• Ang mas mataas na boltahe ay inilalapat sa mga pole ng tubo, mas malakas ang potensyal na pagkakaiba ay lilitaw sa kanila, samakatuwid, ang kinetic energy ng gumagalaw na mga electron ay magiging mas mataas. Tinutukoy ng boltahe sa tubo ang bilis ng mga electron at ang puwersa ng kanilang banggaan sa materyal na anode, samakatuwid, tinutukoy ng boltahe ang haba ng daluyong ng nagresultang X-ray radiation.

Pag-uuri ng mga x-ray tubes

1. Sa pamamagitan ng appointment
1. Diagnostic
2. Therapeutic
3. Para sa pagsusuri sa istruktura
4. Para sa transilumination
2. Sa pamamagitan ng disenyo
1. Sa pamamagitan ng pagtutok

• Single-focus (isang spiral sa cathode, at isang focal spot sa anode)
• Bifocal (dalawang spiral sa cathode magkaibang sukat, at mayroong dalawang focal spot sa anode)

1. Sa pamamagitan ng uri ng anode

• Nakatigil (fixed)
• Umiikot

Ang mga X-ray ay ginagamit hindi lamang para sa mga layunin ng radiodiagnostic, kundi pati na rin para sa mga therapeutic na layunin. Tulad ng nabanggit sa itaas, ang kakayahan ng X-ray radiation na sugpuin ang paglaki ng mga selula ng tumor ay ginagawang posible na gamitin ito radiotherapy mga sakit sa oncological. Bilang karagdagan sa medikal na larangan ng aplikasyon, ang X-ray radiation ay nakahanap ng malawak na aplikasyon sa larangan ng engineering at teknikal, agham ng mga materyales, crystallography, kimika at biochemistry: halimbawa, posibleng makilala ang mga depekto sa istruktura sa iba't ibang mga produkto (mga riles, welds. , atbp.) gamit ang X-ray radiation. Ang uri ng naturang pananaliksik ay tinatawag na defectoscopy. At sa mga paliparan, istasyon ng tren at iba pang mataong lugar, aktibong ginagamit ang mga X-ray television introscope upang i-scan ang mga hand luggage at luggage para sa mga layuning pangseguridad.

Depende sa uri ng anode, ang mga X-ray tube ay naiiba sa disenyo. Dahil sa ang katunayan na ang 99% ng kinetic energy ng mga electron ay na-convert sa thermal energy, sa panahon ng pagpapatakbo ng tubo, ang anode ay makabuluhang pinainit - ang sensitibong tungsten target ay madalas na nasusunog. Ang anode ay pinalamig sa modernong x-ray tubes sa pamamagitan ng pag-ikot nito. Ang umiikot na anode ay may hugis ng isang disk, na namamahagi ng init nang pantay-pantay sa buong ibabaw nito, na pumipigil sa lokal na overheating ng target na tungsten.

Ang disenyo ng X-ray tubes ay naiiba din sa focus. Focal spot - ang seksyon ng anode kung saan nabuo ang gumaganang X-ray beam. Ito ay nahahati sa tunay na focal spot at ang epektibong focal spot ( kanin. 12). Dahil sa anggulo ng anode, ang epektibong focal spot ay mas maliit kaysa sa tunay. Iba't ibang laki ng focal spot ang ginagamit depende sa laki ng lugar ng larawan. Kung mas malaki ang lugar ng larawan, mas malawak dapat ang focal spot upang masakop ang buong lugar ng larawan. Gayunpaman, ang isang mas maliit na focal spot ay gumagawa ng mas mahusay na kalinawan ng imahe. Samakatuwid, kapag gumagawa ng maliliit na imahe, ginagamit ang isang maikling filament at ang mga electron ay nakadirekta sa isang maliit na lugar ng target ng anode, na lumilikha ng isang mas maliit na focal spot.

kanin. 9 - x-ray tube na may nakatigil na anode.
kanin. 10 - X-ray tube na may umiikot na anode.
kanin. 11 - X-ray tube device na may umiikot na anode.
kanin. 12 ay isang diagram ng pagbuo ng isang tunay at epektibong focal spot.

LECTURE

X-RAY RADIATION

Ang likas na katangian ng X-ray

Bremsstrahlung X-ray, ang mga spectral na katangian nito.

Katangiang x-ray radiation (para sa pagsusuri).

Pakikipag-ugnayan ng X-ray radiation sa bagay.

Pisikal na batayan para sa paggamit ng X-ray sa medisina.

Ang X-ray (X - rays) ay natuklasan ni K. Roentgen, na noong 1895 ay naging unang Nobel laureate sa physics.

Ang likas na katangian ng X-ray

x-ray radiation - mga electromagnetic wave na may haba na 80 hanggang 10 -5 nm. Ang long-wave X-ray radiation ay sakop ng short-wave UV radiation, at short-wave radiation ng long-wave  radiation.

Ang mga X-ray ay ginawa sa mga x-ray tubes. fig.1.

K - katod

1 - electron beam

2 - X-ray radiation

kanin. 1. X-ray tube device.

Ang tubo ay isang glass flask (na may posibleng mataas na vacuum: ang presyon sa loob nito ay humigit-kumulang 10-6 mm Hg) na may dalawang electrodes: anode A at cathode K, kung saan inilalapat ang isang mataas na boltahe U (ilang libong volts). Ang katod ay pinagmumulan ng mga electron (dahil sa phenomenon ng thermionic emission). Ang anode ay isang metal rod na may hilig na ibabaw upang maidirekta ang resultang X-ray radiation sa isang anggulo sa axis ng tubo. Ito ay gawa sa isang mataas na heat-conducting material upang alisin ang init na nabuo sa panahon ng pagbobomba ng elektron. Sa beveled end mayroong isang plato na gawa sa refractory metal (halimbawa, tungsten).

Ang malakas na pag-init ng anode ay dahil sa ang katunayan na ang pangunahing bilang ng mga electron sa cathode beam, na tumama sa anode, ay nakakaranas ng maraming banggaan sa mga atomo ng sangkap at naglilipat ng malaking halaga ng enerhiya sa kanila.

Sa ilalim ng pagkilos ng mataas na boltahe, ang mga electron na ibinubuga ng mainit na filament ng katod ay pinabilis sa mataas na enerhiya. Ang kinetic energy ng isang electron ay katumbas ng mv 2/2. Ito ay katumbas ng enerhiya na nakukuha nito sa pamamagitan ng paggalaw sa electrostatic field ng tubo:

mv 2/2 = eU(1)

kung saan ang m, e ay ang electron mass at charge, ang U ay ang accelerating boltahe.

Ang mga proseso na humahantong sa paglitaw ng bremsstrahlung X-ray ay dahil sa matinding pagbabawas ng bilis ng mga electron sa anode material ng electrostatic field ng atomic nucleus at atomic electron.

Ang mekanismo ng pinagmulan ay maaaring ilarawan bilang mga sumusunod. Ang mga gumagalaw na electron ay ilang uri ng kasalukuyang na bumubuo ng sarili nitong magnetic field. Electron deceleration - isang pagbawas sa kasalukuyang lakas at, nang naaayon, isang pagbabago sa induction magnetic field, na magiging sanhi ng paglitaw ng isang alternating electric field, i.e. hitsura ng isang electromagnetic wave.

Kaya, kapag ang isang sisingilin na butil ay lumipad sa bagay, ito ay bumagal, nawawala ang enerhiya at bilis nito, at naglalabas ng mga electromagnetic wave.

Mga spectral na katangian ng X-ray bremsstrahlung .

Kaya, sa kaso ng deceleration ng electron sa anode material, radiation ng bremsstrahlung.

Ang bremsstrahlung spectrum ay tuloy-tuloy. Ang dahilan nito ay ang mga sumusunod.

Kapag ang mga electron ay bumababa, ang bawat isa sa kanila ay may bahagi ng enerhiya na ginagamit upang magpainit ng anode (E 1 \u003d Q), ang iba pang bahagi upang lumikha ng isang X-ray photon (E 2 \u003d hv), kung hindi man, eU \u003d hv + T. Ang ratio sa pagitan ng mga bahaging ito ay random.

Kaya, ang tuluy-tuloy na spectrum ng X-ray bremsstrahlung ay nabuo dahil sa deceleration ng maraming mga electron, bawat isa ay naglalabas ng isang X-ray quantum hv (h) ng isang mahigpit na tinukoy na halaga. Ang halaga ng quantum na ito naiiba para sa iba't ibang mga electron. Pagdepende ng X-ray energy flux sa wavelength , i.e. ang X-ray spectrum ay ipinapakita sa Fig.2.

Fig.2. Bremsstrahlung spectrum: a) sa iba't ibang boltahe U sa tubo; b) sa iba't ibang temperatura T ng katod.

Ang short-wave (hard) radiation ay may mas malaking penetrating power kaysa long-wave (soft) radiation. Ang malambot na radiation ay mas malakas na hinihigop ng bagay.

Mula sa gilid ng maikling wavelength, ang spectrum ay biglang nagtatapos sa isang tiyak na wavelength  m i n . Ang nasabing short-wavelength bremsstrahlung ay nangyayari kapag ang enerhiya na nakuha ng isang electron sa isang accelerating field ay ganap na na-convert sa photon energy (Q = 0):

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

 min (nm) = 1.23/UkV

Ang spectral na komposisyon ng radiation ay nakasalalay sa boltahe sa X-ray tube; sa pagtaas ng boltahe, ang halaga ng  m i n ay lumilipat patungo sa mga maikling wavelength (Larawan 2a).

Kapag nagbabago ang temperatura ng T ng incandescence ng cathode, tumataas ang paglabas ng elektron. Dahil dito, ang kasalukuyang I sa tubo ay tumataas, ngunit ang parang multo na komposisyon ng radiation ay hindi nagbabago (Larawan 2b).

Ang energy flux Ф  ng bremsstrahlung ay direktang proporsyonal sa parisukat ng boltahe U sa pagitan ng anode at ng cathode, ang kasalukuyang lakas I sa tubo at ang atomic number Z ng anode substance:

Ф = kZU 2 I. (3)

kung saan k \u003d 10 -9 W / (V 2 A).

Mga katangian ng X-ray (para sa familiarization).

Ang pagtaas ng boltahe sa X-ray tube ay humahantong sa katotohanan na laban sa background ng isang tuluy-tuloy na spectrum, isang linya ang lilitaw, na tumutugma sa katangian ng X-ray radiation. Ang radiation na ito ay tiyak sa anode material.

Ang mekanismo ng paglitaw nito ay ang mga sumusunod. Sa mataas na boltahe, ang mga pinabilis na electron (na may mataas na enerhiya) ay tumagos nang malalim sa atom at nagpapalabas ng mga electron mula sa mga panloob na layer nito. Ang mga electron mula sa itaas na antas ay dumadaan sa mga libreng lugar, bilang isang resulta kung saan ang mga photon ng katangian na radiation ay ibinubuga.

Ang spectra ng katangian ng X-ray radiation ay naiiba sa optical spectra.

- Pagkakatulad.

Ang pagkakapareho ng spectra ng katangian ay dahil sa ang katunayan na ang panloob na mga layer ng elektron ng iba't ibang mga atom ay pareho at naiiba lamang nang masigla dahil sa pagkilos ng puwersa mula sa nuclei, na tumataas sa pagtaas ng elemental na numero. Samakatuwid, ang katangian ng spectra ay lumilipat patungo sa mas mataas na mga frequency na may pagtaas ng nuclear charge. Ito ay eksperimento na kinumpirma ng isang empleyado ng Roentgen - Moseley, na nagsukat ng mga frequency ng paglipat ng X-ray para sa 33 elemento. Ginawa nila ang batas.

BATAS NI MOSELY – ang square root ng dalas ng katangian ng radiation ay isang linear na function ng ordinal na numero ng elemento:

= A  (Z - B), (4)

kung saan ang v ay ang dalas ng parang multo na linya, ang Z ay ang atomic na numero ng naglalabas na elemento. Ang A, B ay mga pare-pareho.

Ang kahalagahan ng batas ni Moseley ay nakasalalay sa katotohanan na ang pag-asa na ito ay maaaring gamitin upang tumpak na matukoy ang atomic number ng elementong pinag-aaralan mula sa sinusukat na dalas ng linya ng X-ray. Malaki ang naging papel nito sa paglalagay ng mga elemento sa periodic table.

Kalayaan mula sa isang kemikal na tambalan.

Ang katangian ng X-ray spectra ng isang atom ay hindi nakadepende sa kemikal na tambalan kung saan pumapasok ang atom ng elemento. Halimbawa, ang X-ray spectrum ng isang oxygen atom ay pareho para sa O 2, H 2 O, habang ang optical spectra ng mga compound na ito ay naiiba. Ang tampok na ito ng x-ray spectrum ng atom ay ang batayan para sa pangalan na " katangian ng radiation".

Pakikipag-ugnayan ng X-ray radiation sa bagay

Ang epekto ng X-ray radiation sa mga bagay ay tinutukoy ng mga pangunahing proseso ng pakikipag-ugnayan ng X-ray. photon na may mga electron mga atomo at molekula ng bagay.

X-ray radiation sa bagay hinihigop o nagwawala. Sa kasong ito, maaaring mangyari ang iba't ibang mga proseso, na tinutukoy ng ratio ng X-ray photon energy hv at ang ionization energy Аu (ang ionization energy Аu ay ang enerhiya na kinakailangan upang alisin ang mga panloob na electron mula sa atom o molekula).

A) magkakaugnay na pagkakalat(scattering of long-wave radiation) ay nangyayari kapag ang kaugnayan

Para sa mga photon, dahil sa pakikipag-ugnayan sa mga electron, ang direksyon lamang ng paggalaw ay nagbabago (Larawan 3a), ngunit ang enerhiya hv at ang haba ng daluyong ay hindi nagbabago (samakatuwid, ang scattering na ito ay tinatawag na magkakaugnay). Dahil ang enerhiya ng photon at ang atom ay hindi nagbabago, ang magkakaugnay na pagkakalat ay hindi nakakaapekto mga biyolohikal na bagay, ngunit kapag lumilikha ng proteksyon laban sa X-ray radiation, dapat isaalang-alang ng isa ang posibilidad na baguhin ang pangunahing direksyon ng sinag.

b) epekto ng photoelectric nangyayari kapag

Sa kasong ito, maaaring maisakatuparan ang dalawang kaso.

Ang photon ay hinihigop, ang elektron ay hiwalay sa atom (Larawan 3b). Nagaganap ang ionization. Ang hiwalay na elektron ay nakakakuha ng kinetic energy: E k \u003d hv - A at. Kung ang kinetic energy ay malaki, kung gayon ang elektron ay maaaring mag-ionize ng mga kalapit na atomo sa pamamagitan ng banggaan, na bumubuo ng mga bago. pangalawa mga electron.

Ang photon ay hinihigop, ngunit ang enerhiya nito ay hindi sapat upang tanggalin ang elektron, at paggulo ng isang atom o molekula(Larawan 3c). Madalas itong humahantong sa kasunod na paglabas ng isang photon sa nakikitang rehiyon ng radiation (X-ray luminescence), at sa mga tisyu - sa pag-activate ng mga molekula at mga reaksyon ng photochemical. Ang photoelectric effect ay nangyayari pangunahin sa mga electron ng panloob na mga shell ng mga atom na may mataas na Z.

V) Hindi magkakaugnay na pagkakalat(Compton effect, 1922) ay nangyayari kapag ang photon energy ay mas malaki kaysa sa ionization energy

Sa kasong ito, ang electron ay hiwalay sa atom (ang mga electron ay tinatawag na i-recoil ang mga electron), nakakakuha ng ilang kinetic energy E k, ang enerhiya ng photon mismo ay bumababa (Larawan 4d):

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

Ang nagresultang radiation na may binagong dalas (haba) ay tinatawag pangalawa, ito ay nakakalat sa lahat ng direksyon.

Ang mga recoil electron, kung mayroon silang sapat na kinetic energy, ay maaaring mag-ionize ng mga kalapit na atomo sa pamamagitan ng banggaan. Kaya, bilang isang resulta ng hindi magkakaugnay na pagkalat, ang pangalawang nakakalat na X-ray radiation ay nabuo at ang mga atomo ng sangkap ay na-ionize.

Ang mga prosesong ito (a, b, c) ay maaaring magdulot ng ilang kasunod na mga proseso. Halimbawa (Larawan 3d), kung sa panahon ng photoelectric effect ang mga electron ay hiwalay mula sa atom sa mga panloob na shell, ang mga electron mula sa mas mataas na antas ay maaaring pumasa sa kanilang lugar, na sinamahan ng pangalawang katangian ng X-ray radiation ng sangkap na ito. Ang mga photon ng pangalawang radiation, na nakikipag-ugnayan sa mga electron ng mga kalapit na atomo, ay maaaring magdulot ng pangalawang phenomena.

magkakaugnay na pagkakalat

eh enerhiya at wavelength ay nananatiling hindi nagbabago

epekto ng photoelectric

ang photon ay hinihigop, e - hiwalay sa atom - ionization

hv \u003d A at + E sa

atom A ay nasasabik sa pagsipsip ng isang photon, R ay X-ray luminescence

hindi magkakaugnay na pagkakalat

hv \u003d hv "+ A at + E sa

pangalawang proseso sa photoelectric effect

kanin. 3 Mga mekanismo ng pakikipag-ugnayan ng X-ray sa bagay

Pisikal na batayan para sa paggamit ng X-ray sa medisina

Kapag ang X-ray ay nahuhulog sa isang katawan, ito ay bahagyang naaaninag mula sa ibabaw nito, ngunit higit sa lahat ay pumasa sa malalim, habang ito ay bahagyang hinihigop at nakakalat, at bahagyang dumadaan.

Ang batas ng pagpapahina.

Ang X-ray flux ay pinahina sa bagay ayon sa batas:

F \u003d F 0 e -   x (6)

kung saan ang  ay linear attenuation factor, na mahalagang nakasalalay sa density ng sangkap. Ito ay katumbas ng kabuuan ng tatlong termino na tumutugma sa magkakaugnay na pagkakalat  1, incoherent  2 at photoelectric effect  3:

 =  1 +  2 +  3 . (7)

Ang kontribusyon ng bawat termino ay tinutukoy ng enerhiya ng photon. Nasa ibaba ang mga ratio ng mga prosesong ito para sa malambot na mga tisyu (tubig).

magsaya koepisyent ng mass attenuation, na hindi nakadepende sa density ng substance :

m = /. (8)

Ang koepisyent ng mass attenuation ay nakasalalay sa enerhiya ng photon at sa atomic number ng sumisipsip na sangkap:

 m = k 3 Z 3 . (9)

Ang mga koepisyent ng mass attenuation ng buto at malambot na tisyu (tubig) ay magkaiba:  m buto /  m tubig = 68.

Kung ang isang hindi homogenous na katawan ay inilagay sa landas ng X-ray at ang isang fluorescent na screen ay inilagay sa harap nito, kung gayon ang katawan na ito, na sumisipsip at nagpapahina ng radiation, ay bumubuo ng isang anino sa screen. Sa pamamagitan ng likas na katangian ng anino na ito, maaaring hatulan ng isa ang hugis, densidad, istraktura, at sa maraming mga kaso ang likas na katangian ng mga katawan. Yung. isang makabuluhang pagkakaiba sa pagsipsip ng x-ray radiation ng iba't ibang mga tisyu ay nagbibigay-daan sa iyo upang makita ang imahe ng mga panloob na organo sa projection ng anino.

Kung ang organ sa ilalim ng pag-aaral at ang mga nakapaligid na tisyu ay pantay na nagpapahina ng mga x-ray, pagkatapos ay ginagamit ang mga ahente ng kaibahan. Kaya, halimbawa, ang pagpuno sa tiyan at bituka ng isang malambot na masa ng barium sulfate (BaSO 4), makikita ng isa ang kanilang anino na imahe (ang ratio ng mga coefficient ng attenuation ay 354).

Gamitin sa medisina.

Sa medisina, ang X-ray radiation na may photon energy mula 60 hanggang 100-120 keV ay ginagamit para sa diagnostics at 150-200 keV para sa therapy.

Mga diagnostic ng X-ray – Pagkilala sa mga sakit sa pamamagitan ng transilluminating ng katawan gamit ang X-ray.

Ang mga diagnostic ng X-ray ay ginagamit sa iba't ibang mga opsyon, na ibinigay sa ibaba.

Sa fluoroscopy ang x-ray tube ay matatagpuan sa likod ng pasyente. Sa harap nito ay isang fluorescent screen. Mayroong anino (positibong) imahe sa screen. Sa bawat indibidwal na kaso, ang naaangkop na katigasan ng radiation ay pinili upang ito ay dumaan sa malambot na mga tisyu, ngunit sapat na hinihigop ng mga siksik. Kung hindi, ang isang pare-parehong anino ay nakuha. Sa screen, ang puso, ang mga tadyang ay nakikitang madilim, ang mga baga ay magaan.

Kapag radiography ang bagay ay inilalagay sa isang cassette, na naglalaman ng isang pelikula na may espesyal na photographic emulsion. Ang X-ray tube ay inilalagay sa ibabaw ng bagay. Ang resultang radiograph ay nagbibigay ng negatibong imahe, i.e. ang kabaligtaran sa kaibahan sa larawang naobserbahan sa panahon ng transilumination. Sa pamamaraang ito, mayroong mas malinaw na larawan kaysa sa (1), samakatuwid, ang mga detalye ay sinusunod na mahirap makita kapag na-transilluminated.

Ang isang promising variant ng paraang ito ay X-ray tomography at "bersyon ng makina" - computer tomography.

3. Sa fluoroscopy, Sa isang sensitibong maliit na format na pelikula, ang imahe mula sa malaking screen ay naayos. Kapag tiningnan, ang mga larawan ay sinusuri sa isang espesyal na magnifier.

X-ray therapy- ang paggamit ng X-ray upang sirain ang mga malignant na tumor.

Ang biological na epekto ng radiation ay upang maputol ang mahahalagang aktibidad, lalo na ang mabilis na pagpaparami ng mga selula.

COMPUTED TOMOGRAPHY (CT)

Ang paraan ng X-ray computed tomography ay batay sa muling pagtatayo ng isang imahe ng isang partikular na seksyon ng katawan ng pasyente sa pamamagitan ng pagrehistro ng malaking bilang ng mga X-ray projection ng seksyong ito, na ginawa sa iba't ibang mga anggulo. Ang impormasyon mula sa mga sensor na nagrerehistro sa mga projection na ito ay pumapasok sa computer, na, ayon sa isang espesyal na programa nagkalkula pamamahagi mahigpitlaki ng sample sa seksyong sinisiyasat at ipinapakita ito sa display screen. Ang imahe ng seksyon ng katawan ng pasyente na nakuha sa ganitong paraan ay nailalarawan sa pamamagitan ng mahusay na kalinawan at mataas na nilalaman ng impormasyon. Ang programa ay nagpapahintulot sa iyo na pagtaas kaibahan ng larawan V dose-dosenang at kahit daan-daang beses. Pinapalawak nito ang mga kakayahan sa diagnostic ng pamamaraan.

Mga videographer (mga device na may digital na X-ray image processing) sa modernong dentistry.

Sa dentistry, ang pagsusuri sa X-ray ay ang pangunahing paraan ng diagnostic. Gayunpaman, ang isang bilang ng mga tradisyonal na organisasyon at teknikal na mga tampok ng X-ray diagnostics ay ginagawang hindi lubos na komportable para sa parehong pasyente at mga dental na klinika. Ito ay, una sa lahat, ang pangangailangan para sa pasyente na makipag-ugnay sa ionizing radiation, na kadalasang lumilikha ng isang makabuluhang pagkarga ng radiation sa katawan, ito rin ang pangangailangan para sa isang photoprocess, at, dahil dito, ang pangangailangan para sa mga photoreagent, kabilang ang mga nakakalason. Ito ay, sa wakas, isang napakalaking archive, mabibigat na folder at mga sobre na may mga x-ray na pelikula.

Bilang karagdagan, ang kasalukuyang antas ng pag-unlad ng dentistry ay ginagawang hindi sapat ang subjective na pagtatasa ng radiographs ng mata ng tao. Tulad ng nangyari, sa iba't ibang mga kulay ng kulay abo na nilalaman sa x-ray na imahe, ang mata ay nakakakita lamang ng 64.

Malinaw, upang makakuha ng malinaw at detalyadong larawan ng matitigas na tisyu ng dentoalveolar system na may kaunting pagkakalantad sa radiation, kailangan ang ibang mga solusyon. Ang paghahanap ay humantong sa paglikha ng mga tinatawag na radiographic system, videographers - digital radiography system.

Kung walang mga teknikal na detalye, ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng naturang mga sistema ay ang mga sumusunod. Ang X-ray radiation ay pumapasok sa bagay hindi sa isang photosensitive na pelikula, ngunit sa isang espesyal na intraoral sensor (espesyal na electronic matrix). Ang kaukulang signal mula sa matrix ay ipinapadala sa isang digitizing device (analog-to-digital converter, ADC) na nagko-convert nito sa digital form at nakakonekta sa computer. Ang espesyal na software ay bumubuo ng isang x-ray na imahe sa screen ng computer at nagbibigay-daan sa iyo na iproseso ito, i-save ito sa isang hard o flexible storage medium (hard drive, floppy disks), i-print ito bilang isang larawan bilang isang file.

Sa isang digital system, ang isang x-ray na imahe ay isang koleksyon ng mga tuldok na may iba't ibang mga digital na grayscale na halaga. Ginagawang posible ng pag-optimize ng pagpapakita ng impormasyon na ibinigay ng programa na makakuha ng pinakamainam na frame sa mga tuntunin ng liwanag at kaibahan sa medyo mababang dosis ng radiation.

Sa mga modernong sistema, na nilikha, halimbawa, ng Trophy (France) o Schick (USA), 4096 na kulay ng kulay abo ang ginagamit kapag bumubuo ng isang frame, ang oras ng pagkakalantad ay nakasalalay sa bagay ng pag-aaral at, sa karaniwan, ay daan-daang - ikasampu ng isang segundo, pagbaba sa radiation exposure kaugnay ng pelikula - hanggang 90% para sa intraoral system, hanggang 70% para sa mga panoramic videographer.

Kapag nagpoproseso ng mga larawan, pinapayagan ng mga videographer ang:

Kumuha ng mga positibo at negatibong larawan, maling kulay na mga larawan, embossed na mga larawan.

Dagdagan ang kaibahan at palakihin ang lugar ng interes sa larawan.

Suriin ang mga pagbabago sa density ng mga tisyu ng ngipin at mga istruktura ng buto, kontrolin ang pagkakapareho ng pagpuno ng kanal.

Sa endodontics, matukoy ang haba ng kanal ng anumang kurbada, at sa operasyon, piliin ang laki ng implant na may katumpakan na 0.1 mm.

Ang natatanging sistema ng detektor ng Caries na may mga elemento ng artipisyal na katalinuhan sa panahon ng pagsusuri ng imahe ay nagbibigay-daan sa iyo upang makita ang mga karies sa yugto ng mantsa, mga karies ng ugat at mga nakatagong karies.

 Ang "F" sa formula (3) ay tumutukoy sa buong hanay ng mga radiated wavelength at kadalasang tinutukoy bilang "Integral Energy Flux".

X-RAY RADIATION
invisible radiation na may kakayahang tumagos, kahit na sa iba't ibang antas, lahat ng mga sangkap. Ito ay electromagnetic radiation na may wavelength na humigit-kumulang 10-8 cm. Gaya ng nakikitang liwanag, ang X-ray ay nagdudulot ng pag-itim ng photographic film. Ang ari-arian na ito ay may malaking kahalagahan para sa medisina, industriya at siyentipikong pananaliksik. Ang pagdaan sa bagay na pinag-aaralan at pagkatapos ay nahuhulog sa pelikula, inilalarawan ng X-ray radiation ang panloob na istraktura nito. Dahil ang lakas ng pagtagos ng X-ray radiation ay iba para sa iba't ibang mga materyales, ang mga bahagi ng bagay na hindi gaanong transparent dito ay nagbibigay ng mas maliwanag na mga lugar sa litrato kaysa sa kung saan ang radiation ay tumagos nang maayos. Kaya, ang mga tisyu ng buto ay hindi gaanong transparent sa x-ray kaysa sa mga tisyu na bumubuo sa balat at mga panloob na organo. Samakatuwid, sa radiograph, ang mga buto ay ipahiwatig bilang mas magaan na mga lugar at ang lugar ng bali, na mas transparent para sa radiation, ay madaling matukoy. Ginagamit din ang X-ray imaging sa dentistry upang makita ang mga karies at abscesses sa mga ugat ng ngipin, gayundin sa industriya upang makita ang mga bitak sa mga casting, plastic at rubbers. Ang X-ray ay ginagamit sa kimika upang pag-aralan ang mga compound at sa pisika upang pag-aralan ang istruktura ng mga kristal. Ang isang X-ray beam na dumadaan sa isang chemical compound ay nagdudulot ng isang katangian na pangalawang radiation, ang spectroscopic analysis na nagpapahintulot sa chemist na matukoy ang komposisyon ng compound. Kapag nahuhulog sa isang mala-kristal na substansiya, ang isang X-ray beam ay nakakalat sa pamamagitan ng mga atomo ng kristal, na nagbibigay ng isang malinaw, regular na pattern ng mga spot at guhitan sa isang photographic plate, na ginagawang posible upang maitatag ang panloob na istraktura ng kristal. Ang paggamit ng X-ray sa paggamot sa kanser ay batay sa katotohanang pumapatay ito ng mga selula ng kanser. Gayunpaman, maaari rin itong magkaroon ng hindi kanais-nais na epekto sa mga normal na selula. Samakatuwid, ang matinding pag-iingat ay dapat gawin sa paggamit na ito ng X-ray. Ang X-ray radiation ay natuklasan ng German physicist na si W. Roentgen (1845-1923). Ang kanyang pangalan ay immortalized sa ilang iba pang pisikal na termino na nauugnay sa radiation na ito: ang internasyonal na yunit ng dosis ng ionizing radiation ay tinatawag na roentgen; ang isang larawang kinunan gamit ang x-ray machine ay tinatawag na radiograph; Ang larangan ng radiological na gamot na gumagamit ng x-ray upang masuri at gamutin ang mga sakit ay tinatawag na radiology. Natuklasan ni Roentgen ang radiation noong 1895 habang isang propesor ng pisika sa Unibersidad ng Würzburg. Habang nagsasagawa ng mga eksperimento gamit ang mga cathode ray (ang electron ay dumadaloy sa mga discharge tubes), napansin niya na ang isang screen na matatagpuan malapit sa vacuum tube, na sakop ng crystalline barium cyanoplatinite, ay kumikinang nang maliwanag, bagaman ang tubo mismo ay natatakpan ng itim na karton. Itinatag pa ni Roentgen na ang lakas ng pagtagos ng hindi kilalang mga sinag na kanyang natuklasan, na tinawag niyang X-ray, ay nakasalalay sa komposisyon ng materyal na sumisipsip. Inilarawan din niya ang mga buto ng kanyang sariling kamay sa pamamagitan ng paglalagay nito sa pagitan ng isang cathode ray discharge tube at isang screen na pinahiran ng barium cyanoplatinite. Ang pagtuklas ni Roentgen ay sinundan ng mga eksperimento ng iba pang mga mananaliksik na nakatuklas ng maraming bagong katangian at mga posibilidad para sa paggamit ng radiation na ito. Isang malaking kontribusyon ang ginawa nina M. Laue, W. Friedrich at P. Knipping, na nagpakita noong 1912 ng diffraction ng X-ray kapag ito ay dumaan sa isang kristal; W. Coolidge, na noong 1913 ay nag-imbento ng high-vacuum X-ray tube na may heated cathode; G. Moseley, na itinatag noong 1913 ang ugnayan sa pagitan ng wavelength ng radiation at atomic number ng isang elemento; G. at L. Braggi, na nakatanggap ng Nobel Prize noong 1915 para sa pagbuo ng mga batayan ng X-ray diffraction analysis.
PAGKUHA NG X-RAY RADIATION
Ang X-ray radiation ay nangyayari kapag ang mga electron na gumagalaw sa mataas na bilis ay nakikipag-ugnayan sa bagay. Kapag ang mga electron ay bumangga sa mga atomo ng anumang sangkap, mabilis silang nawawala ang kanilang kinetic energy. Sa kasong ito, karamihan sa mga ito ay na-convert sa init, at isang maliit na bahagi, karaniwang mas mababa sa 1%, ay na-convert sa X-ray na enerhiya. Ang enerhiya na ito ay inilabas sa anyo ng quanta - mga particle na tinatawag na photon na may enerhiya ngunit may zero rest mass. Ang mga X-ray photon ay naiiba sa kanilang enerhiya, na inversely proportional sa kanilang wavelength. Gamit ang maginoo na paraan ng pagkuha ng x-ray, isang malawak na hanay ng mga wavelength ang nakuha, na tinatawag na x-ray spectrum. Ang spectrum ay naglalaman ng binibigkas na mga bahagi, tulad ng ipinapakita sa Fig. 1. Ang malawak na "continuum" ay tinatawag na tuloy-tuloy na spectrum o puting radiation. Ang matalim na mga taluktok na nakapatong dito ay tinatawag na katangian na mga linya ng paglabas ng x-ray. Bagaman ang buong spectrum ay resulta ng mga banggaan ng mga electron sa bagay, ang mga mekanismo para sa paglitaw ng malawak na bahagi at mga linya nito ay iba. Ang isang sangkap ay binubuo ng isang malaking bilang ng mga atom, ang bawat isa ay may isang nucleus na napapalibutan ng mga shell ng elektron, at ang bawat elektron sa shell ng isang atom ng isang partikular na elemento ay sumasakop sa isang tiyak na antas ng enerhiya. Karaniwan ang mga shell na ito, o mga antas ng enerhiya, ay tinutukoy ng mga simbolo na K, L, M, atbp., simula sa shell na pinakamalapit sa nucleus. Kapag ang isang insidenteng electron na may sapat na mataas na enerhiya ay bumangga sa isa sa mga electron na nakagapos sa atom, pinaalis nito ang elektron na iyon mula sa shell nito. Ang walang laman na espasyo ay inookupahan ng isa pang elektron mula sa shell, na tumutugma sa isang mas mataas na enerhiya. Ang huli ay nagbibigay ng labis na enerhiya sa pamamagitan ng paglabas ng X-ray photon. Dahil ang mga shell electron ay may mga discrete na halaga ng enerhiya, ang mga resultang X-ray photon ay mayroon ding discrete spectrum. Ito ay tumutugma sa matalim na mga taluktok para sa ilang mga wavelength, ang mga tiyak na halaga ay nakasalalay sa target na elemento. Ang mga linya ng katangian ay bumubuo ng K-, L- at M-series, depende sa kung aling shell (K, L o M) ang electron ay tinanggal. Ang ugnayan sa pagitan ng wavelength ng X-ray at ng atomic number ay tinatawag na batas ni Moseley (Larawan 2).

Ito ang tatlong pangunahing Laue equation para sa X-ray diffraction, na ang mga numerong h, k at c ay ang Miller index para sa diffraction plane.
Tingnan din MGA CRYSTALS AT CRYSTALLOGRAPHY. Isinasaalang-alang ang alinman sa mga Laue equation, halimbawa ang una, mapapansin ng isa na dahil ang a, a0, l ay mga constant, at h = 0, 1, 2, ..., ang solusyon nito ay maaaring katawanin bilang isang set ng cones na may isang karaniwang axis a (Fig. 5). Ang parehong ay totoo para sa mga direksyon b at c. Sa pangkalahatang kaso ng three-dimensional scattering (diffraction), ang tatlong Laue equation ay dapat magkaroon ng isang karaniwang solusyon, i.e. tatlong diffraction cones na matatagpuan sa bawat isa sa mga axes ay dapat mag-intersect; ang karaniwang linya ng intersection ay ipinapakita sa fig. 6. Ang pinagsamang solusyon ng mga equation ay humahantong sa batas ng Bragg-Wulf:

Ang siyentipikong Aleman na si Wilhelm Conrad Roentgen ay maaaring maituring na tagapagtatag ng radiography at ang nakatuklas ng mga pangunahing tampok ng X-ray.

Noong 1895, hindi man lang niya pinaghihinalaan ang lawak ng aplikasyon at katanyagan ng X-radiation na natuklasan niya, kahit na noon pa man ay nagtaas sila ng malawak na resonance sa mundo ng agham.

Hindi malamang na mahulaan ng imbentor kung ano ang pakinabang o pinsalang idudulot ng bunga ng kanyang aktibidad. Ngunit ngayon ay susubukan nating alamin kung ano ang epekto ng ganitong uri ng radiation sa katawan ng tao.

• Ang X-radiation ay pinagkalooban ng isang malaking penetrating power, ngunit ito ay depende sa wavelength at density ng materyal na irradiated;
• sa ilalim ng impluwensya ng radiation, ang ilang mga bagay ay nagsisimulang lumiwanag;
• ang x-ray ay nakakaapekto sa mga nabubuhay na nilalang;
• salamat sa X-ray, ang ilang mga biochemical reaksyon ay nagsisimulang mangyari;
• Ang isang x-ray beam ay maaaring kumuha ng mga electron mula sa ilang mga atomo at sa gayon ay ionize ang mga ito.

Kahit na ang imbentor mismo ay pangunahing nababahala sa tanong kung ano nga ba ang mga sinag na natuklasan niya.

Matapos magsagawa ng isang serye ng mga eksperimentong pag-aaral, nalaman ng siyentipiko na ang X-ray ay mga intermediate wave sa pagitan ng ultraviolet at gamma radiation, ang haba nito ay 10 -8 cm.

Ang mga katangian ng X-ray beam, na nakalista sa itaas, ay may mga mapanirang katangian, ngunit hindi nito pinipigilan ang mga ito na magamit para sa mga kapaki-pakinabang na layunin.

Kaya saan sa modernong mundo maaaring gamitin ang X-ray?

1. Maaari silang magamit upang pag-aralan ang mga katangian ng maraming mga molekula at mala-kristal na pormasyon.
2. Para sa pagtukoy ng kapintasan, iyon ay, upang suriin ang mga pang-industriyang bahagi at aparato para sa mga depekto.
3. Sa industriya ng medikal at panterapeutika na pananaliksik.

Dahil sa maikling haba ng buong hanay ng mga alon na ito at ang kanilang mga natatanging katangian, naging posible ang pinakamahalagang aplikasyon ng radiation na natuklasan ni Wilhelm Roentgen.

Dahil ang paksa ng aming artikulo ay limitado sa epekto ng X-ray sa katawan ng tao, na nakatagpo lamang sa kanila kapag pupunta sa ospital, pagkatapos ay isasaalang-alang lamang namin ang sangay ng aplikasyon na ito.

Ang siyentipiko na nag-imbento ng X-ray ay ginawa silang isang napakahalagang regalo para sa buong populasyon ng Earth, dahil hindi niya patent ang kanyang mga supling para sa karagdagang paggamit.

Mula noong Unang Digmaang Pandaigdig, ang mga portable X-ray machine ay nagligtas ng daan-daang mga sugatang buhay. Ngayon, ang X-ray ay may dalawang pangunahing aplikasyon:

1. Diagnosis dito.

Ang mga diagnostic ng X-ray ay ginagamit sa iba't ibang mga opsyon:

• X-ray o transilumination;
• x-ray o litrato;
• pag-aaral ng fluorographic;
• tomography gamit ang x-ray.

Ngayon kailangan nating maunawaan kung paano naiiba ang mga pamamaraang ito sa bawat isa:

1. Ipinapalagay ng unang paraan na ang paksa ay matatagpuan sa pagitan ng isang espesyal na screen na may fluorescent property at isang X-ray tube. Ang doktor, batay sa mga indibidwal na katangian, ay pinipili ang kinakailangang lakas ng mga sinag at tumatanggap ng isang imahe ng mga buto at panloob na organo sa screen.
2. Sa pangalawang paraan, ang pasyente ay inilalagay sa isang espesyal na x-ray film sa isang cassette. Sa kasong ito, ang kagamitan ay inilalagay sa itaas ng tao. Ang pamamaraan na ito ay nagbibigay-daan sa iyo upang makakuha ng isang imahe sa negatibo, ngunit may mas pinong mga detalye kaysa sa fluoroscopy.
3. Ang mass examinations ng populasyon para sa sakit sa baga ay nagbibigay-daan para sa fluorography. Sa oras ng pamamaraan, ang imahe ay inilipat mula sa isang malaking monitor sa isang espesyal na pelikula.
4. Binibigyang-daan ka ng Tomography na makakuha ng mga larawan ng mga panloob na organo sa ilang mga seksyon. Ang isang buong serye ng mga imahe ay kinunan, na pagkatapos ay tinutukoy bilang isang tomogram.
5. Kung ikinonekta mo ang tulong ng isang computer sa nakaraang pamamaraan, ang mga dalubhasang programa ay lilikha ng isang kumpletong imahe na ginawa gamit ang isang x-ray scanner.

Ang lahat ng mga pamamaraang ito ng pag-diagnose ng mga problema sa kalusugan ay batay sa natatanging katangian ng X-ray upang sindihan ang photographic film. Kasabay nito, ang kakayahang tumagos ng inert at iba pang mga tisyu ng ating katawan ay iba, na ipinapakita sa larawan.

Matapos ang isa pang pag-aari ng X-ray upang maimpluwensyahan ang mga tisyu mula sa isang biological na pananaw ay natuklasan, ang tampok na ito ay nagsimulang aktibong gamitin sa tumor therapy.

Ang mga cell, lalo na ang mga malignant, ay mabilis na nahati, at ang ionizing property ng radiation ay may positibong epekto sa therapeutic therapy at nagpapabagal sa paglaki ng tumor.

Ngunit ang kabilang panig ng barya ay Negatibong impluwensya x-ray sa mga selula ng hematopoietic, endocrine at immune system, na mabilis ding nahahati. Bilang resulta ng negatibong impluwensya ng X-ray, ang radiation sickness ay nagpapakita mismo.

Ang epekto ng x-ray sa katawan ng tao

Literal na kaagad pagkatapos ng napakalakas na pagtuklas sa mundo ng siyentipiko, nalaman na ang X-ray ay maaaring makaapekto sa katawan ng tao:

1. Sa kurso ng pananaliksik sa mga katangian ng X-ray, ito ay naka-out na sila ay may kakayahang magdulot ng pagkasunog sa balat. Tunay na katulad sa thermal. Gayunpaman, ang lalim ng sugat ay higit na mas malaki kaysa sa mga pinsala sa tahanan, at sila ay gumaling nang mas malala. Maraming mga siyentipiko na nakikitungo sa mga mapanlinlang na radiation na ito ang nawalan ng mga daliri.
2. Sa pamamagitan ng pagsubok at pagkakamali, napag-alaman na kung bawasan mo ang oras at baging ng endowment, maiiwasan ang pagkasunog. Nang maglaon, nagsimulang gumamit ng mga lead screen at ang malayong paraan ng pag-iilaw ng mga pasyente.
3. Ang pang-matagalang pananaw ng nakakapinsalang mga sinag ay nagpapakita na ang mga pagbabago sa komposisyon ng dugo pagkatapos ng pag-iilaw ay humahantong sa leukemia at maagang pagtanda.
4. Ang antas ng kalubhaan ng epekto ng X-ray sa katawan ng tao ay direktang nakasalalay sa irradiated organ. Kaya, sa X-ray ng maliit na pelvis, maaaring mangyari ang kawalan ng katabaan, at sa pagsusuri ng mga hematopoietic na organo - mga sakit sa dugo.
5. Kahit na ang pinakamaliit na pagkakalantad, ngunit sa loob ng mahabang panahon, ay maaaring humantong sa mga pagbabago sa antas ng genetic.

Siyempre, lahat ng pag-aaral ay isinagawa sa mga hayop, ngunit napatunayan iyon ng mga siyentipiko mga pagbabago sa pathological ilalapat sa mga tao.

MAHALAGA! Batay sa nakuhang data, binuo ang mga pamantayan sa pagkakalantad ng X-ray, na pare-pareho sa buong mundo.

Mga dosis ng x-ray para sa diagnosis

Marahil, lahat ng umalis sa opisina ng doktor pagkatapos ng x-ray ay nagtataka kung paano makakaapekto ang pamamaraang ito sa kanilang kalusugan sa hinaharap?

Umiiral din ang pagkakalantad ng radyasyon sa kalikasan at nararanasan natin ito araw-araw. Upang mas madaling maunawaan kung paano nakakaapekto ang x-ray sa ating katawan, inihahambing namin ang pamamaraang ito sa natural na radiation na natanggap:

• sa x-ray ng dibdib, ang isang tao ay tumatanggap ng isang dosis ng radiation na katumbas ng 10 araw ng pagkakalantad sa background, at ang tiyan o bituka - 3 taon;
• tomogram sa isang computer lukab ng tiyan o buong katawan na katumbas ng 3 taon ng pagkakalantad;
• pagsusuri sa x-ray ng dibdib - 3 buwan;
• limbs ay irradiated, halos walang pinsala sa kalusugan;
• dental x-ray dahil sa tumpak na direksyon ng beam beam at hindi rin mapanganib ang minimum exposure time.

MAHALAGA! Sa kabila ng katotohanan na ang ibinigay na data, gaano man ito nakakatakot, ay nakakatugon sa mga kinakailangan sa internasyonal. Gayunpaman, may karapatan ang pasyente na magtanong karagdagang pondo proteksyon sa kaso ng matinding takot para sa kanilang kagalingan.

Lahat tayo ay nahaharap sa pagsusuri sa x-ray, at higit sa isang beses. Gayunpaman, ang isang kategorya ng mga tao sa labas ng mga iniresetang pamamaraan ay mga buntis na kababaihan.

Ang katotohanan ay ang X-ray ay lubhang nakakaapekto sa kalusugan ng hindi pa isinisilang na bata. Ang mga alon na ito ay maaaring magdulot ng intrauterine malformations bilang resulta ng epekto sa mga chromosome.

MAHALAGA! Karamihan mapanganib na panahon para sa x-ray ay pagbubuntis hanggang 16 na linggo. Sa panahong ito, ang pinaka-mahina ay ang pelvic, abdominal at vertebral regions ng sanggol.

Dahil alam ang negatibong katangiang ito ng x-ray, sinisikap ng mga doktor sa buong mundo na iwasan ang pagrereseta nito para sa mga buntis na kababaihan.

Ngunit may iba pang pinagmumulan ng radiation na maaaring makaharap ng isang buntis:

• mga mikroskopyo na pinapagana ng kuryente;
• may kulay na mga monitor sa TV.

Ang mga naghahanda na maging isang ina ay dapat magkaroon ng kamalayan sa panganib na naghihintay sa kanila. Sa panahon ng paggagatas, ang X-ray ay hindi nagbabanta sa katawan ng nagpapasuso at ng sanggol.

Paano naman pagkatapos ng x-ray?

Kahit na ang pinakamaliit na epekto ng pagkakalantad sa X-ray ay maaaring mabawasan sa pamamagitan ng pagsunod sa ilang simpleng rekomendasyon:

• uminom kaagad ng gatas pagkatapos ng pamamaraan. Tulad ng alam mo, nagagawa nitong alisin ang radiation;
• ang tuyong puting alak o katas ng ubas ay may parehong mga katangian;
• ito ay kanais-nais sa una upang kumain ng higit pang mga pagkain na naglalaman ng yodo.

MAHALAGA! Hindi ka dapat gumamit ng anumang medikal na pamamaraan o gumamit ng mga medikal na pamamaraan pagkatapos bumisita sa x-ray room.

Kahit ano mga negatibong katangian sa sandaling natuklasan na ang X-ray ay hindi nagtataglay, gayunpaman, ang mga pakinabang ng kanilang paggamit ay mas malaki kaysa sa pinsala. Sa mga institusyong medikal, ang pamamaraan ng transillumination ay isinasagawa nang mabilis at may kaunting dosis.

FEDERAL AGENCY PARA SA EDUKASYON NG RUSSIAN FEDERATION

INSTITUSYON NG EDUKASYONAL NG ESTADO

HIGHER PROFESSIONAL EDUCATION

MOSCOW STATE INSTITUTE OF STEEL AND ALLOYS

(UNIBERSIDAD NG TEKNOLOHIYA)

NOVOTROITSKY BRANCH

Kagawaran ng OEND

TRABAHO NG KURSO

Disiplina: Physics

Paksa: X-RAY

Mag-aaral: Nedorezova N.A.

Pangkat: EiU-2004-25, No. З.К.: 04Н036

Sinuri ni: Ozhegova S.M.

Panimula

Kabanata 1

1.1 Talambuhay ni Roentgen Wilhelm Conrad

1.2 Pagtuklas ng mga X-ray

Kabanata 2

2.1 Mga mapagkukunan ng X-ray

2.2 Mga Katangian ng X-ray

2.3 Pagpaparehistro ng mga X-ray

2.4 Paggamit ng X-ray

Kabanata 3

3.1 Pagsusuri ng mga di-kasakdalan ng istrukturang kristal

3.2 Pagsusuri ng spectrum

Konklusyon

Listahan ng mga mapagkukunang ginamit

Mga aplikasyon

Panimula

Ang isang bihirang tao ay hindi dumaan sa isang x-ray room. Ang mga larawang kinunan sa x-ray ay pamilyar sa lahat. Noong 1995, ang pagtuklas na ito ay 100 taong gulang. Mahirap isipin kung anong malaking interes ang napukaw nito noong isang siglo. Sa mga kamay ng isang tao ay naging isang kagamitan kung saan posible na makita ang hindi nakikita.

Ang hindi nakikitang radiation na ito, na may kakayahang tumagos, kahit na sa iba't ibang antas, sa lahat ng mga sangkap, na electromagnetic radiation na may wavelength na mga 10 -8 cm, ay tinawag na X-ray radiation, bilang parangal kay Wilhelm Roentgen, na natuklasan ito.

Tulad ng nakikitang liwanag, ang X-ray ay nagdudulot ng pag-itim ng photographic film. Ang ari-arian na ito ay may malaking kahalagahan para sa medisina, industriya at siyentipikong pananaliksik. Ang pagdaan sa bagay na pinag-aaralan at pagkatapos ay nahuhulog sa pelikula, inilalarawan ng X-ray radiation ang panloob na istraktura nito. Dahil ang lakas ng pagtagos ng X-ray radiation ay iba para sa iba't ibang mga materyales, ang mga bahagi ng bagay na hindi gaanong transparent dito ay nagbibigay ng mas maliwanag na mga lugar sa litrato kaysa sa kung saan ang radiation ay tumagos nang maayos. Kaya, ang mga tisyu ng buto ay hindi gaanong transparent sa x-ray kaysa sa mga tisyu na bumubuo sa balat at mga panloob na organo. Samakatuwid, sa radiograph, ang mga buto ay ipahiwatig bilang mas magaan na mga lugar at ang lugar ng bali, na hindi gaanong transparent para sa radiation, ay madaling matukoy. Ginagamit din ang X-ray imaging sa dentistry upang makita ang mga karies at abscesses sa mga ugat ng ngipin, gayundin sa industriya upang makita ang mga bitak sa castings, plastics at rubbers, sa chemistry para pag-aralan ang mga compound, at sa physics para pag-aralan ang istruktura ng mga kristal. .

Ang pagtuklas ni Roentgen ay sinundan ng mga eksperimento ng iba pang mga mananaliksik na nakatuklas ng maraming bagong katangian at mga posibilidad para sa paggamit ng radiation na ito. Isang malaking kontribusyon ang ginawa nina M. Laue, W. Friedrich, at P. Knipping, na noong 1912 ay nagpakita ng diffraction ng X-ray habang dumadaan sila sa isang kristal; W. Coolidge, na noong 1913 ay nag-imbento ng high-vacuum x-ray tube na may heated cathode; G. Moseley, na itinatag noong 1913 ang ugnayan sa pagitan ng wavelength ng radiation at atomic number ng isang elemento; G. at L. Braggi, na nakatanggap ng Nobel Prize noong 1915 para sa pagbuo ng mga batayan ng X-ray diffraction analysis.

Ito term paper ay upang pag-aralan ang kababalaghan ng x-ray radiation, ang kasaysayan ng pagtuklas, mga katangian at tukuyin ang saklaw ng aplikasyon nito.

Kabanata 1

1.1 Talambuhay ni Roentgen Wilhelm Conrad

Si Wilhelm Conrad Roentgen ay ipinanganak noong Marso 17, 1845 sa rehiyon ng hangganan ng Alemanya kasama ang Holland, sa lungsod ng Lenepe. Natanggap niya ang kanyang teknikal na edukasyon sa Zurich sa parehong Higher Technical School (Polytechnic) kung saan nag-aral si Einstein. Pinilit siya ng pagkahilig sa pisika pagkatapos umalis sa paaralan noong 1866 upang ipagpatuloy ang pisikal na edukasyon.

Noong 1868 ipinagtanggol niya ang kanyang disertasyon para sa degree ng Doctor of Philosophy, nagtrabaho siya bilang katulong sa Departamento ng Physics, una sa Zurich, pagkatapos ay sa Giessen, at pagkatapos ay sa Strasbourg (1874-1879) kasama si Kundt. Dito dumaan si Roentgen sa isang magandang experimental school at naging first-class experimenter. Ginawa ni Roentgen ang bahagi ng mahalagang pananaliksik sa kanyang mag-aaral, isa sa mga tagapagtatag ng pisika ng Sobyet, si A.F. Ioff.

Ang siyentipikong pananaliksik ay nauugnay sa electromagnetism, crystal physics, optics, molecular physics.

Noong 1895, natuklasan niya ang radiation na may wavelength na mas maikli kaysa sa wavelength ng ultraviolet rays (X-rays), na kalaunan ay tinawag na x-ray, at sinisiyasat ang kanilang mga katangian: ang kakayahang mag-reflect, sumipsip, mag-ionize ng hangin, atbp. Iminungkahi niya ang tamang disenyo ng tubo para sa pagkuha ng X-ray - isang inclined platinum anticathode at concave cathode: siya ang unang kumuha ng litrato gamit ang X-ray. Natuklasan niya noong 1885 ang magnetic field ng isang dielectric na gumagalaw sa isang electric field (ang tinatawag na "roentgen current"). teoryang elektroniko. Ang isang makabuluhang bilang ng mga gawa ni Roentgen ay nakatuon sa pag-aaral ng mga katangian ng mga likido, gas, kristal, electromagnetic phenomena, natuklasan ang kaugnayan sa pagitan ng mga electrical at optical phenomena sa mga kristal. Para sa pagtuklas ng mga sinag na nagdadala sa kanyang pangalan, Roentgen noong 1901 ay ang una sa mga physicist na ginawaran ng Nobel Prize.

Mula 1900 hanggang sa mga huling araw ng kanyang buhay (namatay siya noong Pebrero 10, 1923) nagtrabaho siya sa Unibersidad ng Munich.

1.2 Pagtuklas ng mga X-ray

Katapusan ng ika-19 na siglo ay minarkahan ng pagtaas ng interes sa mga phenomena ng pagpasa ng kuryente sa pamamagitan ng mga gas. Kahit na si Faraday ay seryosong pinag-aralan ang mga phenomena na ito, na inilarawan ang iba't ibang anyo ng discharge, natuklasan ang isang madilim na espasyo sa isang maliwanag na haligi ng rarefied gas. Ang madilim na espasyo ng Faraday ay naghihiwalay sa mala-bughaw, cathode glow mula sa pinkish, anode glow.

Ang isang karagdagang pagtaas sa rarefaction ng gas ay makabuluhang nagbabago sa likas na katangian ng glow. Natuklasan ng mathematician na si Plücker (1801-1868) noong 1859, sa sapat na malakas na rarefaction, isang mahinang mala-bughaw na sinag ng mga sinag na nagmumula sa cathode, na umaabot sa anode at nagiging sanhi ng pagkinang ng salamin ng tubo. Ang mag-aaral ni Plücker na si Gittorf (1824-1914) noong 1869 ay nagpatuloy sa pagsasaliksik ng kanyang guro at ipinakita na ang isang natatanging anino ay lilitaw sa fluorescent na ibabaw ng tubo kung ang isang solidong katawan ay inilagay sa pagitan ng katod at ibabaw na ito.

Goldstein (1850-1931), na pinag-aaralan ang mga katangian ng mga sinag, tinawag silang cathode rays (1876). Pagkalipas ng tatlong taon, pinatunayan ni William Crookes (1832-1919) ang materyal na kalikasan ng mga cathode ray at tinawag itong "radiant matter" - isang sangkap sa isang espesyal na ikaapat na estado. Ang kanyang ebidensya ay nakakumbinsi at malinaw. Ang mga eksperimento sa "Crookes tube" ay ipinakita. mamaya sa lahat ng pisikal na silid-aralan. Ang pagpapalihis ng cathode beam ng magnetic field sa isang Crookes tube ay naging isang klasikong pagpapakita ng paaralan.

Gayunpaman, ang mga eksperimento sa electrical deflection ng cathode rays ay hindi masyadong nakakumbinsi. Hindi nakita ni Hertz ang gayong paglihis at dumating sa konklusyon na ang cathode ray ay isang proseso ng oscillatory sa eter. Ang estudyante ni Hertz na si F. Lenard, na nag-eeksperimento sa mga cathode ray, ay nagpakita noong 1893 na dumaan sila sa isang bintana na natatakpan ng aluminum foil at nagdudulot ng ningning sa espasyo sa likod ng bintana. Inilaan ni Hertz ang kanyang huling artikulo, na inilathala noong 1892, sa kababalaghan ng pagdaan ng mga cathode ray sa pamamagitan ng manipis na mga katawan ng metal. Nagsimula ito sa mga salitang:

"Ang mga sinag ng cathode ay naiiba sa liwanag sa isang makabuluhang paraan sa mga tuntunin ng kanilang kakayahang tumagos sa mga solido." Inilarawan ang mga resulta ng mga eksperimento sa pagpasa ng mga cathode ray sa pamamagitan ng mga dahon ng ginto, pilak, platinum, aluminyo, atbp, sinabi ni Hertz na hindi niya ginawa. obserbahan ang anumang mga espesyal na pagkakaiba sa mga phenomena Ang mga sinag ay hindi dumadaan sa mga dahon sa isang tuwid na linya, ngunit nakakalat sa pamamagitan ng diffraction. Ang likas na katangian ng cathode ray ay hindi pa rin malinaw.

Ito ay sa gayong mga tubo ng Crookes, Lenard at iba pa na ang propesor ng Würzburg na si Wilhelm Konrad Roentgen ay nag-eksperimento sa pagtatapos ng 1895. Minsan, pagkatapos ng pagtatapos ng eksperimento, isinara niya ang tubo na may isang itim na takip ng karton, pinatay ang ilaw, ngunit hindi pinatay ang inductor na nagpapakain sa tubo, napansin niya ang isang glow ng screen mula sa barium cyanogen na matatagpuan malapit sa tubo. Natamaan ng sitwasyong ito, nagsimulang mag-eksperimento si Roentgen sa screen. Sa kanyang unang ulat na "On a new kind of rays", na may petsang Disyembre 28, 1895, isinulat niya ang tungkol sa mga unang eksperimento na ito: "Isang piraso ng papel na pinahiran ng barium platinum-cyanide, kapag papalapit sa isang tubo, sarado na may manipis na itim na takip ng karton. na angkop na angkop dito, sa bawat paglabas ay kumikislap ito ng maliwanag na liwanag: nagsisimula itong mag-fluoresce. Nakikita ang fluorescence na may sapat na pagdidilim at hindi nakadepende kung dadalhin natin ang papel na ang gilid ay pinahiran ng barium synerogen o hindi pinahiran ng barium synerogen. Ang fluorescence ay kapansin-pansin kahit na sa layong dalawang metro mula sa tubo."

Ang maingat na pagsusuri ay nagpakita kay Roentgen "na ang itim na karton, na hindi malinaw sa nakikita at ultraviolet na sinag ng araw, o sa mga sinag ng isang electric arc, ay natatakpan ng ilang uri ng fluorescent agent." Inimbestigahan ni Roentgen ang tumatagos na kapangyarihan ng "ahente" na ito. , na tinawag niya para sa kaiklian ng "X-ray", para sa iba't ibang mga sangkap. Nalaman niya na ang mga sinag ay malayang dumadaan sa papel, kahoy, ebonite, manipis na mga layer ng metal, ngunit malakas na naantala ng lead.

Pagkatapos ay inilarawan niya ang kahindik-hindik na karanasan:

"Kung hawak mo ang iyong kamay sa pagitan ng discharge tube at ng screen, makikita mo ang madilim na anino ng mga buto sa malabong balangkas ng anino ng mismong kamay." Ito ang unang pagsusuri sa X-ray ng katawan ng tao.

Ang mga kuha na ito ay gumawa ng malaking impresyon; ang pagtuklas ay hindi pa nakumpleto, at ang X-ray diagnostics ay nagsimula na sa paglalakbay nito. "Ang aking lab ay binaha ng mga doktor na nagdadala ng mga pasyente na pinaghihinalaang mayroon silang mga karayom ​​sa iba't ibang bahagi ng kanilang mga katawan," isinulat niya. English physicist Shuster.

Pagkatapos ng mga unang eksperimento, matatag na itinatag ni Roentgen na ang mga X-ray ay naiiba sa mga cathode, hindi sila nagdadala ng singil at hindi pinalihis ng isang magnetic field, ngunit sila ay nasasabik ng mga cathode ray. "Ang mga X-ray ay hindi kapareho ng cathode ray, ngunit sila ay nasasabik sa kanila sa mga dingding na salamin ng discharge tube ", isinulat ni Roentgen.

Itinatag din niya na sila ay nasasabik hindi lamang sa salamin, kundi pati na rin sa mga metal.

Sa pagbanggit sa hypothesis ng Hertz-Lenard na ang mga cathode ray ay "isang phenomenon na nagaganap sa ether," itinuro ni Roentgen na "maaari nating sabihin ang isang bagay na katulad tungkol sa ating mga sinag." Gayunpaman, nabigo siyang makita ang mga katangian ng alon ng mga sinag, sila ay "kumikilos nang iba kaysa sa kilalang ultraviolet, nakikita, infrared na mga sinag." Sa kanilang kemikal at luminescent na pagkilos, sila, ayon kay Roentgen, ay katulad ng mga sinag ng ultraviolet. Sa una mensahe, ipinahayag niya ang palagay na naiwan sa ibang pagkakataon na maaari silang maging mga longitudinal wave sa eter.

Ang pagtuklas ni Roentgen ay nagpukaw ng malaking interes sa mundong siyentipiko. Ang kanyang mga eksperimento ay paulit-ulit sa halos lahat ng mga laboratoryo sa mundo. Sa Moscow sila ay inulit ni P.N. Lebedev. Sa St. Petersburg, ang imbentor ng radyo A.S. Nag-eksperimento si Popov sa X-ray, ipinakita ang mga ito sa mga pampublikong lektura, tumatanggap ng iba't ibang X-ray. Sa Cambridge D.D. Agad na inilapat ni Thomson ang ionizing effect ng X-ray upang pag-aralan ang pagdaan ng kuryente sa pamamagitan ng mga gas. Ang kanyang pananaliksik ay humantong sa pagkatuklas ng elektron.

Kabanata 2

X-ray radiation - electromagnetic ionizing radiation, na sumasakop sa spectral na rehiyon sa pagitan ng gamma at ultraviolet radiation sa loob ng mga wavelength mula 10 -4 hanggang 10 3 (mula 10 -12 hanggang 10 -5 cm).R. l. na may wavelength λ< 2 условно называются жёсткими, с λ >2 - malambot.

2.1 Mga mapagkukunan ng X-ray

Ang pinakakaraniwang pinagmumulan ng X-ray ay ang X-ray tube. - aparatong electrovacuum nagsisilbing X-ray source. Ang nasabing radiation ay nangyayari kapag ang mga electron na ibinubuga ng katod ay bumabawas at tumama sa anode (anticathode); sa kasong ito, ang enerhiya ng mga electron na pinabilis ng isang malakas na electric field sa espasyo sa pagitan ng anode at cathode ay bahagyang na-convert sa X-ray energy. Ang X-ray tube radiation ay isang superposisyon ng X-ray bremsstrahlung sa katangian ng radiation ng anode material. Ang mga tubo ng X-ray ay nakikilala: ayon sa paraan ng pagkuha ng isang daloy ng elektron - na may thermionic (pinainit) na katod, field emission (tinuro) na katod, isang katod na binomba ng mga positibong ion at may isang radioactive (β) na mapagkukunan ng elektron; ayon sa paraan ng vacuuming - selyadong, collapsible; ayon sa oras ng radiation - tuloy-tuloy na pagkilos, pulsed; ayon sa uri ng anode cooling - na may tubig, langis, hangin, radiation cooling; ayon sa laki ng focus (radiation area sa anode) - macrofocus, matalim na pokus at microfocus; ayon sa hugis nito - singsing, bilog, pinasiyahan; ayon sa paraan ng pagtutok ng mga electron sa anode - na may electrostatic, magnetic, electromagnetic focusing.

Ang mga tubo ng X-ray ay ginagamit sa pagsusuri ng istruktura ng X-ray (Appendix 1), X-ray spectral analysis, flaw detection (Appendix 1), X-ray diagnostics (Appendix 1), radiotherapy , X-ray microscopy at microradiography. Ang mga selyadong X-ray tube na may thermionic cathode, water-cooled anode, at electrostatic electron focusing system ay pinakamalawak na ginagamit sa lahat ng lugar (Appendix 2). Ang thermionic cathode ng X-ray tubes ay karaniwang isang spiral o straight filament ng tungsten wire na pinainit ng isang electric current. Ang gumaganang seksyon ng anode - isang metal mirror surface - ay matatagpuan patayo o sa ilang anggulo sa daloy ng elektron. Upang makakuha ng tuluy-tuloy na spectrum ng X-ray radiation ng mataas na enerhiya at intensity, ginagamit ang mga anod mula sa Au, W; Ang mga X-ray tube na may Ti, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Ag anodes ay ginagamit sa pagsusuri ng istruktura.

Ang mga pangunahing katangian ng X-ray tubes ay ang maximum na pinahihintulutang accelerating boltahe (1-500 kV), electronic na kasalukuyang (0.01 mA - 1A), tiyak na kapangyarihan na nawala ng anode (10-10 4 W / mm 2), kabuuang paggamit ng kuryente (0.002 W - 60 kW) at mga laki ng focus (1 µm - 10 mm). Ang kahusayan ng x-ray tube ay 0.1-3%.

Ang ilang radioactive isotopes ay maaari ding magsilbi bilang mga mapagkukunan ng X-ray. : ang ilan sa kanila ay direktang naglalabas ng X-ray, ang nuclear radiation ng iba (electrons o λ-particles) ay nagbobomba ng isang metal na target, na naglalabas ng X-ray. Ang intensity ng X-ray ng isotopic source ay ilang mga order ng magnitude na mas mababa kaysa sa intensity ng radiation ng isang X-ray tube, ngunit ang mga dimensyon, timbang, at halaga ng mga isotope source ay hindi maihahambing na mas mababa kaysa sa mga may X-ray tube.

Ang mga synchrotron at electron storage ring na may mga enerhiya ng ilang GeV ay maaaring magsilbi bilang mga mapagkukunan ng malambot na X-ray na may λ sa pagkakasunud-sunod ng sampu at daan-daan. Sa intensity, ang X-ray radiation ng synchrotrons ay lumampas sa radiation ng isang X-ray tube sa tinukoy na rehiyon ng spectrum ng 2-3 order ng magnitude.

Mga likas na pinagmumulan ng X-ray - ang Araw at iba pang mga bagay sa kalawakan.

2.2 Mga Katangian ng X-ray

Depende sa mekanismo ng pinagmulan ng X-ray, ang kanilang spectra ay maaaring tuloy-tuloy (bremsstrahlung) o linya (characteristic). Ang isang tuluy-tuloy na spectrum ng X-ray ay ibinubuga ng mabilis na sisingilin na mga particle bilang resulta ng kanilang pagbabawas ng bilis kapag nakikipag-ugnayan sa mga target na atomo; ang spectrum na ito ay umaabot lamang sa isang makabuluhang intensity kapag ang target ay binomba ng mga electron. Ang intensity ng bremsstrahlung X-ray ay ipinamamahagi sa lahat ng frequency hanggang sa high-frequency na hangganan 0 , kung saan ang photon energy h 0 (h ay ang pare-pareho ng Planck ) ay katumbas ng enerhiya na eV ng mga nagbobomba na electron (e ang singil ng elektron, ang V ay ang potensyal na pagkakaiba ng accelerating field na ipinasa ng mga ito). Ang dalas na ito ay tumutugma sa short-wavelength na gilid ng spectrum 0 = hc/eV (c ay ang bilis ng liwanag).

Ang radiation ng linya ay nangyayari pagkatapos ng ionization ng isang atom na may pagbuga ng isang electron mula sa isa nito panloob na mga shell. Ang ganitong ionization ay maaaring resulta ng pagbangga ng isang atom sa isang mabilis na particle, tulad ng isang electron (pangunahing x-ray), o ang pagsipsip ng isang photon ng isang atom (fluorescent x-ray). Nahanap ng ionized atom ang sarili nito sa paunang estado ng quantum sa isa sa mga mataas na antas ng enerhiya at pagkatapos ng 10 -16 -10 -15 segundo ay pumasa sa huling estado na may mas mababang enerhiya. Sa kasong ito, ang isang atom ay maaaring maglabas ng labis na enerhiya sa anyo ng isang photon ng isang tiyak na dalas. Ang mga frequency ng mga linya ng spectrum ng naturang radiation ay katangian ng mga atomo ng bawat elemento, samakatuwid ang line X-ray spectrum ay tinatawag na katangian. Ang dependence ng line frequency ng spectrum na ito sa atomic number Z ay tinutukoy ng batas ng Moseley.

batas ni Moseley, ang batas na nauugnay sa dalas ng mga parang multo na linya ng katangiang paglabas ng X-ray ng isang kemikal na elemento kasama ang serial number nito. Eksperimento na inilagay ni G. Moseley noong 1913. Ayon sa batas ni Moseley, ang square root ng frequency  ng spectral line ng katangiang radiation ng isang elemento ay isang linear function ng serial number nito na Z:

kung saan ang R ay ang Rydberg constant , S n - screening constant, n - principal quantum number. Sa Moseley diagram (Appendix 3), ang pag-asa sa Z ay isang serye ng mga tuwid na linya (K-, L-, M-, atbp. serye na naaayon sa mga halaga n = 1, 2, 3,.).

Ang batas ni Moseley ay hindi maikakailang patunay ng tamang paglalagay ng mga elemento sa periodic table ng mga elemento DI. Mendeleev at nag-ambag sa paglilinaw pisikal na kahulugan Z.

Alinsunod sa batas ni Moseley, ang spectra ng katangian ng X-ray ay hindi nagpapakita ng mga pana-panahong pattern na likas sa optical spectra. Ito ay nagpapahiwatig na ang panloob na mga shell ng elektron ng mga atomo ng lahat ng mga elemento na lumilitaw sa katangian ng X-ray spectra ay may katulad na istraktura.

Ang mga eksperimento sa ibang pagkakataon ay nagsiwalat ng ilang mga paglihis mula sa linear dependence para sa mga pangkat ng paglipat ng mga elemento, na nauugnay sa isang pagbabago sa pagkakasunud-sunod ng pagpuno ng mga panlabas na shell ng elektron, pati na rin para sa mga mabibigat na atomo, na lumilitaw bilang isang resulta ng relativistic effect (kondisyon na ipinaliwanag ng katotohanan na ang mga bilis ng mga panloob ay maihahambing sa bilis ng liwanag).

Depende sa isang bilang ng mga kadahilanan - sa bilang ng mga nucleon sa nucleus (isotonic shift), ang estado ng mga panlabas na shell ng elektron (chemical shift), atbp. - ang posisyon ng mga parang multo na linya sa Moseley diagram ay maaaring magbago ng kaunti. Ang pag-aaral ng mga pagbabagong ito ay nagpapahintulot sa isa na makakuha ng detalyadong impormasyon tungkol sa atom.

Ang mga Bremsstrahlung X-ray na ibinubuga ng napakanipis na mga target ay ganap na polarized malapit sa 0; habang bumababa ang 0, bumababa ang antas ng polariseysyon. Ang katangian ng radiation, bilang panuntunan, ay hindi polarized.

Kapag nakikipag-ugnayan ang X-ray sa bagay, maaaring mangyari ang photoelectric effect. , kasama ang pagsipsip nito ng X-ray at ang kanilang pagkalat, ang photoelectric effect ay naobserbahan kapag ang isang atom, na sumisipsip ng isang X-ray photon, ay naglalabas ng isa sa mga panloob na electron nito, pagkatapos nito ay maaaring gumawa ng radiative transition, na naglalabas ng isang photon na katangian. radiation, o maglabas ng pangalawang electron sa panahon ng nonradiative transition (Auger electron). Sa ilalim ng pagkilos ng X-ray sa mga non-metallic crystals (halimbawa, sa rock salt), ang mga ion na may karagdagang positibong singil ay lumilitaw sa ilang mga node ng atomic lattice, at ang mga labis na electron ay lumalabas malapit sa kanila. Ang ganitong mga kaguluhan sa istraktura ng mga kristal, na tinatawag na X-ray excitons , ay mga sentro ng kulay at nawawala lamang sa isang makabuluhang pagtaas sa temperatura.

Kapag ang X-ray ay dumaan sa isang layer ng substance na may kapal x, ang kanilang paunang intensity I 0 ay bumababa sa halaga I = I 0 e - μ x kung saan ang μ ay ang attenuation coefficient. Ang attenuation ng I ay nangyayari dahil sa dalawang proseso: ang pagsipsip ng X-ray photon sa pamamagitan ng matter at ang pagbabago sa kanilang direksyon sa pagkalat. Sa long-wavelength na rehiyon ng spectrum, ang pagsipsip ng X-ray ay nangingibabaw, sa maikling wavelength na rehiyon, ang kanilang pagkalat. Ang antas ng pagsipsip ay mabilis na tumataas sa pagtaas ng Z at λ. Halimbawa, ang matigas na X-ray ay malayang tumagos sa isang layer ng hangin ~ 10 cm; ang isang aluminyo na plato na 3 cm ang kapal ay nagpapahina sa mga X-ray na may λ = 0.027 ng kalahati; Ang mga malambot na x-ray ay makabuluhang nasisipsip sa hangin at ang kanilang paggamit at pag-aaral ay posible lamang sa isang vacuum o sa isang mahinang sumisipsip ng gas (halimbawa, He). Kapag ang X-ray ay nasisipsip, ang mga atomo ng isang sangkap ay na-ionize.

Ang epekto ng X-ray sa mga buhay na organismo ay maaaring maging kapaki-pakinabang o nakakapinsala, depende sa ionization na dulot ng mga ito sa mga tisyu. Dahil ang pagsipsip ng X-ray ay nakasalalay sa λ, ang kanilang intensity ay hindi maaaring magsilbi bilang isang sukatan ng biological na epekto ng X-ray. Ang mga sukat ng X-ray ay ginagamit upang sukatin ang epekto ng X-ray sa bagay. , ang yunit ng pagsukat ay ang roentgen

Ang pagkalat ng mga X-ray sa rehiyon ng malaking Z at λ ay nangyayari pangunahin nang walang pagbabago sa λ at tinatawag na magkakaugnay na pagkakalat, habang sa rehiyon ng maliit na Z at λ, bilang isang panuntunan, ito ay tumataas (incoherent na pagkakalat). Mayroong 2 uri ng incoherent na X-ray scattering - Compton at Raman. Sa Compton scattering, na may katangian ng inelastic corpuscular scattering, isang recoil electron ang lumilipad palabas ng atomic shell dahil sa enerhiya na bahagyang nawala ng X-ray photon. Sa kasong ito, ang enerhiya ng photon ay bumababa at ang direksyon nito ay nagbabago; ang pagbabago sa λ ay depende sa scattering angle. Sa panahon ng Raman na scattering ng isang high-energy X-ray photon ng isang light atom, ang isang maliit na bahagi ng enerhiya nito ay ginugugol sa ionization ng atom at ang direksyon ng paggalaw ng photon ay nagbabago. Ang pagbabago ng naturang mga photon ay hindi nakasalalay sa scattering angle.

Ang refractive index n para sa mga x-ray ay naiiba sa 1 ng napakaliit na halaga δ = 1-n ≈ 10 -6 -10 -5 . Ang bilis ng phase ng X-ray sa isang medium ay mas malaki kaysa sa bilis ng liwanag sa isang vacuum. Ang paglihis ng X-ray sa panahon ng paglipat mula sa isang daluyan patungo sa isa pa ay napakaliit (ilang arc minuto). Kapag ang X-ray ay nahulog mula sa isang vacuum papunta sa ibabaw ng isang katawan sa isang napakaliit na anggulo, ang kanilang kabuuang panlabas na pagmuni-muni ay nangyayari.

2.3 Pagpaparehistro ng mga X-ray

Ang mata ng tao ay hindi sensitibo sa x-ray. X-ray

Ang mga sinag ay naitala gamit ang isang espesyal na x-ray film na naglalaman ng mas mataas na halaga ng Ag, Br. Sa rehiyon λ<0,5 чувствительность этих плёнок быстро падает и может быть искусственно повышена плотно прижатым к плёнке флуоресцирующим экраном. В области λ>5, ang sensitivity ng ordinaryong positibong pelikula ay medyo mataas, at ang mga butil nito ay mas maliit kaysa sa mga butil ng X-ray film, na nagpapataas ng resolution. Sa λ ng pagkakasunud-sunod ng sampu at daan-daan, kumikilos lamang ang X-ray sa pinakamanipis na layer ng ibabaw ng photographic emulsion; upang mapataas ang sensitivity ng pelikula, ito ay sensitized na may luminescent oils. Sa X-ray diagnostics at flaw detection, minsan ginagamit ang electrophotography para mag-record ng X-ray. (electroradiography).

Ang mga X-ray na may mataas na intensity ay maaaring maitala gamit ang isang ionization chamber (Appendix 4), X-ray ng katamtaman at mababang intensity sa λ< 3 - сцинтилляционным счётчиком na may NaI (Tl) na kristal (Appendix 5), sa 0.5< λ < 5 - счётчиком Гейгера - Мюллера (Appendix 6) at soldered proportional counter (Appendix 7), sa 1< λ < 100 - проточным пропорциональным счётчиком, при λ < 120 - полупроводниковым детектором (Appendix 8). Sa rehiyon ng napakalaking λ (mula sampu hanggang 1000), ang mga open-type na pangalawang electron multiplier na may iba't ibang photocathodes sa input ay maaaring gamitin upang mag-record ng mga X-ray.

2.4 Paggamit ng X-ray

Ang X-ray ay pinaka-malawak na ginagamit sa gamot para sa X-ray diagnostics. at radiotherapy . Ang X-ray flaw detection ay mahalaga para sa maraming sangay ng teknolohiya. , halimbawa, upang makita ang mga panloob na depekto sa mga casting (mga shell, slag inclusions), mga bitak sa mga riles, mga depekto sa mga welds.

Pagsusuri ng istruktura ng X-ray ay nagbibigay-daan sa iyo upang maitaguyod ang spatial na pag-aayos ng mga atomo sa kristal na sala-sala ng mga mineral at compound, sa mga inorganic at organikong molekula. Sa batayan ng maraming mga atomic na istruktura na na-decipher na, ang kabaligtaran na problema ay maaari ding malutas: ayon sa pattern ng X-ray polycrystalline substance, halimbawa, haluang metal na bakal, haluang metal, ore, lunar na lupa, ang mala-kristal na komposisyon ng sangkap na ito ay maaaring maitatag, i.e. isinagawa ang phase analysis. Maraming mga aplikasyon ng R. l. radiography ng mga materyales ay ginagamit upang pag-aralan ang mga katangian ng solids .

X-ray mikroskopya nagbibigay-daan, halimbawa, upang makakuha ng isang imahe ng isang cell, isang microorganism, upang makita ang kanilang panloob na istraktura. X-ray spectroscopy gamit ang X-ray spectra, pinag-aaralan niya ang distribusyon ng densidad ng mga elektronikong estado sa mga enerhiya sa iba't ibang sangkap, sinisiyasat ang likas na katangian ng kemikal na bono, at hinahanap ang epektibong singil ng mga ion sa mga solido at molekula. Pagsusuri ng Spectral X-Ray sa pamamagitan ng posisyon at intensity ng mga linya ng spectrum ng katangian ay nagbibigay-daan sa iyo upang matukoy ang husay at dami na komposisyon ng sangkap at ginagamit para sa pagpapahayag ng hindi mapanirang pagsubok ng komposisyon ng mga materyales sa mga planta ng metalurhiko at semento, mga halaman sa pagproseso. Kapag nag-automate ng mga negosyong ito, ginagamit ang mga X-ray spectrometer at quantometer bilang mga sensor para sa komposisyon ng isang sangkap.

Ang mga X-ray na nagmumula sa kalawakan ay nagdadala ng impormasyon tungkol sa komposisyon ng kemikal ng mga kosmikong katawan at tungkol sa mga pisikal na proseso na nagaganap sa kalawakan. Ang X-ray astronomy ay tumatalakay sa pag-aaral ng cosmic x-ray . Ang makapangyarihang X-ray ay ginagamit sa radiation chemistry upang pasiglahin ang ilang mga reaksyon, ang polimerisasyon ng mga materyales, at ang pag-crack ng mga organikong sangkap. Ginagamit din ang mga X-ray para makita ang mga sinaunang painting na nakatago sa ilalim ng layer ng late painting, sa industriya ng pagkain para makita ang mga dayuhang bagay na hindi sinasadyang napasok sa mga produktong pagkain, sa forensic science, archeology, atbp.

Kabanata 3

Ang isa sa mga pangunahing gawain ng pagsusuri ng X-ray diffraction ay ang pagtukoy ng tunay o bahaging komposisyon ng isang materyal. Ang pamamaraan ng X-ray diffraction ay direkta at nailalarawan sa pamamagitan ng mataas na pagiging maaasahan, bilis at kamag-anak na mura. Ang pamamaraan ay hindi nangangailangan ng isang malaking halaga ng sangkap, ang pagsusuri ay maaaring isagawa nang hindi sinisira ang bahagi. Ang mga lugar ng aplikasyon ng qualitative phase analysis ay lubhang magkakaibang kapwa para sa siyentipikong pananaliksik at para sa kontrol sa produksyon. Maaari mong suriin ang komposisyon ng mga hilaw na materyales ng produksyon ng metalurhiko, mga produkto ng synthesis, pagproseso, ang resulta ng mga pagbabago sa phase sa panahon ng thermal at chemical-thermal treatment, pag-aralan ang iba't ibang mga coatings, manipis na pelikula, atbp.

Ang bawat yugto, na may sariling kristal na istraktura, ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang tiyak na hanay ng mga discrete na halaga ng mga interplanar na distansya d/n mula sa maximum at sa ibaba, na likas lamang sa yugtong ito. Tulad ng sumusunod mula sa Wulf-Bragg equation, ang bawat halaga ng interplanar distance ay tumutugma sa isang linya sa x-ray pattern mula sa isang polycrystalline sample sa isang tiyak na anggulo θ (sa isang ibinigay na halaga ng wavelength λ). Kaya, ang isang tiyak na sistema ng mga linya (diffraction maxima) ay tumutugma sa isang tiyak na hanay ng mga interplanar na distansya para sa bawat yugto sa pattern ng X-ray diffraction. Ang relatibong intensity ng mga linyang ito sa X-ray pattern ay pangunahing nakasalalay sa istraktura ng phase. Samakatuwid, sa pamamagitan ng pagtukoy sa lokasyon ng mga linya sa radiograph (anggulo nito θ) at pag-alam sa wavelength ng radiation kung saan kinuha ang radiograph, posibleng matukoy ang mga halaga ng mga interplanar na distansya d/n gamit ang Wulf -Bragg formula:

/n = λ/ (2sin θ). (1)

Ang pagkakaroon ng pagtukoy sa hanay ng d/n para sa materyal na pinag-aaralan at paghahambing nito sa dati nang kilalang d/n data para sa mga purong sangkap, ang kanilang iba't ibang mga compound, posibleng matukoy kung aling yugto ang binubuo ng ibinigay na materyal. Dapat itong bigyang-diin na ang mga yugto ang tinutukoy, at hindi ang kemikal na komposisyon, ngunit ang huli ay maaaring matukoy kung minsan kung mayroong karagdagang data sa elementong komposisyon ng isang partikular na yugto. Ang gawain ng qualitative phase analysis ay lubos na pinadali kung ang kemikal na komposisyon ng materyal sa ilalim ng pag-aaral ay kilala, dahil pagkatapos ay posible na gumawa ng mga paunang pagpapalagay tungkol sa mga posibleng yugto sa kasong ito.

Ang susi sa phase analysis ay ang tumpak na sukatin ang d/n at line intensity. Bagaman ito ay sa prinsipyo ay mas madaling makamit gamit ang isang diffractometer, ang photomethod para sa pagsusuri ng husay ay may ilang mga pakinabang, pangunahin sa mga tuntunin ng pagiging sensitibo (ang kakayahang makita ang pagkakaroon ng isang maliit na halaga ng bahagi sa sample), pati na rin ang pagiging simple ng ang eksperimentong teknik.

Ang pagkalkula ng d/n mula sa X-ray pattern ay isinasagawa gamit ang Wulf-Bragg equation.

Bilang halaga ng λ sa equation na ito, karaniwang ginagamit ang λ α cf K-series:

λ α cf = (2λ α1 + λ α2) /3 (2)

Minsan ginagamit ang linyang K α1. Ang pagtukoy sa mga anggulo ng diffraction θ para sa lahat ng linya ng X-ray ay nagbibigay-daan sa iyong kalkulahin ang d / n ayon sa equation (1) at paghiwalayin ang mga β-lines (kung walang filter para sa (β-rays).

3.1 Pagsusuri ng mga di-kasakdalan ng istrukturang kristal

Ang lahat ng tunay na single-crystal at higit pa sa polycrystalline na materyales ay naglalaman ng ilang partikular na structural imperfections (point defects, dislocations, iba't ibang uri ng interface, micro- at macrostresses), na may napakalakas na epekto sa lahat ng structure-sensitive na katangian at proseso.

Ang mga di-kasakdalan sa istruktura ay nagdudulot ng mga pagbaluktot ng kristal na sala-sala ng iba't ibang kalikasan at, bilang isang resulta, ang iba't ibang uri ng mga pagbabago sa pattern ng diffraction: ang isang pagbabago sa interatomic at interplanar na mga distansya ay nagdudulot ng pagbabago sa diffraction maxima, microstresses at dispersity ng substructure ay humantong sa isang pagpapalawak. ng diffraction maxima, lattice microdistortions - sa isang pagbabago sa intensity ng maxima na ito, ang presensya ng dislocations ay nagdudulot ng mga anomalyang phenomena sa panahon ng pagpasa ng X-ray at, dahil dito, ang mga lokal na contrast inhomogeneities sa X-ray topograms, atbp.

Bilang isang resulta, ang pagsusuri ng X-ray diffraction ay isa sa mga pinaka-kaalaman na pamamaraan para sa pag-aaral ng mga imperpeksyon sa istruktura, ang kanilang uri at konsentrasyon, at ang likas na katangian ng kanilang pamamahagi.

Ang tradisyunal na direktang paraan ng X-ray diffraction, na ipinapatupad sa mga nakatigil na diffractometer, dahil sa kanilang mga tampok sa disenyo, ay ginagawang posible na isagawa dami mga stress at strain lamang sa maliliit na sample na pinutol mula sa mga bahagi o bagay.

Samakatuwid, sa kasalukuyan, mayroong isang paglipat mula sa nakatigil hanggang sa portable na maliit na laki ng X-ray diffractometer, na nagbibigay ng isang pagtatasa ng mga stress sa materyal ng mga bahagi o bagay nang walang pagkasira sa mga yugto ng kanilang paggawa at operasyon.

Ginagawang posible ng mga portable na X-ray diffractometer ng serye ng DRP * 1 na kontrolin ang nalalabi at epektibong mga stress sa malalaking bahagi, produkto at istruktura nang walang pagkasira

Ang programa sa kapaligiran ng Windows ay nagbibigay-daan hindi lamang upang matukoy ang mga stress gamit ang "sin 2 ψ" na pamamaraan sa real time, ngunit din upang subaybayan ang pagbabago sa komposisyon at texture ng bahagi. Ang linear coordinate detector ay nagbibigay ng sabay-sabay na pagpaparehistro sa diffraction angles 2θ = 43°. maliit na laki ng X-ray tubes ng "Fox" na uri na may mataas na ningning at mababang kapangyarihan (5 W) ay tinitiyak ang radiological na kaligtasan ng aparato, kung saan sa layo na 25 cm mula sa irradiated area, ang antas ng radiation ay katumbas ng ang natural na antas ng background. Ang mga aparato ng serye ng DRP ay ginagamit sa pagtukoy ng mga stress sa iba't ibang yugto ng pagbuo ng metal, pagputol, paggiling, paggamot sa init, hinang, pagpapatigas sa ibabaw upang ma-optimize ang mga teknolohikal na operasyong ito. Ang kontrol sa pagbaba ng antas ng mga nalalabing compressive stress sa partikular na mga kritikal na produkto at istruktura sa panahon ng kanilang operasyon ay ginagawang posible na alisin ang produkto sa serbisyo bago ito masira, na maiwasan ang mga posibleng aksidente at sakuna.

3.2 Pagsusuri ng spectrum

Kasama ang pagpapasiya ng istraktura ng atomic na kristal at komposisyon ng bahagi ng materyal, para sa kumpletong paglalarawan nito, kinakailangan upang matukoy ang komposisyon ng kemikal nito.

Ang iba't ibang tinatawag na instrumental na pamamaraan ng spectral analysis ay ginagamit sa pagsasanay para sa mga layuning ito. Ang bawat isa sa kanila ay may sariling mga pakinabang at aplikasyon.

Ang isa sa mga mahalagang kinakailangan sa maraming mga kaso ay ang paraan na ginamit ay nagsisiguro sa kaligtasan ng nasuri na bagay; Ito ang mga pamamaraan ng pagsusuri na tinalakay sa seksyong ito. Ang susunod na pamantayan kung saan napili ang mga pamamaraan ng pagsusuri na inilarawan sa seksyong ito ay ang kanilang lokalidad.

Ang pamamaraan ng fluorescence X-ray spectral analysis ay batay sa pagtagos ng medyo matigas na X-ray radiation (mula sa isang X-ray tube) sa nasuri na bagay, na tumagos sa isang layer na may kapal ng pagkakasunud-sunod ng ilang micrometers. Ang katangian ng X-ray radiation na nagmumula sa kasong ito sa bagay ay ginagawang posible na makakuha ng average na data sa komposisyon ng kemikal nito.

Upang matukoy ang elemental na komposisyon ng isang sangkap, maaari mong gamitin ang pagsusuri ng katangian ng X-ray spectrum ng isang sample na inilagay sa anode ng isang X-ray tube at sumailalim sa electron bombardment - ang paraan ng paglabas, o ang pagsusuri ng spectrum ng pangalawang (fluorescent) X-ray radiation ng sample na sumailalim sa pag-iilaw gamit ang matitigas na X-ray mula sa X-ray tube o iba pang pinagmulan - fluorescent na paraan.

Ang kawalan ng paraan ng paglabas ay, una, ang pangangailangan na ilagay ang sample sa anode ng X-ray tube, na sinusundan ng paglisan gamit ang mga vacuum pump; malinaw naman, ang pamamaraang ito ay hindi angkop para sa mga fusible at pabagu-bagong sangkap. Ang pangalawang disbentaha ay nauugnay sa katotohanan na kahit na ang mga refractory na bagay ay nasira ng pambobomba ng elektron. Ang fluorescent na pamamaraan ay libre mula sa mga pagkukulang na ito at samakatuwid ay may mas malawak na aplikasyon. Ang bentahe ng fluorescent na paraan ay ang kawalan din ng bremsstrahlung, na nagpapabuti sa sensitivity ng pagsusuri. Ang paghahambing ng mga sinusukat na wavelength sa mga talahanayan ng mga parang multo na linya ng mga elemento ng kemikal ay ang batayan ng isang pagsusuri ng husay, at ang mga kamag-anak na intensidad ng mga parang multo na linya ng iba't ibang elemento na bumubuo sa sample na sangkap ay bumubuo ng batayan ng isang quantitative analysis. Mula sa pagsasaalang-alang sa mekanismo ng paggulo ng katangian ng X-ray radiation, malinaw na ang mga radiation ng isa o ibang serye (K o L, M, atbp.) ay bumangon nang sabay-sabay, at ang ratio ng mga intensity ng linya sa loob ng serye ay palaging pare-pareho. Samakatuwid, ang pagkakaroon ng ito o ang elementong iyon ay itinatag hindi ng mga indibidwal na linya, ngunit sa pamamagitan ng isang serye ng mga linya sa kabuuan (maliban sa mga pinakamahina, na isinasaalang-alang ang nilalaman ng elementong ito). Para sa medyo magaan na elemento, ginagamit ang pagsusuri ng mga linya ng K-series, para sa mabibigat na elemento, ang mga linya ng L-series; sa ilalim ng iba't ibang mga kondisyon (depende sa kagamitan na ginamit at sa mga nasuri na elemento), ang iba't ibang mga rehiyon ng spectrum ng katangian ay maaaring pinaka-maginhawa.

Ang mga pangunahing tampok ng pagsusuri ng spectral ng X-ray ay ang mga sumusunod.

Ang pagiging simple ng spectra ng katangian ng X-ray kahit para sa mga mabibigat na elemento (kumpara sa optical spectra), na pinapasimple ang pagsusuri (maliit na bilang ng mga linya; pagkakapareho sa kanilang magkaparehong pag-aayos; na may pagtaas sa serial number, isang regular na paglipat ng spectrum sa nangyayari ang short-wavelength na rehiyon; comparative simple ng quantitative analysis).

Kalayaan ng mga wavelength mula sa estado ng mga atom ng nasuri na elemento (libre o in tambalang kemikal). Ito ay dahil sa ang katunayan na ang paglitaw ng katangian ng X-ray radiation ay nauugnay sa paggulo ng mga panloob na antas ng elektroniko, na sa karamihan ng mga kaso ay halos hindi nagbabago sa antas ng ionization ng mga atomo.

Ang posibilidad ng paghihiwalay sa pagsusuri ng bihirang lupa at ilang iba pang mga elemento na may maliit na pagkakaiba sa spectra sa optical range dahil sa pagkakapareho elektronikong istraktura mga panlabas na shell at kakaunti ang pagkakaiba sa kanilang mga kemikal na katangian.

Ang X-ray fluorescence spectroscopy ay "non-destructive", kaya ito ay may kalamangan kaysa sa conventional optical spectroscopy kapag sinusuri ang mga manipis na sample - manipis na metal sheet, foil, atbp.

X-ray fluorescence spectrometers, kasama ng mga ito multichannel spectrometers o quantometers, na nagbibigay ng express quantitative analysis ng mga elemento (mula Na o Mg to U) na may error na mas mababa sa 1% ng tinukoy na halaga, isang sensitivity threshold na 10 -3 ... 10 -4% .

x-ray beam

Mga pamamaraan para sa pagtukoy ng spectral na komposisyon ng x-ray

Ang mga spectrometer ay nahahati sa dalawang uri: crystal-diffraction at crystalless.

Ang agnas ng mga X-ray sa isang spectrum gamit ang isang natural na diffraction grating - isang kristal - ay mahalagang katulad ng pagkuha ng isang spectrum ng ordinaryong light rays gamit ang isang artipisyal na diffraction grating sa anyo ng mga panaka-nakang stroke sa salamin. Ang kundisyon para sa pagbuo ng maximum na diffraction ay maaaring isulat bilang kondisyon ng "reflection" mula sa isang sistema ng parallel atomic planes na pinaghihiwalay ng distansya d hkl .

Kapag nagsasagawa ng isang pagsusuri ng husay, maaaring hatulan ng isa ang pagkakaroon ng isang elemento sa isang sample sa pamamagitan ng isang linya - kadalasan ang pinaka matinding linya ng serye ng parang multo na angkop para sa isang naibigay na kristal na analyzer. Ang resolution ng crystal diffraction spectrometers ay sapat na upang paghiwalayin ang mga katangiang linya kahit ng mga elementong katabi ng posisyon sa periodic table. Gayunpaman, kinakailangan ding isaalang-alang ang pagpapataw ng iba't ibang linya ng iba't ibang elemento, pati na rin ang pagpapataw ng mga pagmuni-muni ng iba't ibang mga order. Ang sitwasyong ito ay dapat isaalang-alang kapag pumipili ng mga analytical na linya. Kasabay nito, kinakailangan na gamitin ang mga posibilidad ng pagpapabuti ng resolution ng instrumento.

Konklusyon

Kaya, ang mga x-ray ay invisible electromagnetic radiation na may wavelength na 10 5 - 10 2 nm. Ang mga X-ray ay maaaring tumagos sa ilang mga materyales na malabo sa nakikitang liwanag. Ang mga ito ay ibinubuga sa panahon ng pagbabawas ng bilis ng mga mabilis na electron sa bagay (patuloy na spectrum) at sa panahon ng mga paglipat ng mga electron mula sa mga panlabas na shell ng elektron ng atom patungo sa mga panloob (linear spectrum). Ang mga pinagmumulan ng X-ray radiation ay: X-ray tube, ilang radioactive isotopes, accelerators at accumulators ng mga electron (synchrotron radiation). Mga Receiver - pelikula, luminescent screen, nuclear radiation detector. Ginagamit ang mga X-ray sa pagsusuri ng X-ray diffraction, gamot, pagtuklas ng kapintasan, pagsusuri ng spectral ng X-ray, atbp.

Napag-isipan positibong panig ang pagtuklas ng V. Roentgen, kinakailangang tandaan ang mapaminsalang biological effect nito. Ito ay lumabas na ang X-ray ay maaaring maging sanhi ng isang bagay tulad ng isang matinding sunburn (erythema), na sinamahan, gayunpaman, ng mas malalim at mas permanenteng pinsala sa balat. Ang paglitaw ng mga ulser ay madalas na nagiging kanser. Sa maraming kaso, kailangang putulin ang mga daliri o kamay. May mga namatay din.

Napag-alaman na ang pinsala sa balat ay maiiwasan sa pamamagitan ng pagbabawas ng oras at dosis ng pagkakalantad, gamit ang shielding (hal. lead) at mga remote control. Ngunit unti-unting nahayag ang iba, mas pangmatagalang epekto ng pagkakalantad sa X-ray, na pagkatapos ay nakumpirma at pinag-aralan sa mga eksperimentong hayop. Ang mga epekto dahil sa X-ray at iba pang mga ionizing radiation (tulad ng gamma ray na ibinubuga ng mga radioactive na materyales) ay kinabibilangan ng:

) pansamantalang pagbabago sa komposisyon ng dugo pagkatapos ng medyo maliit na labis na pagkakalantad;

) hindi maibabalik na mga pagbabago sa komposisyon ng dugo (hemolytic anemia) pagkatapos ng matagal na labis na pagkakalantad;

) isang pagtaas sa saklaw ng kanser (kabilang ang leukemia);

) mas mabilis na pagtanda at maagang pagkamatay;

) ang paglitaw ng mga katarata.

Ang biological na epekto ng X-ray sa katawan ng tao ay tinutukoy ng antas ng dosis ng radiation, gayundin kung saan ang partikular na organ ng katawan ay nalantad sa radiation.

Ang akumulasyon ng kaalaman tungkol sa mga epekto ng X-ray radiation sa katawan ng tao ay humantong sa pagbuo ng pambansa at internasyonal na mga pamantayan para sa pinahihintulutang dosis ng radiation, na inilathala sa iba't ibang mga sangguniang libro.

Para maiwasan masamang epekto Ginagamit ang mga paraan ng pagkontrol ng X-ray radiation:

) pagkakaroon ng sapat na kagamitan,

) pagsubaybay sa pagsunod sa mga regulasyon sa kaligtasan,

) wastong paggamit ng kagamitan.

Listahan ng mga mapagkukunang ginamit

1) Blokhin M.A., Physics of X-rays, 2nd ed., M., 1957;

) Blokhin M.A., Mga Paraan ng X-ray spectral studies, M., 1959;

) X-ray. Sab. ed. M.A. Blokhin, trans. Kasama siya. at English, M., 1960;

) Kharaja F., Pangkalahatang kurso ng X-ray engineering, 3rd ed., M. - L., 1966;

) Mirkin L.I., Handbook ng X-ray diffraction analysis ng polycrystals, M., 1961;

) Weinstein E.E., Kakhana M.M., Mga talahanayan ng sanggunian sa X-ray spectroscopy, M., 1953.

) X-ray at electron-optical analysis. Gorelik S.S., Skakov Yu.A., Rastorguev L.N.: Proc. Allowance para sa mga unibersidad. - ika-4 na ed. Idagdag. At isang reworker. - M.: "MISiS", 2002. - 360 p.

Mga aplikasyon

Annex 1

Pangkalahatang view ng X-ray tubes

Appendix 2

Scheme ng X-ray tube para sa structural analysis

Scheme ng X-ray tube para sa structural analysis: 1 - metal anode glass (karaniwan ay grounded); 2 - mga bintana na gawa sa beryllium para sa x-ray output; 3 - thermionic cathode; 4 - salamin bombilya, isolating ang anode bahagi ng tubo mula sa katod; 5 - mga terminal ng katod, kung saan inilalapat ang boltahe ng filament, pati na rin ang mataas (kamag-anak sa anode) boltahe; 6 - electrostatic system para sa pagtutok ng mga electron; 7 - anode (anticathode); 8 - mga tubo ng sangay para sa input at output ng tumatakbong tubig na nagpapalamig sa anode glass.

Annex 3

Diagram ng Moseley

Moseley diagram para sa K-, L- at M-series ng mga katangiang X-ray. Ang abscissa ay nagpapakita ng serial number ng elementong Z, ang ordinate - ( Sa ay ang bilis ng liwanag).

Appendix 4

Ionization chamber.

Fig.1. Seksyon ng isang cylindrical ionization chamber: 1 - cylindrical body ng chamber, na nagsisilbing negatibong elektrod; 2 - cylindrical rod na nagsisilbing positibong elektrod; 3 - mga insulator.

kanin. 2. Scheme ng paglipat sa kasalukuyang ionization chamber: V - boltahe sa mga electrodes ng kamara; Ang G ay isang galvanometer na sumusukat sa kasalukuyang ionization.

kanin. 3. Kasalukuyang-boltahe na katangian ng ionization chamber.

kanin. 4. Scheme ng paglipat sa pulsed ionization chamber: C - capacitance ng collecting electrode; Ang R ay paglaban.

Annex 5

Counter ng scintillation.

Scheme ng isang scintillation counter: light quanta (photon) "knock out" electron mula sa photocathode; paglipat mula sa dynode patungo sa dynode, dumarami ang electron avalanche.

Appendix 6

Geiger-Muller counter.

kanin. 1. Scheme ng isang glass Geiger-Muller counter: 1 - hermetically sealed glass tube; 2 - katod (isang manipis na layer ng tanso sa isang hindi kinakalawang na asero tube); 3 - output ng katod; 4 - anode (manipis na nakaunat na sinulid).

kanin. 2. Scheme ng paglipat sa Geiger-Muller counter.

kanin. 3. Ang katangian ng pagbibilang ng Geiger-Muller counter.

Annex 7

proporsyonal na counter.

Scheme ng isang proporsyonal na counter: a - electron drift region; b - lugar ng pagpapalakas ng gas.

Annex 8

Mga detektor ng semiconductor

Mga detektor ng semiconductor; ang sensitibong lugar ay na-highlight sa pamamagitan ng pagpisa; n - rehiyon ng isang semiconductor na may electronic conductivity, p - na may butas, i - na may intrinsic na pagpapadaloy; a - silicon surface-barrier detector; b - drift germanium-lithium planar detector; c - germanium-lithium coaxial detector.