აგრეთვე მაიონებელი გამოსხივება.

რენტგენის გამოსხივება (სინონიმი: რენტგენი, რენტგენი) - კვანტური ელექტრომაგნიტური რადიაციატალღის სიგრძით 250-დან 0,025 A-მდე (ან ენერგიის კვანტები 5·10 -2-დან 5·10 2 კევ-მდე). 1895 წელს იგი აღმოაჩინა V.K. Roentgen-მა. რენტგენის გამოსხივების მიმდებარე ელექტრომაგნიტური გამოსხივების სპექტრულ რეგიონს, რომლის ენერგიის კვანტები აღემატება 500 კევ-ს, გამა გამოსხივება ეწოდება (იხ.); გამოსხივება, რომლის ენერგეტიკული კვანტები 0,05 კევ-ზე დაბალია, წარმოადგენს ულტრაიისფერ გამოსხივებას (იხ.).

ამრიგად, წარმოადგენს ელექტრომაგნიტური გამოსხივების ფართო სპექტრის შედარებით მცირე ნაწილს, რომელიც მოიცავს როგორც რადიოტალღებს, ასევე ხილული სინათლერენტგენის გამოსხივება, ისევე როგორც ნებისმიერი ელექტრომაგნიტური გამოსხივება, ვრცელდება სინათლის სიჩქარით (ვაკუუმში დაახლოებით 300 ათასი კმ/წმ) და ახასიათებს ტალღის სიგრძე λ (მანძილი, რომელზედაც ვრცელდება რადიაცია ერთ რხევის პერიოდში). რენტგენის გამოსხივებას ასევე აქვს მრავალი სხვა ტალღის თვისებები(რეფრაქცია, ჩარევა, დიფრაქცია), თუმცა მათი დაკვირვება ბევრად უფრო რთულია, ვიდრე უფრო გრძელი ტალღის გამოსხივება: ხილული სინათლე, რადიოტალღები.

რენტგენის სპექტრები: a1 - უწყვეტი bremsstrahlung სპექტრი 310 კვ-ზე; a - უწყვეტი სამუხრუჭე სპექტრი 250 კვ, a1 - სპექტრი გაფილტრული 1 მმ Cu, a2 - სპექტრი გაფილტრული 2 მმ Cu, b - K-სერიის ვოლფრამის ხაზები.

რენტგენის გამოსხივების შესაქმნელად გამოიყენება რენტგენის მილები (იხ.), რომლებშიც გამოსხივება ხდება მაშინ, როდესაც სწრაფი ელექტრონები ურთიერთქმედებენ ანოდური ნივთიერების ატომებთან. არსებობს რენტგენის გამოსხივების ორი ტიპი: bremsstrahlung და დამახასიათებელი. ბრემსტრაჰლუნგის რენტგენს აქვს უწყვეტი სპექტრი, ჩვეულებრივი თეთრი სინათლის მსგავსი. ინტენსივობის განაწილება ტალღის სიგრძის მიხედვით (ნახ.) წარმოდგენილია მრუდით მაქსიმუმით; გრძელი ტალღებისკენ მრუდი ბრტყელად ეცემა, ხოლო მოკლე ტალღებისკენ იგი ციცაბოდ ეცემა და მთავრდება ტალღის გარკვეულ სიგრძეზე (λ0), რომელსაც ეწოდება უწყვეტი სპექტრის მოკლე ტალღის საზღვარი. λ0-ის მნიშვნელობა უკუპროპორციულია მილზე ძაბვისა. Bremsstrahlung ხდება მაშინ, როდესაც სწრაფი ელექტრონები ურთიერთქმედებენ ატომის ბირთვებთან. bremsstrahlung-ის ინტენსივობა პირდაპირპროპორციულია ანოდის დენის სიძლიერის, მილის გასწვრივ ძაბვის კვადრატისა და ანოდური ნივთიერების ატომურ რიცხვზე (Z).

თუ რენტგენის მილში აჩქარებული ელექტრონების ენერგია აღემატება ანოდური ნივთიერებისთვის კრიტიკულ მნიშვნელობას (ეს ენერგია განისაზღვრება მილზე ამ ნივთიერებისთვის კრიტიკული Vcr ძაბვით), მაშინ ხდება დამახასიათებელი გამოსხივება. დამახასიათებელი სპექტრი გაფორმებულია; მისი სპექტრული ხაზები ქმნიან სერიებს, რომლებიც აღინიშნება ასოებით K, L, M, N.

K სერია არის ყველაზე მოკლე ტალღის სიგრძე, L სერია უფრო გრძელი ტალღის სიგრძეა, M და N სერიები შეინიშნება მხოლოდ მძიმე ელემენტებში (ვოლფრამის Vcr K სერიისთვის არის 69,3 კვ, L სერიებისთვის - 12,1 კვ). დამახასიათებელი გამოსხივება წარმოიქმნება შემდეგნაირად. სწრაფი ელექტრონები ანადგურებენ ატომურ ელექტრონებს შიდა ჭურვები. ატომი აღგზნებულია და შემდეგ უბრუნდება ძირითად მდგომარეობას. ამ შემთხვევაში, ელექტრონები გარე, ნაკლებად შეკრული ჭურვიდან ავსებენ შიდა გარსებში დაცლილ სივრცეებს, ხოლო დამახასიათებელი გამოსხივების ფოტონები გამოიყოფა ენერგიით, რომელიც ტოლია ატომის ენერგიას შორის სხვაობის აღგზნებულ და ძირეულ მდგომარეობაში. ამ განსხვავებას (და შესაბამისად ფოტონის ენერგიას) აქვს თითოეული ელემენტისთვის დამახასიათებელი გარკვეული მნიშვნელობა. ეს ფენომენი საფუძვლად უდევს ელემენტების რენტგენის სპექტრულ ანალიზს. ფიგურაში ნაჩვენებია ვოლფრამის ხაზის სპექტრი ბრემსტრაჰლუნგის უწყვეტი სპექტრის ფონზე.

რენტგენის მილში აჩქარებული ელექტრონების ენერგია თითქმის მთლიანად გარდაიქმნება თერმულ ენერგიად (ანოდი ძალიან ცხელდება), მხოლოდ მცირე ნაწილი (დაახლოებით 1% ძაბვასთან ახლოს 100 კვ) გარდაიქმნება bremsstrahlung ენერგიად.

მედიცინაში რენტგენის გამოყენება ემყარება მატერიის მიერ რენტგენის სხივების შთანთქმის კანონებს. რენტგენის აბსორბცია სრულიად დამოუკიდებელია ოპტიკური თვისებებიშთამნთქმელი ნივთიერებები. უფერო და გამჭვირვალე ტყვიის მინა, რომელიც გამოიყენება რენტგენის ოთახებში პერსონალის დასაცავად, თითქმის მთლიანად შთანთქავს რენტგენის სხივებს. ამის საპირისპიროდ, ქაღალდის ფურცელი, რომელიც არ არის გამჭვირვალე სინათლისთვის, არ ასუსტებს რენტგენის სხივებს.

შთანთქმის შრეში გამავალი ჰომოგენური (ე.ი. გარკვეული ტალღის სიგრძის) რენტგენის სხივის ინტენსივობა მცირდება ექსპონენციალური კანონის მიხედვით (e-x), სადაც e არის საფუძველი. ბუნებრივი ლოგარითმები(2.718) და x მაჩვენებელს პროდუქტის ტოლიმასის შესუსტების კოეფიციენტი (μ/p) სმ 2/გ შთამნთქმელი სისქეზე გ/სმ 2-ში (აქ p არის ნივთიერების სიმკვრივე გ/სმ 3-ში). რენტგენის გამოსხივების შესუსტება ხდება როგორც გაფანტვის, ასევე შთანთქმის გამო. შესაბამისად, მასის შესუსტების კოეფიციენტი არის მასის შთანთქმის და გაფანტვის კოეფიციენტების ჯამი. მასის შთანთქმის კოეფიციენტი მკვეთრად იზრდება შთანთქმის ატომური რიცხვის (Z) (Z3 ან Z5 პროპორციული) გაზრდით და ტალღის სიგრძის (λ3-ის პროპორციული) გაზრდით. ტალღის სიგრძეზე ეს დამოკიდებულება შეინიშნება შთანთქმის ზოლებში, რომელთა საზღვრებზე კოეფიციენტი ნახტომებს ავლენს.

მასის გაფანტვის კოეფიციენტი იზრდება ნივთიერების ატომური რაოდენობის მატებასთან ერთად. λ≥0.3Å-ზე გაფანტვის კოეფიციენტი არ არის დამოკიდებული ტალღის სიგრძეზე, λ-ზე<0,ЗÅ он уменьшается с уменьшением λ.

შთანთქმის და გაფანტვის კოეფიციენტების შემცირება ტალღის სიგრძის შემცირებით იწვევს რენტგენის გამოსხივების შეღწევადობის მატებას. ძვლის მასის შთანთქმის კოეფიციენტი [შეთვისება ძირითადად გამოწვეულია Ca 3 (PO 4) 2-ით] თითქმის 70-ჯერ მეტია, ვიდრე რბილი ქსოვილებისთვის, სადაც ათვისება ძირითადად წყლის გამო ხდება. ეს განმარტავს, თუ რატომ გამოირჩევა ძვლების ჩრდილი ასე მკვეთრად რბილი ქსოვილების ფონზე რენტგენოგრაფიაზე.

არაერთგვაროვანი რენტგენის სხივის გავრცელებას ნებისმიერ გარემოში, ინტენსივობის შემცირებასთან ერთად, თან ახლავს სპექტრული შემადგენლობის ცვლილება და გამოსხივების ხარისხის ცვლილება: სპექტრის გრძელტალღოვანი ნაწილი არის შეიწოვება უფრო მეტად, ვიდრე მოკლე ტალღის ნაწილი, გამოსხივება უფრო ერთგვაროვანი ხდება. სპექტრის გრძელტალღოვანი ნაწილის გაფილტვრა საშუალებას იძლევა, ადამიანის სხეულში ღრმად განლაგებული დაზიანებების რენტგენოთერაპიის დროს, გააუმჯობესოს თანაფარდობა ღრმა და ზედაპირულ დოზებს შორის (იხ. რენტგენის ფილტრები). რენტგენის არაჰომოგენური სხივის ხარისხის დასახასიათებლად გამოიყენება "ნახევრად შესუსტების ფენის (L)" კონცეფცია - ნივთიერების ფენა, რომელიც ასუსტებს გამოსხივებას ნახევრად. ამ ფენის სისქე დამოკიდებულია მილზე არსებულ ძაბვაზე, ფილტრის სისქესა და მასალაზე. ნახევრად შესუსტების ფენების გასაზომად გამოიყენება ცელოფანი (12 კევ-მდე ენერგია), ალუმინი (20-100 კევ), სპილენძი (60-300 კევ), ტყვია და სპილენძი (>300 კევ). 80-120 კვ ძაბვის დროს წარმოქმნილი რენტგენისთვის, 1 მმ სპილენძი ტოლია 26 მმ ალუმინის ფილტრაციის სიმძლავრეში, ტყვიის 1 მმ 50,9 მმ ალუმინის ექვივალენტურია.

რენტგენის გამოსხივების შეწოვა და გაფანტვა განპირობებულია მისი კორპუსკულური თვისებებით; რენტგენის გამოსხივება ურთიერთქმედებს ატომებთან, როგორც კორპუსების (ნაწილაკების) ნაკადი - ფოტონები, რომელთაგან თითოეულს აქვს გარკვეული ენერგია (რენტგენის გამოსხივების ტალღის სიგრძის უკუპროპორციული). რენტგენის ფოტონების ენერგიის დიაპაზონი არის 0,05-500 კევ.

რენტგენის გამოსხივების შთანთქმა განპირობებულია ფოტოელექტრული ეფექტით: ელექტრონის გარსის მიერ ფოტონის შეწოვას თან ახლავს ელექტრონის გამოდევნა. ატომი აღგზნებულია და საწყის მდგომარეობაში დაბრუნებისას გამოყოფს დამახასიათებელ გამოსხივებას. გამოსხივებული ფოტოელექტრონი ატარებს ფოტონის მთელ ენერგიას (ატომში ელექტრონის შეკვრის ენერგიას გამოკლებული).

რენტგენის გაფანტვა გამოწვეულია ელექტრონების გაფანტვის გარემოში. განასხვავებენ კლასიკურ გაფანტვას (გამოსხივების ტალღის სიგრძე არ იცვლება, მაგრამ იცვლება გავრცელების მიმართულება) და ტალღის სიგრძის ცვლილებით გაფანტვას - კომპტონის ეფექტს (გაფანტული გამოსხივების ტალღის სიგრძე უფრო დიდია, ვიდრე ინციდენტის გამოსხივება. ). ამ უკანასკნელ შემთხვევაში, ფოტონი იქცევა მოძრავი ბურთივით, ხოლო ფოტონების გაფანტვა ხდება, კომტონის ფიგურალური გამონათქვამის მიხედვით, როგორც ბილიარდის თამაში ფოტონებით და ელექტრონებით: ელექტრონთან შეჯახებისას ფოტონი გადასცემს მას ენერგიის ნაწილს და არის. მიმოფანტული, რომელსაც აქვს ნაკლები ენერგია (შესაბამისად, გაფანტული გამოსხივების ტალღის სიგრძე იზრდება), ელექტრონი გამოფრინდება ატომიდან უკუცემის ენერგიით (ამ ელექტრონებს უწოდებენ კომპტონის ელექტრონებს, ან უკუცემის ელექტრონებს). რენტგენის ენერგიის შთანთქმა ხდება მეორადი ელექტრონების (კომპტონი და ფოტოელექტრონები) წარმოქმნისა და მათზე ენერგიის გადაცემის დროს. ნივთიერების ერთეულ მასაზე გადაცემული რენტგენის გამოსხივების ენერგია განსაზღვრავს რენტგენის გამოსხივების შთანთქმის დოზას. ამ დოზის ერთეული 1 რად შეესაბამება 100 ერგ/გ. შთანთქმის ენერგიის გამო, შთანთქმის ნივთიერებაში ხდება რიგი მეორადი პროცესები, რომლებიც მნიშვნელოვანია რენტგენის დოზიმეტრიისთვის, რადგან სწორედ მათზეა დაფუძნებული რენტგენის გამოსხივების გაზომვის მეთოდები. (იხ. დოზიმეტრია).

იზრდება ყველა აირი და მრავალი სითხე, ნახევარგამტარები და დიელექტრიკები ელექტრო გამტარობის. გამტარობას ავლენს საუკეთესო საიზოლაციო მასალები: პარაფინი, მიკა, რეზინი, ქარვა. გამტარობის ცვლილება გამოწვეულია გარემოს იონიზაციით, ანუ ნეიტრალური მოლეკულების დაყოფით დადებით და უარყოფით იონებად (იონიზაცია წარმოიქმნება მეორადი ელექტრონებით). ჰაერში იონიზაცია გამოიყენება რენტგენის ექსპოზიციის დოზის დასადგენად (დოზა ჰაერში), რომელიც იზომება რენტგენებში (იხ. დოზები მაიონებელი გამოსხივება). 1 რ დოზით, აბსორბირებული დოზა ჰაერში არის 0,88 რადი.

რენტგენის გამოსხივების გავლენით, ნივთიერების მოლეკულების აგზნების შედეგად (და იონების რეკომბინაციის დროს) ხშირ შემთხვევაში აღიძვრება ნივთიერების ხილული ბზინვარება. რენტგენის გამოსხივების მაღალი ინტენსივობის დროს ხილული ბზინვარება შეიმჩნევა ჰაერში, ქაღალდში, პარაფინში და ა.შ. (ლითონების გარდა). ხილული ლუმინესცენციის ყველაზე მაღალ გამოსავალს იძლევა კრისტალური ფოსფორები, როგორიცაა Zn·CdS·Ag-ფოსფორი და სხვა, რომლებიც გამოიყენება ფლუოროსკოპიის ეკრანებისთვის.

რენტგენის გამოსხივების გავლენით, სხვადასხვა ქიმიური პროცესები: ვერცხლის ჰალოიდების დაშლა (რენტგენოგრაფიაში გამოყენებული ფოტოგრაფიული ეფექტი), წყლის დაშლა და წყალხსნარებიწყალბადის ზეჟანგი, ცელულოიდის თვისებების ცვლილება (დაბნელება და კამფორის გამოყოფა), პარაფინი (სიბურდულობა და გაუფერულება).

სრული გარდაქმნის შედეგად ქიმიურად ინერტული ნივთიერების, რენტგენის გამოსხივების მიერ შთანთქმული მთელი ენერგია გარდაიქმნება სითბოდ. ძალიან მცირე რაოდენობით სითბოს გაზომვა მოითხოვს ძალიან მგრძნობიარე მეთოდებს, მაგრამ ეს არის რენტგენის გამოსხივების აბსოლუტური გაზომვის მთავარი მეთოდი.

მეორადი ბიოლოგიური ეფექტები რენტგენის გამოსხივების ზემოქმედებით არის სამედიცინო რენტგენოთერაპიის საფუძველი (იხ.). რენტგენის გამოსხივება, რომლის კვანტებია 6-16 კევ (ეფექტური ტალღის სიგრძე 2-დან 5 Å-მდე), თითქმის მთლიანად შეიწოვება. კანიქსოვილები ადამიანის სხეული; მათ უწოდებენ სასაზღვრო სხივებს, ან ზოგჯერ ბუკას სხივებს (იხ. ბუკას სხივები). ღრმა რენტგენოთერაპიისთვის გამოიყენება მყარი გაფილტრული გამოსხივება ეფექტური ენერგიის კვანტებით 100-დან 300 კევ-მდე.

რენტგენის გამოსხივების ბიოლოგიური ეფექტი მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული არა მხოლოდ რენტგენოთერაპიის დროს, არამედ რენტგენოლოგიური დიაგნოსტიკის დროს, ისევე როგორც რენტგენის გამოსხივებასთან კონტაქტის ყველა სხვა შემთხვევაში, რომელიც მოითხოვს რადიაციული დაცვის გამოყენებას. (იხ.).

რენტგენის სხივების ძირითადი თვისებების შესწავლის აღმოჩენა და დამსახურება სამართლიანად ეკუთვნის გერმანელ მეცნიერს ვილჰელმ კონრად რენტგენს. საოცარი თვისებებიმის მიერ აღმოჩენილმა რენტგენმა მაშინვე დიდი რეზონანსი მიიღო სამეცნიერო სამყაროში. მიუხედავად იმისა, რომ მაშინ, ჯერ კიდევ 1895 წელს, მეცნიერს ძნელად წარმოედგინა, რა სარგებელი და ზოგჯერ ზიანი შეიძლება მოჰქონდეს რენტგენის გამოსხივებას.

ამ სტატიაში გავეცნობით, თუ როგორ მოქმედებს ამ ტიპის გამოსხივება ადამიანის ჯანმრთელობაზე.

რა არის რენტგენის გამოსხივება

პირველი შეკითხვა, რომელიც მკვლევარს აინტერესებდა, იყო რა არის რენტგენის გამოსხივება? ექსპერიმენტების სერიამ შესაძლებელი გახადა იმის გადამოწმება, რომ ეს არის ელექტრომაგნიტური გამოსხივება ტალღის სიგრძით 10-8 სმ, რომელიც იკავებს შუალედურ პოზიციას ულტრაიისფერ და გამა გამოსხივებას შორის.

რენტგენის აპლიკაციები

იდუმალი რენტგენის დესტრუქციული ეფექტის ყველა ეს ასპექტი საერთოდ არ გამორიცხავს მათი გამოყენების გასაოცრად ვრცელ ასპექტებს. სად გამოიყენება რენტგენის გამოსხივება?

1. მოლეკულების და კრისტალების სტრუქტურის შესწავლა.
2. რენტგენის ხარვეზის გამოვლენა (მრეწველობაში, პროდუქტებში დეფექტების გამოვლენა).
3. მეთოდები სამედიცინო გამოკვლევადა თერაპია.

რენტგენის სხივების ყველაზე მნიშვნელოვანი გამოყენება შესაძლებელი ხდება ამ ტალღების ძალიან მოკლე ტალღის სიგრძისა და მათი უნიკალური თვისებების გამო.

ვინაიდან ჩვენ გვაინტერესებს რენტგენის გამოსხივების გავლენა ადამიანებზე, რომლებიც მას მხოლოდ სამედიცინო გამოკვლევის ან მკურნალობის დროს ხვდებიან, შემდგომში განვიხილავთ რენტგენის გამოყენების მხოლოდ ამ სფეროს.

რენტგენის გამოყენება მედიცინაში

მიუხედავად მისი აღმოჩენის განსაკუთრებული მნიშვნელობისა, რენტგენმა არ გააფორმა პატენტი მისი გამოყენებისთვის, რაც მას ფასდაუდებელ საჩუქრად აქცევს მთელი კაცობრიობისთვის. უკვე პირველ მსოფლიო ომში დაიწყეს რენტგენის აპარატების გამოყენება, რამაც შესაძლებელი გახადა დაჭრილების სწრაფი და ზუსტი დიაგნოსტიკა. ახლა ჩვენ შეგვიძლია გამოვყოთ მედიცინაში რენტგენის გამოყენების ორი ძირითადი სფერო:

• რენტგენის დიაგნოსტიკა;
• რენტგენოთერაპია.

რენტგენის დიაგნოსტიკა

რენტგენის დიაგნოსტიკა გამოიყენება სხვადასხვა გზით:

მოდით შევხედოთ განსხვავებებს ამ მეთოდებს შორის.

ყველა ეს დიაგნოსტიკური მეთოდი ეფუძნება რენტგენის უნარს განათდეს ფოტოგრაფიული ფილმი და მათ განსხვავებულ გამტარიანობას ქსოვილებისა და ძვლის ჩონჩხის მიმართ.

რენტგენოთერაპია

რენტგენის სხივების ქსოვილზე ბიოლოგიური ზემოქმედების უნარი გამოიყენება მედიცინაში სიმსივნის სამკურნალოდ. ამ გამოსხივების მაიონებელი ეფექტი ყველაზე აქტიურად ვლინდება მის ეფექტში სწრაფად გამყოფ უჯრედებზე, რომლებიც ავთვისებიანი სიმსივნეების უჯრედებია.

თუმცა, თქვენ ასევე უნდა იცოდეთ ამის შესახებ გვერდითი მოვლენები, აუცილებლად თან ახლავს რადიოთერაპიას. ფაქტია, რომ ჰემატოპოეტიკური, ენდოკრინული უჯრედები, იმუნური სისტემები. მათზე უარყოფითი ზემოქმედება იწვევს რადიაციული ავადმყოფობის ნიშნებს.

რენტგენის გამოსხივების გავლენა ადამიანებზე

რენტგენის სხივების შესანიშნავი აღმოჩენის შემდეგ მალევე გაირკვა, რომ რენტგენის სხივები გავლენას ახდენდა ადამიანებზე.

ეს მონაცემები ექსპერიმენტულ ცხოველებზე ჩატარებული ექსპერიმენტებიდან იქნა მიღებული, თუმცა, გენეტიკოსები ვარაუდობენ, რომ მსგავსი შედეგები შეიძლება გავრცელდეს ადამიანის ორგანიზმზეც.

რენტგენის დასხივების ეფექტის შესწავლამ საშუალება მისცა შემუშავებულიყო საერთაშორისო სტანდარტები დასაშვები დოზებიდასხივება.

რენტგენის დოზები რენტგენის დიაგნოსტიკის დროს

რენტგენის ოთახის მონახულების შემდეგ ბევრ პაციენტს უჩნდება შეშფოთება, როგორ იმოქმედებს გამოსხივების მიღებული დოზა მათ ჯანმრთელობაზე?

სხეულის მთლიანი გამოსხივების დოზა დამოკიდებულია შესრულებული პროცედურის ბუნებაზე. მოხერხებულობისთვის მიღებულ დოზას შევადარებთ ბუნებრივ გამოსხივებას, რომელიც თან ახლავს ადამიანს მთელი ცხოვრების მანძილზე.

1. რენტგენი: მკერდი- მიღებული რადიაციული დოზა უდრის ფონური გამოსხივების 10 დღეს; მუცლის ზედა და წვრილი ნაწლავი- 3 წელი.
2. ორგანოების კომპიუტერული ტომოგრაფია მუცლის ღრუდა მენჯი, ისევე როგორც მთელი სხეული - 3 წელი.
3. მამოგრაფია - 3 თვე.
4. კიდურების რენტგენი პრაქტიკულად უვნებელია.
5. რაც შეეხება სტომატოლოგიურ რენტგენს, რადიაციის დოზა მინიმალურია, ვინაიდან პაციენტს ექვემდებარება რენტგენის ვიწრო სხივი მოკლე ხანგრძლივობით.

ეს რადიაციული დოზები აკმაყოფილებს მისაღებ სტანდარტებს, მაგრამ თუ პაციენტი განიცდის შფოთვას რენტგენის გავლის წინ, მას უფლება აქვს მოითხოვოს სპეციალური დამცავი წინსაფარი.

ორსულ ქალებში რენტგენის ზემოქმედება

ყველა ადამიანი იძულებულია არაერთხელ გაიაროს რენტგენოლოგიური გამოკვლევა. მაგრამ არსებობს წესი - ეს დიაგნოსტიკური მეთოდი ორსულებს არ დაუნიშნავთ. განვითარებადი ემბრიონი უკიდურესად დაუცველია. რენტგენის სხივებიშეიძლება გამოიწვიოს ქრომოსომული დარღვევები და, შედეგად, განვითარების დეფექტების მქონე ბავშვების დაბადება. ამ მხრივ ყველაზე დაუცველი პერიოდი ორსულობაა 16 კვირამდე. უფრო მეტიც, ხერხემლის, მენჯის და მუცლის არეების რენტგენი ყველაზე საშიშია მომავალი ბავშვისთვის.

იცის იმის შესახებ მავნე გავლენაორსულობისთვის რენტგენის გამოსხივება, ექიმები ყოველმხრივ ერიდებიან მის გამოყენებას ქალის ცხოვრებაში ამ მნიშვნელოვან პერიოდში.

თუმცა, არსებობს რენტგენის გამოსხივების გვერდითი წყაროები:

• ელექტრონული მიკროსკოპები;
• ფერადი ტელევიზორების სურათის მილები და ა.შ.

მომავალმა დედებმა უნდა იცოდნენ, რა საფრთხე ემუქრება მათ.

რენტგენოლოგიური დიაგნოსტიკა არ არის საშიში მეძუძური დედებისთვის.

რა უნდა გავაკეთოთ რენტგენის შემდეგ

რენტგენის ზემოქმედების მინიმალური ეფექტების თავიდან ასაცილებლად, შეგიძლიათ რამდენიმე მარტივი ნაბიჯის გადადგმა:

• რენტგენის შემდეგ დალიეთ ჭიქა რძე - ის შლის მცირე დოზებს რადიაციას;
• ძალიან სასარგებლოა ერთი ჭიქა მშრალი ღვინის ან ყურძნის წვენის მიღება;
• პროცედურის შემდეგ გარკვეული პერიოდის განმავლობაში სასარგებლოა პროდუქტების პროპორციის გაზრდა გაზრდილი შინაარსიიოდი (ზღვის პროდუქტები).

Მაგრამ არა სამკურნალო პროცედურებიან სპეციალური ზომები არ არის საჭირო რენტგენის შემდეგ რადიაციის მოსაშორებლად!

მიუხედავად, უდავოდ, სერიოზული შედეგებირენტგენის ზემოქმედებისგან მათი საშიშროება არ უნდა იყოს გადაჭარბებული, როცა სამედიცინო გამოკვლევები- ისინი ტარდება მხოლოდ სხეულის გარკვეულ უბნებზე და ძალიან სწრაფად. მათგან მიღებული სარგებელი ბევრჯერ აღემატება ადამიანის ორგანიზმისთვის ამ პროცედურის რისკს.

რენტგენის გამოსხივება, უხილავი გამოსხივება, რომელსაც შეუძლია შეაღწიოს, თუმცა სხვადასხვა ხარისხითყველა ნივთიერებაში. ეს არის ელექტრომაგნიტური გამოსხივება ტალღის სიგრძით დაახლოებით 10-8 სმ.

ხილული სინათლის მსგავსად, რენტგენის სხივები იწვევს ფოტოგრაფიული ფილმის გაშავებას. ეს ქონება მნიშვნელოვანია მედიცინის, მრეწველობისა და სამეცნიერო გამოკვლევა. რენტგენის გამოსხივება, რომელიც გადის შესასწავლ ობიექტში და შემდეგ ეცემა ფოტოფილმზე, ასახავს მის შიდა სტრუქტურას მასზე. ვინაიდან რენტგენის გამოსხივების შეღწევის ძალა განსხვავებულია სხვადასხვა მასალისთვის, ობიექტის ნაწილები, რომლებიც მისთვის ნაკლებად გამჭვირვალეა, წარმოქმნიან უფრო მსუბუქ უბნებს ფოტოზე, ვიდრე ის, რომლითაც რადიაცია კარგად აღწევს. Ისე, ძვლოვანი ქსოვილინაკლებად გამჭვირვალე რენტგენის მიმართ ვიდრე ქსოვილები, რომლებიც ქმნიან კანს და შინაგანი ორგანოები. ამიტომ, რენტგენოლოგიურად, ძვლები უფრო მსუბუქ უბნებად გამოჩნდება და მოტეხილობის ადგილი, რომელიც უფრო გამჭვირვალეა რადიაციისთვის, საკმაოდ მარტივად შეიძლება გამოვლინდეს. რენტგენი ასევე გამოიყენება სტომატოლოგიაში კარიესის და აბსცესების აღმოსაჩენად კბილების ფესვებში, ხოლო ინდუსტრიაში ბზარების აღმოსაჩენად კასტინგებში, პლასტმასებსა და რეზინებში.

რენტგენის სხივები გამოიყენება ქიმიაში ნაერთების გასაანალიზებლად და ფიზიკაში კრისტალების სტრუქტურის შესასწავლად. ქიმიურ ნაერთში გამავალი რენტგენის სხივი წარმოქმნის დამახასიათებელ მეორად გამოსხივებას, რომლის სპექტროსკოპიული ანალიზი ქიმიკოსს საშუალებას აძლევს განსაზღვროს ნაერთის შემადგენლობა. კრისტალურ ნივთიერებაზე დაცემისას რენტგენის სხივი იფანტება კრისტალის ატომებით, რაც იძლევა ნათელ, რეგულარულ სურათს ფოტოგრაფიულ ფირფიტაზე ლაქებისა და ზოლების შესახებ, რაც შესაძლებელს ხდის ბროლის შიდა სტრუქტურის დადგენას.

რენტგენის გამოყენება კიბოს მკურნალობაში ეფუძნება იმ ფაქტს, რომ ის კლავს კიბოს უჯრედები. თუმცა, მას ასევე შეიძლება ჰქონდეს არასასურველი ეფექტი ნორმალურ უჯრედებზე. ამიტომ, რენტგენის ამ გზით გამოყენებისას განსაკუთრებული სიფრთხილეა საჭირო.

რენტგენის მიღება

რენტგენის გამოსხივება წარმოიქმნება, როდესაც ელექტრონები დიდი სიჩქარით მოძრაობენ მატერიასთან ურთიერთქმედებისას. როდესაც ელექტრონები რაიმე ნივთიერების ატომებს ეჯახებიან, ისინი სწრაფად კარგავენ კინეტიკურ ენერგიას. ამ შემთხვევაში, მისი უმეტესი ნაწილი გადაიქცევა სითბოში, ხოლო მცირე ნაწილი, ჩვეულებრივ, 1% -ზე ნაკლები, გარდაიქმნება რენტგენის ენერგიად. ეს ენერგია გამოიყოფა კვანტების - ნაწილაკების სახით, რომლებსაც ფოტონები ეწოდება, რომლებსაც აქვთ ენერგია, მაგრამ დასვენების მასა ნულის ტოლია. რენტგენის ფოტონებიგანსხვავდებიან მათი ენერგიით, რომელიც უკუპროპორციულია მათი ტალღის სიგრძისა. რენტგენის სხივების წარმოების ჩვეულებრივი მეთოდი წარმოქმნის ტალღის სიგრძის ფართო დიაპაზონს, რომელსაც რენტგენის სპექტრი ეწოდება.

რენტგენის მილები. რენტგენის სხივების წარმოებისთვის ელექტრონების მატერიასთან ურთიერთქმედების გზით, თქვენ უნდა გქონდეთ ელექტრონების წყარო, მათი მაღალი სიჩქარით აჩქარების საშუალება და სამიზნე, რომელიც გაუძლებს ელექტრონების დაბომბვას და წარმოქმნის საჭირო ინტენსივობის რენტგენის სხივებს. მოწყობილობას, რომელიც ამ ყველაფერს შეიცავს, რენტგენის მილს უწოდებენ. ადრეული მკვლევარები იყენებდნენ „ღრმად ევაკუირებულ“ მილებს, როგორიცაა თანამედროვე გაზის გამონადენი მილები. მათში ვაკუუმი არც თუ ისე მაღალი იყო.

გაზის გამონადენის მილები შეიცავს მცირე რაოდენობითგაზი და როდესაც დიდი პოტენციური სხვაობა ვრცელდება მილის ელექტროდებზე, გაზის ატომები გადაიქცევა დადებით და უარყოფით იონებად. პოზიტიური მოძრაობს უარყოფითი ელექტროდისკენ (კათოდისკენ) და, მასზე დაცემით, მისგან ელექტრონებს ამოაქვთ, ისინი, თავის მხრივ, მიდიან დადებითი ელექტროდისკენ (ანოდისკენ) და, დაბომბვით, ქმნიან რენტგენის ფოტონების ნაკადს. .

კულიჯის მიერ შემუშავებულ თანამედროვე რენტგენის მილში (სურ. 11), ელექტრონების წყარო არის ვოლფრამის კათოდი, რომელიც გაცხელებულია მაღალ ტემპერატურაზე.

ბრინჯი. თერთმეტი.

ანოდს (ან ანტიკათოდს) და კათოდს შორის მაღალი პოტენციური სხვაობით ელექტრონები აჩქარებულია მაღალ სიჩქარეებამდე. ვინაიდან ელექტრონები ანოდამდე უნდა მიაღწიონ ატომებთან შეჯახების გარეშე, აუცილებელია ძალიან მაღალი ვაკუუმი, რაც მოითხოვს მილის კარგად ევაკუაციას. ეს ასევე ამცირებს დარჩენილი გაზის ატომების იონიზაციის და შედეგად მიღებული გვერდითი დენების ალბათობას.

ელექტრონებით დაბომბვისას, ვოლფრამის ანტიკათოდი ასხივებს დამახასიათებელ რენტგენის გამოსხივებას. რენტგენის სხივის ჯვარი მონაკვეთი უფრო მცირეა ვიდრე რეალურად დასხივებული ფართობი. 1 - ელექტრონული სხივი; 2 - კათოდი ფოკუსირების ელექტროდით; 3 - მინის ჭურვი (მილის); 4 - ვოლფრამის სამიზნე (ანტიკათოდური); 5 - კათოდური ძაფი; 6 - ფაქტობრივი დასხივებული ტერიტორია; 7 - ეფექტური ფოკუსური წერტილი; 8 - სპილენძის ანოდი; 9 - ფანჯარა; 10 - მიმოფანტული რენტგენის გამოსხივება.

ელექტრონები ფოკუსირებულია ანოდზე კათოდის მიმდებარე სპეციალური ფორმის ელექტროდის საშუალებით. ამ ელექტროდს ფოკუსირების ელექტროდს უწოდებენ და კათოდთან ერთად ქმნის მილის „ელექტრონულ პროჟექტორს“. ანოდი, რომელიც ექვემდებარება ელექტრონულ დაბომბვას, უნდა იყოს დამზადებული ცეცხლგამძლე მასალისგან, რადგან დაბომბვის ელექტრონების კინეტიკური ენერგიის უმეტესი ნაწილი გარდაიქმნება სითბოდ. გარდა ამისა, სასურველია ანოდი იყოს მაღალი ატომური ნომრის მასალისგან, რადგან რენტგენის გამოსავალი იზრდება ატომური რიცხვის მატებასთან ერთად. ანოდის მასალას ყველაზე ხშირად ირჩევენ ვოლფრამი, რომლის ატომური ნომერია 74. რენტგენის მილების დიზაინი შეიძლება განსხვავდებოდეს გამოყენების პირობებისა და მოთხოვნების მიხედვით.

ლექცია

რენტგენი

რენტგენის ბუნება

Bremsstrahlung რენტგენის გამოსხივება, მისი სპექტრული თვისებები.

დამახასიათებელი რენტგენის გამოსხივება (ცნობისთვის).

რენტგენის გამოსხივების ურთიერთქმედება მატერიასთან.

მედიცინაში რენტგენის გამოსხივების გამოყენების ფიზიკური საფუძველი.

რენტგენის სხივები (X - სხივები) აღმოაჩინა კ. რენტგენმა, რომელიც 1895 წელს გახდა პირველი ნობელის პრემიის ლაურეატი ფიზიკაში.

რენტგენის ბუნება

რენტგენის გამოსხივება - ელექტრომაგნიტური ტალღები სიგრძით 80-დან 10-5 ნმ-მდე. გრძელი ტალღის რენტგენის გამოსხივება გადახურულია მოკლე ტალღის ულტრაიისფერი გამოსხივებით, ხოლო მოკლე ტალღის რენტგენის გამოსხივება გადახურულია გრძელი ტალღის  გამოსხივებით.

რენტგენის სხივები წარმოიქმნება რენტგენის მილებში. ნახ.1.

K - კათოდი

1 - ელექტრონული სხივი

2 – რენტგენის გამოსხივება

ბრინჯი. 1. რენტგენის მილის მოწყობილობა.

მილი არის მინის კოლბა (შესაძლოა მაღალი ვაკუუმით: მასში წნევა არის დაახლოებით 10–6 მმ Hg) ორი ელექტროდით: ანოდი A და კათოდი K, რომელზედაც გამოიყენება მაღალი ძაბვა U (რამდენიმე ათასი ვოლტი). კათოდი არის ელექტრონების წყარო (თერმიონული ემისიის ფენომენის გამო). ანოდი არის ლითონის ღერო, რომელსაც აქვს დახრილი ზედაპირი, რათა მიღებული რენტგენის გამოსხივება მიმართოს მილის ღერძის კუთხით. იგი დამზადებულია თერმოგამტარი მასალისაგან, რათა გაანადგუროს ელექტრონის დაბომბვის შედეგად წარმოქმნილი სითბო. დახრილ ბოლოში არის ცეცხლგამძლე ლითონის ფირფიტა (მაგალითად, ვოლფრამი).

ანოდის ძლიერი გათბობა განპირობებულია იმით, რომ კათოდური სხივის ელექტრონების უმეტესობა ანოდამდე მისვლისას განიცდის უამრავ შეჯახებას ნივთიერების ატომებთან და გადასცემს მათ დიდ ენერგიას.

მაღალი ძაბვის გავლენით, ცხელი კათოდური ძაფით გამოსხივებული ელექტრონები აჩქარდებიან მაღალ ენერგიებამდე. ელექტრონის კინეტიკური ენერგიაა mv 2/2. ის უდრის იმ ენერგიას, რომელსაც იგი იძენს მილის ელექტროსტატიკურ ველში მოძრაობისას:

mv 2/2 = eU (1)

სადაც m, e არის ელექტრონის მასა და მუხტი, U არის აჩქარების ძაბვა.

პროცესები, რომლებიც იწვევს ბრემსტრაჰლუნგის რენტგენის გამოსხივებას, გამოწვეულია ანოდის ნივთიერებაში ელექტრონების ინტენსიური შენელებით ატომის ბირთვისა და ატომური ელექტრონების ელექტროსტატიკური ველის მიერ.

წარმოშობის მექანიზმი შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგნაირად. მოძრავი ელექტრონები არის გარკვეული დენი, რომელიც ქმნის საკუთარ მაგნიტურ ველს. ელექტრონების შენელება - დენის სიძლიერის შემცირება და, შესაბამისად, ინდუქციის შეცვლა მაგნიტური ველი, რაც გამოიწვევს მონაცვლეობითი ელექტრული ველის გამოჩენას, ე.ი. ელექტრომაგნიტური ტალღის გამოჩენა.

ამრიგად, როდესაც დამუხტული ნაწილაკი მატერიაში მიფრინავს, ის ნელდება, კარგავს ენერგიას და სიჩქარეს და გამოყოფს ელექტრომაგნიტურ ტალღებს.

რენტგენის bremsstrahlung-ის სპექტრული თვისებები .

ასე რომ, ანოდის ნივთიერებაში ელექტრონის შენელების შემთხვევაში, Bremsstrahlung რენტგენის გამოსხივება.

ბრემსტრაჰლუნგის რენტგენის სპექტრი უწყვეტია. ამის მიზეზი შემდეგია.

როდესაც ელექტრონები ნელდება, ენერგიის ნაწილი მიდის ანოდის გაცხელებაზე (E 1 = Q), მეორე ნაწილი რენტგენის ფოტონის შესაქმნელად (E 2 = hv), წინააღმდეგ შემთხვევაში, eU = hv + Q. ნაწილები შემთხვევითია.

ამრიგად, რენტგენის bremsstrahlung-ის უწყვეტი სპექტრი წარმოიქმნება მრავალი ელექტრონის შენელების გამო, რომელთაგან თითოეული ასხივებს მკაცრად განსაზღვრული მნიშვნელობის რენტგენის კვანტურ hv (h). ამ კვანტის სიდიდე განსხვავებული სხვადასხვა ელექტრონებისთვის.რენტგენის ენერგიის ნაკადის დამოკიდებულება ტალღის სიგრძეზე , ე.ი. რენტგენის სპექტრი ნაჩვენებია ნახაზ 2-ზე.

ნახ.2. Bremsstrahlung რენტგენის სპექტრი: ა) მილში U სხვადასხვა ძაბვის დროს; ბ) კათოდის T სხვადასხვა ტემპერატურაზე.

მოკლე ტალღის (მყარი) გამოსხივებას აქვს უფრო დიდი შეღწევადი ძალა, ვიდრე გრძელტალღოვან (რბილ) გამოსხივებას. რბილი გამოსხივება უფრო ძლიერად შეიწოვება მატერიით.

მოკლე ტალღის მხარეს სპექტრი მკვეთრად მთავრდება გარკვეული ტალღის სიგრძეზე  m i n. ასეთი მოკლე ტალღის bremsstrahlung ხდება მაშინ, როდესაც აჩქარებულ ველში ელექტრონის მიერ შეძენილი ენერგია მთლიანად გარდაიქმნება ფოტონის ენერგიად (Q = 0):

eU = hv max = hc/ min ,  min = hc/(eU), (2)

 წთ (ნმ) = 1.23/UkV

რადიაციის სპექტრული შემადგენლობა დამოკიდებულია რენტგენის მილის ძაბვაზე; ძაბვის მატებასთან ერთად, მნიშვნელობა  m i n გადადის მოკლე ტალღის სიგრძეზე (ნახ. 2a).

როდესაც კათოდის T ტემპერატურა იცვლება, ელექტრონების ემისია იზრდება. შესაბამისად, მილში I დენი იზრდება, მაგრამ რადიაციის სპექტრული შემადგენლობა არ იცვლება (ნახ. 2ბ).

ენერგიის ნაკადი Ф  bremsstrahlung პირდაპირპროპორციულია ანოდსა და კათოდს შორის U ძაბვის კვადრატის, მილში დენის I სიძლიერისა და ანოდური ნივთიერების Z ატომური რიცხვის:

Ф = kZU 2 I. (3)

სადაც k = 10 –9 W/(V 2 A).

დამახასიათებელი რენტგენის გამოსხივება (ცნობისთვის).

რენტგენის მილზე ძაბვის ზრდა იწვევს უწყვეტი სპექტრის ფონზე ხაზის სპექტრის გამოჩენას, რომელიც შეესაბამება დამახასიათებელ რენტგენის გამოსხივებას. ეს გამოსხივება სპეციფიკურია ანოდის მასალისთვის.

მისი წარმოქმნის მექანიზმი შემდეგია. მაღალი ძაბვის დროს, აჩქარებული ელექტრონები (ერთად დიდი ენერგია) ღრმად შეაღწიონ ატომში და ამოაგდონ ელექტრონები მისი შიდა შრეებიდან. ელექტრონები გადაადგილდებიან ცარიელ სივრცეებში ზედა დონეები, რის შედეგადაც გამოიყოფა დამახასიათებელი გამოსხივების ფოტონები.

დამახასიათებელი რენტგენის გამოსხივების სპექტრები განსხვავდება ოპტიკური სპექტრებისგან.

- ერთგვაროვნება.

დამახასიათებელი სპექტრების ერთგვაროვნება განპირობებულია იმით, რომ სხვადასხვა ატომების შიდა ელექტრონული ფენები იდენტურია და განსხვავდებიან მხოლოდ ენერგიულად ბირთვების მიერ განხორციელებული ძალის გამო, რომელიც იზრდება ელემენტის ატომური რაოდენობის მატებასთან ერთად. ამრიგად, დამახასიათებელი სპექტრები გადადის უფრო მაღალი სიხშირეებისკენ ბირთვული მუხტის გაზრდით. ეს ექსპერიმენტულად დაადასტურა რენტგენის თანამშრომელმა - მოსელი, რომელმაც გაზომა რენტგენის გადასვლის სიხშირეები 33 ელემენტისთვის. მათ დაადგინეს კანონი.

მოსლის კანონი – დამახასიათებელი გამოსხივების სიხშირის კვადრატული ფესვი არის ელემენტის სერიული ნომრის წრფივი ფუნქცია:

= A  (Z – B), (4)

სადაც v არის სპექტრული ხაზის სიხშირე, Z არის გამოსხივებული ელემენტის ატომური რიცხვი. A, B არის მუდმივები.

მოსლის კანონის მნიშვნელობა მდგომარეობს იმაში, რომ ამ დამოკიდებულებიდან შესაძლებელია ზუსტად დადგინდეს შესასწავლი ელემენტის ატომური რიცხვი რენტგენის ხაზის გაზომილი სიხშირის საფუძველზე. ამან დიდი როლი ითამაშა პერიოდულ სისტემაში ელემენტების განთავსებაში.

დამოუკიდებლობა ქიმიური ნაერთი.

ატომის დამახასიათებელი რენტგენის სპექტრები არ არის დამოკიდებული ქიმიურ ნაერთზე, რომელშიც შედის ელემენტის ატომი. მაგალითად, ჟანგბადის ატომის რენტგენის სპექტრი იგივეა O 2, H 2 O, ხოლო ამ ნაერთების ოპტიკური სპექტრები განსხვავებულია. ატომის რენტგენის სპექტრის ეს თვისება დაედო საფუძველს სახელწოდებისთვის " დამახასიათებელი გამოსხივება".

რენტგენის სხივების ურთიერთქმედება მატერიასთან

რენტგენის გამოსხივების ზემოქმედება ობიექტებზე განისაზღვრება რენტგენის ურთიერთქმედების პირველადი პროცესებით ფოტონი ელექტრონებითმატერიის ატომები და მოლეკულები.

რენტგენის გამოსხივება მატერიაში შეიწოვებაან ფანტავს. ამ შემთხვევაში შეიძლება მოხდეს სხვადასხვა პროცესები, რომლებიც განისაზღვრება რენტგენის ფოტონის ენერგიის თანაფარდობით hv და იონიზაციის ენერგიით A და (იონიზაციის ენერგია A და არის ენერგია, რომელიც საჭიროა ატომის ან მოლეკულის გარეთ შიდა ელექტრონების მოსაშორებლად) .

ა) თანმიმდევრული გაფანტვა(გრძელტალღოვანი გამოსხივების გაფანტვა) ხდება მაშინ, როდესაც მიმართება დაკმაყოფილებულია

ფოტონებისთვის, ელექტრონებთან ურთიერთქმედების გამო, იცვლება მხოლოდ მოძრაობის მიმართულება (ნახ. 3a), მაგრამ ენერგია hv და ტალღის სიგრძე არ იცვლება (ამიტომ ეს გაფანტვა ე.წ. თანმიმდევრული). ვინაიდან ფოტონისა და ატომის ენერგია არ იცვლება, თანმიმდევრული გაფანტვა გავლენას არ ახდენს ბიოლოგიური ობიექტები, მაგრამ რენტგენის გამოსხივებისგან დაცვის შექმნისას მხედველობაში უნდა იქნას მიღებული სხივის პირველადი მიმართულების შეცვლის შესაძლებლობა.

ბ) ფოტო ეფექტიხდება როცა

ამ შემთხვევაში შესაძლებელია ორი შემთხვევის რეალიზება.

ფოტონი შეიწოვება, ელექტრონი გამოყოფილია ატომისგან (ნახ. 3ბ). იონიზაცია ხდება. მოწყვეტილი ელექტრონი იძენს კინეტიკურ ენერგიას: E к = hv – A и. თუ კინეტიკური ენერგია მაღალია, მაშინ ელექტრონს შეუძლია შეჯახებით მოახდინოს მეზობელი ატომების იონიზაცია და ახლის წარმოქმნა. მეორადიელექტრონები.

ფოტონი შეიწოვება, მაგრამ მისი ენერგია არ არის საკმარისი ელექტრონის ამოსაღებად და ატომის ან მოლეკულის აგზნება(ნახ. 3c). ეს ხშირად იწვევს ფოტონის შემდგომ გამოსხივებას ხილულ რეგიონში (რენტგენის ლუმინესცენცია), ხოლო ქსოვილებში მოლეკულების გააქტიურებასა და ფოტოქიმიურ რეაქციებს. ფოტოელექტრული ეფექტი ძირითადად ხდება მაღალი Z ატომების შიდა გარსების ელექტრონებზე.

V) არათანმიმდევრული გაფანტვა(კომპტონის ეფექტი, 1922) ჩნდება, როდესაც ფოტონის ენერგია ბევრად აღემატება იონიზაციის ენერგიას.

ამ შემთხვევაში, ელექტრონი ამოღებულია ატომიდან (ასეთ ელექტრონებს უწოდებენ უკუცემის ელექტრონები), იძენს გარკვეულ კინეტიკურ ენერგიას E k, თავად ფოტონის ენერგია მცირდება (ნახ. 4d):

hv = hv" + A და + E k. (5)

ამგვარად წარმოქმნილი გამოსხივება შეცვლილი სიხშირით (სიგრძით) ე.წ მეორადი, ის იშლება ყველა მიმართულებით.

უკუქცევის ელექტრონებს, თუ მათ აქვთ საკმარისი კინეტიკური ენერგია, შეუძლიათ მეზობელი ატომების იონიზირება შეჯახებით. ამრიგად, არათანმიმდევრული გაფანტვის შედეგად წარმოიქმნება მეორადი გაფანტული რენტგენის გამოსხივება და ხდება ნივთიერების ატომების იონიზაცია.

მითითებულმა (a, b, c) პროცესებმა შეიძლება გამოიწვიოს მრავალი შემდგომი პროცესი. მაგალითად (ნახ. 3d), თუ ფოტოელექტრული ეფექტის დროს ელექტრონები შიდა გარსებზე გამოყოფილია ატომისგან, მაშინ ელექტრონები მეტი მაღალი დონეები, რომელსაც თან ახლავს ამ ნივთიერების მეორადი დამახასიათებელი რენტგენის გამოსხივება. მეორადი გამოსხივების ფოტონებს, რომლებიც ურთიერთქმედებენ მეზობელი ატომების ელექტრონებთან, შეუძლიათ, თავის მხრივ, გამოიწვიოს მეორადი ფენომენები.

თანმიმდევრული გაფანტვა

უჰ ენერგია და ტალღის სიგრძე უცვლელი რჩება

ფოტოეფექტი

ფოტონი შეიწოვება, e – გამოყოფილია ატომისგან – იონიზაცია

hv = A და + E k

ატომი A აღგზნებულია ფოტონის შთანთქმისას, R - რენტგენის ლუმინესცენცია

არათანმიმდევრული გაფანტვა

hv = hv"+A და +E to

მეორადი პროცესები ფოტოელექტრული ეფექტის დროს

ბრინჯი. 3 რენტგენის გამოსხივების მატერიასთან ურთიერთქმედების მექანიზმები

მედიცინაში რენტგენის გამოყენების ფიზიკური საფუძველი

როდესაც რენტგენის გამოსხივება ეცემა სხეულზე, ის ოდნავ აირეკლება მისი ზედაპირიდან, მაგრამ ძირითადად გადადის მასში ღრმად, ხოლო ნაწილობრივ შეიწოვება და იფანტება და ნაწილობრივ გადის.

დასუსტების კანონი.

რენტგენის ნაკადი სუსტდება ნივთიერებაში კანონის მიხედვით:

Ф = Ф 0 e –   x (6)

სადაც  – წრფივი შესუსტების კოეფიციენტი,რაც მნიშვნელოვნად არის დამოკიდებული ნივთიერების სიმკვრივეზე. ის ჯამის ტოლისამი ტერმინი, რომელიც შეესაბამება თანმიმდევრულ გაფანტვას  1, არათანმიმდევრული  2 და ფოტოელექტრული ეფექტი  3:

 =  1 +  2 +  3 . (7)

თითოეული ტერმინის წვლილი განისაზღვრება ფოტონის ენერგიით. ქვემოთ მოცემულია ამ პროცესებს შორის კავშირი რბილი ქსოვილებისთვის (წყალი).

ისიამოვნეთ მასის შესუსტების კოეფიციენტი,რომელიც არ არის დამოკიდებული ნივთიერების სიმკვრივეზე :

 m = /. (8)

მასის შესუსტების კოეფიციენტი დამოკიდებულია ფოტონის ენერგიაზე და შთამნთქმელი ნივთიერების ატომურ რაოდენობაზე:

 m = k 3 Z 3 . (9)

ძვლისა და რბილი ქსოვილის (წყალი) მასის შესუსტების კოეფიციენტები განსხვავებულია:  m ძვალი / m წყალი = 68.

თუ არაერთგვაროვანი სხეული მოთავსებულია რენტგენის სხივების გზაზე და მის წინ ფლუორესცენტური ეკრანი, მაშინ ეს სხეული, შთანთქავს და ასუსტებს რადიაციას, ქმნის ჩრდილს ეკრანზე. ამ ჩრდილის ბუნებით შეიძლება ვიმსჯელოთ სხეულების ფორმაზე, სიმკვრივეზე, სტრუქტურაზე და ხშირ შემთხვევაში ბუნებაზე. იმათ. მნიშვნელოვანი განსხვავება სხვადასხვა ქსოვილების მიერ რენტგენის გამოსხივების შთანთქმაში საშუალებას იძლევა დაინახოს შინაგანი ორგანოების გამოსახულება ჩრდილის პროექციაში.

თუ შესამოწმებელი ორგანო და მიმდებარე ქსოვილები თანაბრად ასუსტებენ რენტგენის გამოსხივებას, მაშინ გამოიყენება კონტრასტული აგენტები. ასე, მაგალითად, კუჭისა და ნაწლავების შევსებისას ბარიუმის სულფატის ფაფის მსგავსი მასით (BaS0 4), შეგიძლიათ იხილოთ მათი ჩრდილის გამოსახულება (შემცირების კოეფიციენტების თანაფარდობა არის 354).

გამოიყენეთ მედიცინაში.

მედიცინაში რენტგენი გამოიყენება ფოტონების ენერგიით, დიაგნოსტიკისთვის 60-დან 100-120 კევ-მდე და თერაპიისთვის 150-200 კევ-მდე.

რენტგენის დიაგნოსტიკა – დაავადებების ამოცნობა სხეულის რენტგენოლოგიური გამოკვლევის გამოყენებით.

რენტგენის დიაგნოსტიკა გამოიყენება სხვადასხვა გზით, რომლებიც მოცემულია ქვემოთ.

ფლუოროსკოპიითრენტგენის მილი მდებარეობს პაციენტის უკან. მის წინ არის ფლუორესცენტური ეკრანი. ეკრანზე შეიმჩნევა ჩრდილოვანი (დადებითი) გამოსახულება. თითოეულ ინდივიდუალურ შემთხვევაში შეირჩევა შესაბამისი რადიაციული სიმტკიცე ისე, რომ იგი გაიაროს რბილი ქსოვილები, მაგრამ საკმარისად შეიწოვება მკვრივები. წინააღმდეგ შემთხვევაში, თქვენ მიიღებთ ერთგვაროვან ჩრდილს. ეკრანზე გული და ნეკნები ჩანს მუქი, ფილტვები ღია.

რენტგენოგრაფიითობიექტი მოთავსებულია კასეტაზე, რომელიც შეიცავს ფილმს სპეციალური ფოტოგრაფიული ემულსიით. რენტგენის მილი განთავსებულია ობიექტის ზემოთ. მიღებული რენტგენოგრაფია იძლევა უარყოფით გამოსახულებას, ე.ი. პირიქით, ტრანსილუმინაციის დროს დაფიქსირებული სურათისგან განსხვავებით. ამ მეთოდით გამოსახულება უფრო მკაფიოა, ვიდრე (1), ამიტომ შეინიშნება დეტალები, რომლებიც ძნელად დასანახია გადაცემის გზით.

ამ მეთოდის პერსპექტიული ვერსია არის რენტგენი ტომოგრაფიადა "მანქანის ვერსია" - კომპიუტერი ტომოგრაფია.

3. ფლუოროგრაფიით,დიდი ეკრანიდან გამოსახულება გადაღებულია მგრძნობიარე მცირე ფორმატის ფილმზე. ნახვისას, ფოტოების ნახვა ხდება სპეციალური გამადიდებლის გამოყენებით.

რენტგენოთერაპია- რენტგენის გამოყენება ავთვისებიანი სიმსივნეების განადგურების მიზნით.

რადიაციის ბიოლოგიური ეფექტი არის სასიცოცხლო ფუნქციების დარღვევა, განსაკუთრებით სწრაფად გამრავლებული უჯრედების.

კომპიუტერული ტომოგრაფია (CT)

რენტგენის კომპიუტერული ტომოგრაფიის მეთოდი ეფუძნება პაციენტის სხეულის გარკვეული მონაკვეთის გამოსახულების რეკონსტრუქციას ამ მონაკვეთის რენტგენის პროექციის დიდი რაოდენობის ჩაწერით, შესრულებული სხვადასხვა კუთხით. ინფორმაცია სენსორებიდან, რომლებიც ჩაწერენ ამ პროგნოზებს, შედის კომპიუტერში, რომელიც სპეციალური პროგრამის გამოყენებით, ითვლისგანაწილება მჭიდრონიმუშის ზომაშესასწავლ განყოფილებაში და აჩვენებს მას ჩვენების ეკრანზე. ამ გზით მიღებული პაციენტის სხეულის განივი გამოსახულება ხასიათდება შესანიშნავი სიცხადით და მაღალი ინფორმაციის შემცველობით. პროგრამა საშუალებას იძლევა, საჭიროების შემთხვევაში, მომატება გამოსახულების კონტრასტივ ათობით და თუნდაც ასჯერ. ეს აფართოებს მეთოდის დიაგნოსტიკურ შესაძლებლობებს.

ვიდეოგრაფები (მოწყობილობები ციფრული რენტგენის გამოსახულების დამუშავებით) თანამედროვე სტომატოლოგიაში.

სტომატოლოგიაში რენტგენოლოგიური გამოკვლევა არის მთავარი დიაგნოსტიკური მეთოდი. თუმცა, რიგი ტრადიციული ორგანიზაციული და ტექნიკური მახასიათებელი რენტგენის დიაგნოსტიკის ხდის მას არასრულად კომფორტულს როგორც პაციენტისთვის, ასევე სტომატოლოგიური კლინიკებისთვის. ეს არის, უპირველეს ყოვლისა, პაციენტის კონტაქტის მაიონებელი გამოსხივების საჭიროება, რაც ხშირად ქმნის სხეულზე მნიშვნელოვან რადიაციულ დატვირთვას, ასევე საჭიროა ფოტოპროცესის საჭიროება და, შესაბამისად, ფოტორეაგენტების, მათ შორის ტოქსიკური. ეს არის, საბოლოოდ, მოცულობითი არქივი, მძიმე საქაღალდეები და კონვერტები რენტგენის ფილმებით.

გარდა ამისა, სტომატოლოგიის განვითარების დღევანდელი დონე არასაკმარისს ხდის ადამიანის თვალის რენტგენოგრაფიის სუბიექტურ შეფასებას. როგორც გაირკვა, რენტგენის გამოსახულებაში შემავალი ნაცრისფერი ჩრდილების მრავალფეროვნებიდან, თვალი მხოლოდ 64-ს აღიქვამს.

აშკარაა, რომ დენტოფაციალური სისტემის მყარი ქსოვილების მკაფიო და დეტალური გამოსახულების მისაღებად მინიმალური რადიაციის ზემოქმედებით, საჭიროა სხვა გადაწყვეტილებები. ძიების შედეგად შეიქმნა ე.წ.

ტექნიკური დეტალების გარეშე, ასეთი სისტემების მუშაობის პრინციპი ასეთია. რენტგენის გამოსხივება ობიექტში გადადის არა ფოტომგრძნობიარე ფილმში, არამედ სპეციალურ ინტრაორალურ სენსორში (სპეციალური ელექტრონული მატრიცა). მატრიციდან შესაბამისი სიგნალი გადაეცემა კომპიუტერთან დაკავშირებულ გაციფრულ მოწყობილობას (ანალოგური ციფრული გადამყვანი, ADC), რომელიც მას ციფრულ ფორმად გარდაქმნის. სპეციალური პროგრამული უზრუნველყოფა ქმნის რენტგენის სურათს კომპიუტერის ეკრანზე და საშუალებას გაძლევთ დაამუშავოთ იგი, შეინახოთ იგი მყარ ან მოქნილ შესანახ საშუალებებზე (მყარ დისკზე, ფლოპი დისკზე) და დაბეჭდოთ ფაილის სახით, როგორც სურათი.

ციფრულ სისტემაში რენტგენის გამოსახულება არის წერტილების კრებული, რომელსაც აქვს სხვადასხვა ციფრული ნაცრისფერი მნიშვნელობები. პროგრამის მიერ მოწოდებული ინფორმაციის ჩვენების ოპტიმიზაცია საშუალებას იძლევა მივიღოთ ჩარჩო, რომელიც ოპტიმალურია სიკაშკაშით და კონტრასტით შედარებით დაბალი გამოსხივების დოზით.

თანამედროვე სისტემებში, რომლებიც შექმნიან, მაგალითად, Trophy (საფრანგეთი) ან Schick (აშშ), 4096 ნაცრისფერი ელფერი გამოიყენება ჩარჩოს ფორმირებისას, ექსპოზიციის დრო დამოკიდებულია კვლევის ობიექტზე და, საშუალოდ, არის მეასედი - მეათედი. მეორე, რადიაციული ზემოქმედების შემცირება ფილმთან მიმართებაში - 90%-მდე ინტრაორალური სისტემებისთვის, 70%-მდე პანორამული ვიდეოგრაფებისთვის.

სურათების დამუშავებისას, ვიდეოგრაფებს შეუძლიათ:

მიიღეთ დადებითი და უარყოფითი სურათები, ფსევდოფერადი სურათები და რელიეფური სურათები.

გაზარდეთ კონტრასტი და გაზარდეთ სურათის ინტერესის არეალი.

შეაფასეთ ცვლილებები სტომატოლოგიური ქსოვილებისა და ძვლოვანი სტრუქტურების სიმკვრივეში, აკონტროლეთ არხის შევსების ერთგვაროვნება.

ენდოდონტიაში განსაზღვრეთ ნებისმიერი გამრუდების არხის სიგრძე, ხოლო ქირურგიაში შეარჩიეთ იმპლანტის ზომა 0,1 მმ სიზუსტით.

კარიესის უნიკალური დეტექტორის სისტემა ხელოვნური ინტელექტის ელემენტებით გამოსახულების გაანალიზებისას საშუალებას გაძლევთ აღმოაჩინოთ კარიესი ადგილზე, ფესვის კარიესი და ფარული კარიესი.

 "Ф" ფორმულაში (3) ეხება გამოსხივებული ტალღის სიგრძის მთელ დიაპაზონს და ხშირად უწოდებენ "ინტეგრალურ ენერგიის ნაკადს".