Ռենտգեն ճառագայթման համառոտ նկարագրությունը

Ռենտգենյան ճառագայթները էլեկտրամագնիսական ալիքներ են (քվանտների հոսք, ֆոտոններ), որոնց էներգիան գտնվում է էներգիայի սանդղակի վրա ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման և գամմա ճառագայթման միջև (նկ. 2-1): Ռենտգենյան ֆոտոններն ունեն 100 էՎ-ից մինչև 250 կՎ էներգիա, որը համապատասխանում է 3×10 16 Հց-ից մինչև 6×10 19 Հց հաճախականությամբ ճառագայթմանը և 0,005–10 նմ ալիքի երկարությանը։ Ռենտգենյան ճառագայթների և գամմա ճառագայթների էլեկտրամագնիսական սպեկտրները մեծ չափով համընկնում են:

Բրինձ. 2-1.Էլեկտրամագնիսական ճառագայթման սանդղակ

Այս երկու տեսակի ճառագայթման հիմնական տարբերությունը դրանց առաջացման ձևն է: Ռենտգենյան ճառագայթները ստացվում են էլեկտրոնների մասնակցությամբ (օրինակ՝ դրանց հոսքի դանդաղման ժամանակ), իսկ գամմա ճառագայթները՝ որոշ տարրերի միջուկների ռադիոակտիվ քայքայմամբ։

Ռենտգենյան ճառագայթները կարող են առաջանալ լիցքավորված մասնիկների արագացված հոսքի դանդաղման ժամանակ (այսպես կոչված՝ bremsstrahlung) կամ երբ բարձր էներգիայի անցումներ են տեղի ունենում ատոմների էլեկտրոնային թաղանթներում (բնորոշ ճառագայթում): Բժշկական սարքերն օգտագործում են ռենտգենյան խողովակներ՝ ռենտգենյան ճառագայթներ առաջացնելու համար (Նկար 2-2): Նրանց հիմնական բաղադրիչներն են կաթոդը և զանգվածային անոդը: Անոդի և կաթոդի միջև էլեկտրական ներուժի տարբերության պատճառով արտանետվող էլեկտրոնները արագանում են, հասնում են անոդին, որի նյութի հետ բախվելիս դրանք դանդաղում են: Արդյունքում արտադրվում են bremsstrahlung ռենտգենյան ճառագայթներ: Անոդի հետ էլեկտրոնների բախման ժամանակ տեղի է ունենում նաև երկրորդ գործընթացը՝ էլեկտրոնները դուրս են մղվում անոդի ատոմների էլեկտրոնային թաղանթներից։ Նրանց տեղերը զբաղեցնում են ատոմի այլ թաղանթների էլեկտրոնները։ Այս գործընթացի ընթացքում առաջանում է ռենտգենյան ճառագայթման երկրորդ տեսակը՝ այսպես կոչված, բնորոշ ռենտգենյան ճառագայթումը, որի սպեկտրը մեծապես կախված է անոդային նյութից։ Անոդներն առավել հաճախ պատրաստվում են մոլիբդենի կամ վոլֆրամից: Գոյություն ունեն հատուկ սարքեր՝ ռենտգենյան ճառագայթները կենտրոնացնելու և զտելու համար՝ ստացված պատկերները բարելավելու համար։

Բրինձ. 2-2.Ռենտգենյան խողովակի սարքի սխեման.

Ռենտգենյան ճառագայթների հատկությունները, որոնք կանխորոշում են դրանց կիրառումը բժշկության մեջ, ներթափանցող, լյումինեսցենտային և ֆոտոքիմիական ազդեցություններն են: Ռենտգենյան ճառագայթների ներթափանցող ուժը և մարդու մարմնի հյուսվածքների և արհեստական ​​նյութերի կողմից դրանց կլանումը ամենակարևոր հատկություններն են, որոնք որոշում են դրանց օգտագործումը ճառագայթային ախտորոշման մեջ: Որքան կարճ է ալիքի երկարությունը, այնքան մեծ է ռենտգենյան ճառագայթների թափանցող ուժը։

Կան «փափուկ» ռենտգեններ՝ ցածր էներգիայով և ճառագայթման հաճախականությամբ (համապատասխանաբար՝ ամենամեծ ալիքի երկարությամբ) և «կոշտ» ռենտգենյան ճառագայթներ՝ բարձր ֆոտոնային էներգիայով և ճառագայթման հաճախականությամբ՝ ունենալով կարճ ալիքի երկարություն։ Ռենտգենյան ճառագայթման ալիքի երկարությունը (համապատասխանաբար նրա «կոշտությունը» և թափանցող հզորությունը կախված է ռենտգենյան խողովակի վրա կիրառվող լարման մեծությունից։ Որքան բարձր է լարումը խողովակի վրա, այնքան մեծ է էլեկտրոնների հոսքի արագությունն ու էներգիան և այնքան ավելի կարճ է ռենտգենյան ճառագայթների ալիքի երկարությունը:

Նյութի միջով թափանցող ռենտգենյան ճառագայթման փոխազդեցության ժամանակ նրանում տեղի են ունենում որակական և քանակական փոփոխություններ։ Հյուսվածքների կողմից ռենտգենյան ճառագայթների կլանման աստիճանը տարբեր է և որոշվում է առարկան կազմող տարրերի խտությամբ և ատոմային կշռով։ Որքան մեծ է նյութի խտությունը և ատոմային կշիռը, որից բաղկացած է ուսումնասիրվող առարկան (օրգանը), այնքան շատ են ներծծվում ռենտգենյան ճառագայթները։ Մարդու մարմինը պարունակում է տարբեր խտության հյուսվածքներ և օրգաններ (թոքեր, ոսկորներ, փափուկ հյուսվածքներ և այլն), ինչը բացատրում է ռենտգենյան ճառագայթների տարբեր կլանումը։ Ներքին օրգանների և կառուցվածքների պատկերացումը հիմնված է տարբեր օրգանների և հյուսվածքների կողմից ռենտգենյան ճառագայթների կլանման արհեստական ​​կամ բնական տարբերության վրա:

Մարմնով անցած ճառագայթումը գրանցելու համար օգտագործվում է որոշ միացությունների ֆլյուորեսցենտ առաջացնելու և թաղանթի վրա ֆոտոքիմիական ազդեցություն ունենալու նրա կարողությունը։ Այդ նպատակով օգտագործվում են ֆտորոգրաֆիայի հատուկ էկրաններ և ռադիոգրաֆիայի համար լուսանկարչական ֆիլմեր: Ժամանակակից ռենտգեն մեքենաներում թուլացած ճառագայթումը գրանցելու համար օգտագործվում են թվային էլեկտրոնային դետեկտորների հատուկ համակարգեր՝ թվային էլեկտրոնային վահանակներ։ Այս դեպքում ռենտգեն մեթոդները կոչվում են թվային:

Ռենտգենյան ճառագայթների կենսաբանական ազդեցության պատճառով անհրաժեշտ է պաշտպանել հիվանդներին հետազոտության ընթացքում: Սա ձեռք է բերվել

հնարավոր ամենակարճ ազդեցության ժամանակը, ֆտորոգրաֆիայի փոխարինումը ռադիոգրաֆիայով, իոնացնող մեթոդների խիստ արդարացված կիրառում, պաշտպանություն հիվանդին և անձնակազմին ճառագայթման ազդեցությունից պաշտպանելու միջոցով:

Ռենտգեն ճառագայթման համառոտ նկարագրությունը՝ հայեցակարգը և տեսակները. «Ռենտգենյան ճառագայթման համառոտ բնութագրեր» կատեգորիայի դասակարգումը և առանձնահատկությունները 2017, 2018 թ.

Ռենտգենյան ճառագայթում
անտեսանելի ճառագայթում, որն ընդունակ է ներթափանցել, թեև տարբեր աստիճանի, բոլոր նյութերը: Մոտ 10-8 սմ ալիքի երկարությամբ էլեկտրամագնիսական ճառագայթում է, ինչպես տեսանելի լույսը, այնպես էլ ռենտգենյան ճառագայթներն առաջացնում են լուսանկարչական թաղանթի սևացում։ Այս հատկությունը մեծ նշանակություն ունի բժշկության, արդյունաբերության և գիտական ​​հետազոտությունների համար։ Անցնելով ուսումնասիրվող օբյեկտի միջով և հետո ընկնելով թաղանթի վրա՝ ռենտգեն ճառագայթումը պատկերում է դրա ներքին կառուցվածքը։ Քանի որ ռենտգենյան ճառագայթման ներթափանցող ուժը տարբեր է տարբեր նյութերի համար, օբյեկտի այն մասերը, որոնք ավելի քիչ թափանցիկ են դրա համար, լուսանկարում ավելի պայծառ տարածքներ են տալիս, քան նրանք, որոնց միջով ճառագայթումը լավ է թափանցում: Այսպիսով, ոսկրային հյուսվածքներն ավելի քիչ թափանցիկ են ռենտգենյան ճառագայթների համար, քան այն հյուսվածքները, որոնք կազմում են մաշկը և ներքին օրգանները: Հետևաբար, ռադիոգրաֆիայի վրա ոսկորները կնշվեն որպես ավելի թեթև տարածքներ, և կոտրվածքի տեղը, որն ավելի թափանցիկ է ճառագայթման համար, կարելի է հեշտությամբ հայտնաբերել: Ռենտգեն պատկերացումն օգտագործվում է նաև ստոմատոլոգիայում՝ ատամների արմատներում կարիեսի և թարախակույտերի հայտնաբերման համար, ինչպես նաև արդյունաբերության մեջ՝ ձուլման, պլաստմասսաների և ռետինների ճաքերը հայտնաբերելու համար: Ռենտգենյան ճառագայթներն օգտագործվում են քիմիայում՝ միացությունների վերլուծության համար, իսկ ֆիզիկայում՝ բյուրեղների կառուցվածքն ուսումնասիրելու համար։ Քիմիական միացության միջով անցնող ռենտգենյան ճառագայթը առաջացնում է բնորոշ երկրորդական ճառագայթում, որի սպեկտրոսկոպիկ անալիզը թույլ է տալիս քիմիկոսին որոշել միացության բաղադրությունը։ Բյուրեղային նյութի վրա ընկնելիս ռենտգենյան ճառագայթը ցրվում է բյուրեղի ատոմներով՝ տալով լուսանկարչական ափսեի վրա բծերի և գծերի հստակ, կանոնավոր նախշ, ինչը հնարավորություն է տալիս հաստատել բյուրեղի ներքին կառուցվածքը: Ռենտգենյան ճառագայթների օգտագործումը քաղցկեղի բուժման մեջ հիմնված է այն փաստի վրա, որ այն սպանում է քաղցկեղի բջիջները: Այնուամենայնիվ, այն կարող է նաև անցանկալի ազդեցություն ունենալ նորմալ բջիջների վրա։ Ուստի ռենտգենյան ճառագայթների այս կիրառման ժամանակ պետք է ծայրահեղ զգուշություն ցուցաբերել: Ռենտգենյան ճառագայթումը հայտնաբերել է գերմանացի ֆիզիկոս Վ.Ռենտգենը (1845-1923 թթ.): Նրա անունը հավերժացել է այս ճառագայթման հետ կապված որոշ այլ ֆիզիկական տերմիններով. իոնացնող ճառագայթման չափաբաժնի միջազգային միավորը կոչվում է ռենտգեն; ռենտգեն ապարատով արված նկարը կոչվում է ռադիոգրաֆիա; Ռադիոլոգիական բժշկության ոլորտը, որն օգտագործում է ռենտգենյան ճառագայթները հիվանդությունների ախտորոշման և բուժման համար, կոչվում է ռենտգենաբանություն: Ռենտգենը հայտնաբերեց ճառագայթումը 1895 թվականին, երբ Վյուրցբուրգի համալսարանի ֆիզիկայի պրոֆեսոր էր: Կաթոդային ճառագայթների հետ փորձեր կատարելիս (էլեկտրոնը հոսում է արտանետման խողովակներում), նա նկատեց, որ վակուումային խողովակի մոտ գտնվող էկրանը, որը ծածկված է բյուրեղային բարիումի ցիանոպլատինիտով, պայծառ փայլում է, թեև խողովակն ինքնին ծածկված է սև ստվարաթղթով: Ռենտգենն այնուհետև հաստատեց, որ իր հայտնաբերած անհայտ ճառագայթների թափանցող ուժը, որոնք նա անվանեց ռենտգենյան ճառագայթներ, կախված է կլանող նյութի բաղադրությունից։ Նա նաև պատկերել է իր ձեռքի ոսկորները՝ տեղադրելով այն կաթոդային ճառագայթների արտանետման խողովակի և բարիումի ցիանոպլատինիտով պատված էկրանի միջև: Ռենտգենի հայտնագործությանը հաջորդեցին այլ հետազոտողների փորձերը, ովքեր հայտնաբերեցին այս ճառագայթման օգտագործման բազմաթիվ նոր հատկություններ և հնարավորություններ։ Մեծ ներդրում են ունեցել Մ. Լաուն, Վ. Ֆրիդրիխը և Պ. Նիփինգը, ովքեր 1912 թվականին ցույց են տվել ռենտգենյան ճառագայթների դիֆրակցիան, երբ այն անցնում է բյուրեղի միջով; W. Coolidge, ով 1913 թվականին հորինել է բարձր վակուումային ռենտգենյան խողովակ տաքացվող կաթոդով; Գ. Մոզելին, ով 1913 թվականին հաստատել է ճառագայթման ալիքի երկարության և տարրի ատոմային թվի միջև կապը. Գ. և Լ. Բրագի, որոնք 1915 թվականին ստացել են Նոբելյան մրցանակ ռենտգենյան դիֆրակցիոն անալիզի հիմունքների մշակման համար։
Ռենտգենյան ճառագայթման ստացում
Ռենտգենյան ճառագայթումը տեղի է ունենում, երբ մեծ արագությամբ շարժվող էլեկտրոնները փոխազդում են նյութի հետ: Երբ էլեկտրոնները բախվում են ցանկացած նյութի ատոմների, նրանք արագ կորցնում են իրենց կինետիկ էներգիան: Այս դեպքում դրա մեծ մասը վերածվում է ջերմության, իսկ փոքր մասնաբաժինը, սովորաբար 1%-ից պակաս, վերածվում է ռենտգենյան էներգիայի։ Այս էներգիան արտազատվում է քվանտների տեսքով՝ ֆոտոններ կոչվող մասնիկներ, որոնք էներգիա ունեն, բայց հանգիստ զանգված ունեն զրոյական: Ռենտգենյան ֆոտոնները տարբերվում են իրենց էներգիայով, որը հակադարձ համեմատական ​​է նրանց ալիքի երկարությանը։ Ռենտգենյան ճառագայթների ստացման պայմանական մեթոդով ստացվում է ալիքի երկարությունների լայն շրջանակ, որը կոչվում է ռենտգենյան սպեկտր։ Սպեկտրը պարունակում է ընդգծված բաղադրիչներ, ինչպես ցույց է տրված Նկ. 1. Լայն «շարունակությունը» կոչվում է շարունակական սպեկտր կամ սպիտակ ճառագայթում։ Դրա վրա դրված սուր գագաթները կոչվում են ռենտգենյան ճառագայթման բնորոշ գծեր։ Թեև ամբողջ սպեկտրը նյութի հետ էլեկտրոնների բախման արդյունք է, դրա լայն մասի և գծերի առաջացման մեխանիզմները տարբեր են։ Նյութը բաղկացած է մեծ թվով ատոմներից, որոնցից յուրաքանչյուրն ունի միջուկ՝ շրջապատված էլեկտրոնային թաղանթներով, և տվյալ տարրի ատոմի թաղանթի յուրաքանչյուր էլեկտրոն զբաղեցնում է էներգիայի որոշակի դիսկրետ մակարդակ։ Սովորաբար այդ թաղանթները կամ էներգիայի մակարդակները նշվում են K, L, M և այլն նշաններով՝ սկսած միջուկին ամենամոտ պատյանից։ Երբ բավականաչափ բարձր էներգիա ունեցող էլեկտրոնը բախվում է ատոմի հետ կապված էլեկտրոններից մեկի հետ, այն դուրս է հանում այդ էլեկտրոնն իր թաղանթից: Դատարկ տարածքը զբաղեցնում է թաղանթի մեկ այլ էլեկտրոն, որը համապատասխանում է ավելի բարձր էներգիայի։ Այս վերջինս ավելորդ էներգիա է տալիս ռենտգեն ֆոտոն արձակելով։ Քանի որ թաղանթի էլեկտրոններն ունեն էներգիայի դիսկրետ արժեքներ, ստացված ռենտգենյան ֆոտոնները նույնպես ունեն դիսկրետ սպեկտր: Սա համապատասխանում է որոշակի ալիքի երկարությունների սուր գագաթներին, որոնց հատուկ արժեքները կախված են թիրախային տարրից: Հատկանշական գծերը կազմում են K-, L- և M շարքերը՝ կախված նրանից, թե որ թաղանթից (K, L կամ M) է հեռացվել էլեկտրոնը: Ռենտգենյան ճառագայթների ալիքի երկարության և ատոմային թվի միջև կապը կոչվում է Մոզելիի օրենք (նկ. 2):

Եթե ​​էլեկտրոնը բախվում է համեմատաբար ծանր միջուկի հետ, ապա այն դանդաղում է, և նրա կինետիկ էներգիան արտազատվում է մոտավորապես նույն էներգիայի ռենտգենյան ֆոտոնի տեսքով։ Եթե ​​նա թռչի միջուկի կողքով, նա կկորցնի իր էներգիայի միայն մի մասը, իսկ մնացածը կտեղափոխվի այլ ատոմներ, որոնք ընկնում են նրա ճանապարհին: Էներգիայի կորստի յուրաքանչյուր գործողություն հանգեցնում է որոշակի էներգիայով ֆոտոնի արտանետմանը: Առաջանում է շարունակական ռենտգենյան սպեկտր, որի վերին սահմանը համապատասխանում է ամենաարագ էլեկտրոնի էներգիային։ Սա շարունակական սպեկտրի ձևավորման մեխանիզմն է, և առավելագույն էներգիան (կամ նվազագույն ալիքի երկարությունը), որը ֆիքսում է շարունակական սպեկտրի սահմանը, համաչափ է արագացնող լարմանը, որը որոշում է ընկնող էլեկտրոնների արագությունը: Սպեկտրային գծերը բնութագրում են ռմբակոծվող թիրախի նյութը, մինչդեռ շարունակական սպեկտրը որոշվում է էլեկտրոնային փնջի էներգիայով և գործնականում կախված չէ թիրախային նյութից։ Ռենտգենյան ճառագայթներ կարելի է ստանալ ոչ միայն էլեկտրոնային ռմբակոծության, այլև թիրախը մեկ այլ աղբյուրի ռենտգենյան ճառագայթների ճառագայթման միջոցով: Այս դեպքում, սակայն, ընկնող ճառագայթի էներգիայի մեծ մասը գնում է բնորոշ ռենտգենյան սպեկտր, և դրա շատ փոքր մասն ընկնում է շարունակական սպեկտրի մեջ: Ակնհայտ է, որ ընկնող ռենտգենյան ճառագայթը պետք է պարունակի ֆոտոններ, որոնց էներգիան բավարար է ռմբակոծված տարրի բնորոշ գծերը գրգռելու համար: Հատկանշական սպեկտրի համար էներգիայի բարձր տոկոսը ռենտգենյան գրգռման այս մեթոդը դարձնում է գիտական ​​հետազոտությունների համար հարմար:
Ռենտգենյան խողովակներ.Էլեկտրոնների նյութի հետ փոխազդեցության արդյունքում ռենտգենյան ճառագայթում ստանալու համար անհրաժեշտ է ունենալ էլեկտրոնների աղբյուր, դրանք մեծ արագություններ արագացնելու միջոցներ և թիրախ, որը կարող է դիմակայել էլեկտրոնային ռմբակոծմանը և արտադրել ռենտգենյան ճառագայթում: պահանջվող ինտենսիվությունը. Սարքը, որն ունի այս ամենը, կոչվում է ռենտգենյան խողովակ։ Վաղ հետազոտողները օգտագործում էին «խորը վակուումային» խողովակներ, ինչպիսիք են այսօրվա արտանետման խողովակները: Դրանցում վակուումն այնքան էլ բարձր չէր։ Լիցքաթափման խողովակները պարունակում են փոքր քանակությամբ գազ, և երբ խողովակի էլեկտրոդների վրա կիրառվում է մեծ պոտենցիալ տարբերություն, գազի ատոմները վերածվում են դրական և բացասական իոնների։ Դրականները շարժվում են դեպի բացասական էլեկտրոդը (կաթոդ) և, ընկնելով դրա վրա, դուրս են հանում էլեկտրոնները, իսկ նրանք, իրենց հերթին, շարժվում են դեպի դրական էլեկտրոդը (անոդ) և ռմբակոծելով այն՝ ստեղծում են ռենտգենյան ֆոտոնների հոսք։ . Քուլիջի կողմից մշակված ժամանակակից ռենտգեն խողովակում (նկ. 3) էլեկտրոնների աղբյուրը վոլֆրամի կաթոդն է, որը տաքացվում է մինչև բարձր ջերմաստիճան։ Անոդի (կամ հակակատոդի) և կաթոդի միջև բարձր պոտենցիալ տարբերությամբ էլեկտրոնները արագանում են մինչև բարձր արագություններ։ Քանի որ էլեկտրոնները պետք է հասնեն անոդ՝ առանց ատոմների բախվելու, անհրաժեշտ է շատ բարձր վակուում, որի համար խողովակը պետք է լավ տարհանվի։ Սա նաև նվազեցնում է մնացած գազի ատոմների և դրա հետ կապված կողային հոսանքների իոնացման հավանականությունը:

Էլեկտրոնները կենտրոնացած են անոդի վրա հատուկ ձևավորված էլեկտրոդի միջոցով, որը շրջապատում է կաթոդը: Այս էլեկտրոդը կոչվում է կենտրոնացման էլեկտրոդ և կաթոդի հետ միասին կազմում է խողովակի «էլեկտրոնային լուսարձակը»։ Էլեկտրոնային ռմբակոծության ենթարկվող անոդը պետք է պատրաստված լինի հրակայուն նյութից, քանի որ ռմբակոծող էլեկտրոնների կինետիկ էներգիայի մեծ մասը վերածվում է ջերմության։ Բացի այդ, ցանկալի է, որ անոդը պատրաստված լինի բարձր ատոմային թվով նյութից, քանի որ ռենտգենյան ճառագայթման ելքը մեծանում է ատոմային թվի աճով: Որպես անոդային նյութ առավել հաճախ ընտրվում է վոլֆրամը, որի ատոմային թիվը 74 է։Ռենտգենյան խողովակների դիզայնը կարող է տարբեր լինել՝ կախված կիրառման պայմաններից և պահանջներից։
Ռենտգենյան ճառագայթների հայտնաբերում
Ռենտգենյան ճառագայթների հայտնաբերման բոլոր մեթոդները հիմնված են նյութի հետ դրանց փոխազդեցության վրա: Դետեկտորները կարող են լինել երկու տեսակի՝ նրանք, որոնք պատկեր են տալիս, և նրանք, որոնք չեն տալիս: Առաջինները ներառում են ռենտգեն ֆտորոգրաֆիայի և ֆտորոգրաֆիայի սարքեր, որոնցում ռենտգենյան ճառագայթը անցնում է ուսումնասիրվող օբյեկտի միջով, և փոխանցվող ճառագայթումը ներթափանցում է լյումինեսցենտ էկրան կամ թաղանթ: Պատկերը հայտնվում է այն պատճառով, որ ուսումնասիրվող օբյեկտի տարբեր մասեր տարբեր կերպ են կլանում ճառագայթումը` կախված նյութի հաստությունից և դրա բաղադրությունից: Լյումինեսցենտ էկրանով դետեկտորներում ռենտգենյան ճառագայթների էներգիան վերածվում է ուղղակիորեն դիտարկվող պատկերի, մինչդեռ ռադիոգրաֆիայում այն ​​գրանցվում է զգայուն էմուլսիայի վրա և կարող է դիտվել միայն ֆիլմի մշակումից հետո: Երկրորդ տեսակի դետեկտորները ներառում են սարքերի լայն տեսականի, որոնցում ռենտգենյան ճառագայթների էներգիան վերածվում է էլեկտրական ազդանշանների, որոնք բնութագրում են ճառագայթման հարաբերական ինտենսիվությունը: Դրանք ներառում են իոնացման խցիկներ, Գեյգերի հաշվիչը, համամասնական հաշվիչը, ցինտիլացիոն հաշվիչը և կադմիումի սուլֆիդի և սելենիդի վրա հիմնված որոշ հատուկ դետեկտորներ։ Ներկայումս ցինտիլացիոն հաշվիչները կարելի է համարել ամենաարդյունավետ դետեկտորները, որոնք լավ են աշխատում էներգիայի լայն տիրույթում։
տես նաեւՄԱՍՆԻԿՆԵՐԻ ԴԵՏԵԿՏՈՐՆԵՐ. Դետեկտորն ընտրվում է՝ հաշվի առնելով խնդրի պայմանները։ Օրինակ, եթե անհրաժեշտ է ճշգրիտ չափել ցրված ռենտգենյան ճառագայթման ինտենսիվությունը, ապա օգտագործվում են հաշվիչներ, որոնք թույլ են տալիս չափումներ կատարել տոկոսների կոտորակների ճշգրտությամբ: Եթե ​​անհրաժեշտ է գրանցել շատ ցրված ճառագայթներ, ապա նպատակահարմար է օգտագործել ռենտգեն թաղանթ, թեև այս դեպքում հնարավոր չէ նույն ճշգրտությամբ որոշել ինտենսիվությունը։
Ռենտգեն և ԳԱՄԱ ԴԵՖԵԿՏՈՍԿՈՊԻԱ
Արդյունաբերության մեջ ռենտգենյան ճառագայթների ամենատարածված կիրառություններից մեկը նյութերի որակի վերահսկումն է և թերությունների հայտնաբերումը: Ռենտգեն մեթոդը ոչ կործանարար է, ուստի փորձարկվող նյութը, եթե պարզվի, որ համապատասխանում է պահանջվող պահանջներին, կարող է օգտագործվել իր նպատակային նպատակների համար: Ե՛վ ռենտգենյան, և՛ գամմա թերությունների հայտնաբերումը հիմնված է ռենտգենյան ճառագայթների ներթափանցման հզորության և նյութերի մեջ դրա կլանման բնութագրերի վրա: Ներթափանցող հզորությունը որոշվում է ռենտգենյան ֆոտոնների էներգիայով, որը կախված է ռենտգենյան խողովակի արագացնող լարումից։ Հետևաբար, հաստ նմուշները և ծանր մետաղներից, ինչպիսիք են ոսկին և ուրանը, իրենց ուսումնասիրության համար պահանջում են ավելի բարձր լարման ռենտգենյան աղբյուր, իսկ բարակ նմուշների համար բավարար է ավելի ցածր լարման աղբյուր: Շատ մեծ ձուլվածքների և մեծ գլանվածքի արտադրանքների գամմա ճառագայթման թերությունները հայտնաբերելու համար օգտագործվում են բետատրոններ և գծային արագացուցիչներ, որոնք արագացնում են մասնիկները մինչև 25 ՄէՎ և ավելի էներգիաներ: Ռենտգենյան ճառագայթների կլանումը նյութում կախված է կլանիչի հաստությունից d և կլանման m գործակիցից և որոշվում է I = I0e-md բանաձևով, որտեղ I-ը կլանիչով փոխանցվող ճառագայթման ինտենսիվությունն է, I0-ը՝ ընկնող ճառագայթման ինտենսիվությունը, և e = 2.718 բնական լոգարիթմների հիմքն է: Տվյալ նյութի համար ռենտգենյան ճառագայթների տվյալ ալիքի երկարության (կամ էներգիայի) դեպքում կլանման գործակիցը հաստատուն է։ Բայց ռենտգեն աղբյուրի ճառագայթումը մոնոխրոմատիկ չէ, այլ պարունակում է ալիքի երկարությունների լայն սպեկտր, որի արդյունքում կլանումը կլանիչի նույն հաստությամբ կախված է ճառագայթման ալիքի երկարությունից (հաճախականությունից): Ռենտգենյան ճառագայթումը լայնորեն կիրառվում է մետաղների ճնշման մշակման հետ կապված բոլոր արդյունաբերություններում: Այն նաև օգտագործվում է հրետանային տակառների, սննդամթերքի, պլաստմասսաների փորձարկման, էլեկտրոնային ճարտարագիտության մեջ բարդ սարքերի և համակարգերի փորձարկման համար: (Նեյտրոնոգրաֆիան, որը ռենտգենյան ճառագայթների փոխարեն օգտագործում է նեյտրոնային ճառագայթներ, օգտագործվում է նմանատիպ նպատակներով:) Ռենտգենյան ճառագայթներն օգտագործվում են նաև այլ նպատակներով, օրինակ՝ նկարների ուսումնասիրությունը՝ դրանց իսկությունը որոշելու կամ ներկի լրացուցիչ շերտեր հայտնաբերելու համար հիմնական շերտի վերևում։ .
Ռենտգենյան ճառագայթների դիֆրակցիա
Ռենտգենյան դիֆրակցիան կարևոր տեղեկություններ է տալիս պինդ մարմինների՝ դրանց ատոմային կառուցվածքի և բյուրեղային ձևի, ինչպես նաև հեղուկների, ամորֆ մարմինների և խոշոր մոլեկուլների մասին։ Դիֆրակցիոն մեթոդը կիրառվում է նաև միջատոմային հեռավորությունների ճշգրիտ (10-5-ից պակաս սխալով) որոշման, լարումների և արատների հայտնաբերման և միաբյուրեղների կողմնորոշումը որոշելու համար։ Դիֆրակցիոն օրինաչափությունը կարող է բացահայտել անհայտ նյութերը, ինչպես նաև հայտնաբերել կեղտերի առկայությունը նմուշում և որոշել դրանք: Ռենտգենյան ճառագայթների դիֆրակցիայի մեթոդի կարևորությունը ժամանակակից ֆիզիկայի առաջընթացի համար դժվար թե կարելի է գերագնահատել, քանի որ նյութի հատկությունների ժամանակակից ըմբռնումը, ի վերջո, հիմնված է տարբեր քիմիական միացություններում ատոմների դասավորության, կապերի բնույթի վերաբերյալ տվյալների վրա։ նրանց միջև և կառուցվածքային թերությունների վրա: Այս տեղեկատվության ստացման հիմնական գործիքը ռենտգենյան դիֆրակցիոն մեթոդն է: Ռենտգենյան դիֆրակցիոն բյուրեղագրությունը կարևոր է բարդ խոշոր մոլեկուլների կառուցվածքները որոշելու համար, ինչպիսիք են կենդանի օրգանիզմների գենետիկ նյութը՝ դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթվի (ԴՆԹ) կառուցվածքը: Ռենտգենյան ճառագայթման հայտնաբերումից անմիջապես հետո գիտական ​​և բժշկական հետաքրքրությունը կենտրոնացած էր թե՛ մարմինների միջով այս ճառագայթման ներթափանցման ունակության և թե՛ նրա բնույթի վրա: Ճեղքերի և դիֆրակցիոն ցանցերի վրա ռենտգենյան ճառագայթների ցրման փորձերը ցույց են տվել, որ այն պատկանում է էլեկտրամագնիսական ճառագայթմանը և ունի 10-8-10-9 սմ կարգի ալիքի երկարություն: Նույնիսկ ավելի վաղ գիտնականները, մասնավորապես Վ. Բարլոուն, ենթադրում էին, որ Բնական բյուրեղների կանոնավոր և սիմետրիկ ձևը պայմանավորված է բյուրեղը կազմող ատոմների դասավորվածությամբ: Որոշ դեպքերում Բարլոուն կարողացել է ճիշտ կանխատեսել բյուրեղի կառուցվածքը։ Կանխատեսված միջատոմային հեռավորությունների արժեքը 10-8 սմ էր, այն փաստը, որ միջատոմային հեռավորությունները, պարզվեց, որ ռենտգենյան ճառագայթների ալիքի երկարության կարգի էին, հնարավորություն տվեց սկզբունքորեն դիտարկել դրանց դիֆրակցիան: Արդյունքը եղավ ֆիզիկայի պատմության ամենակարեւոր փորձերից մեկի գաղափարը: Մ.Լաուն կազմակերպեց այս գաղափարի փորձարարական թեստը, որն իրականացրեցին նրա գործընկերներ Վ.Ֆրիդրիխը և Պ.Քնիփինգը։ 1912 թվականին նրանք երեքը հրապարակեցին իրենց աշխատանքը ռենտգենյան դիֆրակցիայի արդյունքների վերաբերյալ։ Ռենտգենյան ճառագայթների դիֆրակցիայի սկզբունքները. Ռենտգենյան ճառագայթների դիֆրակցիայի երևույթը հասկանալու համար պետք է հերթականությամբ դիտարկել՝ նախ՝ ռենտգենյան ճառագայթների սպեկտրը, երկրորդ՝ բյուրեղային կառուցվածքի բնույթը և, երրորդ՝ բուն դիֆրակցիայի երևույթը։ Ինչպես նշվեց վերևում, բնորոշ ռենտգենյան ճառագայթումը բաղկացած է մոնոխրոմատիկության բարձր աստիճանի սպեկտրային գծերից, որոնք որոշվում են անոդի նյութով: Զտիչների օգնությամբ կարող եք ընտրել դրանցից ամենաինտենսիվը։ Հետևաբար, անոդային նյութը համապատասխան կերպով ընտրելով, հնարավոր է ստանալ գրեթե մոնոխրոմատիկ ճառագայթման աղբյուր՝ շատ ճշգրիտ սահմանված ալիքի երկարության արժեքով։ Հատկանշական ճառագայթման ալիքի երկարությունները սովորաբար տատանվում են 2,285-ից քրոմի համար մինչև 0,558 արծաթի համար (տարբեր տարրերի արժեքները հայտնի են վեց նշանակալի թվերով): Հատկանշական սպեկտրը դրված է շատ ավելի ցածր ինտենսիվության շարունակական «սպիտակ» սպեկտրի վրա՝ անոդում ընկնող էլեկտրոնների դանդաղման պատճառով։ Այսպիսով, յուրաքանչյուր անոդից կարելի է ստանալ երկու տեսակի ճառագայթում` բնորոշ և bremsstrahlung, որոնցից յուրաքանչյուրն յուրովի կարևոր դեր է խաղում: Բյուրեղային կառուցվածքում ատոմները տեղակայված են կանոնավոր ընդմիջումներով՝ ձևավորելով միանման բջիջների հաջորդականություն՝ տարածական վանդակ: Որոշ վանդակաճաղեր (օրինակ՝ սովորական մետաղների մեծ մասի համար) բավականին պարզ են, իսկ մյուսները (օրինակ՝ սպիտակուցի մոլեկուլների համար) բավականին բարդ են։ Բյուրեղային կառուցվածքը բնութագրվում է հետևյալով. եթե մեկը մեկ բջջի որոշակի կետից տեղափոխվի հարևան բջջի համապատասխան կետ, ապա կգտնվի ճիշտ նույն ատոմային միջավայրը: Եվ եթե ինչ-որ ատոմ գտնվում է մեկ բջջի այս կամ այն ​​կետում, ապա նույն ատոմը կգտնվի ցանկացած հարևան բջիջի համարժեք կետում: Այս սկզբունքը խստորեն գործում է կատարյալ, իդեալական պատվիրված բյուրեղի համար: Այնուամենայնիվ, շատ բյուրեղներ (օրինակ, մետաղական պինդ լուծույթներ) որոշ չափով խանգարված են. բյուրեղագրական համարժեք տեղերը կարող են զբաղեցնել տարբեր ատոմներ։ Այս դեպքերում ոչ թե յուրաքանչյուր ատոմի դիրքն է որոշվում, այլ միայն «վիճակագրական միջինացված» ատոմի դիրքը մեծ թվով մասնիկների (կամ բջիջների) նկատմամբ։ Դիֆրակցիայի ֆենոմենը քննարկվում է ՕՊՏԻԿԱ հոդվածում, և ընթերցողը կարող է անդրադառնալ այս հոդվածին նախքան առաջ անցնելը: Այն ցույց է տալիս, որ եթե ալիքները (օրինակ՝ ձայնը, լույսը, ռենտգենյան ճառագայթները) անցնում են փոքր ճեղքով կամ անցքով, ապա վերջինս կարելի է համարել ալիքների երկրորդական աղբյուր, իսկ ճեղքի կամ անցքի պատկերը բաղկացած է փոփոխվող լույսից։ և մուգ շերտեր: Ավելին, եթե առկա է անցքերի կամ անցքերի պարբերական կառուցվածք, ապա տարբեր անցքերից եկող ճառագայթների ուժեղացնող և թուլացնող միջամտության արդյունքում առաջանում է հստակ դիֆրակցիոն օրինաչափություն։ Ռենտգենյան դիֆրակցիան կոլեկտիվ ցրման երևույթ է, որում անցքերի և ցրման կենտրոնների դերը խաղում են բյուրեղային կառուցվածքի պարբերաբար դասավորված ատոմները։ Նրանց պատկերների փոխադարձ ուժեղացումը որոշակի անկյուններում տալիս է դիֆրակցիոն օրինաչափություն, որը նման է նրան, որը կառաջանար լույսի ցրումից եռաչափ դիֆրակցիոն ցանցի վրա: Ցրումը տեղի է ունենում բյուրեղի մեջ հայտնված ռենտգենյան ճառագայթման էլեկտրոնների հետ փոխազդեցության պատճառով: Շնորհիվ այն բանի, որ ռենտգենյան ճառագայթման ալիքի երկարությունը նույն կարգի է, ինչ ատոմի չափերը, ցրված ռենտգենյան ճառագայթման ալիքի երկարությունը նույնն է, ինչ պատահածը: Այս գործընթացը տեղի է ունենում ռենտգենյան ճառագայթների ազդեցության տակ էլեկտրոնների հարկադիր տատանումների: Այժմ դիտարկենք մի ատոմ, որն ունի կապված էլեկտրոնների ամպ (միջուկը շրջապատող), որի վրա ռենտգենյան ճառագայթներն ընկնում են: Բոլոր ուղղություններով էլեկտրոնները միաժամանակ ցրում են միջադեպը և արձակում են նույն ալիքի երկարության իրենց սեփական ռենտգեն ճառագայթումը, թեև տարբեր ինտենսիվության: Ցրված ճառագայթման ինտենսիվությունը կապված է տարրի ատոմային թվի հետ, քանի որ ատոմային թիվը հավասար է ուղեծրային էլեկտրոնների թվին, որոնք կարող են մասնակցել ցրմանը։ (Ինտենսիվության այս կախվածությունը ցրման տարրի ատոմային թվից և այն ուղղությունից, որով չափվում է ինտենսիվությունը, բնութագրվում է ատոմային ցրման գործոնով, որը չափազանց կարևոր դեր է խաղում բյուրեղների կառուցվածքի վերլուծության մեջ): բյուրեղային կառուցվածքում ընտրել ատոմների գծային շղթա, որը գտնվում է միմյանցից նույն հեռավորության վրա և դիտարկել դրանց դիֆրակցիոն օրինաչափությունը: Արդեն նշվել է, որ ռենտգենյան սպեկտրը բաղկացած է շարունակական մասից («շարունակություն») և անոդ նյութ հանդիսացող տարրին բնորոշ ավելի ինտենսիվ գծերից։ Ենթադրենք, մենք զտեցինք շարունակական սպեկտրը և ստացանք գրեթե մոնոխրոմատիկ ռենտգենյան ճառագայթ՝ ուղղված մեր ատոմների գծային շղթային: Ուժեղացման պայմանը (ուժեղացնող միջամտություն) բավարարվում է, եթե հարևան ատոմներով ցրված ալիքների ուղիների տարբերությունը ալիքի երկարության բազմապատիկն է։ Եթե ​​ճառագայթը դիպչում է a0 անկյան տակ ատոմների գծին, որոնք բաժանված են a միջակայքերով (ժամանակահատված), ապա դիֆրակցիոն անկյան համար a երթուղու տարբերությունը, որը համապատասխանում է օգուտին, կգրվի որպես a(cos a - cosa0) = hl, որտեղ. l-ն ալիքի երկարությունն է, իսկ h-ն՝ ամբողջ թիվ (նկ. 4 և 5):

Այս մոտեցումը եռաչափ բյուրեղի վրա տարածելու համար անհրաժեշտ է միայն ընտրել բյուրեղի մեջ երկու այլ ուղղություններով ատոմների շարքեր և լուծել երեք բյուրեղային առանցքների համար միասին ստացված երեք հավասարումները a, b և c պարբերություններով: Մյուս երկու հավասարումներն են

Սրանք երեք հիմնարար Laue հավասարումներ են ռենտգենյան ճառագայթների դիֆրակցիայի համար, որտեղ h, k և c թվերը հանդիսանում են Միլերի ինդեքսները դիֆրակցիոն հարթության համար:
տես նաեւԲյուրեղներ և բյուրեղագիտություն. Հաշվի առնելով Լաուի հավասարումները, օրինակ՝ առաջինը, կարելի է նկատել, որ քանի որ a, a0, l հաստատուններ են, և h = 0, 1, 2, ..., դրա լուծումը կարող է ներկայացվել որպես կոնների բազմություն ընդհանուր առանցք ա (նկ. . 5): Նույնը վերաբերում է b և c ուղղություններին: Եռաչափ ցրման (դիֆրակցիա) ընդհանուր դեպքում Լաուեի երեք հավասարումները պետք է ունենան ընդհանուր լուծում, այսինքն. երեք դիֆրակցիոն կոն, որոնք տեղակայված են առանցքներից յուրաքանչյուրի վրա, պետք է հատվեն. խաչմերուկի ընդհանուր գիծը ներկայացված է նկ. 6. Հավասարումների համատեղ լուծումը հանգեցնում է Բրեգ-Վուլֆի օրենքին.

l = 2(d/n)sinq, որտեղ d-ը h, k և c ինդեքսներով հարթությունների միջև հեռավորությունն է (ժամանակաշրջան), n=1, 2, ... ամբողջ թվեր են (դիֆրակցիայի կարգ), իսկ q-ն անկյունն է։ ձևավորվում է դիպչող ճառագայթով (ինչպես նաև ցրելով) բյուրեղի հարթության հետ, որում տեղի է ունենում դիֆրակցիա: Վերլուծելով Բրեգ-Վուլֆի օրենքի հավասարումը մեկ բյուրեղի համար, որը գտնվում է մոնոխրոմատիկ ռենտգենյան ճառագայթի ճանապարհին, կարող ենք եզրակացնել, որ դիֆրակցիան հեշտ չէ դիտարկել, քանի որ l եւ q ամրագրված են, եւ sinq ԴԻՖՐԱԿՑԻԱՅԻ ՎԵՐԼՈՒԾՄԱՆ ՄԵԹՈԴՆԵՐ
Լաու մեթոդ. Laue մեթոդը օգտագործում է ռենտգենյան ճառագայթների շարունակական «սպիտակ» սպեկտր, որն ուղղված է անշարժ մեկ բյուրեղի: d պարբերաշրջանի որոշակի արժեքի համար ամբողջ սպեկտրից ավտոմատ կերպով ընտրվում է Բրագ-Վուլֆի պայմանին համապատասխանող ալիքի երկարությունը։ Այս կերպ ստացված Laue-ի օրինաչափությունները հնարավորություն են տալիս դատել ցրված ճառագայթների ուղղությունները և, հետևաբար, բյուրեղային հարթությունների կողմնորոշումները, ինչը նաև հնարավորություն է տալիս կարևոր եզրակացություններ անել բյուրեղի համաչափության, կողմնորոշման և առկայության վերաբերյալ։ դրա թերությունները. Այս դեպքում, սակայն, d տարածական ժամանակաշրջանի մասին տեղեկատվությունը կորչում է։ Նկ. 7-ը ցույց է տալիս Lauegram-ի օրինակ: Ռենտգեն ֆիլմը գտնվում էր բյուրեղի հակառակ կողմում, որի վրա ռենտգենյան ճառագայթը ընկել էր աղբյուրից:

Debye-Scherrer մեթոդը (պոլիբյուրեղային նմուշների համար):Ի տարբերություն նախորդ մեթոդի, այստեղ օգտագործվում է մոնոխրոմատիկ ճառագայթում (l = const), իսկ q անկյունը բազմազան է։ Սա ձեռք է բերվում օգտագործելով բազմաբյուրեղ նմուշ, որը բաղկացած է պատահական կողմնորոշման բազմաթիվ փոքր բյուրեղներից, որոնց թվում կան այնպիսիք, որոնք բավարարում են Բրեգ-Վուլֆի պայմանը: Ցրված ճառագայթները կազմում են կոններ, որոնց առանցքն ուղղված է ռենտգենյան ճառագայթի երկայնքով։ Պատկերման համար սովորաբար օգտագործվում է ռենտգենային ժապավենի նեղ շերտ գլանաձև ձայներիզում, իսկ ռենտգենյան ճառագայթները տարածվում են տրամագծով ֆիլմի անցքերով: Այս կերպ ստացված դեբյեգրամը (նկ. 8) պարունակում է ճշգրիտ տեղեկատվություն d ժամանակաշրջանի մասին, այսինքն. բյուրեղի կառուցվածքի մասին, սակայն չի տալիս այն տեղեկատվությունը, որը պարունակում է Lauegram-ը: Հետևաբար, երկու մեթոդներն էլ լրացնում են միմյանց: Դիտարկենք Դեբայ-Շերեր մեթոդի որոշ կիրառություններ։

Քիմիական տարրերի և միացությունների նույնականացում: Debyegram-ից որոշված ​​q անկյունից կարելի է հաշվարկել տվյալ տարրի կամ միացության միջպլանային հեռավորությունը d հատկանիշը։ Ներկայումս կազմվել են d արժեքների բազմաթիվ աղյուսակներ, որոնք հնարավորություն են տալիս բացահայտել ոչ միայն մեկ կամ մի այլ քիմիական տարր կամ միացություն, այլև նույն նյութի տարբեր փուլային վիճակներ, որոնք միշտ չէ, որ տալիս են քիմիական վերլուծություն: Հնարավոր է նաև բարձր ճշգրտությամբ որոշել երկրորդ բաղադրիչի պարունակությունը փոխարինող համաձուլվածքներում՝ d պարբերաշրջանի կոնցենտրացիայից կախվածությունից։
Սթրեսի վերլուծություն.Ելնելով բյուրեղներում տարբեր ուղղությունների միջպլանային հեռավորությունների չափված տարբերության հիման վրա, իմանալով նյութի առաձգական մոդուլը, հնարավոր է բարձր ճշգրտությամբ հաշվարկել դրա մեջ փոքր լարումները:
Բյուրեղներում արտոնյալ կողմնորոշման ուսումնասիրություններ.Եթե ​​պոլիբյուրեղային նմուշի փոքր բյուրեղները լիովին պատահական չեն կողմնորոշված, ապա Debyegram-ի օղակները կունենան տարբեր ինտենսիվություն: Արտահայտված նախընտրելի կողմնորոշման առկայության դեպքում ինտենսիվության առավելագույն չափերը կենտրոնացված են պատկերի առանձին կետերում, որոնք նմանվում են մեկ բյուրեղի պատկերին: Օրինակ, խորը սառը գլանման ժամանակ մետաղական թերթիկը ձեռք է բերում հյուսվածք՝ բյուրեղների ընդգծված կողմնորոշում։ Ըստ դեբայգրամի՝ կարելի է դատել նյութի սառը աշխատանքի բնույթի մասին։
Հացահատիկի չափերի ուսումնասիրություն.Եթե ​​պոլիբյուրեղի հատիկի չափը 10-3 սմ-ից ավելի է, ապա Debyegram-ի գծերը կազմված կլինեն առանձին բծերից, քանի որ այս դեպքում բյուրեղների քանակը բավարար չէ անկյունների արժեքների ողջ տիրույթը ծածկելու համար: ք. Եթե ​​բյուրեղի չափը 10-5 սմ-ից պակաս է, ապա դիֆրակցիոն գծերն ավելի լայն են դառնում։ Նրանց լայնությունը հակադարձ համեմատական ​​է բյուրեղների չափերին։ Ընդլայնումը տեղի է ունենում նույն պատճառով, որ ճեղքերի քանակի նվազումը նվազեցնում է դիֆրակցիոն ցանցի լուծումը: Ռենտգեն ճառագայթումը հնարավորություն է տալիս որոշել հատիկների չափերը 10-7-10-6 սմ միջակայքում։
Մեթոդներ միայնակ բյուրեղների համար.Որպեսզի բյուրեղի կողմից դիֆրակցիան տեղեկատվություն տրամադրի ոչ միայն տարածական ժամանակաշրջանի, այլև ցրող հարթությունների յուրաքանչյուր հավաքածուի կողմնորոշման մասին, օգտագործվում են պտտվող մեկ բյուրեղի մեթոդներ: Միագույն ռենտգենյան ճառագայթը ընկնում է բյուրեղի վրա: Բյուրեղը պտտվում է հիմնական առանցքի շուրջ, որի համար բավարարվում են Լաուեի հավասարումները։ Այս դեպքում փոխվում է q անկյունը, որը ներառված է Bragg-Wulf բանաձեւում։ Դիֆրակցիոն մաքսիմումները գտնվում են Լաուի դիֆրակցիոն կոնների հատման կետում թաղանթի գլանաձեւ մակերեսի հետ (նկ. 9): Արդյունքը նկ. 10. Այնուամենայնիվ, բարդությունները հնարավոր են մի կետում տարբեր դիֆրակցիոն կարգերի համընկնման պատճառով: Մեթոդը կարող է զգալիորեն բարելավվել, եթե բյուրեղի պտույտի հետ միաժամանակ թաղանթը նույնպես որոշակի ձևով շարժվի։

Հեղուկների և գազերի ուսումնասիրություններ.Հայտնի է, որ հեղուկները, գազերը և ամորֆ մարմինները չունեն բյուրեղային ճիշտ կառուցվածք։ Բայց այստեղ էլ մոլեկուլների ատոմների միջև գոյություն ունի քիմիական կապ, որի պատճառով նրանց միջև հեռավորությունը մնում է գրեթե հաստատուն, թեև մոլեկուլներն իրենք պատահականորեն կողմնորոշվում են տարածության մեջ։ Նման նյութերը տալիս են նաև դիֆրակցիոն օրինաչափություն՝ համեմատաբար փոքր քանակությամբ քսված մաքսիմումներով։ Նման նկարի մշակումը ժամանակակից մեթոդներով հնարավորություն է տալիս տեղեկություններ ստանալ նույնիսկ նման ոչ բյուրեղային նյութերի կառուցվածքի մասին։
ՍՊԵԿՏՐՈՔԻՄԻԱԿԱՆ ռենտգենյան անալիզ
Ռենտգենյան ճառագայթների հայտնաբերումից մի քանի տարի անց Չ.Բարկլան (1877-1944) հայտնաբերեց, որ երբ նյութի վրա գործում է բարձր էներգիայի ռենտգենյան հոսք, հայտնվում են երկրորդային լյումինեսցենտ ռենտգենյան ճառագայթներ, որոնք բնորոշ են տակ գտնվող տարրին. ուսումնասիրություն. Դրանից անմիջապես հետո Գ. Մոզելին իր մի շարք փորձերի ժամանակ չափեց տարբեր տարրերի էլեկտրոնային ռմբակոծման արդյունքում ստացված առաջնային բնորոշ ռենտգենյան ճառագայթման ալիքի երկարությունները և եզրակացրեց ալիքի երկարության և ատոմային թվի միջև կապը: Այս փորձերը և Բրեգի՝ ռենտգենյան սպեկտրոմետրի գյուտը, հիմք դրեցին սպեկտրոքիմիական ռենտգենյան վերլուծության համար։ Քիմիական անալիզի ռենտգենյան ճառագայթների հնարավորությունները անմիջապես ճանաչվեցին։ Սպեկտրոգրաֆները ստեղծվել են լուսանկարչական ափսեի վրա գրանցմամբ, որում հետազոտվող նմուշը ծառայել է որպես ռենտգենյան խողովակի անոդ: Ցավոք, այս տեխնիկան պարզվեց, որ շատ աշխատատար է, և, հետևաբար, օգտագործվում էր միայն այն դեպքում, երբ քիմիական վերլուծության սովորական մեթոդներն անկիրառելի էին: Անալիտիկ ռենտգենյան սպեկտրոսկոպիայի ոլորտում նորարարական հետազոտությունների ակնառու օրինակ էր 1923 թվականին Գ.Հևեսիի և Դ.Կոստերի կողմից նոր տարրի՝ հաֆնիումի հայտնաբերումը։ Երկրորդ համաշխարհային պատերազմի ընթացքում ռադիոգրաֆիայի համար բարձր հզորությամբ ռենտգենյան խողովակների և ռադիոքիմիական չափումների համար զգայուն դետեկտորների մշակումը մեծապես նպաստեց հետագա տարիներին ռենտգենյան սպեկտրոգրաֆիայի արագ աճին: Այս մեթոդը լայն տարածում է գտել վերլուծության արագության, հարմարության, ոչ կործանարար բնույթի և լրիվ կամ մասնակի ավտոմատացման հնարավորության շնորհիվ։ Կիրառելի է 11-ից (նատրիում) ատոմային թվով բոլոր տարրերի քանակական և որակական վերլուծության խնդիրներում։ Եվ չնայած ռենտգենյան սպեկտրոքիմիական անալիզը սովորաբար օգտագործվում է նմուշի ամենակարևոր բաղադրիչները որոշելու համար (0,1-100%), որոշ դեպքերում այն ​​հարմար է 0,005% և նույնիսկ ավելի ցածր կոնցենտրացիաների համար:
Ռենտգենյան սպեկտրոմետր.Ժամանակակից ռենտգենյան սպեկտրոմետրը բաղկացած է երեք հիմնական համակարգերից (նկ. 11)՝ գրգռման համակարգեր, այսինքն. ռենտգեն խողովակ վոլֆրամից կամ այլ հրակայուն նյութից պատրաստված անոդով և էլեկտրամատակարարմամբ. վերլուծության համակարգեր, այսինքն. անալիզատորի բյուրեղ՝ երկու բազմաճեղված կոլիմատորներով, ինչպես նաև սպեկտրոգոնիոմետր՝ նուրբ ճշգրտման համար; և գրանցման համակարգեր Գեյգերի կամ համամասնական կամ ցինտիլացիոն հաշվիչով, ինչպես նաև ուղղիչով, ուժեղացուցիչով, հաշվիչով և գծապատկերային ձայնագրիչով կամ ձայնագրող այլ սարքով:

Ռենտգեն ֆլուորեսցենտային վերլուծություն:Վերլուծված նմուշը գտնվում է հուզիչ ռենտգենյան ճառագայթների ուղու վրա: Հետազոտվող նմուշի շրջանը սովորաբար մեկուսացվում է ցանկալի տրամագծով անցք ունեցող դիմակով, և ճառագայթումն անցնում է զուգահեռ ճառագայթ առաջացնող կոլիմատորի միջով: Անալիզատորի բյուրեղի հետևում ճեղքված կոլիմատորը ցրված ճառագայթ է արձակում դետեկտորի համար: Սովորաբար, q առավելագույն անկյունը սահմանափակվում է 80–85°-ով, այնպես որ միայն ռենտգենյան ճառագայթները, որոնց ալիքի երկարությունը l կապված է միջպլանային հեռավորության հետ l անհավասարությամբ, կարող են ցրվել անալիզատորի բյուրեղի վրա։ Ռենտգեն միկրովերլուծություն.Վերը նկարագրված հարթ անալիզատորի բյուրեղային սպեկտրոմետրը կարող է հարմարեցվել միկրովերլուծության համար: Սա ձեռք է բերվում կա՛մ առաջնային ռենտգենյան ճառագայթը, կա՛մ նմուշից արտանետվող երկրորդական ճառագայթը սեղմելու միջոցով: Այնուամենայնիվ, նմուշի արդյունավետ չափի կամ ճառագայթման բացվածքի նվազումը հանգեցնում է գրանցված ցրված ճառագայթման ինտենսիվության նվազմանը: Այս մեթոդի բարելավմանը կարելի է հասնել կոր բյուրեղյա սպեկտրոմետրի օգտագործմամբ, որը հնարավորություն է տալիս գրանցել դիվերգենտ ճառագայթման կոն, և ոչ միայն կոլիմատորի առանցքին զուգահեռ ճառագայթումը: Նման սպեկտրոմետրի միջոցով կարելի է ճանաչել 25 մկմ-ից փոքր մասնիկներ: Վերլուծված նմուշի չափի էլ ավելի մեծ նվազում է ձեռք բերվել Ռ. Կաստենի հորինած ռենտգենյան էլեկտրոնային զոնդի միկրովերլուծիչում: Այստեղ բարձր կենտրոնացված էլեկտրոնային ճառագայթը գրգռում է նմուշի բնորոշ ռենտգենյան արտանետումը, որն այնուհետև վերլուծվում է թեքված բյուրեղյա սպեկտրոմետրի միջոցով: Նման սարքի միջոցով հնարավոր է հայտնաբերել 10–14 գ կարգի նյութի քանակություն 1 մկմ տրամագծով նմուշում։ Մշակվել են նաև նմուշի էլեկտրոնային ճառագայթով սկանավորման ինստալացիաներ, որոնց օգնությամբ հնարավոր է ստանալ տարրի նմուշի վրա բաշխման երկչափ օրինաչափություն, որի բնորոշ ճառագայթումը կարգավորվում է սպեկտրոմետրին։
ԲԺՇԿԱԿԱՆ Ռենտգեն Ախտորոշում
Ռենտգեն տեխնոլոգիայի զարգացումը զգալիորեն կրճատել է ազդեցության ժամանակը և բարելավել պատկերների որակը՝ թույլ տալով նույնիսկ փափուկ հյուսվածքների հետազոտումը:
Ֆտորոգրաֆիա.Ախտորոշման այս մեթոդը բաղկացած է կիսաթափանցիկ էկրանից ստվերային պատկերը լուսանկարելուց: Հիվանդը տեղադրվում է ռենտգեն աղբյուրի և ֆոսֆորի հարթ էկրանի (սովորաբար ցեզիումի յոդիդ) միջև, որը փայլում է ռենտգենյան ճառագայթների ազդեցության տակ: Տարբեր աստիճանի խտության կենսաբանական հյուսվածքները ստեղծում են ռենտգենյան ճառագայթման ստվերներ՝ տարբեր աստիճանի ինտենսիվությամբ: Ռադիոլոգը հետազոտում է ստվերային պատկերը լյումինեսցենտային էկրանի վրա և ախտորոշում: Նախկինում ճառագայթաբանը պատկերը վերլուծելու համար ապավինում էր տեսողության վրա: Այժմ կան տարբեր համակարգեր, որոնք ուժեղացնում են պատկերը, ցուցադրում այն ​​հեռուստացույցի էկրանին կամ գրանցում տվյալներ համակարգչի հիշողության մեջ:
Ռադիոգրաֆիա.Ռենտգենյան պատկերի գրանցումն անմիջապես լուսանկարչական թաղանթի վրա կոչվում է ռադիոգրաֆիա: Այս դեպքում հետազոտվող օրգանը գտնվում է ռենտգենյան աղբյուրի և թաղանթի միջև, որը տվյալ պահին տեղեկատվություն է ֆիքսում օրգանի վիճակի մասին։ Կրկնվող ռադիոգրաֆիան հնարավորություն է տալիս դատել դրա հետագա էվոլյուցիան: Ռադիոգրաֆիան թույլ է տալիս շատ ճշգրիտ ուսումնասիրել ոսկրային հյուսվածքի ամբողջականությունը, որը բաղկացած է հիմնականում կալցիումից և անթափանց է ռենտգենյան ճառագայթների, ինչպես նաև մկանային հյուսվածքի պատռվածքների համար: Նրա օգնությամբ ավելի լավ, քան ստետոսկոպը կամ լսողությունը, վերլուծվում է թոքերի վիճակը բորբոքման, տուբերկուլյոզի կամ հեղուկի առկայության դեպքում։ Ռենտգենագրության օգնությամբ որոշվում է սրտի չափն ու ձևը, ինչպես նաև դրա փոփոխությունների դինամիկան սրտային հիվանդությամբ տառապող հիվանդների մոտ։
կոնտրաստային նյութեր.Մարմնի մասերը և առանձին օրգանների խոռոչները, որոնք թափանցիկ են ռենտգենյան ճառագայթների համար, տեսանելի են դառնում, եթե դրանք լցված են մարմնի համար անվնաս կոնտրաստով, որը թույլ է տալիս պատկերացնել ներքին օրգանների ձևը և ստուգել դրանց գործունեությունը: Հիվանդը կամ բանավոր ընդունում է կոնտրաստային նյութեր (օրինակ՝ բարիումի աղերը աղեստամոքսային տրակտի ուսումնասիրության ժամանակ), կամ դրանք ներարկվում են ներերակային (օրինակ՝ յոդ պարունակող լուծույթները երիկամների և միզուղիների ուսումնասիրության մեջ): Վերջին տարիներին, սակայն, այս մեթոդները փոխարինվել են ռադիոակտիվ ատոմների և ուլտրաձայնի օգտագործման վրա հիմնված ախտորոշիչ մեթոդներով:
CT սկանավորում. 1970-ական թվականներին ստեղծվեց ռենտգենյան ախտորոշման նոր մեթոդ՝ հիմնված մարմնի կամ նրա մասերի ամբողջական լուսանկարի վրա։ Բարակ շերտերի պատկերները («շերտեր») մշակվում են համակարգչի կողմից, իսկ վերջնական պատկերը ցուցադրվում է մոնիտորի էկրանին։ Այս մեթոդը կոչվում է համակարգչային ռենտգեն տոմոգրաֆիա: Այն լայնորեն կիրառվում է ժամանակակից բժշկության մեջ ինֆիլտրատների, ուռուցքների և ուղեղի այլ խանգարումների ախտորոշման, ինչպես նաև մարմնի ներսում գտնվող փափուկ հյուսվածքների հիվանդությունների ախտորոշման համար։ Այս տեխնիկան չի պահանջում օտարերկրյա կոնտրաստային նյութերի ներդրում և, հետևաբար, ավելի արագ և արդյունավետ է, քան ավանդական տեխնիկան:
Ռենտգենյան ճառագայթման ԿԵՆՍԱԲԱՆԱԿԱՆ ԱԿՑԻԱ
Ռենտգենյան ճառագայթման վնասակար կենսաբանական ազդեցությունը հայտնաբերվեց Ռենտգենի կողմից դրա հայտնաբերումից անմիջապես հետո: Պարզվել է, որ նոր ճառագայթումը կարող է առաջացնել այնպիսի մի բան, ինչպիսին արևայրուքն է (էրիթեմա), որն ուղեկցվում է, սակայն, մաշկի ավելի խորը և մշտական ​​վնասով։ Հայտնվող խոցերը հաճախ վերածվում էին քաղցկեղի։ Շատ դեպքերում մատները կամ ձեռքերը պետք է անդամահատվեին։ Եղել են նաև մահեր. Պարզվել է, որ մաշկի վնասումը հնարավոր է խուսափել ազդեցության ժամանակի և չափաբաժնի կրճատման միջոցով, օգտագործելով պաշտպանիչ (օրինակ՝ կապար) և հեռակառավարման վահանակներ: Սակայն աստիճանաբար բացահայտվեցին ռենտգենյան ճառագայթների ազդեցության այլ, ավելի երկարաժամկետ ազդեցությունները, որոնք հետո հաստատվեցին և ուսումնասիրվեցին փորձարարական կենդանիների մոտ: Ռենտգենյան ճառագայթների, ինչպես նաև այլ իոնացնող ճառագայթների (օրինակ՝ ռադիոակտիվ նյութերից արտանետվող գամմա ճառագայթման) ազդեցության հետևանքները ներառում են. 2) արյան բաղադրության անդառնալի փոփոխություններ (հեմոլիտիկ անեմիա) երկարատև ավելորդ ազդեցությունից հետո. 3) քաղցկեղի (ներառյալ լեյկոզ) հիվանդացության աճը. 4) ավելի արագ ծերացում և վաղ մահ. 5) կատարակտի առաջացումը. Բացի այդ, մկների, ճագարների և ճանճերի վրա կենսաբանական փորձերը (Drosophila) ցույց են տվել, որ մեծ պոպուլյացիաների համակարգված ճառագայթման նույնիսկ փոքր չափաբաժինները, մուտացիայի արագության բարձրացման պատճառով, հանգեցնում են վնասակար գենետիկական ազդեցության: Գենետիկների մեծամասնությունը ճանաչում է այս տվյալների կիրառելիությունը մարդու օրգանիզմի համար: Ինչ վերաբերում է ռենտգենյան ճառագայթման կենսաբանական ազդեցությանը մարդու օրգանիզմի վրա, ապա այն որոշվում է ճառագայթման չափաբաժնի մակարդակով, ինչպես նաև այն բանով, թե մարմնի կոնկրետ որ օրգանն է ենթարկվել ճառագայթման: Օրինակ՝ արյան հիվանդություններն առաջանում են արյունաստեղծ օրգանների, հիմնականում՝ ոսկրածուծի ճառագայթահարման, իսկ գենետիկական հետևանքների՝ սեռական օրգանների ճառագայթահարման հետևանքով, ինչը նույնպես կարող է հանգեցնել անպտղության։ Մարդու մարմնի վրա ռենտգենյան ճառագայթման ազդեցության մասին գիտելիքների կուտակումը հանգեցրել է ճառագայթման թույլատրելի չափաբաժինների ազգային և միջազգային ստանդարտների մշակմանը, որոնք հրապարակվել են տարբեր տեղեկատու հրապարակումներում: Բացի ռենտգենյան ճառագայթներից, որոնք նպատակաուղղված են օգտագործվում մարդկանց կողմից, կա նաև այսպես կոչված ցրված, կողմնակի ճառագայթում, որն առաջանում է տարբեր պատճառներով, օրինակ՝ կապարի պաշտպանիչ էկրանի անկատարության պատճառով ցրվելու պատճառով, որը չի ամբողջությամբ կլանել այս ճառագայթումը: Բացի այդ, շատ էլեկտրական սարքեր, որոնք նախատեսված չեն ռենտգենյան ճառագայթներ արտադրելու համար, այնուամենայնիվ, ռենտգենյան ճառագայթներ են առաջացնում որպես կողմնակի արտադրանք: Նման սարքերից են էլեկտրոնային մանրադիտակները, բարձր լարման ուղղիչ լամպերը (կենոտրոններ), ինչպես նաև հնացած գունավոր հեռուստացույցների կինեսկոպները։ Շատ երկրներում ժամանակակից գունավոր կինեսկոպների արտադրությունն այժմ գտնվում է կառավարության վերահսկողության ներքո:
Ռենտգենյան ճառագայթման ՎՏԱՆԳԱՎՈՐ ԳՈՐԾՈՆՆԵՐ
Մարդկանց համար ռենտգենյան ճառագայթահարման վտանգի տեսակներն ու աստիճանը կախված են ճառագայթման ենթարկված մարդկանց կոնտինգենտից:
Ռենտգեն սարքավորումներով աշխատող մասնագետներ.Այս կատեգորիան ներառում է ռադիոլոգներ, ատամնաբույժներ, ինչպես նաև գիտատեխնիկական աշխատողներ և անձնակազմ, որոնք սպասարկում և օգտագործում են ռենտգեն սարքավորումներ: Արդյունավետ միջոցներ են ձեռնարկվում՝ նվազեցնելու ճառագայթման մակարդակը, որի հետ նրանք պետք է գործ ունենան։
Հիվանդներ.Այստեղ խիստ չափանիշներ չկան, իսկ ճառագայթման անվտանգ մակարդակը, որը հիվանդները ստանում են բուժման ընթացքում, որոշում են ներկա բժիշկները։ Բժիշկներին խորհուրդ է տրվում հիվանդներին անհարկի չներկայացնել ռենտգենյան ճառագայթներին: Հղի կանանց և երեխաներին հետազոտելիս պետք է հատուկ զգուշություն ցուցաբերել: Այս դեպքում հատուկ միջոցներ են ձեռնարկվում։
Վերահսկողության մեթոդներ.Դրա համար կա երեք ասպեկտ.
1) համապատասխան սարքավորումների առկայությունը, 2) անվտանգության կանոնների կիրառումը, 3) սարքավորումների պատշաճ օգտագործումը: Ռենտգեն հետազոտության ժամանակ միայն ցանկալի հատվածը պետք է ենթարկվի ճառագայթման՝ լինի դա ատամնաբուժական հետազոտություն, թե թոքերի: Նկատի ունեցեք, որ ռենտգենյան ապարատն անջատելուց անմիջապես հետո անհետանում են ինչպես առաջնային, այնպես էլ երկրորդական ճառագայթները. չկա նաև մնացորդային ճառագայթում, որը միշտ չէ, որ հայտնի է նույնիսկ նրանց, ովքեր իրենց աշխատանքում անմիջականորեն կապված են դրա հետ։
տես նաեւ
ԱՏՈՄԻ ԿԱՌՈՒՑՎԱԾՔԸ;

Ռադիոլոգիան ճառագայթաբանության բաժին է, որն ուսումնասիրում է այս հիվանդությունից առաջացող կենդանիների և մարդկանց մարմնի վրա ռենտգենյան ճառագայթման ազդեցությունը, դրանց բուժումը և կանխարգելումը, ինչպես նաև ռենտգենյան ճառագայթների միջոցով տարբեր պաթոլոգիաների ախտորոշման մեթոդները (ռենտգենյան ախտորոշում) . Տիպիկ ռենտգեն ախտորոշիչ սարքը ներառում է էլեկտրամատակարարում (տրանսֆորմատորներ), բարձր լարման ուղղիչ, որը փոխակերպում է էլեկտրական ցանցի փոփոխական հոսանքը ուղիղ հոսանքի, կառավարման վահանակ, եռոտանի և ռենտգենյան խողովակ:

Ռենտգենյան ճառագայթները էլեկտրամագնիսական տատանումների տեսակ են, որոնք առաջանում են ռենտգենյան խողովակում արագացված էլեկտրոնների կտրուկ դանդաղեցման ժամանակ անոդ նյութի ատոմների հետ բախման պահին։ Ներկայումս ընդհանուր առմամբ ընդունված է այն տեսակետը, որ ռենտգենյան ճառագայթներն իրենց ֆիզիկական բնույթով հանդիսանում են ճառագայթային էներգիայի տեսակներից մեկը, որի սպեկտրը ներառում է նաև ռադիոալիքները, ինֆրակարմիր ճառագայթները, տեսանելի լույսը, ուլտրամանուշակագույն ճառագայթները և գամմա ճառագայթները։ ռադիոակտիվ տարրեր. Ռենտգենյան ճառագայթումը կարելի է բնութագրել որպես նրա ամենափոքր մասնիկների՝ քվանտների կամ ֆոտոնների հավաքածու:

Բրինձ. 1 - շարժական ռենտգեն մեքենա.

A - ռենտգենյան խողովակ;
B - էլեկտրամատակարարում;
B - կարգավորելի եռոտանի:

Բրինձ. 2 - ռենտգեն մեքենայի կառավարման վահանակ (մեխանիկական - ձախ կողմում և էլեկտրոնային - աջ կողմում).

Ա - ցուցափեղկ՝ ազդեցության և կարծրության կարգավորման համար;
B - բարձր լարման մատակարարման կոճակ:

Բրինձ. 3-ը տիպիկ ռենտգեն մեքենայի բլոկային դիագրամ է

1 - ցանց;
2 - ավտոտրանսֆորմատոր;
3 - բարձրացնող տրանսֆորմատոր;
4 - ռենտգենյան խողովակ;
5 - անոդ;
6 - կաթոդ;
7 - իջնող տրանսֆորմատոր:

Ռենտգենյան ճառագայթների արտադրության մեխանիզմը

Ռենտգենյան ճառագայթները ձևավորվում են արագացված էլեկտրոնների հոսքի անոդ նյութի բախման պահին։ Երբ էլեկտրոնները փոխազդում են թիրախի հետ, նրանց կինետիկ էներգիայի 99%-ը վերածվում է ջերմային էներգիայի և միայն 1%-ը՝ ռենտգենյան ճառագայթների։

Ռենտգենյան խողովակը բաղկացած է ապակե տարայից, որի մեջ զոդված են 2 էլեկտրոդներ՝ կաթոդ և անոդ։ Օդը դուրս է մղվում ապակե գլանից. էլեկտրոնների շարժումը կաթոդից դեպի անոդ հնարավոր է միայն հարաբերական վակուումի պայմաններում (10 -7 -10 -8 մմ ս.ս.): Կաթոդի վրա կա մի թել, որը սերտորեն ոլորված վոլֆրամի թելիկ է։ Երբ էլեկտրական հոսանք կիրառվում է թելքի վրա, տեղի է ունենում էլեկտրոնների արտանետում, որի ժամանակ էլեկտրոնները բաժանվում են պարույրից և կաթոդի մոտ ձևավորում էլեկտրոնային ամպ: Այս ամպը կենտրոնացած է կաթոդի կենտրոնացման գավաթում, որը սահմանում է էլեկտրոնի շարժման ուղղությունը: Բաժակ - կաթոդի փոքր դեպրեսիա: Անոդն իր հերթին պարունակում է վոլֆրամի մետաղական թիթեղ, որի վրա կենտրոնացած են էլեկտրոնները՝ սա ռենտգենյան ճառագայթների առաջացման վայրն է:

Բրինձ. 4 - ռենտգենյան խողովակի սարք.

A - կաթոդ;
B - անոդ;
B - վոլֆրամի թելիկ;
G - կաթոդի կենտրոնացման բաժակ;
D - արագացված էլեկտրոնների հոսք;
E - վոլֆրամի թիրախ;
G - ապակե տափաշիշ;
З - պատուհան բերիլիումից;
Եվ - ձևավորված ռենտգենյան ճառագայթներ;
K - ալյումինե ֆիլտր:

Էլեկտրոնային խողովակին միացված է 2 տրանսֆորմատոր՝ իջնել և բարձրանալ: Նվազող տրանսֆորմատորը տաքացնում է վոլֆրամի թելիկը ցածր լարմամբ (5-15 վոլտ), ինչի արդյունքում էլեկտրոնների արտանետում է առաջանում: Բարձրացող կամ բարձրավոլտ տրանսֆորմատորը ուղղակիորեն գնում է դեպի կաթոդ և անոդ, որոնք սնվում են 20–140 կիլովոլտ լարմամբ։ Երկու տրանսֆորմատորներն էլ տեղադրված են ռենտգեն մեքենայի բարձր լարման բլոկում, որը լցված է տրանսֆորմատորային յուղով, որն ապահովում է տրանսֆորմատորների սառեցումը և հուսալի մեկուսացումը։

Այն բանից հետո, երբ իջնող տրանսֆորմատորի օգնությամբ էլեկտրոնային ամպ է ձևավորվել, բարձրացող տրանսֆորմատորը միացվում է, և բարձր լարումը կիրառվում է էլեկտրական շղթայի երկու բևեռների վրա՝ դրական իմպուլս դեպի անոդ և բացասական: զարկերակը դեպի կաթոդ: Բացասական լիցքավորված էլեկտրոնները վանվում են բացասական լիցքավորված կաթոդից և հակված են դեպի դրական լիցքավորված անոդ. նման պոտենցիալ տարբերության շնորհիվ ձեռք է բերվում շարժման բարձր արագություն՝ 100 հազար կմ/վ: Այս արագությամբ էլեկտրոնները ռմբակոծում են վոլֆրամի անոդային թիթեղը՝ ավարտելով էլեկտրական միացումը, ինչի արդյունքում ռենտգենյան ճառագայթներ և ջերմային էներգիա են առաջանում։

Ռենտգեն ճառագայթումը ստորաբաժանվում է bremsstrahlung-ի և բնորոշ. Bremsstrahlung-ը առաջանում է վոլֆրամի թելից արտանետվող էլեկտրոնների արագության կտրուկ դանդաղեցման պատճառով: Բնութագրական ճառագայթումը տեղի է ունենում ատոմների էլեկտրոնային թաղանթների վերադասավորման պահին։ Այս երկու տեսակներն էլ ձևավորվում են ռենտգենյան խողովակում արագացված էլեկտրոնների անոդ նյութի ատոմների բախման պահին։ Ռենտգենյան խողովակի արտանետումների սպեկտրը bremsstrahlung-ի և բնորոշ ռենտգենյան ճառագայթների սուպերպոզիցիան է:

Բրինձ. 5 - սկզբունքը ձեւավորման bremsstrahlung ռենտգենյան ճառագայթների.
Բրինձ. 6 - բնորոշ ռենտգենյան ճառագայթման ձևավորման սկզբունքը.

Ռենտգենյան ճառագայթների հիմնական հատկությունները

1. Ռենտգենյան ճառագայթներն անտեսանելի են տեսողական ընկալման համար:
2. Ռենտգենյան ճառագայթումը մեծ թափանցող ուժ ունի կենդանի օրգանիզմի օրգանների և հյուսվածքների միջով, ինչպես նաև անշունչ բնության խիտ կառուցվածքներով, որոնք տեսանելի լույսի ճառագայթներ չեն փոխանցում։
3. Ռենտգենյան ճառագայթները առաջացնում են որոշակի քիմիական միացությունների փայլ, որը կոչվում է ֆլյուորեսցենտ:

• Ցինկի և կադմիումի սուլֆիդները ֆլուորեսվում են դեղնականաչավուն,
• Կալցիումի վոլֆրամի բյուրեղներ՝ մանուշակագույն-կապույտ:

Ռենտգենյան ճառագայթներն ունեն լուսաքիմիական ազդեցություն. դրանք քայքայում են արծաթի միացությունները հալոգենների հետ և առաջացնում լուսանկարչական շերտերի սևացում՝ ռենտգենի վրա ձևավորելով պատկեր:

Ռենտգենյան ճառագայթներն իրենց էներգիան փոխանցում են շրջակա միջավայրի ատոմներին և մոլեկուլներին, որոնց միջով նրանք անցնում են՝ դրսևորելով իոնացնող ազդեցություն։

Ռենտգենյան ճառագայթումը ընդգծված կենսաբանական ազդեցություն ունի ճառագայթված օրգանների և հյուսվածքների վրա. փոքր չափաբաժիններով այն խթանում է նյութափոխանակությունը, մեծ չափաբաժիններով այն կարող է հանգեցնել ճառագայթային վնասվածքների, ինչպես նաև սուր ճառագայթային հիվանդության զարգացման: Կենսաբանական հատկությունը թույլ է տալիս ռենտգենյան ճառագայթների օգտագործումը ուռուցքային և որոշ ոչ ուռուցքային հիվանդությունների բուժման համար։

Էլեկտրամագնիսական տատանումների մասշտաբը

Ռենտգենյան ճառագայթներն ունեն որոշակի ալիքի երկարություն և տատանումների հաճախականություն։ Ալիքի երկարությունը (λ) և տատանումների հաճախականությունը (ν) կապված են հարաբերություններով. λ ν = c, որտեղ c-ն լույսի արագությունն է՝ կլորացված մինչև 300000 կմ/վրկ։ Ռենտգենյան ճառագայթների էներգիան որոշվում է E = h ν բանաձևով, որտեղ h-ը Պլանկի հաստատունն է, ունիվերսալ հաստատուն, որը հավասար է 6,626 10 -34 J⋅s: Ճառագայթների ալիքի երկարությունը (λ) կապված է նրանց էներգիայի հետ (E) հարաբերությամբ՝ λ = 12.4 / E։

Ռենտգենյան ճառագայթումը տարբերվում է էլեկտրամագնիսական տատանումների այլ տեսակներից ալիքի երկարությամբ (տես աղյուսակ) և քվանտային էներգիայով։ Որքան կարճ է ալիքի երկարությունը, այնքան բարձր է դրա հաճախականությունը, էներգիան և թափանցող հզորությունը։ Ռենտգենյան ալիքի երկարությունը գտնվում է միջակայքում

. Ռենտգենյան ճառագայթման ալիքի երկարությունը փոխելով՝ հնարավոր է վերահսկել դրա թափանցող հզորությունը։ Ռենտգենյան ճառագայթներն ունեն շատ կարճ ալիքի երկարություն, բայց տատանումների բարձր հաճախականություն, ուստի անտեսանելի են մարդու աչքի համար։ Իրենց ահռելի էներգիայի շնորհիվ քվանտները ունեն բարձր թափանցող հզորություն, ինչը բժշկության և այլ գիտությունների մեջ ռենտգենյան ճառագայթների կիրառումն ապահովող հիմնական հատկություններից է։

Ռենտգենյան բնութագրերը

Ինտենսիվացնել- ռենտգենյան ճառագայթման քանակական բնութագիրը, որն արտահայտվում է խողովակի արձակած ճառագայթների քանակով մեկ միավոր ժամանակում: Ռենտգենյան ճառագայթների ինտենսիվությունը չափվում է միլիամպերով: Համեմատելով այն սովորական շիկացած լամպի տեսանելի լույսի ինտենսիվության հետ՝ մենք կարող ենք անալոգիա անել. օրինակ՝ 20 վտ հզորությամբ լամպը կփայլի մեկ ինտենսիվությամբ կամ հզորությամբ, իսկ 200 վտ հզորությամբ լամպը կփայլի մյուսով, մինչդեռ լույսի որակը (դրա սպեկտրը) նույնն է: Ռենտգենյան ճառագայթման ինտենսիվությունը, ըստ էության, դրա քանակն է։ Յուրաքանչյուր էլեկտրոն անոդի վրա ստեղծում է մեկ կամ մի քանի ճառագայթային քվանտա, հետևաբար, ռենտգենյան ճառագայթների քանակը կարգավորվում է դեպի անոդ հակված էլեկտրոնների և վոլֆրամի թիրախի ատոմների հետ էլեկտրոնների փոխազդեցությունների քանակի փոփոխությամբ։ , որը կարելի է անել երկու եղանակով.

1. Կաթոդի պարույրի շիկացման աստիճանը փոխելով իջնող տրանսֆորմատորի միջոցով (արտանետման ժամանակ առաջացած էլեկտրոնների թիվը կախված կլինի նրանից, թե որքան տաք է վոլֆրամի պարույրը, իսկ ճառագայթման քվանտների քանակը՝ կախված էլեկտրոնների քանակից).
2. Փոփոխելով բարձր լարման արժեքը, որը մատակարարվում է բարձրացնող տրանսֆորմատորի կողմից խողովակի բևեռներին՝ կաթոդին և անոդին (որքան բարձր է լարումը կիրառվում խողովակի բևեռներին, այնքան ավելի շատ կինետիկ էներգիա են ստանում էլեկտրոնները, որոնք , իրենց էներգիայի շնորհիվ, հերթով կարող են փոխազդել անոդ նյութի մի քանի ատոմների հետ - տե՛ս Նկ. բրինձ. 5; ցածր էներգիա ունեցող էլեկտրոնները կկարողանան մտնել ավելի փոքր թվով փոխազդեցությունների մեջ):

Ռենտգենյան ճառագայթների ինտենսիվությունը (անոդի հոսանքը) բազմապատկված փակման արագությամբ (խողովակի ժամանակով) համապատասխանում է ռենտգենյան ճառագայթմանը, որը չափվում է mAs-ով (միլիամպ/վրկ): Էքսպոզիցիան պարամետր է, որը, ինչպես ինտենսիվությունը, բնութագրում է ռենտգենյան խողովակի արձակած ճառագայթների քանակը: Միակ տարբերությունն այն է, որ բացահայտումը հաշվի է առնում նաև խողովակի շահագործման ժամանակը (օրինակ, եթե խողովակը աշխատում է 0,01 վրկ, ապա ճառագայթների թիվը կլինի մեկ, իսկ եթե 0,02 վրկ, ապա ճառագայթների թիվը կլինի. տարբեր - երկու անգամ ավելի): Ճառագայթման ազդեցությունը սահմանվում է ռենտգենյան սարքի կառավարման վահանակի վրա՝ կախված հետազոտության տեսակից, ուսումնասիրվող օբյեկտի չափից և ախտորոշիչ առաջադրանքից:

Կոշտություն- ռենտգենյան ճառագայթման որակական բնութագիր. Այն չափվում է խողովակի վրա բարձր լարման միջոցով՝ կիլովոլտներով: Որոշում է ռենտգենյան ճառագայթների թափանցող ուժը. Այն կարգավորվում է բարձր լարման միջոցով, որը մատակարարվում է ռենտգենյան խողովակին բարձրացող տրանսֆորմատորով: Որքան մեծ է պոտենցիալ տարբերությունը խողովակի էլեկտրոդների վրա, այնքան ավելի մեծ ուժ է էլեկտրոնները ետ մղվում կաթոդից և շտապում դեպի անոդ, և այնքան ուժեղ է նրանց բախումը անոդի հետ։ Որքան ուժեղ է դրանց բախումը, այնքան ավելի կարճ է ստացվող ռենտգենյան ճառագայթման ալիքի երկարությունը և այնքան բարձր է այս ալիքի ներթափանցման հզորությունը (կամ ճառագայթման կարծրությունը, որը, ինչպես ինտենսիվությունը, կարգավորվում է կառավարման վահանակի վրա լարման պարամետրով. խողովակ - կիլովոլտ):

Բրինձ. 7 - Ալիքի երկարության կախվածությունը ալիքի էներգիայից.

λ - ալիքի երկարություն;
E - ալիքային էներգիա

• Որքան մեծ է շարժվող էլեկտրոնների կինետիկ էներգիան, այնքան ավելի ուժեղ է դրանց ազդեցությունը անոդի վրա և ավելի կարճ է ստացվող ռենտգենյան ճառագայթման ալիքի երկարությունը։ Երկար ալիքի երկարությամբ և ցածր թափանցող հզորությամբ ռենտգեն ճառագայթումը կոչվում է «փափուկ», կարճ ալիքի երկարությամբ և բարձր թափանցող հզորությամբ՝ «կոշտ»։

Բրինձ. 8 - Ռենտգենյան խողովակի վրա լարման հարաբերակցությունը և ստացված ռենտգենյան ճառագայթման ալիքի երկարությունը.

• Որքան բարձր է լարումը խողովակի բևեռների վրա, այնքան ավելի ուժեղ է դրանց վրա հայտնվում պոտենցիալ տարբերությունը, հետևաբար շարժվող էլեկտրոնների կինետիկ էներգիան ավելի մեծ կլինի։ Խողովակի վրա լարումը որոշում է էլեկտրոնների արագությունը և անոդ նյութի հետ նրանց բախման ուժը, հետևաբար, լարումը որոշում է ստացված ռենտգենյան ճառագայթման ալիքի երկարությունը:

Ռենտգեն խողովակների դասակարգում

1. Ըստ նշանակման
1. Ախտորոշիչ
2. Թերապևտիկ
3. Կառուցվածքային վերլուծության համար
4. Տրանսլյումինացիայի համար
2. Դիզայնով
1. Ըստ ուշադրության

• Մեկ ֆոկուս (մեկ պարույր կաթոդի վրա և մեկ կիզակետային կետ անոդի վրա)
• Բիֆոկալ (կաթոդի վրա տարբեր չափերի երկու պարույր և անոդի վրա երկու կիզակետային կետ)

1. Ըստ անոդի տեսակի

• Ստացիոնար (ֆիքսված)
• Պտտվող

Ռենտգենյան ճառագայթներն օգտագործվում են ոչ միայն ռադիոախտորոշիչ, այլև բուժական նպատակներով։ Ինչպես նշվեց վերևում, ռենտգենյան ճառագայթման՝ ուռուցքային բջիջների աճը ճնշելու ունակությունը հնարավորություն է տալիս այն օգտագործել ուռուցքաբանական հիվանդությունների ճառագայթային թերապիայում: Բժշկական կիրառման բնագավառից բացի, ռենտգենյան ճառագայթումը լայն կիրառություն է գտել ինժեներական և տեխնիկական, նյութերագիտության, բյուրեղագիտության, քիմիայի և կենսաքիմիական ոլորտներում. և այլն) օգտագործելով ռենտգենյան ճառագայթում: Նման հետազոտության տեսակը կոչվում է դեֆեկտոսկոպիա։ Իսկ օդանավակայաններում, երկաթուղային կայարաններում և այլ մարդաշատ վայրերում ռենտգեն հեռուստատեսային ինտրոսկոպները ակտիվորեն օգտագործվում են ձեռքի ուղեբեռը և ուղեբեռը սկանավորելու համար՝ անվտանգության նպատակով:

Կախված անոդի տեսակից, ռենտգեն խողովակները տարբերվում են դիզայնով: Շնորհիվ այն բանի, որ էլեկտրոնների կինետիկ էներգիայի 99% -ը վերածվում է ջերմային էներգիայի, խողովակի շահագործման ընթացքում անոդը զգալիորեն ջեռուցվում է. վոլֆրամի զգայուն թիրախը հաճախ այրվում է: Անոդը հովացվում է ժամանակակից ռենտգենյան խողովակներում՝ պտտելով այն։ Պտտվող անոդն ունի սկավառակի ձև, որը հավասարաչափ բաշխում է ջերմությունը իր ողջ մակերեսի վրա՝ կանխելով վոլֆրամի թիրախի տեղային գերտաքացումը։

Ռենտգենյան խողովակների դիզայնը նույնպես տարբերվում է ուշադրության կենտրոնում: Կիզակետային կետ - անոդի այն հատվածը, որի վրա առաջանում է աշխատանքային ռենտգենյան ճառագայթը: Այն բաժանվում է իրական կիզակետային կետի և արդյունավետ կիզակետի ( բրինձ. 12): Անոդի անկյան պատճառով արդյունավետ կիզակետային կետը իրականից փոքր է: Կախված պատկերի տարածքի չափերից, օգտագործվում են տարբեր կիզակետային կետերի չափեր: Որքան մեծ է պատկերի տարածքը, այնքան ավելի լայն պետք է լինի կիզակետային կետը, որպեսզի ծածկի պատկերի ամբողջ տարածքը: Այնուամենայնիվ, ավելի փոքր կիզակետային կետն ավելի լավ պատկերի հստակություն է հաղորդում: Հետևաբար, փոքր պատկերներ ստեղծելիս օգտագործվում է կարճ թել, և էլեկտրոններն ուղղվում են դեպի անոդ թիրախի փոքր տարածք՝ ստեղծելով ավելի փոքր կիզակետային կետ:

Բրինձ. 9 - ռենտգենյան խողովակ ստացիոնար անոդով:
Բրինձ. 10 - ռենտգենյան խողովակ պտտվող անոդով:
Բրինձ. 11 - ռենտգենյան խողովակի սարք պտտվող անոդով:
Բրինձ. 12-ը իրական և արդյունավետ կիզակետային կետի ձևավորման դիագրամ է:

ԴԱՍԱԽՈՍՈՒԹՅՈՒՆ

Ռենտգենյան ճառագայթում

2. Bremsstrahlung ռենտգեն, դրա սպեկտրալ հատկությունները.

3. Բնութագրական ռենտգենյան ճառագայթում (վերանայման համար):

4. Ռենտգենյան ճառագայթման փոխազդեցությունը նյութի հետ.

5. Բժշկության մեջ ռենտգենյան ճառագայթների կիրառման ֆիզիկական հիմքերը.

Ռենտգենյան ճառագայթները (ռենտգենյան ճառագայթներ) հայտնաբերել է Կ.Ռենտգենը, ով 1895 թվականին դարձել է ֆիզիկայի առաջին Նոբելյան մրցանակակիրը։

1. Ռենտգենյան ճառագայթների բնույթը

ռենտգեն ճառագայթում - էլեկտրամագնիսական ալիքներ 80-ից 10-5 նմ երկարությամբ: Երկար ալիքի ռենտգենյան ճառագայթումը արգելափակվում է կարճ ալիքի ուլտրամանուշակագույն ճառագայթմամբ, կարճ ալիքով `երկար ալիքի g ճառագայթմամբ:

Ռենտգենյան ճառագայթները արտադրվում են ռենտգենյան խողովակներում: նկ.1.

K - կաթոդ

1 - էլեկտրոնային ճառագայթ

2 - ռենտգենյան ճառագայթում

Բրինձ. 1. Ռենտգեն խողովակի սարք.

Խողովակը ապակե կոլբայ է (հնարավոր բարձր վակուումով. ճնշումը դրա մեջ մոտ 10 -6 մմ Hg է) երկու էլեկտրոդներով՝ անոդ A և K կաթոդ, որոնց վրա կիրառվում է բարձր լարում։ U (մի քանի հազար վոլտ): Կաթոդը էլեկտրոնների աղբյուր է (ջերմային արտանետման ֆենոմենի շնորհիվ)։ Անոդը մետաղյա ձող է, որն ունի թեք մակերես, որպեսզի ստացված ռենտգեն ճառագայթումը ուղղի խողովակի առանցքի անկյան տակ: Այն պատրաստված է բարձր ջերմահաղորդիչ նյութից՝ էլեկտրոնային ռմբակոծության ժամանակ առաջացած ջերմությունը հեռացնելու համար: Շեղված ծայրին կա հրակայուն մետաղից (օրինակ՝ վոլֆրամ) պատրաստված թիթեղ։

Անոդի ուժեղ տաքացումը պայմանավորված է նրանով, որ կաթոդի փնջի էլեկտրոնների հիմնական թիվը, հարվածելով անոդին, բազմաթիվ բախումներ է ունենում նյութի ատոմների հետ և մեծ քանակությամբ էներգիա է փոխանցում նրանց:

Բարձր լարման ազդեցության տակ տաք կաթոդի թելիկից արտանետվող էլեկտրոնները արագանում են մինչև բարձր էներգիաներ: Էլեկտրոնի կինետիկ էներգիան է mv 2 /2. Այն հավասար է այն էներգիային, որը նա ստանում է խողովակի էլեկտրաստատիկ դաշտում շարժվելով.

mv 2 /2 = eU (1)

որտեղ մ, էլ են էլեկտրոնի զանգվածն ու լիցքը, U արագացնող լարումն է։

Բրեմսստրալունգի ռենտգենյան ճառագայթների առաջացմանը տանող գործընթացները պայմանավորված են անոդ նյութում էլեկտրոնների ինտենսիվ դանդաղեցմամբ՝ ատոմային միջուկի և ատոմային էլեկտրոնների էլեկտրաստատիկ դաշտի կողմից:

Ծագման մեխանիզմը կարող է ներկայացվել հետևյալ կերպ. Շարժվող էլեկտրոնները մի տեսակ հոսանք են, որոնք ձևավորում են իրենց մագնիսական դաշտը: Էլեկտրոնի դանդաղումը ընթացիկ ուժի նվազում է և, համապատասխանաբար, մագնիսական դաշտի ինդուկցիայի փոփոխություն, որը կառաջացնի փոփոխական էլեկտրական դաշտի տեսք, այսինքն. էլեկտրամագնիսական ալիքի տեսքը.

Այսպիսով, երբ լիցքավորված մասնիկը թռչում է նյութի մեջ, այն դանդաղում է, կորցնում է իր էներգիան և արագությունը և արձակում է էլեկտրամագնիսական ալիքներ։

2. Ռենտգենյան bremsstrahlung-ի սպեկտրային հատկությունները .

Այսպիսով, անոդի նյութում էլեկտրոնների դանդաղեցման դեպքում, bremsstrahlung ճառագայթում.

Bremsstrahlung սպեկտրը շարունակական է . Սրա պատճառը հետեւյալն է.

Երբ էլեկտրոնները դանդաղում են, նրանցից յուրաքանչյուրն ունի էներգիայի մի մասը, որն օգտագործվում է անոդը տաքացնելու համար (E 1 =Ք ), մյուս մասը՝ ռենտգենյան ֆոտոն ստեղծելու համար (E 2 = hv ), հակառակ դեպքում, eU = hv + Q . Այս մասերի միջև կապը պատահական է:

Այսպիսով, բրեմսստրալունգի ռենտգենյան ճառագայթների շարունակական սպեկտրը ձևավորվում է բազմաթիվ էլեկտրոնների դանդաղման պատճառով, որոնցից յուրաքանչյուրն արձակում է մեկ ռենտգենյան քվանտ: hv(h ) խիստ սահմանված արժեքով։ Այս քվանտի արժեքը տարբեր տարբեր էլեկտրոնների համար:Ռենտգենյան էներգիայի հոսքի կախվածությունը ալիքի երկարությունիցլ , այսինքն. ռենտգենյան սպեկտրը ներկայացված է Նկ.2-ում:

Նկ.2. Bremsstrahlung սպեկտրը. ա) տարբեր լարումների ժամանակ U խողովակի մեջ; բ) կաթոդի տարբեր ջերմաստիճաններում.

Կարճ ալիքի (կոշտ) ճառագայթումն ավելի մեծ թափանցող ուժ ունի, քան երկար ալիքի (փափուկ) ճառագայթումը։ Փափուկ ճառագայթումը նյութի կողմից ավելի ուժեղ է կլանում:

Կարճ ալիքի երկարությունների կողմից սպեկտրը կտրուկ ավարտվում է որոշակի ալիքի երկարությամբես եմ . Նման կարճ ալիքի երկարության բրեմսստրալունգը տեղի է ունենում, երբ արագացող դաշտում էլեկտրոնի կողմից ձեռք բերված էներգիան ամբողջությամբ վերածվում է ֆոտոնների էներգիայի ( Q = 0):

eU = hv max = hc/ l min , l min = hc/(eU), (2)

լ րոպե (նմ) = 1,23 / U կՎ

Ճառագայթման սպեկտրային բաղադրությունը կախված է ռենտգենյան խողովակի լարումից, լարման աճով, արժեքըես եմ շարժվում է դեպի կարճ ալիքի երկարություններ (նկ. 2ա).

Երբ կաթոդի շիկացման T ջերմաստիճանը փոխվում է, էլեկտրոնի արտանետումը մեծանում է։ Հետեւաբար, հոսանքն ավելանում էԻ խողովակում, սակայն ճառագայթման սպեկտրալ կազմը չի փոխվում (նկ. 2բ):

Էներգիայի հոսք Ф * bremsstrahlung-ն ուղիղ համեմատական ​​է լարման քառակուսուն U անոդի և կաթոդի միջև, ընթացիկ ուժըԻ խողովակի և ատոմային թվի մեջ Z անոդ նյութեր.

F \u003d kZU 2 I. (3)

որտեղ k \u003d 10 -9 W / (V 2 A):

3. Բնութագրական ռենտգենյան ճառագայթներ (ծանոթանալու համար):

Ռենտգենյան խողովակի վրա լարման ավելացումը հանգեցնում է նրան, որ շարունակական սպեկտրի ֆոնի վրա հայտնվում է մի գիծ, ​​որը համապատասխանում է բնորոշ ռենտգենյան ճառագայթմանը։ Այս ճառագայթումը հատուկ է անոդային նյութին:

Դրա առաջացման մեխանիզմը հետևյալն է. Բարձր լարման դեպքում արագացված էլեկտրոնները (բարձր էներգիայով) ներթափանցում են ատոմի խորքը և էլեկտրոնները դուրս հանում նրա ներքին շերտերից։ Վերին մակարդակներից էլեկտրոնները անցնում են ազատ վայրեր, ինչի արդյունքում արտանետվում են բնորոշ ճառագայթման ֆոտոններ։

Հատկանշական ռենտգենյան ճառագայթման սպեկտրները տարբերվում են օպտիկական սպեկտրից:

- Միօրինակություն.

Հատկանշական սպեկտրների միատեսակությունը պայմանավորված է նրանով, որ տարբեր ատոմների ներքին էլեկտրոնային շերտերը նույնն են և էներգետիկորեն տարբերվում են միայն միջուկների ուժի ազդեցությամբ, որը մեծանում է տարրական քանակի աճով: Հետևաբար, միջուկային լիցքի աճով բնորոշ սպեկտրները տեղափոխվում են դեպի ավելի բարձր հաճախականություններ: Սա փորձնականորեն հաստատել է Ռենտգենի աշխատակիցը. Մոզելի, ով չափել է ռենտգենյան անցումային հաճախականությունները 33 տարրի համար։ Նրանք օրենք են կազմել.

ՄՈԶԵԼԻԻ ՕՐԵՆՔԸ – Հատկանշական ճառագայթման հաճախականության քառակուսի արմատը տարրի հերթական թվի գծային ֆունկցիան է.

A × (Z – B), (4)

որտեղ v սպեկտրալ գծի հաճախականությունն է,Զ արձակող տարրի ատոմային թիվն է։ A, B-ն հաստատուններ են:

Մոզելիի օրենքի կարևորությունը կայանում է նրանում, որ այս կախվածությունը կարող է օգտագործվել ռենտգենյան գծի չափված հաճախականությունից հետազոտվող տարրի ատոմային թիվը ճշգրիտ որոշելու համար։ Սա մեծ դեր է խաղացել պարբերական աղյուսակում տարրերի տեղադրման հարցում։

– Անկախություն քիմիական միացությունից:

Ատոմի բնորոշ ռենտգենյան սպեկտրները կախված չեն այն քիմիական միացությունից, որտեղ մտնում է տարրի ատոմը։ Օրինակ, թթվածնի ատոմի ռենտգենյան սպեկտրը նույնն է O 2, H 2 O-ի համար, մինչդեռ այս միացությունների օպտիկական սպեկտրները տարբերվում են: Ատոմի ռենտգենյան սպեկտրի այս հատկանիշը հիմք է հանդիսացել անվանման համար « բնորոշ ճառագայթում".

4. Ռենտգենյան ճառագայթման փոխազդեցությունը նյութի հետ

Ռենտգենյան ճառագայթման ազդեցությունը օբյեկտների վրա որոշվում է ռենտգենյան ճառագայթների փոխազդեցության առաջնային գործընթացներով: ֆոտոն էլեկտրոններովնյութի ատոմները և մոլեկուլները.

Ռենտգեն ճառագայթումը նյութի մեջ կլանվածկամ ցրվում է. Այս դեպքում կարող են տեղի ունենալ տարբեր գործընթացներ, որոնք որոշվում են ռենտգենյան ֆոտոնների էներգիայի հարաբերակցությամբհվ և իոնացման էներգիա A և (իոնացման էներգիա A և - էներգիա, որն անհրաժեշտ է ատոմից կամ մոլեկուլից ներքին էլեկտրոնները հեռացնելու համար):

ա) Համահունչ ցրում(երկար ալիքի ճառագայթման ցրում) տեղի է ունենում, երբ հարաբեր

հվ< А и.

Ֆոտոնների համար էլեկտրոնների հետ փոխազդեցության պատճառով փոխվում է միայն շարժման ուղղությունը (նկ. 3ա), սակայն էներգիան.հվ իսկ ալիքի երկարությունը չի փոխվում (հետևաբար այս ցրումը կոչվում է համահունչ): Քանի որ ֆոտոնի և ատոմի էներգիաները չեն փոխվում, հետևողական ցրումը չի ազդում կենսաբանական օբյեկտների վրա, բայց ռենտգենյան ճառագայթումից պաշտպանություն ստեղծելիս պետք է հաշվի առնել ճառագայթի առաջնային ուղղությունը փոխելու հնարավորությունը:

բ) ֆոտոէլեկտրական էֆեկտտեղի է ունենում, երբ

հվ ³ Ա և .

Այս դեպքում կարելի է իրականացնել երկու դեպք.

1. Ֆոտոնը կլանվում է, էլեկտրոնն անջատվում է ատոմից (նկ. 3բ): Իոնացում է տեղի ունենում. Անջատված էլեկտրոնը ձեռք է բերում կինետիկ էներգիա. E k \u003d հվ - Ա և . Եթե ​​կինետիկ էներգիան մեծ է, ապա էլեկտրոնը կարող է բախվելով իոնացնել հարեւան ատոմները՝ առաջացնելով նորերը։ երկրորդականէլեկտրոններ։

2. Ֆոտոնը կլանված է, բայց նրա էներգիան բավարար չէ էլեկտրոնը անջատելու համար, և ատոմի կամ մոլեկուլի գրգռում(նկ. 3c): Սա հաճախ հանգեցնում է ֆոտոնի հետագա արտանետմանը տեսանելի ճառագայթման շրջանում (ռենտգենյան լուսարձակում), իսկ հյուսվածքներում՝ մոլեկուլների ակտիվացման և ֆոտոքիմիական ռեակցիաների։ Ֆոտոէլեկտրական էֆեկտը հիմնականում առաջանում է բարձր ատոմների ներքին թաղանթների էլեկտրոնների վրաԶ.

մեջ) Անհամաձայն ցրում(Compton effect, 1922) տեղի է ունենում, երբ ֆոտոնի էներգիան շատ ավելի մեծ է, քան իոնացման էներգիան

հվ » Ա և.

Այս դեպքում էլեկտրոնն անջատվում է ատոմից (այդպիսի էլեկտրոնները կոչվում են հետադարձ էլեկտրոններ), ձեռք է բերում որոշակի կինետիկ էներգիա E դեպի , ինքնին ֆոտոնի էներգիան նվազում է (նկ. 4d):

hv=hv" + A և + E k. (5)

Ստացված ճառագայթումը փոփոխված հաճախականությամբ (երկարությամբ) կոչվում է երկրորդական, այն ցրվում է բոլոր ուղղություններով։

Հետադարձ էլեկտրոնները, եթե ունեն բավարար կինետիկ էներգիա, կարող են բախման միջոցով իոնացնել հարևան ատոմները։ Այսպիսով, անհամապատասխան ցրման արդյունքում առաջանում է երկրորդական ցրված ռենտգենյան ճառագայթում, և նյութի ատոմները իոնացվում են։

Այս (a, b, c) պրոցեսները կարող են առաջացնել մի շարք հետագա գործընթացներ։ Օրինակ (նկ. 3d), եթե ֆոտոէլեկտրական ազդեցության ընթացքում էլեկտրոնները անջատվում են ատոմից ներքին թաղանթների վրա, ապա դրանց տեղում կարող են անցնել ավելի բարձր մակարդակների էլեկտրոններ, ինչը ուղեկցվում է այս նյութի երկրորդական բնորոշ ռենտգեն ճառագայթմամբ: Երկրորդային ճառագայթման ֆոտոնները, փոխազդելով հարեւան ատոմների էլեկտրոնների հետ, իրենց հերթին կարող են առաջացնել երկրորդական երևույթներ։

համահունչ ցրում

հվ< А И

էներգիան և ալիքի երկարությունը մնում են անփոփոխ

ֆոտոէլեկտրական էֆեկտ

հվ ³ Ա և

ֆոտոնը ներծծվում է, e - անջատվում է ատոմից՝ իոնացում

hv \u003d A և + E դեպի

ատոմ Ա ոգևորված ֆոտոնի կլանմամբ,Ռ - ռենտգենյան լուսարձակում

անհամապատասխան ցրում

հվ » Ա և

hv \u003d hv «+ A և + E դեպի

երկրորդական գործընթացները ֆոտոէլեկտրական էֆեկտում

Բրինձ. 3 Ռենտգենյան ճառագայթների նյութի հետ փոխազդեցության մեխանիզմները

Բժշկության մեջ ռենտգենյան ճառագայթների կիրառման ֆիզիկական հիմքերը

Երբ ռենտգենյան ճառագայթներն ընկնում են մարմնի վրա, այն փոքր-ինչ արտացոլվում է նրա մակերևույթից, բայց հիմնականում անցնում է խորը, մինչդեռ այն մասամբ ներծծվում և ցրվում է և մասամբ անցնում:

Թուլացման օրենքը.

Ռենտգենյան հոսքը նյութի մեջ թուլանում է օրենքի համաձայն.

F \u003d F 0 e - m × x (6)

որտեղ մ - գծային թուլացման գործոն,որը էապես կախված է նյութի խտությունից։ Այն հավասար է համահունչ ցրմանը համապատասխան երեք անդամների գումարինմ 1, անհամապատասխան մ 2 և ֆոտոէլեկտրական էֆեկտ m 3:

m \u003d m 1 + m 2 + m 3: (7)

Յուրաքանչյուր տերմինի ներդրումը որոշվում է ֆոտոնի էներգիայով: Ստորև բերված են այս գործընթացների հարաբերակցությունները փափուկ հյուսվածքների (ջուր) համար:

Էներգիա, կէՎ	ֆոտոէլեկտրական էֆեկտ	Compton - ազդեցություն
	100 %

վայելել զանգվածային թուլացման գործակից,որը կախված չէ նյութի խտությունից r :

m m = m / r . (ութ)

Զանգվածի թուլացման գործակիցը կախված է ֆոտոնի էներգիայից և կլանող նյութի ատոմային թվից.

m m = k l 3 Z 3: (ինը)

Ոսկրածուծի և փափուկ հյուսվածքների զանգվածային թուլացման գործակիցները (ջուր) տարբերվում են:մ մ ոսկորներ / մ մ ջուր = 68:

Եթե ​​ռենտգենյան ճառագայթների ուղու վրա դրված է անհամասեռ մարմին, իսկ դիմացը՝ լյումինեսցենտային էկրան, ապա այս մարմինը, կլանելով և թուլացնելով ճառագայթումը, ստվեր է կազմում էկրանի վրա։ Այս ստվերի բնույթով կարելի է դատել մարմինների ձևի, խտության, կառուցվածքի և շատ դեպքերում բնույթի մասին։ Նրանք. տարբեր հյուսվածքների կողմից ռենտգենյան ճառագայթման կլանման զգալի տարբերությունը թույլ է տալիս տեսնել ներքին օրգանների պատկերը ստվերային պրոյեկցիայում:

Եթե ​​հետազոտվող օրգանը և շրջակա հյուսվածքները հավասարապես թուլացնում են ռենտգենյան ճառագայթները, ապա օգտագործվում են կոնտրաստային նյութեր։ Այսպիսով, օրինակ, ստամոքսը և աղիքները լցնել բարիումի սուլֆատի մածուն զանգվածով ( BaS 0 4), դուք կարող եք տեսնել նրանց ստվերային պատկերը (թուլացման գործակիցների հարաբերակցությունը 354 է):

Օգտագործեք բժշկության մեջ.

Բժշկության մեջ 60-ից մինչև 100-120 կՎ ֆոտոնների էներգիայով ռենտգեն ճառագայթումն օգտագործվում է ախտորոշման համար, իսկ 150-200 կՎ՝ թերապիայի համար։

Ռենտգեն ախտորոշում – Հիվանդությունների ճանաչում՝ օրգանիզմը ռենտգենյան ճառագայթներով տրանսլուսավորելով.

Ռենտգեն ախտորոշումը օգտագործվում է տարբեր տարբերակներով, որոնք ներկայացված են ստորև:

1. Ֆտորոգրաֆիայով ռենտգեն խողովակը գտնվում է հիվանդի հետևում: Դրա դիմաց լյումինեսցենտ էկրան է։ Էկրանի վրա կա ստվերային (դրական) պատկեր։ Յուրաքանչյուր առանձին դեպքում ճառագայթման համապատասխան կարծրությունն ընտրվում է այնպես, որ այն անցնի փափուկ հյուսվածքներով, բայց բավականաչափ կլանվի խիտներով: Հակառակ դեպքում ստացվում է միատեսակ ստվեր։ Էկրանի վրա սիրտը, կողերը տեսանելի են մուգ, թոքերը՝ բաց։

2. Երբ ռադիոգրաֆիա առարկան տեղադրվում է ձայներիզի վրա, որը պարունակում է հատուկ լուսանկարչական էմուլսիայով թաղանթ: Ռենտգենյան խողովակը տեղադրված է օբյեկտի վրա: Ստացված ռադիոգրաֆիան բացասական պատկեր է տալիս, այսինքն. հակառակը՝ ի տարբերություն տրանսլուսավորման ժամանակ նկատված պատկերի։ Այս մեթոդով պատկերի ավելի մեծ հստակություն կա, քան (1), հետևաբար, նկատվում են մանրամասներ, որոնք դժվար է տեսնել տրանսլուսավորման ժամանակ:

Այս մեթոդի խոստումնալից տարբերակը ռենտգենն է տոմոգրաֆիաիսկ «մեքենայական տարբերակ»՝ համակարգիչ տոմոգրաֆիա.

3. Ֆտորոգրաֆիայով,Փոքր ֆորմատի զգայուն ֆիլմի վրա մեծ էկրանից պատկերը ամրագրված է: Դիտելիս նկարները զննում են հատուկ խոշորացույցի վրա։

Ռենտգեն թերապիա - ռենտգենյան ճառագայթների օգտագործումը չարորակ ուռուցքները ոչնչացնելու համար.

Ճառագայթման կենսաբանական ազդեցությունն այն է, որ խաթարում է կենսական ակտիվությունը, հատկապես արագ բազմացող բջիջները:

Համակարգչային տոմոգրաֆիա (CT)

Ռենտգեն համակարգչային տոմոգրաֆիայի մեթոդը հիմնված է պատկերի վերակառուցման վրահիվանդի մարմնի որոշակի հատված՝ գրանցելով այս հատվածի մեծ քանակությամբ ռենտգենյան պրոեկցիաներ՝ արված տարբեր անկյուններով։ Այս կանխատեսումները գրանցող սենսորներից տեղեկատվությունը մտնում է համակարգիչ, որը, ըստ հատուկ ծրագրի հաշվարկում էբաշխում ամուր նմուշի չափըուսումնասիրված բաժնում և ցուցադրում է ցուցադրման էկրանին: Ստացված պատկերըհիվանդի մարմնի հատվածը բնութագրվում է գերազանց պարզությամբ և բարձր տեղեկատվական բովանդակությամբ: Ծրագիրը թույլ է տալիսաճ պատկերի հակադրությունմեջ տասնյակ և նույնիսկ հարյուրավոր անգամներ: Սա ընդլայնում է մեթոդի ախտորոշիչ հնարավորությունները:

Տեսագրողներ (սարքեր՝ թվային ռենտգեն պատկերի մշակմամբ) ժամանակակից ստոմատոլոգիայում.

Ստոմատոլոգիայում ռենտգեն հետազոտությունը ախտորոշման հիմնական մեթոդն է։ Այնուամենայնիվ, ռենտգեն ախտորոշման մի շարք ավանդական կազմակերպչական և տեխնիկական առանձնահատկություններ այն դարձնում են ոչ այնքան հարմարավետ ինչպես հիվանդի, այնպես էլ ատամնաբուժական կլինիկաների համար: Սա, առաջին հերթին, հիվանդի` իոնացնող ճառագայթման հետ շփվելու անհրաժեշտությունն է, որը հաճախ օրգանիզմի վրա ստեղծում է զգալի ճառագայթային բեռ, դա նաև ֆոտոպրոցեսի կարիք է, հետևաբար` ֆոտոռեագենտների, այդ թվում. թունավորները. Սա, վերջապես, մեծ արխիվ է, ծանր թղթապանակներ և ռենտգեն ֆիլմերով ծրարներ:

Բացի այդ, ստոմատոլոգիայի զարգացման ներկայիս մակարդակը անբավարար է դարձնում մարդու աչքի ռադիոգրաֆիայի սուբյեկտիվ գնահատումը։ Ինչպես պարզվեց, ռենտգենյան պատկերում պարունակվող մոխրագույնի երանգների բազմազանությունից աչքն ընկալում է միայն 64-ը։

Ակնհայտ է, որ ատամնաալվեոլային համակարգի կոշտ հյուսվածքների հստակ և մանրամասն պատկեր ստանալու համար ճառագայթման նվազագույն ազդեցությամբ, անհրաժեշտ են այլ լուծումներ: Որոնումը հանգեցրեց այսպես կոչված ռադիոգրաֆիկ համակարգերի ստեղծմանը, տեսագրողներին՝ թվային ռադիոգրաֆիայի համակարգերին։

Առանց տեխնիկական մանրամասների, նման համակարգերի շահագործման սկզբունքը հետևյալն է. Ռենտգենյան ճառագայթումը օբյեկտի միջով ներթափանցում է ոչ թե լուսազգայուն թաղանթով, այլ հատուկ ներբերանային սենսորով (հատուկ էլեկտրոնային մատրիցով): Մատրիցից համապատասխան ազդանշանը փոխանցվում է թվայնացնող սարքին (անալոգային-թվային փոխարկիչ, ADC), որը այն վերածում է թվային ձևի և միացված է համակարգչին: Հատուկ ծրագրաշարը ստեղծում է ռենտգեն պատկեր համակարգչի էկրանին և թույլ է տալիս այն մշակել, պահել կոշտ կամ ճկուն պահեստային միջավայրում (կոշտ սկավառակ, անգործունյա սկավառակներ), տպել որպես նկար՝ որպես ֆայլ:

Թվային համակարգում ռենտգեն պատկերը կետերի հավաքածու է, որոնք ունեն թվային մոխրագույն մասշտաբի տարբեր արժեքներ: Ծրագրի կողմից տրամադրվող տեղեկատվական ցուցադրման օպտիմիզացումը հնարավորություն է տալիս համեմատաբար ցածր ճառագայթման չափաբաժնով ստանալ օպտիմալ շրջանակ պայծառության և կոնտրաստի առումով:

Ժամանակակից համակարգերում, որոնք ստեղծվել են, օրինակ, ֆիրմաների կողմից Trophy (Ֆրանսիա) կամ Schick (ԱՄՆ) շրջանակ ձևավորելիս օգտագործվում է մոխրագույնի 4096 երանգ, ազդեցության ժամանակը կախված է ուսումնասիրության առարկայից և միջինում հարյուրերորդ-տասանորդ է, ռադիացիոն ազդեցության կրճատում ֆիլմի նկատմամբ՝ մինչև 90% ներբերանային համակարգերի համար, մինչև 70%՝ համայնապատկերային տեսանկարահանողների համար։

Պատկերները մշակելիս տեսագրողները թույլ են տալիս.

1. Ստացեք դրական և բացասական պատկերներ, կեղծ գունավոր պատկերներ, դաջված պատկերներ:

2. Բարձրացրեք հակադրությունը և մեծացրեք պատկերի հետաքրքրության տարածքը:

3. Գնահատեք ատամնաբուժական հյուսվածքների և ոսկրային կառուցվածքների խտության փոփոխությունները, վերահսկեք ջրանցքի լցոնման միատեսակությունը:

4. Մեջ էնդոդոնտիկա որոշել ցանկացած կորության ալիքի երկարությունը, իսկ վիրահատության ժամանակ ընտրել իմպլանտի չափը 0,1 մմ ճշգրտությամբ։

5. Եզակի համակարգկարիեսի դետեկտոր Արհեստական ​​ինտելեկտի տարրերով նկարի վերլուծության մեջ թույլ է տալիս հայտնաբերել կարիեսը բիծի փուլում, արմատային կարիեսը և թաքնված կարիեսը:

* « Ф»-ն (3) բանաձևում վերաբերում է արտանետվող ալիքների երկարությունների ողջ տիրույթին և հաճախ կոչվում է «Ամբողջական էներգիայի հոսք»:

Ռենտգենյան ճառագայթները բարձր էներգիայի էլեկտրամագնիսական ճառագայթման տեսակ են: Այն ակտիվորեն օգտագործվում է բժշկության տարբեր ճյուղերում։

Ռենտգենյան ճառագայթները էլեկտրամագնիսական ալիքներ են, որոնց ֆոտոնների էներգիան էլեկտրամագնիսական ալիքների մասշտաբով գտնվում է ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման և գամմա ճառագայթման միջև (~10 eV-ից մինչև ~1 MeV), որը համապատասխանում է ~10^3-ից ~10^−2 անգստրոմ ալիքի երկարություններին: ~10^−7-ից մինչև 10^−12 մ): Այսինքն՝ դա անհամեմատ ավելի կոշտ ճառագայթում է, քան տեսանելի լույսը, որն այս մասշտաբով գտնվում է ուլտրամանուշակագույն և ինֆրակարմիր («ջերմային») ճառագայթների միջև։

Ռենտգենյան ճառագայթների և գամմա ճառագայթման սահմանը պայմանականորեն տարբերվում է. դրանց միջակայքերը հատվում են, գամմա ճառագայթները կարող են ունենալ 1 կՎ էներգիա։ Նրանք տարբերվում են իրենց ծագմամբ. գամմա ճառագայթներն արտանետվում են ատոմային միջուկներում տեղի ունեցող գործընթացների ժամանակ, մինչդեռ ռենտգենյան ճառագայթները՝ էլեկտրոնների (և՛ ազատ, և՛ ատոմների էլեկտրոնային թաղանթներում գտնվող) գործընթացների ժամանակ: Միևնույն ժամանակ, ինքնին ֆոտոնից անհնար է պարզել, թե որ գործընթացի ընթացքում է այն առաջացել, այսինքն՝ ռենտգենյան և գամմա տիրույթների բաժանումը հիմնականում կամայական է։

Ռենտգենյան տիրույթը բաժանված է «փափուկ ռենտգեն» և «կոշտ»: Նրանց միջև սահմանը գտնվում է 2 անգստրոմի և 6 կՎ էներգիայի ալիքի երկարության մակարդակում:

Ռենտգենյան գեներատորը խողովակ է, որի մեջ վակուում է առաջանում։ Կան էլեկտրոդներ՝ կաթոդ, որի վրա կիրառվում է բացասական լիցք, և դրական լիցքավորված անոդ։ Նրանց միջեւ լարումը տասնյակից հարյուրավոր կիլովոլտ է։ Ռենտգենյան ֆոտոնների առաջացումը տեղի է ունենում այն ​​ժամանակ, երբ էլեկտրոնները «կոտրվում են» կաթոդից և մեծ արագությամբ բախվում են անոդի մակերեսին։ Ստացված ռենտգենյան ճառագայթումը կոչվում է «bremsstrahlung», նրա ֆոտոնները տարբեր ալիքի երկարություններ ունեն։

Միաժամանակ առաջանում են բնորոշ սպեկտրի ֆոտոններ։ Անոդ նյութի ատոմների էլեկտրոնների մի մասը գրգռված է, այսինքն՝ այն գնում է դեպի ավելի բարձր ուղեծրեր, այնուհետև վերադառնում է իր բնականոն վիճակին՝ արձակելով որոշակի ալիքի երկարության ֆոտոններ։ Ռենտգենյան երկու տեսակներն էլ արտադրվում են ստանդարտ գեներատորում:

Հայտնաբերման պատմություն

1895 թվականի նոյեմբերի 8-ին գերմանացի գիտնական Վիլհելմ Կոնրադ Ռենտգենը հայտնաբերեց, որ որոշ նյութեր «կաթոդային ճառագայթների», այսինքն՝ կաթոդային ճառագայթների խողովակի կողմից առաջացած էլեկտրոնների հոսքի ազդեցության տակ, սկսում են փայլել։ Նա այս երևույթը բացատրեց որոշակի ռենտգենյան ճառագայթների ազդեցությամբ, ուստի («ռենտգենյան ճառագայթներ») այս ճառագայթումն այժմ շատ լեզուներով կոչվում է: Ավելի ուշ Վ.Կ. Ռենտգենն ուսումնասիրել է իր հայտնաբերած ֆենոմենը։ 1895 թվականի դեկտեմբերի 22-ին նա այս թեմայով դասախոսություն է կարդացել Վյուրցբուրգի համալսարանում։

Հետագայում պարզվել է, որ նախկինում նկատվել է ռենտգենյան ճառագայթում, սակայն հետո դրա հետ կապված երեւույթներին մեծ նշանակություն չի տրվել։ Կաթոդային խողովակը հայտնագործվել է շատ վաղուց, բայց մինչ Վ.Կ. Ռենտգեն, ոչ ոք առանձնապես ուշադրություն չդարձրեց դրա մոտ գտնվող լուսանկարչական թիթեղների սեւացմանը եւ այլն։ երեւույթներ. Անհայտ էր նաեւ ներթափանցող ճառագայթման վտանգը։

Տեսակները և դրանց ազդեցությունը մարմնի վրա

«Ռենտգեն»-ը թափանցող ճառագայթման ամենամեղմ տեսակն է։ Փափուկ ռենտգենյան ճառագայթների գերակտիվացումը նման է ուլտրամանուշակագույն ճառագայթմանը, բայց ավելի ծանր ձևով: Մաշկի վրա առաջանում է այրվածք, սակայն ախտահարումն ավելի խորն է, և այն շատ ավելի դանդաղ է լավանում։

Կոշտ ռենտգենը լիարժեք իոնացնող ճառագայթ է, որը կարող է հանգեցնել ճառագայթային հիվանդության: Ռենտգենյան քվանտան կարող է կոտրել սպիտակուցի մոլեկուլները, որոնք կազմում են մարդու մարմնի հյուսվածքները, ինչպես նաև գենոմի ԴՆԹ մոլեկուլները: Բայց նույնիսկ եթե ռենտգենյան քվանտը ջարդի ջրի մոլեկուլը, դա նշանակություն չունի. ձևավորվում են քիմիապես ակտիվ ազատ ռադիկալներ H և OH, որոնք իրենք ունակ են ազդել սպիտակուցների և ԴՆԹ-ի վրա: Ճառագայթային հիվանդությունը ընթանում է ավելի ծանր ձևով, այնքան ավելի շատ են տուժում արյունաստեղծ օրգանները։

Ռենտգենյան ճառագայթներն ունեն մուտագեն և քաղցկեղածին ակտիվություն։ Սա նշանակում է, որ ճառագայթման ժամանակ բջիջներում ինքնաբուխ մուտացիաների հավանականությունը մեծանում է, և երբեմն առողջ բջիջները կարող են վերածվել քաղցկեղի: Չարորակ ուռուցքների հավանականության բարձրացումը ցանկացած ազդեցության ստանդարտ հետևանք է, ներառյալ ռենտգենյան ճառագայթները: Ռենտգենյան ճառագայթները ներթափանցող ճառագայթման ամենաքիչ վտանգավոր տեսակն են, սակայն դրանք դեռ կարող են վտանգավոր լինել:

Ռենտգեն ճառագայթում. կիրառություն և ինչպես է այն աշխատում

Ռենտգեն ճառագայթումը օգտագործվում է բժշկության մեջ, ինչպես նաև մարդու գործունեության այլ ոլորտներում:

Ֆլյուորոսկոպիա և համակարգչային տոմոգրաֆիա

Ռենտգենյան ճառագայթների ամենատարածված օգտագործումը ֆտորոգրաֆիան է: Մարդու մարմնի «լռությունը» թույլ է տալիս մանրամասն պատկեր ստանալ ինչպես ոսկորների (դրանք առավել հստակ երևում են), այնպես էլ ներքին օրգանների պատկերներից։

Ռենտգենյան ճառագայթներում մարմնի հյուսվածքների տարբեր թափանցիկությունը կապված է դրանց քիմիական կազմի հետ: Ոսկրերի կառուցվածքի առանձնահատկությունն այն է, որ դրանք պարունակում են մեծ քանակությամբ կալցիում և ֆոսֆոր: Մնացած հյուսվածքները հիմնականում կազմված են ածխածնից, ջրածնից, թթվածնից և ազոտից։ Ֆոսֆորի ատոմը գրեթե երկու անգամ ավելի ծանր է թթվածնի ատոմից, իսկ կալցիումի ատոմը՝ 2,5 անգամ (ածխածինը, ազոտը և ջրածինը նույնիսկ ավելի թեթև են, քան թթվածինը)։ Այս առումով ոսկորներում ռենտգենյան ֆոտոնների կլանումը շատ ավելի մեծ է։

Բացի երկչափ «նկարներից», ռադիոգրաֆիան հնարավորություն է տալիս ստեղծել օրգանի եռաչափ պատկեր. այս տեսակի ռադիոգրաֆիան կոչվում է համակարգչային տոմոգրաֆիա։ Այդ նպատակների համար օգտագործվում են փափուկ ռենտգենյան ճառագայթներ: Մեկ պատկերում ստացված լուսարձակման քանակը փոքր է. այն մոտավորապես հավասար է 10 կմ բարձրության վրա գտնվող ինքնաթիռում 2 ժամ տևողությամբ թռիչքի ժամանակ ստացված լուսարձակմանը:

Ռենտգենյան թերությունների հայտնաբերումը թույլ է տալիս հայտնաբերել արտադրանքի փոքր ներքին թերությունները: Դրա համար օգտագործվում են կոշտ ռենտգենյան ճառագայթներ, քանի որ շատ նյութեր (օրինակ, մետաղը) վատ «կիսաթափանցիկ» են՝ իրենց բաղկացուցիչ նյութի բարձր ատոմային զանգվածի պատճառով։

Ռենտգենյան դիֆրակցիա և ռենտգենյան ֆլուորեսցենտային վերլուծություն

Ռենտգենյան ճառագայթներն ունեն հատկություններ, որոնք թույլ են տալիս մանրամասն ուսումնասիրել առանձին ատոմները: Ռենտգենյան դիֆրակցիոն անալիզը ակտիվորեն կիրառվում է քիմիայում (ներառյալ կենսաքիմիայում) և բյուրեղագրությունում։ Նրա գործողության սկզբունքը ռենտգենյան ճառագայթների դիֆրակցիոն ցրումն է բյուրեղների կամ բարդ մոլեկուլների ատոմներով։ Ռենտգենյան դիֆրակցիոն վերլուծության միջոցով որոշվել է ԴՆԹ-ի մոլեկուլի կառուցվածքը:

Ռենտգենյան ֆլուորեսցենտային վերլուծությունը թույլ է տալիս արագ որոշել նյութի քիմիական բաղադրությունը:

Գոյություն ունեն ճառագայթային թերապիայի բազմաթիվ ձևեր, բայց դրանք բոլորն էլ ներառում են իոնացնող ճառագայթման օգտագործումը: Ռադիոթերապիան բաժանվում է 2 տեսակի՝ կորպուսկուլյար և ալիքային։ Corpuscular-ը օգտագործում է ալֆա մասնիկների (հելիումի ատոմների միջուկներ), բետա մասնիկների (էլեկտրոններ), նեյտրոնների, պրոտոնների, ծանր իոնների հոսքեր։ Ալիքը օգտագործում է էլեկտրամագնիսական սպեկտրի ճառագայթներ՝ ռենտգենյան ճառագայթներ և գամմա:

Ռադիոթերապիայի մեթոդները հիմնականում օգտագործվում են ուռուցքաբանական հիվանդությունների բուժման համար։ Բանն այն է, որ ճառագայթումը հիմնականում ազդում է ակտիվորեն բաժանվող բջիջների վրա, ինչի պատճառով արյունաստեղծ օրգանները տուժում են այս կերպ (նրանց բջիջները անընդհատ բաժանվում են՝ արտադրելով ավելի ու ավելի շատ նոր կարմիր արյան բջիջներ): Քաղցկեղի բջիջները նույնպես անընդհատ բաժանվում են և ավելի խոցելի են ճառագայթման նկատմամբ, քան առողջ հյուսվածքները:

Օգտագործվում է ճառագայթման այնպիսի մակարդակ, որը ճնշում է քաղցկեղի բջիջների ակտիվությունը, մինչդեռ չափավոր կերպով ազդում է առողջների վրա: Ճառագայթման ազդեցության տակ դա ոչ թե բջիջների ոչնչացումն է որպես այդպիսին, այլ դրանց գենոմի` ԴՆԹ մոլեկուլների վնասը։ Քանդված գենոմով բջիջը կարող է գոյություն ունենալ որոշ ժամանակով, բայց այլեւս չի կարող բաժանվել, այսինքն՝ ուռուցքի աճը դադարում է։

Ճառագայթային թերապիան ռադիոթերապիայի ամենաթեթև ձևն է: Ալիքային ճառագայթումը ավելի մեղմ է, քան կորպուսուլյար ճառագայթումը, իսկ ռենտգենյան ճառագայթները ավելի մեղմ են, քան գամմա ճառագայթումը:

Հղիության ընթացքում

Հղիության ընթացքում իոնացնող ճառագայթման օգտագործումը վտանգավոր է։ Ռենտգենյան ճառագայթները մուտագեն են և կարող են պտղի շեղումներ առաջացնել: Ռենտգեն թերապիան անհամատեղելի է հղիության հետ. այն կարող է օգտագործվել միայն այն դեպքում, եթե արդեն որոշված ​​է աբորտ անել: Ֆտորոգրաֆիայի սահմանափակումներն ավելի մեղմ են, բայց առաջին ամիսներին դա նույնպես խստիվ արգելվում է։

Արտակարգ իրավիճակների դեպքում ռենտգեն հետազոտությունը փոխարինվում է մագնիսական ռեզոնանսային պատկերմամբ։ Բայց առաջին եռամսյակում էլ են փորձում խուսափել (այս մեթոդը վերջերս է ի հայտ եկել, և բացարձակ վստահությամբ կարելի է խոսել վնասակար հետևանքների բացակայության մասին)։

Միանշանակ վտանգ է առաջանում, երբ ենթարկվում է առնվազն 1 mSv ընդհանուր դոզայի (հին միավորներում՝ 100 mR): Պարզ ռենտգենով (օրինակ՝ ֆտորոգրաֆիա անցնելիս) հիվանդը ստանում է մոտ 50 անգամ ավելի քիչ։ Միանգամից նման չափաբաժին ստանալու համար անհրաժեշտ է մանրամասն համակարգչային տոմոգրաֆիա անցնել։

Այսինքն՝ հղիության վաղ փուլում 1-2 անգամ «ռենտգեն» անելու փաստը լուրջ հետևանքներով չի սպառնում (բայց ավելի լավ է դա չվտանգել):

Բուժում դրանով

Ռենտգենյան ճառագայթները հիմնականում օգտագործվում են չարորակ ուռուցքների դեմ պայքարում։ Այս մեթոդը լավ է, քանի որ այն բարձր արդյունավետություն ունի՝ սպանում է ուռուցքը։ Դա վատ է, քանի որ առողջ հյուսվածքները շատ ավելի լավը չեն, կան բազմաթիվ կողմնակի ազդեցություններ: Առանձնահատուկ վտանգի տակ են արյունաստեղծման օրգանները։

Գործնականում տարբեր մեթոդներ են օգտագործվում առողջ հյուսվածքների վրա ռենտգենյան ճառագայթների ազդեցությունը նվազեցնելու համար։ Ճառագայթներն ուղղված են անկյան տակ այնպես, որ դրանց հատման գոտում ուռուցք է առաջանում (դրա շնորհիվ էներգիայի հիմնական կլանումը տեղի է ունենում հենց այնտեղ): Երբեմն պրոցեդուրան կատարվում է շարժման մեջ՝ հիվանդի մարմինը ճառագայթման աղբյուրի համեմատ պտտվում է ուռուցքով անցնող առանցքի շուրջ։ Միևնույն ժամանակ, առողջ հյուսվածքները ճառագայթման գոտում են միայն երբեմն, իսկ հիվանդները՝ անընդհատ։

Ռենտգենյան ճառագայթներն օգտագործվում են որոշ արթրոզի և նմանատիպ հիվանդությունների, ինչպես նաև մաշկային հիվանդությունների բուժման համար։ Այս դեպքում ցավային սինդրոմը նվազում է 50-90%-ով։ Քանի որ այս դեպքում օգտագործվող ճառագայթումն ավելի մեղմ է, ուստի ուռուցքների բուժման ժամանակ առաջացողների նման կողմնակի ազդեցությունները չեն նկատվում։