AZ OROSZ FÖDERÁCIÓ SZÖVETSÉGI OKTATÁSI ÜGYNÖKSÉGE

ÁLLAMI OKTATÁSI INTÉZMÉNY

SZAKMAI FELSŐOKTATÁS

MOSZKVA ÁLLAMI ACÉL- ÉS ÖVÖTVEZETŰ INTÉZET

(MŰSZAKI EGYETEM)

NOVOTROITSZKI ÁG

OEND Osztály

TANFOLYAM MUNKA

Szakága: fizika

Téma: RÖNTG-SUGÁRZÁS

Diák: N.A. Nedorezova

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

Ellenőrizte: Ozhegova S.M.

Bevezetés

1. fejezet A röntgensugárzás felfedezése

1.1. Roentgen Wilhelm Konrad életrajza

1.2 A röntgen felfedezése

2. fejezet Röntgensugárzás

2.1 A röntgensugarak forrásai

2.2 A röntgensugarak tulajdonságai

2.3 Röntgenfelvételek regisztrálása

2.4 Röntgensugarak alkalmazása

3. fejezet A röntgensugárzás alkalmazása a kohászatban

3.1 A kristályszerkezet tökéletlenségeinek elemzése

3.2 Spektrális elemzés

Következtetés

A felhasznált források listája

Alkalmazások

Bevezetés

Ritka, hogy valaki ne ment volna át röntgenszobán. A röntgenfelvételek mindenki számára ismerősek. 1995-ben volt a felfedezés századik évfordulója. Nehéz elképzelni, milyen nagy érdeklődést váltott ki egy évszázaddal ezelőtt. Az ember kezében volt egy apparátus, amelynek segítségével meg lehetett látni a láthatatlant.

Ezt a láthatatlan sugárzást, amely különböző mértékben, de minden anyagba képes behatolni, ami 10-8 cm-es hullámhosszú elektromágneses sugárzás, a felfedező Wilhelm Roentgen tiszteletére röntgensugárzásnak nevezték.

Mint a látható fény röntgen a film elfeketedését okozza. Ez az ingatlan fontos az orvostudomány, az ipar és tudományos kutatás... A vizsgált tárgyon áthaladva, majd a fotófilmre esve a röntgensugárzás a belső szerkezetét ábrázolja rajta. Mivel a röntgensugárzás áthatoló ereje különböző anyagoknál eltérő, a tárgy számára kevésbé átlátszó részei világosabb területeket adnak a fényképen, mint azok, amelyeken a sugárzás jól áthatol. Így a csontszövet kevésbé átlátszó a röntgensugárzás számára, mint a bőrt és a belső szerveket alkotó szövet. Ezért a röntgenfelvételen a csontok világosabb területként jelennek meg, és a törési hely, amely kevésbé átlátszó a sugárzás számára, meglehetősen könnyen kimutatható. A röntgenképet a fogászatban a foggyökerek szuvasodásának és tályogainak kimutatására, valamint az iparban öntvények, műanyagok és gumik repedéseinek kimutatására, a kémiában a vegyületek elemzésére, a fizikában pedig a fogak szerkezetének vizsgálatára használják. kristályok.

A Röntgen felfedezését más kutatók kísérletei követték, akik ennek a sugárzásnak számos új tulajdonságát és alkalmazását fedezték fel. M. Laue, W. Friedrich és P. Knipping nagymértékben hozzájárult, akik 1912-ben bemutatták a röntgensugárzás diffrakcióját, amikor az áthalad egy kristályon; W. Coolidge, aki 1913-ban feltalálta a nagyvákuumú, fűtött katóddal ellátott röntgencsövet; G. Moseley, aki 1913-ban megállapította az összefüggést egy elem sugárzási hullámhossza és rendszáma között; G. és L. Braggi, akik 1915-ben Nobel-díjat kaptak a röntgen alapjainak kidolgozásáért szerkezeti elemzés.

Ennek célja lejáratú papírok a röntgensugárzás jelenségének tanulmányozása, felfedezéstörténete, tulajdonságai és alkalmazási körének meghatározása.

1. fejezet A röntgensugárzás felfedezése

1.1. Roentgen Wilhelm Konrad életrajza

Wilhelm Konrad Roentgen 1845. március 17-én született Németország Hollandiával határos régiójában, Lenepe városában. Műszaki tanulmányait Zürichben ugyanabban a Higher Technical School-ban (politechnikum) szerezte, ahol később Einstein is tanult. A fizika iránti szenvedélye arra késztette, hogy az iskola befejezése után 1866-ban folytassa a testnevelést.

Miután 1868-ban megvédte doktori disszertációját, a Fizikai Tanszéken dolgozott asszisztensként, először Zürichben, majd Giessenben, majd Strasbourgban (1874-1879) Kundtnál. Itt Roentgen jó kísérleti iskolán ment keresztül, és első osztályú kísérletezővé vált. Röntgen fontos kutatásainak egy részét tanítványával, a szovjet fizika egyik megalapítójával, A.F.-vel végezte. Ioff.

A tudományos kutatás az elektromágnesességre, a kristályfizikára, az optikára és a molekuláris fizikára vonatkozik.

1895-ben fedezte fel az ultraibolya sugárzás (röntgen) hullámhosszánál rövidebb hullámhosszú sugárzást, amelyet később röntgensugárzásnak neveztek, és vizsgálta tulajdonságait: visszaverődési, elnyelési, ionizált levegő képességét stb. Ő javasolta a megfelelő csőkialakítást a röntgensugarak előállításához - egy ferde platina antikatódot és egy homorú katódot: az első röntgensugárzással készített fényképeket. 1885-ben fedezte fel az elektromos térben mozgó dielektrikum mágneses terét (az ún. "röntgenáramot").Tapasztalata egyértelműen azt mutatta, hogy a mágneses mezőt mobil töltések hozzák létre, és fontos volt az X létrejöttében. Lorentz elektronikai elmélet folyadékok, gázok, kristályok tulajdonságai, elektromágneses jelenségek, felfedezte az elektromos és optikai jelenségek összekapcsolódását a kristályokban. A nevét viselő sugarak felfedezéséért Roentgen 1901-ben a fizikusok közül elsőként kapott Nobel-díjat .

1900-tól utolsó napokélete (meghalt 1923. február 10-én), a müncheni egyetemen dolgozott.

1.2 A röntgen felfedezése

század vége az elektromosság gázokon való áthaladásának jelenségei iránti fokozott érdeklődés jellemezte. Még Faraday is komolyan tanulmányozta ezeket a jelenségeket, leírta a kisülés különböző formáit, felfedezett egy sötét teret egy világító ritka gázoszlopban. A Faraday sötét tér elválasztja a kékes, katódos fényt a rózsaszínes, anódostól.

A gáz ritkításának további növekedése jelentősen megváltoztatja az izzás jellegét. Plucker (1801-1868) matematikus 1859-ben, kellően erős ritkuláskor fedezte fel a katódból kiáramló, halványan kékes sugárnyalábot, amely eléri az anódot, és megvilágítja a cső üvegét. Plücker tanítványa, Gittorf (1824-1914) 1869-ben folytatta a tanár kutatását, és kimutatta, hogy a cső fluoreszkáló felületén külön árnyék jelenik meg, ha szilárd anyagot helyezünk a katód és a felület közé.

Goldstein (1850-1931) a sugarak tulajdonságait tanulmányozva katódsugaraknak nevezte őket (1876). Három évvel később William Crookes (1832-1919) bebizonyította a katódsugarak anyagi természetét, és "sugárzó anyagnak" nevezte őket - egy különleges negyedik állapotú anyagnak. Bizonyítékai meggyőzőek és egyértelműek voltak. A "Crookes-csővel" végzett kísérletek később minden fizikateremben bemutatták... A katódsugár mágneses tér általi eltérítése egy Crookes-csőben klasszikus iskolai bemutatóvá vált.

A katódsugarak elektromos eltérítésével kapcsolatos kísérletek azonban nem voltak annyira meggyőzőek. Hertz nem talált ekkora eltérést, és arra a következtetésre jutott, hogy a katódsugár egy oszcilláló folyamat az éterben. Hertz tanítványa, F. Lenard katódsugarakkal kísérletezve 1893-ban kimutatta, hogy az alufóliával letakart ablakon áthaladva fényt kelt az ablakon kívüli térben. Hertz utolsó, 1892-ben megjelent cikkét a katódsugarak vékony fémtesteken való áthaladás jelenségének szentelte. Ez a következő szavakkal kezdődött:

„A katódsugarak jelentős mértékben különböznek a fénytől abban a tekintetben, hogy képesek áthatolni a szilárd testeken.” A katódsugarak arany, ezüst, platina, alumínium stb. leveleken való áthaladásával kapcsolatos kísérletek eredményeit leírva Hertz megjegyzi, hogy igen. nem figyelnek meg különösebb eltéréseket a jelenségekben A sugarak nem egyenes vonalban haladnak át a leveleken, hanem diffrakciósan szóródnak. A katódsugarak természete még tisztázatlan volt.

Wilhelm Konrad Roentgen würzburgi professzor 1895 végén Crookes, Lenard és mások ilyen csöveivel kísérletezett a cső közelében elhelyezett bárium-szinergikussal. Ezen a körülményen megdöbbenve Roentgen kísérletezni kezdett a képernyővel. 1895. december 28-án kelt első közleményében "Az újfajta sugarakról" ezekről az első kísérletekről írt: minden kisülésnél erős fénnyel felvillan: fluoreszkálni kezd. A fluoreszcencia kellő árnyékolás mellett látható, és nem függ attól, hogy a papírt bárium szinergikus bevonattal vagy nem bárium szinergikus bevonattal szállítják. A fluoreszcencia a csőtől két méteres távolságban is észrevehető.

Az alapos vizsgálat kimutatta Roentgennél, hogy "a fekete kartonon, amely nem átlátszó a nap látható és ultraibolya sugarai, illetve az elektromos ív sugarai számára, áthatol valamilyen fluoreszcenciát okozó szer." Roentgen ennek átható erejét vizsgálta. "ágens", amelyet rövid "röntgensugaraknak" nevezett, különféle anyagokra Megállapította, hogy a sugarak szabadon áthaladnak papíron, fán, eboniton, vékony fémrétegeken, de az ólom erősen késlelteti.

Majd így írja le a szenzációs élményt:

„Ha a kezét a kisülési cső és a képernyő közé tartja, csontok sötét árnyékait láthatja magának a kéz árnyékának halvány körvonalaiban.” Ez volt az emberi test első fluoroszkópos vizsgálata.

Ezek a képek hatalmas benyomást tettek; a felfedezés még nem fejeződött be, de a röntgendiagnosztika már megkezdte útját. „A laboratóriumomat ellepték az orvosok, akik olyan betegeket hoztak be, akik azt gyanították, hogy testük különböző részein tűk vannak” – írta Schuster angol fizikus.

Roentgen már az első kísérletek után határozottan megállapította, hogy a röntgensugarak különböznek a katódosoktól, nem hordoznak töltést, és nem térítik el őket mágneses térben, hanem a katódsugarak gerjesztik. "A röntgensugárzás nem azonos a katódsugárzással. , de izgatják őket a kisülőcső üvegfalaiban. ”- írta Roentgen.

Azt is megállapította, hogy nemcsak az üvegben, hanem a fémekben is izgatják őket.

A Hertz-Lenard hipotézisre hivatkozva, miszerint a katódsugarak "olyan jelenség, amely az éterben fordul elő", Roentgen rámutat, hogy "valami hasonlót mondhatunk a sugarainkról". A sugarak hullámtulajdonságait azonban nem sikerült kimutatnia, azok „az eddig ismert ultraibolya, látható, infravörös sugaraktól eltérően viselkednek". Kémiai és lumineszcens hatásukban Roentgen szerint hasonlítanak az ultraibolya sugarakhoz. A feltevés balra. később, hogy azok hosszanti hullámok lehetnek az éterben.

Röntgen felfedezése nagy érdeklődést váltott ki a tudományos világban. Kísérleteit a világ szinte minden laboratóriumában megismételték. Moszkvában megismételte P.N. Lebegyev. Szentpéterváron a rádió A.S. feltalálója. Popov röntgensugárzással kísérletezett, nyilvános előadásokon mutatta be őket, különféle röntgenfelvételeket kapott. Cambridge-ben D.D. Thomson azonnal felhasználta a röntgensugárzás ionizáló hatását az elektromosság gázokon való áthaladásának tanulmányozására. Kutatásai az elektron felfedezéséhez vezettek.

2. fejezet Röntgensugárzás

Röntgensugárzás - elektromágneses ionizáló sugárzás, amely a gamma és az ultraibolya sugárzás közötti spektrális tartományt foglalja el a 10 -4 és 10 3 közötti (10 -12 és 10 -5 cm közötti) hullámhossztartományban. l. λ hullámhosszal< 2 условно называются жёсткими, с λ >2 - puha.

2.1 A röntgensugarak forrásai

A leggyakoribb röntgenforrás a röntgencső - elektrovákuum készülék röntgensugárzás forrásaként szolgál. Ilyen sugárzás akkor keletkezik, amikor a katód által kibocsátott elektronok lelassulnak és az anóddal ütköznek (antikatód); ebben az esetben az anód és a katód közötti térben erős elektromos tér hatására felgyorsított elektronok energiája részben röntgenenergiává alakul át. A röntgencsöves sugárzás az anód anyagának jellegzetes sugárzásán kialakuló röntgensugár szuperpozíciója. A röntgencsöveket megkülönböztetik: az elektronáramlás megszerzésének módja szerint - termikus (fűtött) katóddal, mezőemissziós (hegyes) katóddal, pozitív ionokkal bombázott katóddal és radioaktív (β) elektronforrással; evakuálási módszerrel - lezárt, összecsukható; sugárzási idő szerint - folyamatos hatás, pulzáló; az anódhűtés típusa szerint - vízzel, olajjal, levegővel, sugárhűtéssel; a fókusz mérete (az anód sugárzási területe) szerint - makrofókusz, éles fókusz és mikrofókusz; alakja szerint - gyűrű, kerek, uralt; az elektronok anódra fókuszálásának módszerével - elektrosztatikus, mágneses, elektromágneses fókuszálással.

A röntgencsöveket röntgenszerkezeti elemzésben használják (1. függelék), Röntgen spektrális elemzés, hibadetektálás (1. melléklet), Röntgendiagnosztika (1. melléklet) Röntgenterápia , Röntgenmikroszkópia és mikroradiográfia. A termoionos katóddal, vízhűtéses anóddal és elektrosztatikus elektronfókuszáló rendszerrel ellátott lezárt röntgencsöveket minden területen a legszélesebb körben alkalmazzák (2. melléklet). A röntgencsövek termoionos katódja általában spirális vagy egyenes szálú volfrámhuzal, amelyet elektromos árammal melegítenek fel. Az anód munkarésze - egy fém tükörfelület - az elektronáramlásra merőlegesen vagy szögben helyezkedik el. A nagy energiájú és nagy intenzitású röntgensugárzás folyamatos spektrumának eléréséhez Au, W anódokat használnak; A szerkezetelemzésben Ti, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Ag anódokkal ellátott röntgencsöveket használnak.

A röntgencsövek fő jellemzői a megengedett legnagyobb gyorsítófeszültség (1-500 kV), az elektronáram (0,01 mA - 1A), az anód által disszipált fajlagos teljesítmény (10-10 4 W / mm 2), a teljes energiafogyasztás (0,002 W - 60 kW) és fókuszméretek (1 μm - 10 mm). A röntgencső hatásfoka 0,1-3%.

Egyes radioaktív izotópok röntgenforrásként is szolgálhatnak. : egy részük közvetlenül bocsát ki röntgensugarakat, mások magsugárzása (elektronok vagy λ-részecskék) egy röntgensugarakat kibocsátó fémcélpontot bombáz. Az izotópforrásokból származó röntgensugárzás intenzitása több nagyságrenddel kisebb, mint a röntgencső sugárzásának intenzitása, de az izotópforrások méretei, súlya és költsége összehasonlíthatatlanul kisebb, mint a röntgencsővel rendelkező berendezéseké. sugárcső.

A több GeV energiájú szinkrotronok és elektrontároló gyűrűk lágy röntgensugárzás forrásaként szolgálhatnak tízes és százas nagyságrendű λ-val. Az intenzitást tekintve a szinkrotronok röntgensugárzása 2-3 nagyságrenddel meghaladja a röntgencső sugárzását a spektrum jelzett tartományában.

A röntgensugárzás természetes forrásai a Nap és más űrobjektumok.

2.2 A röntgensugarak tulajdonságai

A röntgensugarak keletkezési mechanizmusától függően spektrumaik lehetnek folytonosak (gátlók) vagy lineárisak (karakterisztikusak). A folytonos röntgenspektrumot gyorsan töltött részecskék bocsátják ki a célatomokkal való kölcsönhatás során bekövetkező lassulásuk eredményeként; ez a spektrum csak akkor ér el jelentős intenzitást, ha a célpontot elektronokkal bombázzák. A bremsstrahlung röntgensugárzás intenzitása minden frekvencián megoszlik a 0 nagyfrekvenciás határig, amelynél a fotonenergia h 0 (h Planck-állandó ) egyenlő a bombázó elektronok energiájával eV (e az elektrontöltés, V az általuk áthaladó gyorsítótér potenciálkülönbsége). Ez a frekvencia megfelel a spektrum rövid hullámhosszú szélének 0 = hc / eV (c a fény sebessége).

Lineáris sugárzás az atom ionizációja után keletkezik, amelynek során az egyik belső héjból egy elektron kilökődik. Ez az ionizáció egy atomnak egy gyors részecskével, például elektronnal való ütközéséből eredhet (elsődleges röntgensugárzás), vagy egy foton atom általi abszorpciójából (fluoreszcens röntgensugárzás). Egy ionizált atom kezdeti kvantumállapotban van az egyiken magas szintek energia és 10 -16 -10 -15 mp után kevesebb energiával a végső állapotba kerül. Ugyanakkor egy atom többlet energiát bocsáthat ki egy bizonyos frekvenciájú foton formájában. Az ilyen sugárzások spektrumvonalainak frekvenciája az egyes elemek atomjaira jellemző, ezért a vonalröntgen spektrumot karakterisztikusnak nevezzük. Az ebben a spektrumban lévő vonalak frekvenciájának a Z atomszámtól való függését a Moseley-törvény határozza meg.

Moseley törvénye, az a törvény, amely egy kémiai elem jellemző röntgensugárzásának spektrumvonalainak frekvenciáját a sorozatszámával kapcsolja össze. G. Moseley kísérletileg megállapította 1913-ban. A Moseley-törvény szerint egy elem karakterisztikus sugárzása spektrumvonalának  frekvenciájának négyzetgyöke a Z sorszámának lineáris függvénye:

ahol R a Rydberg állandó , S n - szűrési állandó, n - főkvantumszám. A Moseley-diagramon (3. függelék) a Z-től való függés egyenes vonalak sorozata (K-, L-, M - stb. sorozatok, amelyek az n = 1, 2, 3 ,. értékeknek felelnek meg).

Moseley törvénye cáfolhatatlan bizonyítéka volt az elemek helyes elhelyezésének az elemek periódusos rendszerében DI. Mengyelejev és segített tisztázni Z fizikai jelentését.

A Moseley-törvény szerint a röntgensugarak karakterisztikus spektrumai nem mutatnak az optikai spektrumokban rejlő periodikus mintázatot. Ez azt jelzi, hogy az összes elem atomjának belső elektronhéja, amely a jellegzetes röntgenspektrumban megjelenik, hasonló szerkezetű.

A későbbi kísérletek a külső elektronhéjak kitöltési sorrendjének megváltozásával összefüggő átmeneti elemcsoportok, valamint a nehéz atomok esetében a lineáris függéstől való eltéréseket tártak fel, amelyek relativisztikus hatások eredményeként jelennek meg (feltételesen azzal magyarázható, hogy a belső sebességek összehasonlíthatók a fénysebességgel).

Számos tényezőtől függően - a magban lévő nukleonok számától (izotóniás eltolódás), a külső elektronhéjak állapotától (kémiai eltolódás) stb. - a spektrumvonalak helyzete a Moseley-diagramon kis mértékben változhat. Ezen eltolódások tanulmányozása részletes információkat nyújt az atomról.

A nagyon vékony célpontok által kibocsátott Bremsstrahlung röntgensugarak 0 közelében teljesen polarizáltak; 0 csökkenésével a polarizáció mértéke csökken. A karakterisztikus sugárzás általában nem polarizált.

Amikor a röntgensugárzás kölcsönhatásba lép az anyaggal, fotoelektromos hatás léphet fel a röntgensugárzás abszorpciójával és szórásával együtt a fotoeffektus akkor figyelhető meg, amikor egy atom egy röntgenfotont elnyelve kilöki annak egyik belső elektronját, amely után egy jellegzetes sugárzású foton kibocsátásával sugárzási átmenetet tud végrehajtani, vagy egy nem sugárzó átmenetben lök ki egy második elektront (Auger elektron). A röntgensugárzás hatására nem fémes kristályokon (például kősóban) az atomrács egyes csomópontjain további pozitív töltésű ionok jelennek meg, és ezek közelében felesleges elektronok jelennek meg. A kristályok szerkezetének ilyen megsértését röntgen-excitonoknak nevezik , színközpontok, és csak a hőmérséklet jelentős emelkedésével tűnnek el.

Amikor a röntgensugarak áthaladnak egy x vastagságú anyagrétegen, kezdeti intenzitásuk I 0 az I = I 0 e - μ x értékre csökken, ahol μ a csillapítási együttható. Az I gyengülése két folyamat miatt következik be: a röntgenfotonok anyag általi abszorpciója és a szórás során bekövetkező irányváltozás. A spektrum hosszú hullámhosszú tartományában a röntgensugarak abszorpciója, a rövid hullámhosszúságú tartományban a szóródása dominál. Az abszorpciós sebesség gyorsan növekszik Z és λ növekedésével. Például a kemény röntgensugarak szabadon áthatolnak egy ~ 10 cm-es levegőrétegen; egy 3 cm vastag alumíniumlemez felére csillapítja a röntgensugárzást λ = 0,027 értékkel; A lágy röntgensugárzás jelentősen elnyelődik a levegőben, és felhasználásuk és tanulmányozásuk csak vákuumban vagy gyengén elnyelő gázban (például He) lehetséges. Amikor a röntgensugárzás elnyelődik, az anyag atomjai ionizálódnak.

A röntgensugárzás élő szervezetekre gyakorolt ​​hatása az általuk a szövetekben okozott ionizációtól függően lehet előnyös és káros is. Mivel a röntgensugárzás abszorpciója a λ-tól függ, intenzitásuk nem szolgálhat a röntgensugarak biológiai hatásának mérőszámaként. A röntgensugárzás anyagra gyakorolt ​​hatásának mennyiségi elszámolását röntgensugárzás végzi , mértékegysége a röntgen

A röntgensugárzás szóródása a nagy Z és λ tartományában főként λ változtatása nélkül történik, és ezt koherens szórásnak nevezzük, míg a kis Z és λ tartományában általában növekszik (inkoherens szórás). Az inkoherens röntgenszórásnak 2 típusa van - Compton és Raman. A rugalmatlan korpuszkuláris szórás jellegű Compton-szórásban a röntgenfoton által részben elvesztett energia miatt egy visszapattanó elektron bocsát ki az atom héjából. Ilyenkor a fotonenergia csökken, iránya megváltozik; a λ változása a szórási szögtől függ. A nagyenergiájú röntgenfoton Raman-szórásánál egy könnyű atomon az energiájának kis része az atom ionizálására fordítódik, és a foton mozgásának iránya megváltozik. Az ilyen fotonok változása nem függ a szórási szögtől.

A röntgensugárzás n törésmutatója nagyon kis mértékben különbözik 1-től δ = 1-n ≈ 10 -6 -10 -5. A röntgensugárzás fázissebessége közegben nagyobb, mint a fény sebessége vákuumban. A röntgensugárzás egyik közegből a másikba való eltérítése nagyon kicsi (néhány ívperc). Amikor a vákuumból származó röntgensugarak nagyon kis szögben esnek a test felületére, teljes külső visszaverődésük következik be.

2.3 Röntgenfelvételek regisztrálása

Az emberi szem nem érzékeny a röntgensugárzásra. röntgen

a sugarakat megnövelt mennyiségű Ag-t, Br-t tartalmazó speciális röntgenfényképészeti film segítségével rögzítik. A λ régióban<0,5 чувствительность этих плёнок быстро падает и может быть искусственно повышена плотно прижатым к плёнке флуоресцирующим экраном. В области λ>5, a közönséges pozitív fotófilm érzékenysége meglehetősen magas, és a szemcséi sokkal kisebbek, mint a röntgenfilmek szemcséi, ami növeli a felbontást. A tízes és százas nagyságrendű λ-nál a röntgensugarak csak a legvékonyabbakra hatnak felszíni réteg fotoemulziók; a film érzékenységének növelése érdekében lumineszcens olajokkal érzékenyítik. A röntgendiagnosztikában és a hibaészlelésben néha elektrofotográfiát alkalmaznak a röntgensugarak regisztrálására. (elektroradiográfia).

A nagy intenzitású röntgensugarakat ionizációs kamra segítségével lehet rögzíteni (4. függelék), közepes és alacsony intenzitású röntgensugarak λ-nál< 3 - сцинтилляционным счётчиком kristály NaI-vel (Tl) (5. függelék), 0,5-nél< λ < 5 - счётчиком Гейгера - Мюллера (6. melléklet) és egy zárt arányos mérő (7. melléklet), 1< λ < 100 - проточным пропорциональным счётчиком, при λ < 120 - полупроводниковым детектором (8. melléklet). A nagyon nagy λ tartományban (tíztől 1000-ig) a nyílt típusú szekunder elektronsokszorozók különféle fotokatódokkal a bemeneten használhatók a röntgensugarak regisztrálására.

2.4 Röntgensugarak alkalmazása

A röntgensugárzás legelterjedtebb alkalmazása az orvostudományban a röntgendiagnosztikára. és röntgenterápia . A fontosságát a technológia számos ágához rendelkezik röntgensugaras hibadetektálással , például öntvények belső hibáinak (üregek, salakzárványok), sínek repedéseinek, hegesztett varratok hibáinak kimutatására.

Röntgen szerkezeti elemzés lehetővé teszi az atomok térbeli elrendezésének megállapítását az ásványok és vegyületek, szervetlen és szerves molekulák kristályrácsában. Számos, már megfejtett atomi szerkezet alapján az inverz probléma is megoldható: a röntgendiffrakciós mintázat szerint polikristályos anyag, például ötvözött acél, ötvözet, érc, holdtalaj, ennek az anyagnak a kristályos összetétele megállapítható, pl. fáziselemzést végeznek. R. számos pályázata l. a szilárd anyagok tulajdonságainak tanulmányozására anyagok röntgendiffrakcióját végzik .

Röntgenmikroszkópia lehetővé teszi például, hogy képet kapjunk egy sejtről, egy mikroorganizmusról, lássuk azok belső szerkezetét. Röntgen-spektroszkópia A röntgenspektrumok az elektronállapotok sűrűségének energiaeloszlását vizsgálják különböző anyagokban, vizsgálják a természetet kémiai kötés, megtalálja az ionok effektív töltését szilárd anyagokban és molekulákban. Röntgen spektrális elemzés a karakterisztikus spektrum vonalainak helyzete és intenzitása szerint lehetővé teszi az anyag minőségi és mennyiségi összetételének megállapítását, és az anyagok összetételének kifejezett roncsolásmentes szabályozására használják kohászati ​​és cementgyárakban, sűrítő üzemekben. . E vállalkozások automatizálása során röntgenspektrométereket és kvantummérőket használnak az anyag összetételének érzékelőjeként.

Az űrből érkező röntgensugarak információkat hordoznak a kozmikus testek kémiai összetételéről és az űrben lezajló fizikai folyamatokról. A kozmikus röntgenkutatás röntgencsillagászattal foglalkozik ... Erőteljes röntgensugarakat használnak a sugárzási kémiában bizonyos reakciók stimulálására, anyagok polimerizálására és szerves anyagok feltörésére. Röntgensugarat is alkalmaznak a késői festményréteg alatt megbúvó ősi festmények kimutatására, az élelmiszeriparban az élelmiszerekbe véletlenül került idegen tárgyak azonosítására, a kriminalisztika, régészet stb.

3. fejezet A röntgensugárzás alkalmazása a kohászatban

A röntgenszerkezet-elemzés egyik fő feladata egy anyag anyagának vagy fázisösszetételének meghatározása. A röntgendiffrakciós módszer egyszerű, nagy megbízhatóság, gyorsaság és viszonylagos olcsóság jellemzi. A módszer nem igényel egy nagy szám anyagokat, az elemzés az alkatrész tönkretétele nélkül is elvégezhető. A kvalitatív fáziselemzés alkalmazási területei igen változatosak mind a K+F, mind a gyártásellenőrzés szempontjából. Ellenőrizheti a kohászati ​​gyártás kiindulási anyagainak összetételét, szintézistermékeit, feldolgozását, a hő- és kémiai-termikus kezelés során fellépő fázisváltozások eredményét, elemezhet különféle bevonatokat, vékonyrétegeket stb.

Mindegyik saját kristályszerkezettel rendelkező fázist a maximumtól és alatta lévő d / n interplanáris távolságok bizonyos diszkrét értékkészlete jellemzi, amely csak erre a fázisra jellemző. Amint a Wolfe-Bragg egyenletből következik, a síkközi távolság minden értéke egy polikristályos mintából származó röntgendiffrakciós mintázat egy vonalának felel meg egy bizonyos θ szögben (a λ hullámhossz adott értékénél). Így egy bizonyos vonalrendszer (diffrakciós maximumok) megfelel a síkközi távolságok bizonyos halmazának a röntgendiffrakciós mintázat egyes fázisaiban. Ezen vonalak relatív intenzitása a röntgendiffrakciós mintában elsősorban a fázis szerkezetétől függ. Ezért, miután meghatároztuk a vonalak elhelyezkedését a röntgenmintán (szöge θ), és ismerve annak a sugárzásnak a hullámhosszát, amelynél a röntgenmintázat készült, meg lehet határozni a síkközi távolságok értékét. d / n a Wolfe-Bragg képlet segítségével:

/ n = λ / (2sin θ). (egy)

Miután meghatároztuk a vizsgált anyag d / n halmazát, és összehasonlítottuk a tiszta anyagokra, azok különféle vegyületeire vonatkozó, korábban ismert d / n adatokkal, megállapítható, hogy melyik fázis ezt az anyagot... Hangsúlyozni kell, hogy a fázisok határozzák meg, és nem a kémiai összetétel, de ez utóbbira esetenként következtethetünk, ha további adatok állnak rendelkezésre egy adott fázis elemi összetételére vonatkozóan. A kvalitatív fáziselemzés feladatát nagyban megkönnyíti, ha ismerjük a vizsgált anyag kémiai összetételét, mert így előzetes feltételezéseket lehet tenni a lehetséges ebben az esetben fázisok.

A fázisanalízis kulcsa a d / n és a vonal intenzitásának pontos mérése. Bár ez elvileg könnyebben megvalósítható diffraktométer használatával, a kvalitatív elemzés fotomódszerének van néhány előnye, elsősorban az érzékenység tekintetében (az a képesség, hogy észrevehető egy kis mennyiségű fázis jelenléte a mintában), valamint a kísérleti technika egyszerűsége.

A d / n kiszámítása a röntgendiffrakciós mintából a Wolfe-Bragg egyenlet segítségével történik.

Ebben az egyenletben λ értékeként általában a K-sorozat λ α cf értékét használják:

λ α cf = (2λ α1 + λ α2) / 3 (2)

Néha a K α1 vonalat használják. A θ diffrakciós szögek meghatározása a röntgendiffrakciós minták összes vonalára lehetővé teszi a d / n kiszámítását az (1) egyenlet szerint, és a β-vonalak elkülönítését (ha nem volt szűrő a (β-sugarak) számára).

3.1 A kristályszerkezet tökéletlenségeinek elemzése

Minden valódi egykristályos és különösen polikristályos anyag tartalmaz bizonyos szerkezeti hibákat (ponthibák, diszlokációk, különféle típusú interfészek, mikro- és makrofeszültségek), amelyek nagyon erős hatással vannak minden szerkezetérzékeny tulajdonságra és folyamatra.

A szerkezeti tökéletlenségek a kristályrács különböző természetű megsértését okozzák, és ennek következtében különböző típusok diffrakciós mintázat változásai: az interatomikus és interplanáris távolság változása a diffrakciós maximumok eltolódását okozza, a mikrofeszültségek és az alépítmény diszperziója a diffrakciós maximumok kiszélesedéséhez, a rács mikrotorzulásaihoz - ezen maximumok intenzitásának megváltozásához, a a diszlokációk jelenléte anomális jelenségeket okoz a röntgensugárzás áthaladása során, és ennek következtében a kontraszt röntgen topogramok lokális inhomogenitását stb.

Ennek eredményeként a röntgendiffrakciós elemzés az egyik leginformatívabb módszer a szerkezeti tökéletlenségek, típusuk és koncentrációjuk, valamint eloszlásuk természetének vizsgálatára.

A hagyományos direkt röntgendiffrakciós módszer, amelyet stacioner diffraktométereken valósítanak meg, azok tervezési sajátosságaiból adódóan, csak alkatrészekből vagy tárgyakból kivágott kis mintákon teszi lehetővé a feszültségek és nyúlások mennyiségi meghatározását.

Ezért jelenleg az álló helyzetről a hordozható, kis méretű röntgendiffraktométerekre való átállás van folyamatban, amelyek gyártásuk és működésük szakaszában roncsolás nélkül értékelik az alkatrészek vagy tárgyak anyagában jelentkező feszültségeket.

A DRP * 1 sorozatú hordozható röntgendiffraktométerek lehetővé teszik a nagy részek, termékek és szerkezetek maradék és üzemi feszültségeinek roncsolás nélküli megfigyelését

A Windows környezetben lévő program nemcsak a feszültségek "sin 2 ψ" módszerrel valós időben történő meghatározását teszi lehetővé, hanem a fázisösszetétel és a textúra változásainak nyomon követését is. A lineáris koordináta detektor egyidejű regisztrációt biztosít 2θ = 43° diffrakciós szögeknél. kisméretű "Lisa" típusú röntgencsövek nagy fényerővel és alacsony fogyasztású(5 W) biztosítja az eszköz sugárbiztonságát, amelyben a besugárzott területtől 25 cm távolságra a sugárzási szint megegyezik a természetes háttér szintjével. A DRP sorozatú készülékek a fémmegmunkálás különböző szakaszaiban nyomással, vágás, csiszolás, hőkezelés, hegesztés, felületedzés során feszültségek meghatározására szolgálnak, ezen technológiai műveletek optimalizálása érdekében. Az indukált maradó nyomófeszültségek csökkenésének szabályozása különösen kritikus termékekben és szerkezetekben működésük során lehetővé teszi a termék leszerelését a megsemmisülése előtt, megelőzve ezzel az esetleges baleseteket és katasztrófákat.

3.2 Spektrális elemzés

Egy anyag atomi kristályszerkezetének és fázisösszetételének meghatározása mellett annak teljes jellemzéséhez szükséges annak kémiai összetételének meghatározása is.

E célokra a gyakorlatban egyre gyakrabban alkalmazzák a spektrális elemzés különféle, úgynevezett instrumentális módszereit. Mindegyiknek megvannak a maga előnyei és alkalmazási területei.

Az egyik fontos követelmény sok esetben, hogy az alkalmazott módszer biztosítsa az elemzett objektum biztonságát; ezeket az elemzési módszereket tárgyaljuk ebben a részben. Az ebben a részben ismertetett elemzési módszerek kiválasztásának következő kritériuma a lokalizációjuk.

A fluoreszcens röntgen-spektrumanalízis módszere egy meglehetősen kemény röntgensugárzás (röntgencsőből) behatolásán alapul a vizsgált objektumba, behatolva egy több mikrométeres nagyságrendű rétegbe. Az ebben az esetben az objektumban fellépő jellegzetes röntgensugárzás lehetővé teszi, hogy átlagolt adatokat kapjunk a kémiai összetételéről.

Egy anyag elemi összetételének meghatározásához használhatja a röntgencső anódjára helyezett és elektronbombázásnak kitett minta jellemző röntgenspektrumának elemzését - az emissziós módszert, vagy a spektrum elemzését. kemény röntgensugárzásnak kitett minta másodlagos (fluoreszcens) röntgensugárzása röntgencsőből vagy más forrásból - fluoreszcens módszer.

Az emissziós módszer hátránya először is, hogy a mintát a röntgencső anódjára kell helyezni, majd ezt követi a vákuumszivattyúkkal történő evakuálás; nyilvánvalóan ez a módszer nem alkalmas olvadó és illékony anyagokra. A második hátrány, hogy még a tűzálló tárgyakat is károsítja az elektronbombázás. A fluoreszcens módszer mentes ezektől a hátrányoktól, ezért sokkal szélesebb körű alkalmazása. A fluoreszcencia módszer előnye az is, hogy nincs bremsstrahlung, ami javítja az analízis érzékenységét. A mért hullámhosszok összehasonlítása spektrális vonaltáblázatokkal kémiai elemek a kvalitatív elemzés alapját képezi, a mintaanyagot alkotó különböző elemek spektrumvonalainak intenzitásának relatív értékei pedig a kvantitatív elemzés alapját. A karakterisztikus röntgensugárzás gerjesztési mechanizmusát figyelembe véve egyértelmű, hogy egy adott sorozat (K vagy L, M stb.) sugárzása egyszerre keletkezik, és a soron belüli vonalintenzitás aránya mindig állandó. Ezért ennek vagy annak az elemnek a jelenlétét nem egyes sorok, hanem sorok egésze állapítják meg (a leggyengébbek kivételével, figyelembe véve ennek az elemnek a tartalmát). Viszonylag könnyű elemek esetén a K-sorozatú vonalak elemzését, a nehéz - L-sorozatú vonalak elemzését alkalmazzák; különböző körülmények között (az alkalmazott berendezéstől és az elemzett elemektől függően) a jellemző spektrum különböző tartományai lehetnek a legmegfelelőbbek.

A röntgen-spektrumanalízis főbb jellemzői a következők.

A röntgenkarakterisztikus spektrumok egyszerűsége még nehéz elemek esetén is (az optikai spektrumokhoz képest), ami leegyszerűsíti az elemzést (kevés számú vonal; hasonlóság a relatív helyzetükben; növekedéssel sorozatszám a spektrum szabályos eltolódása a rövidhullámú tartomány felé, a kvantitatív elemzés elvégzésének összehasonlító egyszerűsége).

A hullámhosszak függetlensége a vizsgált elem atomjainak állapotától (szabad vagy kémiai vegyületben). Ennek oka az a tény, hogy a jellegzetes röntgensugárzás megjelenése a belső elektronikus szintek gerjesztésével jár, amelyek a legtöbb esetben gyakorlatilag nem változnak az atomok ionizációs fokával.

Az elválasztás lehetősége ritkaföldfémek és néhány más olyan elem elemzése során, amelyeknek a külső héjak elektronszerkezetének hasonlósága miatt kicsi a spektrumbeli különbségek az optikai tartományban, és kémiai tulajdonságaikban nagyon kevés különbség van.

A röntgenfluoreszcencia spektroszkópia "roncsolásmentes", így előnye van a hagyományos optikai spektroszkópiával szemben vékony minták - vékony fémlemez, fólia stb. - elemzésekor.

A röntgen-fluoreszcencia spektrométerek különösen a kohászati ​​vállalkozásoknál váltak elterjedtté, köztük vannak a többcsatornás spektrométerek vagy kvantummérők, amelyek a meghatározott érték 1%-ánál kisebb hibával biztosítják az elemek (Na vagy Mg-től U-ig) gyors kvantitatív elemzését. , az érzékenységi küszöb 10 -3 ... 10 -4% ...

röntgensugár

A röntgensugárzás spektrális összetételének meghatározására szolgáló módszerek

A spektrométereket két típusra osztják: kristálydiffrakciós és kristálymentes spektrométerekre.

Röntgensugarak lebontása spektrummá természetes felhasználásával diffrakciós rács- kristály - lényegében analóg a közönséges fénysugarak spektrumának előállításához mesterséges diffrakciós rács segítségével, periodikus ütések formájában az üvegen. A diffrakciós maximum kialakulásának feltétele a d hkl távolsággal elválasztott párhuzamos atomi síkok rendszeréről való "visszaverődés" feltételeként írható fel.

A kvalitatív analízis során egy vonal alapján ítélhetjük meg egy vagy másik elem jelenlétét a mintában - ez általában az adott kristályanalizátorhoz alkalmas spektrális sorozat legintenzívebb vonala. A kristálydiffrakciós spektrométerek felbontása elegendő ahhoz, hogy a periódusos rendszerben egymással szomszédos elemek karakterisztikus vonalait elkülönítsék. Figyelembe kell azonban venni a különböző elemek különböző vonalainak kikényszerítését, valamint a különböző rendű tükröződések kikényszerítését is. Ezt a körülményt figyelembe kell venni az analitikai vonalak kiválasztásakor. Ugyanakkor ki kell használni a készülék felbontásának javítási lehetőségeit.

Következtetés

Így a röntgensugarak láthatatlan elektromágneses sugárzás, amelynek hullámhossza 10 5 - 10 2 nm. A röntgensugarak áthatolhatnak bizonyos anyagokon, amelyek átlátszatlanok a látható fény számára. Kibocsátódnak az anyagban lévő gyors elektronok lassulása során (folyamatos spektrum), valamint az elektronok átmenete során az atom külső elektronhéjából a belső elektronhéjba (lineáris spektrum). A röntgensugárzás forrásai: röntgencső, egyes radioaktív izotópok, gyorsítók és elektrontároló eszközök (szinkrotronsugárzás). Vevők - fotófilm, lumineszcens képernyők, nukleáris sugárzás detektorok. A röntgensugarakat a röntgenszerkezeti elemzésben, az orvostudományban, a hibadetektálásban, a röntgenspektrumelemzésben stb.

Figyelembe véve pozitív oldalai V. Roentgen felfedezése, szükséges megjegyezni annak káros biológiai hatását. Kiderült, hogy a röntgensugarak olyan súlyos leégést (erythema) okozhatnak, amit azonban mélyebb és tartósabb bőrkárosodás kísér. A megjelenő fekélyek gyakran rákossá válnak. Sok esetben az ujjakat vagy a kezeket amputálni kellett. Voltak halálos áldozatok is.

Megállapítást nyert, hogy a bőrkárosodás elkerülhető, ha árnyékolás (pl. ólom) és távirányítók használatával csökkenti a sugárzás idejét és dózisát. De fokozatosan fény derült a röntgensugárzás más, hosszabb távú hatásaira, amelyeket aztán megerősítettek és kísérleti állatokon tanulmányoztak. A röntgensugárzás, valamint az egyéb ionizáló sugárzás (például a radioaktív anyagok által kibocsátott gamma-sugárzás) hatásai a következők:

) a vér összetételének átmeneti változása viszonylag csekély többletsugárzás után;

) a vér összetételének visszafordíthatatlan változásai (hemolitikus anémia) hosszan tartó túlzott expozíció után;

) a rák előfordulásának növekedése (beleértve a leukémiát is);

) gyorsabb öregedés és korai halál;

) szürkehályog előfordulása.

A röntgensugárzás emberi szervezetre gyakorolt ​​biológiai hatását a sugárdózis mértéke, valamint az határozza meg, hogy a test mely szerve volt sugárzásnak kitéve.

A röntgensugárzás emberi szervezetre gyakorolt ​​hatásaival kapcsolatos ismeretek felhalmozódása a megengedett sugárdózisokra vonatkozó nemzeti és nemzetközi szabványok kidolgozásához vezetett, amelyeket különböző referencia kiadványokban tettek közzé.

Elkerülni káros hatások Röntgensugárzás-szabályozási módszereket alkalmaznak:

) megfelelő felszerelés rendelkezésre állása,

) a biztonsági előírások betartásának ellenőrzése,

) a berendezés helyes használata.

A felhasznált források listája

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

) Blokhin M.A., Methods of X-ray spectral studies, M., 1959;

) röntgen. Ült. szerk. M.A. Blokhin, ford. vele. és angol, M., 1960;

) Kharaja F., Általános tanfolyam Röntgentechnikusok, 3. kiadás, M. - L., 1966;

) Mirkin L.I., Handbook of X-ray structure analysis of polycrystals, M., 1961;

) Weinstein E.E., Kahana M.M., X-ray spectroscopy reference tables, M., 1953.

) Röntgen- és elektrooptikai elemzés. Gorelik S.S., Skakov Yu.A., Rastorguev L.N.: Tankönyv. Kézikönyv egyetemek számára. - 4. kiadás Hozzáadás. És átdolgozva. - M .: "MISiS", 2002. - 360 p.

Alkalmazások

melléklet 1. sz

A röntgencsövek általános képe

2. függelék

Röntgencső diagram szerkezeti elemzéshez

Röntgencső diagram szerkezeti elemzéshez: 1 - fém anód csésze (általában földelt); 2 - berillium ablakok a röntgensugárzás kilépésére; 3 - termikus katód; 4 - üveglombik, amely elszigeteli a cső anód részét a katódtól; 5 - katódvezetékek, amelyekre az izzószál feszültségét alkalmazzák, valamint magas (az anódhoz viszonyított) feszültség; 6 - elektrosztatikus elektronfókuszáló rendszer; 7 - anód (anti-katód); 8 - leágazó csövek az anódüveg hűtésére szolgáló folyóvíz be- és kimenetére.

3. függelék

Moseley diagram

Moseley diagram a karakterisztikus röntgensugarak K-, L- és M-sorozatához. Az abszcisszán a Z elem sorszáma, az ordináta - ( Val vel a fénysebesség).

4. függelék

Ionizációs kamra.

1. ábra. A hengeres ionizációs kamra szakasza: 1 - a kamra hengeres teste, amely negatív elektródaként szolgál; 2 - egy hengeres rúd, amely pozitív elektródaként szolgál; 3 - szigetelők.

Rizs. 2. Az áramionizációs kamra bekapcsolásának sémája: V - feszültség a kamra elektródáin; A G egy galvanométer, amely az ionizációs áramot méri.

Rizs. 3. Az ionizációs kamra Volt-amper karakterisztikája.

Rizs. 4. Az impulzusos ionizációs kamra bekapcsolásának sémája: С - a gyűjtőelektróda kapacitása; R - ellenállás.

5. függelék

Szcintillációs számláló.

A szcintillációs számláló vázlata: fénykvantumok (fotonok) "kiütik" az elektronokat a fotokatódból; dinódáról dinódára haladva az elektronlavina megsokszorozódik.

6. függelék

Geiger-számláló - Muller.

Rizs. 1. Üveg Geiger-Müller pult rajza: 1 - hermetikusan lezárt üvegcső; 2 - katód (vékony rézréteg rozsdamentes acél csövön); 3 - a katód kimenete; 4 - anód (vékony feszített szál).

Rizs. 2. A Geiger-Müller számláló bekapcsolásának sémája.

Rizs. 3. A Geiger-Muller számláló számlálási karakterisztikája.

7. függelék

Arányos számláló.

Arányos számláló áramkör: a - elektronsodródási tartomány; b - gázerősítési régió.

8. függelék

Félvezető detektorok

Félvezető detektorok; az érzékeny területet keltezéssel kiemeljük; n - félvezető tartomány elektronikus vezetőképességgel, p - lyukkal, i - belső vezetőképességgel; a - szilícium felületi gát detektor; b - drift germánium-lítium síkdetektor; c - lítium-germánium koaxiális detektor.

Elektronok részvételével bocsátják ki, ellentétben a gamma-sugárzással, amely nukleáris. Mesterségesen a röntgensugarakat a töltött részecskék erősen felgyorsításával és az elektronok egyik energiaszintről a másikra történő átvitelével hozzák létre, amivel nagy mennyiségű energia szabadul fel. A beszerezhető eszközök a röntgencsövek és a részecskegyorsítók. Természetes forrásai radioaktívan instabil atomok és űrobjektumok.

A felfedezés története

1895 novemberében készítette Roentgen, egy német tudós, aki felfedezte a platina-bárium-cianid fluoreszcens hatását egy katódsugárcső működése során. Részletesen leírta e sugarak jellemzőit, beleértve az élő szövetekbe való behatolás képességét. A tudós röntgensugárzásnak nevezte őket, a "röntgen" név később Oroszországban ragadt meg.

Mi jellemzi ezt a fajta sugárzást?

Logikus, hogy ennek a sugárzásnak a tulajdonságai a természetéből adódnak. Az elektromágneses hullám az, ami a röntgensugárzás. Tulajdonságai a következők:

Röntgen - kár

Természetesen a felfedezés idején és még sok éven át senki sem gondolta, milyen veszélyes.

Ráadásul az ezeket az elektromágneses hullámokat előállító primitív eszközök védtelen kialakításuk miatt nagy dózisokat generáltak. Igaz, a tudósok már akkor is feltételezéseket fogalmaztak meg ennek a sugárzásnak az emberre való veszélyességéről. Az élő szöveteken áthaladva a röntgensugárzás biológiai hatással van rájuk. A fő hatás a szöveteket alkotó anyagok atomjainak ionizációja. Ez a hatás válik a legveszélyesebbé egy élő sejt DNS-ével kapcsolatban. A röntgensugárzás hatásai mutációk, daganatok, sugárégések és sugárbetegségek.

Ahol röntgensugarakat használnak

1. A gyógyszer. Röntgendiagnosztika - élő szervezetek "röntgenfelvétele". Röntgenterápia - hatás a daganatsejtekre.
2. A tudomány. A krisztallográfia, a kémia és a biokémia ezeket használja fel egy anyag szerkezetének feltárására.
3. Ipar. A fém alkatrészek hibáinak azonosítása.
4. Biztonság. A röntgenberendezéseket a repülőtereken és más helyeken a poggyászban lévő veszélyes tárgyak észlelésére használják.

Az atomi jelenségek vizsgálatában és gyakorlati felhasználásában az egyik kritikus szerepek Röntgensugarak játszanak. Kutatásuknak köszönhetően számos felfedezés született, és olyan anyagok elemzésére szolgáló módszereket dolgoztak ki, amelyeket különböző területeken alkalmaznak. Itt megvizsgáljuk a röntgensugárzás egyik típusát - a jellegzetes röntgensugarakat.

A röntgensugarak természete és tulajdonságai

A röntgensugárzás egy elektromágneses tér állapotának nagyfrekvenciás változása, amely a térben körülbelül 300 000 km / s sebességgel terjed, azaz elektromágneses hullámok. Az elektromágneses sugárzás tartományának skáláján a röntgensugarak körülbelül 10 -8 és 5 ∙ 10 -12 méter közötti hullámhossz-tartományban helyezkednek el, ami több nagyságrenddel rövidebb az optikai hullámoknál. Ez a 3 ∙ 10 16 és 6 ∙ 10 19 Hz közötti frekvenciáknak és a 10 eV és 250 keV közötti energiáknak vagy 1,6 ∙ 10 -18 és 4 ∙ 10 -14 J közötti energiáknak felel meg. Az elektromágneses sugárzás átfedésük miatt meglehetősen önkényes.

Ez a felgyorsult töltött részecskék (nagy energiájú elektronok) kölcsönhatása elektromos és mágneses mezőkkel, valamint anyagatomokkal.

A röntgenfotonok nagy energiákkal és nagy áthatoló- és ionizáló kapacitással rendelkeznek, különösen az 1 nanométernél (10-9 m) kisebb hullámhosszúságú kemény röntgensugárzásnál.

A röntgensugárzás kölcsönhatásba lép az anyaggal, atomjait ionizálva a fotoelektromos hatás (fotoabszorpció) és az inkoherens (Compton) szórás folyamataiban. A fotoabszorpció során egy röntgenfoton, amelyet egy atom elektronja nyel el, energiát ad át neki. Ha az értéke meghaladja az elektron kötési energiáját az atomban, akkor elhagyja az atomot. A Compton-szórás a keményebb (energetikus) röntgenfotonokra jellemző. Az elnyelt foton energiájának egy részét ionizációra fordítják; míg az elsődleges foton irányához képest bizonyos szögben a szekunder foton emittálódik, alacsonyabb frekvenciával.

A röntgensugárzás típusai. Fékező sugárzás

A sugarak előállításához üveg vákuumhengereket használnak, amelyekben elektródák találhatók. Az elektródák közötti potenciálkülönbség nagyon magas - akár több száz kilovolt is lehet. Az árammal felmelegített volfrám katódon, termikus emisszió, azaz elektronokat bocsátanak ki belőle, amelyek a potenciálkülönbségtől felgyorsulva bombázzák az anódot. Az anód atomjaival való kölcsönhatás eredményeként (néha antikatódnak is nevezik) röntgenfotonok keletkeznek.

Attól függően, hogy milyen folyamat vezet a foton képződéséhez, megkülönböztetik a röntgensugárzás olyan típusait, mint a bremsstrahlung és a karakterisztikus sugárzás.

Az elektronok az anóddal találkozva lelassulhatnak, azaz energiát veszíthetnek atomjai elektromos mezőiben. Ezt az energiát röntgenfotonok formájában bocsátják ki. Az ilyen sugárzást bremsstrahlungnak nevezik.

Nyilvánvaló, hogy a fékezési feltételek az egyes elektronok esetében eltérőek lesznek. Ez azt jelenti, hogy különböző mennyiségű kinetikus energiájuk alakul át röntgensugarakká. Ennek eredményeként a bremsstrahlung különböző frekvenciájú és ennek megfelelően hullámhosszúságú fotonokat tartalmaz. Ezért a spektruma folytonos (folyamatos). Néha ezért "fehér" röntgensugárzásnak is nevezik.

A bremsstrahlung foton energiája nem haladhatja meg az azt generáló elektron kinetikus energiáját, így a bremsstrahlung sugárzás maximális frekvenciája (és legkisebb hullámhossza) megfelel a legnagyobb érték az anódra eső elektronok mozgási energiája. Ez utóbbi az elektródákra alkalmazott potenciálkülönbségtől függ.

Létezik egy másik típusú röntgensugárzás, amelynek forrása más folyamat. Ezt a sugárzást karakterisztikusnak nevezzük, és részletesebben foglalkozunk vele.

Hogyan keletkeznek a jellegzetes röntgensugarak

Az antikatódhoz érve egy gyors elektron behatolhat az atomba, és bármelyik elektront kiüthet valamelyik alsó pályáról, vagyis a potenciálgát leküzdéséhez elegendő energiát adhat át neki. Ha azonban az elektronok által elfoglalt atomban magasabb energiaszintek vannak, akkor az üres tér nem marad üresen.

Nem szabad megfeledkezni arról, hogy az atom elektronszerkezete, mint minden energiarendszer, hajlamos minimalizálni az energiát. A kiütés következtében kialakult üresedést valamelyik magasabb szintről érkező elektron tölti ki. Energiája nagyobb, és alacsonyabb szintet foglalva többletet bocsát ki a jellegzetes röntgensugárzás kvantum formájában.

Az atom elektronszerkezete az elektronok lehetséges energiaállapotainak diszkrét halmaza. Ezért az elektronikus állások pótlása során kibocsátott röntgenfotonoknak is csak szigorúan meghatározott, a szintkülönbséget tükröző energiaértékei lehetnek. Ennek eredményeként a jellegzetes röntgensugárzás nem folytonos, hanem vonalszerű spektrummal rendelkezik. Egy ilyen spektrum lehetővé teszi az anód anyagának jellemzését - innen származik a sugarak neve. Éppen a spektrális különbségek miatt világos, hogy mit kell érteni a bremsstrahlung és a karakterisztikus röntgensugárzás alatt.

Néha a felesleges energiát nem az atom bocsátja ki, hanem a harmadik elektron kiütésére fordítja. Ez a folyamat - az úgynevezett Auger-effektus - nagyobb valószínűséggel megy végbe, ha az elektronkötési energia nem haladja meg az 1 keV-ot. A felszabaduló Auger-elektron energiája az atom energiaszintjének szerkezetétől függ, ezért az ilyen elektronok spektruma is diszkrét.

A karakterisztikus spektrum általános képe

Keskeny karakterisztikus vonalak jelennek meg a röntgenspektrum-mintázatban, valamint folyamatos bremsstrahlung spektrum. Ha a spektrumot az intenzitás és a hullámhossz (frekvencia) függvényében ábrázoljuk, éles csúcsokat fogunk látni a vonalak helyein. Helyük az anód anyagától függ. Ezek a csúcsok minden potenciálkülönbségnél jelen vannak – ha vannak röntgensugarak, mindig vannak csúcsok is. A csőelektródáknál a feszültség növekedésével mind a folyamatos, mind a karakterisztikus röntgensugárzás intenzitása növekszik, de a csúcsok elhelyezkedése és intenzitásuk aránya nem változik.

A röntgenspektrum csúcsai az elektronokkal besugárzott antikatód anyagától függetlenül azonos megjelenésűek, de különböző anyagoknál eltérő frekvencián helyezkednek el, a frekvenciaértékek közelsége szerint sorba kapcsolva. A frekvenciakülönbség a sorozatok között sokkal jelentősebb. A maximumok típusa semmilyen módon nem függ attól, hogy az anód anyaga tiszta kémiai elem vagy összetett anyag. Ez utóbbi esetben az alkotóelemeinek jellemző röntgenspektrumai egyszerűen egymásra helyeződnek.

Egy kémiai elem sorozatszámának növekedésével a röntgenspektrumának minden vonala a frekvencia növekedése felé tolódik el. Ebben az esetben a spektrum megtartja formáját.

Moseley törvénye

A karakterisztikus vonalak spektrális eltolódásának jelenségét Henry Moseley angol fizikus fedezte fel kísérletileg 1913-ban. Ez lehetővé tette számára, hogy a spektrummaximumok frekvenciáit a kémiai elemek sorozatszámaihoz társítsa. Így a jellegzetes röntgensugárzás hullámhossza, mint kiderült, egyértelműen korrelálható egy bizonyos elemmel. V Általános nézet A Moseley-törvény a következőképpen írható fel: √f = (Z - S n) / n√R, ahol f a frekvencia, Z az elem sorszáma, S n az átvilágítási állandó, n a főkvantumszám , és R a Rydberg-állandó. Ez a függőség lineáris, és a Moseley-diagramon úgy néz ki, mint egy sor egyenes vonal minden n értékéhez.

Az n értékek a jellegzetes röntgencsúcsok egyedi sorozatának felelnek meg. A Moseley-törvény lehetővé teszi a röntgenspektrum maximumainak hullámhosszainak mért értékeinek felhasználását (ezek egyedileg kapcsolódnak a frekvenciákhoz) a kemény elektronok által besugárzott kémiai elem sorszámának meghatározására.

A kémiai elemek elektronhéjának szerkezete azonos. Erre utal a röntgensugárzás karakterisztikus spektrumának nyírási változásának monotonitása. A frekvenciaeltolódás nem szerkezeti, hanem energetikai különbségeket tükröz az elektronhéjak között, amelyek minden elemre egyediek.

Moseley törvényének szerepe az atomfizikában

Kis eltérések vannak a Moseley-törvény által kifejezett szigorú lineáris összefüggéstől. Egyrészt egyes elemek elektronhéjának kitöltési sorrendjének sajátosságaival, másrészt a nehéz atomok elektronjai mozgásának relativisztikus hatásaival kapcsolódnak össze. Ezenkívül az atommagban lévő neutronok számának változásával (az úgynevezett izotópos eltolódással) a vonalak helyzete kissé megváltozhat. Ez a hatás lehetővé tette az atomszerkezet részletes tanulmányozását.

A Moseley-törvény jelentősége rendkívül nagy. A Mengyelejev-féle periodikus rendszer elemeire való következetes alkalmazása megállapította a sorozatszám növekedésének szabályosságát a karakterisztikus maximumok minden kis eltolódására. Ez segített tisztázni az elemek sorszámának fizikai jelentésére vonatkozó kérdést. A Z értéke nem csak egy szám: ez az atommag pozitív elektromos töltése, amely az azt alkotó részecskék egységnyi pozitív töltéseinek összege. Az elemek helyes elhelyezése a táblázatban és az üres pozíciók jelenléte benne (akkor még léteztek) erőteljes megerősítést kapott. A periodikus törvény érvényessége bebizonyosodott.

Ezenkívül a Moseley-törvény a kísérleti kutatások egész területe - a röntgenspektrometria - alapja lett.

Az atom elektronhéjainak szerkezete

Emlékezzünk vissza röviden, hogyan épül fel az elektronszerkezet: K, L, M, N, O, P, Q betűkkel vagy 1-től 7-ig terjedő számokkal jelölt héjakból áll. n kvantumszám, amely meghatározza a lehetséges energiaértékeket. A külső héjakban az elektronok energiája nagyobb, a külső elektronok ionizációs potenciálja ennek megfelelően kisebb.

A shell egy vagy több alszintet tartalmaz: s, p, d, f, g, h, i. Minden shellben az alszintek száma eggyel nő az előzőhöz képest. Az egyes alszinteken és az egyes héjakban lévő elektronok száma nem haladhat meg egy bizonyos értéket. Jellemzőjük a főkvantumszámon kívül az elektronfelhő alakját meghatározó pálya azonos értéke. Az alszinteket a héj jelzésével jelöljük, amelyhez tartoznak, például 2s, 4d stb.

Az alszint tartalmazza azokat, amelyeket a fő és a pálya mellett egy másik kvantumszám határoz meg - a mágneses, amely meghatározza az elektron keringési momentumának vetületét a mágneses tér irányára. Egy pályán legfeljebb két elektron lehet, amelyek különböznek a negyedik kvantumszám - a spin egy - értékében.

Nézzük meg részletesebben, hogyan keletkezik a jellegzetes röntgensugárzás. Mivel az ilyen típusú elektromágneses emisszió eredete az atomon belül fellépő jelenségekhez kapcsolódik, a legkényelmesebb az elektronikus konfigurációk közelítésében leírni.

A jellegzetes röntgensugárzás keletkezési mechanizmusa

Tehát ennek a sugárzásnak a megjelenésének oka az elektronikus üresedések kialakulása a belső héjakban, a nagy energiájú elektronok mélyen az atomba való behatolása miatt. Annak a valószínűsége, hogy egy kemény elektron kölcsönhatásba lép, az elektronfelhők sűrűségének növekedésével nő. Ezért az ütközések nagy valószínűséggel sűrűn tömörített belső héjakban, például a legalacsonyabb K-héjon belül történnek. Itt az atom ionizálódik, és az 1-es héjban üresedés képződik.

Ezt az üresedést egy nagyobb energiájú héjból származó elektron tölti ki, melynek feleslegét egy röntgenfoton viszi el. Ez az elektron "leeshet" a második L héjról, a harmadik M héjról stb. Így alakul ki egy karakterisztikus sorozat, in ezt a példát- K-sorozat. A sorozat jelölésénél görög index formájában jelzik, honnan származik az üresedést betöltő elektron. Az alfa azt jelenti, hogy az L-héjból származik, a béta pedig az M-héjat. Jelenleg az a tendencia, hogy a görög betűindexeket a héjak jelölésére használt latin betűkkel helyettesítik.

Az alfa vonal intenzitása a sorozatban mindig a legmagasabb, ami azt jelenti, hogy a legnagyobb a valószínűsége annak, hogy egy szomszédos héjból betölthető egy üresedés.

Most megválaszolhatjuk azt a kérdést, hogy mekkora a karakterisztikus röntgensugárzás maximális kvantumenergiája. Az elektronátmeneti szintek energiaértékeinek különbsége határozza meg az E = E n 2 - E n 1 képlet szerint, ahol E n 2 és E n 1 az elektron energiái. állapotok, amelyek között az átmenet megtörtént. Ennek a paraméternek a legmagasabb értékét a K-sorozat átmenetei adják a nehéz elemek legmagasabb atomszintjétől. De ezeknek a vonalaknak az intenzitása (csúcsmagasságok) a legkisebb, mivel ezek a legkevésbé valószínűek.

Ha az elektródákon lévő elégtelen feszültség miatt egy kemény elektron nem tudja elérni a K-szintet, az L-szinten üresedést képez, és egy kevésbé energikus, hosszú hullámhosszú L-sorozat keletkezik. A következő sorozatok is hasonló módon születnek.

Ezen túlmenően, ha egy üresedés elektronikus átállás eredményeként megüresedik, egy új üresedés jelenik meg a fedőhéjban. Ez megteremti a feltételeket a következő sorozat generálásához. Az elektronikus üreshelyek szintről szintre feljebb mozognak, és az atom jellegzetes spektrumsorozatok kaszkádját bocsátja ki, miközben ionizált marad.

A karakterisztikus spektrumok finom szerkezete

A jellegzetes röntgensugarak atomi röntgenspektrumait finom szerkezet jellemzi, amely az optikai spektrumokhoz hasonlóan vonalhasadásban nyilvánul meg.

A finom szerkezet annak köszönhető, hogy az energiaszint - az elektronhéj - egymáshoz szorosan elhelyezkedő komponensek - alhéjak halmaza. Az alhéjak jellemzésére bevezetünk még egyet, a j belső kvantumszámot, amely az elektron belső és orbitális mágneses momentumainak kölcsönhatását tükrözi.

A spin-pálya kölcsönhatás hatására az atom energiaszerkezete bonyolultabbá válik, és ennek eredményeként a jellegzetes röntgensugárzás olyan spektrummal rendelkezik, amelyet nagyon szorosan elhelyezkedő elemeket tartalmazó osztott vonalak jellemeznek.

A finom szerkezet elemeit kiegészítő digitális indexekkel szokás jelölni.

A karakterisztikus röntgensugárzásnak csak a spektrum finom szerkezete tükröződik. Az elektron átmenete egy alacsonyabb energiaszintre nem a magasabb szint alsó részhéjáról történik. Egy ilyen eseménynek elhanyagolható a valószínűsége.

Röntgenfelhasználás a spektrometriában

Ez a sugárzás a Moseley-törvényben leírt jellemzői miatt különféle röntgen-spektrális módszerek alapját képezi anyagok elemzésére. A röntgenspektrum elemzésekor vagy a sugárzás kristályos diffrakcióját (hullámdiszperziós módszer), vagy az elnyelt röntgenfotonok energiájára érzékeny detektorokat (energia-diszperzív módszer) alkalmaznak. A legtöbb elektronmikroszkóp fel van szerelve valamilyen röntgen-spektrometriai csatolással.

A hullámhossz-diszperzív spektrometria különösen pontos. Speciális szűrők segítségével megkülönböztetik a spektrum legintenzívebb csúcsait, amelyeknek köszönhetően gyakorlatilag monokromatikus, pontosan ismert frekvenciájú sugárzás érhető el. Az anód anyagát gondosan választják meg, hogy biztosítsák a kívánt frekvenciájú monokromatikus nyalábot. Diffrakciója a vizsgált anyag kristályrácsán lehetővé teszi a rács szerkezetének nagy pontosságú tanulmányozását. Ezt a módszert DNS és más összetett molekulák vizsgálatára is használják.

A karakterisztikus röntgensugárzás egyik jellemzőjét a gamma-spektrometria is figyelembe veszi. Ez a jellemző csúcsok nagy intenzitása. A gamma-spektrométerekben ólomvédelmet alkalmaznak a méréseket zavaró külső háttérsugárzás ellen. A gamma-kvantumokat elnyelő ólom azonban belső ionizációt tapasztal, aminek következtében a röntgensugár tartományában aktívan bocsát ki. Az ólom jellegzetes röntgensugárzásának intenzív maximumainak elnyelésére további kadmium árnyékolást alkalmaznak. Ez viszont ionizált, és röntgensugarakat is bocsát ki. A kadmium jellegzetes csúcsainak semlegesítésére egy harmadik árnyékoló réteget használnak - rezet, amelynek röntgen maximumai a gamma-spektrométer működési frekvenciatartományán kívül esnek.

A spektrometria bremsstrahlung és karakterisztikus röntgensugarakat egyaránt használ. Tehát az anyagok elemzésekor a folyamatos röntgensugárzás abszorpciós spektrumait különféle anyagok tanulmányozzák.

A röntgensugarak alapvető tulajdonságainak felfedezése és érdemei joggal illetik Wilhelm Konrad Roentgen német tudóst. Az általa felfedezett röntgensugarak csodálatos tulajdonságai azonnal hatalmas visszhangot kaptak a tudományos világban. Bár akkor, 1895-ben a tudós aligha sejthette, milyen hasznot, néha kárt is hozhat a röntgensugárzás.

Ebben a cikkben nézzük meg, hogyan hat az ilyen típusú sugárzás az emberi egészségre.

Mi az a röntgen

Az első kérdés, amely a kutatót érdekelte, az volt, hogy mi az a röntgensugárzás? Számos kísérlet tette lehetővé, hogy megbizonyosodjon arról, hogy ez egy 10-8 cm hullámhosszú elektromágneses sugárzás, amely az ultraibolya és a gamma sugárzás között köztes helyet foglal el.

Röntgen alkalmazások

A titokzatos röntgensugarak pusztító hatásának mindezen vonatkozásai egyáltalán nem zárják ki használatuk meglepően kiterjedt vonatkozásait. Hol használják a röntgensugárzást?

1. Molekulák és kristályok szerkezetének tanulmányozása.
2. Röntgen hibafelismerés (iparban, termékek hibáinak kimutatása).
3. Az orvosi kutatás és terápia módszerei.

A röntgensugárzás legfontosabb alkalmazásait e hullámok teljes tartományának igen rövid hullámhosszai és egyedi tulajdonságai teszik lehetővé.

Mivel érdekel bennünket a röntgensugárzás hatása azokra az emberekre, akik csak orvosi vizsgálat vagy kezelés során találkoznak vele, ezért a továbbiakban csak a röntgensugárzás ezen alkalmazási területét vizsgáljuk.

A röntgensugárzás alkalmazása az orvostudományban

Felfedezésének különleges jelentősége ellenére Röntgen nem kapott szabadalmat a használatára, így felbecsülhetetlen ajándék az egész emberiség számára. Már az első világháborúban is alkalmaztak röntgenberendezéseket, amelyek lehetővé tették a sebesültek gyors és pontos diagnosztizálását. Jelenleg a röntgensugarak két fő alkalmazási területe van az orvostudományban:

• Röntgendiagnosztika;
• Röntgenterápia.

Röntgen diagnosztika

A röntgendiagnosztikát többféleképpen használják:

Nézzük meg a különbséget ezen módszerek között.

Mindezek a diagnosztikai módszerek azon alapulnak, hogy a röntgensugarak képesek-e megvilágítani a fényképészeti filmeket, valamint a szövetek és a csontváz különböző permeabilitásai.

Röntgenterápia

A röntgensugárzás azon képességét, hogy biológiai hatást fejtsen ki a szövetekre, az orvostudományban daganatok kezelésére használják. Ennek a sugárzásnak az ionizáló hatása legaktívabban a gyorsan osztódó sejtekre gyakorolt ​​hatásban nyilvánul meg, amelyek a rosszindulatú daganatok sejtjei.

Azonban tisztában kell lennie azokkal a mellékhatásokkal, amelyek elkerülhetetlenül kísérik a röntgenterápiát. A helyzet az, hogy a hematopoietikus, az endokrin és az immunrendszer sejtjei is gyorsan osztódnak. A rájuk gyakorolt ​​negatív hatás sugárbetegség jeleit idézi elő.

A röntgensugarak hatása az emberre

Nem sokkal a röntgensugarak figyelemre méltó felfedezése után felfedezték, hogy a röntgensugarak hatással vannak az emberre.

Ezeket az adatokat kísérleti állatokon végzett kísérletekből nyerték, azonban a genetikusok szerint hasonló következmények vonatkozhatnak az emberi szervezetre is.

A röntgenbesugárzás következményeinek vizsgálata lehetővé tette a fejlesztést nemzetközi szabványok a megengedett sugárdózisokról.

Röntgendózisok röntgendiagnosztikához

A röntgenszoba meglátogatása után sok beteg szorongást tapasztal – milyen hatással lesz egészségére a kapott sugárdózis?

A szervezetet érő teljes sugárdózis az elvégzendő eljárás természetétől függ. A kényelem kedvéért összehasonlítjuk a kapott dózist a természetes sugárzással, amely az embert egész életében elkíséri.

1. Radiográfia: mellkas - a kapott sugárdózis 10 napos háttérsugárzásnak felel meg; felső gyomor és vékonybél - 3 év.
2. A hasi és kismedencei szervek, valamint az egész test számítógépes tomográfiája - 3 év.
3. Mammográfia - 3 hónap.
4. A végtag röntgenfelvételei gyakorlatilag ártalmatlanok.
5. A fogászati ​​röntgensugarak tekintetében a sugárdózis minimális, mivel a páciens szűk irányú, rövid sugárzási időtartamú röntgensugárnak van kitéve.

Ezek a sugárdózisok megfelelnek az elfogadható normáknak, de ha a páciens szorongást érez a röntgen előtt, joga van speciális védőkötényt kérni.

Röntgensugárzásnak való kitettség terhes nőknél

Minden embert többször is röntgenvizsgálatra kényszerítenek. De van egy szabály - ez a diagnosztikai módszer nem írható elő terhes nők számára. A fejlődő embrió rendkívül sérülékeny. A röntgensugarak kromoszóma-rendellenességeket okozhatnak, és ennek következtében fejlődési rendellenességgel rendelkező gyermekek születhetnek. A legsebezhetőbb ebből a szempontból a legfeljebb 16 hétig tartó terhességi kor. Ezenkívül a jövő baba számára a legveszélyesebb a gerinc, a medence és a hasi régió röntgenfelvétele.

Ismerve a röntgensugarak terhességre gyakorolt ​​káros hatásait, az orvosok minden lehetséges módon kerülik a röntgensugárzás alkalmazását a nő életének ebben a döntő szakaszában.

A röntgensugárzásnak azonban vannak mellékforrásai:

• elektronmikroszkópok;
• színes tévék képcsövéi stb.

A kismamáknak tisztában kell lenniük az általuk jelentett veszélyekkel.

A szoptatós anyák számára a röntgendiagnosztika nem veszélyes.

Mit kell tenni a röntgen után

A röntgensugárzás legkisebb hatásainak elkerülése érdekében néhány egyszerű lépést megtehet:

• a röntgen után igyon egy pohár tejet - kis dózisú sugárzást eltávolít;
• nagyon praktikus egy pohár száraz bor vagy szőlőlé;
• a beavatkozás után valamivel célszerű növelni a magas jódtartalmú ételek (tenger gyümölcsei) arányát.

De nincs szükség orvosi eljárásokra vagy speciális intézkedésekre a röntgen utáni sugárzás eltávolítására!

A röntgensugárzásnak való kitettség kétségtelenül súlyos következményei ellenére nem szabad túlbecsülni a veszélyüket az orvosi vizsgálatok során - csak a test bizonyos részein és nagyon gyorsan végzik el. A belőlük származó előnyök sokszor nagyobbak, mint ennek az eljárásnak az emberi testre gyakorolt ​​kockázata.

A röntgensugarak óriási szerepet játszanak a modern orvoslásban, a röntgen felfedezésének története egészen a XIX.

A röntgensugarak elektromágneses hullámok, amelyek elektronok részvételével jönnek létre. Amikor a töltött részecskéket erősen felgyorsítják, mesterséges röntgensugarak keletkeznek. Speciális berendezésen megy keresztül:

• részecskegyorsítók.

A felfedezés története

Ezeket a sugarakat 1895-ben Roentgen német tudós találta fel: katódsugárcsővel végzett munka közben fedezte fel a platina-cianid bárium fluoreszcens hatását. Aztán volt egy leírás az ilyen sugarakról és elképesztő képességükről, hogy behatoljanak a test szöveteibe. A sugarakat röntgensugárzásnak (röntgensugárzásnak) kezdték nevezni. Később Oroszországban röntgennek hívták.

A röntgensugárzás még a falakon is áthatol. Így Roentgen rájött, hogy ő tette a legnagyobb felfedezést az orvostudomány területén. Ettől kezdve kezdtek kialakulni külön szakaszok olyan tudományokban, mint a radiológia és a radiológia.

A sugarak képesek áthatolni a lágy szöveteken, de késnek, hosszukat a kemény felület akadálya határozza meg. Az emberi test lágy szövetei a bőr, a kemény szövetek pedig a csontok. 1901-ben a tudós Nobel-díjat kapott.

Azonban már Wilhelm Konrad Roentgen felfedezése előtt más tudósok is érdeklődtek hasonló téma iránt. 1853-ban Antoine-Philibert Mason francia fizikus egy üvegcsőben lévő elektródák közötti nagyfeszültségű kisülést tanulmányozta. A benne lévő gáz alacsony nyomáson vöröses izzásba kezdett. A felesleges gáz kiszivattyúzása a csőből az izzás széteséséhez vezetett, különálló világítórétegek összetett sorozatára, melynek árnyalata a gáz mennyiségétől függött.

1878-ban William Crookes (angol fizikus) azt javasolta, hogy a fluoreszcencia a sugarak cső üvegfelületére való becsapódásából származik. Mindezek a tanulmányok azonban sehol sem jelentek meg, így Roentgen nem tudott ilyen felfedezésekről. Miután 1895-ben közzétették felfedezéseit egy tudományos folyóiratban, ahol a tudós azt írta, hogy minden test átlátszó ezeknek a sugaraknak, bár nagyon eltérő mértékben, más tudósok is érdeklődni kezdtek a hasonló kísérletek iránt. Megerősítették a Röntgen feltalálását, és megkezdődött a röntgensugarak további fejlesztése és tökéletesítése.

Maga Wilhelm Roentgen még kettőt publikált tudományos munka röntgen témakörben 1896-ban és 1897-ben, majd más tevékenységet is végzett. Így több tudós is feltalálta, de Roentgen volt az, aki tudományos munkákat publikált erről a kérdésről.

A képalkotás elvei

Ennek a sugárzásnak a jellemzőit megjelenésük természete határozza meg. A sugárzás elektromágneses hullám hatására jön létre. Fő tulajdonságai a következők:

1. Visszaverődés. Ha a hullám merőlegesen éri a felületet, akkor nem fog visszaverődni. Bizonyos helyzetekben a gyémántnak megvan a tükörképe.
2. A szövetbe való behatolás képessége. Ezenkívül a sugarak áthatolhatnak olyan anyagok átlátszatlan felületein, mint a fa, papír stb.
3. Felszívódás. Az abszorbancia az anyag sűrűségétől függ: minél sűrűbb, annál jobban elnyeli a röntgensugárzás.
4. Egyes anyagok fluoreszcenciával, azaz izzással rendelkeznek. Amint a kibocsátás megszűnik, a ragyogás is elmúlik. Ha ez a sugarak hatásának megszűnése után is folytatódik, akkor ezt a hatást foszforeszcenciának nevezzük.
5. A röntgensugarak megvilágítják a fotófilmeket, akárcsak a látható fény.
6. Ha a sugár áthaladt a levegőn, akkor a légkörben ionizáció történik. Ezt az állapotot elektromosan vezetőképesnek nevezik, és egy doziméterrel határozzák meg, amely beállítja a sugárzás dózisteljesítményét.

Sugárzás – kár és haszon

Amikor a felfedezés megtörtént, Roentgen fizikus el sem tudta képzelni, mennyire veszélyes találmánya. A régi időkben minden sugárzást kibocsátó készülék messze nem volt tökéletes, és ennek eredményeként nagy dózisú kilőtt sugarakat kaptak. Az emberek nem értették az ilyen sugárzás veszélyeit. Bár egyes tudósok már akkor előterjesztettek egy változatot a röntgensugarak veszélyeiről.

A szövetekbe behatoló röntgensugárzás biológiai hatással van rájuk. A sugárdózis mérésének mértékegysége röntgen/óra. A fő hatás a szövetekben lévő ionizáló atomokra vonatkozik. Ezek a sugarak közvetlenül az élő sejt DNS-szerkezetére hatnak. Az ellenőrizetlen sugárzás következményei a következők:

• sejtmutáció;
• daganatok megjelenése;
• sugárzási égési sérülések;
• sugárbetegség.

A röntgenvizsgálat ellenjavallatai:

1. Súlyos állapotban lévő betegek.
2. Terhességi időszak miatt negatív hatás a magzaton.
3. Vérző vagy nyitott pneumothoraxban szenvedő betegek.

Hogyan működik a röntgen és hol alkalmazzák

1. Az orvostudományban. A röntgendiagnosztikát élő szövetek szkennelésére használják bizonyos testen belüli rendellenességek azonosítására. A daganatos formációk megszüntetésére röntgenterápiát végeznek.
2. A tudományban. Feltárul az anyagok szerkezete és a röntgensugárzás természete. Ezekkel a kérdésekkel olyan tudományok foglalkoznak, mint a kémia, biokémia, krisztallográfia.
3. Az iparban. A fémtermékek megsértésének kimutatására.
4. A lakosság biztonsága érdekében. Repülőtereken és másokon telepített röntgensugarak nyilvános helyeken poggyász átvizsgálása céljából.

A röntgensugárzás orvosi felhasználása. A röntgensugarakat széles körben használják az orvostudományban és a fogászatban a következő célokra:

1. Betegségek diagnosztizálására.
2. Az anyagcsere folyamatok nyomon követésére.
3. Számos betegség kezelésére.

A röntgensugarak használata gyógyászati ​​célokra

A röntgensugarakat a csonttörések kimutatása mellett széles körben alkalmazzák gyógyászati ​​célokra. A röntgensugarak speciális alkalmazása a következő célok elérését szolgálja:

1. A rákos sejtek elpusztítására.
2. A daganat méretének csökkentésére.
3. A fájdalom csökkentésére.

Például az endokrinológiai betegségekre használt radioaktív jódot aktívan használják pajzsmirigyrák esetén, ezáltal sok embernek segít megszabadulni ettől a szörnyű betegségtől. Jelenleg az összetett betegségek diagnosztizálására a röntgensugarak számítógépekhez kapcsolódnak, ennek eredményeként vannak legújabb technikák tanulmányok, például számítógépes axiális tomográfia.

Ez a vizsgálat színes képeket biztosít az orvosok számára, amelyek egy személy belső szerveit mutatják be. A munka azonosítására belső szervek kis dózisú sugárzás elegendő. A röntgensugárzást a fizioterápiában is széles körben alkalmazzák.

A röntgensugárzás alapvető tulajdonságai

1. Áthatoló képesség. Minden test átlátszó a röntgensugár számára, és az átlátszóság mértéke a test vastagságától függ. Ennek a tulajdonságnak köszönhető, hogy a gerendát az orvostudományban kezdték használni a szervek munkájának, a törések és idegen testek jelenlétének kimutatására a testben.
2. Képesek egyes tárgyakat felvillanni. Például, ha báriumot és platinát visznek fel egy kartonra, akkor a fénysugár áthaladása után zöldessárgán világít. Ha a kezét a röntgencső és a képernyő közé helyezi, akkor a fény jobban behatol a csontba, mint a szövetbe, ezért a csontszövet fényesebben, az izomszövet pedig kevésbé fényesen jelenik meg a képernyőn.
3. Akció fotófilmen. A röntgensugarak a fényhez hasonlóan sötétsé tehetik a filmet, ez lehetővé teszi a testek röntgensugárzásának vizsgálatakor kapott árnyékoldal lefényképezését.
4. A röntgensugárzás ionizálhatja a gázokat. Ez lehetővé teszi nemcsak a sugarak megtalálását, hanem intenzitásuk feltárását is a gáz ionizációs áramának mérésével.
5. Biokémiai hatással vannak az élőlények szervezetére. Ennek a tulajdonságának köszönhetően a röntgensugarak széles körben elterjedtek az orvostudományban: bőrbetegségeket és belső szervek betegségeit egyaránt kezelhetik. Ebben az esetben kiválasztják a szükséges sugárzási dózist és a sugarak időtartamát. Az ilyen kezelés hosszú távú és túlzott alkalmazása nagyon káros és káros a szervezetre.

Sok életet mentettek meg a röntgensugarak használatának következtében. A röntgen nemcsak a betegség időben történő diagnosztizálását segíti elő, hanem a sugárterápia alkalmazásával végzett kezelési módszerek mentesítik a betegeket a különféle patológiáktól, kezdve a pajzsmirigy túlműködésével és a csontszövet rosszindulatú daganataival.