Kesan utama sinaran X-ray. Apakah sinar-X - sifat dan aplikasi sinaran


Radiologi ialah cabang radiologi yang mengkaji kesan sinaran x-ray pada tubuh haiwan dan manusia akibat penyakit ini, rawatan dan pencegahannya, serta kaedah untuk mendiagnosis pelbagai patologi menggunakan x-ray (diagnostik sinar-x) . Radas diagnostik sinar-X biasa termasuk peranti bekalan kuasa (pengubah), penerus voltan tinggi yang menukarkan arus ulang alik daripada rangkaian elektrik kepada arus terus, panel kawalan, dirian dan tiub sinar-x.

Sinar-X ialah sejenis ayunan elektromagnet yang terbentuk dalam tiub sinar-X semasa nyahpecutan mendadak elektron dipercepatkan pada saat perlanggaran dengan atom bahan anod. Pada masa ini, sudut pandangan yang diterima umum ialah sinar-x, mengikut sifat fizikalnya, adalah salah satu daripada jenis tenaga sinaran, spektrumnya juga termasuk gelombang radio, sinar inframerah, cahaya boleh dilihat, sinar ultraungu dan sinar gamma radioaktif. elemen. Sinaran sinar-X boleh dicirikan sebagai koleksi zarah terkecil - quanta atau foton.

nasi. 1 - unit X-ray mudah alih:

A - tiub sinar-X;
B - peranti bekalan kuasa;
B - tripod boleh laras.


nasi. 2 - Panel kawalan mesin sinar-X (mekanikal - di sebelah kiri dan elektronik - di sebelah kanan):

A - panel untuk melaraskan pendedahan dan kekerasan;
B - butang bekalan voltan tinggi.


nasi. 3 - gambarajah blok mesin X-ray biasa

1 - rangkaian;
2 - autotransformer;
3 - pengubah langkah naik;
4 - tiub sinar-X;
5 - anod;
6 - katod;
7 - pengubah injak turun.

Mekanisme penjanaan sinar-X

Sinar-X terbentuk pada saat perlanggaran aliran elektron dipercepatkan dengan bahan anod. Apabila elektron berinteraksi dengan sasaran, 99% tenaga kinetiknya ditukar kepada tenaga haba dan hanya 1% kepada sinaran sinar-X.

Tiub sinar-X terdiri daripada silinder kaca di mana 2 elektrod dipateri: katod dan anod. Udara telah dipam keluar dari belon kaca: pergerakan elektron dari katod ke anod hanya mungkin dalam keadaan vakum relatif (10 -7 –10 -8 mm Hg). Katod mempunyai filamen, yang merupakan lingkaran tungsten berpintal ketat. Apabila arus elektrik dikenakan pada filamen, pelepasan elektron berlaku, di mana elektron dipisahkan daripada filamen dan membentuk awan elektron berhampiran katod. Awan ini tertumpu pada cawan pemfokusan katod, yang menetapkan arah pergerakan elektron. Cawan adalah lekukan kecil dalam katod. Anod pula mengandungi plat logam tungsten di mana elektron difokuskan - di sinilah sinar-X dihasilkan.


nasi. 4 - Peranti tiub sinar-X:

A - katod;
B - anod;
B - filamen tungsten;
G - cawan pemfokusan katod;
D - aliran elektron dipercepatkan;
E - sasaran tungsten;
F - kelalang kaca;
Z - tingkap yang diperbuat daripada berilium;
Dan - membentuk x-ray;
K - penapis aluminium.

Terdapat 2 transformer yang disambungkan ke tiub elektronik: step-down dan step-up. Transformer injak turun memanaskan gegelung tungsten dengan voltan rendah (5-15 volt), mengakibatkan pelepasan elektron. Transformer step-up, atau voltan tinggi, sesuai terus ke katod dan anod, yang dibekalkan dengan voltan 20–140 kilovolt. Kedua-dua transformer diletakkan di dalam blok voltan tinggi mesin X-ray, yang diisi dengan minyak transformer, yang memastikan penyejukan transformer dan penebatnya yang boleh dipercayai.

Selepas awan elektron telah dibentuk menggunakan pengubah injak turun, pengubah injak naik dihidupkan, dan voltan voltan tinggi digunakan pada kedua-dua kutub litar elektrik: nadi positif ke anod, dan nadi negatif kepada katod. Elektron bercas negatif ditolak dari katod bercas negatif dan cenderung kepada anod bercas positif - disebabkan perbezaan potensi ini, kelajuan tinggi pergerakan dicapai - 100 ribu km/s. Pada kelajuan ini, elektron mengebom plat tungsten anod, melengkapkan litar elektrik, menghasilkan sinar-x dan tenaga haba.

Sinaran X-ray dibahagikan kepada bremsstrahlung dan ciri. Bremsstrahlung berlaku disebabkan oleh kelembapan mendadak dalam kelajuan elektron yang dipancarkan oleh heliks tungsten. Sinaran ciri berlaku pada saat penstrukturan semula cangkerang elektronik atom. Kedua-dua jenis ini terbentuk dalam tiub sinar-X pada saat perlanggaran elektron dipercepatkan dengan atom bahan anod. Spektrum pelepasan tiub sinar-X ialah superposisi bremsstrahlung dan sinar-X ciri.


nasi. 5 - prinsip pembentukan sinaran X-ray bremsstrahlung.
nasi. 6 - prinsip pembentukan sinaran x-ray ciri.

Sifat asas sinaran X-ray

  1. X-ray tidak dapat dilihat oleh mata.
  2. Sinaran sinar-X mempunyai keupayaan menembusi yang hebat melalui organ dan tisu organisma hidup, serta struktur padat sifat tidak bernyawa yang tidak menghantar sinar cahaya yang boleh dilihat.
  3. X-ray menyebabkan sebatian kimia tertentu bersinar, dipanggil pendarfluor.
  • Zink dan kadmium sulfida pendarfluor kuning-hijau,
  • Hablur kalsium tungstate berwarna ungu-biru.
  • X-ray mempunyai kesan fotokimia: ia mengurai sebatian perak dengan halogen dan menyebabkan lapisan fotografi menghitam, membentuk imej pada x-ray.
  • Sinar-X memindahkan tenaganya kepada atom dan molekul persekitaran yang dilaluinya, menunjukkan kesan pengionan.
  • Sinaran sinar-X mempunyai kesan biologi yang ketara dalam organ dan tisu yang disinari: dalam dos yang kecil ia merangsang metabolisme, dalam dos yang besar ia boleh membawa kepada perkembangan kecederaan radiasi, serta penyakit radiasi akut. Sifat biologi ini membenarkan penggunaan sinaran X-ray untuk rawatan tumor dan beberapa penyakit bukan tumor.
  • Skala getaran elektromagnet

    X-ray mempunyai panjang gelombang dan frekuensi getaran tertentu. Panjang gelombang (λ) dan frekuensi ayunan (ν) dikaitkan dengan hubungan: λ ν = c, di mana c ialah kelajuan cahaya, dibundarkan kepada 300,000 km sesaat. Tenaga sinar-X ditentukan oleh formula E = h ν, di mana h ialah pemalar Planck, pemalar universal bersamaan dengan 6.626 10 -34 J⋅s. Panjang gelombang sinar (λ) dikaitkan dengan tenaganya (E) dengan nisbah: λ = 12.4 / E.

    Sinaran sinar-X berbeza daripada jenis ayunan elektromagnet lain dalam panjang gelombang (lihat jadual) dan tenaga kuantum. Semakin pendek panjang gelombang, semakin tinggi frekuensi, tenaga dan kuasa penembusannya. Panjang gelombang sinar-X berada dalam julat

    . Dengan menukar panjang gelombang sinaran X-ray, keupayaan penembusannya boleh dilaraskan. X-ray mempunyai panjang gelombang yang sangat pendek, tetapi frekuensi getaran yang tinggi, dan oleh itu tidak dapat dilihat oleh mata manusia. Oleh kerana tenaganya yang besar, quanta mempunyai kuasa penembusan yang hebat, yang merupakan salah satu sifat utama yang memastikan penggunaan sinaran sinar-X dalam perubatan dan sains lain.

    Ciri-ciri sinaran X-ray

    Intensiti- ciri kuantitatif sinaran X-ray, yang dinyatakan dengan bilangan sinar yang dipancarkan oleh tiub per unit masa. Keamatan sinaran X-ray diukur dalam miliamp. Membandingkannya dengan keamatan cahaya yang boleh dilihat daripada lampu pijar konvensional, kita boleh membuat analogi: sebagai contoh, lampu 20 watt akan bersinar dengan satu keamatan, atau kekuatan, dan lampu 200 watt akan bersinar dengan yang lain, manakala kualiti cahaya itu sendiri (spektrumnya) adalah sama . Keamatan sinar-X pada asasnya adalah jumlahnya. Setiap elektron mencipta satu atau lebih kuanta sinaran di anod, oleh itu, bilangan sinar-X apabila mendedahkan objek dikawal dengan menukar bilangan elektron yang cenderung kepada anod dan bilangan interaksi elektron dengan atom sasaran tungsten. , yang boleh dilakukan dalam dua cara:

    1. Dengan menukar tahap pemanasan lingkaran katod menggunakan pengubah injak turun (bilangan elektron yang dijana semasa pelepasan akan bergantung pada berapa panas lingkaran tungsten, dan bilangan kuanta sinaran akan bergantung pada bilangan elektron);
    2. Dengan menukar magnitud voltan tinggi yang dibekalkan oleh pengubah langkah naik ke kutub tiub - katod dan anod (semakin tinggi voltan digunakan pada kutub tiub, semakin banyak tenaga kinetik yang diterima oleh elektron, yang , kerana tenaga mereka, boleh berinteraksi dengan beberapa atom bahan anod secara bergilir - lihat. nasi. 5; elektron dengan tenaga yang rendah akan dapat memasuki interaksi yang lebih sedikit).

    Keamatan sinar-X (arus anod) didarab dengan masa pendedahan (masa operasi tiub) sepadan dengan pendedahan sinar-X, yang diukur dalam mAs (miliampere sesaat). Pendedahan ialah parameter yang, seperti keamatan, mencirikan bilangan sinar yang dipancarkan oleh tiub sinar-X. Satu-satunya perbezaan ialah pendedahan juga mengambil kira masa operasi tiub (contohnya, jika tiub berfungsi selama 0.01 saat, maka bilangan sinar akan menjadi satu, dan jika 0.02 saat, maka bilangan sinar akan menjadi berbeza - dua kali lagi). Pendedahan sinaran ditetapkan oleh ahli radiologi pada panel kawalan mesin X-ray, bergantung pada jenis pemeriksaan, saiz objek yang diperiksa dan tugas diagnostik.

    Ketegaran- ciri kualitatif sinaran x-ray. Ia diukur dengan magnitud voltan tinggi pada tiub - dalam kilovolt. Menentukan kuasa penembusan sinar-x. Ia dikawal oleh voltan tinggi yang dibekalkan kepada tiub sinar-X oleh pengubah injak naik. Lebih tinggi beza keupayaan dicipta merentasi elektrod tiub, lebih banyak daya elektron ditolak dari katod dan tergesa-gesa ke anod dan lebih kuat perlanggaran mereka dengan anod. Lebih kuat perlanggaran mereka, lebih pendek panjang gelombang sinaran sinar-X yang terhasil dan lebih tinggi keupayaan penembusan gelombang ini (atau kekerasan sinaran, yang, seperti keamatan, dikawal pada panel kawalan oleh parameter voltan pada tiub - kilovoltan).

    nasi. 7 - Pergantungan panjang gelombang pada tenaga gelombang:

    λ - panjang gelombang;
    E - tenaga gelombang

    • Semakin tinggi tenaga kinetik elektron yang bergerak, semakin kuat impaknya pada anod dan semakin pendek panjang gelombang sinaran sinar-X yang terhasil. Sinaran X-ray dengan panjang gelombang panjang dan kuasa penembusan rendah dipanggil "lembut"; sinaran X-ray dengan panjang gelombang pendek dan kuasa penembusan tinggi dipanggil "keras".
    nasi. 8 - Hubungan antara voltan pada tiub sinar-X dan panjang gelombang sinaran sinar-X yang terhasil:
    • Semakin tinggi voltan digunakan pada kutub tiub, semakin kuat beza keupayaan muncul di atasnya, oleh itu, tenaga kinetik elektron yang bergerak akan lebih tinggi. Voltan pada tiub menentukan kelajuan elektron dan daya perlanggaran mereka dengan bahan anod; oleh itu, voltan menentukan panjang gelombang sinaran sinar-X yang terhasil.

    Klasifikasi tiub sinar-X

    1. Dengan tujuan
      1. Diagnostik
      2. Terapeutik
      3. Untuk analisis struktur
      4. Untuk lut sinar
    2. Mengikut reka bentuk
      1. Dengan fokus
    • Tumpuan tunggal (satu lingkaran pada katod, dan satu titik fokus pada anod)
    • Bifocal (terdapat dua lingkaran berbeza saiz pada katod, dan dua titik fokus pada anod)
    1. Mengikut jenis anod
    • Pegun (tetap)
    • Berpusing

    X-ray digunakan bukan sahaja untuk tujuan diagnostik sinar-x, tetapi juga untuk tujuan terapeutik. Seperti yang dinyatakan di atas, keupayaan sinaran X-ray untuk menyekat pertumbuhan sel tumor memungkinkan untuk menggunakannya dalam terapi sinaran untuk kanser. Sebagai tambahan kepada bidang perubatan aplikasi, sinaran sinar-X telah menemui aplikasi yang meluas dalam kejuruteraan, sains bahan, kristalografi, kimia dan biokimia: sebagai contoh, adalah mungkin untuk mengenal pasti kecacatan struktur dalam pelbagai produk (rel, kimpalan, dll.) menggunakan sinaran X-ray. Jenis penyelidikan ini dipanggil pengesanan kecacatan. Dan di lapangan terbang, stesen kereta api dan tempat sesak lain, introskop televisyen X-ray digunakan secara aktif untuk mengimbas bagasi tangan dan bagasi untuk tujuan keselamatan.

    Bergantung pada jenis anod, tiub sinar-X berbeza dalam reka bentuk. Disebabkan fakta bahawa 99% daripada tenaga kinetik elektron ditukar kepada tenaga haba, semasa operasi tiub, pemanasan anod yang ketara berlaku - sasaran tungsten sensitif sering terbakar. Anod disejukkan dalam tiub sinar-X moden dengan memutarkannya. Anod berputar mempunyai bentuk cakera, yang mengedarkan haba secara sama rata ke seluruh permukaannya, menghalang pemanasan melampau tempatan sasaran tungsten.

    Reka bentuk tiub sinar-X juga berbeza dari segi fokus. Titik fokus ialah kawasan anod di mana pancaran sinar-X yang berfungsi dijana. Terbahagi kepada titik fokus sebenar dan titik fokus berkesan ( nasi. 12). Oleh kerana anod bersudut, titik fokus berkesan adalah lebih kecil daripada yang sebenar. Saiz titik fokus yang berbeza digunakan bergantung pada saiz kawasan imej. Lebih besar kawasan imej, lebih luas tempat tumpuan mestilah meliputi keseluruhan kawasan imej. Walau bagaimanapun, tempat fokus yang lebih kecil menghasilkan kejelasan imej yang lebih baik. Oleh itu, apabila menghasilkan imej kecil, filamen pendek digunakan dan elektron diarahkan ke kawasan sasaran kecil anod, mewujudkan tempat fokus yang lebih kecil.


    nasi. 9 - Tiub sinar-X dengan anod pegun.
    nasi. 10 - Tiub sinar-X dengan anod berputar.
    nasi. 11 - Peranti tiub sinar-X dengan anod berputar.
    nasi. 12 ialah gambar rajah pembentukan titik fokus yang nyata dan berkesan.

    KULIAH

    X-RAY

      Sifat X-ray

      Sinaran X-ray Bremsstrahlung, sifat spektrumnya.

      Radiasi sinar-X ciri (untuk rujukan).

      Interaksi sinaran X-ray dengan jirim.

      Asas fizikal penggunaan sinaran x-ray dalam perubatan.

    X-ray (X - rays) ditemui oleh K. Roentgen, yang pada tahun 1895 menjadi pemenang Nobel pertama dalam fizik.

      Sifat X-ray

    sinaran X-ray – gelombang elektromagnet dengan panjang dari 80 hingga 10–5 nm. Sinaran sinar-X gelombang panjang bertindih oleh sinaran UV gelombang pendek, dan sinaran sinar-X gelombang pendek bertindih oleh sinaran gelombang panjang .

    X-ray dihasilkan dalam tiub X-ray. Rajah 1.

    K – katod

    1 – rasuk elektron

    2 – Sinaran X-ray

    nasi. 1. Peranti tiub sinar-X.

    Tiub itu ialah kelalang kaca (dengan vakum yang mungkin tinggi: tekanan di dalamnya adalah kira-kira 10–6 mm Hg) dengan dua elektrod: anod A dan katod K, yang mana voltan tinggi U (beberapa ribu volt) digunakan. Katod adalah sumber elektron (disebabkan oleh fenomena pelepasan termionik). Anod ialah rod logam yang mempunyai permukaan condong untuk mengarahkan sinaran X-ray yang terhasil pada sudut ke paksi tiub. Ia diperbuat daripada bahan pengalir haba yang tinggi untuk menghilangkan haba yang dihasilkan oleh pengeboman elektron. Di hujung serong terdapat plat logam refraktori (contohnya, tungsten).

    Pemanasan kuat anod adalah disebabkan oleh fakta bahawa majoriti elektron dalam rasuk katod, apabila mencapai anod, mengalami banyak perlanggaran dengan atom bahan dan memindahkan tenaga yang besar kepada mereka.

    Di bawah pengaruh voltan tinggi, elektron yang dipancarkan oleh filamen katod panas dipercepatkan kepada tenaga tinggi. Tenaga kinetik elektron ialah mv 2/2. Ia sama dengan tenaga yang diperolehi semasa bergerak dalam medan elektrostatik tiub:

    mv 2/2 = eU (1)

    di mana m, e ialah jisim dan cas elektron, U ialah voltan pecutan.

    Proses yang membawa kepada kemunculan sinaran sinar-X bremsstrahlung disebabkan oleh nyahpecutan sengit elektron dalam bahan anod oleh medan elektrostatik nukleus atom dan elektron atom.

    Mekanisme kejadian boleh dibentangkan seperti berikut. Elektron yang bergerak ialah arus tertentu yang membentuk medan magnetnya sendiri. Memperlahankan elektron adalah penurunan dalam kekuatan arus dan, oleh itu, perubahan dalam aruhan medan magnet, yang akan menyebabkan kemunculan medan elektrik berselang-seli, i.e. penampilan gelombang elektromagnet.

    Oleh itu, apabila zarah bercas terbang ke dalam jirim, ia diperlahankan, kehilangan tenaga dan kelajuannya, dan memancarkan gelombang elektromagnet.

      Sifat spektrum bremsstrahlung sinar-X .

    Jadi, dalam kes nyahpecutan elektron dalam bahan anod, Sinaran X-ray Bremsstrahlung.

    Spektrum sinar-X bremsstrahlung adalah berterusan. Sebabnya adalah seperti berikut.

    Apabila elektron dinyahpecutan, sebahagian daripada tenaga pergi untuk memanaskan anod (E 1 = Q), bahagian lain untuk mencipta foton sinar-x (E 2 = hv), jika tidak, eU = hv + Q. Hubungan antara ini bahagian adalah rawak.

    Oleh itu, spektrum bremsstrahlung sinar-X yang berterusan terbentuk disebabkan oleh nyahpecutan banyak elektron, setiap satu daripadanya memancarkan satu kuantum sinar-X hv (h) dengan nilai yang ditentukan dengan ketat. Besarnya kuantum ini berbeza untuk elektron yang berbeza. Kebergantungan fluks tenaga sinar-X pada panjang gelombang , i.e. Spektrum sinar-X ditunjukkan dalam Rajah 2.

    Rajah.2. Spektrum sinar-X Bremsstrahlung: a) pada voltan berbeza U dalam tiub; b) pada suhu yang berbeza T katod.

    Sinaran gelombang pendek (keras) mempunyai kuasa penembusan yang lebih besar daripada sinaran gelombang panjang (lembut). Sinaran lembut lebih kuat diserap oleh jirim.

    Pada bahagian panjang gelombang pendek, spektrum berakhir secara tiba-tiba pada panjang gelombang tertentu  m i n . Bremsstrahlung gelombang pendek sedemikian berlaku apabila tenaga yang diperolehi oleh elektron dalam medan pecutan ditukar sepenuhnya kepada tenaga foton (Q = 0):

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

     min (nm) = 1.23/UkV

    Komposisi spektrum sinaran bergantung pada voltan pada tiub sinar-X; dengan peningkatan voltan, nilai  m i n beralih ke arah panjang gelombang pendek (Rajah 2a).

    Apabila suhu T katod berubah, pelepasan elektron meningkat. Akibatnya, arus I dalam tiub meningkat, tetapi komposisi spektrum sinaran tidak berubah (Rajah 2b).

    Aliran tenaga Ф  bremsstrahlung adalah berkadar terus dengan kuasa dua voltan U antara anod dan katod, kekuatan semasa I dalam tiub dan nombor atom Z bahan anod:

    Ф = kZU 2 I. (3)

    di mana k = 10 –9 W/(V 2 A).

      Radiasi sinar-X ciri (untuk rujukan).

    Peningkatan voltan pada tiub sinar-X membawa kepada penampilan spektrum garisan terhadap latar belakang spektrum berterusan, yang sepadan dengan sinaran sinar-X ciri. Sinaran ini khusus untuk bahan anod.

    Mekanisme kejadiannya adalah seperti berikut. Pada voltan tinggi, elektron dipercepatkan (dengan tenaga tinggi) menembusi jauh ke dalam atom dan mengetuk elektron dari lapisan dalamannya. Elektron dari aras atas bergerak ke tempat bebas, akibatnya foton sinaran ciri dipancarkan.

    Spektrum sinaran sinar-X ciri berbeza daripada spektrum optik.

    - Keseragaman.

    Keseragaman spektrum ciri adalah disebabkan oleh fakta bahawa lapisan elektronik dalaman atom yang berbeza adalah sama dan berbeza hanya secara bertenaga disebabkan oleh tindakan daya dari nukleus, yang meningkat dengan peningkatan nombor atom unsur. Oleh itu, spektrum ciri beralih ke frekuensi yang lebih tinggi dengan peningkatan cas nuklear. Ini telah disahkan secara eksperimen oleh seorang pekerja Roentgen - Moseley, yang mengukur frekuensi peralihan sinar-X untuk 33 elemen. Mereka menetapkan undang-undang.

    UNDANG-UNDANG MOSLEY Punca kuasa dua bagi frekuensi sinaran ciri ialah fungsi linear bagi nombor siri unsur:

    = A  (Z – B), (4)

    di mana v ialah kekerapan garis spektrum, Z ialah nombor atom unsur pemancar. A, B ialah pemalar.

    Kepentingan undang-undang Moseley terletak pada fakta bahawa dari pergantungan ini adalah mungkin untuk menentukan nombor atom unsur yang dikaji dengan tepat berdasarkan frekuensi diukur garis sinar-X. Ini memainkan peranan yang besar dalam penempatan unsur dalam jadual berkala.

      Kebebasan daripada sebatian kimia.

    Spektrum sinar-X ciri atom tidak bergantung pada sebatian kimia di mana atom unsur dimasukkan. Sebagai contoh, spektrum sinar-X bagi atom oksigen adalah sama untuk O 2, H 2 O, manakala spektrum optik bagi sebatian ini adalah berbeza. Ciri spektrum sinar-X atom ini berfungsi sebagai asas untuk nama " sinaran ciri".

      Interaksi sinar-X dengan jirim

    Kesan sinaran X-ray pada objek ditentukan oleh proses utama interaksi X-ray foton dengan elektron atom dan molekul jirim.

    Sinaran X-ray dalam jirim diserap atau meresap. Dalam kes ini, pelbagai proses boleh berlaku, yang ditentukan oleh nisbah tenaga foton sinar-X hv dan tenaga pengionan A dan (tenaga pengionan A dan merupakan tenaga yang diperlukan untuk mengeluarkan elektron dalaman di luar atom atau molekul) .

    A) Penyebaran koheren(penyerakan sinaran gelombang panjang) berlaku apabila hubungan itu berpuas hati

    Untuk foton, disebabkan oleh interaksi dengan elektron, hanya arah pergerakan berubah (Rajah 3a), tetapi tenaga hv dan panjang gelombang tidak berubah (oleh itu penyerakan ini dipanggil koheren). Oleh kerana tenaga foton dan atom tidak berubah, penyebaran koheren tidak menjejaskan objek biologi, tetapi apabila mencipta perlindungan terhadap sinaran X-ray, kemungkinan mengubah arah utama rasuk harus diambil kira.

    b) Kesan foto berlaku apabila

    Dalam kes ini, dua kes boleh direalisasikan.

      Foton diserap, elektron dipisahkan daripada atom (Rajah 3b). Pengionan berlaku. Elektron yang terlepas memperoleh tenaga kinetik: E к = hv – A и. Jika tenaga kinetik tinggi, maka elektron boleh mengionkan atom jiran dengan perlanggaran, membentuk atom baru. menengah elektron.

      Foton diserap, tetapi tenaganya tidak mencukupi untuk mengeluarkan elektron, dan pengujaan atom atau molekul(Gamb. 3c). Ini selalunya membawa kepada pelepasan foton yang berikutnya di kawasan yang boleh dilihat (pencahayaan sinar-x), dan dalam tisu kepada pengaktifan molekul dan tindak balas fotokimia. Kesan fotoelektrik berlaku terutamanya pada elektron kulit dalaman atom Z tinggi.

    V) Taburan yang tidak koheren(Kesan Compton, 1922) berlaku apabila tenaga foton jauh lebih besar daripada tenaga pengionan

    Dalam kes ini, elektron dikeluarkan daripada atom (elektron sedemikian dipanggil elektron mundur), memperoleh beberapa tenaga kinetik E k, tenaga foton itu sendiri berkurangan (Rajah 4d):

    hv = hv" + A dan + E k. (5)

    Sinaran yang dihasilkan dengan frekuensi (panjang) yang berubah dipanggil menengah, ia tersebar ke semua arah.

    Elektron mundur, jika mereka mempunyai tenaga kinetik yang mencukupi, boleh mengionkan atom jiran melalui perlanggaran. Oleh itu, akibat daripada penyerakan yang tidak koheren, sinaran sinar-X bertaburan sekunder terbentuk dan pengionan atom bahan berlaku.

    Proses yang ditunjukkan (a, b, c) boleh menyebabkan beberapa proses berikutnya. Contohnya (Gamb. 3d), Jika, semasa kesan fotoelektrik, elektron pada kulit dalam dipisahkan daripada atom, maka elektron dari tahap yang lebih tinggi boleh mengambil tempatnya, yang disertai oleh sinaran sinar-X ciri sekunder bahan yang diberikan. Foton sinaran sekunder, berinteraksi dengan elektron atom jiran, boleh, seterusnya, menyebabkan fenomena sekunder.

    serakan koheren

    eh tenaga dan panjang gelombang kekal tidak berubah

    kesan foto

    foton diserap, e - dipisahkan daripada atom - pengionan

    hv = A dan + E k

    atom A teruja apabila penyerapan foton, R – pendaran sinar-X

    hamburan yang tidak koheren

    hv = hv"+A dan +E kepada

    proses sekunder dalam kesan fotoelektrik

    nasi. 3 Mekanisme interaksi sinaran X-ray dengan jirim

    Asas fizikal penggunaan x-ray dalam perubatan

    Apabila sinaran X-ray jatuh pada badan, ia dipantulkan sedikit dari permukaannya, tetapi terutamanya menembusi jauh ke dalamnya, manakala ia sebahagiannya diserap dan bertaburan, dan sebahagiannya melaluinya.

    Hukum melemahkan.

    Fluks sinar-X dilemahkan dalam bahan mengikut undang-undang:

    Ф = Ф 0 e –   x (6)

    di mana  – linear pekali pengecilan, yang amat bergantung kepada ketumpatan bahan. Ia bersamaan dengan jumlah tiga sebutan yang sepadan dengan serakan koheren  1, tidak koheren  2 dan kesan fotoelektrik  3:

     =  1 +  2 +  3 . (7)

    Sumbangan setiap istilah ditentukan oleh tenaga foton. Di bawah ialah hubungan antara proses ini untuk tisu lembut (air).

    Tenaga, keV

    Kesan foto

    Kesan Compton

    Nikmati pekali pengecilan jisim, yang tidak bergantung kepada ketumpatan bahan :

     m = /. (8)

    Pekali pengecilan jisim bergantung pada tenaga foton dan pada nombor atom bahan penyerap:

     m = k 3 Z 3 . (9)

    Pekali kelemahan jisim tulang dan tisu lembut (air) adalah berbeza:  m tulang / m air = 68.

    Sekiranya badan yang tidak homogen diletakkan di laluan sinar-x dan skrin pendarfluor diletakkan di hadapannya, maka badan ini, menyerap dan melemahkan sinaran, membentuk bayang-bayang pada skrin. Dengan sifat bayang-bayang ini seseorang boleh menilai bentuk, ketumpatan, struktur, dan dalam banyak kes sifat badan. Itu. Perbezaan ketara dalam penyerapan sinaran sinar-X oleh tisu yang berbeza membolehkan seseorang melihat imej organ dalaman dalam unjuran bayang-bayang.

    Jika organ yang diperiksa dan tisu sekeliling sama-sama melemahkan sinaran x-ray, maka agen kontras digunakan. Sebagai contoh, setelah mengisi perut dan usus dengan jisim barium sulfat seperti bubur (BaS0 4), seseorang dapat melihat imej bayang-bayangnya (nisbah pekali pengecilan ialah 354).

    Penggunaan dalam perubatan.

    Dalam bidang perubatan, sinar-X digunakan dengan tenaga foton antara 60 hingga 100-120 keV untuk diagnostik dan 150-200 keV untuk terapi.

    Diagnostik sinar-X pengecaman penyakit menggunakan pemeriksaan X-ray badan.

    Diagnostik sinar-X digunakan dalam pelbagai cara, yang diberikan di bawah.

      Dengan fluoroskopi Tiub x-ray terletak di belakang pesakit. Di hadapannya adalah skrin pendarfluor. Imej bayangan (positif) diperhatikan pada skrin. Dalam setiap kes individu, kekerasan sinaran yang sesuai dipilih supaya ia melalui tisu lembut, tetapi cukup diserap oleh yang padat. Jika tidak, anda akan mendapat bayangan seragam. Pada skrin, jantung dan tulang rusuk kelihatan gelap, paru-paru terang.

      Dengan radiografi objek diletakkan di atas kaset yang mengandungi filem dengan emulsi fotografi khas. Tiub sinar-X diletakkan di atas objek. Radiograf yang terhasil memberikan imej negatif, i.e. sebaliknya berbeza dengan gambar yang diperhatikan semasa transiluminasi. Dalam kaedah ini, imej lebih jelas daripada dalam (1), jadi butiran diperhatikan yang sukar dilihat melalui penghantaran.

    Versi yang menjanjikan kaedah ini ialah X-ray tomografi dan "versi mesin" - komputer tomografi.

    3. Dengan fluorografi, Imej dari skrin besar ditangkap pada filem berformat kecil yang sensitif. Apabila melihat, gambar-gambar dilihat menggunakan pembesar khas.

    Terapi sinar-X– penggunaan x-ray untuk memusnahkan tumor malignan.

    Kesan biologi radiasi adalah untuk mengganggu fungsi penting, terutamanya sel yang membiak dengan cepat.

    TOMOGRAFI KOMPUTER (CT)

    Kaedah tomografi pengiraan sinar-X adalah berdasarkan membina semula imej bahagian tertentu badan pesakit dengan merekodkan sejumlah besar unjuran sinar-X bahagian ini, dilakukan pada sudut yang berbeza. Maklumat daripada penderia yang merekodkan unjuran ini memasuki komputer, yang, menggunakan program khas, mengira pengedaran ketatsaiz sampel dalam bahagian di bawah kajian dan memaparkannya pada skrin paparan. Imej keratan rentas badan pesakit yang diperoleh dengan cara ini dicirikan oleh kejelasan yang sangat baik dan kandungan maklumat yang tinggi. Program ini membenarkan, jika perlu, meningkat kontras imej V berpuluh malah ratusan kali. Ini memperluaskan keupayaan diagnostik kaedah.

    Juruvideo (peranti dengan pemprosesan imej X-ray digital) dalam pergigian moden.

    Dalam pergigian, pemeriksaan X-ray adalah kaedah diagnostik utama. Walau bagaimanapun, beberapa ciri organisasi dan teknikal tradisional diagnostik x-ray menjadikannya tidak selesa sepenuhnya untuk kedua-dua klinik pesakit dan pergigian. Ini adalah, pertama sekali, keperluan untuk sentuhan pesakit dengan sinaran mengion, yang sering menghasilkan beban sinaran yang ketara pada badan; ia juga merupakan keperluan untuk proses foto, dan oleh itu keperluan untuk fotoreagen, termasuk yang toksik. Ini, akhirnya, arkib besar, folder berat dan sampul surat dengan filem x-ray.

    Di samping itu, tahap perkembangan pergigian semasa menjadikan penilaian subjektif radiograf oleh mata manusia tidak mencukupi. Ternyata, daripada pelbagai warna kelabu yang terkandung dalam imej x-ray, mata hanya melihat 64.

    Adalah jelas bahawa untuk mendapatkan imej yang jelas dan terperinci mengenai tisu keras sistem dentofacial dengan pendedahan radiasi yang minimum, penyelesaian lain diperlukan. Pencarian membawa kepada penciptaan sistem radiografi yang dipanggil, videograf - sistem radiografi digital.

    Tanpa butiran teknikal, prinsip operasi sistem sedemikian adalah seperti berikut. Sinaran sinar-X melalui objek bukan ke filem fotosensitif, tetapi ke sensor intraoral khas (matriks elektronik khas). Isyarat yang sepadan dari matriks dihantar ke peranti pendigitalan (penukar analog-ke-digital, ADC) yang disambungkan ke komputer, yang menukarnya ke dalam bentuk digital. Perisian khas mencipta imej X-ray pada skrin komputer dan membolehkan anda memprosesnya, menyimpannya pada medium storan keras atau fleksibel (pemacu keras, cakera liut) dan mencetaknya sebagai fail sebagai gambar.

    Dalam sistem digital, imej x-ray ialah koleksi titik yang mempunyai nilai skala kelabu digital yang berbeza. Pengoptimuman paparan maklumat yang disediakan oleh program memungkinkan untuk mendapatkan bingkai yang optimum dalam kecerahan dan kontras dengan dos sinaran yang agak rendah.

    Dalam sistem moden, yang dicipta, sebagai contoh, oleh Trophy (Perancis) atau Schick (AS), 4096 warna kelabu digunakan semasa membentuk bingkai, masa pendedahan bergantung pada objek kajian dan, secara purata, adalah perseratus - persepuluh satu saat, mengurangkan pendedahan sinaran berhubung dengan filem - sehingga 90% untuk sistem intraoral, sehingga 70% untuk juruvideo panorama.

    Apabila memproses imej, juruvideo boleh:

      Terima imej positif dan negatif, imej pseudo-warna dan imej pelepasan.

      Tingkatkan kontras dan besarkan kawasan yang menarik dalam imej.

      Menilai perubahan dalam ketumpatan tisu pergigian dan struktur tulang, memantau keseragaman pengisian saluran.

      Dalam endodontik, tentukan panjang saluran sebarang kelengkungan, dan dalam pembedahan, pilih saiz implan dengan ketepatan 0.1 mm.

      Sistem pengesan Karies yang unik dengan unsur kecerdasan buatan semasa menganalisis imej membolehkan anda mengesan karies pada peringkat spot, karies akar dan karies tersembunyi.

    “Ф” dalam formula (3) merujuk kepada keseluruhan julat panjang gelombang yang dipancarkan dan sering dipanggil “Fluks tenaga bersepadu”.

    Pada tahun 1895, ahli fizik Jerman Roentgen, menjalankan eksperimen pada laluan arus antara dua elektrod dalam vakum, mendapati bahawa skrin yang ditutup dengan bahan pendarfluor (garam barium) bersinar, walaupun tiub pelepasan ditutup dengan skrin kadbod hitam - ini ialah bagaimana sinaran menembusi melalui halangan legap, dipanggil sinar-X sinar-X. Telah didapati bahawa sinaran sinar-X, tidak dapat dilihat oleh manusia, diserap dalam objek legap semakin kuat, semakin tinggi nombor atom (ketumpatan) penghalang, jadi sinar-X mudah melalui tisu lembut badan manusia, tetapi disimpan oleh tulang rangka. Sumber sinar-X yang berkuasa telah direka bentuk untuk membolehkan bahagian logam menerangi dan mencari kecacatan dalaman di dalamnya.

    Ahli fizik Jerman Laue mencadangkan bahawa sinar-X adalah sinaran elektromagnet yang sama seperti sinar cahaya yang boleh dilihat, tetapi dengan panjang gelombang yang lebih pendek dan semua undang-undang optik terpakai kepada mereka, termasuk kemungkinan pembelauan. Dalam optik cahaya yang boleh dilihat, pembelauan pada tahap asas boleh diwakili sebagai pantulan cahaya daripada sistem garis - kisi pembelauan, yang berlaku hanya pada sudut tertentu, dan sudut pantulan sinar berkaitan dengan sudut tuju , jarak antara garis parut difraksi dan panjang gelombang sinaran kejadian. Untuk pembelauan berlaku, jarak antara garis mestilah lebih kurang sama dengan panjang gelombang cahaya tuju.

    Laue mencadangkan bahawa sinar-X mempunyai panjang gelombang yang hampir dengan jarak antara atom individu dalam kristal, i.e. atom dalam hablur mencipta kisi pembelauan untuk sinar-x. X-ray yang diarahkan pada permukaan kristal dipantulkan pada plat fotografi, seperti yang diramalkan oleh teori.

    Sebarang perubahan dalam kedudukan atom mempengaruhi corak pembelauan, dan dengan mengkaji pembelauan sinar-X, seseorang boleh mengetahui susunan atom dalam kristal dan perubahan dalam susunan ini di bawah sebarang pengaruh fizikal, kimia dan mekanikal pada kristal.

    Pada masa kini, analisis sinar-X digunakan dalam banyak bidang sains dan teknologi; dengan bantuannya, susunan atom dalam bahan sedia ada telah ditentukan dan bahan baru telah dicipta dengan struktur dan sifat tertentu. Kemajuan terkini dalam bidang ini (bahan nano, logam amorf, bahan komposit) mewujudkan satu bidang aktiviti untuk generasi saintifik seterusnya.

    Kejadian dan sifat sinaran X-ray

    Sumber sinar-X ialah tiub sinar-X, yang mempunyai dua elektrod - katod dan anod. Apabila katod dipanaskan, pelepasan elektron berlaku; elektron yang terlepas dari katod dipercepatkan oleh medan elektrik dan menyerang permukaan anod. Apa yang membezakan tiub sinar-X daripada tiub radio konvensional (diod) adalah terutamanya voltan pecutan yang lebih tinggi (lebih daripada 1 kV).

    Apabila elektron meninggalkan katod, medan elektrik memaksanya untuk terbang ke arah anod, sementara kelajuannya terus meningkat; elektron membawa medan magnet, yang kekuatannya meningkat dengan peningkatan kelajuan elektron. Mencapai permukaan anod, elektron diperlahankan secara mendadak, dan nadi elektromagnet dengan panjang gelombang dalam selang tertentu muncul (bremsstrahlung). Pengagihan keamatan sinaran ke atas panjang gelombang bergantung pada bahan anod tiub sinar-X dan voltan yang digunakan, manakala pada bahagian gelombang pendek lengkung ini bermula dengan ambang tertentu panjang gelombang minimum, bergantung kepada voltan yang digunakan. Gabungan sinar dengan semua panjang gelombang yang mungkin membentuk spektrum berterusan, dan panjang gelombang yang sepadan dengan keamatan maksimum ialah 1.5 kali panjang gelombang minimum.

    Apabila voltan meningkat, spektrum sinar-X berubah secara mendadak disebabkan oleh interaksi atom dengan elektron bertenaga tinggi dan kuanta sinar-X primer. Atom mengandungi cangkerang elektron dalaman (aras tenaga), yang bilangannya bergantung pada nombor atom (dilambangkan dengan huruf K, L, M, dsb.) Elektron dan sinar-X primer mengetuk elektron daripada satu aras tenaga ke aras tenaga yang lain. Keadaan metastabil timbul dan untuk peralihan kepada keadaan stabil lompatan elektron ke arah yang bertentangan diperlukan. Lompatan ini disertai dengan pembebasan kuantum tenaga dan kemunculan sinaran sinar-X. Tidak seperti sinar-X dengan spektrum berterusan, sinaran ini mempunyai julat panjang gelombang yang sangat sempit dan keamatan tinggi (sinaran ciri) ( cm. nasi.). Bilangan atom yang menentukan keamatan sinaran ciri adalah sangat besar; contohnya, untuk tiub sinar-X dengan anod kuprum pada voltan 1 kV dan arus 15 mA, 10 14 –10 15 atom menghasilkan ciri sinaran dalam 1 s. Nilai ini dikira sebagai nisbah jumlah kuasa sinaran sinar-X kepada tenaga kuantum sinar-X daripada kulit-K (siri-K sinaran ciri sinar-X). Jumlah kuasa sinaran X-ray hanya 0.1% daripada penggunaan kuasa, selebihnya hilang terutamanya disebabkan penukaran kepada haba.

    Oleh kerana keamatan tinggi dan julat panjang gelombang yang sempit, sinar-X ciri adalah jenis sinaran utama yang digunakan dalam penyelidikan saintifik dan kawalan proses. Serentak dengan sinaran siri K, sinaran siri L dan M dihasilkan, yang mempunyai panjang gelombang yang jauh lebih panjang, tetapi penggunaannya terhad. Siri K mempunyai dua komponen dengan panjang gelombang dekat a dan b, manakala keamatan komponen b adalah 5 kali kurang daripada a. Sebaliknya, komponen-a dicirikan oleh dua panjang gelombang yang sangat dekat, keamatan satu daripadanya adalah 2 kali lebih besar daripada yang lain. Untuk mendapatkan sinaran dengan satu panjang gelombang (sinaran monokromatik), kaedah khas telah dibangunkan yang menggunakan pergantungan penyerapan dan pembelauan sinar-x pada panjang gelombang. Peningkatan dalam nombor atom unsur dikaitkan dengan perubahan dalam ciri-ciri kulit elektron, dan semakin tinggi nombor atom bahan anod tiub sinar-X, semakin pendek panjang gelombang siri-K. Yang paling banyak digunakan ialah tiub dengan anod yang diperbuat daripada unsur dengan nombor atom dari 24 hingga 42 (Cr, Fe, Co, Cu, Mo) dan panjang gelombang dari 2.29 hingga 0.712 A (0.229 - 0.712 nm).

    Sebagai tambahan kepada tiub sinar-X, sumber sinaran sinar-X boleh menjadi isotop radioaktif, ada yang boleh memancarkan sinar-X secara langsung, yang lain memancarkan elektron dan zarah-a yang menjana sinar-X apabila mengebom sasaran logam. Keamatan sinaran sinar-X daripada sumber radioaktif biasanya lebih rendah daripada tiub sinar-X (kecuali kobalt radioaktif, yang digunakan dalam pengesanan kecacatan dan menghasilkan sinaran dengan panjang gelombang yang sangat pendek - sinaran g), ia adalah bersaiz kecil dan tidak memerlukan elektrik. Sinar-X synchrotron dihasilkan dalam pemecut elektron; panjang gelombang sinaran ini jauh lebih panjang daripada yang diperoleh dalam tiub sinar-X (sinar-X lembut), dan keamatannya adalah beberapa urutan magnitud lebih tinggi daripada keamatan sinaran sinar-X. tiub. Terdapat juga sumber semula jadi sinaran X-ray. Kekotoran radioaktif telah ditemui dalam banyak mineral, dan pelepasan sinar-X dari objek angkasa, termasuk bintang, telah direkodkan.

    Interaksi sinar-X dengan kristal

    Dalam kajian sinar-X bahan dengan struktur kristal, corak gangguan yang terhasil daripada penyerakan sinar-X oleh elektron kepunyaan atom kekisi kristal dianalisis. Atom dianggap tidak bergerak, getaran haba mereka tidak diambil kira, dan semua elektron atom yang sama dianggap tertumpu pada satu titik - nod kekisi kristal.

    Untuk mendapatkan persamaan asas bagi pembelauan sinar-X dalam hablur, gangguan sinaran yang diserakkan oleh atom yang terletak di sepanjang garis lurus dalam kekisi kristal dipertimbangkan. Gelombang satah sinaran sinar-X monokromatik jatuh pada atom-atom ini pada sudut yang kosinusnya sama dengan 0 . Undang-undang gangguan sinar yang diserakkan oleh atom adalah serupa dengan yang sedia ada untuk kisi pembelauan, yang menyerakkan sinaran cahaya dalam julat panjang gelombang yang boleh dilihat. Untuk amplitud semua getaran untuk menambah pada jarak yang jauh dari baris atom, adalah perlu dan mencukupi bahawa perbezaan dalam laluan sinar yang datang dari setiap pasangan atom jiran mengandungi nombor integer panjang gelombang. Apabila jarak antara atom A keadaan ini kelihatan seperti:

    A(a a 0) = h l,

    di mana a ialah kosinus sudut antara baris atom dan rasuk terpesong, h – integer. Dalam semua arah yang tidak memenuhi persamaan ini, sinar tidak merambat. Oleh itu, sinar bertaburan membentuk sistem kon sepaksi, paksi sepunya ialah baris atom. Jejak kon pada satah selari dengan baris atom ialah hiperbola, dan pada satah berserenjang dengan baris itu ialah bulatan.

    Apabila sinar datang pada sudut malar, sinaran polikromatik (putih) diuraikan menjadi spektrum sinar yang dipesongkan pada sudut tetap. Oleh itu, siri atom ialah spektrograf untuk sinar-x.

    Generalisasi kepada kekisi atom dua dimensi (rata), dan kemudian kepada kekisi kristal isipadu (ruang) tiga dimensi memberikan dua lagi persamaan yang serupa, yang termasuk sudut tuju dan pantulan sinaran sinar-X dan jarak antara atom dalam tiga arah. Persamaan ini dipanggil persamaan Laue dan membentuk asas analisis difraksi sinar-X.

    Amplitud sinar yang dipantulkan dari satah atom selari bertambah, dsb. bilangan atom adalah sangat besar, sinaran yang dipantulkan boleh dikesan secara eksperimen. Keadaan pantulan diterangkan oleh persamaan Wulff–Bragg2d sinq = nl, dengan d ialah jarak antara satah atom bersebelahan, q ialah sudut ragut antara arah rasuk tuju dan satah ini dalam hablur, l ialah panjang gelombang bagi sinaran x-ray, n ialah integer yang dipanggil susunan pantulan. Sudut q ialah sudut tuju berkenaan khususnya dengan satah atom, yang tidak semestinya bertepatan dengan permukaan sampel yang dikaji.

    Beberapa kaedah analisis pembelauan sinar-X telah dibangunkan, menggunakan kedua-dua sinaran dengan spektrum berterusan dan sinaran monokromatik. Objek yang dikaji boleh menjadi pegun atau berputar, boleh terdiri daripada satu kristal (kristal tunggal) atau banyak (polikristal); sinaran difraksi boleh dirakam menggunakan filem sinar-X rata atau silinder atau pengesan sinar-X yang bergerak di sekeliling lilitan, tetapi dalam semua kes semasa percubaan dan tafsiran keputusan, persamaan Wulff-Bragg digunakan.

    Analisis sinar-X dalam sains dan teknologi

    Dengan penemuan pembelauan sinar-X, para penyelidik mempunyai kaedah yang membolehkan, tanpa mikroskop, untuk mengkaji susunan atom individu dan perubahan dalam susunan ini di bawah pengaruh luar.

    Aplikasi utama sinar-X dalam sains asas ialah analisis struktur, i.e. mewujudkan susunan spatial atom individu dalam kristal. Untuk melakukan ini, kristal tunggal ditanam dan analisis sinar-X dilakukan, mengkaji kedua-dua lokasi dan keamatan pantulan. Struktur bukan sahaja logam, tetapi juga bahan organik kompleks, di mana sel unit mengandungi beribu-ribu atom, kini telah ditentukan.

    Dalam mineralogi, struktur beribu-ribu mineral telah ditentukan menggunakan analisis sinar-X dan kaedah ekspres untuk menganalisis bahan mentah mineral telah dicipta.

    Logam mempunyai struktur kristal yang agak mudah dan kaedah sinar-X memungkinkan untuk mengkaji perubahannya semasa pelbagai rawatan teknologi dan mencipta asas fizikal teknologi baharu.

    Komposisi fasa aloi ditentukan oleh lokasi garisan pada corak difraksi sinar-X, bilangan, saiz dan bentuk kristal ditentukan oleh lebarnya, dan orientasi kristal (tekstur) ditentukan oleh keamatan. taburan dalam kon pembelauan.

    Menggunakan teknik ini, proses semasa ubah bentuk plastik dikaji, termasuk pemecahan kristal, kejadian tegasan dalaman dan ketidaksempurnaan dalam struktur kristal (dislokasi). Apabila bahan cacat dipanaskan, pelepasan tekanan dan pertumbuhan kristal (penghabluran semula) dikaji.

    Analisis sinar-X aloi menentukan komposisi dan kepekatan larutan pepejal. Apabila larutan pepejal muncul, jarak antara atom dan, akibatnya, jarak antara satah atom berubah. Perubahan ini adalah kecil, jadi kaedah ketepatan khas telah dibangunkan untuk mengukur tempoh kekisi kristal dengan ketepatan dua urutan magnitud lebih besar daripada ketepatan pengukuran menggunakan kaedah penyelidikan sinar-x konvensional. Gabungan ukuran ketepatan tempoh kekisi kristal dan analisis fasa memungkinkan untuk membina sempadan kawasan fasa dalam rajah fasa. Kaedah sinar-X juga boleh mengesan keadaan perantaraan antara larutan pepejal dan sebatian kimia - larutan pepejal tertib di mana atom bendasing tidak terletak secara rawak, seperti dalam larutan pepejal, dan pada masa yang sama tidak dengan susunan tiga dimensi, seperti dalam kimia. sebatian. Corak pembelauan sinar-X bagi larutan pepejal tersusun mengandungi garisan tambahan; tafsiran corak pembelauan sinar-x menunjukkan bahawa atom bendasing menempati tempat tertentu dalam kekisi kristal, contohnya, pada bucu kubus.

    Apabila aloi yang tidak mengalami penjelmaan fasa dipadamkan, larutan pepejal supertepu mungkin timbul, dan apabila dipanaskan lebih lanjut atau bahkan dipegang pada suhu bilik, larutan pepejal itu terurai dengan pembebasan zarah sebatian kimia. Ini adalah kesan penuaan dan ia kelihatan pada x-ray sebagai perubahan dalam kedudukan dan lebar garisan. Penyelidikan penuaan adalah penting terutamanya untuk aloi logam bukan ferus, contohnya, penuaan mengubah aloi aluminium yang lembut dan keras kepada bahan struktur tahan lama duralumin.

    Kajian sinar-X mengenai rawatan haba keluli adalah kepentingan teknologi yang paling besar. Apabila pelindapkejutan (penyejukan pantas) keluli, peralihan fasa austenit-martensit bebas resapan berlaku, yang membawa kepada perubahan dalam struktur daripada padu kepada tetragonal, i.e. sel unit itu berbentuk prisma segi empat tepat. Pada radiograf ini kelihatan sebagai pelebaran garisan dan pembahagian beberapa garisan kepada dua. Sebab-sebab kesan ini bukan sahaja perubahan dalam struktur kristal, tetapi juga berlakunya tegasan dalaman yang besar disebabkan oleh ketidakseimbangan termodinamik struktur martensit dan penyejukan secara tiba-tiba. Apabila pembajaan (memanaskan keluli yang dikeraskan), garisan pada corak pembelauan sinar-x mengecil, ini dikaitkan dengan kembalinya kepada struktur keseimbangan.

    Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, kajian sinar-X mengenai pemprosesan bahan dengan aliran tenaga tertumpu (rasuk laser, gelombang kejutan, neutron, denyutan elektron) telah memperoleh kepentingan yang besar; mereka memerlukan teknik baru dan menghasilkan kesan sinar-X baharu. Sebagai contoh, apabila pancaran laser bertindak ke atas logam, pemanasan dan penyejukan berlaku dengan begitu cepat sehinggakan semasa penyejukan, kristal dalam logam hanya mempunyai masa untuk membesar kepada saiz beberapa sel asas (nanocrystals) atau tidak mempunyai masa untuk timbul sama sekali. Selepas penyejukan, logam sedemikian kelihatan seperti logam biasa, tetapi tidak memberikan garis jelas pada corak pembelauan sinar-X, dan sinar-X yang dipantulkan diedarkan ke seluruh julat sudut ragut.

    Selepas penyinaran neutron, bintik-bintik tambahan (maksimum meresap) muncul pada corak difraksi sinar-x. Pereputan radioaktif juga menyebabkan kesan sinar-X tertentu yang dikaitkan dengan perubahan dalam struktur, serta fakta bahawa sampel yang dikaji itu sendiri menjadi sumber sinaran sinar-X.


    1. Keupayaan penembusan yang tinggi - mampu menembusi media tertentu. Sinar-X menembusi terbaik melalui media gas (tisu paru-paru); ia menembusi dengan buruk melalui bahan dengan ketumpatan elektron tinggi dan jisim atom yang tinggi (pada manusia, tulang).

    2. Pendarfluor - bercahaya. Dalam kes ini, tenaga sinaran X-ray ditukar kepada tenaga cahaya yang boleh dilihat. Pada masa ini, prinsip pendarfluor mendasari reka bentuk skrin memperhebat yang direka untuk pendedahan tambahan filem X-ray. Ini membolehkan anda mengurangkan beban sinaran pada badan pesakit yang sedang dikaji.

    3. Fotokimia - keupayaan untuk mendorong pelbagai tindak balas kimia.

    4. Keupayaan mengion - di bawah pengaruh sinar-X, atom terion (penguraian molekul neutral menjadi ion positif dan negatif yang membentuk pasangan ion.

    5. Biologi - kerosakan sel. Untuk sebahagian besar, ia disebabkan oleh pengionan struktur penting secara biologi (DNA, RNA, molekul protein, asid amino, air). Kesan biologi positif - antitumor, anti-radang.

    1. Peranti tiub rasuk

    X-ray dihasilkan dalam tiub X-ray. Tiub sinar-X ialah bekas kaca dengan vakum di dalamnya. Terdapat 2 elektrod - katod dan anod. Katod adalah lingkaran tungsten nipis. Anod dalam tiub lama ialah rod kuprum berat dengan permukaan serong menghadap katod. Plat logam refraktori telah dipateri pada permukaan serong anod - cermin anod (anod menjadi sangat panas semasa operasi). Di tengah cermin ialah Fokus tiub sinar-X- Ini adalah tempat di mana X-ray dihasilkan. Lebih kecil nilai fokus, lebih jelas kontur subjek yang difoto. Fokus kecil dianggap sebagai 1x1 mm, atau lebih kecil.

    Dalam mesin sinar-X moden, elektrod diperbuat daripada logam refraktori. Biasanya tiub dengan anod berputar digunakan. Semasa operasi, anod diputar menggunakan peranti khas, dan elektron yang terbang dari katod jatuh pada fokus optik. Disebabkan oleh putaran anod, kedudukan fokus optik berubah sepanjang masa, jadi tiub sedemikian lebih tahan lama dan tidak haus untuk masa yang lama.

    Bagaimanakah X-ray dihasilkan? Pertama, filamen katod dipanaskan. Untuk melakukan ini, menggunakan pengubah langkah turun, voltan pada tiub dikurangkan daripada 220 kepada 12-15V. Filamen katod menjadi panas, elektron di dalamnya mula bergerak lebih cepat, beberapa elektron meninggalkan filamen dan awan elektron bebas terbentuk di sekelilingnya. Selepas ini, arus voltan tinggi dihidupkan, yang diperoleh menggunakan pengubah langkah naik. Mesin X-ray diagnostik menggunakan arus voltan tinggi dari 40 hingga 125 kV (1 kV = 1000 V). Semakin tinggi voltan pada tiub, semakin pendek panjang gelombangnya. Apabila voltan tinggi dihidupkan, perbezaan potensi yang besar diperolehi di kutub tiub, elektron "berpisah" dari katod dan tergesa-gesa ke anod pada kelajuan tinggi (tiub adalah pemecut paling mudah bagi zarah bercas). Terima kasih kepada peranti khas, elektron tidak berselerak ke tepi, tetapi jatuh ke hampir satu titik anod - fokus (titik fokus) dan nyahpecutan dalam medan elektrik atom anod. Apabila elektron dinyahpecutan, gelombang elektromagnet timbul, i.e. X-ray. Terima kasih kepada peranti khas (dalam tiub lama - anod serong), sinar-X diarahkan kepada pesakit dalam bentuk pancaran sinar yang menyimpang, "kon".


    1. Mendapatkan imej X-ray
    Pengimejan sinar-X adalah berdasarkan pengecilan sinaran sinar-x semasa ia melalui pelbagai tisu badan. Hasil daripada melalui pembentukan ketumpatan dan komposisi yang berbeza, pancaran sinaran bertaburan dan diperlahankan, dan oleh itu imej darjah keamatan yang berbeza-beza terbentuk pada filem - imej penjumlahan yang dipanggil semua tisu (bayangan).

    Filem X-ray adalah struktur berlapis, lapisan utama adalah komposisi poliester sehingga 175 mikron tebal, disalut dengan fotoemulsi (iodida perak dan bromida, gelatin).


    1. Membangunkan filem - perak dipulihkan (di mana sinaran melalui - menghitamkan kawasan filem, di mana ia berlarutan - kawasan yang lebih ringan)

    2. Fixer - membasuh bromida perak dari kawasan yang dilalui sinar dan tidak berlarutan.
    Dalam peranti digital moden, sinaran keluaran boleh dirakam menggunakan matriks elektronik khas. Peranti dengan matriks sensitif elektronik jauh lebih mahal daripada peranti analog. Dalam kes ini, filem dicetak hanya apabila perlu, dan imej diagnostik dipaparkan pada monitor dan, dalam beberapa sistem, disimpan dalam pangkalan data bersama-sama dengan data pesakit lain.

    1. Pembinaan bilik X-ray moden
    Untuk menempatkan bilik X-ray, idealnya anda memerlukan sekurang-kurangnya 4 bilik:

    1. Bilik X-ray itu sendiri, di mana mesin terletak dan pesakit diperiksa. Keluasan bilik X-ray mestilah sekurang-kurangnya 50 m2

    2. Bilik kawalan, di mana panel kawalan terletak, dengan bantuan juruteknik x-ray mengawal keseluruhan operasi peranti.

    3. Bilik gelap di mana kaset filem dimuatkan, gambar dibangunkan dan diperbaiki, ia dibasuh dan dikeringkan. Kaedah moden pemprosesan fotografi filem X-ray perubatan ialah penggunaan mesin pembangunan jenis roll. Selain kemudahan penggunaan yang tidak diragui, mesin yang dibangunkan memberikan kestabilan tinggi proses pemprosesan foto. Masa untuk kitaran lengkap dari saat filem memasuki mesin yang sedang berkembang sehingga radiograf kering diperoleh (“dari kering ke kering”) tidak melebihi beberapa minit.

    4. Pejabat doktor, tempat ahli radiologi menganalisis dan menerangkan radiograf yang diambil.


      1. Kaedah perlindungan untuk kakitangan perubatan dan pesakit daripada sinaran X-ray
    Pakar radiologi bertanggungjawab untuk melindungi pesakit, serta kakitangan, di dalam pejabat dan orang di bilik bersebelahan. Mungkin terdapat cara perlindungan kolektif dan individu.

    3 kaedah perlindungan utama: perlindungan dengan perisai, jarak dan masa.

    1 .Perlindungan perisai:

    Peranti khas yang diperbuat daripada bahan yang menyerap sinar-X dengan baik diletakkan di laluan sinar-X. Ia boleh menjadi plumbum, konkrit, konkrit barit, dll. Dinding, lantai dan siling dalam bilik X-ray dilindungi dan diperbuat daripada bahan yang tidak menghantar sinar ke bilik bersebelahan. Pintu dilindungi dengan bahan berlapis plumbum. Tingkap pandang antara bilik X-ray dan bilik kawalan diperbuat daripada kaca berplumbum. Tiub sinar-X diletakkan di dalam selongsong pelindung khas yang tidak membenarkan sinar-X melalui dan sinaran ditujukan kepada pesakit melalui "tingkap" khas. Tiub dipasang pada tingkap, mengehadkan saiz pancaran X-ray. Di samping itu, diafragma mesin X-ray dipasang di pintu keluar sinar dari tiub. Ia terdiri daripada 2 pasang plat berserenjang antara satu sama lain. Pinggan ini boleh digerakkan dan ditanggalkan seperti langsir. Dengan cara ini anda boleh menambah atau mengurangkan medan penyinaran. Lebih besar medan penyinaran, lebih besar kemudaratan, jadi apertur- bahagian penting dalam perlindungan, terutamanya pada kanak-kanak. Di samping itu, doktor itu sendiri terdedah kepada radiasi yang kurang. Dan kualiti gambar akan menjadi lebih baik. Satu lagi contoh perisai ialah bahagian badan subjek yang pada masa ini tidak tertakluk kepada penggambaran hendaklah ditutup dengan kepingan getah plumbum. Terdapat juga apron, skirt, dan sarung tangan yang diperbuat daripada bahan pelindung khas.

    2 .Perlindungan masa:

    Pesakit harus disinari semasa pemeriksaan sinar-X untuk masa yang sesingkat mungkin (tergesa-gesa, tetapi tidak menjejaskan diagnosis). Dalam pengertian ini, imej memberikan pendedahan radiasi yang kurang daripada transiluminasi, kerana Kelajuan pengatup yang sangat singkat (masa) digunakan dalam gambar. Perlindungan masa adalah cara utama untuk melindungi kedua-dua pesakit dan ahli radiologi itu sendiri. Apabila memeriksa pesakit, doktor, semua perkara lain adalah sama, cuba memilih kaedah penyelidikan yang mengambil sedikit masa, tetapi tidak menjejaskan diagnosis. Dalam pengertian ini, fluoroskopi lebih berbahaya, tetapi, malangnya, selalunya mustahil dilakukan tanpa fluoroskopi. Oleh itu, apabila memeriksa esofagus, perut, dan usus, kedua-dua kaedah digunakan. Apabila memilih kaedah penyelidikan, kami berpandukan peraturan bahawa faedah penyelidikan harus lebih besar daripada bahaya. Kadang-kadang, kerana ketakutan untuk mengambil gambar tambahan, kesilapan dalam diagnosis berlaku dan rawatan ditetapkan secara tidak betul, yang kadang-kadang merugikan nyawa pesakit. Kita mesti ingat tentang bahaya radiasi, tetapi jangan takut, ia lebih teruk bagi pesakit.

    3 .Perlindungan mengikut jarak:

    Menurut hukum kuadratik cahaya, pencahayaan permukaan tertentu adalah berkadar songsang dengan kuasa dua jarak dari sumber cahaya ke permukaan yang diterangi. Berhubung dengan pemeriksaan x-ray, ini bermakna dos sinaran adalah berkadar songsang dengan kuasa dua jarak dari fokus tiub x-ray kepada pesakit (focal length). Apabila jarak fokus meningkat sebanyak 2 kali, dos sinaran berkurangan sebanyak 4 kali, dan apabila panjang fokus meningkat sebanyak 3 kali, dos sinaran berkurangan sebanyak 9 kali.

    Semasa fluoroskopi, jarak fokus kurang daripada 35 cm tidak dibenarkan. Jarak dari dinding ke mesin X-ray mestilah sekurang-kurangnya 2 m, jika tidak, sinar sekunder terbentuk, yang berlaku apabila pancaran utama sinar mengenai objek sekeliling (dinding, dll.). Atas sebab yang sama, perabot yang tidak diperlukan tidak dibenarkan di dalam bilik X-ray. Kadang-kadang, apabila memeriksa pesakit yang sakit teruk, kakitangan jabatan pembedahan dan terapeutik membantu pesakit berdiri di belakang skrin X-ray dan berdiri di sebelah pesakit semasa peperiksaan, menyokongnya. Ini boleh diterima sebagai pengecualian. Tetapi pakar radiologi mesti memastikan bahawa jururawat dan jururawat yang membantu pesakit memakai apron pelindung dan sarung tangan dan, jika boleh, jangan berdiri dekat dengan pesakit (perlindungan mengikut jarak). Jika beberapa pesakit datang ke bilik X-ray, mereka dipanggil ke bilik rawatan satu orang pada satu masa, i.e. Perlu ada hanya 1 orang pada masa kajian.


      1. Asas fizikal radiografi dan fluorografi. Kelemahan dan kelebihan mereka. Kelebihan digital berbanding filem.
    X-ray (eng. radiografi unjuran, radiografi filem biasa, roentgenografi) ialah kajian tentang struktur dalaman objek yang ditayangkan menggunakan sinar-x ke atas filem atau kertas khas. Selalunya istilah ini merujuk kepada penyelidikan perubatan bukan invasif berdasarkan mendapatkan statik unjuran penjumlahan (pegun) imej struktur anatomi badan dengan menghantar x-ray melaluinya dan merekodkan tahap pengecilan x-ray.
    Prinsip radiografi

    Apabila melakukan radiografi diagnostik, adalah dinasihatkan untuk mengambil gambar dalam sekurang-kurangnya dua unjuran. Ini disebabkan oleh fakta bahawa x-ray ialah imej rata bagi objek tiga dimensi. Dan sebagai akibatnya, penyetempatan fokus patologi yang dikesan boleh ditubuhkan hanya menggunakan 2 unjuran.


    Teknik pemerolehan imej

    Kualiti imej x-ray yang terhasil ditentukan oleh 3 parameter utama. Voltan yang dibekalkan kepada tiub sinar-X, kekuatan semasa dan masa operasi tiub. Bergantung pada formasi anatomi yang dikaji dan berat dan dimensi pesakit, parameter ini boleh berbeza-beza dengan ketara. Terdapat nilai purata untuk organ dan tisu yang berbeza, tetapi perlu diingat bahawa nilai sebenar akan berbeza bergantung pada mesin di mana pemeriksaan dijalankan dan pesakit yang menjalankan radiografi. Jadual nilai individu disusun untuk setiap peranti. Nilai ini tidak mutlak dan diselaraskan semasa kajian berjalan. Kualiti imej yang diambil sebahagian besarnya bergantung pada keupayaan juru radio untuk menyesuaikan jadual nilai purata dengan secukupnya kepada pesakit tertentu.


    Merakam imej

    Cara yang paling biasa untuk merakam imej X-ray ialah merakamnya pada filem sensitif sinar-X dan kemudian membangunkannya. Pada masa ini, terdapat juga sistem yang menyediakan rakaman digital data. Oleh kerana kos yang tinggi dan kerumitan pembuatan, peralatan jenis ini agak lebih rendah daripada analog dari segi kelaziman.

    Filem X-ray diletakkan dalam peranti khas - kaset (mereka mengatakan kaset dicas). Kaset melindungi filem daripada cahaya yang boleh dilihat; yang terakhir, seperti sinar-X, mempunyai keupayaan untuk mengurangkan perak logam daripada AgBr. Kaset diperbuat daripada bahan yang tidak menghantar cahaya, tetapi membenarkan sinar-x melaluinya. Di dalam kaset ada skrin memperhebat, filem itu diletakkan di antara mereka; Apabila mengambil imej, bukan sahaja sinar-X itu sendiri jatuh pada filem, tetapi juga cahaya dari skrin (skrin disalut dengan garam pendarfluor, supaya ia bersinar dan meningkatkan kesan sinar-X). Ini memungkinkan untuk mengurangkan dos sinaran kepada pesakit sebanyak 10 kali ganda.

    Semasa mengambil imej, sinar-X dihalakan ke tengah objek yang diambil gambar (centration). Selepas penggambaran di dalam bilik gelap, filem itu dibangunkan dalam bahan kimia khas dan tetap (tetap). Hakikatnya ialah pada bahagian filem yang sinar-X tidak terkena semasa penggambaran atau hanya sebilangan kecil daripadanya terkena, perak tidak dipulihkan, dan jika filem itu tidak diletakkan dalam larutan penetap (fixer). ), kemudian apabila meneliti filem itu, perak dipulihkan di bawah pengaruh cahaya yang boleh dilihat. Sveta. Seluruh filem akan menjadi hitam dan tiada imej akan kelihatan. Apabila membetulkan (membetulkan), AgBr yang tidak dikurangkan dari filem masuk ke dalam penyelesaian penetap, jadi terdapat banyak perak dalam penetap, dan penyelesaian ini tidak dicurahkan, tetapi diserahkan kepada pusat sinar-X.

    Kaedah moden pemprosesan fotografi filem X-ray perubatan ialah penggunaan mesin pembangunan jenis roll. Selain kemudahan penggunaan yang tidak diragui, mesin yang dibangunkan memberikan kestabilan tinggi proses pemprosesan foto. Masa untuk kitaran lengkap dari saat filem memasuki mesin yang sedang berkembang sehingga radiograf kering diperoleh (“dari kering ke kering”) tidak melebihi beberapa minit.
    Imej X-ray ialah imej yang dibuat dalam warna hitam dan putih - negatif. Hitam – kawasan dengan ketumpatan rendah (paru-paru, gelembung gas perut. Putih – kawasan dengan ketumpatan tinggi (tulang).
    Fluorografi- Intipati FOG ialah dengan itu, imej dada pertama kali diperoleh pada skrin pendarfluor, dan kemudian gambar diambil bukan dari pesakit itu sendiri, tetapi imejnya pada skrin.

    Fluorografi memberikan imej objek yang dikurangkan. Terdapat teknik bingkai kecil (contohnya, 24×24 mm atau 35×35 mm) dan bingkai besar (khususnya, 70×70 mm atau 100×100 mm). Yang terakhir mendekati radiografi dalam keupayaan diagnostik. FOG digunakan untuk pemeriksaan pencegahan penduduk(penyakit tersembunyi seperti kanser dan tuberkulosis dikesan).

    Kedua-dua peranti fluorografi pegun dan mudah alih telah dibangunkan.

    Pada masa ini, fluorografi filem secara beransur-ansur digantikan oleh fluorografi digital. Kaedah digital memungkinkan untuk memudahkan kerja dengan imej (imej boleh dipaparkan pada skrin monitor, dicetak, dihantar melalui rangkaian, disimpan dalam pangkalan data perubatan, dll.), mengurangkan pendedahan radiasi kepada pesakit dan mengurangkan kos tambahan bahan (filem, pembangun untuk filem).


    Terdapat dua teknik fluorografi digital biasa. Teknik pertama, seperti fluorografi konvensional, menggunakan memotret imej pada skrin pendarfluor, hanya sebagai ganti filem sinar-X, matriks CCD digunakan. Teknik kedua menggunakan imbasan melintang lapisan demi lapisan dada dengan sinar X-ray berbentuk kipas dengan pengesanan sinaran yang dihantar oleh pengesan linear (serupa dengan pengimbas konvensional untuk dokumen kertas, di mana pengesan linear bergerak di sepanjang sehelai kertas). Kaedah kedua membolehkan penggunaan dos sinaran yang jauh lebih rendah. Beberapa kelemahan kaedah kedua ialah masa pemerolehan imej yang lebih lama.
    Ciri-ciri perbandingan beban dos dalam pelbagai kajian.

    X-ray dada filem konvensional menyediakan pesakit dengan purata dos sinaran individu sebanyak 0.5 millisieverts (mSv) setiap prosedur (x-ray digital - 0.05 mSv), manakala x-ray filem - 0.3 mSv setiap prosedur (x-ray digital). - 0 .03 mSv), dan tomografi dikira organ dada - 11 mSv setiap prosedur. Pengimejan resonans magnetik tidak membawa pendedahan radiasi

    Faedah radiografi


        1. Ketersediaan luas kaedah dan kemudahan penyelidikan.

        2. Kebanyakan ujian tidak memerlukan penyediaan pesakit khas.

        3. Kos penyelidikan yang agak rendah.

        4. Imej-imej itu boleh digunakan untuk berunding dengan pakar lain atau di institusi lain (tidak seperti imej ultrabunyi, di mana pemeriksaan ulangan diperlukan, kerana imej yang terhasil adalah bergantung kepada operator).
    Kelemahan radiografi

    1. Sifat statik imej menyukarkan untuk menilai fungsi organ.

    2. Kehadiran sinaran mengion yang boleh memberi kesan berbahaya kepada pesakit.

    3. Kandungan maklumat radiografi klasik jauh lebih rendah daripada kaedah pengimejan perubatan moden seperti CT, MRI, dll. Imej X-ray konvensional mencerminkan lapisan unjuran struktur anatomi kompleks, iaitu, bayangan sinar-X penjumlahan mereka, berbeza dengan siri lapisan demi lapisan imej yang diperoleh dengan kaedah tomografi moden.

    4. Tanpa penggunaan agen kontras, radiografi tidak cukup bermaklumat untuk menganalisis perubahan dalam tisu lembut yang berbeza sedikit dalam ketumpatan (contohnya, semasa mengkaji organ perut).

      1. Asas fizikal fluoroskopi. Kelemahan dan kelebihan kaedah
    SCOPY X-RAY (transmisi) ialah kaedah pemeriksaan X-ray di mana, menggunakan X-ray, imej positif objek yang dikaji diperoleh pada skrin pendarfluor. Semasa fluoroskopi, kawasan padat objek (tulang, badan asing) kelihatan gelap, kawasan kurang padat (tisu lembut) kelihatan lebih ringan.

    Dalam keadaan moden, penggunaan skrin pendarfluor tidak wajar kerana kilauannya yang rendah, yang memaksa penyelidikan dijalankan di dalam bilik yang gelap dan selepas penyesuaian yang lama penyelidik kepada gelap (10-15 minit) untuk membezakan imej berintensiti rendah.

    Kini skrin pendarfluor digunakan dalam reka bentuk penguat imej sinar-X (penguat imej sinar-X), yang meningkatkan kecerahan (cahaya) imej utama sebanyak lebih kurang 5,000 kali ganda. Dengan bantuan penukar elektron-optik, imej muncul pada skrin monitor, yang meningkatkan kualiti diagnosis dengan ketara dan tidak memerlukan gelap bilik X-ray.

    Kelebihan fluoroskopi
    Kelebihan utama berbanding radiografi adalah fakta penyelidikan dalam masa nyata. Ini membolehkan anda menilai bukan sahaja struktur organ, tetapi juga anjakannya, pengecutan atau keterjangkauan, laluan agen kontras, dan pengisiannya. Kaedah ini juga membolehkan anda dengan cepat menilai penyetempatan beberapa perubahan, disebabkan oleh putaran objek kajian semasa pemeriksaan sinar-X (kajian berbilang unjuran).

    Fluoroskopi membolehkan anda memantau pelaksanaan beberapa prosedur instrumental - penempatan kateter, angioplasti (lihat angiografi), fistulografi.

    Imej yang terhasil boleh diletakkan pada CD biasa atau dalam storan rangkaian.

    Dengan kemunculan teknologi digital, 3 kelemahan utama yang wujud dalam fluoroskopi tradisional telah hilang:

    Dos sinaran yang agak tinggi berbanding radiografi - peranti dos rendah moden telah meninggalkan kelemahan ini pada masa lalu. Penggunaan mod pengimbasan berdenyut mengurangkan lagi beban dos sehingga 90%.

    Resolusi spatial rendah - pada peranti digital moden, resolusi dalam mod salinan hanya sedikit lebih rendah daripada resolusi dalam mod radiografi. Dalam kes ini, keupayaan untuk memerhatikan keadaan fungsi organ individu (jantung, paru-paru, perut, usus) "dalam dinamik" adalah sangat penting.

    Kemustahilan untuk mendokumentasikan penyelidikan - teknologi pemprosesan imej digital memungkinkan untuk menyimpan bahan penyelidikan, kedua-dua bingkai demi bingkai dan dalam bentuk urutan video.

    Fluoroskopi dilakukan terutamanya untuk diagnosis sinar-X penyakit organ dalaman yang terletak di rongga perut dan toraks, mengikut rancangan yang dibuat oleh ahli radiologi sebelum permulaan kajian. Kadangkala, apa yang dipanggil fluoroskopi tinjauan digunakan untuk mengenali kecederaan tulang traumatik, untuk menjelaskan kawasan yang akan diradiografi.

    Pemeriksaan fluoroskopi kontras

    Kontras tiruan sangat meluaskan kemungkinan pemeriksaan fluoroskopi organ dan sistem di mana ketumpatan tisu adalah lebih kurang sama (contohnya, rongga perut, organ yang menghantar sinaran X-ray pada tahap yang lebih kurang sama dan oleh itu kontras rendah). Ini dicapai dengan memasukkan ke dalam lumen perut atau usus suspensi berair barium sulfat, yang tidak larut dalam jus pencernaan, tidak diserap sama ada oleh perut atau usus dan dikumuhkan secara semula jadi dalam bentuk yang sama sekali tidak berubah. Kelebihan utama suspensi barium ialah, melalui esofagus, perut dan usus, ia melapisi dinding dalaman mereka dan memberikan pada skrin atau filem gambaran lengkap tentang sifat ketinggian, lekukan dan ciri-ciri lain membran mukus mereka. Kajian kelegaan dalaman esofagus, perut dan usus membantu mengenali beberapa penyakit organ ini. Dengan pengisian yang lebih ketat, bentuk, saiz, kedudukan dan fungsi organ yang dikaji dapat ditentukan.


      1. Mammografi - asas kaedah, petunjuk. Kelebihan mamografi digital berbanding mamografi filem.

    mamografi- bab diagnostik perubatan, terlibat dalam penyelidikan bukan invasifkelenjar susu, terutamanya wanita, yang dijalankan untuk tujuan:
    1.pemeriksaan pencegahan (saringan) wanita yang sihat untuk mengenal pasti bentuk awal kanser payudara yang tidak dapat dirasai;

    2. diagnosis pembezaan antara kanser dan hiperplasia dishormonal jinak (FAM) kelenjar susu;

    3. penilaian pertumbuhan tumor primer (nod tunggal atau fokus kanser multisentrik);

    4. pemantauan dispensari dinamik keadaan kelenjar susu selepas campur tangan pembedahan.

    Kaedah diagnosis sinaran kanser payudara berikut telah diperkenalkan ke dalam amalan perubatan: mamografi, ultrasound, tomografi berkomputer, pengimejan resonans magnetik, Dopplerografi warna dan kuasa, biopsi stereotaktik di bawah kawalan mamografi, termografi.


    mamografi sinar-X
    Pada masa ini, dalam kebanyakan kes di dunia, mamografi unjuran X-ray, filem (analog) atau digital, digunakan untuk mendiagnosis kanser payudara wanita (BC).

    Prosedur mengambil masa tidak lebih daripada 10 minit. Untuk gambar diambil, payudara hendaklah dipegang di antara dua tali dan sedikit dimampatkan. Gambar diambil dalam dua unjuran supaya lokasi tumor dapat ditentukan dengan tepat jika ditemui. Oleh kerana simetri adalah salah satu faktor diagnostik, kedua-dua payudara harus sentiasa diperiksa.

    mamografi MRI

    Aduan tentang penarikan balik atau pembonjolan mana-mana bahagian kelenjar

    Pelepasan dari puting, berubah dalam bentuknya

    Kelembutan payudara, bengkak, perubahan saiz


    Sebagai kaedah pemeriksaan pencegahan, mamografi ditetapkan kepada semua wanita berumur 40 tahun ke atas, atau wanita berisiko.

    Tumor payudara jinak (khususnya fibroadenoma)

    Proses keradangan (mastitis)

    Mastopati

    Tumor organ kemaluan

    Penyakit kelenjar endokrin (tiroid, pankreas)

    Kemandulan

    Obesiti

    Sejarah pembedahan payudara

    Kelebihan mamografi digital berbanding filem:

    Mengurangkan beban dos semasa pemeriksaan X-ray;

    Meningkatkan kecekapan penyelidikan, membolehkan untuk mengenal pasti proses patologi yang tidak boleh diakses sebelum ini (keupayaan pemprosesan imej komputer digital);

    Kemungkinan menggunakan rangkaian telekomunikasi untuk menghantar imej bagi tujuan perundingan jarak jauh;

    Mencapai kesan ekonomi apabila menjalankan penyelidikan massa.

    X-ray ialah sejenis sinaran elektromagnet bertenaga tinggi. Ia digunakan secara aktif dalam pelbagai cabang perubatan.

    Sinar-X ialah gelombang elektromagnet yang tenaga fotonnya pada skala gelombang elektromagnet berada di antara sinaran ultraungu dan sinaran gamma (dari ~10 eV hingga ~1 MeV), yang sepadan dengan panjang gelombang dari ~10^3 hingga ~10^−2 angstrom (daripada ~10^−7 hingga ~10^−12 m). Iaitu, ia adalah sinaran yang jauh lebih keras daripada cahaya yang boleh dilihat, iaitu pada skala ini antara sinaran ultraungu dan inframerah (“terma”).

    Sempadan antara sinar-X dan sinaran gamma dibezakan secara bersyarat: julatnya bersilang, sinar gamma boleh mempunyai tenaga 1 keV. Ia berbeza dari segi asalnya: sinar gamma dipancarkan semasa proses yang berlaku dalam nukleus atom, manakala sinar-x dipancarkan semasa proses yang melibatkan elektron (kedua-duanya bebas dan yang terletak dalam kulit elektron atom). Pada masa yang sama, adalah mustahil untuk menentukan dari foton itu sendiri semasa proses apa yang timbul, iaitu, pembahagian ke dalam julat sinar-X dan gamma sebahagian besarnya sewenang-wenangnya.

    Julat X-ray dibahagikan kepada "X-ray lembut" dan "keras". Sempadan di antara mereka terletak pada panjang gelombang 2 angstrom dan 6 keV tenaga.

    Penjana sinar-X ialah tiub di mana vakum dicipta. Terdapat elektrod yang terletak di sana - katod, yang dikenakan caj negatif, dan anod bercas positif. Voltan di antara mereka adalah puluhan hingga ratusan kilovolt. Penjanaan foton sinar-X berlaku apabila elektron "terputus" dari katod dan terhempas ke permukaan anod pada kelajuan tinggi. Sinaran X-ray yang terhasil dipanggil "bremsstrahlung"; fotonnya mempunyai panjang gelombang yang berbeza.

    Pada masa yang sama, foton spektrum ciri dihasilkan. Beberapa elektron dalam atom bahan anod teruja, iaitu, mereka bergerak ke orbit yang lebih tinggi, dan kemudian kembali ke keadaan normalnya, memancarkan foton dengan panjang gelombang tertentu. Dalam penjana standard, kedua-dua jenis sinaran X-ray dihasilkan.

    Sejarah penemuan

    Pada 8 November 1895, saintis Jerman Wilhelm Conrad Roentgen mendapati bahawa bahan tertentu mula bercahaya apabila terdedah kepada "sinar katod," iaitu aliran elektron yang dihasilkan oleh tiub sinar katod. Dia menjelaskan fenomena ini dengan pengaruh sinar-X tertentu - inilah cara radiasi ini kini dipanggil dalam banyak bahasa. Kemudian V.K. Roentgen mengkaji fenomena yang ditemuinya. Pada 22 Disember 1895, beliau memberikan laporan mengenai topik ini di Universiti Würzburg.

    Kemudian ternyata sinaran X-ray telah diperhatikan lebih awal, tetapi kemudian fenomena yang berkaitan dengannya tidak diberi kepentingan. Tiub sinar katod telah dicipta lama dahulu, tetapi sebelum V.K. Tiada siapa yang memberi banyak perhatian kepada sinar-X tentang menghitamkan plat fotografi berhampirannya, dsb. fenomena. Bahaya yang ditimbulkan oleh sinaran menembusi juga tidak diketahui.

    Jenis dan kesannya pada badan

    "X-ray" ialah jenis sinaran menembusi yang paling ringan. Pendedahan berlebihan kepada sinar-x lembut menyerupai kesan sinaran ultraungu, tetapi dalam bentuk yang lebih teruk. Luka melecur terbentuk pada kulit, tetapi kerosakannya lebih mendalam dan sembuh dengan lebih perlahan.

    X-ray keras ialah sinaran mengion sepenuhnya yang boleh membawa kepada penyakit radiasi. X-ray quanta boleh memecahkan molekul protein yang membentuk tisu badan manusia, serta molekul DNA genom. Tetapi walaupun kuantum sinar-X memecah molekul air, ia tidak membuat perbezaan: dalam kes ini, radikal bebas H dan OH aktif secara kimia terbentuk, yang mampu menjejaskan protein dan DNA. Penyakit radiasi berlaku dalam bentuk yang lebih teruk, lebih banyak organ hematopoietik terjejas.

    X-ray mempunyai aktiviti mutagenik dan karsinogenik. Ini bermakna kemungkinan mutasi spontan dalam sel semasa penyinaran meningkat, dan kadangkala sel yang sihat boleh merosot menjadi kanser. Kemungkinan peningkatan tumor malignan adalah akibat standard daripada sebarang pendedahan radiasi, termasuk sinar-X. X-ray adalah jenis sinaran menembusi yang paling tidak berbahaya, tetapi ia masih boleh berbahaya.

    Sinaran X-ray: aplikasi dan cara ia berfungsi

    Sinaran X-ray digunakan dalam bidang perubatan, serta dalam bidang aktiviti manusia yang lain.

    Fluoroskopi dan tomografi yang dikira

    Penggunaan sinar-X yang paling biasa ialah fluoroskopi. "X-ray" badan manusia membolehkan anda mendapatkan imej terperinci kedua-dua tulang (ia kelihatan paling jelas) dan imej organ dalaman.

    Ketelusan tisu badan yang berbeza dalam sinar-X dikaitkan dengan komposisi kimianya. Ciri-ciri struktur tulang ialah ia mengandungi banyak kalsium dan fosforus. Tisu lain terdiri terutamanya daripada karbon, hidrogen, oksigen dan nitrogen. Atom fosforus mempunyai berat hampir dua kali lebih banyak daripada atom oksigen, dan atom kalsium sebanyak 2.5 kali (karbon, nitrogen dan hidrogen adalah lebih ringan daripada oksigen). Dalam hal ini, penyerapan foton sinar-X dalam tulang adalah lebih tinggi.

    Sebagai tambahan kepada "gambar gambar" dua dimensi, radiografi memungkinkan untuk mencipta imej tiga dimensi organ: radiografi jenis ini dipanggil tomografi berkomputer. Untuk tujuan ini, x-ray lembut digunakan. Jumlah sinaran yang diterima daripada satu imej adalah kecil: ia lebih kurang sama dengan sinaran yang diterima semasa penerbangan selama 2 jam dalam kapal terbang pada ketinggian 10 km.

    Pengesanan kecacatan sinar-X membolehkan anda mengesan kecacatan dalaman kecil dalam produk. Ia menggunakan sinar-X keras, kerana banyak bahan (logam, sebagai contoh) adalah kurang "telus" disebabkan oleh jisim atom yang tinggi bagi bahan konstituennya.

    Difraksi sinar-X dan analisis pendarfluor sinar-X

    X-ray mempunyai sifat yang membolehkan mereka memeriksa atom individu secara terperinci. Analisis difraksi sinar-X digunakan secara aktif dalam kimia (termasuk biokimia) dan kristalografi. Prinsip operasinya ialah penyebaran difraksi sinar-X pada atom kristal atau molekul kompleks. Menggunakan analisis pembelauan sinar-X, struktur molekul DNA ditentukan.

    Analisis pendarfluor sinar-X membolehkan anda menentukan dengan cepat komposisi kimia sesuatu bahan.

    Terdapat banyak bentuk radioterapi, tetapi semuanya melibatkan penggunaan sinaran mengion. Radioterapi terbahagi kepada 2 jenis: korpuskular dan gelombang. Korpuskular menggunakan fluks zarah alfa (nukleus atom helium), zarah beta (elektron), neutron, proton, dan ion berat. Gelombang menggunakan sinar spektrum elektromagnet - sinar-X dan gamma.

    Kaedah radioterapi digunakan terutamanya untuk rawatan kanser. Hakikatnya ialah sinaran terutamanya memberi kesan kepada sel yang membahagikan secara aktif, itulah sebabnya organ hematopoietik menderita begitu banyak (sel mereka sentiasa membahagi, menghasilkan lebih banyak sel darah merah baru). Sel-sel kanser juga sentiasa membahagi dan lebih terdedah kepada radiasi daripada tisu yang sihat.

    Tahap sinaran digunakan yang menyekat aktiviti sel kanser sambil memberi kesan sederhana pada sel yang sihat. Di bawah pengaruh sinaran, bukan pemusnahan sel seperti itu yang berlaku, tetapi kerosakan pada genom mereka - molekul DNA. Sel dengan genom yang dimusnahkan boleh wujud untuk beberapa waktu, tetapi tidak boleh membahagikan lagi, iaitu pertumbuhan tumor berhenti.

    Terapi sinar-X adalah bentuk radioterapi yang paling ringan. Sinaran gelombang lebih lembut daripada sinaran korpuskular, dan sinar-x lebih lembut daripada sinaran gamma.

    Semasa mengandung

    Menggunakan sinaran mengion semasa mengandung adalah berbahaya. X-ray bersifat mutagenik dan boleh menyebabkan masalah pada janin. Terapi sinar-X tidak serasi dengan kehamilan: ia hanya boleh digunakan jika telah diputuskan untuk melakukan pengguguran. Sekatan pada fluoroskopi lebih ringan, tetapi pada bulan-bulan pertama ia juga dilarang sama sekali.

    Jika benar-benar perlu, pemeriksaan sinar-X digantikan dengan pengimejan resonans magnetik. Tetapi pada trimester pertama mereka cuba mengelakkannya juga (kaedah ini muncul baru-baru ini, dan kita boleh mengatakan dengan pasti bahawa tidak ada akibat yang berbahaya).

    Bahaya jelas timbul apabila terdedah kepada jumlah dos sekurang-kurangnya 1 mSv (dalam unit lama - 100 mR). Dengan x-ray mudah (contohnya, semasa menjalani fluorografi), pesakit menerima kira-kira 50 kali lebih sedikit. Untuk menerima dos sedemikian pada satu masa, anda perlu menjalani tomografi pengiraan terperinci.

    Iaitu, fakta 1-2 x "X-ray" itu sendiri pada peringkat awal kehamilan tidak mengancam akibat yang serius (tetapi lebih baik tidak mengambil risiko).

    Rawatan dengannya

    X-ray digunakan terutamanya dalam memerangi tumor malignan. Kaedah ini bagus kerana ia sangat berkesan: ia membunuh tumor. Adalah buruk kerana tisu yang sihat menjadi lebih baik dan terdapat banyak kesan sampingan. Organ hematopoietik amat bahaya.

    Dalam amalan, pelbagai kaedah digunakan untuk mengurangkan kesan x-ray pada tisu yang sihat. Sinaran diarahkan pada sudut supaya tumor berada di kawasan persimpangan mereka (disebabkan ini, penyerapan tenaga utama berlaku di sana). Kadang-kadang prosedur dilakukan dalam gerakan: badan pesakit berputar relatif kepada sumber radiasi di sekitar paksi yang melalui tumor. Dalam kes ini, tisu yang sihat berada dalam zon penyinaran hanya sekali-sekala, dan tisu yang sakit sentiasa terdedah.

    X-ray digunakan dalam rawatan arthrosis tertentu dan penyakit serupa, serta penyakit kulit. Dalam kes ini, sindrom kesakitan dikurangkan sebanyak 50-90%. Oleh kerana sinaran yang digunakan lebih lembut, kesan sampingan yang serupa dengan yang berlaku dalam rawatan tumor tidak diperhatikan.