Rentgen nurlanishining o'zaro ta'sir turlari. Xarakterli rentgen nurlanishi: tavsifi, harakati, xususiyatlari. Xarakterli rentgen nurlanishi qanday paydo bo'ladi?

Atom hodisalarini o'rganish va amaliy foydalanishda rentgen nurlari eng muhim rollardan birini o'ynaydi. Ularning tadqiqotlari tufayli ko'plab kashfiyotlar qilindi va moddalarni tahlil qilish usullari ishlab chiqildi, turli sohalarda qo'llanildi. Bu erda biz rentgen nurlarining bir turini - xarakterli rentgen nurlarini ko'rib chiqamiz.

Rentgen nurlarining tabiati va xossalari

Rentgen nurlanishi - elektromagnit maydon holatining yuqori chastotali o'zgarishi bo'lib, kosmosda taxminan 300 000 km / s tezlikda tarqaladi, ya'ni elektromagnit to'lqinlar. Elektromagnit nurlanish diapazoni shkalasida rentgen nurlari taxminan 10 -8 dan 5∙10 -12 metrgacha bo'lgan to'lqin uzunligi mintaqasida joylashgan bo'lib, bu optik to'lqinlardan bir necha marta qisqaroqdir. Bu 3∙10 16 dan 6∙10 19 Gts gacha bo'lgan chastotalarga va 10 eV dan 250 keV gacha bo'lgan energiyaga yoki 1,6∙10 -18 dan 4∙10 -14 J gacha bo'lgan energiyaga to'g'ri keladi. Shuni ta'kidlash kerakki, chastota diapazonlarining chegaralari. elektromagnit nurlanish ularning bir-birining ustiga chiqishi tufayli o'zboshimchalik bilan ajralib turadi.

Tezlashtirilgan zaryadlangan zarrachalarning (yuqori energiyali elektronlar) elektr va magnit maydonlari va materiya atomlari bilan o'zaro ta'siri.

Rentgen fotonlari yuqori energiya va yuqori penetratsion va ionlashtiruvchi kuchlar bilan ajralib turadi, ayniqsa to'lqin uzunligi 1 nanometrdan (10 -9 m) kam bo'lgan qattiq rentgen nurlari uchun.

Rentgen nurlari fotoeffekt (fotoabsorbsiya) va kogerent (kompton) sochilish jarayonlarida modda bilan oʻzaro taʼsirlashib, uning atomlarini ionlashtiradi. Fotoabsorbtsiyada atomning elektroni tomonidan so'rilgan rentgen fotoni energiyani unga o'tkazadi. Agar uning qiymati atomdagi elektronning bog'lanish energiyasidan oshsa, u atomni tark etadi. Komptonning tarqalishi qattiqroq (energetik) rentgen nurlari fotonlariga xosdir. Yutilgan foton energiyasining bir qismi ionlanishga sarflanadi; bu holda, birlamchi foton yo'nalishiga ma'lum bir burchak ostida, past chastotali ikkinchi darajali chiqariladi.

Rentgen nurlanishining turlari. Bremsstrahlung

Nurlarni ishlab chiqarish uchun ichida joylashgan elektrodlari bo'lgan shisha vakuumli tsilindrlardan foydalaniladi. Elektrodlar orasidagi potentsial farq juda yuqori bo'lishi kerak - yuzlab kilovoltgacha. Volfram katodida termion emissiya sodir bo'ladi, oqim bilan isitiladi, ya'ni undan elektronlar chiqariladi, ular potentsial farq bilan tezlashadi va anodni bombardimon qiladi. Ularning anod atomlari (ba'zan antikatod deb ataladi) bilan o'zaro ta'siri natijasida rentgen fotonlari tug'iladi.

Qaysi jarayon fotonning paydo bo'lishiga olib kelishiga qarab, rentgen nurlanishining turlari ajratiladi: bremsstrahlung va xarakterli.

Elektronlar, anod bilan uchrashganda, sekinlashishi mumkin, ya'ni uning atomlarining elektr maydonlarida energiya yo'qotadi. Bu energiya rentgen fotonlari shaklida chiqariladi. Ushbu turdagi nurlanish bremsstrahlung deb ataladi.

Alohida elektronlar uchun tormozlanish shartlari har xil bo'lishi aniq. Bu shuni anglatadiki, ularning kinetik energiyasining turli miqdori rentgen nurlariga aylanadi. Natijada, bremsstrahlung turli chastotali fotonlarni va shunga mos ravishda to'lqin uzunliklarini o'z ichiga oladi. Shuning uchun uning spektri uzluksiz (uzluksiz). Ba'zan shu sababli u "oq" rentgen nurlari deb ham ataladi.

Bremsstrahlung fotonning energiyasi uni hosil qiluvchi elektronning kinetik energiyasidan oshmasligi kerak, shuning uchun bremsstrahlung nurlanishining maksimal chastotasi (va eng qisqa to'lqin uzunligi) anodga tushgan elektronlarning kinetik energiyasining eng yuqori qiymatiga to'g'ri keladi. Ikkinchisi elektrodlarga qo'llaniladigan potentsial farqga bog'liq.

Rentgen nurlanishining yana bir turi mavjud bo'lib, uning manbai boshqa jarayondir. Bu nurlanish xarakterli nurlanish deb ataladi va biz bu haqda batafsilroq to'xtalamiz.

Xarakterli rentgen nurlanishi qanday paydo bo'ladi?

Anti-katodga etib borgan tez elektron atom ichiga kirib, pastki orbitallardan biridan elektronni chiqarib yuborishi mumkin, ya'ni unga potentsial to'siqni engib o'tish uchun etarli energiyani o'tkazishi mumkin. Biroq, elektronlar egallagan atomda yuqori energiya darajalari mavjud bo'lsa, bo'sh joy bo'sh qolmaydi.

Shuni esda tutish kerakki, atomning elektron tuzilishi, har qanday energiya tizimi kabi, energiyani minimallashtirishga intiladi. Nokaut natijasida hosil bo'lgan bo'sh joy yuqori darajalardan birining elektroni bilan to'ldiriladi. Uning energiyasi yuqoriroq va pastroq darajani egallagan holda, u xarakterli rentgen nurlanishining kvanti shaklida ortiqcha chiqaradi.

Atomning elektron tuzilishi elektronlarning mumkin bo'lgan energiya holatlarining diskret to'plamidir. Shuning uchun, elektron bo'shliqlarni almashtirish paytida chiqarilgan rentgen fotonlari ham faqat qat'iy belgilangan energiya qiymatlariga ega bo'lishi mumkin, bu esa darajalardagi farqni aks ettiradi. Natijada, xarakterli rentgen nurlanishi uzluksiz emas, balki chiziq shaklida bo'lgan spektrga ega. Ushbu spektr anodning moddasini tavsiflash imkonini beradi - shuning uchun bu nurlarning nomi. Spektral farqlar tufayli bremsstrahlung va xarakterli rentgen nurlanishi nimani anglatishini aniq bilib oladi.

Ba'zan ortiqcha energiya atom tomonidan chiqarilmaydi, lekin uchinchi elektronni urib tushirishga sarflanadi. Bu jarayon - Auger effekti deb ataladigan jarayon elektronning bog'lanish energiyasi 1 keV dan oshmasa sodir bo'lish ehtimoli ko'proq. Chiqarilgan Auger elektronining energiyasi atomning energiya darajalarining tuzilishiga bog'liq, shuning uchun bunday elektronlarning spektrlari ham tabiatda diskretdir.

Xarakteristik spektrning umumiy ko'rinishi

X-nurli spektral rasmda tor xarakterli chiziqlar doimiy bremsstrahlung spektri bilan birga mavjud. Agar spektrni intensivlik va to'lqin uzunligi (chastota) grafigi sifatida tasavvur qilsak, biz chiziqlar joylashgan joylarda keskin cho'qqilarni ko'ramiz. Ularning joylashuvi anod materialiga bog'liq. Bu maksimallar har qanday potentsial farqda mavjud - agar rentgen nurlari mavjud bo'lsa, har doim tepaliklar ham bo'ladi. Quvur elektrodlaridagi kuchlanish kuchayishi bilan ham uzluksiz, ham xarakterli rentgen nurlanishining intensivligi oshadi, lekin cho'qqilarning joylashishi va ularning intensivligi nisbati o'zgarmaydi.

X-nurlari spektrlaridagi cho'qqilar elektronlar tomonidan nurlantirilgan antikatodning materialidan qat'iy nazar bir xil ko'rinishga ega, ammo turli materiallar uchun ular chastota qiymatlarining yaqinligi asosida ketma-ket birlashtirilgan turli chastotalarda joylashgan. Seriyalarning o'rtasida chastotalardagi farq ancha sezilarli. Maksimallarning turi hech qanday tarzda anod materialining sof kimyoviy element yoki murakkab modda ekanligiga bog'liq emas. Ikkinchi holda, uning tarkibiy elementlarining xarakterli rentgen spektrlari oddiygina bir-birining ustiga qo'yiladi.

Kimyoviy elementning atom raqami ortishi bilan uning rentgen nurlari spektrining barcha chiziqlari yuqori chastotalar tomon siljiydi. Spektr o'zining ko'rinishini saqlab qoladi.

Moseley qonuni

Xarakterli chiziqlarning spektral siljishi hodisasini 1913 yilda ingliz fizigi Genri Mozili eksperimental ravishda kashf etgan. Bu unga spektr maksimal chastotalarini kimyoviy elementlarning seriya raqamlari bilan bog'lash imkonini berdi. Shunday qilib, xarakterli rentgen nurlanishining to'lqin uzunligi, ma'lum bo'lishicha, ma'lum bir element bilan aniq bog'lanishi mumkin. Umuman olganda, Mozeley qonunini quyidagicha yozish mumkin: √f = (Z - S n)/n√R, bu erda f - chastota, Z - elementning seriya raqami, S n - skrining doimiysi, n - skrining doimiysi. bosh kvant soni va R - doimiy Ridberg. Bu bog'liqlik chiziqli va Moseley diagrammasida n ning har bir qiymati uchun bir qator to'g'ri chiziqlarga o'xshaydi.

N qiymatlari rentgen nurlanishining xarakterli cho'qqilarining individual seriyalariga to'g'ri keladi. Moseley qonuni qattiq elektronlar tomonidan nurlantirilgan kimyoviy elementning seriya raqamini rentgen nurlari spektrining maksimal o'lchangan to'lqin uzunliklari (ular chastotalar bilan yagona bog'liq) asosida aniqlash imkonini beradi.

Kimyoviy elementlarning elektron qobiqlarining tuzilishi bir xil. Bu rentgen nurlanishining xarakterli spektridagi siljish o'zgarishining monotonligi bilan ko'rsatiladi. Chastota siljishi tizimli emas, balki har bir elementga xos bo'lgan elektron qobiqlar orasidagi energiya farqlarini aks ettiradi.

Mozeli qonunining atom fizikasidagi roli

Moseley qonuni bilan ifodalangan qat'iy chiziqli munosabatlardan ozgina og'ishlar mavjud. Ular, birinchidan, ayrim elementlarning elektron qobiqlarini to'ldirish tartibining o'ziga xos xususiyatlari bilan, ikkinchidan, og'ir atomlar elektronlari harakatining relativistik ta'siri bilan bog'liq. Bundan tashqari, yadrodagi neytronlar soni o'zgarganda (izotopik siljish deb ataladigan), chiziqlarning holati biroz o'zgarishi mumkin. Bu ta'sir atom tuzilishini batafsil o'rganish imkonini berdi.

Mozeley qonunining ahamiyati nihoyatda katta. Uning Mendeleyev davriy sistemasining elementlariga izchil tatbiq etilishi xarakterli maksimallarning har bir kichik siljishiga mos keladigan tartib sonni oshirish tartibini o‘rnatdi. Bu elementlarning tartib sonining fizik ma'nosi haqidagi savolni oydinlashtirishga yordam berdi. Z qiymati shunchaki raqam emas: bu yadroning musbat elektr zaryadidir, bu uning tarkibini tashkil etuvchi zarrachalarning birlik musbat zaryadlarining yig'indisidir. Jadvaldagi elementlarning to'g'ri joylashishi va undagi bo'sh pozitsiyalarning mavjudligi (ular hali ham mavjud edi) kuchli tasdiqni oldi. Davriy qonunning haqiqiyligi isbotlandi.

Moseley qonuni, qo'shimcha ravishda, eksperimental tadqiqotlarning butun yo'nalishi - rentgen spektrometriyasi paydo bo'lishiga asos bo'ldi.

Atomning elektron qobiqlarining tuzilishi

Elektron strukturasi qanday tuzilganligini qisqacha eslaylik.U K, L, M, N, O, P, Q harflari yoki 1 dan 7 gacha raqamlar bilan belgilangan qobiqlardan iborat. Qobiq ichidagi elektronlar bir xil bosh kvant bilan tavsiflanadi. mumkin bo'lgan energiya qiymatlarini aniqlaydigan n raqami. Tashqi qobiqlarda elektron energiyasi yuqoriroq va tashqi elektronlar uchun ionlanish potentsiali mos ravishda past bo'ladi.

Qobiq bir yoki bir nechta pastki darajalarni o'z ichiga oladi: s, p, d, f, g, h, i. Har bir qobiqda pastki darajalar soni avvalgisiga nisbatan bittaga ko'payadi. Har bir pastki darajadagi va har bir qobiqdagi elektronlar soni ma'lum bir qiymatdan oshmasligi kerak. Ular asosiy kvant sonidan tashqari, shaklni aniqlaydigan orbital elektron bulutining bir xil qiymati bilan tavsiflanadi. Pastki darajalar ular tegishli bo'lgan qobiq bilan belgilanadi, masalan, 2s, 4d va boshqalar.

Pastki daraja, asosiy va orbitallarga qo'shimcha ravishda, elektronning orbital momentumining magnit maydon yo'nalishi bo'yicha proektsiyasini aniqlaydigan boshqa kvant soni - magnit bilan belgilanadi. Bitta orbitalda ikkitadan ko'p bo'lmagan elektronlar bo'lishi mumkin, ular to'rtinchi kvant soni - spinning qiymatida farqlanadi.

Keling, qanday xarakterli rentgen nurlanishi paydo bo'lishini batafsil ko'rib chiqaylik. Ushbu turdagi elektromagnit emissiyaning kelib chiqishi atom ichida sodir bo'ladigan hodisalar bilan bog'liq bo'lganligi sababli, uni elektron konfiguratsiyalarning yaqinlashuvida aniq tasvirlash eng qulaydir.

Xarakterli rentgen nurlanishini hosil qilish mexanizmi

Shunday qilib, bu nurlanishning sababi yuqori energiyali elektronlarning atomga chuqur kirib borishi natijasida yuzaga keladigan ichki qobiqlarda elektron bo'shliqlarining paydo bo'lishidir. Qattiq elektronning o'zaro ta'sir qilish ehtimoli elektron bulutlarining zichligi bilan ortadi. Shuning uchun, to'qnashuvlar eng past K-qobig'i kabi mahkam o'ralgan ichki qobiqlarda sodir bo'lishi mumkin. Bu yerda atom ionlanadi va 1s qobig'ida vakansiya hosil bo'ladi.

Bu bo'sh joy qobiqdan yuqori energiyaga ega bo'lgan elektron bilan to'ldiriladi, uning ortiqcha qismi rentgen fotoni tomonidan olib tashlanadi. Bu elektron L ikkinchi qavatdan, uchinchi M qavatdan va hokazo "tushi" mumkin. Xarakteristik qator shunday shakllanadi, bu misolda K-seriya. Bo'sh joyni to'ldiradigan elektronning qayerdan kelganligi ko'rsatkichi ketma-ket belgilashda yunoncha indeks shaklida berilgan. "Alfa" L qobig'idan, "beta" M qobig'idan kelgan degan ma'noni anglatadi. Hozirgi vaqtda yunoncha harf indekslarini qobiqlarni belgilash uchun qabul qilingan lotin harflari bilan almashtirish tendentsiyasi mavjud.

Seriyadagi alfa chizig'ining intensivligi har doim eng yuqori bo'ladi - bu qo'shni qobiqdan bo'sh joyni to'ldirish ehtimoli eng yuqori ekanligini anglatadi.

Endi biz xarakterli rentgen nurlanishining kvantining maksimal energiyasi nima degan savolga javob berishimiz mumkin. E = E n 2 - E n 1 formulasiga ko'ra, elektron o'tish sodir bo'ladigan darajalarning energiya qiymatlari farqi bilan aniqlanadi, bu erda E n 2 va E n 1 elektronning energiyalari. o'rtasida o'tish sodir bo'lgan davlatlar. Ushbu parametrning eng yuqori qiymati og'ir elementlarning atomlarining eng yuqori darajalaridan K-seriyali o'tishlar bilan beriladi. Ammo bu chiziqlarning intensivligi (cho'qqilarning balandligi) eng past, chunki ular eng kam ehtimol.

Agar elektrodlarda kuchlanish yetarli boʻlmaganligi sababli qattiq elektron K darajasiga yeta olmasa, u L darajasida boʻsh joy hosil qiladi va toʻlqin uzunligi uzunroq boʻlgan kamroq energetik L seriya hosil boʻladi. Keyingi seriyalar ham xuddi shunday tarzda tug'iladi.

Bundan tashqari, elektron o'tish natijasida bo'sh joy to'ldirilganda, yangi bo'sh o'rin ustki qobiqda paydo bo'ladi. Bu keyingi seriyalarni yaratish uchun sharoit yaratadi. Elektron vakansiyalari sathdan sathga yuqori siljiydi va atom ionlashgan holda xarakterli spektral qatorlar kaskadini chiqaradi.

Xarakteristik spektrlarning nozik tuzilishi

Xarakterli rentgen nurlanishining atom rentgen spektrlari, optik spektrlarda bo'lgani kabi, chiziqning bo'linishida ifodalangan nozik tuzilish bilan tavsiflanadi.

Nozik tuzilish energiya darajasi - elektron qobiq - bir-biriga yaqin joylashgan komponentlar - pastki qavatlar to'plami ekanligi bilan bog'liq. Pastki qavatlarni tavsiflash uchun elektronning o'z va orbital magnit momentlarining o'zaro ta'sirini aks ettiruvchi boshqa ichki kvant soni j kiritiladi.

Spin-orbitaning o'zaro ta'siri tufayli atomning energiya tuzilishi murakkablashadi va buning natijasida xarakterli rentgen nurlanishi juda yaqin joylashgan elementlarga ega bo'linish chiziqlari bilan tavsiflangan spektrga ega bo'ladi.

Nozik strukturaning elementlari odatda qo'shimcha raqamli indekslar bilan belgilanadi.

X-nurli nurlanishning xarakterli xususiyati faqat spektrning nozik tuzilishida aks ettirilgan xususiyatga ega. Elektronning quyi energiya darajasiga o'tishi yuqori darajadagi pastki pastki qavatdan sodir bo'lmaydi. Bunday hodisaning ahamiyatsiz ehtimoli bor.

Spektrometriyada rentgen nurlaridan foydalanish

Bu nurlanish, Mozeley qonuni bilan tavsiflangan xususiyatlariga ko'ra, moddalarni tahlil qilish uchun turli xil rentgen spektral usullari asosida yotadi. Rentgen nurlari spektrini tahlil qilishda kristallardagi nurlanishning diffraksiyasi (to'lqin-dispersiv usul) yoki so'rilgan rentgen nurlari fotonlari energiyasiga sezgir bo'lgan detektorlar (energiya-dispersiv usul) qo'llaniladi. Aksariyat elektron mikroskoplar qandaydir rentgen-spektrometriya qo'shimchalari bilan jihozlangan.

To'lqin-dispersiv spektrometriya ayniqsa aniq. Maxsus filtrlar yordamida spektrdagi eng qizg'in cho'qqilar ajratib ko'rsatiladi, bu aniq ma'lum chastotali deyarli monoxromatik nurlanishni olish imkonini beradi. Kerakli chastotali monoxromatik nurni olish uchun anod materiali juda ehtiyotkorlik bilan tanlanadi. Uning o'rganilayotgan moddaning kristall panjarasiga diffraksiyasi panjara tuzilishini katta aniqlik bilan o'rganish imkonini beradi. Bu usul DNK va boshqa murakkab molekulalarni o'rganishda ham qo'llaniladi.

Xarakterli rentgen nurlanishining xususiyatlaridan biri gamma-spektrometriyada ham hisobga olinadi. Bu yuqori intensivlik xarakterli cho'qqisidir. Gamma-spektrometrlar o'lchovlarga xalaqit beradigan tashqi fon nurlanishiga qarshi qo'rg'oshin ekranidan foydalanadi. Ammo qo'rg'oshin gamma nurlarini o'zlashtiradi, ichki ionlanishni boshdan kechiradi, buning natijasida rentgen nurlari diapazonida faol ravishda chiqaradi. Qo'rg'oshinning xarakterli rentgen nurlanishining qizg'in cho'qqilarini o'zlashtirish uchun qo'shimcha kadmiy himoyasi qo'llaniladi. U, o'z navbatida, ionlanadi va rentgen nurlarini ham chiqaradi. Kadmiyning xarakterli cho'qqilarini zararsizlantirish uchun uchinchi himoya qatlami qo'llaniladi - mis, uning rentgen maksimali gamma spektrometrining ish chastotasi diapazonidan tashqarida joylashgan.

Spektrometriya ham bremsstrahlung, ham xarakterli rentgen nurlaridan foydalanadi. Shunday qilib, moddalarni tahlil qilishda turli moddalar tomonidan uzluksiz rentgen nurlarining yutilish spektrlari o'rganiladi.

Radiologiya - rentgen nurlanishining hayvonlar va odamlar organizmiga ushbu kasallik natijasida kelib chiqadigan ta'siri, ularni davolash va oldini olish, shuningdek, rentgen nurlari (rentgen diagnostikasi) yordamida turli xil patologiyalarni tashxislash usullarini o'rganadigan radiologiya sohasi. . Oddiy rentgen diagnostika apparati quvvat manbai qurilmasi (transformatorlar), elektr tarmog'idan o'zgaruvchan tokni to'g'ridan-to'g'ri oqimga aylantiruvchi yuqori voltli rektifikator, boshqaruv paneli, stend va rentgen trubkasini o'z ichiga oladi.

Rentgen nurlari - anod moddasining atomlari bilan to'qnashuv paytida tezlashtirilgan elektronlarning keskin sekinlashishi paytida rentgen trubkasida hosil bo'ladigan elektromagnit tebranishlarning bir turi. Hozirgi vaqtda umumiy qabul qilingan nuqtai nazar shundan iboratki, rentgen nurlari jismoniy tabiatiga ko'ra nurlanish energiyasining turlaridan biri bo'lib, uning spektriga radio to'lqinlar, infraqizil nurlar, ko'rinadigan yorug'lik, ultrabinafsha nurlar va radioaktiv gamma nurlari kiradi. elementlar. Rentgen nurlanishini uning eng kichik zarralari - kvantlar yoki fotonlar to'plami sifatida tavsiflash mumkin.

Guruch. 1 - mobil rentgen apparati:

A - rentgen trubkasi;
B - quvvat manbai qurilmasi;
B - sozlanishi tripod.

Guruch. 2 - rentgen apparati boshqaruv paneli (mexanik - chapda va elektron - o'ngda):

A - EHM va qattiqlikni sozlash uchun panel;
B - yuqori kuchlanishli ta'minot tugmasi.

Guruch. 3 - tipik rentgen apparatining blok diagrammasi

1 - tarmoq;
2 - avtotransformator;
3 - kuchaytiruvchi transformator;
4 - rentgen trubkasi;
5 - anod;
6 - katod;
7 - pastga tushadigan transformator.

Rentgen nurlarini hosil qilish mexanizmi

Tezlashtirilgan elektronlar oqimining anod moddasi bilan to'qnashuvi paytida rentgen nurlari hosil bo'ladi. Elektronlar nishon bilan o'zaro ta'sirlashganda, ularning kinetik energiyasining 99% issiqlik energiyasiga va faqat 1% rentgen nurlanishiga aylanadi.

Rentgen trubkasi shisha tsilindrdan iborat bo'lib, unga 2 ta elektrod lehimlangan: katod va anod. Havo shisha shardan tashqariga chiqarildi: elektronlarning katoddan anodga o'tishi faqat nisbiy vakuum sharoitida (10 -7 -10 -8 mm Hg) mumkin. Katodda filament bor, u qattiq o'ralgan volfram spiralidir. Filamentga elektr toki qo'llanilganda, elektron emissiya sodir bo'ladi, bunda elektronlar filamentdan ajralib, katod yaqinida elektron bulutini hosil qiladi. Bu bulut katodning diqqat markazida joylashgan bo'lib, elektronlar harakatining yo'nalishini belgilaydi. Kubok katoddagi kichik tushkunlikdir. Anod, o'z navbatida, volfram metall plitasini o'z ichiga oladi, uning ustiga elektronlar qaratilgan - bu erda rentgen nurlari hosil bo'ladi.

Guruch. 4 - rentgen trubkasi qurilmasi:

A - katod;
B - anod;
B - volfram filamenti;
G - katodning fokuslash kosasi;
D - tezlashtirilgan elektronlar oqimi;
E - volfram nishoni;
F - shisha kolba;
Z - berilliydan yasalgan oyna;
Va - shakllangan rentgen nurlari;
K - alyuminiy filtri.

Elektron trubkaga 2 ta transformator ulangan: pastga tushadigan va yuqoriga ko'tarilgan. Pastga tushadigan transformator volfram bobini past kuchlanish bilan (5-15 volt) isitadi, natijada elektron emissiyasi paydo bo'ladi. Yuqori kuchlanishli yoki yuqori kuchlanishli transformator to'g'ridan-to'g'ri 20-140 kilovolt kuchlanish bilan ta'minlangan katod va anodga mos keladi. Ikkala transformator ham rentgen apparatining yuqori voltli blokiga joylashtiriladi, u transformator moyi bilan to'ldiriladi, bu transformatorlarning sovishini va ularning ishonchli izolyatsiyasini ta'minlaydi.

Pastga tushiruvchi transformator yordamida elektron buluti hosil bo'lgandan so'ng, kuchaytiruvchi transformator yoqiladi va elektr zanjirining ikkala qutbiga yuqori voltli kuchlanish qo'llaniladi: anodga ijobiy impuls va salbiy impuls. katodga. Salbiy zaryadlangan elektronlar manfiy zaryadlangan katoddan qaytariladi va musbat zaryadlangan anodga moyil bo'ladi - bu potentsial farq tufayli yuqori harakat tezligiga erishiladi - 100 ming km / s. Ushbu tezlikda elektronlar anodning volfram plitasini bombardimon qilib, elektr zanjirini yakunlaydi, natijada rentgen nurlari va issiqlik energiyasi paydo bo'ladi.

Rentgen nurlanishi bremsstrahlung va xarakterli bo'linadi. Bremsstrahlung volfram spiral tomonidan chiqarilgan elektronlar tezligining keskin sekinlashishi tufayli yuzaga keladi. Xarakterli nurlanish atomlarning elektron qobig'ini qayta qurish paytida paydo bo'ladi. Bu ikkala tur ham rentgen trubkasida tezlashtirilgan elektronlarning anod moddasining atomlari bilan to'qnashuvi paytida hosil bo'ladi. Rentgen trubasining emissiya spektri bremsstrahlung va xarakterli rentgen nurlarining superpozitsiyasidir.

Guruch. 5 - bremsstrahlung rentgen nurlanishining hosil bo'lish printsipi.
Guruch. 6 - xarakterli rentgen nurlanishini shakllantirish printsipi.

Rentgen nurlanishining asosiy xossalari

Rentgen nurlari ko'zga ko'rinmaydi.
Rentgen nurlanishi tirik organizmning a'zolari va to'qimalariga, shuningdek, ko'rinadigan yorug'lik nurlarini o'tkazmaydigan jonsiz tabiatning zich tuzilmalariga katta kirib borish qobiliyatiga ega.
Rentgen nurlari floresan deb ataladigan ba'zi kimyoviy birikmalarning porlashiga olib keladi.

Rux va kadmiy sulfidlari sariq-yashil rangga ega,
Kaltsiy volfram kristallari binafsha-ko'k rangga ega.

Rentgen nurlari fotokimyoviy ta'sir ko'rsatadi: ular kumushning galogenlar bilan birikmalarini parchalaydi va rentgen nurida tasvirni hosil qilib, fotografik qatlamlarning qorayishiga olib keladi.

Rentgen nurlari o'z energiyasini o'zlari o'tadigan muhitning atomlari va molekulalariga o'tkazib, ionlashtiruvchi ta'sir ko'rsatadi.

Rentgen nurlanishi nurlangan organlar va to'qimalarga aniq biologik ta'sir ko'rsatadi: kichik dozalarda u metabolizmni rag'batlantiradi, katta dozalarda nurlanish shikastlanishi, shuningdek, o'tkir nurlanish kasalligi rivojlanishi mumkin. Ushbu biologik xususiyat o'simta va ba'zi o'simta bo'lmagan kasalliklarni davolash uchun rentgen nurlanishidan foydalanishga imkon beradi.

Elektromagnit tebranish shkalasi

Rentgen nurlari ma'lum bir to'lqin uzunligi va tebranish chastotasiga ega. To'lqin uzunligi (l) va tebranish chastotasi (n) o'zaro bog'liqlik bilan bog'liq: l n = c, bu erda c - yorug'lik tezligi, sekundiga 300 000 km yaxlitlangan. Rentgen nurlarining energiyasi E = h n formula bilan aniqlanadi, bu erda h Plank doimiysi, 6,626 10 -34 J⋅s ga teng universal doimiy. Nurlarning to'lqin uzunligi (l) ularning energiyasiga (E) nisbati bilan bog'liq: l = 12,4 / E.

Rentgen nurlanishi elektromagnit tebranishlarning boshqa turlaridan to'lqin uzunligi (jadvalga qarang) va kvant energiyasi bilan ajralib turadi. To'lqin uzunligi qanchalik qisqa bo'lsa, uning chastotasi, energiyasi va penetratsion kuchi shunchalik yuqori bo'ladi. X-nurlarining to'lqin uzunligi diapazonda

. Rentgen nurlanishining to'lqin uzunligini o'zgartirish orqali uning kirib borish qobiliyatini sozlash mumkin. X-nurlari juda qisqa to'lqin uzunligiga ega, lekin yuqori tebranish chastotasiga ega va shuning uchun inson ko'ziga ko'rinmaydi. Ulkan energiya tufayli kvantlar katta o'tkazuvchi kuchga ega bo'lib, bu rentgen nurlanishidan tibbiyot va boshqa fanlarda foydalanishni ta'minlovchi asosiy xususiyatlardan biridir.

Rentgen nurlanishining xususiyatlari

Intensivlik- rentgen nurlanishining miqdoriy xarakteristikasi, bu naychaning vaqt birligida chiqaradigan nurlar soni bilan ifodalanadi. Rentgen nurlanishining intensivligi milliamperlarda o'lchanadi. Uni an'anaviy cho'g'lanma lampaning ko'rinadigan yorug'lik intensivligi bilan taqqoslab, biz o'xshashlikni keltirishimiz mumkin: masalan, 20 vattli chiroq bitta intensivlik yoki quvvat bilan porlaydi va 200 vattli chiroq boshqasi bilan porlaydi. yorug'likning o'zi (uning spektri) sifati bir xil. Rentgen nurlarining intensivligi asosan uning miqdoridir. Har bir elektron anodda bir yoki bir nechta nurlanish kvantlarini hosil qiladi, shuning uchun ob'ektga ta'sir qilishda rentgen nurlari soni anodga moyil bo'lgan elektronlar sonini va elektronlarning volfram nishoni atomlari bilan o'zaro ta'sirini o'zgartirish orqali tartibga solinadi. , bu ikki usulda amalga oshirilishi mumkin:

Pastga tushiruvchi transformator yordamida katod spiralini isitish darajasini o'zgartirish orqali (emissiya paytida hosil bo'lgan elektronlar soni volfram spirali qanchalik issiq bo'lishiga bog'liq bo'ladi va radiatsiya kvantlari soni elektronlar soniga bog'liq bo'ladi);
Kuchaytiruvchi transformator tomonidan beriladigan yuqori kuchlanishning kattaligini trubaning qutblariga - katod va anodga o'zgartirish orqali (naychaning qutblariga kuchlanish qanchalik baland bo'lsa, elektronlar shunchalik ko'p kinetik energiya oladi, bu , ularning energiyasi tufayli anod moddasining bir nechta atomlari bilan o'z navbatida o'zaro ta'sir qilishi mumkin - qarang. guruch. 5; kam energiyaga ega elektronlar kamroq o'zaro ta'sirga kirishi mumkin).

X-nurlarining intensivligi (anod oqimi) ta'sir qilish vaqtiga (naychaning ish vaqti) ko'paytirilishi mAs (sekundiga milliamper) bilan o'lchanadigan rentgen nurlanishiga mos keladi. EHM - bu intensivlik kabi rentgen trubkasi tomonidan chiqarilgan nurlar sonini tavsiflovchi parametr. Yagona farq shundaki, ekspozitsiya trubaning ishlash vaqtini ham hisobga oladi (masalan, agar naycha 0,01 soniya ishlasa, u holda nurlar soni bitta bo'ladi va 0,02 sekund bo'lsa, u holda nurlar soni bo'ladi. boshqacha - ikki marta ko'proq). Radiatsiya ta'siri rentgenolog tomonidan rentgen apparatining boshqaruv panelida tekshiruv turiga, tekshirilayotgan ob'ektning o'lchamiga va diagnostika vazifasiga qarab belgilanadi.

Qattiqlik- rentgen nurlanishining sifat xususiyatlari. U quvurdagi yuqori kuchlanishning kattaligi bilan o'lchanadi - kilovoltlarda. Rentgen nurlarining kirib borish kuchini aniqlaydi. U kuchaytiruvchi transformator yordamida rentgen trubkasiga beriladigan yuqori kuchlanish bilan tartibga solinadi. Naychaning elektrodlari bo'ylab potentsial farq qanchalik baland bo'lsa, elektronlar katoddan ko'proq kuch bilan qaytariladi va anodga shoshiladi va ularning anod bilan to'qnashuvi shunchalik kuchli bo'ladi. Ularning to'qnashuvi qanchalik kuchli bo'lsa, hosil bo'lgan rentgen nurlanishining to'lqin uzunligi shunchalik qisqa bo'ladi va bu to'lqinning kirib borish qobiliyati shunchalik yuqori bo'ladi (yoki nurlanishning qattiqligi, intensivligi kabi, boshqaruv panelida kuchlanish parametri bilan tartibga solinadi. quvur - kilovoltaj).

Guruch. 7 - to'lqin uzunligining to'lqin energiyasiga bog'liqligi:

l - to'lqin uzunligi;
E - to'lqin energiyasi

Harakatlanuvchi elektronlarning kinetik energiyasi qanchalik yuqori bo'lsa, ularning anodga ta'siri shunchalik kuchli bo'ladi va hosil bo'lgan rentgen nurlanishining to'lqin uzunligi shunchalik qisqa bo'ladi. Uzun to'lqin uzunligi va past penetratsion quvvatga ega bo'lgan rentgen nurlanishi "yumshoq", qisqa to'lqin uzunligi va yuqori penetratsion quvvatga ega bo'lgan rentgen nurlanishi "qattiq" deb ataladi.

Guruch. 8 - rentgen trubkasidagi kuchlanish va hosil bo'lgan rentgen nurlanishining to'lqin uzunligi o'rtasidagi bog'liqlik:

Naychaning qutblariga kuchlanish qanchalik baland bo'lsa, ular bo'ylab potentsial farq shunchalik kuchli bo'ladi, shuning uchun harakatlanuvchi elektronlarning kinetik energiyasi yuqori bo'ladi. Naychadagi kuchlanish elektronlarning tezligini va ularning anod moddasi bilan to'qnashuv kuchini aniqlaydi, shuning uchun kuchlanish rentgen nurlanishining to'lqin uzunligini aniqlaydi.

Rentgen naychalarining tasnifi

Maqsad bo'yicha

Diagnostik
Terapevtik
Strukturaviy tahlil qilish uchun
Shaffoflik uchun

Dizayn bo'yicha

Fokus bo'yicha

Yagona fokusli (katodda bitta spiral va anodda bitta fokusli nuqta)
Bifokal (katodda har xil o'lchamdagi ikkita spiral va anodda ikkita fokusli nuqta mavjud)

Anod turi bo'yicha

Statsionar (qattiq)
Aylanuvchi

Rentgen nurlari nafaqat rentgen diagnostikasi, balki terapevtik maqsadlarda ham qo'llaniladi. Yuqorida ta'kidlab o'tilganidek, rentgen nurlanishining o'simta hujayralarining o'sishini bostirish qobiliyati uni saraton kasalligi uchun radiatsiya terapiyasida qo'llash imkonini beradi. Tibbiyot sohasiga qo'shimcha ravishda rentgen nurlanishi muhandislik, materialshunoslik, kristallografiya, kimyo va biokimyoda keng qo'llanilishini topdi: masalan, turli xil mahsulotlarda (relslar, choklar va boshqalar) strukturaviy nuqsonlarni aniqlash mumkin. rentgen nurlanishidan foydalanish. Ushbu turdagi tadqiqot nuqsonlarni aniqlash deb ataladi. Aeroportlarda, temir yo'l stantsiyalarida va boshqa odamlar gavjum joylarda, rentgen televideniesi introskoplari qo'l yuki va bagajni xavfsizlik maqsadida skanerlash uchun faol qo'llaniladi.

Anod turiga qarab rentgen trubkalari konstruksiyada farqlanadi. Elektronlarning kinetik energiyasining 99% issiqlik energiyasiga aylantirilganligi sababli, trubaning ishlashi paytida anodning sezilarli isishi sodir bo'ladi - sezgir volfram nishoni ko'pincha yonib ketadi. Anod zamonaviy rentgen naychalarida uni aylantirish orqali sovutiladi. Aylanadigan anod disk shakliga ega bo'lib, u butun yuzasi bo'ylab issiqlikni teng ravishda taqsimlaydi, volfram nishonining mahalliy qizib ketishini oldini oladi.

Rentgen naychalarining dizayni ham diqqat markazida bo'lishi bilan farq qiladi. Fokusli nuqta - bu ishlaydigan rentgen nurlari hosil bo'ladigan anod maydoni. Haqiqiy markazlashtirilgan nuqta va samarali markazlashtirilgan nuqtaga bo'lingan ( guruch. 12). Anod burchakli bo'lgani uchun samarali fokus nuqtasi haqiqiydan kichikroq. Rasm maydonining o'lchamiga qarab turli xil fokusli nuqta o'lchamlari qo'llaniladi. Tasvir maydoni qanchalik katta bo'lsa, fokus nuqtasi tasvirning butun maydonini qoplash uchun qanchalik keng bo'lishi kerak. Biroq, kichikroq fokusli nuqta tasvirni yanada aniqroq qiladi. Shuning uchun, kichik tasvirlarni ishlab chiqarishda qisqa filament ishlatiladi va elektronlar anodning kichik maqsadli maydoniga yo'naltiriladi va kichikroq fokusli nuqta hosil qiladi.

Guruch. 9 - statsionar anodli rentgen trubkasi.
Guruch. 10 - aylanuvchi anodli rentgen trubkasi.
Guruch. 11 - aylanuvchi anodli rentgen trubkasi qurilmasi.
Guruch. 12 - haqiqiy va samarali fokusli nuqta shakllanishining diagrammasi.

Rentgen nurlanishi tibbiyot manfaati uchun qilingan eng katta kashfiyotlardan biridir. Rentgen nurlari tufayli juda ko'p kasalliklar aniqlandi va ko'plab odamlarning hayoti saqlanib qoldi. Endi biz ushbu diagnostika usulisiz qanday yashash va pnevmoniya, sinish va boshqa patologik sharoitlarni davolash mumkinligini tasavvur qila olmaymiz. Ushbu maqolada biz rentgen nurlari haqida hamma narsani ko'rib chiqishga harakat qildik, shuningdek, nima uchun rentgen nurlanishi xavfli, qaysi hollarda bu tadqiqot taqiqlanadi va rentgen nurlaridan keyin inson tanasi uchun qanday salbiy oqibatlar bo'lishi mumkin?

Rentgen nurlanishi nima

Rentgen nurlanishi 1895 yilda V.Rentgen tomonidan kashf etilgan. Aynan shu inson tufayli biz rentgenologik tadqiqot usullariga ega bo'ldik. Tadqiqotchi o‘z kashfiyotini skalpel olmasdan odamning ichiga qarash qobiliyati deb ta’rifladi. Rentgen nurlari kashf etilgandan ko'p o'tmay, ushbu diagnostika muolajasidan o'tgan odamlarda kasalliklar haqida ma'lumot paydo bo'la boshladi. Ma'lum bo'lishicha, rentgen nurlari odamlar uchun xavfsiz emas va jiddiy kasalliklarga, jumladan, saraton patologiyalariga olib kelishi mumkin.

Rentgen nurlanishi elektromagnit to'lqinlar orqali amalga oshiriladigan nurlanishdir. Rentgen nurlari zaryadlangan zarrachalarning tezlashishi paytida hosil bo'ladi. Ularning shakllanishi uchun maxsus rentgen naychalari qo'llaniladi. X-nurlari maxsus zaryadlangan zarracha tezlatgichlarida ham ishlab chiqarilishi mumkin.

Quyidagilar rentgen nurlarining asosiy xususiyatlari:

Rentgen nurlari inson tanasining to'qimalari orqali o'tishi mumkin, shuningdek, turli xil muhitlar va turli zichlikka ega bo'lgan moddalar orqali.
Nurlar luminesans - porlashni qo'zg'atishi mumkin. Barcha moddalarni ikki guruhga bo'lish mumkin: rentgen nurlari ta'sirida porlaydiganlar va yo'q.
Ular fotokimyoviy reaktsiyalarni keltirib chiqaradi, bu esa halogen birikmalarining o'zgarishiga olib keladi.
Neytral zarralarning (atomlar va molekulalarning) ionlanishiga olib keladi. Rentgen nurlari ta'sirida zaryadsiz elementlardan zaryadlangan ionlar hosil bo'ladi. Ionlar hosil bo'ladigan muhit elektr tokini o'tkazishga qodir.

Rentgen nurlari nafaqat inson tanasining to'qimalarini yoritibgina qolmay, balki ulardagi elektrolitlar o'zgarishiga ham olib kelishi mumkin. Rentgen nurlari tananing barcha tizimlari va hujayralariga ta'sir qiladi.

Rentgen nurlanishining tibbiyotda qo'llanilishi

Rentgen nurlanishi tibbiyotda keng qo'llaniladi. Bu turli patologik sharoitlarni tashxislash va aniqlash maqsadida ham amalga oshirilishi mumkin, va kasalliklarni davolash uchun.

Esda tutingki, rentgen nurlari yordamida insonning har qanday nurlanishi faqat aniq ko'rsatmalar mavjud bo'lganda amalga oshirilishi kerak.

Diagnostik rentgen texnikasining turlari

O'pka yoki tananing boshqa qismlarining rentgenogrammasi juda informatsion tadqiqot usuli hisoblanadi.. Rentgen nurlanishidan foydalangan holda kasalliklarni tashxislash uchun asos nurlarning to'qimalardan o'tishi va ularning ba'zilarida porlashni keltirib chiqarishi mumkin edi.

Tibbiyotda quyidagi rentgen diagnostika usullari qo'llaniladi:

Floroskopiya - tasvir lyuminestsent ekranda ko'rsatiladi. Zamonaviy tibbiyotda u amalda qo'llanilmaydi va eskirgan usul hisoblanadi.
Radiografiya - bu nurlanish paytida olingan tasvir maxsus plyonkaga o'tkaziladigan tadqiqot. Ushbu tadqiqotning quyidagi turlari ajratiladi:
Duodenografiya - bu oshqozon va o'n ikki barmoqli ichakni o'rganish. Ovqat hazm qilish traktining ushbu qismlarida yaralar, o'smalar va to'siqlarni aniqlash uchun amalga oshiriladi.
Xoletsistografiya, xolegrafiya - o't pufagi va uning kanalining rentgen tasviri, ularning ochiqligini, hajmini va ulardagi toshlar mavjudligini baholashga imkon beradi.
Irrigoskopiya - yo'g'on ichak qismlarini rentgenografiyasi. Bu ichak tutilishi, benign va benign neoplazmalar, divertikullar va volvulus diagnostikasida zarur.
O'pkaning rentgenogrammasi pnevmoniya, bronxit, sil, plevrit, pnevmotoraks, o'pka to'qimalarining neoplazmalari va begona jismlarning mavjudligini aniqlash uchun amalga oshiriladi.
Metrosalpingografiya - bu fallop naychalarining o'tkazuvchanligini baholash uchun o'tkaziladigan rentgen tekshiruvi.
Ortopantomografiya - bu tish va jag'ning holatini baholashga yordam beradigan rentgen tekshiruvi.
Mammografiya - sut bezlarining rentgenogrammasi. Ushbu test skrining tekshiruvi hisoblanadi va JSST tomonidan ko'krak bezi saratonini dastlabki bosqichlarda aniqlash uchun tavsiya etiladi..
Suyaklarning yaxlitligini baholash va ularning tuzilishi yoki joylashuvidagi anormalliklarni aniqlash uchun umurtqa pog'onasi va suyak tuzilmalarining alohida joylarining rentgenogrammasi amalga oshiriladi. Aynan rentgen nurlari yordamida sinishlar, yoriqlar va dislokatsiyalar ko'pincha tashxis qilinadi.
Tomografiya yoki kompyuter tomografiyasi (KT) - bu turli organlar, tizimlar va skelet tuzilmalarining qatlam-qatlam tasvirlarini olish imkonini beruvchi rentgen tekshiruvining bir turi. KT eng informatsion va zamonaviy diagnostika usullaridan biri hisoblanadi. Uning yordamida insult, umurtqa pog'onasi patologiyalari va boshqalarni aniqlash mumkin. Jarrohlar bo'lajak jarrohlik aralashuv rejasini tuzishda ko'pincha qatlam-qatlam KT tasvirlaridan foydalanadilar.
Fluorografiya - bu tasvir o'rganilayotgan strukturaning haqiqiy hajmidan kichikroq bo'lgan tadqiqot. Hozirgi vaqtda o'pkaning florografiyasi keng tarqalgan bo'lib, u sil kasalligini skrining hisoblanadi.

So'nggi zamonaviy protokollar va JSST tavsiyalariga ko'ra, sil kasalligining oldini olish maqsadida yillik fluorografi tavsiya etilmaydi. Bunday tekshiruv tanaga katta radiatsiya yukini olib keladi, shu bilan birga kam ma'lumotga ega. Silni aniqlash uchun venoz qon testini o'tkazish tavsiya etiladi.

Rentgen nurlari bilan davolash

X-nurlari sog'liq uchun zararli va ba'zi kasalliklarga olib kelishi mumkinligiga qaramay, olimlar patologiyalarni davolashda ulardan foydalanishni topdilar.

Zamonaviy tibbiyotda rentgen nurlanishi malign neoplazmalarni davolashda keng qo'llaniladi. Bunday radiatsiya terapiyasining asosi rentgen nurlarining hujayralar va to'qimalarning ion tarkibiga ta'sir qilish va ularning tuzilishini o'zgartirish qobiliyatidir.

Radiatsiya terapiyasi yordamida malign hujayralarning patologik bo'linishini to'xtatish, o'smalarning o'sishini va butun tanada metastazlarning tarqalishini to'xtatish mumkin.

Rentgen nurlari bilan davolash odatda tananing toqat qilishi qiyin. Ammo, ko'p sonli nojo'ya ta'sirlarga qaramay, u saraton kasalligiga qarshi kurashda yordam beradi va insonga kelajakdagi hayot uchun imkoniyat beradi.

Rentgen nurlarining odamlarga salbiy ta'siri

Yuqorida aytib o'tganimizdek, rentgen nurlari inson tanasiga ta'sir qiladi. Shifokorlar bu xususiyatdan onkologik o'smalarni davolash maqsadida foydalanishga moslashgan. Ammo shu bilan birga, rentgenologik usullardan foydalangan holda tanani tekshiradigan ko'plab odamlar saraton va radiatsiya ta'siridan kelib chiqadigan boshqa kasalliklarga chalinish xavfi ostida.

Quyida biz rentgen nurlarining dozasi oshirilganda inson tanasiga qanday zarar etkazishi mumkinligini ko'rib chiqamiz:

Terining shikastlanishi. Rentgen nurlanishi, odamga katta dozalarda ta'sir qilganda, terining chuqur kuyishiga olib kelishi mumkin. Bunday zarar bemorlar tomonidan oddiy termal kuyishdan ko'ra qattiqroq muhosaba qilinadi. Ushbu teri kasalligi teri saratoni bilan murakkablashishi mumkin.
Agar dozasi ruxsat etilgan dozadan oshib ketgan bo'lsa, nurlanish kasalligi rivojlanishi mumkin. Bu immunitet tizimi, qon va biriktiruvchi to'qimalarga zarar etkazadigan holat. Surunkali nurlanish kasalligi ko'pincha rentgen nurlari bilan ishlaydigan odamlarda rivojlanadi.
Endokrinologik kasalliklar. Radiatsiyaning yuqori dozalari qalqonsimon bez, tuxumdonlar va moyaklar, buyrak usti bezlari faoliyatiga salbiy ta'sir qiladi.
Har xil onkologik patologiyalar. Bu saraton, leykemiya, sarkoma bo'lishi mumkin. Masalan, olimlar tez-tez mammografiya ko'krak saratoni rivojlanishiga yordam berishini isbotladilar.

Odamlar uchun qancha rentgen nurlari dozalari ruxsat etilganligini ko'rsatadigan standartlar va dozalar mavjud. Ushbu standartlarga muvofiq, radiatsiya ta'siriga uchragan odamlar uchun ish kunining uzunligi va rentgen tekshiruvlarining xavfsiz soni hisoblanadi.

Zamonaviy rentgen qurilmalari inson tanasiga kamroq radiatsiya yukini ko'taradi. Ularning yordami bilan olingan suratlarning zararliligi sezilarli darajada past bo'ladi. Afsuski, bunday nisbatan xavfsiz qurilmalar barcha davlat tibbiyot muassasalarida mavjud emas, ular xususiy diagnostika markazlari va klinikalarda ko'proq.

Rentgen va homiladorlik

Homiladorlik paytida rentgen nurlari qat'iyan kontrendikedir. Homiladorlikning har qanday bosqichida buni qilish taqiqlanadi. Homila har qanday nurlanishga juda sezgir. Rentgen nurlarining ta'siri ostida uning rivojlanishining anormalliklari rivojlanishi mumkin, bu ko'pincha chaqaloqning hayotiga mos kelmaydi.

Bolani ko'tarish paytida rentgen tekshiruvidan o'tgan ayolda spontan abort qilish xavfi sezilarli darajada oshadi.

Homilador ayolning rentgenogrammasi homilaning organlari va tizimlarining shakllanishiga ta'sir qiladi. Bu yurak nuqsonlari, asab tizimining anormal rivojlanishi va boshqa anormalliklarga olib kelishi mumkin.

Erta homiladorlik davridagi ayollar xavf ostida, chunki ular o'zlarining ahvoli haqida bilishmaydi va bu haqda rentgen nurlarini buyuradigan davolovchi shifokorga xabar bermasliklari mumkin.

Rentgen nurlarining zararini kamaytirish mumkinmi?

X-ray tekshiruvining zarari va xavfiga qaramay, uni rad etmaslik kerak. Ushbu diagnostika muolajalari juda informatsiondir va ko'pincha ularsiz tashxis qo'yish va davolanishni buyurish mumkin emas.

Tananing tekshirilmagan joylariga himoya qoplamalarini kiying..
Diagnostika jarayonidan so'ng siz bir stakan sut yoki quruq sharob ichishingiz mumkin. Ushbu ichimliklar tanaga radiatsiya ta'sirining dozasini engishga yordam beradi, deb ishoniladi.
Sizning dietangizga dengiz o'tlari va baliq qo'shing. Bu ovqatlar qalqonsimon bez uchun zarur bo'lgan yodga boy.

Kamdan kam rentgen tekshiruvi odamlar uchun deyarli xavfsizdir. Agar ular faqat zarur holatlarda amalga oshirilsa, rentgen nurlari natijasida kelib chiqadigan asoratlar va kasalliklarning rivojlanish xavfi minimaldir.

Rentgen nurlari odamlar uchun zararli. U juda ko'p sonli turli kasalliklar va patologik jarayonlarni keltirib chiqarishi va qo'zg'atishga qodir. Ammo rentgen nurlarining bunday salbiy ta'siri faqat ruxsat etilgan maksimal dozadan oshib ketgan taqdirda rivojlanadi. Siz ushbu diagnostika usulidan qo'rqmasligingiz va uni rad qilishingiz kerak. Kompyuter tomografiyasi va rentgenografiya tufayli butun dunyo bo'ylab juda ko'p odamlar qutqarildi o'n milliondan oshadi.

Rossiya Federatsiyasi Ta'lim va fan vazirligi

Federal ta'lim agentligi

SUDU oliy kasbiy ta'lim davlat ta'lim muassasasi

Fizik kimyo kafedrasi

KSE kursiga ko'ra: "Rentgen nurlari"

Bajarildi:

Naumova Daria Gennadievna

Tekshirildi:

dotsent, K.T.N.

Tanklevskaya N.M.

Chelyabinsk 2010 yil

Kirish

I bob. Rentgen nurlarining kashf etilishi

Kvitansiya

Materiya bilan o'zaro ta'sir

Biologik ta'sirlar

Roʻyxatdan oʻtish

Ilova

X-nurlari qanday olinadi

Tabiiy rentgen nurlari

II bob. rentgen nurlari

Ilova

Rasmni olish usuli

Rentgenografiyaning afzalliklari

Rentgenografiyaning kamchiliklari

rentgen nurlari

Qabul qilish printsipi

Floroskopiyaning afzalliklari

Floroskopiyaning kamchiliklari

Floroskopiyada raqamli texnologiyalar

Ko'p qatorli skanerlash usuli

Xulosa

Foydalanilgan adabiyotlar ro'yxati

Kirish

Rentgen nurlari elektromagnit to'lqinlar bo'lib, ularning fotonlarining energiyasi ultrabinafshadan gamma nurlanishgacha bo'lgan energiya diapazoni bilan belgilanadi, bu to'lqin uzunligi diapazoni 10−4 dan 10² Å gacha (10−14 dan 10−8 m gacha) mos keladi.

Ko'rinadigan yorug'lik kabi, rentgen nurlari fotografik plyonkaning qora rangga aylanishiga olib keladi. Bu xususiyat tibbiyot, sanoat va ilmiy tadqiqotlar uchun muhim ahamiyatga ega. O'rganilayotgan ob'ektdan o'tib, keyin fotoplyonkaga tushgan rentgen nurlanishi uning ichki tuzilishini tasvirlaydi. Rentgen nurlanishining kirib borish kuchi turli materiallar uchun farq qilganligi sababli, ob'ektning unchalik shaffof bo'lmagan qismlari fotosuratda nurlanish yaxshi o'tadigan joylarga qaraganda engilroq joylarni hosil qiladi. Shunday qilib, suyak to'qimasi teri va ichki organlarni tashkil etuvchi to'qimalarga qaraganda rentgen nurlari uchun kamroq shaffofdir. Shuning uchun rentgenogrammada suyaklar engilroq joylar sifatida ko'rinadi va radiatsiya uchun shaffofroq bo'lgan sinish joyini osongina aniqlash mumkin. Rentgen nurlari stomatologiyada tishlarning ildizlaridagi karies va xo'ppozlarni aniqlashda, sanoatda quyma, plastmassa va kauchuklardagi yoriqlarni aniqlash uchun ham qo'llaniladi.

X-nurlari kimyoda birikmalarni tahlil qilishda, fizikada esa kristallarning tuzilishini oʻrganishda qoʻllaniladi. Kimyoviy birikma orqali o'tadigan rentgen nurlari xarakterli ikkilamchi nurlanish hosil qiladi, uning spektroskopik tahlili kimyogarga birikma tarkibini aniqlash imkonini beradi. X-nurlari nurlari kristall moddaga tushganda, kristallning atomlari tomonidan tarqalib, fotografik plastinkada dog'lar va chiziqlarning aniq, muntazam tasvirini beradi, bu kristalning ichki tuzilishini aniqlashga imkon beradi. .

Saratonni davolashda rentgen nurlaridan foydalanish saraton hujayralarini o'ldirishiga asoslanadi. Biroq, u normal hujayralarga ham kiruvchi ta'sir ko'rsatishi mumkin. Shuning uchun rentgen nurlarini shu tarzda qo'llashda juda ehtiyot bo'lish kerak.

I bob. Rentgen nurlarining kashf etilishi

Rentgen nurlarining kashfiyoti Vilgelm Konrad Rentgenga tegishli. U birinchi bo'lib rentgen nurlari haqidagi maqolani nashr etdi va uni rentgen nurlari (rentgen) deb atadi. Rentgenning "Yangi turdagi nurlar to'g'risida" maqolasi 1895 yil 28 dekabrda Würzburg fizik-tibbiy jamiyatining jurnalida nashr etilgan. Biroq, bundan oldin rentgen nurlari olinganligi isbotlangan deb hisoblanadi. Rentgen o'z tajribalarida qo'llagan katod nurlari trubkasi J. Xittorf va V. Kruks tomonidan ishlab chiqilgan. Ushbu naycha ishlaganda rentgen nurlari hosil bo'ladi. Bu Kruksning tajribalarida va 1892 yildan boshlab Geynrix Gerts va uning shogirdi Filipp Lenardning fotoplastinkalarni qoralash orqali o'tkazgan tajribalarida ko'rsatilgan. Biroq, ularning hech biri o'z kashfiyotlarining ahamiyatini tushunmadi va natijalarini e'lon qilmadi. Shuningdek, Nikola Tesla 1897 yildan boshlab katod nurlari naychalari bilan tajriba o'tkazdi, rentgen nurlarini oldi, ammo natijalarini e'lon qilmadi.

Shu sababli, Rentgen o'zidan oldin qilingan kashfiyotlar haqida bilmas edi va keyinchalik uning nomi bilan atalgan nurlarni mustaqil ravishda - katod nurlari trubasining ishlashi paytida yuzaga keladigan floresansni kuzatganda kashf etdi. Rentgen bir yildan ko'proq vaqt davomida (1895 yil 8 noyabrdan 1897 yil martgacha) rentgen nurlarini o'rgandi va ular haqida atigi uchta nisbatan kichik maqolalarni nashr etdi, ammo ular yangi nurlarning shunday keng qamrovli tavsifini berdilarki, uning izdoshlarining yuzlab asarlari, keyin 12 yil davomida nashr etilgan, ular hech qanday muhim narsani qo'shish yoki o'zgartira olmadilar. Rentgen nurlariga qiziqishni yo'qotgan Rentgen hamkasblariga: "Men hamma narsani yozganman, vaqtingizni behuda sarflamang", dedi. Rentgenning shon-sharafi, shuningdek, o'z maqolasida e'lon qilgan rafiqasi qo'lining mashhur fotosurati (o'ngdagi rasmga qarang). Bunday shon-sharaf Rentgenga 1901 yilda fizika bo'yicha birinchi Nobel mukofotini keltirdi va Nobel qo'mitasi uning kashfiyotining amaliy ahamiyatini ta'kidladi. 1896 yilda birinchi marta "Rentgen nurlari" nomi ishlatilgan. Ba'zi mamlakatlarda eski nom saqlanib qolgan - rentgen nurlari. Rossiyada talaba V.K.ning taklifi bilan nurlar "Rentgen nurlari" deb atala boshlandi. Rentgen - Abram Fedorovich Ioffe.

Elektromagnit to'lqinlar shkalasidagi joylashuv

X-nurlari va gamma nurlarining energiya diapazonlari keng energiya diapazonida bir-biriga mos keladi. Ikkala turdagi nurlanish ham elektromagnit nurlanishdir va bir xil foton energiyasi bilan ekvivalentdir. Terminologik farq paydo bo'lish usulidadir - rentgen nurlari elektronlar ishtirokida (atomlarda yoki erkin) chiqariladi, gamma nurlanish esa atom yadrolarining qo'zg'alish jarayonlarida chiqariladi. Rentgen fotonlari 100 eV dan 250 keV gacha energiyaga ega, bu chastotasi 3 1016 Gts dan 6 1019 Gts gacha bo'lgan va to'lqin uzunligi 0,005 - 10 nm bo'lgan nurlanishga mos keladi (diapazonning pastki chegarasining umumiy qabul qilingan ta'rifi yo'q) to'lqin uzunligi shkalasida rentgen nurlari). Yumshoq rentgen nurlari eng past foton energiyasiga va nurlanish chastotasiga (va eng uzun to'lqin uzunligiga) ega, qattiq rentgen nurlari esa eng yuqori foton energiyasi va nurlanish chastotasiga (va eng qisqa to'lqin uzunligi) ega.

(V.K. Rentgen tomonidan olingan xotinining qo'lining rentgen fotosurati (rentgen))

)

Kvitansiya

Rentgen nurlari zaryadlangan zarrachalarning (asosan elektronlarning) kuchli tezlashishi yoki atomlar yoki molekulalarning elektron qobig'idagi yuqori energiyali o'tishlardan kelib chiqadi. Ikkala effekt ham rentgen naychalarida qo'llaniladi, ularda issiq katod tomonidan chiqarilgan elektronlar tezlashadi (bu holda rentgen nurlari chiqarilmaydi, chunki tezlanish juda kichik) va anodga urilib, ular keskin sekinlashadi ( bu holda rentgen nurlari chiqariladi: .bremsstrahlung deb ataladigan) va bir vaqtning o'zida anod qilingan metall atomlarining ichki elektron qobiqlaridan elektronlarni urib tushiradi. Qobiqlardagi bo'sh joylarni atomning boshqa elektronlari egallaydi. Bunday holda, rentgen nurlanishi anod materialining ma'lum bir energiya xarakteristikasi bilan chiqariladi (xarakterli nurlanish, chastotalar Moseley qonuni bilan belgilanadi:

Bu erda Z - anod elementining atom raqami, A va B - elektron qobiqning asosiy kvant soni n ning ma'lum bir qiymati uchun doimiylar). Hozirgi vaqtda anodlar asosan keramikadan, elektronlar uradigan qismi esa molibdendan tayyorlanadi. Tezlanish-sekinlashuv jarayonida elektronning kinetik energiyasining atigi 1% rentgen nurlanishiga o'tadi, energiyaning 99% issiqlikka aylanadi.

Rentgen nurlanishi zaryadlangan zarracha tezlatgichlarida ham ishlab chiqarilishi mumkin. T.N. Sinxrotron nurlanishi magnit maydonda zarrachalar dastasi burilib, ularning harakatiga perpendikulyar yo'nalishda tezlanishni boshdan kechirganda paydo bo'ladi. Sinxrotron nurlanishi yuqori chegaraga ega bo'lgan uzluksiz spektrga ega. Tegishli tanlangan parametrlar (magnit maydon kuchi va zarrachalar energiyasi) bilan rentgen nurlarini sinxrotron nurlanish spektrida ham olish mumkin.

Rentgen naychasining sxematik tasviri. X - rentgen nurlari, K - katod, A - anod (ba'zan antikatod deb ataladi), C - issiqlik qabul qiluvchi, Uh - katod filament kuchlanishi, Ua - tezlashtiruvchi kuchlanish, Win - suv sovutish kirishi, Wout - suv sovutish chiqishi (qarang X- nur trubkasi).

Materiya bilan o'zaro ta'sir

X-nurlari uchun deyarli har qanday moddaning sinishi ko'rsatkichi birlikdan juda oz farq qiladi. Buning oqibati shundaki, rentgen linzalarini yaratish mumkin bo'lgan material yo'q. Bundan tashqari, sirtga perpendikulyar ravishda tushganda, rentgen nurlari deyarli aks etmaydi. Shunga qaramay, rentgen nurlari optikasida rentgen nurlari uchun optik elementlarni qurish usullari topilgan.

Rentgen nurlari moddalarga kirib borishi mumkin va turli moddalar ularni turlicha yutadi. Rentgen nurlarining yutilishi rentgen fotografiyasida ularning eng muhim xususiyatidir. Rentgen nurlarining intensivligi yutuvchi qatlamda o'tgan yo'lga qarab eksponensial ravishda kamayadi (I = I0e-kd, bu erda d - qatlam qalinligi, k koeffitsienti Z3l3 ga proportsional, Z - elementning atom raqami, l to'lqin uzunligi).

Absorbsiya fotoabsorbtsiya va Komptonning tarqalishi natijasida sodir bo'ladi:

Fotoabsorbsiya deganda fotonning atom qobig'idan elektronni chiqarib tashlash jarayoni tushuniladi, bu esa foton energiyasining ma'lum bir minimal qiymatdan katta bo'lishini talab qiladi. Agar foton energiyasiga bog'liq bo'lgan yutilish hodisasi ehtimolini hisobga olsak, ma'lum bir energiyaga erishilganda, u (ehtimollik) maksimal qiymatiga keskin ortadi. Yuqori energiya qiymatlari uchun ehtimollik doimiy ravishda kamayadi. Bu qaramlik tufayli ular assimilyatsiya chegarasi borligini aytishadi. Yutish paytida urilgan elektronning o'rnini boshqa elektron egallaydi va foton energiyasi kamroq bo'lgan nurlanish deb ataladigan nurlanish chiqariladi. floresans jarayoni.

1. Pastga tushiruvchi transformator yordamida katod spiralining qizish darajasini o'zgartirish orqali (emissiya paytida hosil bo'lgan elektronlar soni volfram spirali qanchalik issiq bo'lishiga bog'liq bo'ladi va nurlanish kvantlari soni elektronlar soniga bog'liq bo'ladi). ;

2. Kuchaytiruvchi transformator tomonidan beriladigan yuqori kuchlanish qiymatini nay qutblariga – katod va anodga o‘zgartirish orqali (naychaning qutblariga kuchlanish qanchalik baland bo‘lsa, elektronlar shunchalik ko‘p kinetik energiya oladi. , bu ularning energiyasi tufayli anod moddasining bir nechta atomlari bilan o'z navbatida o'zaro ta'sir qilishi mumkin - qarang. guruch. 5; kam energiyaga ega elektronlar kamroq o'zaro ta'sirga kirishi mumkin).

Guruch. 7 - to'lqin uzunligining to'lqin energiyasiga bog'liqligi:

l - to'lqin uzunligi;
E - to'lqin energiyasi

· Harakatlanuvchi elektronlarning kinetik energiyasi qanchalik yuqori bo'lsa, ularning anodga ta'siri shunchalik kuchli bo'ladi va hosil bo'lgan rentgen nurlanishining to'lqin uzunligi shunchalik qisqa bo'ladi. Uzun to'lqin uzunligi va past penetratsion quvvatga ega bo'lgan rentgen nurlanishi "yumshoq", qisqa to'lqin uzunligi va yuqori penetratsion quvvatga ega bo'lgan rentgen nurlanishi "qattiq" deb ataladi.

Guruch. 8 - rentgen trubkasidagi kuchlanish va hosil bo'lgan rentgen nurlanishining to'lqin uzunligi o'rtasidagi bog'liqlik:

· Naychaning qutblariga kuchlanish qanchalik baland bo'lsa, ular bo'ylab potentsial farq shunchalik kuchli bo'ladi, shuning uchun harakatlanuvchi elektronlarning kinetik energiyasi yuqori bo'ladi. Naychadagi kuchlanish elektronlarning tezligini va ularning anod moddasi bilan to'qnashuv kuchini aniqlaydi, shuning uchun kuchlanish rentgen nurlanishining to'lqin uzunligini aniqlaydi.