Kus kasutatakse röntgenikiirgust? Röntgenikiirguse avastamise ja rakenduste ajalugu

18.08.2020

Röntgenikiirgus (sünonüüm röntgenkiirtele) on laia lainepikkuste vahemikuga (8·10-6 kuni 10-12 cm). Röntgenkiirgus tekib siis, kui laetud osakesed, enamasti elektronid, aeglustuvad aine aatomite elektriväljas. Saadud kvantidel on erinev energia ja nad moodustavad pideva spektri. Maksimaalne footoni energia sellises spektris on võrdne langevate elektronide energiaga. Kvantide maksimaalses energias (vaata). röntgenikiirgus, väljendatuna kiloelektron-voltides, on arvuliselt võrdne torule rakendatud pinge suurusega, väljendatuna kilovoltides. Aine läbimisel interakteerub röntgenikiirgus selle aatomite elektronidega. Kuni 100 keV energiaga röntgenkvantide puhul on kõige iseloomulikum interaktsiooni tüüp fotoelektriline efekt. Sellise interaktsiooni tulemusena kulutatakse kvantenergia täielikult elektroni aatomikihist väljatõmbamiseks ja sellele kineetilise energia edastamiseks. Röntgenikvanti energia suurenemisega fotoelektrilise efekti tõenäosus väheneb ja valdavaks muutub kvantide hajumise protsess vabadel elektronidel – nn Comptoni efekt. Sellise interaktsiooni tulemusena tekib ka sekundaarne elektron ja lisaks lendab välja primaarse kvanti energiast väiksema energiaga kvant. Kui röntgenkvanti energia ületab ühe megaelektronvoldi, võib tekkida nn paaritumisefekt, mille käigus tekivad elektron ja positroon (vt.). Järelikult aine läbimisel röntgenkiirguse energia väheneb, s.t selle intensiivsus väheneb. Kuna sellisel juhul neelduvad suurema tõenäosusega madala energiaga kvantid, rikastatakse röntgenkiirgust kõrgema energiaga kvantidega. Seda röntgenkiirguse omadust kasutatakse kvantide keskmise energia suurendamiseks, st selle jäikuse suurendamiseks. Röntgenikiirguse kõvaduse suurenemine saavutatakse spetsiaalsete filtrite abil (vt.). Röntgenikiirgust kasutatakse röntgendiagnostika jaoks (vt) ja (vt). Vaata ka Ioniseeriv kiirgus.

Röntgenkiirgus (sünonüüm: röntgenikiirgus, röntgenikiirgus) - kvantelektromagnetkiirgus lainepikkusega 250 kuni 0,025 A (või energiakvandid 5 10 -2 kuni 5 10 2 keV). 1895. aastal avastas selle V. K. Roentgen. Röntgenkiirgusega külgnevat elektromagnetilise kiirguse spektraalpiirkonda, mille energiakvandid ületavad 500 keV, nimetatakse gammakiirguseks (vt); kiirgus, mille energiakvandid on alla 0,05 keV, on ultraviolettkiirgus (vt.).

Seega, esindades suhteliselt väikest osa suurest elektromagnetilise kiirguse spektrist, mis hõlmab nii raadiolaineid kui ka nähtavat valgust, levib röntgenkiirgus, nagu iga elektromagnetiline kiirgus, valguse kiirusel (vaakumis umbes 300 tuhat km/s). ) ja seda iseloomustab lainepikkus λ (kaugus, mille ulatuses kiirgus levib ühel võnkeperioodil). Röntgenkiirgusel on ka mitmeid muid laineomadusi (murdumine, interferents, difraktsioon), kuid neid on palju keerulisem jälgida kui pikema lainepikkusega kiirguse puhul: nähtav valgus, raadiolained.

Röntgenikiirguse spektrid: a1 - pidev bremsstrahlung-spekter 310 kV juures; a - pidev bremsstrahlung spekter 250 kV juures, a1 - spekter filtreeritud 1 mm Cu, a2 - spekter filtreeritud 2 mm Cu, b - K-seeria volframliinil.

Röntgenikiirguse tekitamiseks kasutatakse röntgentorusid (vt), milles kiirete elektronide interaktsiooni anoodaine aatomitega tekib kiirgus. Röntgenikiirgust on kahte tüüpi: bremsstrahlung ja iseloomulikud. Bremsstrahlung röntgenkiirgus, millel on pidev spekter, mis sarnaneb tavalisele valge valgus. Intensiivsuse jaotus sõltuvalt lainepikkusest (joonis) on kujutatud kõvera abil maksimumiga; pikkade lainete suunas langeb kõver õrnalt, lühikeste lainete suunas aga järsult ja katkeb teatud lainepikkusel (λ0), mida nimetatakse pideva spektri lühilainepikkuse piiriks. λ0 väärtus on pöördvõrdeline toru pingega. Bremsstrahlung tekib kiirete elektronide interaktsioonist aatomituumadega. Bremsstrahlungi intensiivsus on otseselt võrdeline anoodivoolu tugevusega, toru pinge ruuduga ja anoodimaterjali aatomarvuga (Z).

Kui röntgentorus kiirendatud elektronide energia ületab anoodaine kriitilise väärtuse (selle energia määrab toru pinge Vcr, mis on selle aine jaoks kriitiline), siis tekib iseloomulik kiirgus. Iseloomulik spekter on joon, selle spektrijooned moodustavad jada, mida tähistatakse tähtedega K, L, M, N.

K-seeria on lühima lainepikkusega, L-seeria pikema lainepikkusega, M- ja N-seeriaid täheldatakse ainult rasketes elementides (K-seeria volframi Vcr on 69,3 kv, L-seeria puhul 12,1 kv). Iseloomulik kiirgus tekib järgmiselt. Kiired elektronid löövad aatomi elektronid sisekestast välja. Aatom ergastab ja naaseb seejärel põhiolekusse. Sel juhul täidavad välistest, vähem seotud kestadest pärit elektronid sisemistes kestades vabanevad ruumid ning kiirguvad iseloomuliku kiirguse footonid, mille energia on võrdne aatomi ergastatud ja põhiolekus energiate vahega. Sellel erinevusel (ja seega ka footoni energial) on teatud väärtus, mis on iseloomulik igale elemendile. See nähtus on elementide röntgenspektraalanalüüsi aluseks. Joonisel on kujutatud volframi joonspekter pideva bremsstrahlungi spektri taustal.

Röntgentorus kiirendatud elektronide energia muundatakse peaaegu täielikult soojusenergiaks (anoodi kuumeneb sel juhul tugevalt), ainult tühine osa (umbes 1% 100 kV lähedasel pingel) muundatakse bremsstrahlung-energiaks. .

Röntgenikiirguse kasutamine meditsiinis põhineb röntgenikiirguse ainesse neeldumise seadustel. Röntgenikiirguse neeldumine on täielikult sõltumatu neeldumismaterjali optilistest omadustest. Värvitu ja läbipaistev pliiklaas, mida kasutatakse röntgeniruumide personali kaitsmiseks, neelab röntgenikiirgust peaaegu täielikult. Seevastu paberileht, mis ei ole valgusele läbipaistev, röntgenikiirgust ei nõrgenda.

Homogeense (st teatud lainepikkusega) röntgenkiire intensiivsus neeldumiskihi läbimisel väheneb vastavalt eksponentsiaalseadusele (e-x), kus e on naturaallogaritmide alus (2,718) ja eksponent x on võrdne massi sumbumise koefitsiendi (μ / p) korrutisega cm 2 /g absorbendi paksuse kohta g / cm 2 (siin p on aine tihedus g / cm 3). Röntgenikiirgust nõrgendavad nii hajumine kui ka neeldumine. Vastavalt sellele on massi sumbumise koefitsient massi neeldumis- ja hajumistegurite summa. Massi neeldumistegur suureneb järsult neelduja aatomarvu (Z) suurenemisega (proportsionaalselt Z3 või Z5-ga) ja lainepikkuse suurenemisega (proportsionaalselt λ3-ga). Seda sõltuvust lainepikkusest täheldatakse neeldumisribades, mille piiridel koefitsient hüppab.

Massi hajumise koefitsient suureneb aine aatomarvu suurenedes. λ≥0,3Å puhul ei sõltu hajumistegur lainepikkusest, λ korral<0,ЗÅ он уменьшается с уменьшением λ.

Neeldumis- ja hajumistegurite vähenemine lainepikkuse kahanemisel põhjustab röntgenikiirguse läbitungimisvõime suurenemist. Luude massineeldumistegur [neeldumine on peamiselt tingitud Ca 3 (PO 4) 2 ] on peaaegu 70 korda suurem kui pehmete kudede puhul, kus neeldumine toimub peamiselt vee tõttu. See seletab, miks luude vari jääb röntgenülesvõtetel pehmete kudede taustal nii teravalt esile.

Ebahomogeense röntgenkiire levimisega läbi mis tahes keskkonna koos intensiivsuse vähenemisega kaasneb spektraalse koostise muutus, kiirguse kvaliteedi muutus: spektri pikalaineline osa neeldub suuremal määral kui lühilaineline osa, muutub kiirgus ühtlasemaks. Spektri pika lainepikkuse osa välja filtreerimine võimaldab parandada sügaval inimese kehas paiknevate koldete röntgenteraapia käigus süva- ja pinnadoosi suhet (vt röntgenfiltrid). Ebahomogeense röntgenkiire kvaliteedi iseloomustamiseks kasutatakse mõistet "poolne sumbuskiht (L)" - ainekiht, mis nõrgendab kiirgust poole võrra. Selle kihi paksus sõltub toru pingest, filtri paksusest ja materjalist. Poolsummutuskihtide mõõtmiseks kasutatakse tsellofaani (energiaga kuni 12 keV), alumiiniumi (20–100 keV), vaske (60–300 keV), pliid ja vaske (>300 keV). Pingetel 80–120 kV tekitatud röntgenikiirguse puhul võrdub 1 mm vase filtreerimisvõimega 26 mm alumiiniumiga, 1 mm pliid võrdub 50,9 mm alumiiniumiga.

Röntgenikiirguse neeldumine ja hajumine on tingitud selle korpuskulaarsetest omadustest; Röntgenikiirgus interakteerub aatomitega kehakeste (osakeste) - footonite voona, millest igaühel on teatud energia (pöördvõrdeline röntgenikiirte lainepikkusega). Röntgeni footonite energiavahemik on 0,05-500 keV.

Röntgenkiirguse neeldumine on tingitud fotoelektrilisest efektist: footoni neeldumisega elektronkihi poolt kaasneb elektroni väljutamine. Aatom ergastab ja naastes põhiolekusse kiirgab iseloomulikku kiirgust. Kiirgav fotoelektron kannab endaga kaasa kogu footoni energia (miinus elektroni sidumisenergia aatomis).

Röntgenkiirguse hajumine on tingitud hajutava keskkonna elektronidest. On olemas klassikaline hajumine (kiirguse lainepikkus ei muutu, kuid levimise suund muutub) ja lainepikkuse muutumisega hajumine - Comptoni efekt (hajutatud kiirguse lainepikkus on suurem kui langeva lainepikkus). Viimasel juhul käitub footon nagu liikuv pall ja footonite hajumine toimub Comntoni kujundliku väljendi kohaselt nagu piljardimäng footonite ja elektronidega: elektroniga põrkudes kannab footon osa oma energiast üle. sellele ja hajub, omades juba vähem energiat (vastavalt hajutatud kiirguse lainepikkus suureneb), lendab elektron aatomist välja tagasilöögienergiaga (neid elektrone nimetatakse Comptoni elektronideks ehk tagasilöögielektronideks). Röntgenkiirguse energia neeldumine toimub sekundaarsete elektronide (Compton ja fotoelektronid) moodustumisel ja energia ülekandmisel neile. Aine massiühikule ülekantud röntgenkiirguse energia määrab röntgenkiirguse neeldunud doosi. Selle annuse ühik 1 rad vastab 100 erg/g. Absorberi aines neeldunud energia tõttu toimub rida sekundaarseid protsesse, mis on tähtsust röntgendosimeetria jaoks, kuna just neil põhinevad röntgenikiirguse mõõtmismeetodid. (vt Dosimeetria).

Kõik gaasid ja paljud vedelikud, pooljuhid ja dielektrikud suurendavad röntgenikiirguse mõjul elektrijuhtivust. Juhtivuse leiavad parimad isoleermaterjalid: parafiin, vilgukivi, kumm, merevaik. Juhtivuse muutus on tingitud keskkonna ioniseerumisest, s.o neutraalsete molekulide eraldumisest positiivseteks ja negatiivseteks ioonideks (ionisatsiooni tekitavad sekundaarsed elektronid). Ionisatsiooni õhus kasutatakse röntgenkiirguse ekspositsioonidoosi (doos õhus) määramiseks, mida mõõdetakse röntgenikiirgusega (vt Ioniseeriva kiirguse doosid). 1 r annuse korral on neeldunud doos õhus 0,88 rad.

Röntgenikiirguse toimel aine molekulide ergastamise tulemusena (ja ioonide rekombinatsiooni käigus) ergastub paljudel juhtudel aine nähtav kuma. Röntgenkiirguse suure intensiivsusega täheldatakse õhu, paberi, parafiini jms nähtavat kuma (metallid on erand). Suurima nähtava valguse saagise annavad sellised kristalsed fosforid nagu Zn·CdS·Ag-fosfor ja teised, mida kasutatakse fluoroskoopias ekraanide jaoks.

Röntgenikiirguse toimel võivad aines toimuda ka erinevad keemilised protsessid: hõbehalogeniidide lagunemine (röntgenikiirguses kasutatav fotoefekt), vee ja vesinikperoksiidi vesilahuste lagunemine, tselluloidi omadused (hägusus ja kampri vabanemine), parafiini (hägusus ja pleegitamine) .

Täieliku muundamise tulemusena muundatakse kogu keemiliselt inertses aines neeldunud röntgenkiirgus soojuseks. Väga väikese soojushulga mõõtmiseks on vaja ülitundlikke meetodeid, kuid see on peamine meetod röntgenikiirguse absoluutseks mõõtmiseks.

Röntgenkiirgusega kokkupuutest tulenevad sekundaarsed bioloogilised mõjud on meditsiinilise kiiritusravi aluseks (vt.). Röntgenikiirgus, mille kvantid on 6–16 keV (efektiivsed lainepikkused 2–5 Å), neelduvad koe nahas peaaegu täielikult. Inimkeha; neid nimetatakse piirikiirteks või mõnikord ka Bucca kiirteks (vt Bucca rays). Sügava röntgenteraapia jaoks kasutatakse kõva filtreeritud kiirgust efektiivsete energiakvanditega 100 kuni 300 keV.

Röntgenikiirguse bioloogilist mõju tuleks arvesse võtta mitte ainult röntgenteraapias, vaid ka röntgendiagnostikas, aga ka kõigil muudel röntgenkiirgusega kokkupuutumise juhtudel, mis nõuavad kiirguskaitse kasutamist ( vaata).

Röntgenikiirgus on kõrge energiaga elektromagnetkiirguse liik. Seda kasutatakse aktiivselt erinevates meditsiiniharudes.

Röntgenikiirgus on elektromagnetlained, mille footonite energia elektromagnetlainete skaalal jääb ultraviolettkiirguse ja gammakiirguse vahele (~10 eV kuni ~1 MeV), mis vastab lainepikkustele ~10^3 kuni ~10^-2 angströmi. ~10^-7 kuni ~10^-12 m). See tähendab, et see on võrreldamatult tugevam kiirgus kui nähtav valgus, mis on sellel skaalal ultraviolett- ja infrapunakiirte (“termiliste”) vahel.

Röntgenikiirguse ja gammakiirguse piir eristatakse tinglikult: nende levialad ristuvad, gammakiirguse energia võib olla 1 keV. Need erinevad päritolu poolest: gammakiirgust kiirgavad aatomituumades toimuvate protsesside käigus, röntgenikiirgust aga elektronide (nii vabade kui ka aatomite elektronkestades olevate) protsesside käigus. Samas on footoni enda järgi võimatu kindlaks teha, millise protsessi käigus see tekkis, ehk jagunemine röntgeni- ja gammavahemikku on suuresti meelevaldne.

Röntgenkiirguse ulatus jaguneb pehmeks röntgenkiirguseks ja kõvaks. Nende vaheline piir on 2 angströmi ja 6 keV energia lainepikkuse tasemel.

Röntgenigeneraator on toru, milles luuakse vaakum. Seal on elektroodid - katood, millele rakendatakse negatiivset laengut, ja positiivselt laetud anood. Pinge nende vahel on kümneid kuni sadu kilovolte. Röntgeni footonite teke toimub siis, kui elektronid "eralduvad" katoodilt ja põrkuvad suurel kiirusel vastu anoodipinda. Saadud röntgenikiirgust nimetatakse "bremsstrahlungiks", selle footonitel on erinev lainepikkus.

Samal ajal tekivad iseloomuliku spektriga footonid. Osa anoodaine aatomites olevatest elektronidest on ergastatud, see tähendab, et see läheb kõrgematele orbiitidele ja naaseb seejärel normaalsesse olekusse, kiirgades teatud lainepikkusega footoneid. Mõlemat tüüpi röntgenikiirgust toodetakse standardses generaatoris.

Avastamise ajalugu

8. novembril 1895 avastas Saksa teadlane Wilhelm Konrad Roentgen, et mõned ained hakkavad "katoodkiirte" ehk katoodkiiretoru tekitatud elektronide voolu mõjul hõõguma. Ta selgitas seda nähtust teatud röntgenikiirte mõjuga – nii (“röntgenikiirteks”) nimetatakse seda kiirgust tänapäeval paljudes keeltes. Hiljem V.K. Röntgen uuris enda avastatud nähtust. 22. detsembril 1895 pidas ta sellel teemal loengu Würzburgi ülikoolis.

Hiljem selgus, et röntgenikiirgust oli ka varem vaadeldud, kuid siis ei antud sellega seotud nähtusi suure tähtsusega. Katoodkiiretoru leiutati juba ammu, kuid enne V.K. Röntgen, keegi ei pööranud suurt tähelepanu selle läheduses olevate fotoplaatide mustaks muutumisele jne. nähtusi. Teadmata oli ka läbitungiv kiirguse oht.

Tüübid ja nende mõju organismile

"Röntgenikiirgus" on kõige leebem läbitungiv kiirgus. Pehmete röntgenikiirgusega liigne kokkupuude on sarnane ultraviolettkiirgusega, kuid raskemal kujul. Nahale tekib põletus, kuid kahjustus on sügavam ja paraneb palju aeglasemalt.

Kõva röntgenikiirgus on täieõiguslik ioniseeriv kiirgus, mis võib põhjustada kiiritushaigust. Röntgenikiirguse kvantid võivad purustada nii inimkeha kudesid moodustavad valgumolekulid kui ka genoomi DNA molekulid. Kuid isegi kui röntgenikvant lõhub veemolekuli, pole see oluline: sel juhul tekivad keemiliselt aktiivsed vabad radikaalid H ja OH, mis ise on võimelised valkudele ja DNA-le mõjuma. Kiiritushaigus kulgeb seda raskemal kujul, mida rohkem on kahjustatud vereloomeorganid.

Röntgenikiirgusel on mutageenne ja kantserogeenne toime. See tähendab, et kiiritamise ajal suureneb rakkude spontaansete mutatsioonide tõenäosus ja mõnikord võivad terved rakud degenereeruda vähkkasvajateks. Pahaloomuliste kasvajate tõenäosuse suurenemine on igasuguse kokkupuute, sealhulgas röntgenikiirguse, tavapärane tagajärg. Röntgenikiirgus on kõige vähem ohtlik läbitungiv kiirgus, kuid see võib siiski olla ohtlik.

Röntgenkiirgus: rakendus ja kuidas see toimib

Röntgenkiirgust kasutatakse meditsiinis, aga ka muudes inimtegevuse valdkondades.

Fluoroskoopia ja kompuutertomograafia

Röntgenikiirguse kõige levinum rakendus on fluoroskoopia. Inimkeha "transsilluminatsioon" võimaldab saada üksikasjalikku pilti nii luudest (need on kõige selgemini nähtavad) kui ka siseorganite kujutistest.

Kehakudede erinev läbipaistvus röntgenikiirguses on seotud nende keemilise koostisega. Luude struktuuri eripära on see, et need sisaldavad palju kaltsiumi ja fosforit. Teised koed koosnevad peamiselt süsinikust, vesinikust, hapnikust ja lämmastikust. Fosfori aatom ületab hapnikuaatomi massi peaaegu kaks korda ja kaltsiumi aatom - 2,5 korda (süsinik, lämmastik ja vesinik on isegi hapnikust kergemad). Sellega seoses on röntgenfootonite neeldumine luudes palju suurem.

Lisaks kahemõõtmelistele "piltidele" võimaldab radiograafia luua elundist kolmemõõtmelise pildi: seda tüüpi radiograafiat nimetatakse kompuutertomograafiaks. Nendel eesmärkidel kasutatakse pehmeid röntgenikiirgusid. Ühel pildil saadud särituse hulk on väike: see on ligikaudu võrdne säritusega, mis saadakse 2-tunnise lennu ajal lennukis 10 km kõrgusel.

Röntgenikiirguse defektide tuvastamine võimaldab tuvastada toodete väikeseid sisemisi defekte. Selle jaoks kasutatakse kõvasid röntgenikiirgusid, kuna paljud materjalid (näiteks metall) on nende koostisaine suure aatommassi tõttu halvasti läbipaistvad.

Röntgendifraktsioon ja röntgenfluorestsentsanalüüs

Röntgenikiirgusel on omadused, mis võimaldavad neil üksikuid aatomeid üksikasjalikult uurida. Röntgendifraktsioonanalüüsi kasutatakse aktiivselt keemias (sh biokeemias) ja kristallograafias. Selle tööpõhimõte on röntgenikiirguse difraktsiooniline hajumine kristallide või kompleksmolekulide aatomite kaudu. Röntgendifraktsioonianalüüsi abil määrati DNA molekuli struktuur.

Röntgeni fluorestsentsanalüüs võimaldab kiiresti määrata aine keemilise koostise.

Kiiritusravi vorme on palju, kuid need kõik hõlmavad ioniseeriva kiirguse kasutamist. Kiiritusravi jaguneb kahte tüüpi: korpuskulaarne ja laineline. Korpuskulaarne kasutab alfaosakeste (heeliumi aatomite tuumad), beetaosakeste (elektronid), neutronite, prootonite, raskete ioonide vooge. Laine kasutab elektromagnetilise spektri kiiri - röntgeni- ja gammakiirgust.

Kiiritusravi meetodeid kasutatakse eelkõige onkoloogiliste haiguste raviks. Fakt on see, et kiirgus mõjutab eelkõige aktiivselt jagunevaid rakke, mistõttu kannatavad nii vereloomeorganid (nende rakud jagunevad pidevalt, toodavad järjest uusi punaseid vereliblesid). Vähirakud jagunevad samuti pidevalt ja on kiirgusele haavatavamad kui terved kuded.

Kasutatakse kiirgustaset, mis pärsib vähirakkude aktiivsust, mõjutades samal ajal mõõdukalt terveid. Kiirguse mõjul pole tegemist mitte rakkude kui selliste hävimisega, vaid nende genoomi – DNA molekulide – kahjustamisega. Hävitatud genoomiga rakk võib mõnda aega eksisteerida, kuid ei saa enam jaguneda, see tähendab, et kasvaja kasv peatub.

Kiiritusravi on kiiritusravi kõige leebem vorm. Lainekiirgus on pehmem kui korpuskulaarne kiirgus ja röntgenikiirgus on pehmem kui gammakiirgus.

Raseduse ajal

Raseduse ajal on ioniseeriva kiirguse kasutamine ohtlik. Röntgenikiirgus on mutageenne ja võib lootel põhjustada kõrvalekaldeid. Röntgenravi ei sobi rasedusega: seda saab kasutada ainult siis, kui on juba otsustatud aborti teha. Fluoroskoopia piirangud on pehmemad, kuid esimestel kuudel on see ka rangelt keelatud.

Hädaolukorras asendatakse röntgenuuring magnetresonantstomograafiaga. Kuid ka esimesel trimestril püüavad nad seda vältida (see meetod ilmus hiljuti ja täiesti kindlalt räägitakse kahjulike tagajärgede puudumisest).

Ühemõtteline oht tekib kokkupuutel summaarse doosiga vähemalt 1 mSv (vanades ühikutes - 100 mR). Lihtsa röntgenpildiga (näiteks fluorograafia tegemisel) saab patsient umbes 50 korda vähem. Sellise annuse korraga saamiseks peate läbima üksikasjaliku kompuutertomograafia.

See tähendab, et pelgalt 1-2-kordse "röntgeni" tegemine raseduse varases staadiumis ei ähvarda tõsiste tagajärgedega (kuid parem on mitte riskida).

Ravi sellega

Röntgenikiirgust kasutatakse peamiselt pahaloomuliste kasvajate vastases võitluses. See meetod on hea, sest see on väga tõhus: tapab kasvaja. See on halb, sest terved kuded ei ole palju paremad, neil on palju kõrvaltoimeid. Eriti ohustatud on hematopoeesi organid.

Praktikas kasutatakse röntgenikiirguse mõju vähendamiseks tervetele kudedele erinevaid meetodeid. Kiired on suunatud sellise nurga all, et nende ristumispiirkonnas tekib kasvaja (selle tõttu toimub põhiline energia neeldumine just seal). Mõnikord tehakse protseduur liikumisel: patsiendi keha pöörleb kiirgusallika suhtes ümber kasvajat läbiva telje. Samal ajal on terved kuded kiiritusvööndis ainult mõnikord ja haiged - kogu aeg.

Röntgenikiirgust kasutatakse teatud artroosi ja sarnaste haiguste ning nahahaiguste ravis. Sellisel juhul väheneb valu sündroom 50-90%. Kuna sel juhul kasutatav kiirgus on pehmem, siis kasvajate ravis esinevatele kõrvaltoimeid ei täheldata.

Röntgenkiirgus tekib siis, kui suurel kiirusel liikuvad elektronid suhtlevad ainega. Kui elektronid põrkuvad mis tahes aine aatomitega, kaotavad nad kiiresti oma kineetilise energia. Sel juhul muundatakse suurem osa sellest soojuseks ja väike osa, tavaliselt alla 1%, muundatakse röntgenienergiaks. See energia vabaneb kvantidena – osakestena, mida nimetatakse footoniteks, millel on energiat, kuid mille puhkemass on null. Röntgenfootonid erinevad oma energia poolest, mis on pöördvõrdeline nende lainepikkusega. Tavapärase röntgenikiirguse saamise meetodiga saadakse lai lainepikkuste vahemik, mida nimetatakse röntgenikiirguse spektriks. Spekter sisaldab väljendunud komponente, nagu on näidatud joonisel fig. 1.

Riis. 1. TAVALINE Röntgenispekter koosneb pidevast spektrist (kontiinum) ja iseloomulikest joontest (teravad piigid). Kia ja Kib jooned tekivad kiirendatud elektronide interaktsioonide tõttu sisemise K-kesta elektronidega.

Laia "kontiinumi" nimetatakse pidevaks spektriks või valgeks kiirguseks. Selle peal asetsevaid teravaid piike nimetatakse iseloomulikeks röntgenikiirguse joonteks. Kuigi kogu spekter on elektronide kokkupõrgete tulemus ainega, on selle laia osa ja joonte ilmnemise mehhanismid erinevad. Aine koosneb suurest hulgast aatomitest, millest igaühel on elektronkihtidega ümbritsetud tuum ja iga elektron teatud elemendi aatomi kestas hõivab teatud diskreetse energiataseme. Tavaliselt on need kestad ehk energiatasemed tähistatud sümbolitega K, L, M jne, alustades tuumale lähimast kestast. Kui piisavalt suure energiaga langev elektron põrkab kokku ühe aatomiga seotud elektroniga, lööb see elektroni oma kestast välja. Tühja ruumi võtab enda alla teine kesta elektron, mis vastab kõrgemale energiale. See viimane eraldab röntgenfootoni kiirgades liigset energiat. Kuna kesta elektronidel on diskreetsed energiaväärtused, on ka saadud röntgenfootonitel diskreetne spekter. See vastab teatud lainepikkuste teravatele tippudele, mille konkreetsed väärtused sõltuvad sihtelemendist. Iseloomulikud jooned moodustavad K-, L- ja M-seeria, olenevalt sellest, millisest kestast (K, L või M) elektron eemaldati. Röntgenikiirguse lainepikkuse ja aatomarvu vahelist seost nimetatakse Moseley seaduseks (joonis 2).

Riis. 2. Keemiliste elementide poolt kiiratava ISELOOMULIKU Röntgenkiirte lainepikkus sõltub elemendi aatomnumbrist. Kõver vastab Moseley seadusele: mida suurem on elemendi aatomnumber, seda lühem on tunnusjoone lainepikkus.

Röntgenikiirgust on võimalik saada mitte ainult elektronpommitamise teel, vaid ka kiiritades sihtmärki teisest allikast pärit röntgenikiirgusega. Sel juhul läheb aga suurem osa langeva kiire energiast iseloomulikku röntgenikiirguse spektrisse ja väga väike osa sellest langeb pidevasse spektrisse. Ilmselgelt peab langev röntgenikiir sisaldama footoneid, mille energiast piisab pommitava elemendi iseloomulike joonte ergastamiseks. Kõrge energiaprotsent iseloomuliku spektri kohta muudab selle röntgenikiirguse ergastamise meetodi teadusuuringute jaoks mugavaks.

Röntgentorud. Röntgenkiirguse saamiseks elektronide interaktsioonist ainega on vaja elektronide allikat, vahendeid nende kiirendamiseks suurele kiirusele ja sihtmärki, mis on võimeline taluma elektronide pommitamist ja tekitama röntgenikiirgust. nõutav intensiivsus. Seadet, millel on see kõik, nimetatakse röntgenitoruks. Varased uurijad kasutasid "sügava vaakum" torusid, nagu tänapäevased tühjendustorud. Vaakum neis ei olnud väga suur.

Tühjendustorud sisaldavad väikeses koguses gaasi ja kui toru elektroodidele rakendatakse suurt potentsiaalide erinevust, muutuvad gaasiaatomid positiivseteks ja negatiivseteks ioonideks. Positiivsed liiguvad negatiivse elektroodi (katoodi) poole ja sellele kukkudes löövad sealt elektronid välja ning need omakorda liiguvad positiivse elektroodi (anoodi) poole ning tekitavad seda pommitades röntgenfootonite voo. .

Kaasaegses Coolidge'i välja töötatud röntgentorus (joonis 3) on elektronide allikaks volframkatood, mis on kuumutatud kõrge temperatuur. Anoodi (või antikatoodi) ja katoodi vahelise suure potentsiaalide erinevuse tõttu kiirendab elektronid suure kiiruseni. Kuna elektronid peavad jõudma anoodile ilma aatomitega kokku põrkamata, on vaja väga suurt vaakumit, mille jaoks tuleb toru hästi evakueerida. See vähendab ka ülejäänud gaasiaatomite ioniseerumise tõenäosust ja sellega seotud külgvoolusid.

Riis. 3. Röntgentoru jahutus. Elektronidega pommitades kiirgab volframi antikatood iseloomulikke röntgenikiirgusid. Röntgenikiirguse ristlõige on väiksem kui tegelik kiiritatud ala. 1 - elektronkiir; 2 - katood fokusseeriva elektroodiga; 3 - klaaskest (toru); 4 - volframi sihtmärk (antikatood); 5 - katoodniit; 6 - tegelikult kiiritatud ala; 7 - efektiivne fookuspunkt; 8 - vase anood; 9 - aken; 10 - hajutatud röntgenikiirgus.

Röntgentorude disain võib olenevalt rakendusest ja nõuetest erineda.

Röntgenikiirgus
nähtamatu kiirgus, mis on võimeline läbima, kuigi erineval määral, kõiki aineid. Tegemist on elektromagnetkiirgusega, mille lainepikkus on umbes 10-8 cm.Nagu nähtav valgus, põhjustab röntgenikiirgus fotofilmi mustaks muutumist. See omadus on meditsiini, tööstuse ja teadusuuringute jaoks väga oluline. Uuritavat objekti läbides ja seejärel filmile langedes kujutab röntgenkiirgus sellel oma sisemist struktuuri. Kuna röntgenikiirguse läbitungimisvõime on erinevate materjalide puhul erinev, annavad sellele vähem läbipaistvad objekti osad fotol heledamad alad kui need, millest kiirgus hästi läbi tungib. Seega on luukoed röntgenikiirgusele vähem läbipaistvad kui naha ja siseorganite kuded. Seetõttu on röntgenpildil näha luud heledamate piirkondadena ja kiirgusele läbipaistvam murdekoht on üsna hõlpsasti tuvastatav. Röntgenpilti kasutatakse ka hambaravis kaariese ja abstsesside tuvastamiseks hambajuurtes, samuti tööstuses valude, plastide ja kummide pragude tuvastamiseks. Röntgenikiirgust kasutatakse keemias ühendite analüüsimiseks ja füüsikas kristallide struktuuri uurimiseks. Keemilist ühendit läbiv röntgenikiir põhjustab iseloomuliku sekundaarse kiirguse, mille spektroskoopiline analüüs võimaldab keemikul määrata ühendi koostist. Kristallilisele ainele langedes hajub röntgenikiir kristalli aatomite poolt, andes fotoplaadile selge korrapärase laikude ja triipude mustri, mis võimaldab kindlaks teha kristalli sisestruktuuri. Röntgenikiirguse kasutamine vähiravis põhineb sellel, et see tapab vähirakke. Siiski võib see avaldada soovimatut mõju normaalsetele rakkudele. Seetõttu tuleb röntgenikiirguse kasutamisel olla äärmise ettevaatusega. Röntgenkiirguse avastas saksa füüsik W. Roentgen (1845-1923). Tema nimi on jäädvustatud mõnes teises selle kiirgusega seotud füüsikalises terminis: ioniseeriva kiirguse doosi rahvusvahelist ühikut nimetatakse röntgeniks; röntgeniaparaadiga tehtud pilti nimetatakse radiograafiaks; Radioloogilise meditsiini valdkonda, mis kasutab haiguste diagnoosimiseks ja raviks röntgenikiirgust, nimetatakse radioloogiaks. Röntgen avastas kiirguse 1895. aastal Würzburgi ülikooli füüsikaprofessorina. Katoodkiirtega katseid tehes (elektronid voolavad lahendustorudes) märkas ta, et vaakumtoru lähedal asuv ekraan, mis on kaetud kristalse baariumtsüanoplatiniidiga, helendab eredalt, kuigi toru ise on kaetud musta papiga. Lisaks tegi Roentgen kindlaks, et tema avastatud tundmatute kiirte, mida ta nimetas röntgenikiirteks, läbitungiv jõud sõltus neelava materjali koostisest. Ta pildistas ka oma käe luid, asetades selle katoodkiirelahendustoru ja baariumtsüanoplatiniidiga kaetud ekraani vahele. Röntgeni avastusele järgnesid katsed teiste teadlaste poolt, kes avastasid palju uusi omadusi ja võimalusi selle kiirguse kasutamiseks. Suure panuse andsid M. Laue, W. Friedrich ja P. Knipping, kes demonstreerisid 1912. aastal röntgenikiirguse difraktsiooni, kui see läbib kristalli; W. Coolidge, kes 1913. aastal leiutas kuumutatud katoodiga kõrgvaakumröntgentoru; G. Moseley, kes tegi 1913. aastal kindlaks seose kiirguse lainepikkuse ja elemendi aatomnumbri vahel; G. ja L. Braggi, kes said 1915. aastal Nobeli preemia röntgendifraktsioonianalüüsi põhialuste väljatöötamise eest.
Röntgenikiirguse SAAMINE
Röntgenkiirgus tekib siis, kui suurel kiirusel liikuvad elektronid suhtlevad ainega. Kui elektronid põrkuvad mis tahes aine aatomitega, kaotavad nad kiiresti oma kineetilise energia. Sel juhul muundatakse suurem osa sellest soojuseks ja väike osa, tavaliselt alla 1%, muundatakse röntgenienergiaks. See energia vabaneb kvantidena – osakestena, mida nimetatakse footoniteks, millel on energiat, kuid mille puhkemass on null. Röntgenfootonid erinevad oma energia poolest, mis on pöördvõrdeline nende lainepikkusega. Tavapärase röntgenikiirguse saamise meetodiga saadakse lai lainepikkuste vahemik, mida nimetatakse röntgenikiirguse spektriks. Spekter sisaldab väljendunud komponente, nagu on näidatud joonisel fig. 1. Laia "kontiinumi" nimetatakse pidevaks spektriks või valgeks kiirguseks. Selle peal asetsevaid teravaid piike nimetatakse iseloomulikeks röntgenikiirguse joonteks. Kuigi kogu spekter on elektronide kokkupõrgete tulemus ainega, on selle laia osa ja joonte ilmnemise mehhanismid erinevad. Aine koosneb suurest hulgast aatomitest, millest igaühel on elektronkihtidega ümbritsetud tuum ja iga elektron teatud elemendi aatomi kestas hõivab teatud diskreetse energiataseme. Tavaliselt on need kestad ehk energiatasemed tähistatud sümbolitega K, L, M jne, alustades tuumale lähimast kestast. Kui piisavalt suure energiaga langev elektron põrkab kokku ühe aatomiga seotud elektroniga, lööb see elektroni oma kestast välja. Tühja ruumi võtab enda alla teine kesta elektron, mis vastab kõrgemale energiale. See viimane eraldab röntgenfootoni kiirgades liigset energiat. Kuna kesta elektronidel on diskreetsed energiaväärtused, on ka saadud röntgenfootonitel diskreetne spekter. See vastab teatud lainepikkuste teravatele tippudele, mille konkreetsed väärtused sõltuvad sihtelemendist. Iseloomulikud jooned moodustavad K-, L- ja M-seeria, olenevalt sellest, millisest kestast (K, L või M) elektron eemaldati. Röntgenikiirguse lainepikkuse ja aatomarvu vahelist seost nimetatakse Moseley seaduseks (joonis 2).

Kui elektron põrkab kokku suhteliselt raske tuumaga, siis see aeglustub ja selle kineetiline energia vabaneb ligikaudu sama energiaga röntgenfootonina. Kui ta lendab tuumast mööda, kaotab ta vaid osa oma energiast ja ülejäänu kandub üle teistele tema teele sattuvatele aatomitele. Iga energiakao akt viib teatud energiaga footoni emissioonini. Ilmub pidev röntgenspekter, mille ülempiir vastab kiireima elektroni energiale. See on pideva spektri moodustumise mehhanism ja maksimaalne energia (või minimaalne lainepikkus), mis fikseerib pideva spektri piiri, on võrdeline kiirenduspingega, mis määrab langevate elektronide kiiruse. Spektrijooned iseloomustavad pommitava sihtmärgi materjali, pideva spektri aga määrab elektronkiire energia ja see praktiliselt ei sõltu sihtmaterjalist. Röntgenikiirgust on võimalik saada mitte ainult elektronpommitamise teel, vaid ka kiiritades sihtmärki teisest allikast pärit röntgenikiirgusega. Sel juhul läheb aga suurem osa langeva kiire energiast iseloomulikku röntgenikiirguse spektrisse ja väga väike osa sellest langeb pidevasse spektrisse. Ilmselgelt peab langev röntgenikiir sisaldama footoneid, mille energiast piisab pommitava elemendi iseloomulike joonte ergastamiseks. Kõrge energiaprotsent iseloomuliku spektri kohta muudab selle röntgenikiirguse ergastamise meetodi teadusuuringute jaoks mugavaks.
Röntgentorud. Röntgenkiirguse saamiseks elektronide interaktsioonist ainega on vaja elektronide allikat, vahendeid nende kiirendamiseks suurele kiirusele ja sihtmärki, mis on võimeline taluma elektronide pommitamist ja tekitama röntgenikiirgust. soovitud intensiivsus. Seadet, millel on see kõik, nimetatakse röntgenitoruks. Varased uurijad kasutasid "sügava vaakum" torusid, nagu tänapäevased tühjendustorud. Vaakum neis ei olnud väga suur. Tühjendustorud sisaldavad väikeses koguses gaasi ja kui toru elektroodidele rakendatakse suurt potentsiaalide erinevust, muutuvad gaasiaatomid positiivseteks ja negatiivseteks ioonideks. Positiivsed liiguvad negatiivse elektroodi (katoodi) poole ja sellele kukkudes löövad sealt elektronid välja ning need omakorda liiguvad positiivse elektroodi (anoodi) poole ning tekitavad seda pommitades röntgenfootonite voo. . Kaasaegses Coolidge’i välja töötatud röntgentorus (joonis 3) on elektronide allikaks kõrge temperatuurini kuumutatud volframkatood. Anoodi (või antikatoodi) ja katoodi vahelise suure potentsiaalide erinevuse tõttu kiirendab elektronid suure kiiruseni. Kuna elektronid peavad jõudma anoodile ilma aatomitega kokku põrkamata, on vaja väga suurt vaakumit, mille jaoks tuleb toru hästi evakueerida. See vähendab ka ülejäänud gaasiaatomite ioniseerumise tõenäosust ja sellega seotud külgvoolusid.

Elektronid fokusseeritakse anoodile katoodi ümbritseva spetsiaalse kujuga elektroodi abil. Seda elektroodi nimetatakse teravustamiselektroodiks ja see moodustab koos katoodiga toru "elektroonilise prožektori". Elektronidega pommitav anood peab olema valmistatud tulekindlast materjalist, kuna suurem osa pommitavate elektronide kineetilisest energiast muundatakse soojuseks. Lisaks on soovitav, et anood oleks valmistatud suure aatomarvuga materjalist, kuna röntgenikiirgus suureneb koos aatomarvu suurenemisega. Kõige sagedamini valitakse anoodimaterjaliks volfram, mille aatomnumber on 74. Röntgentorude konstruktsioon võib olenevalt kasutustingimustest ja nõuetest olla erinev.
Röntgenkiirguse tuvastus
Kõik röntgenikiirguse tuvastamise meetodid põhinevad nende vastasmõjul ainega. Detektoreid võib olla kahte tüüpi: need, mis annavad pilti, ja need, mis ei anna. Esimeste hulka kuuluvad röntgenfluorograafia ja fluoroskoopia seadmed, mille puhul röntgenikiir läbib uuritavat objekti ning edasikantav kiirgus satub luminestsentsekraanile või filmile. Pilt ilmub tänu sellele, et uuritava objekti erinevad osad neelavad kiirgust erineval viisil – olenevalt aine paksusest ja koostisest. Luminestsentsekraaniga detektorites muundatakse röntgenikiirgus vahetult jälgitavaks pildiks, radiograafias aga salvestatakse see tundlikule emulsioonile ja seda saab jälgida alles pärast filmi ilmutamist. Teist tüüpi detektorid hõlmavad väga erinevaid seadmeid, milles röntgenikiirguse energia muundatakse elektrilisteks signaalideks, mis iseloomustavad kiirguse suhtelist intensiivsust. Nende hulka kuuluvad ionisatsioonikambrid, Geigeri loendur, proportsionaalne loendur, stsintillatsiooniloendur ja mõned spetsiaalsed kaadmiumsulfiidil ja seleniidil põhinevad detektorid. Praegu võib kõige tõhusamateks detektoriteks pidada stsintillatsiooniloendureid, mis töötavad hästi laias energiavahemikus.
Vaata ka OSAKESTE ANDURID . Detektor valitakse, võttes arvesse probleemi tingimusi. Näiteks kui on vaja täpselt mõõta hajutatud röntgenkiirguse intensiivsust, siis kasutatakse loendureid, mis võimaldavad mõõtmisi teha protsendi murdosade täpsusega. Kui on vaja registreerida palju hajuvaid kiiri, siis on soovitav kasutada röntgenfilmi, kuigi sellisel juhul pole intensiivsust sama täpsusega võimalik määrata.
Röntgen- JA GAMMADEFEKTOSKOOPIA
Üks levinumaid röntgenikiirte rakendusi tööstuses on materjali kvaliteedi kontroll ja vigade tuvastamine. Röntgenimeetod on mittepurustav, nii et katsetatavat materjali saab siis, kui leitakse, et see vastab nõutavatele nõuetele, sihtotstarbeliselt kasutada. Nii röntgen- kui ka gammavigade tuvastamine põhinevad röntgenikiirguse läbitungimisvõimel ja selle materjalides neeldumise omadustel. Läbitungimisvõimsuse määrab röntgenfootonite energia, mis sõltub kiirenduspingest röntgentorus. Seetõttu on paksude proovide ja raskmetallide, näiteks kulla ja uraani proovide jaoks vaja röntgeniallikat, millel on rohkem kõrgepinge, ja õhukeste proovide jaoks piisab madalama pingega allikast. Väga suurte valandite ja suurte valtsitud toodete gammakiirguse vigade tuvastamiseks kasutatakse betatroneid ja lineaarseid kiirendeid, mis kiirendavad osakesi energiani 25 MeV ja rohkem. Röntgenikiirguse neeldumine materjalis sõltub neelduja paksusest d ja neeldumistegurist m ning määratakse valemiga I = I0e-md, kus I on neeldurit läbiva kiirguse intensiivsus, I0 langeva kiirguse intensiivsus ja e = 2,718 on naturaallogaritmide alus. Antud materjali puhul on röntgenkiirguse antud lainepikkusel (või energial) neeldumistegur konstantne. Kuid röntgenikiirgusallika kiirgus ei ole monokromaatiline, vaid sisaldab laia lainepikkuste vahemikku, mille tulemusena sõltub neeldumine neelduja sama paksuse juures kiirguse lainepikkusest (sagedusest). Röntgenkiirgust kasutatakse laialdaselt kõigis tööstusharudes, mis on seotud metallide survega töötlemisega. Seda kasutatakse ka suurtükiväe tünnide, toiduainete, plastide, keerukate seadmete ja süsteemide testimiseks elektroonikatehnikas. (Sarnastel eesmärkidel kasutatakse ka neutronograafiat, mis kasutab röntgenikiirguse asemel neutronkiirte.) Röntgenikiirgust kasutatakse ka muudel eesmärkidel, näiteks maalide uurimiseks nende ehtsuse kindlakstegemiseks või täiendavate värvikihtide tuvastamiseks põhikihi kohal.
Röntgenkiirte DIFRAKTSIOON
Röntgendifraktsioon annab olulist teavet tahkete ainete – nende aatomstruktuuri ja kristallivormi –, aga ka vedelike, amorfsete kehade ja suurte molekulide kohta. Difraktsioonimeetodit kasutatakse ka aatomitevaheliste kauguste täpseks (veaga alla 10-5) määramiseks, pingete ja defektide tuvastamiseks ning monokristallide orientatsiooni määramiseks. Difraktsioonimuster võimaldab tuvastada tundmatuid materjale, samuti tuvastada lisandite olemasolu proovis ja määrata need. Röntgendifraktsioonimeetodi tähtsust kaasaegse füüsika arengule on vaevalt võimalik ülehinnata, kuna tänapäevane arusaam aine omadustest põhineb lõppkokkuvõttes andmetel aatomite paigutuse kohta erinevates keemilistes ühendites, sidemete olemuse kohta. nende vahel ja struktuursed defektid. Peamine vahend selle teabe saamiseks on röntgendifraktsiooni meetod. Rönton oluline keerukate suurte molekulide, näiteks elusorganismide geneetilise materjali desoksüribonukleiinhappe (DNA) struktuuride määramiseks. Vahetult pärast röntgenkiirguse avastamist koondus teaduslik ja meditsiiniline huvi nii selle kiirguse võimele läbi kehade tungida kui ka selle olemusele. Röntgenkiirguse difraktsiooni katsed piludel ja difraktsioonvõredel näitasid, et see kuulub elektromagnetkiirguse hulka ja selle lainepikkus on suurusjärgus 10-8-10-9 cm. Juba varem arvasid teadlased, eriti W. Barlow. et looduslike kristallide korrapärane ja sümmeetriline kuju on tingitud kristalli moodustavate aatomite järjestatud paigutusest. Mõnel juhul suutis Barlow kristalli struktuuri õigesti ennustada. Prognoositud aatomitevaheliste kauguste väärtus oli 10-8 cm Asjaolu, et aatomitevahelised kaugused osutusid suurusjärgusseteks röntgenikiirguse lainepikkuse suurusjärgus, võimaldas põhimõtteliselt jälgida nende difraktsiooni. Tulemuseks oli idee ühele kõige olulisemale katsele füüsika ajaloos. M. Laue korraldas selle idee eksperimentaalse testimise, mille viisid läbi tema kolleegid W. Friedrich ja P. Knipping. 1912. aastal avaldasid nad kolm oma tööd röntgendifraktsiooni tulemuste kohta. Röntgendifraktsiooni põhimõtted. Röntgendifraktsiooni fenomeni mõistmiseks tuleb käsitleda järjekorras: esiteks röntgenkiirguse spektrit, teiseks kristallstruktuuri olemust ja kolmandaks difraktsiooni nähtust ennast. Nagu eespool mainitud, koosneb iseloomulik röntgenikiirgus kõrge monokromaatilisuse astmega spektrijoontest, mille määrab anoodimaterjal. Filtrite abil saate valida neist kõige intensiivsema. Seetõttu on anoodimaterjali sobival viisil valides võimalik saada väga täpselt määratletud lainepikkuse väärtusega peaaegu monokromaatilise kiirguse allikas. Iseloomuliku kiirguse lainepikkused on tavaliselt vahemikus 2,285 kroomi puhul kuni 0,558 hõbeda puhul (erinevate elementide väärtused on teada kuue märgilise numbrini). Anoodile langevate elektronide aeglustumise tõttu kattub iseloomulik spekter palju väiksema intensiivsusega pideva "valge" spektriga. Seega võib igalt anoodilt saada kahte tüüpi kiirgust: karakteristlikku ja bremsstrahlung-kiirgust, millest igaüks mängib omal moel olulist rolli. Aatomid kristallstruktuuris paiknevad korrapäraste ajavahemike järel, moodustades identsete rakkude jada – ruumilise võre. Mõned võred (näiteks enamiku tavaliste metallide jaoks) on üsna lihtsad, teised (näiteks valgu molekulide jaoks) on aga üsna keerulised. Kristalli struktuuri iseloomustab järgmine: kui ühe raku mingist etteantud punktist nihkuda naaberraku vastavasse punkti, siis leitakse täpselt samasugune aatomikeskkond. Ja kui mõni aatom asub ühe raku ühes või teises punktis, siis asub sama aatom mis tahes naaberraku samaväärses punktis. See põhimõte kehtib rangelt täiusliku, ideaalis korrastatud kristalli puhul. Paljud kristallid (näiteks metallilised tahked lahused) on aga mingil määral korrastamata; kristallograafiliselt samaväärsed kohad võivad olla hõivatud erinevate aatomitega. Nendel juhtudel ei määrata iga aatomi asukohta, vaid ainult aatomi asukohta, mis on "statistiliselt keskmistatud" suure hulga osakeste (või rakkude) kohta. Difraktsiooni nähtust käsitletakse artiklis OPTIKAS ja lugeja võib enne edasiliikumist sellele artiklile viidata. See näitab, et kui lained (näiteks heli, valgus, röntgenikiirgus) läbivad väikese pilu või augu, siis viimast võib pidada sekundaarseks lainete allikaks ja pilu või augu kujutis koosneb vahelduvast valgusest. ja tumedad triibud. Edasi, kui esineb perioodiline aukude või pilude struktuur, siis erinevatest aukudest tulevate kiirte võimendavate ja sumbuvate interferentside tulemusena tekib selge difraktsioonimuster. Röntgendifraktsioon on kollektiivne hajumisnähtus, milles aukude ja hajumiskeskuste rolli mängivad perioodiliselt paiknevad kristallstruktuuri aatomid. Nende kujutiste vastastikune võimendamine teatud nurkade all annab difraktsioonimustri, mis on sarnane sellele, mis tuleneks valguse difraktsioonist kolmemõõtmelisel difraktsioonvõrel. Hajumine toimub langeva röntgenikiirguse interaktsiooni tõttu kristallis olevate elektronidega. Tulenevalt asjaolust, et röntgenkiirguse lainepikkus on samas suurusjärgus aatomi mõõtmetega, on hajuva röntgenkiirguse lainepikkus sama, mis langeval. See protsess on elektronide sunnitud võnkumiste tulemus langevate röntgenikiirte toimel. Mõelge nüüd aatomile, millel on seotud elektronide pilv (tuuma ümbritsev), millele langevad röntgenikiired. Kõigis suundades olevad elektronid hajutavad langevat samaaegselt ja kiirgavad oma sama lainepikkusega, kuigi erineva intensiivsusega röntgenkiirgust. Hajutatud kiirguse intensiivsus on seotud elemendi aatomnumbriga, kuna aatomarv on võrdne orbiidi elektronide arvuga, mis võivad hajumises osaleda. (Seda intensiivsuse sõltuvust hajuva elemendi aatomarvust ja intensiivsuse mõõtmise suunast iseloomustab aatomhajumisfaktor, mis mängib kristallide struktuuri analüüsimisel äärmiselt olulist rolli.) Olgu valige kristallstruktuuris lineaarne aatomite ahel, mis asuvad üksteisest samal kaugusel, ja arvestage nende difraktsioonimustriga. Juba on märgitud, et röntgenikiirguse spekter koosneb pidevast osast ("kontiinum") ja intensiivsemate joonte komplektist, mis on iseloomulikud anoodimaterjaliks olevale elemendile. Oletame, et filtreerisime välja pideva spektri ja saime peaaegu monokromaatilise röntgenkiire, mis oli suunatud meie lineaarsele aatomiahelale. Võimendustingimus (võimendav interferents) on täidetud, kui naaberaatomite poolt hajutatud lainete teede erinevus on lainepikkuse kordne. Kui kiir langeb nurga a0 all intervalliga a (periood) eraldatud aatomirea suhtes, siis difraktsiooninurga a korral kirjutatakse võimendusele vastav teeerinevus a(cos a - cosa0) = hl, kus l on lainepikkus ja h on täisarv (joonised 4 ja 5).

Selle lähenemisviisi laiendamiseks kolmemõõtmelisele kristallile on vaja ainult valida aatomite read kristallis kahes teises suunas ja lahendada nii saadud kolm võrrandit ühiselt kolme kristalli telje jaoks perioodidega a, b ja c. Ülejäänud kaks võrrandit on

Need on kolm põhilist Laue võrrandit röntgendifraktsiooni jaoks, kusjuures numbrid h, k ja c on difraktsioonitasandi Milleri indeksid.
Vaata ka KRISTALLID JA KRISTALLOGRAAFIA. Arvestades mis tahes Laue võrrandit, näiteks esimest, võib märgata, et kuna a, a0, l on konstandid ja h = 0, 1, 2, ..., saab selle lahendit esitada koonuste hulgana ühine telg a (joonis . viis). Sama kehtib ka suundade b ja c kohta. Üldise kolmemõõtmelise hajumise (difraktsiooni) puhul peab kolmel Laue võrrandil olema ühine lahend, s.t. kolm difraktsioonikoonust, mis asuvad kummalgi teljel, peavad ristuma; ühine ristumisjoon on näidatud joonisel fig. 6. Võrrandite ühislahendus viib Braggi-Wulfi seaduseni:

l = 2(d/n)sinq, kus d on tasandite vaheline kaugus indeksiga h, k ja c (periood), n = 1, 2, ... on täisarvud (difraktsioonijärk) ja q on nurk moodustub langeva kiire (nagu ka difraktsiooniga) kristalli tasapinnaga, milles difraktsioon toimub. Analüüsides Braggi - Wolfe'i seaduse võrrandit monokromaatilise röntgenkiire teel asuva monokristalli jaoks, võime järeldada, et difraktsiooni ei ole lihtne jälgida, kuna l ja q on fikseeritud ning sinq DIFRAKTSIOONALÜÜSI MEETODID
Laue meetod. Laue meetod kasutab pidevat "valget" röntgenkiirguse spektrit, mis on suunatud statsionaarsele monokristallile. Perioodi d konkreetse väärtuse jaoks valitakse kogu spektrist automaatselt Bragg-Wulfi tingimusele vastav lainepikkus. Sel viisil saadud Laue mustrid võimaldavad hinnata hajuvate kiirte suundi ja sellest tulenevalt ka kristallitasandite orientatsioone, mis võimaldab teha olulisi järeldusi ka kristalli sümmeetria, orientatsiooni ja olemasolu kohta. selle puudustest. Sel juhul läheb aga kaotsi info ruumiperioodi d kohta. Joonisel fig. 7 on Lauegrami näide. Röntgenkiirtekile asus kristalli sellel küljel, mis oli vastupidine sellele küljele, millele allikast langes röntgenikiir.

Debye-Scherreri meetod (polükristalliliste proovide jaoks). Erinevalt eelmisest meetodist kasutatakse siin monokromaatilist kiirgust (l = const) ja nurka q muudetakse. See saavutatakse polükristallilise proovi abil, mis koosneb arvukatest juhusliku orientatsiooniga väikestest kristallidest, mille hulgas on neid, mis vastavad Bragg-Wulfi tingimusele. Difraktsiooniga kiired moodustavad koonuseid, mille telg on suunatud piki röntgenikiirt. Pildistamiseks kasutatakse tavaliselt kitsast röntgenkiirte riba silindrilises kassetis ja röntgenikiirgus levib piki läbimõõtu filmis olevate aukude kaudu. Sel viisil saadud debyegramm (joonis 8) sisaldab täpset teavet perioodi d kohta, s.o. kristalli struktuuri kohta, kuid ei anna seda teavet, mida Lauegram sisaldab. Seetõttu täiendavad mõlemad meetodid üksteist. Vaatleme mõnda Debye-Scherreri meetodi rakendust.

Keemiliste elementide ja ühendite identifitseerimine. Debyegrammi järgi määratud nurga q järgi saab arvutada antud elemendile või ühendile iseloomuliku tasanditevahelise kauguse d. Praeguseks on koostatud palju d väärtuste tabeleid, mis võimaldavad tuvastada mitte ainult üht või teist keemilist elementi või ühendit, vaid ka sama aine erinevaid faasiolekuid, mis ei anna alati keemilist analüüsi. Perioodi d sõltuvusest kontsentratsioonist on võimalik ka suure täpsusega määrata teise komponendi sisaldust asendussulamites.
Stressianalüüs. Mõõdetud tasanditevaheliste vahekauguste erinevusest kristallides erinevatel suundadel, teades materjali elastsusmoodulit, on võimalik suure täpsusega arvutada selles väikseid pingeid.
Kristallide eelisorientatsiooni uuringud. Kui polükristallilise proovi väikesed kristallid ei ole täiesti juhuslikult orienteeritud, on Debyegrami rõngad erineva intensiivsusega. Väljendatud eelistatud orientatsiooni olemasolul koonduvad intensiivsuse maksimumid pildil üksikutesse kohtadesse, mis sarnanevad üksikkristalli kujutisega. Näiteks sügavkülmvaltsimise ajal omandab metallleht tekstuuri - kristalliitide väljendunud orientatsiooni. Debaygrammi järgi saab hinnata materjali külmtöötluse olemust.
Terade suuruste uurimine. Kui polükristalli tera suurus on üle 10-3 cm, koosnevad Debyegrami jooned üksikutest täppidest, kuna sel juhul ei piisa kristalliitide arvust kogu nurkade väärtuste vahemiku katmiseks. q. Kui kristalliidi suurus on alla 10-5 cm, muutuvad difraktsioonijooned laiemaks. Nende laius on pöördvõrdeline kristalliitide suurusega. Laienemine toimub samal põhjusel, et pilude arvu vähenemine vähendab difraktsioonvõre eraldusvõimet. Röntgenikiirgus võimaldab määrata tera suurusi vahemikus 10-7-10-6 cm.
Üksikute kristallide meetodid. Selleks, et kristalli difraktsioon annaks teavet mitte ainult ruumilise perioodi, vaid ka iga difraktsioonitasandite komplekti orientatsiooni kohta, kasutatakse pöörleva monokristalli meetodeid. Kristallile langeb monokromaatiline röntgenkiir. Kristall pöörleb ümber peatelje, mille puhul Laue võrrandid on täidetud. Sel juhul muutub nurk q, mis sisaldub Braggi-Wulfi valemis. Difraktsioonimaksimumid asuvad Laue difraktsioonikoonuste ristumiskohas kile silindrilise pinnaga (joonis 9). Tulemuseks on joonisel fig 1 näidatud tüüpi difraktsioonimuster. 10. Erinevate difraktsioonijärjestuste kattumise tõttu ühes punktis on aga võimalikud tüsistused. Meetodit saab oluliselt täiustada, kui samaaegselt kristalli pöörlemisega ka kilet teatud viisil liigutada.

Vedelike ja gaaside uuringud. On teada, et vedelikel, gaasidel ja amorfsetel kehadel pole õiget kristallstruktuuri. Kuid ka siin on molekulides aatomite vahel keemiline side, mille tõttu jääb nendevaheline kaugus peaaegu konstantseks, kuigi molekulid ise on ruumis juhuslikult orienteeritud. Sellised materjalid annavad ka suhteliselt väikese arvu määrdunud maksimumidega difraktsioonimustri. Sellise pildi töötlemine kaasaegsete meetoditega võimaldab saada teavet isegi selliste mittekristalliliste materjalide struktuuri kohta.
SPEKTROKEEMILINE RÖNTGANALÜÜS
Ch.Barkla (1877-1944) avastas juba paar aastat pärast röntgenikiirte avastamist, et kui ainele mõjub suure energiaga röntgeni voog, siis tekivad sekundaarsed fluorestseeruvad röntgenikiirgused, mis on iseloomulikud allolevale elemendile. Uuring. Varsti pärast seda mõõtis G. Moseley oma katsete seerias erinevate elementide elektronpommitamisel saadud esmase iseloomuliku röntgenkiirguse lainepikkusi ning järeldas lainepikkuse ja aatomarvu vahelise seose. Need katsed ja Braggi röntgenspektromeetri leiutamine panid aluse spektrokeemilisele röntgenanalüüsile. Röntgenikiirguse võimalused keemiline analüüs tunti kohe ära. Spektrograafid loodi registreerimisega fotoplaadil, milles uuritav proov toimis röntgentoru anoodina. Kahjuks osutus see tehnika väga töömahukaks ja seetõttu kasutati seda ainult siis, kui tavapärased keemilise analüüsi meetodid ei olnud kasutatavad. Silmapaistev näide uuenduslikust uurimistööst analüütilise röntgenspektroskoopia valdkonnas oli 1923. aastal G. Hevesy ja D. Costeri uue elemendi – hafnium – avastus. Suure võimsusega röntgenitorude väljatöötamine radiograafia jaoks ja tundlike detektorite väljatöötamine radiokeemiliste mõõtmiste jaoks Teise maailmasõja ajal aitas suuresti kaasa röntgenspektrograafia kiirele kasvule järgnevatel aastatel. See meetod on muutunud laialt levinud tänu analüüsi kiirusele, mugavusele, mittepurustavale iseloomule ning täieliku või osalise automatiseerimise võimalusele. Seda saab kasutada kõigi elementide kvantitatiivse ja kvalitatiivse analüüsi probleemides, mille aatomnumber on suurem kui 11 (naatrium). Ja kuigi tavaliselt kasutatakse proovis kõige olulisemate komponentide määramiseks röntgenspektrokeemilist analüüsi (alates 0,1-100%), sobib see mõnel juhul 0,005% ja isegi väiksemate kontsentratsioonide jaoks.
Röntgenikiirguse spektromeeter. Kaasaegne röntgenspektromeeter koosneb kolmest põhisüsteemist (joon. 11): ergastussüsteemid, s.o. volframist või muust tulekindlast materjalist anoodi ja toiteallikaga röntgentoru; analüüsisüsteemid, s.o. kahe mitme piluga kollimaatoriga analüsaatori kristall, samuti spektrogoniomeeter peenreguleerimiseks; ja registreerimissüsteemid Geigeri või proportsionaal- või stsintillatsiooniloenduriga, samuti alaldi, võimendi, loendurid ja kaardisalvesti või muu salvestusseade.

Röntgenikiirguse fluorestsentsanalüüs. Analüüsitud proov asub põnevate röntgenikiirte teel. Uuritava proovi piirkond isoleeritakse tavaliselt soovitud läbimõõduga auguga maskiga ja kiirgus läbib paralleelse kiirte moodustavat kollimaatorit. Analüsaatori kristalli taga väljastab pilukollimaator detektori jaoks hajutatud kiirgust. Tavaliselt on maksimaalne nurk q piiratud 80-85°-ga, nii et ainult röntgenikiirgus, mille lainepikkus l on seotud tasapinnalise vahekaugusega d võrratuse l võrra. Röntgeni mikroanalüüs.Ülalkirjeldatud lameanalüsaatori kristallspektromeetrit saab kohandada mikroanalüüsi jaoks. See saavutatakse proovi poolt kiiratava primaarse või sekundaarse röntgenkiire kitsendamisega. Proovi efektiivse suuruse või kiirgusava vähenemine toob aga kaasa registreeritud difrakteerunud kiirguse intensiivsuse vähenemise. Seda meetodit saab täiustada, kasutades kõverat kristallspektromeetrit, mis võimaldab registreerida lahkneva kiirguse koonust, mitte ainult kollimaatori teljega paralleelset kiirgust. Sellise spektromeetriga saab tuvastada osakesi, mille suurus on väiksem kui 25 µm. Veelgi suurem analüüsitava proovi suuruse vähendamine saavutatakse R. Kasteni leiutatud röntgen-elektronsondi mikroanalüsaatoriga. Siin ergastab kõrgelt fokuseeritud elektronkiir proovi iseloomulikku röntgenikiirgust, mida seejärel analüüsitakse painutatud kristallspektromeetriga. Sellise seadme abil on võimalik tuvastada 1 μm läbimõõduga proovis aine koguseid suurusjärgus 10–14 g. Samuti on välja töötatud proovi elektronkiire skaneerimisega installatsioonid, mille abil on võimalik saada kahemõõtmeline jaotus muster üle selle elemendi proovi, mille iseloomulikule kiirgusele spektromeeter on häälestatud.
MEDITSIINILINE RÖNTGENDIAGNOOS
Röntgentehnoloogia areng on oluliselt vähendanud säritusaega ja parandanud piltide kvaliteeti, võimaldades uurida isegi pehmeid kudesid.
Fluorograafia. See diagnostikameetod seisneb varjukujutise pildistamises poolläbipaistvalt ekraanilt. Patsient asetatakse röntgenikiirguse allika ja lameekraani vahele, mis koosneb fosforist (tavaliselt tseesiumjodiidist), mis röntgenikiirgusega kokkupuutel helendab. Erineva tihedusega bioloogilised koed tekitavad erineva intensiivsusega röntgenikiirguse varje. Radioloog uurib fluorestsentsekraanil olevat varjupilti ja paneb diagnoosi. Varem tugines radioloog pildi analüüsimisel nägemisele. Nüüd on erinevaid süsteeme, mis võimendavad pilti, kuvavad seda teleriekraanil või salvestavad andmeid arvuti mällu.
Radiograafia. Röntgenpildi salvestamist otse fotofilmile nimetatakse radiograafiaks. Sel juhul asub uuritav elund röntgeniallika ja filmi vahel, mis fikseerib informatsiooni elundi seisundi kohta antud ajahetkel. Korduv radiograafia võimaldab hinnata selle edasist arengut. Radiograafia võimaldab väga täpselt uurida luukoe terviklikkust, mis koosneb peamiselt kaltsiumist ja on röntgenikiirgusele läbipaistmatu, samuti lihaskoe rebendeid. Tema abiga analüüsitakse paremini kui stetoskoobi või kuulamise abil kopsude seisukorda põletiku, tuberkuloosi või vedeliku olemasolu korral. Radiograafia abil määratakse südame suurus ja kuju, samuti selle muutuste dünaamika südamehaigust põdevatel patsientidel.
kontrastained. Röntgenikiirgusele läbipaistvad kehaosad ja üksikute elundite õõnsused muutuvad nähtavaks, kui need on täidetud kontrastainega, mis on organismile kahjutu, kuid võimaldab visualiseerida siseorganite kuju ja kontrollida nende toimimist. Patsient võtab kontrastaineid suukaudselt (nt baariumisoolad seedetrakti uurimisel) või manustatakse neid intravenoosselt (nt joodi sisaldavad lahused neerude ja kuseteede uurimisel). Viimastel aastatel on need meetodid aga välja tõrjutud radioaktiivsete aatomite ja ultraheli kasutamisel põhinevate diagnostiliste meetoditega.
CT skaneerimine. 1970. aastatel töötati välja uus röntgendiagnostika meetod, mis põhines keha või selle osade terviklikul fotol. Õhukeste kihtide ("lõikude") pilte töötleb arvuti ja lõplik pilt kuvatakse monitori ekraanil. Seda meetodit nimetatakse kompuuterröntgentomograafiaks. Seda kasutatakse laialdaselt kaasaegses meditsiinis infiltraatide, kasvajate ja muude ajuhäirete diagnoosimiseks, samuti kehasiseste pehmete kudede haiguste diagnoosimiseks. See tehnika ei nõua võõraste kontrastainete sisseviimist ning on seetõttu kiirem ja tõhusam kui traditsioonilised tehnikad.
Röntgenikiirguse BIOLOOGILINE TOIMING
Röntgenikiirguse kahjulik bioloogiline mõju avastati vahetult pärast selle avastamist Röntgeni poolt. Selgus, et uus kiirgus võib tekitada midagi tugeva päikesepõletuse (erüteemi) taolist, millega kaasneb aga sügavam ja püsivam nahakahjustus. Ilmuvad haavandid muutusid sageli vähiks. Paljudel juhtudel tuli amputeerida sõrmed või käed. Oli ka surmajuhtumeid. On leitud, et nahakahjustusi saab vältida kokkupuuteaja ja doosi vähendamise, varjestuse (nt plii) ja kaugjuhtimispultide kasutamisega. Kuid järk-järgult ilmnesid röntgenkiirgusega kokkupuute muud pikaajalisemad mõjud, mida seejärel kinnitati ja uuriti katseloomadel. Röntgenikiirguse, aga ka muu ioniseeriva kiirguse (näiteks radioaktiivsete materjalide kiirgava gammakiirguse) mõjud on järgmised: 1) ajutised muutused vere koostises pärast suhteliselt väikest liigset kokkupuudet; 2) pöördumatud muutused vere koostises (hemolüütiline aneemia) pärast pikaajalist liigset kokkupuudet; 3) vähktõve (sh leukeemia) esinemissageduse tõus; 4) kiirem vananemine ja varajane surm; 5) katarakti esinemine. Lisaks on bioloogilised katsed hiirte, küülikute ja kärbeste (Drosophila) peal näidanud, et isegi väikesed doosid suurte populatsioonide süstemaatilisel kiiritamisel põhjustavad mutatsioonikiiruse suurenemise tõttu kahjulikke geneetilisi mõjusid. Enamik geneetikuid tunnistab nende andmete rakendatavust inimkehale. Mis puudutab röntgenkiirguse bioloogilist mõju inimkehale, siis selle määrab kiirgusdoosi tase ja ka see, milline konkreetne kehaorgan kiirgusega kokku puutus. Näiteks verehaigused on põhjustatud verd moodustavate organite, peamiselt luuüdi kiiritusest, ja geneetilised tagajärjed - suguelundite kiiritamine, mis võib samuti põhjustada steriilsust. Teadmiste kogunemine röntgenikiirguse mõju kohta inimkehale on viinud riiklike ja rahvusvaheliste lubatud kiirgusdooside standardite väljatöötamiseni, mis on avaldatud erinevates teatmeteostes. Lisaks röntgenikiirgusele, mida inimesed sihipäraselt kasutavad, on ka nn hajutatud külgkiirgus, mis tekib erinevatel põhjustel, näiteks plii kaitseekraani ebatäiuslikkusest tingitud hajumise tõttu, mis ei neelavad selle kiirguse täielikult. Lisaks tekitavad paljud elektriseadmed, mis ei ole ette nähtud röntgenikiirgust tekitama, kõrvalproduktina siiski röntgenikiirgust. Selliste seadmete hulka kuuluvad elektronmikroskoobid, kõrgepinge alaldi lambid (kenotronid), aga ka vananenud värvitelerite kineskoobid. Kaasaegsete värvikineskoopide tootmine on paljudes riikides nüüd valitsuse kontrolli all.
Röntgenikiirguse OHTLIKUD TEGURID
Inimeste röntgenkiirguse tüübid ja ohtlikkuse määr sõltuvad kiirgusega kokkupuutuvate inimeste kontingendist.
Röntgeniseadmetega töötavad spetsialistid. Sellesse kategooriasse kuuluvad radioloogid, hambaarstid, teadus- ja tehnikatöötajad ning röntgeniseadmeid hooldavad ja kasutavad töötajad. Võetakse tõhusaid meetmeid, et vähendada kiirgustaset, millega nad peavad toime tulema.
Patsiendid. Siin puuduvad ranged kriteeriumid ja patsiendile ravi ajal saadava kiirguse ohutu taseme määravad raviarstid. Arstidel ei soovitata patsiente asjatult röntgenikiirgusega kokku puutuda. Rasedate naiste ja laste uurimisel tuleb olla eriti ettevaatlik. Sel juhul võetakse erimeetmeid.
Kontrollimeetodid. Sellel on kolm aspekti:
1) piisava varustuse olemasolu, 2) ohutusnõuete täitmist, 3) seadmete nõuetekohast kasutamist. Röntgenuuringul tohib kiiritada ainult soovitud piirkonda, olgu selleks siis hamba- või kopsuuuringud. Pange tähele, et kohe pärast röntgeniseadme väljalülitamist kaovad nii primaarne kui ka sekundaarne kiirgus; puudub ka jääkkiirgus, mida ei tea alati ka need, kes on sellega oma töös otseselt seotud.
Vaata ka
Aatomi STRUKTUUR;

Hoiatus /var/www/x-raydoctor.php liinil 1364

Hoiatus: preg_match(): Kompileerimine ebaõnnestus: vale vahemik märgiklassis nihkega 4 tolli /var/www/x-raydoctor.php liinil 1364

Hoiatus /var/www/x-raydoctor.php liinil 684

Hoiatus /var/www/x-raydoctor.php liinil 691

Hoiatus: preg_match_all(): Kompileerimine ebaõnnestus: vale vahemik märgiklassis nihkes 4 /var/www/x-raydoctor.php liinil 684

Hoiatus: Foreach() in jaoks on esitatud vale argument /var/www/x-raydoctor.php liinil 691

Röntgenikiirgus mängib kaasaegses meditsiinis tohutut rolli, röntgenikiirguse avastamise ajalugu ulatub 19. sajandisse.

Röntgenikiirgus on elektromagnetlained, mis tekivad elektronide osalusel. Laetud osakeste tugeva kiirendusega luuakse kunstlikud röntgenikiirgused. See läbib spetsiaalse varustuse:

osakeste kiirendid.

Avastamise ajalugu

Need kiired leiutas 1895. aastal Saksa teadlane Roentgen: elektronkiiretoruga töötades avastas ta baariumplaatinatsüaniidi fluorestsentsefekti. Siis kirjeldati selliseid kiiri ja nende hämmastavat võimet tungida keha kudedesse. Kiiri hakati nimetama röntgenikiirguseks (röntgenikiirgus). Hiljem hakati Venemaal neid kutsuma röntgeniks.

Röntgenikiirgus on võimeline tungima isegi läbi seinte. Nii mõistis Roentgen, et on teinud meditsiini vallas suurima avastuse. Sellest ajast hakkasid moodustuma teaduses eraldiseisvad osad, nagu radioloogia ja radioloogia.

Kiired on võimelised tungima pehmetesse kudedesse, kuid viibivad, nende pikkuse määrab kõva pinna takistus. Inimkeha pehmed koed on nahk ja kõvad kuded on luud. 1901. aastal pälvis teadlane Nobeli preemia.

Kuid juba enne Wilhelm Conrad Roentgeni avastamist tundsid sarnase teema vastu huvi ka teised teadlased. 1853. aastal uuris prantsuse füüsik Antoine-Philiber Mason klaastoru elektroodide vahelist kõrgepingelahendust. Selles sisalduv gaas madalal rõhul hakkas kiirgama punakat kuma. Torust liigse gaasi väljapumpamine viis hõõgu lagunemiseni üksikute helendavate kihtide keerukaks jadaks, mille toon sõltus gaasi kogusest.

1878. aastal väitis William Crookes (inglise füüsik), et fluorestsents tekib tänu kiirte mõjule toru klaaspinnale. Kuid kõiki neid uuringuid ei avaldatud kuskil, nii et Roentgen ei teadnud sellistest avastustest. Pärast oma avastuste avaldamist 1895. aastal teadusajakirjas, kus teadlane kirjutas, et kõik kehad on nende kiirte jaoks läbipaistvad, kuigi väga erineval määral, hakkasid teised teadlased sarnaste katsete vastu huvi tundma. Nad kinnitasid Röntgeni leiutamist ning algas röntgenikiirte edasine arendamine ja täiustamine.

Wilhelm Roentgen ise avaldas 1896. ja 1897. aastal veel kaks teaduslikku artiklit röntgenikiirte teemal, misjärel asus ta muule tegevusele. Nii leiutasid mitmed teadlased, kuid just Roentgen avaldas sellel teemal teaduslikke töid.

Pildistamise põhimõtted

Selle kiirguse omadused on määratud nende välimuse olemusega. Kiirgus tekib elektromagnetlaine tõttu. Selle peamised omadused hõlmavad järgmist:

Peegeldus. Kui laine lööb vastu pinda risti, siis see ei peegeldu. Mõnes olukorras on teemandil peegeldusomadus.
Võime tungida kudedesse. Lisaks võivad kiired läbida materjalide, nagu puit, paber jms, läbipaistmatuid pindu.
imavus. Neeldumine sõltub materjali tihedusest: mida tihedam see on, seda rohkem röntgenkiirgus seda neelab.
Mõned ained fluorestseerivad, st helendavad. Niipea kui kiirgus lakkab, kaob ka sära. Kui see jätkub pärast kiirte toime lõppemist, nimetatakse seda efekti fosforestsentsi.
Röntgenikiirgus võib valgustada fotofilmi, nagu ka nähtavat valgust.
Kui kiir läbis õhku, toimub atmosfääris ionisatsioon. Seda olekut nimetatakse elektrit juhtivaks ja see määratakse dosimeetri abil, mis määrab kiirgusdoosi kiiruse.

Kiirgus – kahju ja kasu

Kui avastus tehti, ei osanud füüsik Roentgen isegi ette kujutada, kui ohtlik tema leiutis on. Vanasti ei olnud kõik kiirgust tootvad seadmed kaugel täiuslikkusest ja selle tulemusena saadi suured doosid kiirgusid. Inimesed ei mõistnud sellise kiirguse ohtu. Kuigi mõned teadlased esitasid isegi siis versioonid röntgenikiirguse ohtude kohta.

Kudedesse tungiv röntgenikiirgus avaldab neile bioloogilist mõju. Kiirgusdoosi mõõtühikuks on röntgenit tunnis. Peamine mõju on kudede sees olevatel ioniseerivatel aatomitel. Need kiired mõjutavad otseselt elusraku DNA struktuuri. Kontrollimatu kiirguse tagajärjed on järgmised:

raku mutatsioon;
kasvajate ilmnemine;
kiirguspõletused;
kiiritushaigus.

Röntgenuuringu vastunäidustused:

Patsiendid on kriitilises seisundis.
Rasedusperiood negatiivse mõju tõttu lootele.
Patsiendid, kellel on verejooks või avatud pneumotooraks.

Kuidas röntgenikiirgus töötab ja kus seda kasutatakse

Meditsiinis. Röntgendiagnostikat kasutatakse eluskudede poolläbipaistmiseks, et tuvastada teatud kehas esinevad häired. Kasvaja moodustiste kõrvaldamiseks viiakse läbi röntgenteraapia.
Teaduses. Selgub ainete struktuur ja röntgenikiirguse olemus. Nende küsimustega tegelevad sellised teadused nagu keemia, biokeemia, kristallograafia.
Tööstuses. Metalltoodete rikkumiste tuvastamiseks.
Elanikkonna turvalisuse huvides. Pagasi skaneerimiseks paigaldatakse lennujaamadesse ja muudesse avalikesse kohtadesse röntgenkiired.

Röntgenkiirguse meditsiiniline kasutamine. Röntgenikiirgust kasutatakse laialdaselt meditsiinis ja hambaravis järgmistel eesmärkidel:

Haiguste diagnoosimiseks.
Ainevahetusprotsesside jälgimiseks.
Paljude haiguste raviks.

Röntgenikiirguse kasutamine meditsiinilistel eesmärkidel

Lisaks luumurdude tuvastamisele kasutatakse röntgenikiirgust laialdaselt meditsiinilistel eesmärkidel. Röntgenikiirguse spetsiaalne rakendus on järgmiste eesmärkide saavutamiseks:

Vähirakkude hävitamiseks.
Kasvaja suuruse vähendamiseks.
Valu vähendamiseks.

Näiteks radioaktiivset joodi, mida kasutatakse endokrinoloogiliste haiguste korral, kasutatakse aktiivselt kilpnäärmevähi korral, aidates sellega paljudel inimestel sellest kohutavast haigusest lahti saada. Praegu ühendatakse keeruliste haiguste diagnoosimiseks röntgenikiirgus arvutitega, mille tulemusena ilmuvad uusimad uurimismeetodid, näiteks kompuuter-aksiaaltomograafia.

Selline skaneerimine annab arstidele värvilisi pilte, mis näitavad inimese siseorganeid. Siseorganite töö tuvastamiseks piisab väikesest kiirgusdoosist. Röntgenikiirgust kasutatakse laialdaselt ka füsioteraapias.

Röntgenikiirguse põhiomadused

läbitungimisvõime. Kõik kehad on röntgenile läbipaistvad ja läbipaistvuse aste sõltub keha paksusest. Selle omaduse tõttu hakati kiirt kasutama meditsiinis elundite toimimise, luumurdude ja võõrkehade esinemise tuvastamiseks kehas.
Nad on võimelised tekitama mõne objekti sära. Näiteks kui kartongile kantakse baarium ja plaatina, helendab see pärast kiirskaneerimise läbimist rohekaskollakalt. Kui asetate käe röntgentoru ja ekraani vahele, siis valgus tungib rohkem luusse kui kudedesse, mistõttu luukude paistab ekraanil kõige eredamalt ja lihaskude on vähem hele.
Tegevus filmil. Röntgenikiirgus võib sarnaselt valgusega filmi tumedamaks muuta, mis võimaldab pildistada varjupoolt, mis saadakse objektide röntgenikiirguse uurimisel.
Röntgenikiirgus võib gaase ioniseerida. See võimaldab mitte ainult leida kiiri, vaid ka paljastada nende intensiivsust, mõõtes gaasi ionisatsioonivoolu.
Neil on biokeemiline toime elusolendite kehale. Tänu sellele omadusele on röntgenikiirgus leidnud laialdast rakendust meditsiinis: nendega saab ravida nii nahahaigusi kui ka siseorganite haigusi. Sel juhul vali õige annus kiirgus ja kiirte kestus. Sellise ravi pikaajaline ja liigne kasutamine on väga kahjulik ja kehale kahjulik.

Röntgenikiirguse kasutamise tagajärjeks oli paljude inimelude päästmine. Röntgenikiirgus ei aita mitte ainult haigust õigeaegselt diagnoosida, vaid kiiritusravi kasutavad ravimeetodid leevendavad patsiente mitmesugustest patoloogiatest alates kilpnäärme hüperfunktsioonist kuni luukoe pahaloomuliste kasvajateni.