Η ακτινοβολία ακτίνων Χ παίζει τεράστιο ρόλο στη σύγχρονη ιατρική· η ιστορία της ανακάλυψης των ακτίνων Χ χρονολογείται από τον 19ο αιώνα.

Οι ακτίνες Χ είναι ηλεκτρομαγνητικά κύματα που παράγονται με τη συμμετοχή ηλεκτρονίων. Με ισχυρή επιτάχυνση φορτισμένων σωματιδίων δημιουργούνται τεχνητές ακτίνες Χ. Διέρχεται από ειδικό εξοπλισμό:

• επιταχυντές σωματιδίων.

Ιστορικό ανακάλυψης

Αυτές οι ακτίνες εφευρέθηκαν το 1895 από τον Γερμανό επιστήμονα Roentgen: ενώ εργαζόταν με έναν καθοδικό σωλήνα, ανακάλυψε την επίδραση φθορισμού του κυανιούχου βαρίου πλατίνας. Στη συνέχεια έγινε περιγραφή τέτοιων ακτίνων και η εκπληκτική τους ικανότητα να διεισδύουν στους ιστούς του σώματος. Οι ακτίνες άρχισαν να ονομάζονται ακτίνες Χ (ακτίνες Χ). Αργότερα στη Ρωσία άρχισαν να αποκαλούνται ακτίνες Χ.

Οι ακτίνες Χ είναι σε θέση να διεισδύσουν ακόμη και μέσα από τοίχους. Έτσι ο Ρέντγκεν συνειδητοποίησε ότι είχε κάνει τη μεγαλύτερη ανακάλυψη στον τομέα της ιατρικής. Από εκείνη την εποχή άρχισαν να δημιουργούνται ξεχωριστές ενότητες στην επιστήμη, όπως η ακτινολογία και η ακτινολογία.

Οι ακτίνες είναι σε θέση να διεισδύσουν στους μαλακούς ιστούς, αλλά καθυστερούν, το μήκος τους καθορίζεται από το εμπόδιο μιας σκληρής επιφάνειας. Οι μαλακοί ιστοί στο ανθρώπινο σώμα είναι το δέρμα και οι σκληροί ιστοί είναι τα οστά. Το 1901, ο επιστήμονας τιμήθηκε με το βραβείο Νόμπελ.

Ωστόσο, ακόμη και πριν από την ανακάλυψη του Wilhelm Conrad Roentgen, άλλοι επιστήμονες ενδιαφέρθηκαν επίσης για ένα παρόμοιο θέμα. Το 1853, ο Γάλλος φυσικός Antoine-Philiber Mason μελέτησε μια εκφόρτιση υψηλής τάσης μεταξύ ηλεκτροδίων σε έναν γυάλινο σωλήνα. Το αέριο που περιείχε σε χαμηλή πίεση άρχισε να εκπέμπει μια κοκκινωπή λάμψη. Η άντληση της περίσσειας αερίου από τον σωλήνα οδήγησε στη διάσπαση της λάμψης σε μια σύνθετη ακολουθία μεμονωμένων φωτεινών στρωμάτων, η απόχρωση των οποίων εξαρτιόταν από την ποσότητα του αερίου.

Το 1878, ο William Crookes (Άγγλος φυσικός) πρότεινε ότι ο φθορισμός συμβαίνει λόγω της πρόσκρουσης των ακτίνων στη γυάλινη επιφάνεια του σωλήνα. Όμως όλες αυτές οι μελέτες δεν δημοσιεύτηκαν πουθενά, οπότε ο Ρέντγκεν δεν γνώριζε για τέτοιες ανακαλύψεις. Μετά τη δημοσίευση των ανακαλύψεών του το 1895 σε ένα επιστημονικό περιοδικό, όπου ο επιστήμονας έγραψε ότι όλα τα σώματα είναι διαφανή σε αυτές τις ακτίνες, αν και σε πολύ διαφορετικό βαθμό, άλλοι επιστήμονες ενδιαφέρθηκαν για παρόμοια πειράματα. Επιβεβαίωσαν την εφεύρεση του Roentgen και άρχισε η περαιτέρω ανάπτυξη και βελτίωση των ακτίνων Χ.

Ο ίδιος ο Wilhelm Roentgen δημοσίευσε δύο ακόμη επιστημονικές εργασίες σχετικά με το θέμα των ακτίνων Χ το 1896 και το 1897, μετά από τις οποίες ασχολήθηκε με άλλες δραστηριότητες. Έτσι, αρκετοί επιστήμονες επινόησαν, αλλά ήταν ο Ρέντγκεν που δημοσίευσε επιστημονικές εργασίες για αυτό το θέμα.

Αρχές απεικόνισης

Τα χαρακτηριστικά αυτής της ακτινοβολίας καθορίζονται από την ίδια τη φύση της εμφάνισής τους. Η ακτινοβολία οφείλεται σε ηλεκτρομαγνητικό κύμα. Οι κύριες ιδιότητές του περιλαμβάνουν:

1. Αντανάκλαση. Εάν το κύμα χτυπήσει την επιφάνεια κάθετα, δεν θα ανακλαστεί. Σε ορισμένες περιπτώσεις, ένα διαμάντι έχει την ιδιότητα της αντανάκλασης.
2. Η ικανότητα διείσδυσης στον ιστό. Επιπλέον, οι ακτίνες μπορούν να περάσουν μέσα από αδιαφανείς επιφάνειες υλικών όπως ξύλο, χαρτί και παρόμοια.
3. απορροφητικότητα. Η απορρόφηση εξαρτάται από την πυκνότητα του υλικού: όσο πιο πυκνό είναι, τόσο περισσότερες ακτίνες Χ το απορροφούν.
4. Κάποιες ουσίες φθορίζουν, λάμπουν δηλαδή. Μόλις σταματήσει η ακτινοβολία, εξαφανίζεται και η λάμψη. Εάν συνεχιστεί και μετά τη διακοπή της δράσης των ακτίνων, τότε αυτό το φαινόμενο ονομάζεται φωσφορισμός.
5. Οι ακτίνες Χ μπορούν να φωτίσουν το φωτογραφικό φιλμ, ακριβώς όπως το ορατό φως.
6. Εάν η δέσμη διέρχεται από τον αέρα, τότε συμβαίνει ιονισμός στην ατμόσφαιρα. Αυτή η κατάσταση ονομάζεται ηλεκτρικά αγώγιμη και προσδιορίζεται χρησιμοποιώντας ένα δοσίμετρο, το οποίο καθορίζει τον ρυθμό της δόσης ακτινοβολίας.

Ακτινοβολία - κακό και όφελος

Όταν έγινε η ανακάλυψη, ο φυσικός Ρέντγκεν δεν μπορούσε καν να φανταστεί πόσο επικίνδυνη ήταν η εφεύρεσή του. Τα παλιά χρόνια, όλες οι συσκευές που παρήγαγαν ακτινοβολία δεν ήταν καθόλου τέλειες, και ως αποτέλεσμα, λαμβάνονταν μεγάλες δόσεις εκπεμπόμενων ακτίνων. Οι άνθρωποι δεν καταλάβαιναν τους κινδύνους μιας τέτοιας ακτινοβολίας. Αν και ορισμένοι επιστήμονες πρότειναν ακόμη και τότε εκδοχές σχετικά με τους κινδύνους των ακτίνων Χ.

Οι ακτίνες Χ, που διεισδύουν στους ιστούς, έχουν βιολογική επίδραση σε αυτούς. Η μονάδα μέτρησης της δόσης ακτινοβολίας είναι το ρεντογόνο ανά ώρα. Η κύρια επίδραση είναι στα ιονίζοντα άτομα που βρίσκονται μέσα στους ιστούς. Αυτές οι ακτίνες δρουν απευθείας στη δομή του DNA ενός ζωντανού κυττάρου. Οι συνέπειες της ανεξέλεγκτης ακτινοβολίας περιλαμβάνουν:

• κυτταρική μετάλλαξη?
• η εμφάνιση όγκων?
• εγκαύματα ακτινοβολίας?
• ασθένεια ακτινοβολίας.

Αντενδείξεις για ακτινολογικές εξετάσεις:

1. Οι ασθενείς είναι σε κρίσιμη κατάσταση.
2. Περίοδος εγκυμοσύνης λόγω αρνητικών επιπτώσεων στο έμβρυο.
3. Ασθενείς με αιμορραγία ή ανοιχτό πνευμοθώρακα.

Πώς λειτουργούν οι ακτινογραφίες και πού χρησιμοποιούνται

1. Στην ιατρική. Η διάγνωση με ακτίνες Χ χρησιμοποιείται σε ημιδιαφανείς ζωντανούς ιστούς προκειμένου να εντοπιστούν ορισμένες διαταραχές μέσα στο σώμα. Η ακτινοθεραπεία πραγματοποιείται για την εξάλειψη των σχηματισμών όγκων.
2. Στην επιστήμη. Αποκαλύπτεται η δομή των ουσιών και η φύση των ακτίνων Χ. Αυτά τα θέματα αντιμετωπίζονται από επιστήμες όπως η χημεία, η βιοχημεία, η κρυσταλλογραφία.
3. Στη βιομηχανία. Για τον εντοπισμό παραβιάσεων σε μεταλλικά προϊόντα.
4. Για την ασφάλεια του πληθυσμού. Οι ακτίνες Χ εγκαθίστανται σε αεροδρόμια και άλλους δημόσιους χώρους για τη σάρωση των αποσκευών.

Ιατρική χρήση ακτινοβολίας ακτίνων Χ. Οι ακτίνες Χ χρησιμοποιούνται ευρέως στην ιατρική και την οδοντιατρική για τους ακόλουθους σκοπούς:

1. Για τη διάγνωση ασθενειών.
2. Για παρακολούθηση μεταβολικών διεργασιών.
3. Για τη θεραπεία πολλών ασθενειών.

Η χρήση ακτίνων Χ για ιατρικούς σκοπούς

Εκτός από την ανίχνευση καταγμάτων των οστών, οι ακτινογραφίες χρησιμοποιούνται ευρέως για ιατρικούς σκοπούς. Η εξειδικευμένη εφαρμογή των ακτινογραφιών είναι η επίτευξη των ακόλουθων στόχων:

1. Να καταστρέψει τα καρκινικά κύτταρα.
2. Για τη μείωση του μεγέθους του όγκου.
3. Για μείωση του πόνου.

Για παράδειγμα, το ραδιενεργό ιώδιο, που χρησιμοποιείται σε ενδοκρινολογικές ασθένειες, χρησιμοποιείται ενεργά στον καρκίνο του θυρεοειδούς, βοηθώντας έτσι πολλούς ανθρώπους να απαλλαγούν από αυτήν την τρομερή ασθένεια. Επί του παρόντος, για τη διάγνωση πολύπλοκων ασθενειών, οι ακτίνες Χ συνδέονται με υπολογιστές, με αποτέλεσμα να εμφανίζονται οι πιο πρόσφατες μέθοδοι έρευνας, όπως η υπολογιστική αξονική τομογραφία.

Μια τέτοια σάρωση παρέχει στους γιατρούς έγχρωμες εικόνες που δείχνουν τα εσωτερικά όργανα ενός ατόμου. Για την ανίχνευση του έργου των εσωτερικών οργάνων, αρκεί μια μικρή δόση ακτινοβολίας. Οι ακτινογραφίες χρησιμοποιούνται ευρέως και στη φυσιοθεραπεία.

Βασικές ιδιότητες των ακτίνων Χ

1. διεισδυτική ικανότητα. Όλα τα σώματα είναι διαφανή στην ακτινογραφία και ο βαθμός διαφάνειας εξαρτάται από το πάχος του σώματος. Λόγω αυτής της ιδιότητας η δέσμη άρχισε να χρησιμοποιείται στην ιατρική για την ανίχνευση της λειτουργίας των οργάνων, την παρουσία καταγμάτων και ξένων σωμάτων στο σώμα.
2. Είναι σε θέση να προκαλούν τη λάμψη ορισμένων αντικειμένων. Για παράδειγμα, εάν εφαρμοστεί βάριο και πλατίνα σε χαρτόνι, τότε, αφού περάσει από τη σάρωση δέσμης, θα λάμψει πρασινοκίτρινο. Εάν τοποθετήσετε το χέρι σας μεταξύ του σωλήνα ακτίνων Χ και της οθόνης, τότε το φως θα διεισδύσει περισσότερο στο οστό παρά στον ιστό, έτσι ο οστικός ιστός θα λάμπει πιο έντονα στην οθόνη και ο μυϊκός ιστός θα είναι λιγότερο φωτεινός.
3. Δράση σε ταινία. Οι ακτίνες Χ μπορούν, όπως το φως, να σκουρύνουν το φιλμ, γεγονός που καθιστά δυνατή τη φωτογράφηση της σκιερής πλευράς που προκύπτει όταν τα αντικείμενα εξετάζονται με ακτίνες Χ.
4. Οι ακτίνες Χ μπορούν να ιονίσουν αέρια. Αυτό καθιστά δυνατή όχι μόνο την εύρεση ακτίνων, αλλά και την αποκάλυψη της έντασής τους μετρώντας το ρεύμα ιονισμού στο αέριο.
5. Έχουν βιοχημική επίδραση στο σώμα των ζωντανών όντων. Χάρη σε αυτή την ιδιότητα, οι ακτινογραφίες βρήκαν την ευρεία εφαρμογή τους στην ιατρική: μπορούν να θεραπεύσουν τόσο δερματικές παθήσεις όσο και ασθένειες των εσωτερικών οργάνων. Σε αυτή την περίπτωση επιλέγεται η επιθυμητή δόση ακτινοβολίας και η διάρκεια των ακτίνων. Η παρατεταμένη και υπερβολική χρήση μιας τέτοιας θεραπείας είναι πολύ επιβλαβής και επιζήμια για τον οργανισμό.

Συνέπεια της χρήσης ακτίνων Χ ήταν η διάσωση πολλών ανθρώπινων ζωών. Η ακτινογραφία βοηθά όχι μόνο στην έγκαιρη διάγνωση της νόσου, αλλά οι μέθοδοι θεραπείας που χρησιμοποιούν ακτινοθεραπεία ανακουφίζουν ασθενείς από διάφορες παθολογίες, από υπερλειτουργία του θυρεοειδούς αδένα έως κακοήθεις όγκους των οστών.

Το 1895, ο Γερμανός φυσικός W. Roentgen ανακάλυψε ένα νέο, άγνωστο μέχρι τώρα είδος ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, που ονομάστηκε ακτίνες Χ προς τιμήν του ανακάλυψε της. Ο W. Roentgen έγινε ο συγγραφέας της ανακάλυψής του σε ηλικία 50 ετών, κατέχοντας τη θέση του πρύτανη του Πανεπιστημίου του Würzburg και έχοντας τη φήμη ενός από τους καλύτερους πειραματιστές της εποχής του. Ένας από τους πρώτους που βρήκε τεχνική εφαρμογή για την ανακάλυψη του Ρέντγκεν ήταν ο Αμερικανός Έντισον. Δημιούργησε μια εύχρηστη συσκευή επίδειξης και ήδη τον Μάιο του 1896 οργάνωσε μια έκθεση ακτίνων Χ στη Νέα Υόρκη, όπου οι επισκέπτες μπορούσαν να δουν το χέρι τους σε μια φωτεινή οθόνη. Αφού ο βοηθός του Έντισον πέθανε από τα σοβαρά εγκαύματα που έλαβε από συνεχείς επιδείξεις, ο εφευρέτης σταμάτησε περαιτέρω πειράματα με ακτίνες Χ.

Η ακτινοβολία ακτίνων Χ άρχισε να χρησιμοποιείται στην ιατρική λόγω της υψηλής διεισδυτικής της δύναμης. Αρχικά, χρησιμοποιήθηκαν ακτίνες Χ για την εξέταση καταγμάτων των οστών και τον εντοπισμό ξένων σωμάτων στο ανθρώπινο σώμα. Επί του παρόντος, υπάρχουν διάφορες μέθοδοι που βασίζονται σε ακτίνες Χ. Αλλά αυτές οι μέθοδοι έχουν τα μειονεκτήματά τους: η ακτινοβολία μπορεί να προκαλέσει βαθιά βλάβη στο δέρμα. Τα εμφανιζόμενα έλκη συχνά μετατρέπονταν σε καρκίνο. Σε πολλές περιπτώσεις χρειάστηκε να ακρωτηριαστούν τα δάχτυλα ή τα χέρια. Αφθοροσκόπηση(συνώνυμο της ημιδιαφάνειας) είναι μια από τις κύριες μεθόδους εξέτασης με ακτίνες Χ, η οποία συνίσταται στη λήψη μιας επίπεδης θετικής εικόνας του υπό μελέτη αντικειμένου σε μια ημιδιαφανή (φθορισμού) οθόνη. Κατά τη διάρκεια της ακτινοσκόπησης, το θέμα βρίσκεται μεταξύ μιας ημιδιαφανούς οθόνης και ενός σωλήνα ακτίνων Χ. Στις σύγχρονες ημιδιαφανείς οθόνες ακτίνων Χ, η εικόνα εμφανίζεται τη στιγμή που ενεργοποιείται ο σωλήνας ακτίνων Χ και εξαφανίζεται αμέσως μετά την απενεργοποίησή του. Η ακτινοσκόπηση καθιστά δυνατή τη μελέτη της λειτουργίας του οργάνου - καρδιακός παλμός, αναπνευστικές κινήσεις των πλευρών, πνευμόνων, διαφράγματος, περισταλτισμός της πεπτικής οδού κ.λπ. Η ακτινοσκόπηση χρησιμοποιείται στη θεραπεία παθήσεων του στομάχου, του γαστρεντερικού σωλήνα, του δωδεκαδακτύλου, των παθήσεων του ήπατος, της χοληδόχου κύστης και της χοληφόρου οδού. Ταυτόχρονα, ο ιατρικός καθετήρας και οι χειριστές εισάγονται χωρίς βλάβη στους ιστούς και οι ενέργειες κατά τη διάρκεια της επέμβασης ελέγχονται με ακτινοσκόπηση και είναι ορατές στην οθόνη.
Ακτινογραφία -μέθοδος διάγνωσης ακτίνων Χ με καταχώρηση σταθερής εικόνας σε φωτοευαίσθητο υλικό - ειδικό. φωτογραφικό φιλμ (φιλμ ακτίνων Χ) ή φωτογραφικό χαρτί με επακόλουθη επεξεργασία φωτογραφίας. Με την ψηφιακή ακτινογραφία, η εικόνα σταθεροποιείται στη μνήμη του υπολογιστή. Πραγματοποιείται σε διαγνωστικές συσκευές με ακτίνες Χ - σταθερές, εγκατεστημένες σε ειδικά εξοπλισμένες αίθουσες ακτινογραφίας, ή κινητές και φορητές - στο κρεβάτι του ασθενούς ή στο χειρουργείο. Στις ακτινογραφίες, τα στοιχεία των δομών των διαφόρων οργάνων εμφανίζονται πολύ πιο καθαρά από ότι σε μια φθορίζουσα οθόνη. Η ακτινογραφία γίνεται με σκοπό την ανίχνευση και πρόληψη διαφόρων ασθενειών, με κύριο στόχο να βοηθήσει τους γιατρούς διαφόρων ειδικοτήτων να κάνουν σωστά και γρήγορα τη διάγνωση. Μια εικόνα ακτίνων Χ καταγράφει την κατάσταση ενός οργάνου ή ιστού μόνο τη στιγμή της έκθεσης. Ωστόσο, μια μόνο ακτινογραφία καταγράφει μόνο ανατομικές αλλαγές σε μια συγκεκριμένη στιγμή, δίνει τη στατική της διαδικασίας. μέσω μιας σειράς ακτινογραφιών που λαμβάνονται σε συγκεκριμένα χρονικά διαστήματα, είναι δυνατό να μελετηθεί η δυναμική της διαδικασίας, δηλαδή οι λειτουργικές αλλαγές. Τομογραφία.Η λέξη τομογραφία μπορεί να μεταφραστεί από τα ελληνικά ως φέτα εικόνα.Αυτό σημαίνει ότι ο σκοπός της τομογραφίας είναι να αποκτήσει μια πολυεπίπεδη εικόνα της εσωτερικής δομής του αντικειμένου μελέτης. Η αξονική τομογραφία χαρακτηρίζεται από υψηλή ανάλυση, η οποία καθιστά δυνατή τη διάκριση λεπτών αλλαγών στους μαλακούς ιστούς. Η CT επιτρέπει την ανίχνευση τέτοιων παθολογικών διεργασιών που δεν μπορούν να ανιχνευθούν με άλλες μεθόδους. Επιπλέον, η χρήση αξονικής τομογραφίας καθιστά δυνατή τη μείωση της δόσης της ακτινοβολίας που λαμβάνουν οι ασθενείς κατά τη διαγνωστική διαδικασία.
Φθοριογραφία- μια διαγνωστική μέθοδος που σας επιτρέπει να αποκτήσετε μια εικόνα οργάνων και ιστών, αναπτύχθηκε στα τέλη του 20ου αιώνα, ένα χρόνο μετά την ανακάλυψη των ακτίνων Χ. Στις εικόνες μπορείτε να δείτε σκλήρυνση, ίνωση, ξένα αντικείμενα, νεοπλάσματα, φλεγμονές που έχουν ανεπτυγμένο βαθμό, παρουσία αερίων και διεισδύουν στις κοιλότητες, αποστήματα, κύστεις κ.ο.κ. Τις περισσότερες φορές, πραγματοποιείται ακτινογραφία θώρακος, η οποία επιτρέπει την ανίχνευση φυματίωσης, κακοήθους όγκου στους πνεύμονες ή το στήθος και άλλες παθολογίες.
Ακτινοθεραπεία- Πρόκειται για μια σύγχρονη μέθοδο με την οποία πραγματοποιείται η θεραπεία ορισμένων παθολογιών των αρθρώσεων. Οι κύριες κατευθύνσεις θεραπείας ορθοπεδικών παθήσεων με αυτή τη μέθοδο είναι: Χρόνιες. Φλεγμονώδεις διεργασίες των αρθρώσεων (αρθρίτιδα, πολυαρθρίτιδα). Εκφυλιστικές (οστεοαρθρίτιδα, οστεοχόνδρωση, παραμορφωτική σπονδύλωση). Ο σκοπός της ακτινοθεραπείαςείναι η αναστολή της ζωτικής δραστηριότητας των κυττάρων των παθολογικά αλλοιωμένων ιστών ή η πλήρης καταστροφή τους. Σε μη καρκινικές ασθένειες, η ακτινοθεραπεία στοχεύει στην καταστολή της φλεγμονώδους αντίδρασης, στην αναστολή των πολλαπλασιαστικών διεργασιών, στη μείωση της ευαισθησίας στον πόνο και της εκκριτικής δραστηριότητας των αδένων. Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι οι σεξουαλικοί αδένες, τα αιμοποιητικά όργανα, τα λευκοκύτταρα και τα κύτταρα κακοήθους όγκου είναι πιο ευαίσθητα στις ακτίνες Χ. Η δόση ακτινοβολίας σε κάθε περίπτωση προσδιορίζεται ξεχωριστά.

Για την ανακάλυψη των ακτίνων Χ, ο Ρέντγκεν τιμήθηκε με το πρώτο βραβείο Νόμπελ Φυσικής το 1901 και η Επιτροπή Νόμπελ τόνισε την πρακτική σημασία της ανακάλυψής του.
Έτσι, οι ακτίνες Χ είναι αόρατη ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με μήκος κύματος 105 - 102 nm. Οι ακτίνες Χ μπορούν να διαπεράσουν ορισμένα υλικά που είναι αδιαφανή στο ορατό φως. Εκπέμπονται κατά την επιβράδυνση των γρήγορων ηλεκτρονίων στην ύλη (συνεχές φάσμα) και κατά τις μεταβάσεις ηλεκτρονίων από τα εξωτερικά ηλεκτρονιακά κελύφη του ατόμου στα εσωτερικά (γραμμικό φάσμα). Πηγές ακτινοβολίας ακτίνων Χ είναι: σωλήνας ακτίνων Χ, μερικά ραδιενεργά ισότοπα, επιταχυντές και συσσωρευτές ηλεκτρονίων (ακτινοβολία σύγχροτρον). Δέκτες - φιλμ, οθόνες φωταύγειας, ανιχνευτές πυρηνικής ακτινοβολίας. Οι ακτίνες Χ χρησιμοποιούνται σε ανάλυση περίθλασης ακτίνων Χ, ιατρική, ανίχνευση ελαττωμάτων, φασματική ανάλυση ακτίνων Χ κ.λπ.

Ακτίνες Χ, αόρατη ακτινοβολία ικανή να διαπεράσει, αν και σε διαφορετικό βαθμό, όλες τις ουσίες. Είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με μήκος κύματος περίπου 10-8 cm.

Όπως το ορατό φως, οι ακτίνες Χ προκαλούν μαύρισμα του φωτογραφικού φιλμ. Αυτή η ιδιοκτησία έχει μεγάλη σημασία για την ιατρική, τη βιομηχανία και την επιστημονική έρευνα. Περνώντας μέσα από το υπό μελέτη αντικείμενο και στη συνέχεια πέφτοντας πάνω στο φιλμ, η ακτινοβολία ακτίνων Χ απεικονίζει την εσωτερική του δομή πάνω του. Δεδομένου ότι η διεισδυτική ισχύς της ακτινοβολίας ακτίνων Χ είναι διαφορετική για διαφορετικά υλικά, τμήματα του αντικειμένου που είναι λιγότερο διαφανή σε αυτό δίνουν φωτεινότερες περιοχές στη φωτογραφία από εκείνες στις οποίες η ακτινοβολία διεισδύει καλά. Έτσι, οι ιστοί των οστών είναι λιγότερο διαφανείς στις ακτινογραφίες από τους ιστούς που αποτελούν το δέρμα και τα εσωτερικά όργανα. Επομένως, στην ακτινογραφία, τα οστά θα υποδεικνύονται ως ελαφρύτερες περιοχές και η θέση του κατάγματος, η οποία είναι πιο διαφανής για την ακτινοβολία, μπορεί να ανιχνευθεί αρκετά εύκολα. Η απεικόνιση με ακτίνες Χ χρησιμοποιείται επίσης στην οδοντιατρική για την ανίχνευση τερηδόνας και αποστημάτων στις ρίζες των δοντιών, καθώς και στη βιομηχανία για την ανίχνευση ρωγμών σε χυτά υλικά, πλαστικά και καουτσούκ.

Οι ακτίνες Χ χρησιμοποιούνται στη χημεία για την ανάλυση ενώσεων και στη φυσική για τη μελέτη της δομής των κρυστάλλων. Μια δέσμη ακτίνων Χ που διέρχεται από μια χημική ένωση προκαλεί μια χαρακτηριστική δευτερογενή ακτινοβολία, η φασματοσκοπική ανάλυση της οποίας επιτρέπει στον χημικό να προσδιορίσει τη σύνθεση της ένωσης. Όταν πέφτει πάνω σε μια κρυσταλλική ουσία, μια ακτίνα ακτίνων Χ διασκορπίζεται από τα άτομα του κρυστάλλου, δίνοντας ένα σαφές, κανονικό σχέδιο κηλίδων και λωρίδων σε μια φωτογραφική πλάκα, που καθιστά δυνατή τη δημιουργία της εσωτερικής δομής του κρυστάλλου.

Η χρήση ακτίνων Χ στη θεραπεία του καρκίνου βασίζεται στο γεγονός ότι σκοτώνει τα καρκινικά κύτταρα. Ωστόσο, μπορεί επίσης να έχει ανεπιθύμητη επίδραση στα φυσιολογικά κύτταρα. Επομένως, πρέπει να δίνεται ιδιαίτερη προσοχή σε αυτή τη χρήση ακτίνων Χ.

Λήψη ακτινογραφιών

Η ακτινοβολία ακτίνων Χ εμφανίζεται όταν τα ηλεκτρόνια που κινούνται με υψηλές ταχύτητες αλληλεπιδρούν με την ύλη. Όταν τα ηλεκτρόνια συγκρούονται με άτομα οποιασδήποτε ουσίας, χάνουν γρήγορα την κινητική τους ενέργεια. Σε αυτή την περίπτωση, το μεγαλύτερο μέρος του μετατρέπεται σε θερμότητα και ένα μικρό κλάσμα, συνήθως λιγότερο από 1%, μετατρέπεται σε ενέργεια ακτίνων Χ. Αυτή η ενέργεια απελευθερώνεται με τη μορφή κβαντών - σωματιδίων που ονομάζονται φωτόνια που έχουν ενέργεια αλλά έχουν μηδενική μάζα ηρεμίας. Τα φωτόνια ακτίνων Χ διαφέρουν ως προς την ενέργειά τους, η οποία είναι αντιστρόφως ανάλογη με το μήκος κύματός τους. Με τη συνήθη μέθοδο λήψης ακτίνων Χ, προκύπτει ένα ευρύ φάσμα μηκών κύματος, το οποίο ονομάζεται φάσμα ακτίνων Χ.

Σωλήνες ακτίνων Χ. Προκειμένου να ληφθεί ακτινοβολία ακτίνων Χ λόγω της αλληλεπίδρασης των ηλεκτρονίων με την ύλη, είναι απαραίτητο να υπάρχει μια πηγή ηλεκτρονίων, μέσα επιτάχυνσής τους σε υψηλές ταχύτητες και ένας στόχος ικανός να αντέχει τον βομβαρδισμό ηλεκτρονίων και να παράγει ακτινοβολία ακτίνων Χ την απαιτούμενη ένταση. Η συσκευή που έχει όλα αυτά ονομάζεται σωλήνας ακτίνων Χ. Οι πρώτοι εξερευνητές χρησιμοποιούσαν σωλήνες «βαθιού κενού», όπως οι σημερινοί σωλήνες εκκένωσης. Το κενό σε αυτά δεν ήταν πολύ υψηλό.

Οι σωλήνες εκκένωσης περιέχουν μικρή ποσότητα αερίου και όταν εφαρμόζεται μεγάλη διαφορά δυναμικού στα ηλεκτρόδια του σωλήνα, τα άτομα του αερίου μετατρέπονται σε θετικά και αρνητικά ιόντα. Τα θετικά κινούνται προς το αρνητικό ηλεκτρόδιο (κάθοδος) και, πέφτοντας πάνω του, ρίχνουν ηλεκτρόνια έξω από αυτό, και με τη σειρά τους, κινούνται προς το θετικό ηλεκτρόδιο (άνοδος) και βομβαρδίζοντάς το δημιουργούν ένα ρεύμα φωτονίων ακτίνων Χ. .

Στον σύγχρονο σωλήνα ακτίνων Χ που αναπτύχθηκε από τον Coolidge (Εικ. 11), η πηγή ηλεκτρονίων είναι μια κάθοδος βολφραμίου που θερμαίνεται σε υψηλή θερμοκρασία.

Ρύζι. έντεκα.

Τα ηλεκτρόνια επιταχύνονται σε υψηλές ταχύτητες από την υψηλή διαφορά δυναμικού μεταξύ της ανόδου (ή της αντικάθοδος) και της καθόδου. Δεδομένου ότι τα ηλεκτρόνια πρέπει να φτάσουν στην άνοδο χωρίς να συγκρουστούν με άτομα, απαιτείται πολύ υψηλό κενό, για το οποίο ο σωλήνας πρέπει να εκκενωθεί καλά. Αυτό μειώνει επίσης την πιθανότητα ιονισμού των υπόλοιπων ατόμων αερίου και των σχετικών πλευρικών ρευμάτων.

Όταν βομβαρδίζεται με ηλεκτρόνια, η αντικάθοδος βολφραμίου εκπέμπει χαρακτηριστικές ακτίνες Χ. Η διατομή της δέσμης ακτίνων Χ είναι μικρότερη από την πραγματική ακτινοβολούμενη περιοχή. 1 - δέσμη ηλεκτρονίων. 2 - κάθοδος με ηλεκτρόδιο εστίασης. 3 - γυάλινο κέλυφος (σωλήνας). 4 - στόχος βολφραμίου (αντικαθόδιο). 5 - νήμα καθόδου. 6 - πραγματικά ακτινοβολημένη περιοχή. 7 - αποτελεσματικό εστιακό σημείο. 8 - άνοδος χαλκού. 9 - παράθυρο? 10 - διάσπαρτες ακτινογραφίες.

Τα ηλεκτρόνια εστιάζονται στην άνοδο από ένα ειδικά διαμορφωμένο ηλεκτρόδιο που περιβάλλει την κάθοδο. Αυτό το ηλεκτρόδιο ονομάζεται ηλεκτρόδιο εστίασης και, μαζί με την κάθοδο, σχηματίζει τον «ηλεκτρονικό προβολέα» του σωλήνα. Η άνοδος που υποβάλλεται σε βομβαρδισμό ηλεκτρονίων πρέπει να είναι κατασκευασμένη από πυρίμαχο υλικό, καθώς το μεγαλύτερο μέρος της κινητικής ενέργειας των ηλεκτρονίων που βομβαρδίζουν μετατρέπεται σε θερμότητα. Επιπλέον, είναι επιθυμητό η άνοδος να είναι κατασκευασμένη από υλικό με υψηλό ατομικό αριθμό, αφού η απόδοση ακτίνων Χ αυξάνεται με την αύξηση του ατομικού αριθμού. Το βολφράμιο, του οποίου ο ατομικός αριθμός είναι 74, επιλέγεται συχνότερα ως υλικό ανόδου. Ο σχεδιασμός των σωλήνων ακτίνων Χ μπορεί να διαφέρει ανάλογα με τις συνθήκες και τις απαιτήσεις εφαρμογής.

ΟΜΟΣΠΟΝΔΙΑΚΟΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΣ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗΣ ΤΗΣ ΡΩΣΙΚΗΣ ΟΜΟΣΠΟΝΔΙΑΣ

ΚΡΑΤΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ

ΑΝΩΤΕΡΗ ΕΠΑΓΓΕΛΜΑΤΙΚΗ ΕΚΠΑΙΔΕΥΣΗ

ΚΡΑΤΙΚΟ ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΧΑΛΥΒΟΥ ΚΑΙ ΚΡΑΜΑΤΩΝ ΜΟΣΧΑΣ

(ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ)

ΚΛΑΔΟΣ NOVOTROITSKY

Τμήμα ΟΕΝΤ

ΕΡΓΑΣΙΑ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

Πειθαρχία: Φυσική

Θέμα: ακτινογραφία

Μαθητής: Nedorezova N.A.

Ομάδα: EiU-2004-25, Αρ. З.К.: 04Н036

Έλεγχος: Ozhegova S.M.

Εισαγωγή

Κεφάλαιο 1

1.1 Βιογραφία του Roentgen Wilhelm Conrad

1.2 Ανακάλυψη ακτίνων Χ

Κεφάλαιο 2

2.1 Πηγές ακτίνων Χ

2.2 Ιδιότητες των ακτίνων Χ

2.3 Καταγραφή ακτινογραφιών

2.4 Χρήση ακτίνων Χ

κεφάλαιο 3

3.1 Ανάλυση ατελειών κρυσταλλικής δομής

3.2 Ανάλυση φάσματος

συμπέρασμα

Κατάλογος πηγών που χρησιμοποιήθηκαν

Εφαρμογές

Εισαγωγή

Ένα σπάνιο άτομο δεν έχει περάσει από αίθουσα ακτίνων Χ. Οι φωτογραφίες που λαμβάνονται με ακτίνες Χ είναι γνωστές σε όλους. Το 1995, αυτή η ανακάλυψη ήταν 100 ετών. Είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς τι μεγάλο ενδιαφέρον προκάλεσε πριν από έναν αιώνα. Στα χέρια ενός άνδρα αποδείχθηκε ότι ήταν μια συσκευή με την οποία ήταν δυνατό να δει κανείς το αόρατο.

Αυτή η αόρατη ακτινοβολία, ικανή να διεισδύσει, αν και σε διάφορους βαθμούς, σε όλες τις ουσίες, που είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με μήκος κύματος περίπου 10 -8 cm, ονομάστηκε ακτινοβολία ακτίνων Χ, προς τιμήν του Wilhelm Roentgen, που την ανακάλυψε.

Όπως το ορατό φως, οι ακτίνες Χ προκαλούν μαύρισμα του φωτογραφικού φιλμ. Αυτή η ιδιοκτησία έχει μεγάλη σημασία για την ιατρική, τη βιομηχανία και την επιστημονική έρευνα. Περνώντας μέσα από το υπό μελέτη αντικείμενο και στη συνέχεια πέφτοντας πάνω στο φιλμ, η ακτινοβολία ακτίνων Χ απεικονίζει την εσωτερική του δομή πάνω του. Δεδομένου ότι η διεισδυτική ισχύς της ακτινοβολίας ακτίνων Χ είναι διαφορετική για διαφορετικά υλικά, τμήματα του αντικειμένου που είναι λιγότερο διαφανή σε αυτό δίνουν φωτεινότερες περιοχές στη φωτογραφία από εκείνες στις οποίες η ακτινοβολία διεισδύει καλά. Έτσι, οι ιστοί των οστών είναι λιγότερο διαφανείς στις ακτινογραφίες από τους ιστούς που αποτελούν το δέρμα και τα εσωτερικά όργανα. Επομένως, στην ακτινογραφία, τα οστά θα υποδεικνύονται ως ελαφρύτερες περιοχές και η θέση του κατάγματος, η οποία είναι λιγότερο διαφανής για την ακτινοβολία, μπορεί να ανιχνευθεί αρκετά εύκολα. Η απεικόνιση με ακτίνες Χ χρησιμοποιείται επίσης στην οδοντιατρική για την ανίχνευση τερηδόνας και αποστημάτων στις ρίζες των δοντιών, καθώς και στη βιομηχανία για την ανίχνευση ρωγμών σε χυτά υλικά, πλαστικά και καουτσούκ, στη χημεία για την ανάλυση ενώσεων και στη φυσική για τη μελέτη της δομής των κρυστάλλων .

Την ανακάλυψη του Ρέντγκεν ακολούθησαν πειράματα από άλλους ερευνητές που ανακάλυψαν πολλές νέες ιδιότητες και δυνατότητες χρήσης αυτής της ακτινοβολίας. Μια σημαντική συνεισφορά έγινε από τους M. Laue, W. Friedrich και P. Knipping, οι οποίοι το 1912 απέδειξαν την περίθλαση των ακτίνων Χ καθώς περνούν μέσα από έναν κρύσταλλο. Ο W. Coolidge, ο οποίος το 1913 εφηύρε έναν σωλήνα ακτίνων Χ υψηλού κενού με θερμαινόμενη κάθοδο. G. Moseley, ο οποίος καθιέρωσε το 1913 τη σχέση μεταξύ του μήκους κύματος της ακτινοβολίας και του ατομικού αριθμού ενός στοιχείου. G. και L. Braggi, οι οποίοι έλαβαν το βραβείο Νόμπελ το 1915 για την ανάπτυξη των θεμελιωδών αρχών της ανάλυσης περίθλασης ακτίνων Χ.

Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι να μελετήσει το φαινόμενο της ακτινοβολίας ακτίνων Χ, την ιστορία της ανακάλυψης, τις ιδιότητες και να εντοπίσει το πεδίο εφαρμογής της.

Κεφάλαιο 1

1.1 Βιογραφία του Roentgen Wilhelm Conrad

Ο Wilhelm Conrad Roentgen γεννήθηκε στις 17 Μαρτίου 1845 στη συνοριακή περιοχή της Γερμανίας με την Ολλανδία, στην πόλη Lenepe. Έλαβε την τεχνική του εκπαίδευση στη Ζυρίχη στην ίδια Ανώτερη Τεχνική Σχολή (Πολυτεχνείο) όπου αργότερα σπούδασε ο Αϊνστάιν. Το πάθος για τη φυσική τον ανάγκασε αφού άφησε το σχολείο το 1866 να συνεχίσει τη φυσική αγωγή.

Το 1868 υπερασπίστηκε τη διατριβή του για το πτυχίο του διδάκτορα της Φιλοσοφίας, εργάστηκε ως βοηθός στο Τμήμα Φυσικής, πρώτα στη Ζυρίχη, μετά στο Giessen και μετά στο Στρασβούργο (1874-1879) με τον Kundt. Εδώ ο Ρέντγκεν πέρασε από ένα καλό πειραματικό σχολείο και έγινε πειραματιστής πρώτης κατηγορίας. Ο Ρέντγκεν πραγματοποίησε μέρος της σημαντικής έρευνας με τον μαθητή του, έναν από τους ιδρυτές της σοβιετικής φυσικής, τον A.F. Ioffe.

Η επιστημονική έρευνα σχετίζεται με τον ηλεκτρομαγνητισμό, την κρυσταλλική φυσική, την οπτική, τη μοριακή φυσική.

Το 1895, ανακάλυψε ακτινοβολία με μήκος κύματος μικρότερο από το μήκος κύματος των υπεριωδών ακτίνων (ακτίνες Χ), που αργότερα ονομάστηκαν ακτίνες Χ, και ερεύνησε τις ιδιότητές τους: την ικανότητα να ανακλούν, να απορροφούν, να ιονίζουν τον αέρα κ.λπ. Πρότεινε τον σωστό σχεδιασμό του σωλήνα για τη λήψη ακτίνων Χ - μια κεκλιμένη αντικάθοδο πλατίνας και μια κοίλη κάθοδο: ήταν ο πρώτος που τράβηξε φωτογραφίες χρησιμοποιώντας ακτίνες Χ. Ανακάλυψε το 1885 το μαγνητικό πεδίο ενός διηλεκτρικού που κινείται σε ηλεκτρικό πεδίο (το λεγόμενο «ρεύμα roentgen»).Η εμπειρία του έδειξε ξεκάθαρα ότι το μαγνητικό πεδίο δημιουργείται από κινούμενα φορτία και ήταν σημαντικό για τη δημιουργία του X. Lorentz ηλεκτρονική θεωρία Ένας σημαντικός αριθμός έργων του Roentgen είναι αφιερωμένος στη μελέτη των ιδιοτήτων υγρών, αερίων, κρυστάλλων, ηλεκτρομαγνητικών φαινομένων, ανακάλυψε τη σχέση μεταξύ ηλεκτρικών και οπτικών φαινομένων στους κρυστάλλους. Για την ανακάλυψη των ακτίνων που φέρουν το όνομά του, ο Roentgen το 1901 ήταν ο πρώτος μεταξύ των φυσικών που τιμήθηκε με το βραβείο Νόμπελ.

Από το 1900 μέχρι τις τελευταίες μέρες της ζωής του (πέθανε στις 10 Φεβρουαρίου 1923) εργάστηκε στο Πανεπιστήμιο του Μονάχου.

1.2 Ανακάλυψη ακτίνων Χ

Τέλη 19ου αιώνα σημαδεύτηκε από αυξημένο ενδιαφέρον για τα φαινόμενα της διέλευσης του ηλεκτρισμού μέσω των αερίων. Ακόμη και ο Faraday μελέτησε σοβαρά αυτά τα φαινόμενα, περιέγραψε διάφορες μορφές εκκένωσης, ανακάλυψε ένα σκοτεινό χώρο σε μια φωτεινή στήλη από σπάνιο αέριο. Ο σκοτεινός χώρος Faraday διαχωρίζει τη μπλε, καθοδική λάμψη από τη ροζ, ανοδική λάμψη.

Μια περαιτέρω αύξηση της αραίωσης του αερίου αλλάζει σημαντικά τη φύση της λάμψης. Ο μαθηματικός Plücker (1801-1868) ανακάλυψε το 1859, σε αρκετά ισχυρή αραίωση, μια ασθενώς μπλε δέσμη ακτίνων που προέρχονταν από την κάθοδο, φτάνοντας στην άνοδο και προκαλώντας τη λάμψη του γυαλιού του σωλήνα. Ο μαθητής του Plücker, Gittorf (1824-1914) το 1869 συνέχισε την έρευνα του δασκάλου του και έδειξε ότι μια ευδιάκριτη σκιά εμφανίζεται στη φθορίζουσα επιφάνεια του σωλήνα εάν τοποθετηθεί ένα στερεό σώμα μεταξύ της καθόδου και αυτής της επιφάνειας.

Ο Goldstein (1850-1931), μελετώντας τις ιδιότητες των ακτίνων, τις ονόμασε καθοδικές ακτίνες (1876). Τρία χρόνια αργότερα, ο William Crookes (1832-1919) απέδειξε την υλική φύση των καθοδικών ακτίνων και τις ονόμασε "ακτινοβόλο ύλη" - μια ουσία σε ειδική τέταρτη κατάσταση. Τα στοιχεία του ήταν πειστικά και ξεκάθαρα. Τα πειράματα με τον "σωλήνα Crookes" αποδείχθηκαν αργότερα σε όλες τις τάξεις φυσικής . Η εκτροπή της καθόδου από ένα μαγνητικό πεδίο σε ένα σωλήνα Crookes έχει γίνει μια κλασική σχολική επίδειξη.

Ωστόσο, τα πειράματα σχετικά με την ηλεκτρική εκτροπή των καθοδικών ακτίνων δεν ήταν τόσο πειστικά. Ο Hertz δεν ανίχνευσε μια τέτοια απόκλιση και κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η καθοδική ακτίνα είναι μια ταλαντωτική διαδικασία στον αιθέρα. Ο μαθητής του Hertz, F. Lenard, πειραματιζόμενος με τις καθοδικές ακτίνες, έδειξε το 1893 ότι περνούν από ένα παράθυρο καλυμμένο με αλουμινόχαρτο και προκαλούν λάμψη στο χώρο πίσω από το παράθυρο. Ο Hertz αφιέρωσε το τελευταίο του άρθρο, που δημοσιεύτηκε το 1892, στο φαινόμενο της διέλευσης των καθοδικών ακτίνων μέσα από λεπτά μεταλλικά σώματα. Ξεκίνησε με τις λέξεις:

"Οι καθοδικές ακτίνες διαφέρουν σημαντικά από το φως ως προς την ικανότητά τους να διαπερνούν στερεά." Περιγράφοντας τα αποτελέσματα των πειραμάτων για τη διέλευση των καθοδικών ακτίνων μέσα από φύλλα χρυσού, αργύρου, πλατίνας, αλουμινίου κ.λπ., ο Hertz σημειώνει ότι δεν το έκανε παρατηρήστε τυχόν ιδιαίτερες διαφορές στα φαινόμενα Οι ακτίνες δεν περνούν μέσα από τα φύλλα σε ευθεία γραμμή, αλλά διασκορπίζονται με περίθλαση. Η φύση των καθοδικών ακτίνων ήταν ακόμα ασαφής.

Ήταν με τέτοιους σωλήνες του Crookes, του Lenard και άλλων που πειραματίστηκε ο καθηγητής του Würzburg Wilhelm Konrad Roentgen στα τέλη του 1895. Μια φορά, μετά το τέλος του πειράματος, έκλεισε το σωλήνα με ένα μαύρο κάλυμμα από χαρτόνι, έσβησε το φως, αλλά δεν απενεργοποίησε τον επαγωγέα που τροφοδοτούσε τον σωλήνα, παρατήρησε μια λάμψη της οθόνης από κυανογόνο βάριο που βρίσκεται κοντά στο σωλήνα. Κτυπημένος από αυτή την περίσταση, ο Ρέντγκεν άρχισε να πειραματίζεται με την οθόνη. Στην πρώτη του έκθεση «On a new kind of rays», με ημερομηνία 28 Δεκεμβρίου 1895, έγραψε για αυτά τα πρώτα πειράματα: «Ένα κομμάτι χαρτί επικαλυμμένο με βάριο πλατίνα-κυανιούχο, όταν πλησιάζει ένα σωλήνα, κλειστό με ένα λεπτό μαύρο κάλυμμα από χαρτόνι που του ταιριάζει αρκετά σφιχτά, με κάθε εκκένωση αναβοσβήνει με έντονο φως: αρχίζει να φθορίζει. Ο φθορισμός είναι ορατός με επαρκή σκουρόχρωμα και δεν εξαρτάται από το αν φέρουμε το χαρτί με την πλευρά επικαλυμμένη με συνεργογόνο βαρίου ή όχι επικαλυμμένο με συνεργογόνο βαρίου. Ο φθορισμός είναι αισθητός ακόμη και σε απόσταση δύο μέτρων από τον σωλήνα.»

Η προσεκτική εξέταση έδειξε ότι ο Ρέντγκεν «ότι το μαύρο χαρτόνι, που δεν είναι διαφανές ούτε στις ορατές και υπεριώδεις ακτίνες του ήλιου, ούτε στις ακτίνες ενός ηλεκτρικού τόξου, είναι διαποτισμένο με κάποιο είδος φθορίζοντος παράγοντα». , τις οποίες ονόμασε για συντομία «ακτίνες Χ», για διάφορες ουσίες.Διαπίστωσε ότι οι ακτίνες περνούν ελεύθερα μέσα από χαρτί, ξύλο, εβονίτη, λεπτά στρώματα μετάλλου, αλλά καθυστερούν έντονα από τον μόλυβδο.

Στη συνέχεια περιγράφει τη συγκλονιστική εμπειρία:

«Αν κρατάτε το χέρι σας μεταξύ του σωλήνα εκκένωσης και της οθόνης, μπορείτε να δείτε τις σκοτεινές σκιές των οστών στα αμυδρά περιγράμματα της σκιάς του ίδιου του χεριού.» Αυτή ήταν η πρώτη εξέταση με ακτίνες Χ του ανθρώπινου σώματος.

Αυτά τα πλάνα έκαναν τεράστια εντύπωση. η ανακάλυψη δεν είχε ακόμη ολοκληρωθεί και η διάγνωση με ακτίνες Χ είχε ήδη ξεκινήσει το ταξίδι της. «Το εργαστήριό μου πλημμύρισε από γιατρούς που έφερναν ασθενείς που υποψιάζονταν ότι είχαν βελόνες σε διάφορα μέρη του σώματος», έγραψε ο Άγγλος φυσικός Σούστερ.

Ήδη μετά τα πρώτα πειράματα, ο Roentgen διαπίστωσε σταθερά ότι οι ακτίνες Χ διαφέρουν από τις καθόδου, δεν φέρουν φορτίο και δεν εκτρέπονται από μαγνητικό πεδίο, αλλά διεγείρονται από τις καθοδικές ακτίνες. "Οι ακτίνες Χ δεν είναι πανομοιότυπες με την κάθοδο ακτίνες, αλλά ενθουσιάζονται από αυτές στα γυάλινα τοιχώματα του σωλήνα εκκένωσης», έγραψε ο Ρέντγκεν.

Διαπίστωσε επίσης ότι ενθουσιάζονται όχι μόνο στο γυαλί, αλλά και στα μέταλλα.

Αναφέροντας την υπόθεση Hertz-Lenard ότι οι καθοδικές ακτίνες «είναι ένα φαινόμενο που συμβαίνει στον αιθέρα», ο Roentgen επισημαίνει ότι «μπορούμε να πούμε κάτι παρόμοιο για τις ακτίνες μας». Ωστόσο, απέτυχε να ανιχνεύσει τις κυματικές ιδιότητες των ακτίνων, «συμπεριφέρονται διαφορετικά από τις μέχρι τώρα γνωστές υπεριώδεις, ορατές, υπέρυθρες ακτίνες.» Στις χημικές και φωταυγείς δράσεις τους, σύμφωνα με τον Roentgen, είναι παρόμοιες με τις υπεριώδεις ακτίνες. Στην πρώτη μήνυμα, εξέφρασε την υπόθεση που έμεινε αργότερα ότι μπορεί να είναι διαμήκη κύματα στον αιθέρα.

Η ανακάλυψη του Ρέντγκεν προκάλεσε μεγάλο ενδιαφέρον στον επιστημονικό κόσμο. Τα πειράματά του επαναλήφθηκαν σχεδόν σε όλα τα εργαστήρια του κόσμου. Στη Μόσχα επαναλήφθηκαν από τον Π.Ν. Λεμπέντεφ. Στην Αγία Πετρούπολη, ο εφευρέτης του ραδιοφώνου A.S. Ο Ποπόφ πειραματίστηκε με ακτίνες Χ, τις έδειξε σε δημόσιες διαλέξεις, λαμβάνοντας διάφορες ακτινογραφίες. Στο Cambridge D.D. Ο Thomson εφάρμοσε αμέσως το ιονιστικό αποτέλεσμα των ακτίνων Χ για να μελετήσει τη διέλευση του ηλεκτρισμού μέσω των αερίων. Η έρευνά του οδήγησε στην ανακάλυψη του ηλεκτρονίου.

Κεφάλαιο 2

Ακτινοβολία ακτίνων Χ - ηλεκτρομαγνητική ιονίζουσα ακτινοβολία, που καταλαμβάνει τη φασματική περιοχή μεταξύ ακτινοβολίας γάμμα και υπεριώδους ακτινοβολίας σε μήκη κύματος από 10 -4 έως 10 3 (από 10 -12 έως 10 -5 cm).R. μεγάλο. με μήκος κύματος λ< 2 условно называются жёсткими, с λ >2 - μαλακό.

2.1 Πηγές ακτίνων Χ

Η πιο κοινή πηγή ακτίνων Χ είναι ο σωλήνας ακτίνων Χ. - συσκευή ηλεκτροκενού χρησιμεύει ως πηγή ακτίνων Χ. Αυτή η ακτινοβολία συμβαίνει όταν τα ηλεκτρόνια που εκπέμπονται από την κάθοδο επιβραδύνουν και χτυπούν την άνοδο (αντικαθόδιο). Σε αυτή την περίπτωση, η ενέργεια των ηλεκτρονίων που επιταχύνεται από ένα ισχυρό ηλεκτρικό πεδίο στο χώρο μεταξύ της ανόδου και της καθόδου μετατρέπεται εν μέρει σε ενέργεια ακτίνων Χ. Η ακτινοβολία σωλήνων ακτίνων Χ είναι μια υπέρθεση του bremsstrahlung ακτίνων Χ στη χαρακτηριστική ακτινοβολία του υλικού ανόδου. Οι σωλήνες ακτίνων Χ διακρίνονται: σύμφωνα με τη μέθοδο λήψης ροής ηλεκτρονίων - με θερμιονική (θερμασμένη) κάθοδο, κάθοδο εκπομπής πεδίου (αιχμηρή), κάθοδο βομβαρδισμένη με θετικά ιόντα και με ραδιενεργό (β) πηγή ηλεκτρονίων. σύμφωνα με τη μέθοδο σκούπας με ηλεκτρική σκούπα - σφραγισμένο, πτυσσόμενο. σύμφωνα με το χρόνο ακτινοβολίας - συνεχής δράση, παλμική. ανάλογα με τον τύπο ψύξης ανόδου - με ψύξη νερού, λάδι, αέρα, ακτινοβολία. ανάλογα με το μέγεθος της εστίασης (περιοχή ακτινοβολίας στην άνοδο) - μακροεστίαση, ευκρινή εστίαση και μικροεστίαση. σύμφωνα με το σχήμα του - δαχτυλίδι, στρογγυλό, κυβερνητό. σύμφωνα με τη μέθοδο εστίασης των ηλεκτρονίων στην άνοδο - με ηλεκτροστατική, μαγνητική, ηλεκτρομαγνητική εστίαση.

Οι σωλήνες ακτίνων Χ χρησιμοποιούνται στη δομική ανάλυση ακτίνων Χ (Παράρτημα 1), φασματική ανάλυση ακτίνων Χ, ανίχνευση ελαττωμάτων (Παράρτημα 1), ακτινογραφικά διαγνωστικά (Παράρτημα 1), ακτινοθεραπεία , μικροσκοπία ακτίνων Χ και μικροακτινογραφία. Οι σφραγισμένοι σωλήνες ακτίνων Χ με θερμιονική κάθοδο, υδρόψυκτη άνοδο και σύστημα ηλεκτροστατικής εστίασης ηλεκτρονίων χρησιμοποιούνται ευρέως σε όλους τους τομείς (Παράρτημα 2). Η θερμιονική κάθοδος των σωλήνων ακτίνων Χ είναι συνήθως ένα σπειροειδές ή ευθύ νήμα από σύρμα βολφραμίου που θερμαίνεται από ηλεκτρικό ρεύμα. Το τμήμα εργασίας της ανόδου - μια μεταλλική επιφάνεια καθρέφτη - βρίσκεται κάθετα ή σε κάποια γωνία στη ροή των ηλεκτρονίων. Για να ληφθεί ένα συνεχές φάσμα ακτινοβολίας ακτίνων Χ υψηλής ενέργειας και έντασης, χρησιμοποιούνται άνοδοι από Au, W. Στη δομική ανάλυση χρησιμοποιούνται σωλήνες ακτίνων Χ με ανόδους Ti, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Ag.

Τα κύρια χαρακτηριστικά των σωλήνων ακτίνων Χ είναι η μέγιστη επιτρεπόμενη τάση επιτάχυνσης (1-500 kV), το ηλεκτρονικό ρεύμα (0,01 mA - 1A), η ειδική ισχύς που καταναλώνεται από την άνοδο (10-10 4 W / mm 2), η συνολική κατανάλωση ισχύος (0,002 W - 60 kW) και μεγέθη εστίασης (1 μm - 10 mm). Η απόδοση του σωλήνα ακτίνων Χ είναι 0,1-3%.

Ορισμένα ραδιενεργά ισότοπα μπορούν επίσης να χρησιμεύσουν ως πηγές ακτίνων Χ. : μερικά από αυτά εκπέμπουν απευθείας ακτίνες Χ, η πυρηνική ακτινοβολία άλλων (ηλεκτρόνια ή σωματίδια λ) βομβαρδίζουν έναν μεταλλικό στόχο, ο οποίος εκπέμπει ακτίνες Χ. Η ένταση ακτίνων Χ των ισοτοπικών πηγών είναι αρκετές τάξεις μεγέθους μικρότερη από την ένταση ακτινοβολίας ενός σωλήνα ακτίνων Χ, αλλά οι διαστάσεις, το βάρος και το κόστος των πηγών ισοτόπων είναι ασύγκριτα μικρότερα από αυτά με έναν σωλήνα ακτίνων Χ.

Τα σύγχρονα και οι δακτύλιοι αποθήκευσης ηλεκτρονίων με ενέργειες πολλών GeV μπορούν να χρησιμεύσουν ως πηγές μαλακών ακτίνων Χ με λ της τάξης των δεκάδων και των εκατοντάδων. Σε ένταση, η ακτινοβολία ακτίνων Χ των σύγχρονων υπερβαίνει την ακτινοβολία ενός σωλήνα ακτίνων Χ στην καθορισμένη περιοχή του φάσματος κατά 2-3 τάξεις μεγέθους.

Φυσικές πηγές ακτίνων Χ - ο Ήλιος και άλλα διαστημικά αντικείμενα.

2.2 Ιδιότητες των ακτίνων Χ

Ανάλογα με τον μηχανισμό προέλευσης των ακτίνων Χ, τα φάσματα τους μπορεί να είναι συνεχή (bremsstrahlung) ή ευθεία (χαρακτηριστικά). Ένα συνεχές φάσμα ακτίνων Χ εκπέμπεται από γρήγορα φορτισμένα σωματίδια ως αποτέλεσμα της επιβράδυνσής τους όταν αλληλεπιδρούν με άτομα στόχους. αυτό το φάσμα φτάνει σε σημαντική ένταση μόνο όταν ο στόχος βομβαρδίζεται με ηλεκτρόνια. Η ένταση των ακτίνων Χ bremsstrahlung κατανέμεται σε όλες τις συχνότητες μέχρι το όριο υψηλής συχνότητας 0 , στο οποίο η ενέργεια του φωτονίου h 0 (h είναι η σταθερά του Planck ) ισούται με την ενέργεια eV των ηλεκτρονίων που βομβαρδίζουν (e είναι το φορτίο ηλεκτρονίων, V είναι η διαφορά δυναμικού του επιταχυνόμενου πεδίου που διέρχεται από αυτά). Αυτή η συχνότητα αντιστοιχεί στο άκρο μικρού μήκους κύματος του φάσματος 0 = hc/eV (c είναι η ταχύτητα του φωτός).

Η ακτινοβολία γραμμής εμφανίζεται μετά τον ιονισμό ενός ατόμου με την εκτίναξη ενός ηλεκτρονίου από ένα από τα εσωτερικά του κελύφη. Ένας τέτοιος ιονισμός μπορεί να είναι το αποτέλεσμα μιας σύγκρουσης ατόμου με ένα γρήγορο σωματίδιο, όπως ένα ηλεκτρόνιο (πρωτογενείς ακτίνες Χ), ή η απορρόφηση ενός φωτονίου από ένα άτομο (φθορισμού ακτίνες Χ). Το ιονισμένο άτομο βρίσκεται στην αρχική κβαντική κατάσταση σε ένα από τα υψηλά ενεργειακά επίπεδα και μετά από 10 -16 -10 -15 δευτερόλεπτα περνά στην τελική κατάσταση με χαμηλότερη ενέργεια. Σε αυτή την περίπτωση, ένα άτομο μπορεί να εκπέμψει μια περίσσεια ενέργειας με τη μορφή φωτονίου συγκεκριμένης συχνότητας. Οι συχνότητες των γραμμών του φάσματος μιας τέτοιας ακτινοβολίας είναι χαρακτηριστικές των ατόμων κάθε στοιχείου, επομένως η γραμμή φάσματος ακτίνων Χ ονομάζεται χαρακτηριστική. Η εξάρτηση της συχνότητας γραμμής αυτού του φάσματος από τον ατομικό αριθμό Z καθορίζεται από το νόμο Moseley.

Ο νόμος του Moseley, ο νόμος που σχετίζεται με τη συχνότητα των φασματικών γραμμών της χαρακτηριστικής εκπομπής ακτίνων Χ ενός χημικού στοιχείου με τον αύξοντα αριθμό του. Το G. Moseley εγκαταστάθηκε πειραματικά το 1913. Σύμφωνα με το νόμο του Moseley, η τετραγωνική ρίζα της συχνότητας  της φασματικής γραμμής της χαρακτηριστικής ακτινοβολίας ενός στοιχείου είναι γραμμική συνάρτηση του σειριακού του αριθμού Z:

όπου R είναι η σταθερά Rydberg , S n - σταθερά διαλογής, n - κύριος κβαντικός αριθμός. Στο διάγραμμα Moseley (Παράρτημα 3), η εξάρτηση από το Z είναι μια σειρά από ευθείες γραμμές (σειρές K-, L-, M-, κ.λπ. που αντιστοιχούν στις τιμές n = 1, 2, 3,.).

Ο νόμος του Moseley ήταν αδιάψευστη απόδειξη της σωστής τοποθέτησης στοιχείων στον περιοδικό πίνακα στοιχείων DI. Mendeleev και συνέβαλε στη διαλεύκανση της φυσικής σημασίας του Z.

Σύμφωνα με το νόμο του Moseley, τα χαρακτηριστικά φάσματα ακτίνων Χ δεν εμφανίζουν τα περιοδικά μοτίβα που είναι εγγενή στα οπτικά φάσματα. Αυτό δείχνει ότι τα εσωτερικά κελύφη ηλεκτρονίων των ατόμων όλων των στοιχείων που εμφανίζονται στα χαρακτηριστικά φάσματα ακτίνων Χ έχουν παρόμοια δομή.

Αργότερα πειράματα αποκάλυψαν ορισμένες αποκλίσεις από τη γραμμική εξάρτηση για τις μεταβατικές ομάδες στοιχείων, που σχετίζονται με μια αλλαγή στη σειρά πλήρωσης των εξωτερικών φλοιών ηλεκτρονίων, καθώς και για βαριά άτομα, που εμφανίζονται ως αποτέλεσμα σχετικιστικών επιδράσεων (εξηγείται υπό όρους από το γεγονός ότι οι ταχύτητες των εσωτερικών είναι συγκρίσιμες με την ταχύτητα του φωτός).

Ανάλογα με διάφορους παράγοντες - με τον αριθμό των νουκλεονίων στον πυρήνα (ισότονη μετατόπιση), την κατάσταση των εξωτερικών κελυφών ηλεκτρονίων (χημική μετατόπιση) κ.λπ. - η θέση των φασματικών γραμμών στο διάγραμμα Moseley μπορεί να αλλάξει κάπως. Η μελέτη αυτών των μετατοπίσεων επιτρέπει σε κάποιον να αποκτήσει λεπτομερείς πληροφορίες για το άτομο.

Οι ακτίνες Χ Bremsstrahlung που εκπέμπονται από πολύ λεπτούς στόχους είναι πλήρως πολωμένοι κοντά στο 0. όσο μειώνεται το 0, μειώνεται ο βαθμός πόλωσης. Η χαρακτηριστική ακτινοβολία, κατά κανόνα, δεν είναι πολωμένη.

Όταν οι ακτίνες Χ αλληλεπιδρούν με την ύλη, μπορεί να συμβεί το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο. , που συνοδεύει την απορρόφηση των ακτίνων Χ και τη σκέδασή τους, το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο παρατηρείται όταν ένα άτομο, απορροφώντας ένα φωτόνιο ακτίνων Χ, εκτοξεύει ένα από τα εσωτερικά του ηλεκτρόνια, μετά το οποίο μπορεί είτε να κάνει μια ακτινοβολία μετάβασης, εκπέμποντας ένα φωτόνιο χαρακτηριστικών ακτινοβολία, ή εκτοξεύει ένα δεύτερο ηλεκτρόνιο κατά τη διάρκεια μιας μη ακτινοβολούμενης μετάβασης (ηλεκτρόνιο Auger). Κάτω από τη δράση των ακτίνων Χ σε μη μεταλλικούς κρυστάλλους (για παράδειγμα, σε ορυκτό αλάτι), ιόντα με πρόσθετο θετικό φορτίο εμφανίζονται σε ορισμένους κόμβους του ατομικού πλέγματος και περίσσεια ηλεκτρονίων εμφανίζονται κοντά τους. Τέτοιες διαταραχές στη δομή των κρυστάλλων, που ονομάζονται εξιτόνια ακτίνων Χ , είναι χρωματικά κέντρα και εξαφανίζονται μόνο με σημαντική αύξηση της θερμοκρασίας.

Όταν οι ακτίνες Χ διέρχονται από ένα στρώμα ουσίας με πάχος x, η αρχική τους ένταση I 0 μειώνεται στην τιμή I = I 0 e - μ x όπου μ είναι ο συντελεστής εξασθένησης. Η εξασθένηση του I συμβαίνει λόγω δύο διεργασιών: της απορρόφησης φωτονίων ακτίνων Χ από την ύλη και της αλλαγής της κατεύθυνσής τους κατά τη σκέδαση. Στην περιοχή μεγάλου μήκους κύματος του φάσματος κυριαρχεί η απορρόφηση των ακτίνων Χ, στην περιοχή μικρού μήκους κύματος η σκέδασή τους. Ο βαθμός απορρόφησης αυξάνεται γρήγορα με την αύξηση των Z και λ. Για παράδειγμα, οι σκληρές ακτίνες Χ διεισδύουν ελεύθερα μέσα από ένα στρώμα αέρα ~ 10 cm. μια πλάκα αλουμινίου πάχους 3 cm εξασθενεί τις ακτίνες Χ με λ = 0,027 κατά το ήμισυ. Οι μαλακές ακτίνες Χ απορροφώνται σημαντικά στον αέρα και η χρήση και η μελέτη τους είναι δυνατή μόνο σε κενό ή σε ασθενώς απορροφητικό αέριο (για παράδειγμα, He). Όταν οι ακτίνες Χ απορροφώνται, τα άτομα μιας ουσίας ιονίζονται.

Η επίδραση των ακτίνων Χ στους ζωντανούς οργανισμούς μπορεί να είναι ευεργετική ή επιβλαβής, ανάλογα με τον ιονισμό που προκαλούν στους ιστούς. Δεδομένου ότι η απορρόφηση των ακτίνων Χ εξαρτάται από το λ, η έντασή τους δεν μπορεί να χρησιμεύσει ως μέτρο της βιολογικής επίδρασης των ακτίνων Χ. Οι μετρήσεις ακτίνων Χ χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της επίδρασης των ακτίνων Χ στην ύλη. , μονάδα μέτρησης είναι το roentgen

Η σκέδαση των ακτίνων Χ στην περιοχή του μεγάλου Ζ και λ συμβαίνει κυρίως χωρίς μεταβολή του λ και ονομάζεται συνεκτική σκέδαση, ενώ στην περιοχή του μικρού Ζ και λ κατά κανόνα αυξάνεται (ασυνάρτητη σκέδαση). Υπάρχουν 2 τύποι ασυνάρτητης σκέδασης ακτίνων Χ - το Compton και το Raman. Στη σκέδαση Compton, η οποία έχει τον χαρακτήρα της ανελαστικής σωματιδιακής σκέδασης, ένα ηλεκτρόνιο ανάκρουσης πετάει έξω από το ατομικό κέλυφος λόγω της ενέργειας που χάνεται μερικώς από το φωτόνιο των ακτίνων Χ. Σε αυτή την περίπτωση, η ενέργεια του φωτονίου μειώνεται και η κατεύθυνσή του αλλάζει. η μεταβολή του λ εξαρτάται από τη γωνία σκέδασης. Κατά τη διάρκεια της σκέδασης Raman ενός φωτονίου ακτίνων Χ υψηλής ενέργειας από ένα άτομο φωτός, ένα μικρό μέρος της ενέργειάς του δαπανάται στον ιονισμό του ατόμου και η κατεύθυνση της κίνησης του φωτονίου αλλάζει. Η αλλαγή τέτοιων φωτονίων δεν εξαρτάται από τη γωνία σκέδασης.

Ο δείκτης διάθλασης n για τις ακτίνες Χ διαφέρει από το 1 κατά πολύ μικρή ποσότητα δ = 1-n ≈ 10 -6 -10 -5 . Η ταχύτητα φάσης των ακτίνων Χ σε ένα μέσο είναι μεγαλύτερη από την ταχύτητα του φωτός στο κενό. Η απόκλιση των ακτίνων Χ κατά τη μετάβαση από το ένα μέσο στο άλλο είναι πολύ μικρή (μερικά λεπτά τόξου). Όταν οι ακτίνες Χ πέφτουν από το κενό στην επιφάνεια ενός σώματος με πολύ μικρή γωνία, εμφανίζεται η συνολική τους εξωτερική ανάκλαση.

2.3 Καταγραφή ακτινογραφιών

Το ανθρώπινο μάτι δεν είναι ευαίσθητο στις ακτινογραφίες. ακτινογραφία

Οι ακτίνες καταγράφονται χρησιμοποιώντας ένα ειδικό φιλμ ακτίνων Χ που περιέχει αυξημένη ποσότητα Ag, Br. Στην περιοχή λ<0,5 чувствительность этих плёнок быстро падает и может быть искусственно повышена плотно прижатым к плёнке флуоресцирующим экраном. В области λ>5, η ευαισθησία του συνηθισμένου θετικού φιλμ είναι αρκετά υψηλή και οι κόκκοι του είναι πολύ μικρότεροι από τους κόκκους του φιλμ ακτίνων Χ, γεγονός που αυξάνει την ανάλυση. Σε λ της τάξης των δεκάδων και των εκατοντάδων, οι ακτίνες Χ δρουν μόνο στο λεπτότερο επιφανειακό στρώμα του φωτογραφικού γαλακτώματος. για να αυξηθεί η ευαισθησία του φιλμ, ευαισθητοποιείται με έλαια φωταύγειας. Στη διάγνωση ακτίνων Χ και στην ανίχνευση ελαττωμάτων, μερικές φορές χρησιμοποιείται ηλεκτροφωτογραφία για την καταγραφή ακτίνων Χ. (ηλεκτροακτινογραφία).

Οι ακτίνες Χ υψηλής έντασης μπορούν να καταγραφούν χρησιμοποιώντας θάλαμο ιονισμού (Παράρτημα 4), ακτινογραφίες μέτριας και χαμηλής έντασης στο λ< 3 - сцинтилляционным счётчиком με κρύσταλλο NaI (Tl) (Παράρτημα 5), σε 0,5< λ < 5 - счётчиком Гейгера - Мюллера (Παράρτημα 6) και συγκολλημένος αναλογικός μετρητής (Παράρτημα 7), στο 1< λ < 100 - проточным пропорциональным счётчиком, при λ < 120 - полупроводниковым детектором (Παράρτημα 8). Στην περιοχή των πολύ μεγάλων λ (από δεκάδες έως 1000), μπορούν να χρησιμοποιηθούν δευτερεύοντες πολλαπλασιαστές ηλεκτρονίων ανοιχτού τύπου με διάφορες φωτοκάθοδοι στην είσοδο για την καταγραφή ακτίνων Χ.

2.4 Χρήση ακτίνων Χ

Οι ακτινογραφίες χρησιμοποιούνται ευρέως στην ιατρική για τη διάγνωση ακτίνων Χ. και ακτινοθεραπεία . Η ανίχνευση ελαττωμάτων με ακτίνες Χ είναι σημαντική για πολλούς κλάδους της τεχνολογίας. , για παράδειγμα, για την ανίχνευση εσωτερικών ελαττωμάτων σε χυτά υλικά (κελύφη, εγκλείσματα σκωρίας), ρωγμές σε σιδηροτροχιές, ελαττώματα σε συγκολλήσεις.

Δομική ανάλυση ακτίνων Χ σας επιτρέπει να καθορίσετε τη χωρική διάταξη των ατόμων στο κρυσταλλικό πλέγμα ορυκτών και ενώσεων, σε ανόργανα και οργανικά μόρια. Με βάση πολυάριθμες ατομικές δομές που έχουν ήδη αποκρυπτογραφηθεί, το αντίστροφο πρόβλημα μπορεί επίσης να λυθεί: σύμφωνα με το σχέδιο ακτίνων Χ πολυκρυσταλλική ουσία, για παράδειγμα, κράμα χάλυβα, κράμα, μετάλλευμα, σεληνιακό έδαφος, η κρυσταλλική σύνθεση αυτής της ουσίας μπορεί να προσδιοριστεί, δηλ. διενεργήθηκε ανάλυση φάσης. Πολυάριθμες εφαρμογές του R. l. Η ακτινογραφία υλικών χρησιμοποιείται για τη μελέτη των ιδιοτήτων των στερεών .

Μικροσκόπιο ακτίνων Χ επιτρέπει, για παράδειγμα, να λάβουμε μια εικόνα ενός κυττάρου, ενός μικροοργανισμού, να δούμε την εσωτερική τους δομή. Φασματοσκοπία ακτίνων Χ χρησιμοποιώντας φάσματα ακτίνων Χ, μελετά την κατανομή της πυκνότητας των ηλεκτρονικών καταστάσεων στις ενέργειες σε διάφορες ουσίες, διερευνά τη φύση του χημικού δεσμού και βρίσκει το αποτελεσματικό φορτίο των ιόντων σε στερεά και μόρια. Φασματική Ανάλυση ακτίνων Χ από τη θέση και την ένταση των γραμμών του χαρακτηριστικού φάσματος σας επιτρέπει να προσδιορίσετε την ποιοτική και ποσοτική σύνθεση της ουσίας και χρησιμοποιείται για ρητή μη καταστροφική δοκιμή της σύστασης των υλικών σε μεταλλουργικές και τσιμεντοβιομηχανίες, εργοστάσια επεξεργασίας. Κατά την αυτοματοποίηση αυτών των επιχειρήσεων, φασματόμετρα ακτίνων Χ και κβαντόμετρα χρησιμοποιούνται ως αισθητήρες για τη σύνθεση μιας ουσίας.

Οι ακτίνες Χ που προέρχονται από το διάστημα μεταφέρουν πληροφορίες για τη χημική σύνθεση των κοσμικών σωμάτων και για τις φυσικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα στο διάστημα. Η αστρονομία των ακτίνων Χ ασχολείται με τη μελέτη των κοσμικών ακτίνων Χ . Οι ισχυρές ακτίνες Χ χρησιμοποιούνται στη χημεία της ακτινοβολίας για να διεγείρουν ορισμένες αντιδράσεις, τον πολυμερισμό υλικών και τη διάσπαση οργανικών ουσιών. Οι ακτίνες Χ χρησιμοποιούνται επίσης για την ανίχνευση αρχαίων έργων ζωγραφικής που κρύβονται κάτω από ένα στρώμα όψιμης ζωγραφικής, στη βιομηχανία τροφίμων για την ανίχνευση ξένων αντικειμένων που εισήλθαν κατά λάθος σε προϊόντα τροφίμων, στην ιατροδικαστική, την αρχαιολογία κ.λπ.

κεφάλαιο 3

Ένα από τα κύρια καθήκοντα της ανάλυσης περίθλασης ακτίνων Χ είναι ο προσδιορισμός της πραγματικής ή της φασικής σύνθεσης ενός υλικού. Η μέθοδος περίθλασης ακτίνων Χ είναι άμεση και χαρακτηρίζεται από υψηλή αξιοπιστία, ταχύτητα και σχετική φθηνότητα. Η μέθοδος δεν απαιτεί μεγάλη ποσότητα ουσίας, η ανάλυση μπορεί να πραγματοποιηθεί χωρίς να καταστραφεί το τμήμα. Οι τομείς εφαρμογής της ποιοτικής ανάλυσης φάσης είναι πολύ διαφορετικοί τόσο για επιστημονική έρευνα όσο και για έλεγχο στην παραγωγή. Μπορείτε να ελέγξετε τη σύνθεση των πρώτων υλών μεταλλουργικής παραγωγής, προϊόντων σύνθεσης, επεξεργασίας, το αποτέλεσμα αλλαγών φάσης κατά τη θερμική και χημική-θερμική επεξεργασία, να αναλύσετε διάφορες επικαλύψεις, λεπτές μεμβράνες κ.λπ.

Κάθε φάση, έχοντας τη δική της κρυσταλλική δομή, χαρακτηρίζεται από ένα ορισμένο σύνολο διακριτών τιμών διαεπίπεδων αποστάσεων d/n από το μέγιστο και κάτω, εγγενές μόνο σε αυτήν τη φάση. Όπως προκύπτει από την εξίσωση Wulf-Bragg, κάθε τιμή της διαεπίπεδης απόστασης αντιστοιχεί σε μια γραμμή στο σχέδιο ακτίνων Χ από ένα πολυκρυσταλλικό δείγμα σε μια ορισμένη γωνία θ (σε μια δεδομένη τιμή του μήκους κύματος λ). Έτσι, ένα ορισμένο σύστημα γραμμών (μέγιστα περίθλασης) θα αντιστοιχεί σε ένα ορισμένο σύνολο διαεπίπεδων αποστάσεων για κάθε φάση στο μοτίβο περίθλασης ακτίνων Χ. Η σχετική ένταση αυτών των γραμμών στο μοτίβο ακτίνων Χ εξαρτάται κυρίως από τη δομή της φάσης. Επομένως, προσδιορίζοντας τη θέση των γραμμών στην ακτινογραφία (τη γωνία του θ) και γνωρίζοντας το μήκος κύματος της ακτινοβολίας στην οποία έγινε η ακτινογραφία, είναι δυνατός ο προσδιορισμός των τιμών των διαεπίπεδων αποστάσεων d/n χρησιμοποιώντας το Wulf -Φόρμουλα Bragg:

/n = λ/ (2sin θ). (ένας)

Έχοντας καθορίσει το σύνολο d/n για το υπό μελέτη υλικό και συγκρίνοντάς το με τα προηγουμένως γνωστά δεδομένα d/n για καθαρές ουσίες, τις διάφορες ενώσεις τους, είναι δυνατό να καθοριστεί ποια φάση περιλαμβάνει το δεδομένο υλικό. Πρέπει να τονιστεί ότι προσδιορίζονται οι φάσεις και όχι η χημική σύνθεση, αλλά η τελευταία μπορεί μερικές φορές να συναχθεί εάν υπάρχουν πρόσθετα δεδομένα για τη στοιχειακή σύνθεση μιας συγκεκριμένης φάσης. Το έργο της ποιοτικής ανάλυσης φάσης διευκολύνεται πολύ εάν είναι γνωστή η χημική σύσταση του υπό μελέτη υλικού, γιατί τότε είναι δυνατόν να γίνουν προκαταρκτικές υποθέσεις για τις πιθανές φάσεις σε αυτή την περίπτωση.

Το κλειδί για την ανάλυση φάσης είναι η ακριβής μέτρηση του d/n και της έντασης γραμμής. Αν και αυτό είναι καταρχήν ευκολότερο να επιτευχθεί χρησιμοποιώντας ένα περιθλασίμετρο, η φωτομέθοδος για ποιοτική ανάλυση έχει ορισμένα πλεονεκτήματα, κυρίως όσον αφορά την ευαισθησία (την ικανότητα ανίχνευσης της παρουσίας μικρής ποσότητας φάσης στο δείγμα), καθώς και την απλότητα την πειραματική τεχνική.

Ο υπολογισμός του d/n από το μοτίβο ακτίνων Χ πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας την εξίσωση Wulf-Bragg.

Ως τιμή του λ σε αυτήν την εξίσωση, χρησιμοποιείται συνήθως η σειρά λ α cf K:

λ α cf = (2λ α1 + λ α2) /3 (2)

Μερικές φορές χρησιμοποιείται η γραμμή K α1. Ο προσδιορισμός των γωνιών περίθλασης θ για όλες τις γραμμές ακτίνων Χ σάς επιτρέπει να υπολογίσετε το d / n σύμφωνα με την εξίσωση (1) και να διαχωρίσετε τις β-γραμμές (αν δεν υπήρχε φίλτρο για τις (ακτίνες β).

3.1 Ανάλυση ατελειών κρυσταλλικής δομής

Όλα τα πραγματικά μονοκρυσταλλικά και ακόμη περισσότερο πολυκρυσταλλικά υλικά περιέχουν ορισμένες δομικές ατέλειες (σημειακά ελαττώματα, εξαρθρώσεις, διάφορους τύπους διεπαφής, μικρο- και μακροεντάσεις), οι οποίες έχουν πολύ ισχυρή επίδραση σε όλες τις ευαίσθητες στη δομή ιδιότητες και διαδικασίες.

Οι δομικές ατέλειες προκαλούν παραμορφώσεις του κρυσταλλικού πλέγματος διαφορετικής φύσης και, ως αποτέλεσμα, διαφορετικοί τύποι αλλαγών στο σχέδιο περίθλασης: μια αλλαγή στις διατομικές και διαεπίπεδες αποστάσεις προκαλεί μετατόπιση στα μέγιστα περίθλασης, μικροεντάσεις και διασπορά της υποδομής οδηγούν σε διεύρυνση των μέγιστων περίθλασης, των μικροπαραμορφώσεων πλέγματος - σε μια αλλαγή στην ένταση αυτών των μεγίστων, η παρουσία εξαρθρώσεων προκαλεί ανώμαλα φαινόμενα κατά τη διέλευση των ακτίνων Χ και, κατά συνέπεια, ανομοιογένειες τοπικής αντίθεσης σε τοπογράμματα ακτίνων Χ κ.λπ.

Ως αποτέλεσμα, η ανάλυση περίθλασης ακτίνων Χ είναι μια από τις πιο κατατοπιστικές μεθόδους για τη μελέτη των δομικών ατελειών, του τύπου και της συγκέντρωσής τους και της φύσης της κατανομής τους.

Η παραδοσιακή άμεση μέθοδος περίθλασης ακτίνων Χ, η οποία εφαρμόζεται σε σταθερά περιθλασίμετρα, λόγω των σχεδιαστικών τους χαρακτηριστικών, επιτρέπει τον ποσοτικό προσδιορισμό τάσεων και παραμορφώσεων μόνο σε μικρά δείγματα κομμένα από μέρη ή αντικείμενα.

Ως εκ τούτου, επί του παρόντος, υπάρχει μια μετάβαση από σταθερά στα φορητά περιθλασίμετρα ακτίνων Χ μικρού μεγέθους, τα οποία παρέχουν αξιολόγηση των τάσεων στο υλικό εξαρτημάτων ή αντικειμένων χωρίς καταστροφή στα στάδια της κατασκευής και λειτουργίας τους.

Τα φορητά περιθλασίμετρα ακτίνων Χ της σειράς DRP * 1 καθιστούν δυνατό τον έλεγχο των υπολειπόμενων και αποτελεσματικών τάσεων σε εξαρτήματα, προϊόντα και κατασκευές μεγάλου μεγέθους χωρίς καταστροφή

Το πρόγραμμα στο περιβάλλον των Windows επιτρέπει όχι μόνο τον προσδιορισμό των τάσεων χρησιμοποιώντας τη μέθοδο "sin 2 ψ" σε πραγματικό χρόνο, αλλά και την παρακολούθηση της αλλαγής στη σύνθεση και την υφή φάσης. Ο ανιχνευτής γραμμικών συντεταγμένων παρέχει ταυτόχρονη καταγραφή σε γωνίες περίθλασης 2θ = 43°. μικρού μεγέθους σωλήνες ακτίνων Χ τύπου "Fox" με υψηλή φωτεινότητα και χαμηλή ισχύ (5 W) εξασφαλίζουν την ακτινολογική ασφάλεια της συσκευής, στην οποία σε απόσταση 25 cm από την ακτινοβολούμενη περιοχή, το επίπεδο ακτινοβολίας είναι ίσο με το φυσικό επίπεδο υποβάθρου. Οι συσκευές της σειράς DRP χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό των τάσεων σε διάφορα στάδια διαμόρφωσης μετάλλων, κοπής, λείανσης, θερμικής επεξεργασίας, συγκόλλησης, σκλήρυνσης επιφανειών προκειμένου να βελτιστοποιηθούν αυτές οι τεχνολογικές εργασίες. Ο έλεγχος της πτώσης του επιπέδου των επαγόμενων υπολειμματικών θλιπτικών τάσεων σε ιδιαίτερα κρίσιμα προϊόντα και κατασκευές κατά τη λειτουργία τους καθιστά δυνατή την απομάκρυνση του προϊόντος πριν από την καταστροφή του, αποτρέποντας πιθανά ατυχήματα και καταστροφές.

3.2 Ανάλυση φάσματος

Παράλληλα με τον προσδιορισμό της ατομικής κρυσταλλικής δομής και της φασικής σύστασης του υλικού, για τον πλήρη χαρακτηρισμό του, είναι υποχρεωτικός ο προσδιορισμός της χημικής του σύστασης.

Όλο και περισσότερο, διάφορες αποκαλούμενες ενόργανες μέθοδοι φασματικής ανάλυσης χρησιμοποιούνται στην πράξη για αυτούς τους σκοπούς. Κάθε ένα από αυτά έχει τα δικά του πλεονεκτήματα και εφαρμογές.

Μία από τις σημαντικές απαιτήσεις σε πολλές περιπτώσεις είναι ότι η μέθοδος που χρησιμοποιείται διασφαλίζει την ασφάλεια του αναλυόμενου αντικειμένου. Αυτές οι μέθοδοι ανάλυσης συζητούνται σε αυτήν την ενότητα. Το επόμενο κριτήριο σύμφωνα με το οποίο επιλέχθηκαν οι μέθοδοι ανάλυσης που περιγράφονται σε αυτή την ενότητα είναι η τοπικότητά τους.

Η μέθοδος φασματικής ανάλυσης ακτίνων Χ φθορισμού βασίζεται στη διείσδυση μάλλον σκληρής ακτινοβολίας ακτίνων Χ (από έναν σωλήνα ακτίνων Χ) στο αναλυόμενο αντικείμενο, που διεισδύει σε ένα στρώμα με πάχος της τάξης πολλών μικρομέτρων. Η χαρακτηριστική ακτινοβολία ακτίνων Χ που προκύπτει σε αυτήν την περίπτωση στο αντικείμενο καθιστά δυνατή τη λήψη κατά μέσο όρο δεδομένων για τη χημική του σύνθεση.

Για να προσδιοριστεί η στοιχειακή σύνθεση μιας ουσίας, μπορεί κανείς να χρησιμοποιήσει την ανάλυση του χαρακτηριστικού φάσματος ακτίνων Χ ενός δείγματος που τοποθετείται στην άνοδο ενός σωλήνα ακτίνων Χ και υποβάλλεται σε βομβαρδισμό ηλεκτρονίων - τη μέθοδο εκπομπής ή την ανάλυση του φάσματος δευτερογενούς (φθορισμού) ακτινοβολίας ακτίνων Χ δείγματος που υποβάλλεται σε ακτινοβολία με σκληρές ακτίνες Χ από σωλήνα ακτίνων Χ ή άλλη πηγή - μέθοδος φθορισμού.

Το μειονέκτημα της μεθόδου εκπομπής είναι, πρώτον, η ανάγκη τοποθέτησης του δείγματος στην άνοδο του σωλήνα ακτίνων Χ, ακολουθούμενη από εκκένωση με αντλίες κενού. προφανώς, αυτή η μέθοδος είναι ακατάλληλη για εύτηκτες και πτητικές ουσίες. Το δεύτερο μειονέκτημα σχετίζεται με το γεγονός ότι ακόμη και πυρίμαχα αντικείμενα καταστρέφονται από βομβαρδισμό ηλεκτρονίων. Η μέθοδος φθορισμού είναι απαλλαγμένη από αυτές τις ελλείψεις και επομένως έχει πολύ ευρύτερη εφαρμογή. Το πλεονέκτημα της μεθόδου φθορισμού είναι επίσης η απουσία bremsstrahlung, που βελτιώνει την ευαισθησία της ανάλυσης. Η σύγκριση των μετρούμενων μηκών κύματος με πίνακες φασματικών γραμμών χημικών στοιχείων είναι η βάση μιας ποιοτικής ανάλυσης και οι σχετικές εντάσεις των φασματικών γραμμών διαφορετικών στοιχείων που σχηματίζουν την ουσία του δείγματος αποτελούν τη βάση μιας ποσοτικής ανάλυσης. Από την εξέταση του μηχανισμού διέγερσης της χαρακτηριστικής ακτινοβολίας ακτίνων Χ, είναι σαφές ότι οι ακτινοβολίες της μιας ή της άλλης σειράς (K ή L, M, κ.λπ.) προκύπτουν ταυτόχρονα και ο λόγος των εντάσεων γραμμής εντός της σειράς είναι πάντα συνεχής. Επομένως, η παρουσία αυτού ή εκείνου του στοιχείου καθορίζεται όχι από μεμονωμένες γραμμές, αλλά από μια σειρά γραμμών ως σύνολο (εκτός από τις πιο αδύναμες, λαμβάνοντας υπόψη το περιεχόμενο αυτού του στοιχείου). Για σχετικά ελαφριά στοιχεία, χρησιμοποιείται η ανάλυση των γραμμών της σειράς K, για βαριά στοιχεία, οι γραμμές της σειράς L. κάτω από διαφορετικές συνθήκες (ανάλογα με τον εξοπλισμό που χρησιμοποιείται και τα αναλυόμενα στοιχεία), διαφορετικές περιοχές του χαρακτηριστικού φάσματος μπορεί να είναι πιο βολικές.

Τα κύρια χαρακτηριστικά της φασματικής ανάλυσης ακτίνων Χ είναι τα ακόλουθα.

Απλότητα χαρακτηριστικών φασμάτων ακτίνων Χ ακόμη και για βαριά στοιχεία (σε σύγκριση με τα οπτικά φάσματα), η οποία απλοποιεί την ανάλυση (μικρός αριθμός γραμμών, ομοιότητα στην αμοιβαία διάταξη τους, με αύξηση του σειριακού αριθμού, κανονική μετατόπιση του φάσματος στο εμφανίζεται περιοχή μικρού μήκους κύματος· συγκριτική απλότητα της ποσοτικής ανάλυσης).

Ανεξαρτησία των μηκών κύματος από την κατάσταση των ατόμων του αναλυόμενου στοιχείου (ελεύθερο ή σε χημική ένωση). Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η εμφάνιση χαρακτηριστικής ακτινοβολίας ακτίνων Χ σχετίζεται με τη διέγερση εσωτερικών ηλεκτρονικών επιπέδων, τα οποία στις περισσότερες περιπτώσεις πρακτικά δεν αλλάζουν με τον βαθμό ιονισμού των ατόμων.

Δυνατότητα διαχωρισμού στην ανάλυση σπάνιων γαιών και κάποιων άλλων στοιχείων που έχουν μικρές διαφορές στα φάσματα στην οπτική περιοχή λόγω της ομοιότητας της ηλεκτρονικής δομής των εξωτερικών κελυφών και διαφέρουν ελάχιστα στις χημικές τους ιδιότητες.

Η φασματοσκοπία φθορισμού ακτίνων Χ είναι «μη καταστροφική», επομένως έχει πλεονέκτημα έναντι της συμβατικής οπτικής φασματοσκοπίας κατά την ανάλυση λεπτών δειγμάτων - λεπτό μεταλλικό φύλλο, φύλλο κ.λπ.

Φασματόμετρα φθορισμού ακτίνων Χ, μεταξύ των οποίων πολυκάναλα φασματόμετρα ή κβαντόμετρα, που παρέχουν ρητή ποσοτική ανάλυση στοιχείων (από Na ή Mg έως U) με σφάλμα μικρότερο από 1% της καθορισμένης τιμής, όριο ευαισθησίας 10 -3 ... 10-4%.

ακτίνα Χ

Μέθοδοι προσδιορισμού της φασματικής σύστασης των ακτίνων Χ

Τα φασματόμετρα χωρίζονται σε δύο τύπους: κρυσταλλική περίθλαση και χωρίς κρυστάλλους.

Η αποσύνθεση των ακτίνων Χ σε ένα φάσμα χρησιμοποιώντας ένα φυσικό πλέγμα περίθλασης - έναν κρύσταλλο - είναι ουσιαστικά παρόμοια με τη λήψη ενός φάσματος συνηθισμένων ακτίνων φωτός χρησιμοποιώντας ένα τεχνητό πλέγμα περίθλασης με τη μορφή περιοδικών κτυπημάτων στο γυαλί. Η συνθήκη για το σχηματισμό ενός μέγιστου περίθλασης μπορεί να γραφτεί ως η συνθήκη "αντανάκλασης" από ένα σύστημα παράλληλων ατομικών επιπέδων που χωρίζονται με απόσταση d hkl .

Κατά τη διεξαγωγή μιας ποιοτικής ανάλυσης, μπορεί κανείς να κρίνει την παρουσία ενός στοιχείου σε ένα δείγμα από μια γραμμή - συνήθως την πιο έντονη γραμμή της φασματικής σειράς που είναι κατάλληλη για έναν δεδομένο κρύσταλλο αναλυτή. Η διακριτική ικανότητα των φασματόμετρων περίθλασης κρυστάλλων είναι επαρκής για να διαχωρίσει τις χαρακτηριστικές γραμμές ακόμη και των στοιχείων που γειτνιάζουν στη θέση τους στον περιοδικό πίνακα. Ωστόσο, είναι επίσης απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η επιβολή διαφορετικών γραμμών διαφορετικών στοιχείων, καθώς και η επιβολή αντανακλάσεων διαφορετικών τάξεων. Αυτή η περίσταση πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά την επιλογή αναλυτικών γραμμών. Ταυτόχρονα, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν οι δυνατότητες βελτίωσης της ανάλυσης του οργάνου.

συμπέρασμα

Έτσι, οι ακτίνες Χ είναι αόρατη ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με μήκος κύματος 10 5 - 10 2 nm. Οι ακτίνες Χ μπορούν να διαπεράσουν ορισμένα υλικά που είναι αδιαφανή στο ορατό φως. Εκπέμπονται κατά την επιβράδυνση των γρήγορων ηλεκτρονίων στην ύλη (συνεχές φάσμα) και κατά τις μεταβάσεις ηλεκτρονίων από τα εξωτερικά ηλεκτρονιακά κελύφη του ατόμου στα εσωτερικά (γραμμικό φάσμα). Πηγές ακτινοβολίας ακτίνων Χ είναι: σωλήνας ακτίνων Χ, μερικά ραδιενεργά ισότοπα, επιταχυντές και συσσωρευτές ηλεκτρονίων (ακτινοβολία σύγχροτρον). Δέκτες - φιλμ, οθόνες φωταύγειας, ανιχνευτές πυρηνικής ακτινοβολίας. Οι ακτίνες Χ χρησιμοποιούνται σε ανάλυση περίθλασης ακτίνων Χ, ιατρική, ανίχνευση ελαττωμάτων, φασματική ανάλυση ακτίνων Χ κ.λπ.

Έχοντας εξετάσει τις θετικές πτυχές της ανακάλυψης του V. Roentgen, είναι απαραίτητο να σημειωθεί η επιβλαβής βιολογική της επίδραση. Αποδείχθηκε ότι οι ακτινογραφίες μπορεί να προκαλέσουν κάτι σαν σοβαρό ηλιακό έγκαυμα (ερύθημα), συνοδευόμενο, ωστόσο, από βαθύτερη και πιο μόνιμη βλάβη στο δέρμα. Τα εμφανιζόμενα έλκη συχνά μετατρέπονται σε καρκίνο. Σε πολλές περιπτώσεις χρειάστηκε να ακρωτηριαστούν τα δάχτυλα ή τα χέρια. Υπήρχαν και θάνατοι.

Έχει διαπιστωθεί ότι η βλάβη του δέρματος μπορεί να αποφευχθεί με τη μείωση του χρόνου έκθεσης και της δόσης, χρησιμοποιώντας θωράκιση (π.χ. μόλυβδο) και τηλεχειριστήρια. Σταδιακά όμως αποκαλύφθηκαν άλλες, πιο μακροπρόθεσμες επιπτώσεις της έκθεσης σε ακτίνες Χ, οι οποίες στη συνέχεια επιβεβαιώθηκαν και μελετήθηκαν σε πειραματόζωα. Οι επιδράσεις που οφείλονται στις ακτίνες Χ και άλλες ιονίζουσες ακτινοβολίες (όπως οι ακτίνες γάμμα που εκπέμπονται από ραδιενεργά υλικά) περιλαμβάνουν:

) προσωρινές αλλαγές στη σύνθεση του αίματος μετά από σχετικά μικρή υπερβολική έκθεση.

) μη αναστρέψιμες αλλαγές στη σύνθεση του αίματος (αιμολυτική αναιμία) μετά από παρατεταμένη υπερβολική έκθεση.

) αύξηση της συχνότητας εμφάνισης καρκίνου (συμπεριλαμβανομένης της λευχαιμίας).

) ταχύτερη γήρανση και πρόωρο θάνατο.

) η εμφάνιση καταρράκτη.

Η βιολογική επίδραση των ακτίνων Χ στο ανθρώπινο σώμα καθορίζεται από το επίπεδο δόσης ακτινοβολίας, καθώς και από το ποιο συγκεκριμένο όργανο του σώματος εκτέθηκε σε ακτινοβολία.

Η συσσώρευση γνώσεων σχετικά με τις επιπτώσεις της ακτινοβολίας ακτίνων Χ στο ανθρώπινο σώμα οδήγησε στην ανάπτυξη εθνικών και διεθνών προτύπων για τις επιτρεπόμενες δόσεις ακτινοβολίας, που δημοσιεύθηκαν σε διάφορα βιβλία αναφοράς.

Για την αποφυγή των βλαβερών επιπτώσεων των ακτίνων Χ, χρησιμοποιούνται μέθοδοι ελέγχου:

) διαθεσιμότητα επαρκούς εξοπλισμού,

) παρακολούθηση της συμμόρφωσης με τους κανονισμούς ασφαλείας,

) σωστή χρήση του εξοπλισμού.

Κατάλογος πηγών που χρησιμοποιήθηκαν

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

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

) Ακτινογραφίες. Σάβ. εκδ. Μ.Α. Blokhin, μτφρ. με αυτόν. and English, Μ., 1960;

) Kharaja F., General course of X-ray engineering, 3rd ed., M. - L., 1966;

) Mirkin L.I., Handbook of X-ray diffraction analysis of polycrystals, Μ., 1961;

) Weinstein E.E., Kakhana M.M., Reference tables on X-ray spectroscopy, M., 1953.

) Ακτινογραφία και ηλεκτρονιοοπτική ανάλυση. Gorelik S.S., Skakov Yu.A., Rastorguev L.N.: Proc. Επίδομα για τα πανεπιστήμια. - 4η έκδ. Προσθήκη. Και εργάτης. - Μ.: «MISiS», 2002. - 360 σελ.

Εφαρμογές

Συνημμένο 1

Γενική άποψη σωλήνων ακτίνων Χ

Παράρτημα 2

Σχέδιο σωλήνα ακτίνων Χ για δομική ανάλυση

Σχέδιο ενός σωλήνα ακτίνων Χ για δομική ανάλυση: 1 - μεταλλικό γυαλί ανόδου (συνήθως γειωμένο). 2 - παράθυρα από βηρύλλιο για έξοδο ακτίνων Χ. 3 - θερμιονική κάθοδος. 4 - γυάλινη λάμπα, που απομονώνει το τμήμα ανόδου του σωλήνα από την κάθοδο. 5 - ακροδέκτες καθόδου, στους οποίους εφαρμόζεται η τάση του νήματος, καθώς και υψηλή (σε σχέση με την άνοδο) τάση. 6 - ηλεκτροστατικό σύστημα εστίασης ηλεκτρονίων. 7 - άνοδος (αντικαθόδιο); 8 - σωλήνες διακλάδωσης για είσοδο και έξοδο τρεχούμενου νερού ψύξης του γυαλιού ανόδου.

Παράρτημα 3

Διάγραμμα Moseley

Διάγραμμα Moseley για σειρές K, L και M χαρακτηριστικών ακτίνων Χ. Η τετμημένη δείχνει τον αύξοντα αριθμό του στοιχείου Z, την τεταγμένη - ( Μεείναι η ταχύτητα του φωτός).

Παράρτημα 4

Θάλαμος ιοντισμού.

Εικ.1. Τμήμα κυλινδρικού θαλάμου ιονισμού: 1 - κυλινδρικό σώμα του θαλάμου, το οποίο χρησιμεύει ως αρνητικό ηλεκτρόδιο. 2 - κυλινδρική ράβδος που χρησιμεύει ως θετικό ηλεκτρόδιο. 3 - μονωτές.

Ρύζι. 2. Σχέδιο ενεργοποίησης του θαλάμου ιονισμού ρεύματος: V - τάση στα ηλεκτρόδια του θαλάμου. Το G είναι ένα γαλβανόμετρο που μετρά το ρεύμα ιονισμού.

Ρύζι. 3. Χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης του θαλάμου ιονισμού.

Ρύζι. 4. Σχέδιο ενεργοποίησης του θαλάμου παλμικού ιονισμού: C - χωρητικότητα του ηλεκτροδίου συλλογής. Το R είναι αντίσταση.

Παράρτημα 5

Μετρητής σπινθηρισμών.

Σχέδιο ενός μετρητή σπινθηρισμού: κβάντα φωτός (φωτόνια) "βγάζουν άουτ" ηλεκτρόνια από τη φωτοκάθοδο. κινούμενος από δύνοδο σε δύνοδο, η χιονοστιβάδα ηλεκτρονίων πολλαπλασιάζεται.

Παράρτημα 6

Μετρητής Geiger-Muller.

Ρύζι. 1. Σχέδιο γυάλινου μετρητή Geiger-Muller: 1 - ερμητικά σφραγισμένος γυάλινος σωλήνας. 2 - κάθοδος (ένα λεπτό στρώμα χαλκού σε σωλήνα από ανοξείδωτο χάλυβα). 3 - έξοδος της καθόδου. 4 - άνοδος (λεπτό τεντωμένο νήμα).

Ρύζι. 2. Σχέδιο ενεργοποίησης του μετρητή Geiger-Muller.

Ρύζι. 3. Το μετρητικό χαρακτηριστικό του μετρητή Geiger-Muller.

Παράρτημα 7

αναλογικός μετρητής.

Σχέδιο αναλογικού μετρητή: α - περιοχή μετατόπισης ηλεκτρονίων. β - περιοχή ενίσχυσης αερίου.

Παράρτημα 8

Ανιχνευτές ημιαγωγών

Ανιχνευτές ημιαγωγών; η ευαίσθητη περιοχή επισημαίνεται με εκκόλαψη. n - περιοχή ημιαγωγού με ηλεκτρονική αγωγιμότητα, p - με οπή, i - με εγγενή αγωγιμότητα. α - ανιχνευτής φραγμού επιφάνειας πυριτίου. β - επίπεδος ανιχνευτής γερμανίου-λιθίου μετατόπισης. γ - ομοαξονικός ανιχνευτής γερμανίου-λιθίου.

Η ακτινολογία είναι κλάδος της ακτινολογίας που μελετά τις επιδράσεις της ακτινοβολίας ακτίνων Χ στο σώμα των ζώων και των ανθρώπων που προκύπτουν από αυτήν την ασθένεια, τη θεραπεία και την πρόληψή τους, καθώς και μεθόδους διάγνωσης διαφόρων παθολογιών με χρήση ακτίνων Χ (διαγνωστικά με ακτίνες Χ) . Μια τυπική συσκευή διάγνωσης ακτίνων Χ περιλαμβάνει ένα τροφοδοτικό (μετασχηματιστές), έναν ανορθωτή υψηλής τάσης που μετατρέπει το εναλλασσόμενο ρεύμα του ηλεκτρικού δικτύου σε συνεχές ρεύμα, έναν πίνακα ελέγχου, ένα τρίποδο και έναν σωλήνα ακτίνων Χ.

Οι ακτίνες Χ είναι ένας τύπος ηλεκτρομαγνητικών ταλαντώσεων που σχηματίζονται σε ένα σωλήνα ακτίνων Χ κατά τη διάρκεια μιας απότομης επιβράδυνσης των επιταχυνόμενων ηλεκτρονίων τη στιγμή της σύγκρουσής τους με τα άτομα της ουσίας της ανόδου. Επί του παρόντος, η άποψη είναι γενικά αποδεκτή ότι οι ακτίνες Χ, από τη φυσική τους φύση, είναι ένας από τους τύπους ενέργειας ακτινοβολίας, το φάσμα της οποίας περιλαμβάνει επίσης ραδιοκύματα, υπέρυθρες ακτίνες, ορατό φως, υπεριώδεις ακτίνες και ακτίνες γάμμα ραδιενεργά στοιχεία. Η ακτινοβολία ακτίνων Χ μπορεί να χαρακτηριστεί ως μια συλλογή από τα μικρότερα σωματίδια της - κβάντα ή φωτόνια.

Ρύζι. 1 - φορητή μηχανή ακτίνων Χ:

Α - σωλήνας ακτίνων Χ.
Β - τροφοδοτικό?
B - ρυθμιζόμενο τρίποδο.

Ρύζι. 2 - Πίνακας ελέγχου μηχανής ακτίνων Χ (μηχανικός - στα αριστερά και ηλεκτρονικός - στα δεξιά):

A - πάνελ για ρύθμιση έκθεσης και σκληρότητας.
B - κουμπί τροφοδοσίας υψηλής τάσης.

Ρύζι. 3 είναι ένα μπλοκ διάγραμμα μιας τυπικής μηχανής ακτίνων Χ

1 - δίκτυο?
2 - αυτομετασχηματιστής.
3 - μετασχηματιστής ανόδου.
4 - σωλήνας ακτίνων Χ.
5 - άνοδος;
6 - κάθοδος?
7 - μετασχηματιστής υποβάθμισης.

Μηχανισμός παραγωγής ακτίνων Χ

Οι ακτίνες Χ σχηματίζονται τη στιγμή της σύγκρουσης ενός ρεύματος επιταχυνόμενων ηλεκτρονίων με το υλικό της ανόδου. Όταν τα ηλεκτρόνια αλληλεπιδρούν με έναν στόχο, το 99% της κινητικής τους ενέργειας μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια και μόνο το 1% σε ακτίνες Χ.

Ένας σωλήνας ακτίνων Χ αποτελείται από ένα γυάλινο δοχείο στο οποίο συγκολλούνται 2 ηλεκτρόδια: μια κάθοδος και μια άνοδος. Ο αέρας αντλείται από τον γυάλινο κύλινδρο: η κίνηση των ηλεκτρονίων από την κάθοδο προς την άνοδο είναι δυνατή μόνο υπό συνθήκες σχετικού κενού (10 -7 -10 -8 mm Hg). Στην κάθοδο υπάρχει ένα νήμα, το οποίο είναι ένα σφιχτά στριμμένο νήμα βολφραμίου. Όταν εφαρμόζεται ηλεκτρικό ρεύμα στο νήμα, λαμβάνει χώρα εκπομπή ηλεκτρονίων, κατά την οποία τα ηλεκτρόνια διαχωρίζονται από τη σπείρα και σχηματίζουν ένα νέφος ηλεκτρονίων κοντά στην κάθοδο. Αυτό το νέφος συγκεντρώνεται στο κύπελλο εστίασης της καθόδου, το οποίο καθορίζει την κατεύθυνση της κίνησης των ηλεκτρονίων. Κύπελλο - μια μικρή κοιλότητα στην κάθοδο. Η άνοδος, με τη σειρά της, περιέχει μια μεταλλική πλάκα βολφραμίου στην οποία εστιάζονται τα ηλεκτρόνια - αυτός είναι ο τόπος σχηματισμού ακτίνων Χ.

Ρύζι. 4 - Συσκευή σωλήνα ακτίνων Χ:

Α - κάθοδος?
Β - άνοδος;
Β - νήμα βολφραμίου.
G - κύπελλο εστίασης της καθόδου.
D - ρεύμα επιταχυνόμενων ηλεκτρονίων.
Ε - στόχος βολφραμίου?
G - γυάλινη φιάλη.
З - ένα παράθυρο από βηρύλλιο.
Και - σχηματίστηκαν ακτίνες Χ.
K - φίλτρο αλουμινίου.

2 μετασχηματιστές συνδέονται με το σωλήνα ηλεκτρονίων: step-down και step-up. Ένας μετασχηματιστής με βήμα προς τα κάτω θερμαίνει το νήμα βολφραμίου με χαμηλή τάση (5-15 βολτ), με αποτέλεσμα την εκπομπή ηλεκτρονίων. Ένας μετασχηματιστής ανόδου ή υψηλής τάσης πηγαίνει απευθείας στην κάθοδο και την άνοδο, τα οποία τροφοδοτούνται με τάση 20–140 kilovolt. Και οι δύο μετασχηματιστές τοποθετούνται στο μπλοκ υψηλής τάσης του μηχανήματος ακτίνων Χ, το οποίο είναι γεμάτο με λάδι μετασχηματιστή, το οποίο παρέχει ψύξη των μετασχηματιστών και αξιόπιστη μόνωση.

Αφού σχηματιστεί ένα νέφος ηλεκτρονίων με τη βοήθεια ενός μετασχηματιστή βηματισμού, ο μετασχηματιστής ανόδου ενεργοποιείται και η τάση υψηλής τάσης εφαρμόζεται και στους δύο πόλους του ηλεκτρικού κυκλώματος: ένας θετικός παλμός στην άνοδο και ένας αρνητικός παλμό στην κάθοδο. Τα αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια απωθούνται από μια αρνητικά φορτισμένη κάθοδο και τείνουν σε μια θετικά φορτισμένη άνοδο - λόγω μιας τέτοιας διαφοράς δυναμικού, επιτυγχάνεται υψηλή ταχύτητα κίνησης - 100 χιλιάδες km / s. Με αυτή την ταχύτητα, τα ηλεκτρόνια βομβαρδίζουν την πλάκα ανόδου βολφραμίου, ολοκληρώνοντας ένα ηλεκτρικό κύκλωμα, με αποτέλεσμα ακτίνες Χ και θερμική ενέργεια.

Η ακτινοβολία ακτίνων Χ υποδιαιρείται σε bremsstrahlung και χαρακτηριστική. Το Bremsstrahlung συμβαίνει λόγω μιας απότομης επιβράδυνσης της ταχύτητας των ηλεκτρονίων που εκπέμπονται από ένα νήμα βολφραμίου. Χαρακτηριστική ακτινοβολία εμφανίζεται τη στιγμή της αναδιάταξης των κελυφών ηλεκτρονίων των ατόμων. Και οι δύο αυτοί τύποι σχηματίζονται σε ένα σωλήνα ακτίνων Χ τη στιγμή της σύγκρουσης των επιταχυνόμενων ηλεκτρονίων με τα άτομα του υλικού της ανόδου. Το φάσμα εκπομπής ενός σωλήνα ακτίνων Χ είναι μια υπέρθεση bremsstrahlung και χαρακτηριστικών ακτίνων Χ.

Ρύζι. 5 - η αρχή του σχηματισμού ακτίνων Χ bremsstrahlung.
Ρύζι. 6 - η αρχή του σχηματισμού της χαρακτηριστικής ακτινοβολίας ακτίνων Χ.

Βασικές ιδιότητες των ακτίνων Χ

1. Οι ακτίνες Χ είναι αόρατες στην οπτική αντίληψη.
2. Η ακτινοβολία ακτίνων Χ έχει μεγάλη διεισδυτική δύναμη μέσω των οργάνων και των ιστών ενός ζωντανού οργανισμού, καθώς και πυκνές δομές άψυχης φύσης, που δεν μεταδίδουν ορατές ακτίνες φωτός.
3. Οι ακτίνες Χ προκαλούν τη λάμψη ορισμένων χημικών ενώσεων, που ονομάζεται φθορισμός.

• Τα θειούχα ψευδάργυρο και κάδμιο φθορίζουν κιτρινοπράσινα,
• Κρύσταλλοι βολφραμικού ασβεστίου - βιολετί-μπλε.

Οι ακτίνες Χ έχουν φωτοχημικό αποτέλεσμα: αποσυνθέτουν ενώσεις αργύρου με αλογόνα και προκαλούν μαύρισμα των φωτογραφικών στρωμάτων, σχηματίζοντας μια εικόνα σε μια ακτινογραφία.

Οι ακτίνες Χ μεταφέρουν την ενέργειά τους στα άτομα και τα μόρια του περιβάλλοντος από το οποίο διέρχονται, επιδεικνύοντας ιονιστική δράση.

Η ακτινοβολία ακτίνων Χ έχει έντονη βιολογική επίδραση στα ακτινοβολημένα όργανα και ιστούς: σε μικρές δόσεις διεγείρει τον μεταβολισμό, σε μεγάλες δόσεις μπορεί να οδηγήσει στην ανάπτυξη τραυματισμών από ακτινοβολία, καθώς και σε οξεία ασθένεια ακτινοβολίας. Η βιολογική του ιδιότητα επιτρέπει τη χρήση ακτίνων Χ για τη θεραπεία όγκων και ορισμένων μη καρκινικών ασθενειών.

Κλίμακα ηλεκτρομαγνητικών ταλαντώσεων

Οι ακτίνες Χ έχουν συγκεκριμένο μήκος κύματος και συχνότητα ταλάντωσης. Το μήκος κύματος (λ) και η συχνότητα ταλάντωσης (ν) σχετίζονται με τη σχέση: λ ν = c, όπου c είναι η ταχύτητα του φωτός, στρογγυλοποιημένη στα 300.000 km ανά δευτερόλεπτο. Η ενέργεια των ακτίνων Χ προσδιορίζεται από τον τύπο E = h ν, όπου h είναι η σταθερά του Planck, μια καθολική σταθερά ίση με 6,626 10 -34 J⋅s. Το μήκος κύματος των ακτίνων (λ) σχετίζεται με την ενέργειά τους (Ε) με τη σχέση: λ = 12,4 / E.

Η ακτινοβολία ακτίνων Χ διαφέρει από άλλους τύπους ηλεκτρομαγνητικών ταλαντώσεων ως προς το μήκος κύματος (βλ. πίνακα) και την κβαντική ενέργεια. Όσο μικρότερο είναι το μήκος κύματος, τόσο μεγαλύτερη είναι η συχνότητα, η ενέργεια και η διεισδυτική του ισχύς. Το μήκος κύματος ακτίνων Χ είναι εντός της περιοχής

. Αλλάζοντας το μήκος κύματος της ακτινοβολίας ακτίνων Χ, είναι δυνατός ο έλεγχος της διεισδυτικής ισχύς της. Οι ακτίνες Χ έχουν πολύ μικρό μήκος κύματος, αλλά υψηλή συχνότητα ταλάντωσης, επομένως είναι αόρατες στο ανθρώπινο μάτι. Λόγω της τεράστιας ενέργειάς τους, τα κβάντα έχουν υψηλή διεισδυτική ισχύ, η οποία είναι μια από τις κύριες ιδιότητες που εξασφαλίζουν τη χρήση των ακτίνων Χ στην ιατρική και σε άλλες επιστήμες.

Χαρακτηριστικά ακτίνων Χ

Ενταση- ποσοτικό χαρακτηριστικό της ακτινοβολίας ακτίνων Χ, το οποίο εκφράζεται με τον αριθμό των ακτίνων που εκπέμπει ο σωλήνας ανά μονάδα χρόνου. Η ένταση των ακτίνων Χ μετριέται σε milliamps. Συγκρίνοντάς το με την ένταση του ορατού φωτός από έναν συμβατικό λαμπτήρα πυρακτώσεως, μπορούμε να σχεδιάσουμε μια αναλογία: για παράδειγμα, ένας λαμπτήρας 20 watt θα λάμπει με μια ένταση ή ισχύ και ένας λαμπτήρας 200 watt θα λάμπει με μια άλλη, ενώ η η ποιότητα του ίδιου του φωτός (το φάσμα του) είναι η ίδια. Η ένταση της ακτινοβολίας ακτίνων Χ είναι, στην πραγματικότητα, η ποσότητα της. Κάθε ηλεκτρόνιο δημιουργεί ένα ή περισσότερα κβάντα ακτινοβολίας στην άνοδο, επομένως, ο αριθμός των ακτίνων Χ κατά την έκθεση του αντικειμένου ρυθμίζεται αλλάζοντας τον αριθμό των ηλεκτρονίων που τείνουν προς την άνοδο και τον αριθμό των αλληλεπιδράσεων των ηλεκτρονίων με τα άτομα του στόχου βολφραμίου , που μπορεί να γίνει με δύο τρόπους:

1. Με την αλλαγή του βαθμού πυράκτωσης της σπειροειδούς καθόδου χρησιμοποιώντας έναν μετασχηματιστή βήματος προς τα κάτω (ο αριθμός των ηλεκτρονίων που παράγονται κατά την εκπομπή θα εξαρτηθεί από το πόσο ζεστή είναι η σπείρα βολφραμίου και ο αριθμός των κβαντών ακτινοβολίας θα εξαρτηθεί από τον αριθμό των ηλεκτρονίων).
2. Αλλάζοντας την τιμή της υψηλής τάσης που παρέχεται από τον μετασχηματιστή ανόδου στους πόλους του σωλήνα - την κάθοδο και την άνοδο (όσο υψηλότερη είναι η τάση που εφαρμόζεται στους πόλους του σωλήνα, τόσο περισσότερη κινητική ενέργεια λαμβάνουν τα ηλεκτρόνια, η οποία , λόγω της ενέργειάς τους, μπορούν να αλληλεπιδράσουν με πολλά άτομα της ουσίας της ανόδου με τη σειρά τους - βλ. ρύζι. 5; ηλεκτρόνια με χαμηλή ενέργεια θα μπορούν να εισέλθουν σε μικρότερο αριθμό αλληλεπιδράσεων).

Η ένταση των ακτίνων Χ (ρεύμα ανόδου) πολλαπλασιαζόμενη με την έκθεση (χρόνος σωλήνα) αντιστοιχεί στην έκθεση σε ακτίνες Χ, η οποία μετράται σε mAs (χιλιοστά αμπέρ ανά δευτερόλεπτο). Η έκθεση είναι μια παράμετρος που, όπως και η ένταση, χαρακτηρίζει την ποσότητα των ακτίνων που εκπέμπονται από ένα σωλήνα ακτίνων Χ. Η μόνη διαφορά είναι ότι η έκθεση λαμβάνει επίσης υπόψη τον χρόνο λειτουργίας του σωλήνα (για παράδειγμα, εάν ο σωλήνας λειτουργεί για 0,01 sec, τότε ο αριθμός των ακτίνων θα είναι μία και εάν 0,02 sec, τότε ο αριθμός των ακτίνων θα είναι διαφορετικά - δύο φορές περισσότερο). Η έκθεση στην ακτινοβολία ορίζεται από τον ακτινολόγο στον πίνακα ελέγχου του ακτινογραφικού μηχανήματος, ανάλογα με τον τύπο της εξέτασης, το μέγεθος του υπό μελέτη αντικειμένου και τη διαγνωστική εργασία.

Ακαμψία- ποιοτικό χαρακτηριστικό της ακτινοβολίας ακτίνων Χ. Μετράται από την υψηλή τάση στο σωλήνα - σε κιλοβολτ. Προσδιορίζει τη διεισδυτική ισχύ των ακτίνων Χ. Ρυθμίζεται από την υψηλή τάση που παρέχεται στο σωλήνα ακτίνων Χ από έναν μετασχηματιστή ανόδου. Όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά δυναμικού που δημιουργείται στα ηλεκτρόδια του σωλήνα, τόσο μεγαλύτερη δύναμη απωθούν τα ηλεκτρόνια από την κάθοδο και ορμούν προς την άνοδο και τόσο ισχυρότερη είναι η σύγκρουσή τους με την άνοδο. Όσο ισχυρότερη είναι η σύγκρουσή τους, τόσο μικρότερο είναι το μήκος κύματος της προκύπτουσας ακτινοβολίας ακτίνων Χ και τόσο μεγαλύτερη είναι η διεισδυτική ισχύς αυτού του κύματος (ή η σκληρότητα της ακτινοβολίας, η οποία, όπως και η ένταση, ρυθμίζεται στον πίνακα ελέγχου από την παράμετρο τάσης στο ο σωλήνας - kilovoltage).

Ρύζι. 7 - Εξάρτηση του μήκους κύματος από την ενέργεια του κύματος:

λ - μήκος κύματος;
Ε - ενέργεια κυμάτων

• Όσο μεγαλύτερη είναι η κινητική ενέργεια των κινούμενων ηλεκτρονίων, τόσο ισχυρότερη είναι η επίδρασή τους στην άνοδο και τόσο μικρότερο είναι το μήκος κύματος της προκύπτουσας ακτινοβολίας ακτίνων Χ. Η ακτινοβολία ακτίνων Χ με μεγάλο μήκος κύματος και χαμηλή διεισδυτική ισχύ ονομάζεται "μαλακή", με μικρό μήκος κύματος και υψηλή διεισδυτική ισχύ - "σκληρή".

Ρύζι. 8 - Ο λόγος της τάσης στο σωλήνα ακτίνων Χ και το μήκος κύματος της προκύπτουσας ακτινοβολίας ακτίνων Χ:

• Όσο υψηλότερη είναι η τάση που εφαρμόζεται στους πόλους του σωλήνα, τόσο ισχυρότερη εμφανίζεται η διαφορά δυναμικού σε αυτούς, επομένως, η κινητική ενέργεια των κινούμενων ηλεκτρονίων θα είναι μεγαλύτερη. Η τάση στον σωλήνα καθορίζει την ταχύτητα των ηλεκτρονίων και τη δύναμη της σύγκρουσής τους με το υλικό της ανόδου, επομένως, η τάση καθορίζει το μήκος κύματος της προκύπτουσας ακτινοβολίας ακτίνων Χ.

Ταξινόμηση σωλήνων ακτίνων Χ

1. Με ραντεβού
1. Διαγνωστικός
2. Θεραπευτικός
3. Για δομική ανάλυση
4. Για μεταφωτισμό
2. Από το σχεδιασμό
1. Με εστίαση

• Μονή εστίαση (μία σπείρα στην κάθοδο και ένα εστιακό σημείο στην άνοδο)
• Διεστιακή (δύο σπείρες διαφορετικών μεγεθών στην κάθοδο και δύο εστιακά σημεία στην άνοδο)

1. Ανά τύπο ανόδου

• Σταθερό (σταθερό)
• Περιστροφικός

Οι ακτίνες Χ χρησιμοποιούνται όχι μόνο για ακτινοδιαγνωστικούς σκοπούς, αλλά και για θεραπευτικούς σκοπούς. Όπως σημειώθηκε παραπάνω, η ικανότητα της ακτινοβολίας ακτίνων Χ να καταστέλλει την ανάπτυξη των καρκινικών κυττάρων καθιστά δυνατή τη χρήση της στην ακτινοθεραπεία ογκολογικών ασθενειών. Εκτός από τον ιατρικό τομέα εφαρμογής, η ακτινοβολία ακτίνων Χ έχει βρει ευρεία εφαρμογή στον μηχανολογικό και τεχνικό τομέα, την επιστήμη των υλικών, την κρυσταλλογραφία, τη χημεία και τη βιοχημεία: για παράδειγμα, είναι δυνατός ο εντοπισμός δομικών ελαττωμάτων σε διάφορα προϊόντα (ράγες, συγκολλήσεις κ.λπ.) χρησιμοποιώντας ακτινοβολία ακτίνων Χ. Το είδος μιας τέτοιας έρευνας ονομάζεται ελαττωματοσκόπηση. Και σε αεροδρόμια, σιδηροδρομικούς σταθμούς και άλλα μέρη με πολύ κόσμο, τα ενδοσκόπια τηλεόρασης ακτίνων Χ χρησιμοποιούνται ενεργά για τη σάρωση χειραποσκευών και αποσκευών για λόγους ασφαλείας.

Ανάλογα με τον τύπο της ανόδου, οι σωλήνες ακτίνων Χ διαφέρουν ως προς το σχεδιασμό. Λόγω του γεγονότος ότι το 99% της κινητικής ενέργειας των ηλεκτρονίων μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια, κατά τη λειτουργία του σωλήνα, η άνοδος θερμαίνεται σημαντικά - ο ευαίσθητος στόχος βολφραμίου συχνά καίγεται. Η άνοδος ψύχεται σε σύγχρονους σωλήνες ακτίνων Χ περιστρέφοντάς την. Η περιστρεφόμενη άνοδος έχει σχήμα δίσκου, ο οποίος κατανέμει τη θερμότητα ομοιόμορφα σε ολόκληρη την επιφάνειά της, αποτρέποντας την τοπική υπερθέρμανση του στόχου βολφραμίου.

Ο σχεδιασμός των σωλήνων ακτίνων Χ διαφέρει επίσης ως προς την εστίαση. Εστιακό σημείο - το τμήμα της ανόδου στο οποίο δημιουργείται η δέσμη ακτίνων Χ που λειτουργεί. Υποδιαιρείται στο πραγματικό εστιακό σημείο και στο αποτελεσματικό εστιακό σημείο ( ρύζι. 12). Λόγω της γωνίας της ανόδου, το ενεργό εστιακό σημείο είναι μικρότερο από το πραγματικό. Χρησιμοποιούνται διαφορετικά μεγέθη εστιακών σημείων ανάλογα με το μέγεθος της περιοχής εικόνας. Όσο μεγαλύτερη είναι η περιοχή της εικόνας, τόσο ευρύτερο πρέπει να είναι το εστιακό σημείο για να καλύψει ολόκληρη την περιοχή της εικόνας. Ωστόσο, ένα μικρότερο εστιακό σημείο παράγει καλύτερη ευκρίνεια εικόνας. Επομένως, κατά την παραγωγή μικρών εικόνων, χρησιμοποιείται ένα κοντό νήμα και τα ηλεκτρόνια κατευθύνονται σε μια μικρή περιοχή του στόχου της ανόδου, δημιουργώντας ένα μικρότερο εστιακό σημείο.

Ρύζι. 9 - σωλήνας ακτίνων Χ με σταθερή άνοδο.
Ρύζι. 10 - Σωλήνας ακτίνων Χ με περιστρεφόμενη άνοδο.
Ρύζι. 11 - Συσκευή σωλήνα ακτίνων Χ με περιστρεφόμενη άνοδο.
Ρύζι. Το 12 είναι ένα διάγραμμα του σχηματισμού ενός πραγματικού και αποτελεσματικού εστιακού σημείου.