Røntgenstråling. Hva er røntgenstråling, dens egenskaper og bruksområder

Røntgenstråling er en type stråling med en frekvens i området fra 3*10 16 til 3*10 20 Hz.

Historien om oppdagelsen av røntgenstråler

Røntgenstråler ble oppdaget i 1895 av tyskeren Wilhelm Roentgen. På slutten av 1800-tallet studerte forskere gassutslipp ved lavt trykk. Samtidig ble det skapt strømmer av elektroner som beveget seg i høy hastighet i gassutladningsrøret. V. Roentgen tok også opp studiet av disse strålene.

Han la merke til at hvis du plasserer en fotografisk plate ved siden av gassutladningsrøret, vil den bli opplyst, selv om den er pakket inn i svart papir. For å fortsette sine eksperimenter pakket Roentgen gassutladningsrøret med papir dynket i en løsning av bariumplatinasulfid. Papiret begynte å gløde.

Røntgen ble nysgjerrig, og plasserte hånden mellom papiret og røret, sannsynligvis i håp om at det skulle begynne å lyse, men dette skjedde ikke. Men på papirskjermen forble de mørke skyggene av beinene synlige mot bakgrunnen av de lysere konturene av hånden. Røntgen antydet at dette var en slags ukjent stråling som hadde en veldig sterk penetrerende effekt.

Han kalte disse strålene Røntgenstråler. Deretter begynte disse strålene å bli kalt røntgenstråler.

Egenskaper til røntgenstråler

Røntgenstråler påvirkes ikke av det elektromagnetiske feltet. Samtidig opplevde de praktisk talt ingen refraksjon og ble ikke reflektert. Det har blitt antydet at røntgenstråler er elektromagnetiske bølger som sendes ut når elektronene bremses.

De har veldig kort bølgelengde, som et resultat av at de har så høy penetreringsevne.

Nå var oppmerksomheten til forskere fokusert på studiet av røntgenstråler. De prøvde å oppdage diffraksjonen til disse strålene. De førte dem gjennom spalter i platene, men fant ingen effekt. En tid senere foreslo tyskeren Max Laue å sende røntgenstråler gjennom krystaller.

Han begrunnet dette med det faktum at kanskje bølgelengden til røntgenstråling er sammenlignbar med størrelsen på atomer, og derfor kan ikke diffraksjon oppnås ved bruk av kunstige spalter. Derfor bør du bruke krystaller som har en klar struktur og avstanden mellom atomene er omtrent lik størrelsen på selve atomene. Laues antagelser ble bekreftet.

Etter å ha passert røntgenstråler gjennom krystallen, dukket omtrent følgende bilde opp på skjermen.

Utseendet til ytterligere små flekker kunne bare forklares av fenomenet røntgendiffraksjon på den indre strukturen til krystallen. Ved nærmere undersøkelser viste det seg at bølgelengden til røntgenstrålingen faktisk var lik i størrelsesorden atomenes størrelse.

Røntgen er mye brukt i praksis. I medisin, vitenskapelig forskning, teknologi. Ved hjelp av røntgenstråler utføres feildeteksjon av ulike strukturer, og søker etter sorte hull og brudd i menneskelige bein.

Røntgenstråling, fra et fysikksynspunkt, er elektromagnetisk stråling, hvis bølgelengde varierer i området fra 0,001 til 50 nanometer. Den ble oppdaget i 1895 av den tyske fysikeren V.K. Roentgen.

Av natur er disse strålene relatert til ultrafiolett solstråling. Radiobølger er de lengste i spekteret. Bak dem kommer infrarødt lys, som øynene våre ikke oppfatter, men vi føler det som varme. Deretter kommer strålene fra rød til fiolett. Deretter - ultrafiolett (A, B og C). Og rett bak den er røntgenstråler og gammastråling.

Røntgenstråler kan oppnås på to måter: ved retardasjon av ladede partikler som passerer gjennom et stoff og ved overgang av elektroner fra høyere til indre lag når energi frigjøres.

I motsetning til synlig lys er disse strålene veldig lange, så de er i stand til å trenge gjennom ugjennomsiktige materialer uten å bli reflektert, brutt eller akkumulert i dem.

Bremsstrahlung er lettere å få tak i. Ladede partikler avgir elektromagnetisk stråling ved bremsing. Jo større akselerasjon av disse partiklene er, og derfor jo skarpere retardasjon, jo mer røntgenstråling produseres, og lengden på bølgene blir kortere. I de fleste tilfeller tyr de i praksis til produksjon av stråler under retardasjonen av elektroner i faste stoffer. Dette gjør at kilden til denne strålingen kan kontrolleres uten fare for strålingseksponering, for når kilden slås av forsvinner røntgenstrålingen helt.

Den vanligste kilden til slik stråling er at strålingen som sendes ut av den er inhomogen. Den inneholder både myk (langbølget) og hard (kortbølget) stråling. Myk stråling kjennetegnes ved at den blir fullstendig absorbert av menneskekroppen, så slik røntgenstråling forårsaker skade dobbelt så mye som hard stråling. Når den utsettes for overdreven elektromagnetisk stråling i menneskelig vev, kan ionisering forårsake skade på celler og DNA.

Røret har to elektroder - en negativ katode og en positiv anode. Når katoden varmes opp, fordamper elektroner fra den, deretter akselereres de i et elektrisk felt. Når de står overfor det faste stoffet til anodene, begynner de å bremse, noe som er ledsaget av emisjon av elektromagnetisk stråling.

Røntgenstråling, hvis egenskaper er mye brukt i medisin, er basert på å få et skyggebilde av objektet som studeres på en følsom skjerm. Hvis organet som blir diagnostisert er opplyst med en stråle av stråler parallelt med hverandre, vil projeksjonen av skygger fra dette organet overføres uten forvrengning (proporsjonalt). I praksis ligner strålingskilden mer på en punktkilde, så den plasseres på avstand fra personen og fra skjermen.

For å få det, plasseres en person mellom røntgenrøret og en skjerm eller film som fungerer som strålingsmottakere. Som et resultat av bestråling vises bein og annet tett vev i bildet som tydelige skygger, og vises i mer kontrast mot bakgrunnen av mindre uttrykksfulle områder som formidler vev med mindre absorpsjon. På røntgenstråler blir personen "gjennomsiktig".

Når røntgenstråler sprer seg, kan de spres og absorberes. Strålene kan reise hundrevis av meter i luften før de absorberes. I tett materie absorberes de mye raskere. Menneskelig biologisk vev er heterogent, så deres absorpsjon av stråler avhenger av tettheten av organvev. absorberer stråler raskere enn bløtvev fordi det inneholder stoffer med høyt atomnummer. Fotoner (individuelle partikler av stråler) absorberes av forskjellige vev i menneskekroppen på forskjellige måter, noe som gjør det mulig å få et kontrastbilde ved hjelp av røntgenstråler.

Moderne medisin bruker mange leger for diagnose og terapi. Noen av dem har blitt brukt relativt nylig, mens andre har vært praktisert i dusinvis eller til og med hundrevis av år. Også for hundre og ti år siden oppdaget William Conrad Roentgen fantastiske røntgenstråler, som forårsaket betydelig resonans i den vitenskapelige og medisinske verden. Og nå bruker leger over hele verden dem i sin praksis. Temaet for samtalen vår i dag vil være røntgenstråler i medisin; vi vil diskutere bruken av dem litt mer detaljert.

Røntgenstråler er en type elektromagnetisk stråling. De er preget av betydelige penetrerende egenskaper, som avhenger av bølgelengden til strålingen, samt av tettheten og tykkelsen til de bestrålte materialene. I tillegg kan røntgenstråler få en rekke stoffer til å gløde, påvirke levende organismer, ionisere atomer og også katalysere noen fotokjemiske reaksjoner.

Anvendelse av røntgenstråler i medisin

I dag tillater egenskapene til røntgenstråler dem å bli mye brukt i røntgendiagnostikk og røntgenterapi.

Røntgendiagnostikk

Røntgendiagnostikk brukes når du utfører:

røntgen (radioskopi);
- radiografi (bilde);
- fluorografi;
- Røntgen og datatomografi.

Røntgen

For å gjennomføre en slik studie må pasienten plassere seg mellom røntgenrøret og en spesiell fluorescerende skjerm. En spesialist radiolog velger den nødvendige stivheten til røntgenstrålene, og får på skjermen et bilde av de indre organene, så vel som ribbeina.

Radiografi

For å gjennomføre denne studien plasseres pasienten på en kassett som inneholder en spesiell fotografisk film. Røntgenmaskinen plasseres rett over objektet. Som et resultat vises et negativt bilde av de indre organene på filmen, som inneholder en rekke små detaljer, mer detaljert enn under en fluoroskopisk undersøkelse.

Fluorografi

Denne studien er utført under massemedisinske undersøkelser av befolkningen, inkludert for å oppdage tuberkulose. I dette tilfellet projiseres et bilde fra en stor skjerm på en spesiell film.

Tomografi

Når du utfører tomografi, hjelper datastråler med å få bilder av organer flere steder samtidig: i spesielt utvalgte tverrsnitt av vev. Denne serien med røntgenstråler kalles et tomogram.

Datamaskin tomogram

Denne studien lar deg ta opp deler av menneskekroppen ved hjelp av en røntgenskanner. Etterpå legges dataene inn i en datamaskin, noe som resulterer i ett tverrsnittsbilde.

Hver av de listede diagnostiske metodene er basert på egenskapene til en røntgenstråle for å belyse fotografisk film, så vel som på det faktum at menneskelige vev og bein er forskjellige i forskjellig permeabilitet for deres effekter.

Røntgenterapi

Røntgenstrålenes evne til å påvirke vev på en spesiell måte brukes til å behandle svulstdannelser. Dessuten er de ioniserende egenskapene til denne strålingen spesielt merkbare når de påvirker celler som er i stand til rask deling. Det er nettopp disse egenskapene som skiller cellene i ondartede onkologiske formasjoner.

Det er imidlertid verdt å merke seg at røntgenbehandling kan gi mange alvorlige bivirkninger. Denne effekten har en aggressiv effekt på tilstanden til det hematopoetiske, endokrine og immunsystemet, hvis celler også deler seg veldig raskt. Aggressiv påvirkning på dem kan forårsake tegn på strålesyke.

Effekten av røntgenstråling på mennesker

Mens de studerte røntgenstråler, fant leger at de kan føre til endringer i huden som ligner en solbrenthet, men er ledsaget av dypere skade på huden. Slike sårdannelser tar ekstremt lang tid å lege. Forskere har funnet ut at slike skader kan unngås ved å redusere tiden og dosen av stråling, samt bruke spesielle skjerming og fjernkontrollmetoder.

De aggressive effektene av røntgenstråler kan også manifestere seg på lang sikt: midlertidige eller permanente endringer i blodets sammensetning, mottakelighet for leukemi og tidlig aldring.

Effekten av røntgenstråler på en person avhenger av mange faktorer: hvilket organ som blir bestrålt og hvor lenge. Bestråling av de hematopoietiske organene kan føre til blodsykdommer, og eksponering for kjønnsorganene kan føre til infertilitet.

Å utføre systematisk bestråling er full av utvikling av genetiske endringer i kroppen.

Den virkelige skaden av røntgenstråler i røntgendiagnostikk

Når de utfører en undersøkelse, bruker leger minst mulig antall røntgenbilder. Alle stråledoser oppfyller visse akseptable standarder og kan ikke skade en person. Røntgendiagnostikk utgjør en betydelig fare bare for legene som utfører dem. Og så bidrar moderne beskyttelsesmetoder til å redusere angrep fra strålene til et minimum.

De sikreste metodene for røntgendiagnostikk inkluderer radiografi av ekstremitetene, samt tannrøntgen. Neste plass i denne rangeringen er mammografi, etterfulgt av computertomografi, og deretter radiografi.

For at bruken av røntgenstråler i medisin bare skal gi fordeler for mennesker, er det nødvendig å forske med deres hjelp bare når det er indikert.

Selv om forskere bare har oppdaget effekten av røntgenstråler siden 1890-tallet, har den medisinske bruken av røntgenstråler for denne naturkraften utviklet seg raskt. I dag, til fordel for menneskeheten, brukes elektromagnetisk røntgenstråling i medisin, akademia og industri, samt til å generere elektrisitet.

I tillegg har stråling nyttige anvendelser innen områder som landbruk, arkeologi, romfart, rettshåndhevelse, geologi (inkludert gruvedrift) og mange andre aktiviteter, til og med biler utvikles ved hjelp av fenomenet kjernefysisk fisjon.

Medisinsk bruk av røntgenstråler

I helsevesenet bruker leger og tannleger en rekke nukleære materialer og prosedyrer for å diagnostisere, overvåke og behandle et bredt spekter av metabolske prosesser og sykdommer i menneskekroppen. Som et resultat har medisinske prosedyrer ved bruk av bjelker reddet tusenvis av liv ved å oppdage og behandle sykdommer som spenner fra en overaktiv skjoldbruskkjertel til beinkreft.

De vanligste av disse medisinske prosedyrene involverer bruk av stråler som kan passere gjennom huden vår. Når et bilde blir tatt, ser det ut til at bein og andre strukturer kaster skygger fordi de er tettere enn huden vår, og disse skyggene kan oppdages på film eller en skjerm. Effekten ligner på å plassere en blyant mellom et stykke papir og et lys. Blyantens skygge vil være synlig på papiret. Forskjellen er at strålene er usynlige, så det trengs et opptakselement, noe sånt som fotografisk film. Dette gjør at leger og tannleger kan vurdere bruken av røntgenstråler når de ser brukne bein eller tannproblemer.

Bruk av røntgenstråling til medisinske formål

Bruk av røntgenstråling målrettet til terapeutiske formål er ikke bare for å oppdage skade. Når den brukes spesifikt, er den ment å drepe kreftvev, redusere tumorstørrelse eller redusere smerte. For eksempel blir radioaktivt jod (spesifikt jod-131) ofte brukt til å behandle kreft i skjoldbruskkjertelen, en tilstand som rammer mange mennesker.

Enheter som bruker denne egenskapen kobles også til datamaskiner og skanner, kalt: aksial computertomografi eller computertomografi.

Disse instrumentene gir leger fargebilder som viser omrisset og detaljene til indre organer. Det hjelper leger med å oppdage og identifisere svulster, størrelsesavvik eller andre fysiologiske eller funksjonelle organproblemer.
I tillegg utfører sykehus og radiologisentre millioner av prosedyrer årlig. I slike prosedyrer frigjør leger litt radioaktive stoffer i pasientens kropp for å se på visse indre organer, som bukspyttkjertelen, nyrene, skjoldbruskkjertelen, leveren eller hjernen, for å diagnostisere kliniske tilstander.

I 1895 oppdaget den tyske fysikeren W. Roentgen en ny, tidligere ukjent type elektromagnetisk stråling, som fikk navnet X-ray til ære for oppdageren. V. Roentgen ble forfatteren av sin oppdagelse i en alder av 50 år, og hadde stillingen som rektor ved universitetet i Würzburg og hadde et rykte som en av de beste eksperimenter i sin tid. En av de første som fant teknisk anvendelse for oppdagelsen av røntgen var amerikaneren Edison. Han skapte et praktisk demonstrasjonsapparat og arrangerte allerede i mai 1896 en røntgenutstilling i New York, hvor besøkende kunne undersøke sin egen hånd på en lysende skjerm. Etter at Edisons assistent døde av alvorlige brannskader han fikk under konstante demonstrasjoner, stoppet oppfinneren ytterligere eksperimenter med røntgenstråler.

Røntgenstråling begynte å bli brukt i medisin på grunn av dens store penetreringsevne. Opprinnelig ble røntgenstråler brukt til å undersøke beinbrudd og bestemme plasseringen av fremmedlegemer i menneskekroppen. For tiden finnes det flere metoder basert på røntgenstråling. Men disse metodene har sine ulemper: stråling kan forårsake dyp skade på huden. Sårene som dukket opp ble ofte til kreft. I mange tilfeller måtte fingre eller hender amputeres. Røntgen(synonym for gjennomlysning) er en av hovedmetodene for røntgenundersøkelse, som består i å oppnå et plan positivt bilde av objektet som studeres på en gjennomskinnelig (fluorescerende) skjerm. Under fluoroskopi er motivet plassert mellom en gjennomskinnelig skjerm og et røntgenrør. På moderne røntgenoverføringsskjermer vises bildet når røntgenrøret slås på og forsvinner umiddelbart etter at det er slått av. Fluoroskopi gjør det mulig å studere funksjonen til et organ - hjertets pulsering, åndedrettsbevegelsene til ribbeina, lungene, mellomgulvet, peristaltikken i fordøyelseskanalen, etc. Fluoroskopi brukes til behandling av sykdommer i magen, mage-tarmkanalen, tolvfingertarmen, sykdommer i leveren, galleblæren og galleveiene. I dette tilfellet settes den medisinske sonden og manipulatorene inn uten å skade vevet, og handlingene under operasjonen kontrolleres av fluoroskopi og er synlige på monitoren.
røntgen - Røntgendiagnosemetode med registrering av stillbilde på et fotosensitivt materiale - spesiell. fotografisk film (røntgenfilm) eller fotografisk papir med påfølgende fotobehandling; Med digital radiografi blir bildet tatt opp i datamaskinens minne. Det utføres på røntgendiagnosemaskiner - stasjonære, installert i spesialutstyrte røntgenrom, eller mobile og bærbare - ved pasientens seng eller på operasjonsstuen. Røntgenbilder viser de strukturelle elementene til ulike organer mye tydeligere enn en fluorescerende skjerm. Røntgenstråler utføres for å identifisere og forebygge ulike sykdommer; hovedformålet er å hjelpe leger fra ulike spesialiteter med å stille en diagnose riktig og raskt. Et røntgenbilde registrerer tilstanden til et organ eller vev kun på tidspunktet for opptak. Imidlertid registrerer et enkelt røntgenbilde bare anatomiske endringer i et bestemt øyeblikk, det gir en statisk prosess; gjennom en serie røntgenbilder tatt med visse intervaller, er det mulig å studere dynamikken i prosessen, det vil si funksjonelle endringer. Tomografi. Ordet tomografi kan oversettes fra gresk som "skivebilde". Dette betyr at hensikten med tomografi er å få et lag-for-lag-bilde av den indre strukturen til objektet som studeres. Datatomografi er preget av høy oppløsning, noe som gjør det mulig å skille subtile endringer i bløtvev. CT lar deg oppdage patologiske prosesser som ikke kan oppdages med andre metoder. I tillegg gjør bruken av CT det mulig å redusere dosen av røntgenstråling som mottas av pasienter under diagnoseprosessen.
Fluorografi– en diagnostisk metode som lar en få bilder av organer og vev ble utviklet på slutten av 1900-tallet, et år etter at røntgenstråler ble oppdaget. På fotografiene kan du se sklerose, fibrose, fremmedlegemer, neoplasmer, betennelse av utviklet grad, tilstedeværelse av gasser og infiltrasjon i hulrommene, abscesser, cyster og så videre. Oftest utføres brystfluorografi for å oppdage tuberkulose, en ondartet svulst i lungene eller brystet og andre patologier.
Røntgenterapi er en moderne metode som brukes til å behandle visse leddpatologier. Hovedområdene for behandling av ortopediske sykdommer ved hjelp av denne metoden er: Kronisk. Inflammatoriske prosesser i leddene (leddgikt, polyartritt); Degenerativ (slitasjegikt, osteokondrose, spondylose deformans). Formålet med strålebehandling er hemming av den vitale aktiviteten til celler av patologisk endret vev eller deres fullstendige ødeleggelse. For ikke-tumorsykdommer er strålebehandling rettet mot å undertrykke den inflammatoriske reaksjonen, undertrykke proliferative prosesser, redusere smertefølsomhet og sekretorisk aktivitet i kjertlene. Det bør tas i betraktning at kjønnskjertlene, hematopoietiske organer, leukocytter og ondartede tumorceller er mest følsomme for røntgenstråler. Stråledosen bestemmes individuelt i hvert enkelt tilfelle.

For oppdagelsen av røntgenstråler ble Roentgen tildelt den første Nobelprisen i fysikk i 1901, og Nobelkomiteen la vekt på den praktiske betydningen av oppdagelsen hans.
Dermed er røntgenstråler usynlig elektromagnetisk stråling med en bølgelengde på 105 - 102 nm. Røntgenstråler kan trenge gjennom noen materialer som er ugjennomsiktige for synlig lys. De sendes ut under retardasjonen av raske elektroner i et stoff (kontinuerlig spektrum) og under overganger av elektroner fra de ytre elektronskallene til et atom til de indre (linjespekteret). Kilder til røntgenstråling er: et røntgenrør, noen radioaktive isotoper, akseleratorer og elektronlagringsenheter (synkrotronstråling). Mottakere - fotografisk film, fluorescerende skjermer, kjernefysiske strålingsdetektorer. Røntgenstråler brukes i røntgendiffraksjonsanalyse, medisin, feildeteksjon, røntgenspektralanalyse, etc.