Rentgen nurlanishi va uning qo'llanilishi. Rentgen nurlanishining qisqacha tavsifi. Tibbiyotda rentgen nurlaridan foydalanish
Rentgen nurlanishining qisqacha tavsifi
Rentgen nurlari - elektromagnit to'lqinlar (kvantlar oqimi, fotonlar), ularning energiyasi ultrabinafsha nurlanish va gamma nurlanish o'rtasidagi energiya shkalasida joylashgan (2-1-rasm). Rentgen fotonlari 100 eV dan 250 keV gacha energiyaga ega, bu chastotasi 3 × 10 16 Hz dan 6 × 10 19 Hz va to'lqin uzunligi 0,005-10 nm bo'lgan nurlanishga mos keladi. X-nurlari va gamma nurlarining elektromagnit spektrlari katta darajada bir-biriga mos keladi.
Guruch. 2-1. Elektromagnit nurlanish shkalasi
Ushbu ikki turdagi nurlanish o'rtasidagi asosiy farq ularning paydo bo'lish usulidir. Rentgen nurlari elektronlar ishtirokida (masalan, ularning oqimining sekinlashishi paytida), gamma nurlari esa ba'zi elementlar yadrolarining radioaktiv parchalanishi bilan olinadi.
Rentgen nurlari zaryadlangan zarrachalarning tezlashtirilgan oqimining sekinlashishi (bremsstrahlung deb ataladigan) yoki atomlarning elektron qobig'ida yuqori energiyali o'tishlar sodir bo'lganda (xarakterli nurlanish) hosil bo'lishi mumkin. Tibbiy asboblar rentgen nurlarini yaratish uchun rentgen naychalaridan foydalanadi (2-2-rasm). Ularning asosiy komponentlari katod va massiv anoddir. Anod va katod o'rtasidagi elektr potentsialidagi farq tufayli chiqarilgan elektronlar tezlashadi, ular sekinlashtirilgan material bilan to'qnashganda anodga etib boradi. Natijada, bremsstrahlung rentgen nurlari hosil bo'ladi. Elektronlarning anod bilan to'qnashuvi paytida ikkinchi jarayon ham sodir bo'ladi - elektronlar anod atomlarining elektron qobig'idan uriladi. Ularning joylarini atomning boshqa qobiqlaridan elektronlar egallaydi. Ushbu jarayon davomida rentgen nurlanishining ikkinchi turi hosil bo'ladi - spektri ko'p jihatdan anod materialiga bog'liq bo'lgan xarakterli rentgen nurlanishi. Anodlar ko'pincha molibden yoki volframdan tayyorlanadi. Olingan tasvirni yaxshilash uchun rentgen nurlarini fokuslash va filtrlash uchun maxsus qurilmalar mavjud.
Guruch. 2-2. Rentgen trubkasi qurilmasining sxemasi:
Tibbiyotda qo'llanilishini oldindan belgilab beruvchi rentgen nurlarining xususiyatlari penetratsion, floresan va fotokimyoviy ta'sirlardir. Rentgen nurlarining kirib borish kuchi va ularning inson tanasi va sun'iy materiallar to'qimalari tomonidan singishi radiatsiya diagnostikasida ulardan foydalanishni belgilaydigan eng muhim xususiyatlardir. To'lqin uzunligi qanchalik qisqa bo'lsa, rentgen nurlarining kirib borish kuchi shunchalik katta bo'ladi.
Kam energiya va nurlanish chastotasiga ega (mos ravishda eng katta to'lqin uzunligiga ega) "yumshoq" rentgen nurlari va qisqa to'lqin uzunligiga ega bo'lgan yuqori foton energiyasi va nurlanish chastotasiga ega "qattiq" rentgen nurlari mavjud. Rentgen nurlanishining to'lqin uzunligi (mos ravishda uning "qattiqligi" va penetratsion quvvati) rentgen trubkasiga qo'llaniladigan kuchlanishning kattaligiga bog'liq. Naychadagi kuchlanish qanchalik baland bo'lsa, elektron oqimining tezligi va energiyasi shunchalik katta bo'ladi va rentgen nurlarining to'lqin uzunligi shunchalik qisqa bo'ladi.
Modda orqali o'tadigan rentgen nurlanishining o'zaro ta'sirida unda sifat va miqdoriy o'zgarishlar yuz beradi. Rentgen nurlarining to'qimalar tomonidan yutilish darajasi har xil bo'lib, ob'ektni tashkil etuvchi elementlarning zichligi va atom og'irligi bilan belgilanadi. O'rganilayotgan ob'ekt (organ) tarkibidagi moddaning zichligi va atom og'irligi qanchalik baland bo'lsa, rentgen nurlari shunchalik ko'p so'riladi. Inson tanasida turli xil zichlikdagi to'qimalar va organlar (o'pka, suyaklar, yumshoq to'qimalar va boshqalar) mavjud bo'lib, bu rentgen nurlarining turli xil so'rilishini tushuntiradi. Ichki organlar va tuzilmalarni vizualizatsiya qilish turli organlar va to'qimalar tomonidan rentgen nurlarini singdirishdagi sun'iy yoki tabiiy farqga asoslanadi.
Tanadan o'tgan nurlanishni qayd qilish uchun uning ma'lum birikmalarning floresansini keltirib chiqarish va plyonkaga fotokimyoviy ta'sir ko'rsatish qobiliyati qo'llaniladi. Shu maqsadda floroskopiya uchun maxsus ekranlar va rentgenografiya uchun fotografik filmlar qo'llaniladi. Zamonaviy rentgen apparatlarida zaiflashtirilgan nurlanishni ro'yxatga olish uchun raqamli elektron detektorlarning maxsus tizimlari - raqamli elektron panellar qo'llaniladi. Bunday holda rentgen usullari raqamli deb ataladi.
Rentgen nurlarining biologik ta'siri tufayli, tekshiruv vaqtida bemorlarni himoya qilish juda muhimdir. Bunga erishiladi
imkon qadar qisqa ta'sir qilish muddati, floroskopiyani rentgenografiya bilan almashtirish, ionlashtiruvchi usullardan qat'iy asosli foydalanish, bemorni va xodimlarni nurlanish ta'siridan himoya qilish.
Rentgen nurlanishining qisqacha tavsifi - tushunchasi va turlari. "Rentgen nurlanishining qisqacha tavsifi" toifasining tasnifi va xususiyatlari 2017, 2018 yil.
X-NURLARI NURLARI
ko'rinmas nurlanish, har xil darajada bo'lsa-da, barcha moddalarga kirishga qodir. Bu to'lqin uzunligi taxminan 10-8 sm bo'lgan elektromagnit nurlanishdir.Ko'rinadigan yorug'lik kabi rentgen nurlari ham fotografik plyonkaning qorayishiga olib keladi. Bu xususiyat tibbiyot, sanoat va ilmiy tadqiqotlar uchun katta ahamiyatga ega. O'rganilayotgan ob'ektdan o'tib, keyin plyonkaga tushgan rentgen nurlanishi uning ichki tuzilishini tasvirlaydi. Turli materiallar uchun rentgen nurlanishining kirib borish kuchi har xil bo'lganligi sababli, ob'ektning unchalik shaffof bo'lmagan qismlari fotosuratda nurlanish yaxshi o'tadigan joylarga qaraganda yorqinroq joylarni beradi. Shunday qilib, suyak to'qimalari teri va ichki organlarni tashkil etuvchi to'qimalarga qaraganda rentgen nurlari uchun kamroq shaffofdir. Shuning uchun rentgenografiyada suyaklar engilroq joylar sifatida ko'rsatiladi va nurlanish uchun shaffofroq bo'lgan sinish joyini osongina aniqlash mumkin. Rentgenografiya stomatologiyada tishlarning ildizlaridagi karies va xo'ppozlarni aniqlashda, shuningdek, sanoatda quyma, plastmassa va kauchuklardagi yoriqlarni aniqlash uchun ham qo'llaniladi. X-nurlari kimyoda birikmalarni tahlil qilishda, fizikada esa kristallarning tuzilishini oʻrganishda qoʻllaniladi. Kimyoviy birikma orqali o'tadigan rentgen nurlari xarakterli ikkilamchi nurlanishni keltirib chiqaradi, uning spektroskopik tahlili kimyogarga birikma tarkibini aniqlash imkonini beradi. Kristalli moddaga tushganda, rentgen nurlari kristalning atomlari tomonidan tarqalib, fotografik plastinkada dog'lar va chiziqlarning aniq, muntazam naqshini beradi, bu kristalning ichki tuzilishini o'rnatishga imkon beradi. Saratonni davolashda rentgen nurlaridan foydalanish saraton hujayralarini o'ldirishiga asoslanadi. Biroq, u normal hujayralarga ham kiruvchi ta'sir ko'rsatishi mumkin. Shuning uchun rentgen nurlaridan foydalanishda juda ehtiyot bo'lish kerak. Rentgen nurlanishini nemis fizigi V.Rentgen (1845-1923) kashf etgan. Uning nomi ushbu nurlanish bilan bog'liq bo'lgan boshqa jismoniy atamalarda abadiylashtirilgan: ionlashtiruvchi nurlanish dozasining xalqaro birligi rentgen deb ataladi; rentgen apparati bilan olingan rasmga rentgenogramma deyiladi; Kasalliklarni tashxislash va davolash uchun rentgen nurlaridan foydalanadigan radiologik tibbiyot sohasi radiologiya deb ataladi. Rentgen nurlanishni 1895 yilda Vyurtsburg universitetida fizika professori bo'lganida kashf etgan. Katod nurlari (zararli trubkalarda elektron oqimlari) bilan tajriba o'tkazar ekan, u vakuum trubkasi yonida joylashgan, kristalli bariy siyanoplatinit bilan qoplangan ekran yorqin porlashini payqadi, garchi naychaning o'zi qora karton bilan qoplangan bo'lsa ham. Keyinchalik Rentgen o'zi kashf etgan noma'lum nurlarning o'tish qobiliyatini rentgen nurlari deb atagan, yutuvchi materialning tarkibiga bog'liqligini aniqladi. Shuningdek, u o'z qo'lining suyaklarini katod nurlari chiqarish trubkasi va bariy siyanoplatinit bilan qoplangan ekran orasiga qo'yib, tasvirini oldi. Rentgenning kashfiyotidan so'ng boshqa tadqiqotchilar tomonidan tajribalar o'tkazildi, ular bu nurlanishdan foydalanish uchun ko'plab yangi xususiyatlar va imkoniyatlarni kashf etdilar. M.Laue, V.Fridrix va P.Knippinglarning hissasi katta boʻlib, ular 1912-yilda kristalldan oʻtganda rentgen nurlarining difraksiyasini koʻrsatgan; 1913 yilda qizdirilgan katodli yuqori vakuumli rentgen trubkasini ixtiro qilgan V.Kulidj; 1913 yilda nurlanish to'lqin uzunligi va elementning atom raqami o'rtasidagi munosabatni o'rnatgan G. Mozeley; G. va L. Braggi, 1915 yilda rentgen nurlari difraksion tahlilining asoslarini ishlab chiqqani uchun Nobel mukofoti olgan.
RENTENG NURLARINI OLISH
Rentgen nurlanishi yuqori tezlikda harakatlanuvchi elektronlar materiya bilan o'zaro ta'sirlashganda paydo bo'ladi. Elektronlar har qanday moddaning atomlari bilan to'qnashganda, ular tezda kinetik energiyasini yo'qotadilar. Bunday holda, uning ko'p qismi issiqlikka aylanadi va kichik bir qism, odatda 1% dan kam bo'lsa, rentgen nurlari energiyasiga aylanadi. Bu energiya kvantlar shaklida chiqariladi - energiyaga ega, ammo dam olish massasi nolga teng bo'lgan fotonlar deb ataladigan zarralar. Rentgen fotonlari to'lqin uzunligiga teskari proportsional bo'lgan energiyasida farqlanadi. Rentgen nurlarini olishning an'anaviy usuli bilan to'lqin uzunliklarining keng diapazoni olinadi, bu rentgen spektri deb ataladi. Spektrda rasmda ko'rsatilganidek, aniq komponentlar mavjud. 1. Keng "uzluksizlik" uzluksiz spektr yoki oq nurlanish deb ataladi. Uning ustiga qo'yilgan o'tkir cho'qqilarga xarakterli rentgen nurlanish chiziqlari deyiladi. Butun spektr elektronlarning materiya bilan to'qnashuvi natijasi bo'lsa-da, uning keng qismi va chiziqlarining paydo bo'lish mexanizmlari boshqacha. Modda juda ko'p atomlardan iborat bo'lib, ularning har biri elektron qobiqlar bilan o'ralgan yadroga ega va ma'lum element atomining qobig'idagi har bir elektron ma'lum bir diskret energiya darajasini egallaydi. Odatda bu qobiqlar yoki energiya darajalari yadroga eng yaqin qobiqdan boshlab K, L, M va hokazo belgilar bilan belgilanadi. Etarli darajada yuqori energiyaga ega bo'lgan elektron atomga bog'langan elektronlardan biri bilan to'qnashganda, u elektronni qobig'idan chiqarib yuboradi. Bo'sh joyni qobiqdan boshqa elektron egallaydi, bu esa yuqori energiyaga mos keladi. Bu rentgen fotonni chiqarish orqali ortiqcha energiyani chiqaradi. Qobiq elektronlari diskret energiya qiymatlariga ega bo'lganligi sababli, hosil bo'lgan rentgen fotonlari ham diskret spektrga ega. Bu ma'lum to'lqin uzunliklari uchun o'tkir cho'qqilarga mos keladi, ularning o'ziga xos qiymatlari maqsadli elementga bog'liq. Xarakterli chiziqlar elektronning qaysi qobiqdan (K, L yoki M) chiqarilganiga qarab K-, L- va M-seriyalarni hosil qiladi. X-nurlarining toʻlqin uzunligi va atom raqami oʻrtasidagi bogʻliqlik Mozeley qonuni deb ataladi (2-rasm).
Agar elektron nisbatan og'ir yadro bilan to'qnashsa, u sekinlashadi va uning kinetik energiyasi taxminan bir xil energiyadagi rentgen foton shaklida chiqariladi. Agar u yadro yonidan uchib o'tsa, u energiyaning faqat bir qismini yo'qotadi, qolgan qismi esa uning yo'lida tushgan boshqa atomlarga o'tadi. Har bir energiya yo'qotish harakati ma'lum energiyaga ega fotonning chiqishiga olib keladi. Uzluksiz rentgen spektri paydo bo'ladi, uning yuqori chegarasi eng tez elektronning energiyasiga to'g'ri keladi. Bu uzluksiz spektrni shakllantirish mexanizmi va uzluksiz spektrning chegarasini o'rnatuvchi maksimal energiya (yoki minimal to'lqin uzunligi) hodisa elektronlarining tezligini aniqlaydigan tezlashtiruvchi kuchlanishga mutanosibdir. Spektral chiziqlar bombardimon qilingan nishonning materialini tavsiflaydi, uzluksiz spektr esa elektron nurning energiyasi bilan belgilanadi va maqsadli materialga deyarli bog'liq emas. Rentgen nurlarini nafaqat elektron bombardimon qilish, balki nishonni boshqa manbadan olingan rentgen nurlari bilan nurlantirish orqali ham olish mumkin. Biroq, bu holda, tushayotgan nurning energiyasining katta qismi xarakterli rentgen nurlari spektriga tushadi va uning juda kichik qismi uzluksiz spektrga tushadi. Shubhasiz, tushayotgan rentgen nurida energiyasi bombalangan elementning xarakterli chiziqlarini qo'zg'atish uchun etarli bo'lgan fotonlarni o'z ichiga olishi kerak. Xarakterli spektrdagi energiyaning yuqori foizi rentgen nurlarini qo'zg'atishning ushbu usulini ilmiy tadqiqotlar uchun qulay qiladi.
Rentgen naychalari. Elektronlarning materiya bilan o'zaro ta'siri natijasida rentgen nurlanishini olish uchun elektronlar manbai, ularni yuqori tezlikka tezlashtiradigan vositalar va elektron bombardimoniga dosh bera oladigan va rentgen nurlanishini hosil qiladigan nishonga ega bo'lish kerak. kerakli intensivlik. Bularning barchasiga ega bo'lgan qurilma rentgen trubkasi deb ataladi. Ilk tadqiqotchilar hozirgi tushirish quvurlari kabi "chuqur vakuum" quvurlaridan foydalanganlar. Ulardagi vakuum unchalik yuqori emas edi. Bo'shatish trubkalarida oz miqdorda gaz bo'ladi va kolba elektrodlariga katta potentsial farq qo'llanilganda, gaz atomlari musbat va manfiy ionlarga aylanadi. Ijobiy bo'lganlar manfiy elektrod (katod) tomon harakatlanadi va uning ustiga tushib, undan elektronlarni uradi va ular o'z navbatida musbat elektrod (anod) tomon harakatlanadi va uni bombardimon qilib, rentgen fotonlari oqimini hosil qiladi. . Coolidge tomonidan ishlab chiqilgan zamonaviy rentgen trubkasida (3-rasm) elektronlar manbai yuqori haroratga qizdirilgan volfram katodidir. Elektronlar anod (yoki antikatod) va katod o'rtasidagi yuqori potentsial farq tufayli yuqori tezlikka tezlashadi. Elektronlar atomlar bilan to'qnashmasdan anodga etib borishi kerakligi sababli, juda yuqori vakuum talab qilinadi, buning uchun trubka yaxshi evakuatsiya qilinishi kerak. Bu, shuningdek, qolgan gaz atomlarining ionlanish ehtimolini va ular bilan bog'liq yon oqimlarni kamaytiradi.
Elektronlar katodni o'rab turgan maxsus shakldagi elektrod orqali anodga qaratilgan. Bu elektrod fokuslovchi elektrod deb ataladi va katod bilan birgalikda trubaning "elektron projektori" ni hosil qiladi. Elektron bombardimon qilingan anod o'tga chidamli materialdan yasalgan bo'lishi kerak, chunki bombardimon elektronlarning kinetik energiyasining katta qismi issiqlikka aylanadi. Bundan tashqari, anod yuqori atom raqamiga ega bo'lgan materialdan tayyorlanishi ma'qul rentgen nurlarining rentabelligi atom sonining ortishi bilan ortadi. Atom raqami 74 bo'lgan volfram ko'pincha anod materiali sifatida tanlanadi.Rentgen naychalarining dizayni qo'llash shartlari va talablariga qarab har xil bo'lishi mumkin.
X-NURLARINI ANGILASH
Rentgen nurlarini aniqlashning barcha usullari ularning moddalar bilan o'zaro ta'siriga asoslangan. Detektorlar ikki xil bo'lishi mumkin: tasvirni beruvchi va bermaydigan. Birinchisiga rentgen-ftorografiya va floroskopiya asboblari kiradi, ularda rentgen nurlari o'rganilayotgan ob'ekt orqali o'tadi va uzatilgan nurlanish lyuminestsent ekran yoki plyonkaga kiradi. Tasvir o'rganilayotgan ob'ektning turli qismlari nurlanishni turli yo'llar bilan yutishi tufayli paydo bo'ladi - moddaning qalinligi va uning tarkibiga qarab. Lyuminestsent ekranli detektorlarda rentgen energiyasi to'g'ridan-to'g'ri kuzatiladigan tasvirga aylanadi, rentgenografiyada esa sezgir emulsiyaga yoziladi va faqat plyonka ishlab chiqilgandan keyin kuzatilishi mumkin. Ikkinchi turdagi detektorlarga rentgen nurlari energiyasi nurlanishning nisbiy intensivligini tavsiflovchi elektr signallariga aylanadigan turli xil qurilmalar kiradi. Bularga ionlash kameralari, Geiger hisoblagichi, proportsional hisoblagich, sintillyatsiya hisoblagichi va kadmiy sulfid va selenid asosidagi ba'zi maxsus detektorlar kiradi. Hozirgi vaqtda sintillyatsiya hisoblagichlarini keng energiya diapazonida yaxshi ishlaydigan eng samarali detektorlar deb hisoblash mumkin.
Shuningdek qarang Zarrachalar detektorlari. Detektor muammoning shartlarini hisobga olgan holda tanlanadi. Misol uchun, agar difraksiyalangan rentgen nurlanishining intensivligini aniq o'lchash zarur bo'lsa, u holda o'lchovlarni foizli fraktsiyalar aniqligi bilan amalga oshirishga imkon beruvchi hisoblagichlar qo'llaniladi. Agar juda ko'p difraksion nurlarni ro'yxatga olish kerak bo'lsa, u holda rentgen plyonkasidan foydalanish tavsiya etiladi, garchi bu holda intensivlikni bir xil aniqlik bilan aniqlash mumkin emas.
X-NURLARI VA GAMMA DEFEKTOSKOPIYA
Sanoatda rentgen nurlarining eng keng tarqalgan qo'llanilishidan biri bu material sifatini nazorat qilish va kamchiliklarni aniqlashdir. Rentgen usuli buzilmaydi, shuning uchun sinovdan o'tkazilayotgan material, agar talab qilinadigan talablarga javob berishi aniqlansa, undan maqsadli maqsadlarda foydalanish mumkin. Ham rentgen, ham gamma nuqsonlarini aniqlash rentgen nurlarining kirib borish kuchiga va uning materiallarga singishi xususiyatlariga asoslanadi. Penetratsion quvvat rentgen nurlari trubkasidagi tezlashtiruvchi kuchlanishga bog'liq bo'lgan rentgen fotonlarining energiyasi bilan belgilanadi. Shuning uchun qalin namunalar va og'ir metallardan olingan namunalar, masalan, oltin va uran, ularni o'rganish uchun yuqori kuchlanishli rentgen manbasini talab qiladi va nozik namunalar uchun past kuchlanishli manba etarli. Juda katta quyma va katta prokatning gamma-nurlari nuqsonlarini aniqlash uchun zarrachalarni 25 MeV va undan ortiq energiyaga tezlashtiradigan betatronlar va chiziqli tezlatgichlar qo'llaniladi. Materialda rentgen nurlarining yutilishi absorberning qalinligi d va yutilish koeffitsienti m ga bog'liq va I = I0e-md formulasi bilan aniqlanadi, bu erda I - absorber orqali o'tadigan nurlanishning intensivligi, I0 - tushayotgan nurlanishning intensivligi va e = 2,718 natural logarifmlarning asosidir. Berilgan material uchun rentgen nurlarining ma'lum to'lqin uzunligida (yoki energiyasida) yutilish koeffitsienti doimiy hisoblanadi. Ammo rentgen nurlari manbasining nurlanishi monoxromatik emas, balki to'lqin uzunliklarining keng spektrini o'z ichiga oladi, buning natijasida absorberning bir xil qalinligida yutilish nurlanishning to'lqin uzunligiga (chastotasiga) bog'liq. Metalllarni bosim bilan qayta ishlash bilan bog'liq bo'lgan barcha sanoat tarmoqlarida rentgen nurlanishi keng qo'llaniladi. Bundan tashqari, artilleriya barrellarini, oziq-ovqat mahsulotlarini, plastmassalarni sinash, elektron muhandislikdagi murakkab qurilmalar va tizimlarni sinash uchun ishlatiladi. (Rentgen nurlari o‘rniga neytron nurlaridan foydalanadigan neytronografiya ham xuddi shunday maqsadlarda qo‘llaniladi.) X-nurlari boshqa maqsadlarda ham qo‘llaniladi, masalan, rasmlarning haqiqiyligini aniqlash yoki asosiy qatlam ustidagi qo‘shimcha bo‘yoq qatlamlarini aniqlash. .
X-NURLARI DIFFRAKSIYASI
Rentgen nurlari diffraksiyasi qattiq jismlar - ularning atom tuzilishi va kristall shakli, shuningdek suyuqliklar, amorf jismlar va yirik molekulalar haqida muhim ma'lumotlarni beradi. Diffraktsiya usuli atomlararo masofalarni aniq (10-5 dan kam xato bilan) aniqlash, kuchlanish va nuqsonlarni aniqlash, monokristallarning yo'nalishini aniqlash uchun ham qo'llaniladi. Difraksion naqsh noma'lum materiallarni aniqlay oladi, shuningdek, namunadagi aralashmalar mavjudligini aniqlaydi va ularni aniqlaydi. Zamonaviy fizikaning rivojlanishi uchun rentgen nurlari diffraktsiyasi usulining ahamiyatini ortiqcha baholab bo'lmaydi, chunki moddaning xususiyatlarini zamonaviy tushunish oxir-oqibatda turli xil kimyoviy birikmalardagi atomlarning joylashishi, bog'lanishlarning tabiati haqidagi ma'lumotlarga asoslanadi. ular orasida va strukturaviy nuqsonlar bo'yicha. Ushbu ma'lumotni olishning asosiy vositasi rentgen nurlarining diffraktsiya usulidir. Rentgen difraksion kristallografiyasi tirik organizmlarning genetik materiali bo'lgan dezoksiribonuklein kislotasi (DNK) kabi murakkab yirik molekulalarning tuzilishini aniqlash uchun zarurdir. Rentgen nurlari kashf etilgandan so'ng, ilmiy va tibbiy qiziqish ushbu nurlanishning jismlarga kirib borish qobiliyatiga va uning tabiatiga qaratildi. Yoriqlar va difraksion panjaralarda rentgen nurlarining diffraktsiyasi bo'yicha o'tkazilgan tajribalar shuni ko'rsatdiki, u elektromagnit nurlanishga tegishli bo'lib, 10-8-10-9 sm tartibdagi to'lqin uzunligiga ega.Bundan oldinroq olimlar, xususan, U.Barlou buni taxmin qilishgan. tabiiy kristallarning muntazam va simmetrik shakli kristallni tashkil etuvchi atomlarning tartibli joylashishi bilan bog'liq. Ba'zi hollarda Barlou kristall tuzilishini to'g'ri bashorat qila oldi. Prognoz qilingan atomlararo masofalarning qiymati 10-8 sm bo'lgan.Atomlararo masofalarning rentgen to'lqin uzunligi tartibida bo'lishi ularning diffraktsiyasini kuzatish imkonini berdi. Natijada fizika tarixidagi eng muhim eksperimentlardan biri g'oyasi paydo bo'ldi. M. Laue ushbu g'oyaning eksperimental sinovini tashkil etdi, uni hamkasblari V. Fridrix va P. Knipping amalga oshirdi. 1912 yilda ularning uchtasi rentgen nurlari diffraktsiyasi natijalari bo'yicha o'z ishlarini nashr etishdi. Rentgen nurlari diffraktsiyasining tamoyillari. Rentgen nurlari diffraktsiyasi hodisasini tushunish uchun quyidagi tartibda ko'rib chiqish kerak: birinchidan, rentgen nurlarining spektri, ikkinchidan, kristall strukturasining tabiati va uchinchidan, diffraktsiya hodisasining o'zi. Yuqorida aytib o'tilganidek, xarakterli rentgen nurlanishi anod materiali bilan belgilanadigan yuqori darajadagi monoxromatiklikdagi bir qator spektral chiziqlardan iborat. Filtrlar yordamida siz ulardan eng kuchlisini tanlashingiz mumkin. Shuning uchun anod materialini mos ravishda tanlab, juda aniq belgilangan to'lqin uzunligi qiymatiga ega deyarli monoxromatik nurlanish manbasini olish mumkin. Xarakterli nurlanishning to'lqin uzunliklari odatda xrom uchun 2,285 dan kumush uchun 0,558 gacha (turli elementlar uchun qiymatlar oltita muhim raqamga ma'lum). Xarakterli spektr anodga tushayotgan elektronlarning sekinlashishi hisobiga ancha past intensivlikdagi uzluksiz "oq" spektr ustiga qo'yilgan. Shunday qilib, har bir anoddan ikkita turdagi nurlanishni olish mumkin: xarakterli va bremsstrahlung, ularning har biri o'ziga xos tarzda muhim rol o'ynaydi. Kristall strukturasidagi atomlar bir xil hujayralar ketma-ketligini - fazoviy panjarani hosil qilib, muntazam oraliqlarda joylashgan. Ba'zi panjaralar (masalan, ko'pchilik oddiy metallar uchun) juda oddiy, boshqalari (masalan, oqsil molekulalari uchun) juda murakkab. Kristal strukturasi quyidagilar bilan tavsiflanadi: agar bitta hujayraning biron bir berilgan nuqtasidan qo'shni hujayraning mos keladigan nuqtasiga siljish bo'lsa, u holda aynan bir xil atom muhiti topiladi. Va agar biron bir atom bitta hujayraning u yoki bu nuqtasida joylashgan bo'lsa, u holda xuddi shu atom har qanday qo'shni hujayraning ekvivalent nuqtasida joylashgan bo'ladi. Bu tamoyil mukammal, ideal tartiblangan kristal uchun qat'iy amal qiladi. Biroq, ko'pgina kristallar (masalan, metall qattiq eritmalar) ma'lum darajada tartibsizdir; kristallografik ekvivalent joylarni turli atomlar egallashi mumkin. Bunday hollarda, har bir atomning joylashuvi emas, balki faqat atomning ko'p sonli zarrachalar (yoki hujayralar) ustidagi "statistik o'rtacha" pozitsiyasi aniqlanadi. Diffraktsiya hodisasi OPTICS maqolasida muhokama qilinadi va o'quvchi davom etishdan oldin ushbu maqolaga murojaat qilishi mumkin. Bu shuni ko'rsatadiki, agar to'lqinlar (masalan, tovush, yorug'lik, rentgen nurlari) kichik tirqish yoki teshikdan o'tsa, ikkinchisini to'lqinlarning ikkilamchi manbai deb hisoblash mumkin va tirqish yoki teshikning tasviri o'zgaruvchan yorug'likdan iborat. va quyuq chiziqlar. Bundan tashqari, agar teshiklar yoki tirqishlarning davriy tuzilishi mavjud bo'lsa, u holda turli teshiklardan kelayotgan nurlarning kuchaytiruvchi va susaytiruvchi interferentsiyasi natijasida aniq diffraktsiya naqshlari paydo bo'ladi. Rentgen nurlari diffraktsiyasi - bu jamoaviy tarqalish hodisasi bo'lib, unda teshiklar va tarqalish markazlari rolini kristall strukturaning davriy joylashtirilgan atomlari o'ynaydi. Ularning tasvirlarining ma'lum burchaklardagi o'zaro kuchayishi yorug'likning uch o'lchovli diffraktsiya panjarasida diffraktsiyasi natijasida paydo bo'ladigan diffraktsiya naqshini beradi. Tarqalish tushayotgan rentgen nurlanishining kristalldagi elektronlar bilan o'zaro ta'siri tufayli yuzaga keladi. Rentgen nurlanishining to'lqin uzunligi atomning o'lchamlari bilan bir xil bo'lganligi sababli, tarqoq rentgen nurlanishining to'lqin uzunligi hodisaning uzunligi bilan bir xil bo'ladi. Bu jarayon tushayotgan rentgen nurlari ta'sirida elektronlarning majburiy tebranishlari natijasidir. Keling, rentgen nurlari tushadigan bog'langan elektronlar bulutiga (yadroni o'rab turgan) ega bo'lgan atomni ko'rib chiqaylik. Barcha yo'nalishdagi elektronlar bir vaqtning o'zida hodisani tarqatadi va har xil intensivlikda bo'lsa ham, bir xil to'lqin uzunlikdagi o'zlarining rentgen nurlanishini chiqaradi. Tarqalgan nurlanishning intensivligi elementning atom raqamiga bog'liq, chunki atom raqami tarqalishda ishtirok eta oladigan orbital elektronlar soniga teng. (Intensivlikning sochiluvchi elementning atom raqamiga va intensivlik oʻlchanadigan yoʻnalishga bogʻliqligi kristallar tuzilishini tahlil qilishda nihoyatda muhim rol oʻynaydigan atomik sochilish omili bilan tavsiflanadi.) Keling, kristall strukturasida bir-biridan bir xil masofada joylashgan chiziqli atomlar zanjirini tanlang va ularning diffraktsiya naqshini ko'rib chiqing. Rentgen nurlari spektri uzluksiz qismdan ("uzluksiz") va anod materiali bo'lgan elementga xos bo'lgan yanada zichroq chiziqlar to'plamidan iborat ekanligi allaqachon qayd etilgan. Aytaylik, biz uzluksiz spektrni filtrladik va atomlarning chiziqli zanjiriga yo'naltirilgan deyarli monoxromatik rentgen nuriga ega bo'ldik. Agar qo'shni atomlar tomonidan tarqalgan to'lqinlar yo'llari orasidagi farq to'lqin uzunligining karrali bo'lsa, kuchaytirish sharti (kuchaytiruvchi interferensiya) qondiriladi. Agar nur a (davr) oraliqlari bilan ajratilgan atomlar chizig'iga a0 burchak ostida tushsa, u holda a diffraktsiya burchagi uchun daromadga mos keladigan yo'l farqi a(cos a - cosa0) = hl shaklida yoziladi, bu erda. l - to'lqin uzunligi va h - butun son (4 va 5-rasm).
Ushbu yondashuvni uch o'lchovli kristallga kengaytirish uchun faqat kristalldagi ikkita boshqa yo'nalishdagi atomlar qatorini tanlash va a, b va c davrlari bo'lgan uchta kristall o'q uchun shu tarzda olingan uchta tenglamani birgalikda hal qilish kerak. Qolgan ikkita tenglama
Bular rentgen nurlari diffraktsiyasi uchun uchta asosiy Laue tenglamalari bo'lib, h, k va c raqamlari diffraktsiya tekisligi uchun Miller indekslari hisoblanadi.
Shuningdek qarang KRISTALLAR VA KRISTALLOGRAFIYA. Har qanday Laue tenglamalarini, masalan, birinchisini ko'rib chiqsak, a, a0, l doimiylar va h = 0, 1, 2, ... bo'lganligi sababli, uning yechimi bilan konuslar to'plami sifatida ifodalanishi mumkinligini ko'rish mumkin. umumiy o'q a (5-rasm). Xuddi shu narsa b va c yo'nalishlari uchun ham amal qiladi. Uch o'lchovli sochilishning (diffraktsiya) umumiy holatida uchta Laue tenglamalari umumiy yechimga ega bo'lishi kerak, ya'ni. har bir o'qda joylashgan uchta difraksion konus kesishishi kerak; kesishishning umumiy chizig'i rasmda ko'rsatilgan. 6. Tenglamalarning birgalikdagi yechimi Bregg-Vulf qonuniga olib keladi:
l = 2(d/n)sinq, bu yerda d - h, k va c indeksli tekisliklar orasidagi masofa (davr), n = 1, 2, ... butun sonlar (diffraktsiya tartibi), q - burchak. diffraktsiya sodir bo'lgan kristall tekisligi bilan tushgan nur (shuningdek, diffraksiya) orqali hosil bo'ladi. Monoxromatik rentgen nurlari yo'lida joylashgan monokristal uchun Bragg-Vulf qonuni tenglamasini tahlil qilib, diffraktsiyani kuzatish oson emas degan xulosaga kelishimiz mumkin, chunki l va q aniqlangan va sinq DIFFRAKSION TAHLIL USULLARI
Laue usuli. Laue usuli rentgen nurlarining doimiy "oq" spektridan foydalanadi, u statsionar monokristalga yo'naltiriladi. d davrining ma'lum bir qiymati uchun Bragg-Vulf shartiga mos keladigan to'lqin uzunligi butun spektrdan avtomatik ravishda tanlanadi. Shu tarzda olingan Laue naqshlari difraksiyalangan nurlarning yo'nalishlarini va, demak, kristall tekisliklarning yo'nalishini baholashga imkon beradi, bu esa kristallning simmetriyasi, yo'nalishi va mavjudligi haqida muhim xulosalar chiqarishga imkon beradi. undagi nuqsonlar haqida. Biroq, bu holda, fazoviy davr haqida ma'lumot yo'qoladi d. Shaklda. 7 Lauegram misolini ko'rsatadi. Rentgen plyonkasi kristallning rentgen nurlari manbadan tushgan tomoniga qarama-qarshi tomonda joylashgan edi.
Debay-Sherrer usuli (polikristal namunalar uchun). Oldingi usuldan farqli o'laroq, bu erda monoxromatik nurlanish (l = const) qo'llaniladi va burchak q o'zgaradi. Bunga tasodifiy yo'naltirilgan ko'plab kichik kristalitlardan tashkil topgan polikristal namunadan foydalanish orqali erishiladi, ular orasida Bragg-Vulf shartini qondiradiganlari ham bor. Difraksion nurlar konuslarni hosil qiladi, ularning o'qi rentgen nurlari bo'ylab yo'naltiriladi. Rasmga tushirish uchun odatda silindrsimon kassetada rentgen plyonkasining tor chizig'i ishlatiladi va rentgen nurlari plyonkadagi teshiklar orqali diametr bo'ylab tarqaladi. Shu tarzda olingan debyegramma (8-rasm) d davri haqida aniq ma'lumotlarni o'z ichiga oladi, ya'ni. kristallning tuzilishi haqida, lekin Lauegram o'z ichiga olgan ma'lumot bermaydi. Shuning uchun ikkala usul ham bir-birini to'ldiradi. Debay-Sherrer usulining ba'zi ilovalarini ko'rib chiqamiz.
Kimyoviy elementlar va birikmalarni aniqlash. Debyegrammada aniqlangan q burchakdan berilgan element yoki birikmaning tekisliklararo masofa d xarakteristikasini hisoblash mumkin. Hozirgi vaqtda d qiymatlarining ko'plab jadvallari tuzilgan bo'lib, ular nafaqat u yoki bu kimyoviy element yoki birikmani, balki har doim ham kimyoviy tahlilni bermaydigan bir xil moddaning turli fazaviy holatini aniqlashga imkon beradi. Shuningdek, d davrining konsentratsiyaga bog'liqligidan o'rinbosar qotishmalarda ikkinchi komponent tarkibini yuqori aniqlik bilan aniqlash mumkin.
Stress tahlili. Kristallardagi turli yo'nalishlar uchun tekisliklararo oraliqlarning o'lchangan farqidan materialning elastik modulini bilib, undagi kichik kuchlanishlarni yuqori aniqlik bilan hisoblash mumkin.
Kristallardagi imtiyozli yo'nalishni o'rganish. Agar polikristal namunadagi kichik kristallitlar to'liq tasodifiy yo'naltirilmagan bo'lsa, u holda Debyegramdagi halqalar turli intensivlikka ega bo'ladi. Belgilangan afzal yo'nalish mavjud bo'lganda, intensivlik maksimallari tasvirning alohida nuqtalarida to'planadi, ular bitta kristal uchun tasvirga o'xshash bo'ladi. Masalan, chuqur sovuq prokat paytida metall qatlam to'qimalarga ega bo'ladi - kristallitlarning aniq yo'nalishi. Debaygrammaga ko'ra, materialning sovuq ishlov berish xususiyatini hukm qilish mumkin.
Don o'lchamlarini o'rganish. Agar polikristalning don hajmi 10-3 sm dan ortiq bo'lsa, Debyegramdagi chiziqlar alohida dog'lardan iborat bo'ladi, chunki bu holda kristallitlar soni burchak qiymatlarining butun diapazonini qoplash uchun etarli emas. q. Agar kristallit hajmi 10-5 sm dan kam bo'lsa, u holda diffraktsiya chiziqlari kengayadi. Ularning kengligi kristallitlarning o'lchamiga teskari proportsionaldir. Kengayish xuddi shu sababga ko'ra sodir bo'ladi, chunki yoriqlar sonining kamayishi diffraktsiya panjarasining ruxsatini kamaytiradi. Rentgen nurlanishi 10-7-10-6 sm oralig'ida don o'lchamlarini aniqlash imkonini beradi.
Yagona kristallar uchun usullar. Kristalning diffraktsiyasi nafaqat fazoviy davr haqida, balki diffraktsiya tekisliklarining har bir to'plamining yo'nalishi haqida ham ma'lumot berish uchun aylanuvchi monokristalning usullari qo'llaniladi. Kristalga monoxromatik rentgen nurlari tushadi. Kristal asosiy o'q atrofida aylanadi, buning uchun Laue tenglamalari qondiriladi. Bunday holda, Bragg-Vulf formulasiga kiritilgan q burchak o'zgaradi. Diffraktsiya maksimallari plyonkaning silindrsimon yuzasi bilan Laue difraksion konuslarining kesishgan joyida joylashgan (9-rasm). Natijada rasmda ko'rsatilgan turdagi difraksion naqsh hosil bo'ladi. 10. Biroq, bir nuqtada turli xil diffraktsiya tartiblarining bir-biriga mos kelishi tufayli asoratlar mumkin. Agar kristalning aylanishi bilan bir vaqtda film ham ma'lum bir tarzda harakatlantirilsa, usul sezilarli darajada yaxshilanishi mumkin.
Suyuqlik va gazlarni o'rganish. Ma'lumki, suyuqliklar, gazlar va amorf jismlar to'g'ri kristall tuzilishga ega emas. Ammo bu erda ham molekulalardagi atomlar o'rtasida kimyoviy bog'lanish mavjud, buning natijasida ular orasidagi masofa deyarli doimiy bo'lib qoladi, garchi molekulalarning o'zi kosmosda tasodifiy yo'naltirilgan bo'lsa. Bunday materiallar nisbatan kam miqdordagi surtilgan maksimallar bilan diffraktsiya naqshini ham beradi. Bunday rasmni zamonaviy usullar bilan qayta ishlash hatto bunday kristal bo'lmagan materiallarning tuzilishi haqida ma'lumot olish imkonini beradi.
SPEKTRKIMYOVIY RENTENGAN TAHLILI
Rentgen nurlari kashf etilganidan bir necha yil o'tgach, Ch. Barkla (1877-1944) moddaga yuqori energiyali rentgen nurlari oqimi ta'sir qilganda, elementga xos bo'lgan ikkilamchi lyuminestsent rentgen nurlanishi hosil bo'lishini aniqladi. o'rganilmoqda. Oradan koʻp oʻtmay G. Mozili oʻzining bir qator tajribalarida turli elementlarning elektron bombardimon qilinishi natijasida olingan birlamchi xarakterli rentgen nurlanishining toʻlqin uzunliklarini oʻlchadi va toʻlqin uzunligi va atom raqami oʻrtasidagi bogʻliqlikni aniqladi. Bu tajribalar va Bragning rentgen spektrometrini ixtiro qilishi spektrokimyoviy rentgen tahliliga asos soldi. Kimyoviy tahlil uchun rentgen nurlarining imkoniyatlari darhol tan olindi. Spektrograflar fotoplastinkada ro'yxatdan o'tgan holda yaratilgan bo'lib, unda o'rganilayotgan namuna rentgen trubasining anodi bo'lib xizmat qilgan. Afsuski, bu usul juda mashaqqatli bo'lib chiqdi va shuning uchun faqat kimyoviy tahlilning odatiy usullari qo'llanilmaganda ishlatilgan. Analitik rentgen spektroskopiyasi sohasidagi innovatsion tadqiqotlarning yorqin namunasi 1923 yilda G. Xevsi va D. Koster tomonidan yangi element - gafniyning kashf etilishi bo'ldi. Ikkinchi jahon urushi davrida rentgenografiya uchun yuqori quvvatli rentgen naychalari va radiokimyoviy oʻlchovlar uchun sezgir detektorlarning yaratilishi keyingi yillarda rentgen spektrografiyasining tez oʻsishiga katta hissa qoʻshdi. Ushbu usul tahlilning tezligi, qulayligi, buzilmasligi va to'liq yoki qisman avtomatlashtirish imkoniyati tufayli keng tarqaldi. U atom raqami 11 (natriy) dan katta bo'lgan barcha elementlarning miqdoriy va sifat tahlili muammolarida qo'llaniladi. X-nurli spektrokimyoviy tahlil odatda namunadagi muhim tarkibiy qismlarni aniqlash uchun qo'llanilsa ham (0,1-100% dan), ba'zi hollarda u 0,005% va undan pastroq konsentratsiyalarga mos keladi.
Rentgen spektrometri. Zamonaviy rentgen spektrometri uchta asosiy tizimdan iborat (11-rasm): qo'zg'alish tizimlari, ya'ni. volfram yoki boshqa o'tga chidamli materialdan yasalgan anodli rentgen trubkasi va quvvat manbai; tahlil tizimlari, ya'ni. ikkita ko'p yoriqli kollimatorli analizator kristalli, shuningdek, nozik sozlash uchun spektrogoniometer; va Geiger yoki proportsional yoki sintillyatsion hisoblagichga ega ro'yxatga olish tizimlari, shuningdek, rektifikator, kuchaytirgich, hisoblagichlar va diagramma yozuvchisi yoki boshqa yozish moslamasi.
X-nurli lyuminestsent tahlil. Tahlil qilingan namuna hayajonli rentgen nurlari yo'lida joylashgan. Tekshiriladigan namunaning hududi odatda kerakli diametrli teshikka ega niqob bilan ajratiladi va radiatsiya parallel nur hosil qiluvchi kollimatordan o'tadi. Analizator kristalining orqasida tirqishli kollimator detektor uchun difraksiyalangan nurlanishni chiqaradi. Odatda, maksimal burchak q 80–85° bilan chegaralanadi, shuning uchun analizator kristalida faqat to‘lqin uzunligi l tekisliklararo masofa d bilan l tengsizlik bilan bog‘liq bo‘lgan rentgen nurlarigina diffraktsiya qilishi mumkin. X-nurli mikrotahlil. Yuqorida tavsiflangan yassi analizator kristall spektrometri mikroanaliz uchun moslashtirilishi mumkin. Bunga asosiy rentgen nurlari yoki namuna tomonidan chiqarilgan ikkilamchi nurni toraytirish orqali erishiladi. Biroq, namunaning samarali o'lchamining yoki radiatsiya diafragmasining pasayishi qayd etilgan diffraksiyalangan nurlanishning intensivligining pasayishiga olib keladi. Ushbu usulni takomillashtirishga egri kristalli spektrometr yordamida erishish mumkin, bu nafaqat kollimator o'qiga parallel nurlanishni emas, balki divergent nurlanishning konusini ro'yxatga olish imkonini beradi. Bunday spektrometr yordamida 25 mkm dan kichik zarrachalarni aniqlash mumkin. R.Kasten tomonidan ixtiro qilingan rentgen elektron zondi mikroanalizatorida tahlil qilinayotgan namunaning hajmini yanada kattaroq qisqartirishga erishiladi. Bu erda namunaning xarakterli rentgen nurlari emissiyasi yuqori darajada fokuslangan elektron nurlar tomonidan qo'zg'atiladi, so'ngra egilgan kristalli spektrometr tomonidan tahlil qilinadi. Bunday qurilma yordamida diametri 1 mkm bo'lgan namunadagi 10-14 g gacha bo'lgan moddaning miqdorini aniqlash mumkin. Namunani elektron nurli skanerlash qurilmalari ham ishlab chiqilgan bo'lib, ular yordamida xarakterli nurlanishi spektrometrga sozlangan element namunasi bo'yicha taqsimlanishning ikki o'lchovli naqshini olish mumkin.
TIBBIY RENTENGNOZ TASHXISI
Rentgen texnologiyasining rivojlanishi ta'sir qilish vaqtini sezilarli darajada qisqartirdi va tasvirlar sifatini yaxshiladi, hatto yumshoq to'qimalarni ham o'rganish imkonini berdi.
Florografiya. Ushbu diagnostika usuli shaffof ekrandan soya tasvirini suratga olishdan iborat. Bemor rentgen nurlari manbai va fosforning tekis ekrani (odatda seziy yodid) orasiga joylashtiriladi, u rentgen nurlari ta'sirida porlaydi. Turli darajadagi zichlikdagi biologik to'qimalar turli darajadagi intensivlikdagi rentgen nurlanishining soyalarini yaratadi. Radiolog floresan ekranda soya tasvirini tekshiradi va tashxis qo'yadi. Ilgari, rentgenolog tasvirni tahlil qilish uchun ko'rish qobiliyatiga tayangan. Endi tasvirni kuchaytiradigan, televizor ekranida ko'rsatadigan yoki kompyuter xotirasiga ma'lumotlarni yozib oladigan turli xil tizimlar mavjud.
Radiografiya. Rentgen tasvirini to'g'ridan-to'g'ri fotografik plyonkaga yozib olish rentgenografiya deb ataladi. Bunday holda, o'rganilayotgan organ rentgen nurlari manbai va plyonka o'rtasida joylashgan bo'lib, u organning ma'lum bir vaqtda holati haqida ma'lumotni oladi. Takroriy rentgenografiya uning keyingi evolyutsiyasini baholashga imkon beradi. Rentgenografiya sizga asosan kaltsiydan iborat bo'lgan va rentgen nurlari uchun shaffof bo'lmagan suyak to'qimalarining yaxlitligini, shuningdek mushak to'qimalarining yorilishini juda aniq tekshirish imkonini beradi. Uning yordami bilan stetoskop yoki tinglashdan ko'ra yaxshiroq, o'pkaning holati yallig'lanish, sil kasalligi yoki suyuqlik mavjudligida tahlil qilinadi. Rentgenografiya yordamida yurakning hajmi va shakli, shuningdek, yurak xastaligi bilan og'rigan bemorlarda uning o'zgarishlar dinamikasi aniqlanadi.
kontrast moddalar. Tananing rentgen nurlanishiga shaffof bo'lgan qismlari va alohida organlarning bo'shliqlari, agar ular tanaga zararsiz kontrast modda bilan to'ldirilgan bo'lsa, ko'rinadi, ammo ichki organlarning shaklini tasavvur qilish va ularning faoliyatini tekshirish imkonini beradi. Bemor kontrast moddalarni og'iz orqali qabul qiladi (masalan, oshqozon-ichak traktini o'rganishda bariy tuzlari) yoki ular tomir ichiga yuboriladi (buyrak va siydik yo'llarini o'rganishda yod o'z ichiga olgan eritmalar kabi). Biroq so'nggi yillarda bu usullar radioaktiv atomlar va ultratovushlardan foydalanishga asoslangan diagnostika usullari bilan almashtirildi.
Kompyuter tomografiyasi. 1970-yillarda tananing yoki uning qismlarining to'liq fotosuratiga asoslangan rentgen diagnostikasining yangi usuli ishlab chiqildi. Yupqa qatlamlar ("bo'limlar") tasvirlari kompyuter tomonidan qayta ishlanadi va yakuniy tasvir monitor ekranida ko'rsatiladi. Ushbu usul kompyuter rentgen tomografiyasi deb ataladi. U zamonaviy tibbiyotda infiltratlar, o'smalar va boshqa miya kasalliklarini tashxislash, shuningdek, tanadagi yumshoq to'qimalar kasalliklarini tashxislash uchun keng qo'llaniladi. Ushbu usul xorijiy kontrast moddalarni kiritishni talab qilmaydi va shuning uchun an'anaviy usullarga qaraganda tezroq va samaraliroq.
RENTENGNOR NURLARINING BIOLOGIK HARAKATI
Rentgen nurlanishining zararli biologik ta'siri uni Rentgen tomonidan kashf qilinganidan keyin ko'p o'tmay aniqlangan. Ma'lum bo'lishicha, yangi nurlanish kuchli quyosh yonishi (eritema) kabi bir narsaga olib kelishi mumkin, ammo terining chuqurroq va doimiy shikastlanishi bilan birga keladi. Ko'rinadigan yaralar ko'pincha saratonga aylanadi. Ko'p hollarda barmoqlar yoki qo'llar amputatsiya qilinishi kerak edi. O'limlar ham bo'lgan. Ta'sir qilish vaqti va dozasini kamaytirish, ekranlash (masalan, qo'rg'oshin) va masofadan boshqarish pultlari yordamida terining shikastlanishidan qochish mumkinligi aniqlandi. Ammo asta-sekin rentgen nurlari ta'sirining boshqa, uzoq muddatli ta'siri aniqlandi, keyinchalik ular tasdiqlangan va eksperimental hayvonlarda o'rganilgan. Rentgen nurlari, shuningdek, boshqa ionlashtiruvchi nurlanishlar (radioaktiv materiallar chiqaradigan gamma nurlanish kabi) ta'siridan kelib chiqadigan ta'sirlarga quyidagilar kiradi: 1) nisbatan kichik ortiqcha ta'sirdan keyin qon tarkibidagi vaqtinchalik o'zgarishlar; 2) uzoq muddatli haddan tashqari ta'sir qilishdan keyin qon tarkibidagi qaytarilmas o'zgarishlar (gemolitik anemiya); 3) saraton (shu jumladan leykemiya) bilan kasallanishning ko'payishi; 4) tezroq qarish va erta o'lim; 5) kataraktning paydo bo'lishi. Bundan tashqari, sichqonlar, quyonlar va pashshalar (Drosophila) ustida o'tkazilgan biologik tajribalar shuni ko'rsatdiki, mutatsiyalar tezligining oshishi tufayli katta populyatsiyalarni tizimli nurlantirishning kichik dozalari ham zararli genetik ta'sirga olib keladi. Ko'pgina genetiklar bu ma'lumotlarning inson tanasi uchun qo'llanilishini tan olishadi. Rentgen nurlanishining inson tanasiga biologik ta'siriga kelsak, u nurlanish dozasi darajasiga, shuningdek tananing qaysi organi nurlanishga duchor bo'lganligi bilan belgilanadi. Masalan, qon kasalliklari gematopoetik organlarning, asosan, suyak iligining nurlanishi va genetik oqibatlar - genital organlarning nurlanishi natijasida yuzaga keladi, bu ham bepushtlikka olib kelishi mumkin. Rentgen nurlanishining inson organizmiga ta'siri haqidagi bilimlarning to'planishi turli xil ma'lumotnoma nashrlarida chop etilgan ruxsat etilgan nurlanish dozalari bo'yicha milliy va xalqaro standartlarni ishlab chiqishga olib keldi. Odamlar tomonidan maqsadli ravishda qo'llaniladigan rentgen nurlaridan tashqari, turli sabablarga ko'ra, masalan, qo'rg'oshin himoya ekranining nomukammalligi tufayli tarqalish natijasida yuzaga keladigan tarqoq, yon nurlanish ham mavjud. bu nurlanishni to'liq o'zlashtiradi. Bundan tashqari, rentgen nurlarini ishlab chiqarish uchun mo'ljallanmagan ko'plab elektr qurilmalari yon mahsulot sifatida rentgen nurlarini hosil qiladi. Bunday qurilmalarga elektron mikroskoplar, yuqori voltli rektifikator lampalar (kenotronlar), shuningdek eskirgan rangli televizorlarning kineskoplari kiradi. Ko'pgina mamlakatlarda zamonaviy rangli kineskoplarni ishlab chiqarish endi hukumat nazorati ostida.
RENTENG NURLARINING XAVFLI OTILLARI
Odamlar uchun rentgen nurlari ta'sirining turlari va xavflilik darajasi radiatsiya ta'siriga uchragan odamlarning kontingentiga bog'liq.
Rentgen apparatlari bilan ishlaydigan mutaxassislar. Ushbu toifaga rentgenologlar, stomatologlar, shuningdek, ilmiy va texnik xodimlar va rentgen apparatlariga xizmat ko'rsatadigan va ishlatadigan xodimlar kiradi. Ularning radiatsiya darajasini pasaytirish bo'yicha samarali choralar ko'rilmoqda.
Bemorlar. Bu erda qat'iy mezonlar yo'q va bemorlar davolanish vaqtida oladigan nurlanishning xavfsiz darajasi davolovchi shifokorlar tomonidan belgilanadi. Shifokorlarga bemorlarni rentgen nurlariga keraksiz ta'sir qilmaslik tavsiya etiladi. Homilador ayollar va bolalarni tekshirishda ayniqsa ehtiyot bo'lish kerak. Bunday holda, maxsus choralar ko'riladi.
Nazorat usullari. Buning uchta jihati bor:
1) tegishli jihozlarning mavjudligi, 2) xavfsizlik qoidalariga rioya qilish, 3) jihozlardan to'g'ri foydalanish. Rentgen tekshiruvida faqat kerakli hudud radiatsiyaga duchor bo'lishi kerak, u stomatologik tekshiruvlar yoki o'pka tekshiruvlari. E'tibor bering, rentgen apparati o'chirilgandan so'ng darhol asosiy va ikkilamchi nurlanish yo'qoladi; qoldiq nurlanish ham yo'q, bu har doim ham o'z ishlarida u bilan bevosita bog'liq bo'lganlarga ham ma'lum emas.
Shuningdek qarang
ATOM TUZILISHI;
Radiologiya - bu kasallikdan kelib chiqadigan hayvonlar va odamlarning tanasiga rentgen nurlanishining ta'siri, ularni davolash va oldini olish, shuningdek rentgen nurlari yordamida turli patologiyalarni tashxislash usullarini o'rganadigan radiologiya bo'limi (rentgen diagnostikasi). . Odatiy rentgen diagnostika apparati quvvat manbai (transformatorlar), elektr tarmog'ining o'zgaruvchan tokini to'g'ridan-to'g'ri oqimga aylantiruvchi yuqori voltli rektifikator, boshqaruv paneli, tripod va rentgen trubkasini o'z ichiga oladi.
Rentgen nurlari - anod moddasining atomlari bilan to'qnashuv momentida tezlashtirilgan elektronlarning keskin sekinlashishi paytida rentgen trubkasida hosil bo'ladigan elektromagnit tebranishlarning bir turi. Hozirgi vaqtda rentgen nurlari o'zining jismoniy tabiatiga ko'ra nurlanish energiyasining turlaridan biri bo'lib, uning spektriga radio to'lqinlar, infraqizil nurlar, ko'rinadigan yorug'lik, ultrabinafsha nurlar va gamma nurlari kiradi, degan nuqtai nazar umumiy qabul qilinadi. radioaktiv elementlar. Rentgen nurlanishini uning eng kichik zarralari - kvantlar yoki fotonlar to'plami sifatida tavsiflash mumkin.
Guruch. 1 - mobil rentgen apparati:
A - rentgen trubkasi;
B - quvvat manbai;
B - sozlanishi tripod.
Guruch. 2 - rentgen apparati boshqaruv paneli (mexanik - chapda va elektron - o'ngda): A - EHM va qattiqlikni sozlash uchun panel;
B - yuqori kuchlanishli ta'minot tugmasi.
Guruch. 3 - odatiy rentgen apparatining blok diagrammasi 1 - tarmoq;
2 - avtotransformator;
3 - kuchaytiruvchi transformator;
4 - rentgen trubkasi;
5 - anod;
6 - katod;
7 - pastga tushadigan transformator.
Rentgen nurlarini hosil qilish mexanizmi
Tezlashtirilgan elektronlar oqimining anod moddasi bilan to'qnashuvi paytida rentgen nurlari hosil bo'ladi. Elektronlar nishon bilan o'zaro ta'sirlashganda, ularning kinetik energiyasining 99% issiqlik energiyasiga va faqat 1% rentgen nurlariga aylanadi.
Rentgen trubkasi shisha idishdan iborat bo'lib, unda 2 ta elektrod lehimlangan: katod va anod. Shisha silindrdan havo chiqariladi: elektronlarning katoddan anodga o'tishi faqat nisbiy vakuum sharoitida (10 -7 -10 -8 mm Hg) mumkin. Katodda mahkam o'ralgan volfram filamenti bo'lgan filament mavjud. Filamentga elektr toki qo'llanilganda, elektron emissiya sodir bo'ladi, bunda elektronlar spiraldan ajralib, katod yaqinida elektron bulutini hosil qiladi. Bu bulut katodning diqqat markazida joylashgan bo'lib, elektronlar harakati yo'nalishini belgilaydi. Kubok - katoddagi kichik tushkunlik. Anod, o'z navbatida, elektronlar qaratilgan volfram metall plitani o'z ichiga oladi - bu rentgen nurlari hosil bo'ladigan joy.
Guruch. 4 - rentgen trubkasi qurilmasi: A - katod; 
B - anod;
B - volfram filamenti;
G - katodning fokuslash kosasi;
D - tezlashtirilgan elektronlar oqimi;
E - volfram nishoni;
G - shisha kolba;
Z - berilliy oynasi;
Va - shakllangan rentgen nurlari;
K - alyuminiy filtri.
Elektron trubkaga 2 ta transformator ulangan: pastga tushirish va yuqoriga ko'tarish. Pastga tushadigan transformator volfram filamentini past kuchlanish (5-15 volt) bilan isitadi, natijada elektron emissiyasi paydo bo'ladi. Yuqori kuchlanishli yoki yuqori kuchlanishli transformator to'g'ridan-to'g'ri 20-140 kilovolt kuchlanish bilan ta'minlangan katod va anodga o'tadi. Ikkala transformator ham rentgen apparatining yuqori kuchlanishli blokiga joylashtiriladi, u transformator moyi bilan to'ldiriladi, bu transformatorlarning sovishini va ularning ishonchli izolyatsiyasini ta'minlaydi.
Pastga tushiruvchi transformator yordamida elektron buluti hosil bo'lgandan so'ng, kuchaytiruvchi transformator yoqiladi va elektr zanjirining ikkala qutbiga yuqori voltli kuchlanish qo'llaniladi: anodga ijobiy impuls va salbiy. katodga zarba. Salbiy zaryadlangan elektronlar manfiy zaryadlangan katoddan qaytariladi va musbat zaryadlangan anodga moyil bo'ladi - bunday potentsial farq tufayli yuqori harakat tezligiga erishiladi - 100 ming km / s. Ushbu tezlikda elektronlar volfram anod plastinkasini bombardimon qilib, elektr zanjirini yakunlaydi, natijada rentgen nurlari va issiqlik energiyasi paydo bo'ladi.
Rentgen nurlanishi bremsstrahlung va xarakteristikaga bo'linadi. Bremsstrahlung volfram filamenti chiqaradigan elektronlar tezligining keskin sekinlashishi tufayli yuzaga keladi. Xarakterli nurlanish atomlarning elektron qobiqlarini qayta tashkil qilish paytida sodir bo'ladi. Ushbu ikkala tur ham tezlashtirilgan elektronlarning anod materialining atomlari bilan to'qnashuvi paytida rentgen trubkasida hosil bo'ladi. Rentgen nayining emissiya spektri bremsstrahlung va xarakterli rentgen nurlarining superpozitsiyasidir.
Guruch. 5 - bremsstrahlung rentgen nurlarining hosil bo'lish printsipi.
Guruch. 6 - xarakterli rentgen nurlarini shakllantirish printsipi.
Rentgen nurlarining asosiy xossalari
- Rentgen nurlari vizual idrok uchun ko'rinmaydi.
- Rentgen nurlanishi tirik organizmning a'zolari va to'qimalari, shuningdek, ko'rinadigan yorug'lik nurlarini o'tkazmaydigan jonsiz tabiatning zich tuzilmalari orqali katta kirib borish kuchiga ega.
- Rentgen nurlari floresan deb ataladigan ba'zi kimyoviy birikmalarning porlashiga olib keladi.
- Rux va kadmiy sulfidlari sariq-yashil rangda lyuminestsatsiyalanadi,
- Kaltsiy volfram kristallari - binafsha-ko'k.
Elektromagnit tebranishlar shkalasi
Rentgen nurlari o'ziga xos to'lqin uzunligi va tebranish chastotasiga ega. To'lqin uzunligi (l) va tebranish chastotasi (n) o'zaro bog'liqlik bilan bog'liq: l n = c, bu erda c - yorug'lik tezligi, sekundiga 300 000 km yaxlitlangan. Rentgen nurlarining energiyasi E = h n formula bilan aniqlanadi, bu erda h Plank doimiysi, 6,626 10 -34 J⋅s ga teng universal doimiy. Nurlarning to'lqin uzunligi (l) ularning energiyasi (E) bilan bog'liq: l = 12,4 / E.
Rentgen nurlanishi elektromagnit tebranishlarning boshqa turlaridan to'lqin uzunligi (jadvalga qarang) va kvant energiyasi bilan ajralib turadi. To'lqin uzunligi qanchalik qisqa bo'lsa, uning chastotasi, energiyasi va penetratsion kuchi shunchalik yuqori bo'ladi. X-nurlarining to'lqin uzunligi diapazonda
. Rentgen nurlanishining to'lqin uzunligini o'zgartirish orqali uning kirib borish kuchini boshqarish mumkin. X-nurlari juda qisqa to'lqin uzunligiga ega, lekin tebranish chastotasi yuqori, shuning uchun ular inson ko'ziga ko'rinmaydi. Ulkan energiya tufayli kvantlar yuqori penetratsion kuchga ega bo'lib, bu rentgen nurlarining tibbiyot va boshqa fanlarda qo'llanilishini ta'minlaydigan asosiy xususiyatlardan biridir.Rentgen nurlanish xususiyatlari
Intensivlik- rentgen nurlanishining miqdoriy xarakteristikasi, bu naychaning vaqt birligida chiqaradigan nurlar soni bilan ifodalanadi. Rentgen nurlarining intensivligi milliamperlarda o'lchanadi. Uni an'anaviy cho'g'lanma lampaning ko'rinadigan yorug'ligining intensivligi bilan taqqoslab, biz o'xshashlikni keltirishimiz mumkin: masalan, 20 vattli chiroq bitta intensivlik yoki quvvat bilan porlaydi va 200 vattli chiroq boshqasi bilan porlaydi. yorug'likning o'zi (uning spektri) sifati bir xil. Rentgen nurlanishining intensivligi, aslida, uning miqdori. Har bir elektron anodda bir yoki bir nechta nurlanish kvantlarini hosil qiladi, shuning uchun ob'ektga ta'sir qilish paytida rentgen nurlarining miqdori anodga moyil bo'lgan elektronlar sonini va elektronlarning volfram nishoni atomlari bilan o'zaro ta'sirini o'zgartirish orqali tartibga solinadi. , bu ikki usulda amalga oshirilishi mumkin:
- Pastga tushiruvchi transformator yordamida katod spiralining akkorlanish darajasini o'zgartirish orqali (emissiya paytida hosil bo'lgan elektronlar soni volfram spirali qanchalik issiq bo'lishiga bog'liq bo'ladi va nurlanish kvantlarining soni elektronlar soniga bog'liq bo'ladi);
- Kuchaytiruvchi transformator tomonidan beriladigan yuqori kuchlanish qiymatini trubaning qutblariga - katod va anodga o'zgartirish orqali (naychaning qutblariga kuchlanish qanchalik baland bo'lsa, elektronlar shunchalik ko'p kinetik energiya oladi, bu , ularning energiyasi tufayli, o'z navbatida anod moddasining bir nechta atomlari bilan o'zaro ta'sir qilishi mumkin - rasmga qarang. guruch. 5; kam energiyaga ega elektronlar kamroq miqdordagi o'zaro ta'sirga kirishlari mumkin).
X-nurlarining intensivligi (anod oqimi) tortishish tezligiga (naycha vaqti) ko'paytiriladigan rentgen nurlarining ta'siriga to'g'ri keladi, u mAs (sekundiga milliamp) bilan o'lchanadi. EHM - intensivlik kabi rentgen trubkasi tomonidan chiqarilgan nurlar miqdorini tavsiflovchi parametr. Yagona farq shundaki, ekspozitsiya trubaning ishlash vaqtini ham hisobga oladi (masalan, agar naycha 0,01 sek ishlasa, u holda nurlar soni bitta bo'ladi va 0,02 sek bo'lsa, u holda nurlar soni bo'ladi. boshqacha - ikki marta ko'proq). Radiatsiya ta'siri rentgenolog tomonidan rentgen apparatining boshqaruv panelida, o'rganish turiga, o'rganilayotgan ob'ektning o'lchamiga va diagnostika vazifasiga qarab belgilanadi.
Qattiqlik- rentgen nurlanishining sifat xarakteristikasi. U quvurdagi yuqori kuchlanish bilan o'lchanadi - kilovoltlarda. Rentgen nurlarining kirib borish kuchini aniqlaydi. U kuchaytiruvchi transformator yordamida rentgen trubkasiga beriladigan yuqori kuchlanish bilan tartibga solinadi. Naychaning elektrodlarida potentsiallar farqi qanchalik baland bo'lsa, elektronlar katoddan ko'proq kuch bilan qaytariladi va anodga shoshiladi va ularning anod bilan to'qnashuvi kuchliroq bo'ladi. Ularning to'qnashuvi qanchalik kuchli bo'lsa, natijada paydo bo'ladigan rentgen nurlanishining to'lqin uzunligi shunchalik qisqa bo'ladi va bu to'lqinning kirib borish kuchi shunchalik yuqori bo'ladi (yoki nurlanishning qattiqligi, intensivligi kabi, boshqaruv panelida kuchlanish parametri bilan tartibga solinadi. quvur - kilovoltaj).
l - to'lqin uzunligi; 
Guruch. 7 - to'lqin uzunligining to'lqin energiyasiga bog'liqligi:
E - to'lqin energiyasi 
Guruch. 8 - rentgen trubkasidagi kuchlanish va hosil bo'lgan rentgen nurlanishining to'lqin uzunligi nisbati:
Rentgen naychalarining tasnifi
- Uchrashuv bo'yicha
- Diagnostik
- Terapevtik
- Strukturaviy tahlil qilish uchun
- Transilluminatsiya uchun
- Dizayn bo'yicha
- Fokus bo'yicha
- Yagona fokusli (katodda bitta spiral va anodda bitta fokusli nuqta)
- Bifokal (katodda turli o'lchamdagi ikkita spiral va anodda ikkita fokusli nuqta)
- Anod turi bo'yicha
- Statsionar (qattiq)
- Aylanuvchi
Rentgen nurlari nafaqat radiodiagnostik maqsadlarda, balki terapevtik maqsadlarda ham qo'llaniladi. Yuqorida ta'kidlab o'tilganidek, rentgen nurlanishining o'simta hujayralarining o'sishini bostirish qobiliyati uni onkologik kasalliklarni radiatsiya terapiyasida qo'llash imkonini beradi. Tibbiyot sohasiga qo'shimcha ravishda rentgen nurlanishi muhandislik-texnik sohada, materialshunoslikda, kristallografiyada, kimyoda va biokimyoda keng qo'llanilishini topdi: masalan, turli xil mahsulotlarda (relslar, choklar) strukturaviy nuqsonlarni aniqlash mumkin. va boshqalar) rentgen nurlanishidan foydalangan holda. Bunday tadqiqot turi defektoskopiya deb ataladi. Aeroportlarda, temir yo'l stantsiyalarida va boshqa odamlar gavjum joylarda, rentgen-televidenie introskoplari xavfsizlik maqsadida qo'l yuki va bagajini skanerlash uchun faol qo'llaniladi.
Anodning turiga qarab, rentgen naychalari dizayni bilan farqlanadi. Elektronlarning kinetik energiyasining 99% issiqlik energiyasiga aylantirilganligi sababli, trubaning ishlashi paytida anod sezilarli darajada isitiladi - sezgir volfram nishoni ko'pincha yonib ketadi. Anod zamonaviy rentgen naychalarida uni aylantirish orqali sovutiladi. Aylanadigan anod disk shakliga ega bo'lib, u butun yuzasi bo'ylab issiqlikni teng ravishda taqsimlaydi, volfram nishonining mahalliy qizib ketishini oldini oladi.
Rentgen naychalarining dizayni ham diqqat markazida farqlanadi. Fokusli nuqta - anodning ishchi rentgen nurlari hosil bo'ladigan qismi. U haqiqiy markazlashtirilgan nuqta va samarali markazlashtirilgan nuqtaga bo'linadi ( guruch. 12). Anodning burchagi tufayli samarali fokus nuqtasi haqiqiydan kichikroq. Rasm maydonining o'lchamiga qarab turli xil fokusli nuqta o'lchamlari qo'llaniladi. Rasm maydoni qanchalik katta bo'lsa, butun tasvir maydonini qoplash uchun fokus nuqtasi qanchalik keng bo'lishi kerak. Biroq, kichikroq fokusli nuqta tasvirni yanada aniqroq qiladi. Shuning uchun, kichik tasvirlarni ishlab chiqarishda qisqa filament ishlatiladi va elektronlar anod nishonining kichik maydoniga yo'naltiriladi va kichikroq fokusli nuqta hosil qiladi.
Guruch. 9 - statsionar anodli rentgen trubkasi.
Guruch. 10 - aylanuvchi anodli rentgen trubkasi.
Guruch. 11 - aylanuvchi anodli rentgen trubkasi qurilmasi.
Guruch. 12 - haqiqiy va samarali fokus nuqtasini shakllantirish diagrammasi.
LEKSIYA
X-NURLARI NURLARI
2. Bremsstrahlung rentgenogrammasi, uning spektral xossalari.
3. X-nurlarining xarakterli nurlanishi (ko'rib chiqish uchun).
4. Rentgen nurlanishining moddalar bilan o'zaro ta'siri.
5.Tibbiyotda rentgen nurlaridan foydalanishning fizik asoslari.
Rentgen nurlari (rentgen nurlari) 1895 yilda fizika bo'yicha birinchi Nobel mukofoti sovrindori bo'lgan K. Rentgen tomonidan kashf etilgan.
1. Rentgen nurlarining tabiati
rentgen nurlanishi - uzunligi 80 dan 10 -5 nm gacha bo'lgan elektromagnit to'lqinlar. Uzoq to'lqinli rentgen nurlanishi qisqa to'lqinli UV nurlanishi bilan, qisqa to'lqinli - uzoq to'lqinli g-nurlanish bilan bloklanadi.
Rentgen nurlari rentgen naychalarida ishlab chiqariladi. rasm 1.
K - katod
1 - elektron nur
2 - rentgen nurlanishi
Guruch. 1. Rentgen trubkasi qurilmasi.
Naycha ikki elektrodga ega bo'lgan shisha idish (yuqori vakuum bilan: undagi bosim taxminan 10-6 mm Hg ni tashkil qiladi): anod A va katod K, unga yuqori kuchlanish qo'llaniladi.
U (bir necha ming volt). Katod elektronlar manbai (termion emissiya hodisasi tufayli). Anod - bu hosil bo'lgan rentgen nurlanishini trubaning o'qiga burchak ostida yo'naltirish uchun eğimli sirtga ega bo'lgan metall novda. U elektron bombardimon paytida hosil bo'ladigan issiqlikni olib tashlash uchun yuqori issiqlik o'tkazuvchan materialdan qilingan. Kesilgan uchida o'tga chidamli metalldan yasalgan plastinka (masalan, volfram) mavjud.Anodning kuchli qizishi katod nuridagi elektronlarning asosiy soni anodga tegib, moddaning atomlari bilan ko'plab to'qnashuvlarni boshdan kechirishi va ularga katta miqdorda energiya o'tkazishi bilan bog'liq.
Yuqori kuchlanish ta'sirida issiq katod filamenti tomonidan chiqarilgan elektronlar yuqori energiyaga tezlashadi. Elektronning kinetik energiyasi
mv 2 /2. U trubaning elektrostatik maydonida harakat qilganda oladigan energiyaga teng:mv 2 /2 = eU(1)
qaerda m, e elektronning massasi va zaryadi; U tezlashtiruvchi kuchlanishdir.
Bremsstrahlung rentgen nurlarining paydo bo'lishiga olib keladigan jarayonlar atom yadrosi va atom elektronlarining elektrostatik maydoni tomonidan anod materialidagi elektronlarning intensiv sekinlashishi bilan bog'liq.
Kelib chiqish mexanizmini quyidagicha ifodalash mumkin. Harakatlanuvchi elektronlar o'zining magnit maydonini tashkil etuvchi qandaydir oqimdir. Elektron sekinlashuvi - bu oqim kuchining pasayishi va shunga mos ravishda magnit maydon induksiyasining o'zgarishi, bu o'zgaruvchan elektr maydonining ko'rinishini keltirib chiqaradi, ya'ni. elektromagnit to'lqinning paydo bo'lishi.
Shunday qilib, zaryadlangan zarracha moddaga uchganda, u sekinlashadi, energiya va tezligini yo'qotadi va elektromagnit to'lqinlarni chiqaradi.
2. Bremsstrahlung rentgenining spektral xossalari .
Shunday qilib, anod materialida elektron sekinlashuvi bo'lsa, bremsstrahlung radiatsiyasi.
Bremsstrahlung spektri uzluksizdir . Buning sababi quyidagicha.
Elektronlar sekinlashganda, ularning har biri anodni isitish uchun ishlatiladigan energiyaning bir qismiga ega (E 1 =
Q ), boshqa qismi rentgen fotoni yaratish uchun (E 2 = hv ), aks holda, eU = hv + Q . Bu qismlar orasidagi munosabatlar tasodifiydir.Shunday qilib, bremsstrahlung rentgen nurlarining uzluksiz spektri har biri bitta rentgen kvantini chiqaradigan ko'plab elektronlarning sekinlashishi tufayli hosil bo'ladi.
hv(h ) qat'iy belgilangan qiymatga ega. Ushbu kvantning qiymati turli elektronlar uchun farq qiladi. Rentgen nurlari energiya oqimining to'lqin uzunligiga bog'liqligi l , ya'ni. rentgen nurlari spektri 2-rasmda ko'rsatilgan. |
2-rasm. Bremsstrahlung spektri: a) turli kuchlanishlarda
U quvurda; b) katodning T har xil temperaturasida.Qisqa to'lqinli (qattiq) nurlanish uzoq to'lqinli (yumshoq) nurlanishdan ko'ra ko'proq kirib borish kuchiga ega. Yumshoq nurlanish moddalar tomonidan kuchliroq so'riladi.
Qisqa to'lqin uzunliklari tomondan, spektr ma'lum bir to'lqin uzunligida keskin tugaydi
l m i n . Bunday qisqa to'lqinli bremsstrahlung tezlanayotgan maydonda elektron tomonidan olingan energiya to'liq foton energiyasiga aylanganda sodir bo'ladi ( Q = 0):eU = hv max = hc/ l min , l min = hc/(eU), (2)
l min (nm) = 1,23 / U kV
Nurlanishning spektral tarkibi rentgen trubkasidagi kuchlanishga bog'liq bo'lib, kuchlanish ortib borishi bilan, qiymat
l m i n qisqa to'lqin uzunliklari tomon siljiydi (2-rasm a).Katod akkorining harorati T o'zgarganda elektron emissiyasi ortadi. Shuning uchun oqim kuchayadi
I naychada, lekin nurlanishning spektral tarkibi o'zgarmaydi (2b-rasm).Energiya oqimi F * bremsstrahlung kuchlanish kvadratiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir U anod va katod o'rtasida, oqim kuchi I quvur va atom raqamida Z anod materiallari:
F \u003d kZU 2 I. (3)
bu erda k \u003d 10 -9 Vt / (V 2 A).
3. X-nurlarining xarakterli xususiyatlari (tanishuv uchun).
Rentgen trubkasidagi kuchlanishning oshishi doimiy spektrning fonida xarakterli rentgen nurlanishiga mos keladigan chiziq paydo bo'lishiga olib keladi. Bu nurlanish anod materialiga xosdir.
Uning paydo bo'lish mexanizmi quyidagicha. Yuqori kuchlanishda tezlashtirilgan elektronlar (yuqori energiya bilan) atomga chuqur kirib boradi va uning ichki qatlamlaridan elektronlarni urib yuboradi. Yuqori darajadagi elektronlar bo'sh joylarga o'tadi, buning natijasida xarakterli nurlanish fotonlari chiqariladi.
Xarakterli rentgen nurlanishining spektrlari optik spektrlardan farq qiladi.
- Bir xillik.
Xarakteristik spektrlarning bir xilligi turli atomlarning ichki elektron qatlamlarining bir xil bo'lishi va yadrolardan keladigan kuch ta'siri tufayli faqat energetik jihatdan farqlanishi bilan bog'liq bo'lib, elementlar soni ortishi bilan ortadi. Shuning uchun xarakterli spektrlar yadro zaryadining ortishi bilan yuqori chastotalar tomon siljiydi. Buni Roentgen xodimi eksperimental ravishda tasdiqladi - Moseley 33 ta element uchun rentgen nurlarining o'tish chastotalarini o'lchagan. Ular qonun chiqardilar.
MOSELI QONUNI – xarakterli nurlanish chastotasining kvadrat ildizi elementning tartib raqamining chiziqli funktsiyasidir:
A × (Z – B ), (4)
qaerda v spektral chiziq chastotasi, Z chiqaradigan elementning atom raqami. A, B doimiylardir.
Mozeley qonunining ahamiyati shundaki, bu bog'liqlik rentgen chizig'ining o'lchangan chastotasidan o'rganilayotgan elementning atom raqamini aniq aniqlash uchun ishlatilishi mumkin. Bu elementlarning davriy sistemaga joylashishida katta rol o'ynadi.
– Kimyoviy birikmadan mustaqillik.
Atomning xarakterli rentgen spektrlari element atomi kiradigan kimyoviy birikmaga bog'liq emas. Masalan, kislorod atomining rentgen spektri O 2, H 2 O uchun bir xil, bu birikmalarning optik spektrlari farqlanadi. Atomning rentgen spektrining bu xususiyati nom uchun asos bo'ldi " xarakterli nurlanish".
4. Rentgen nurlanishining moddalar bilan o'zaro ta'siri
Rentgen nurlanishining ob'ektlarga ta'siri rentgen nurlarining o'zaro ta'sirining birlamchi jarayonlari bilan belgilanadi. elektronlar bilan foton moddaning atomlari va molekulalari.
Moddada rentgen nurlanishi so'riladi yoki tarqaladi. Bunday holda, rentgen nurlari foton energiyasining nisbati bilan belgilanadigan turli jarayonlar sodir bo'lishi mumkin
hv va ionlanish energiyasi A va (ionlanish energiyasi A va - atom yoki molekuladan ichki elektronlarni olib tashlash uchun zarur bo'lgan energiya).a) Kogerent tarqalish(uzoq to'lqinli nurlanishning tarqalishi) munosabati paydo bo'lganda
hv< А и.
Fotonlar uchun elektronlar bilan o'zaro ta'sir tufayli faqat harakat yo'nalishi o'zgaradi (3a-rasm), lekin energiya
hv va to'lqin uzunligi o'zgarmaydi (shuning uchun bu tarqalish deyiladi izchil). Foton va atomning energiyalari o'zgarmasligi sababli, kogerent tarqalish biologik ob'ektlarga ta'sir qilmaydi, ammo rentgen nurlanishidan himoya yaratishda nurning asosiy yo'nalishini o'zgartirish imkoniyatini hisobga olish kerak.b) fotoelektrik effekt qachon sodir bo'ladi
hv ³ A va.
Bunday holda, ikkita holat amalga oshirilishi mumkin.
1. Foton yutiladi, elektron atomdan ajraladi (3b-rasm). Ionizatsiya sodir bo'ladi. Ajratilgan elektron kinetik energiya oladi: E k \u003d hv - A va . Agar kinetik energiya katta bo'lsa, elektron qo'shni atomlarni to'qnashuv orqali ionlashtirib, yangilarini hosil qilishi mumkin. ikkinchi darajali elektronlar.
2. Foton so'riladi, lekin uning energiyasi elektronni ajratish uchun etarli emas va atom yoki molekulaning qo'zg'alishi(3c-rasm). Bu ko'pincha ko'rinadigan radiatsiya hududida (rentgen nurlanishi) fotonning keyingi emissiyasiga va to'qimalarda - molekulalarning faollashishiga va fotokimyoviy reaktsiyalarga olib keladi. Fotoelektrik effekt asosan yuqori bo'lgan atomlarning ichki qobig'ining elektronlarida sodir bo'ladi Z.
ichida) Noto'g'ri tarqalish(Kompton effekti, 1922) foton energiyasi ionlanish energiyasidan ancha katta bo'lganda yuzaga keladi.
hv » A va.
Bunday holda, elektron atomdan ajralib chiqadi (bunday elektronlar deyiladi qaytaruvchi elektronlar), bir oz kinetik energiya oladi
E to , fotonning o'zi energiyasi kamayadi (4d-rasm):hv=hv" + A va + E k. (5)
Olingan chastotasi (uzunligi) o'zgargan nurlanish deyiladi ikkinchi darajali, u har tomonga tarqaladi.
Qaytaruvchi elektronlar, agar ular etarli kinetik energiyaga ega bo'lsa, qo'shni atomlarni to'qnashuv orqali ionlashtirishi mumkin. Shunday qilib, inkogerent sochilish natijasida ikkilamchi sochilgan rentgen nurlanishi hosil bo'ladi va moddaning atomlari ionlanadi.
Bu (a, b, c) jarayonlar bir qator keyingi jarayonlarni keltirib chiqarishi mumkin. Masalan (3d-rasm), agar fotoelektrik effekt paytida elektronlar atomdan ichki qobiqlarda ajralib chiqsa, ularning o'rniga yuqori darajadagi elektronlar o'tishi mumkin, bu esa ushbu moddaning ikkilamchi xarakterli rentgen nurlanishi bilan birga keladi. Ikkilamchi nurlanishning fotonlari qo'shni atomlarning elektronlari bilan o'zaro ta'sirlashib, o'z navbatida ikkilamchi hodisalarni keltirib chiqarishi mumkin.
kogerent tarqalish
hv< А И
| |
fotoelektrik effekt
foton so'riladi, e - atomdan ajraladi - ionlanish
hv \u003d A va + E gacha
atom A fotonning yutilishidan hayajonlangan, R - rentgen nurlari lyuminessensiyasi
nomuvofiq tarqalish
hv » A va
hv \u003d hv "+ A va + E gacha
fotoelektrik effektdagi ikkilamchi jarayonlar
 |
Guruch. 3 Rentgen nurlarining moddalar bilan o'zaro ta'sir qilish mexanizmlari
Tibbiyotda rentgen nurlaridan foydalanishning fizik asoslari
Rentgen nurlari jismga tushganda, u sirtdan biroz aks etadi, lekin asosan chuqurga o'tadi, qisman so'riladi va tarqaladi va qisman o'tadi.
Zaiflashish qonuni.
Rentgen nurlari oqimi moddada quyidagi qonunga muvofiq zaiflashadi:
F \u003d F 0 e - m × x (6)
qayerda m - chiziqli susaytiruvchi omil, Bu asosan moddaning zichligiga bog'liq. U kogerent sochilishga mos keladigan uchta hadning yig'indisiga teng m 1, kogerent m 2 va fotoelektrik effekt m 3:
m \u003d m 1 + m 2 + m 3. (7)
Har bir atamaning hissasi foton energiyasi bilan belgilanadi. Quyida yumshoq to'qimalar (suv) uchun ushbu jarayonlarning nisbati keltirilgan.
Energiya, keV | fotoelektrik effekt | Kompton effekti |
| 100 % |
rohatlaning massa zaiflashuv koeffitsienti, bu moddaning zichligiga bog'liq emas r :
m m = m / r. (sakkiz)
Massaning zaiflashuv koeffitsienti foton energiyasiga va yutuvchi moddaning atom raqamiga bog'liq:
m m = k l 3 Z 3. (to'qqiz)
Suyak va yumshoq to'qimalarning massa susayish koeffitsientlari (suv) farq qiladi: m m suyak / m m suv = 68.
Agar rentgen nurlari yo'liga bir jinsli bo'lmagan jism joylashtirilsa va uning oldiga lyuminestsent ekran qo'yilsa, u holda bu jism nurlanishni o'ziga singdirib, susaytirib, ekranda soya hosil qiladi. Ushbu soyaning tabiatiga ko'ra, jismlarning shakli, zichligi, tuzilishi va ko'p hollarda tabiatini hukm qilish mumkin. Bular. turli to'qimalar tomonidan rentgen nurlanishining yutilishida sezilarli farq ichki organlarning tasvirini soya proektsiyasida ko'rish imkonini beradi.
Agar o'rganilayotgan organ va uning atrofidagi to'qimalar rentgen nurlarini teng darajada susaytirsa, kontrastli vositalar qo'llaniladi. Masalan, oshqozon va ichakni bariy sulfatning shilimshiq massasi bilan to'ldirish ( BaS 0 4), siz ularning soyali tasvirini ko'rishingiz mumkin (zaiflash koeffitsientlari nisbati 354).
Tibbiyotda foydalaning.
Tibbiyotda diagnostika uchun 60 dan 100-120 keV gacha foton energiyasiga ega rentgen nurlanishi va terapiya uchun 150-200 keV ishlatiladi.
Rentgen diagnostikasi – Tanani rentgen nurlari bilan transilluminatsiya qilish orqali kasalliklarni aniqlash.
Rentgen diagnostikasi turli xil variantlarda qo'llaniladi, ular quyida keltirilgan.
 |
1. Ftoroskopiya bilan rentgen trubkasi bemorning orqasida joylashgan. Uning oldida lyuminestsent ekran joylashgan. Ekranda soya (ijobiy) tasvir mavjud. Har bir alohida holatda nurlanishning tegishli qattiqligi yumshoq to'qimalardan o'tishi uchun tanlanadi, lekin zich bo'lganlar tomonidan etarli darajada so'riladi. Aks holda, bir xil soya olinadi. Ekranda yurak, qovurg'alar qorong'i, o'pkalar engil ko'rinadi.
2. Rentgenografiya qachon ob'ekt maxsus fotografik emulsiyaga ega bo'lgan plyonkani o'z ichiga olgan kassetaga joylashtiriladi. Rentgen trubkasi ob'ekt ustiga o'rnatiladi. Olingan rentgenogramma salbiy tasvirni beradi, ya'ni. transilluminatsiya paytida kuzatilgan rasmdan farqli o'laroq. Ushbu usulda tasvirning ravshanligi (1) ga qaraganda ko'proq, shuning uchun transilluminatsiya paytida ko'rish qiyin bo'lgan tafsilotlar kuzatiladi.
Ushbu usulning istiqbolli varianti rentgen nuridir tomografiya va "mashina versiyasi" - kompyuter tomografiya.
3. floroskopiya bilan, Nozik kichik formatli plyonkada katta ekrandagi tasvir o'rnatiladi. Ko'rilayotganda rasmlar maxsus lupada tekshiriladi.
Rentgen terapiyasi - malign shishlarni yo'q qilish uchun rentgen nurlaridan foydalanish.
Radiatsiyaning biologik ta'siri hayotiy faoliyatni, ayniqsa tez ko'payadigan hujayralarni buzishdir.
KOMPYUTER TOMOGRAFIYASI (KT)
X-nurli kompyuter tomografiyasi usuli tasvirni qayta tiklashga asoslanganbemor tanasining ma'lum bir qismi, turli burchaklarda qilingan ushbu bo'limning ko'p sonli rentgen proektsiyalarini ro'yxatga olish orqali. Ushbu proektsiyalarni qayd qiluvchi sensorlardan olingan ma'lumotlar maxsus dasturga muvofiq kompyuterga kiradi hisoblab chiqadi tarqatish qattiq namuna hajmitekshirilgan bo'limda va uni displey ekranida aks ettiradi. Olingan rasmbemor tanasining bo'limi ajoyib ravshanlik va yuqori ma'lumot mazmuni bilan ajralib turadi. Dastur sizga imkon beradikattalashtirish; ko'paytirish tasvir kontrasti ichida o'nlab va hatto yuzlab marta. Bu usulning diagnostika imkoniyatlarini kengaytiradi.
Zamonaviy stomatologiyada videograflar (raqamli rentgen tasvirini qayta ishlashga ega qurilmalar).
Stomatologiyada rentgen tekshiruvi asosiy diagnostika usuli hisoblanadi. Biroq, rentgen diagnostikasining bir qator an'anaviy tashkiliy va texnik xususiyatlari uni bemor uchun ham, stomatologiya klinikalari uchun ham qulay emas. Bu, birinchi navbatda, bemorning ionlashtiruvchi nurlanish bilan aloqa qilish zarurati, bu ko'pincha tanaga sezilarli radiatsiya yukini keltirib chiqaradi, shuningdek, fotoprosesga bo'lgan ehtiyoj va shuning uchun fotoreagentlarga bo'lgan ehtiyoj, shu jumladan toksik bo'lganlar. Bu, nihoyat, katta hajmli arxiv, og'ir papkalar va rentgen plyonkalari bo'lgan konvertlar.
Bundan tashqari, stomatologiyaning hozirgi rivojlanish darajasi inson ko'zining rentgenogrammalarini sub'ektiv baholashni etarli darajada emas. Ma'lum bo'lishicha, rentgen tasvirida mavjud bo'lgan turli xil kulrang soyalardan ko'z faqat 64 tasini sezadi.
Shubhasiz, minimal nurlanish ta'sirida dentoalveolyar tizimning qattiq to'qimalarining aniq va batafsil tasvirini olish uchun boshqa echimlar kerak. Qidiruv radiografik tizimlar, videograflar - raqamli rentgenografiya tizimlari deb ataladigan narsalarni yaratishga olib keldi.
Texnik tafsilotlarsiz bunday tizimlarning ishlash printsipi quyidagicha. Rentgen nurlanishi ob'ekt orqali fotosensitiv plyonkaga emas, balki maxsus intraoral sensorga (maxsus elektron matritsa) kiradi. Matritsadan mos keladigan signal uni raqamli shaklga aylantiradigan va kompyuterga ulangan raqamlash qurilmasiga (analog-raqamli konvertor, ADC) uzatiladi. Maxsus dasturiy ta'minot kompyuter ekranida rentgen tasvirini tuzadi va uni qayta ishlash, qattiq yoki moslashuvchan saqlash muhitida (qattiq disk, floppi disklar) saqlash, fayl sifatida rasm sifatida chop etish imkonini beradi.
Raqamli tizimda rentgen tasviri turli xil raqamli kulrang qiymatlarga ega bo'lgan nuqtalar to'plamidir. Dastur tomonidan taqdim etilgan ma'lumotlar displeyini optimallashtirish nisbatan past nurlanish dozasida yorqinlik va kontrast bo'yicha optimal ramka olish imkonini beradi.
Masalan, firmalar tomonidan yaratilgan zamonaviy tizimlarda Trophy (Frantsiya) yoki Schick (AQSh) ramka hosil qilishda 4096 kul rangdan foydalaniladi, ta'sir qilish vaqti o'rganilayotgan ob'ektga bog'liq va o'rtacha soniyaning yuzdan - o'ndan bir qismini tashkil qiladi, filmga nisbatan radiatsiya ta'sirini kamaytirish - intraoral tizimlar uchun 90% gacha, panoramali videograflar uchun 70% gacha.
Tasvirlarni qayta ishlashda videograflar quyidagilarga ruxsat beradi:
1. Ijobiy va salbiy tasvirlarni, noto'g'ri rangli tasvirlarni, bo'rttirma tasvirlarni oling.
2. Kontrastni oshiring va rasmga qiziqish maydonini kattalashtiring.
3. Tish to'qimalari va suyak tuzilmalari zichligidagi o'zgarishlarni baholash, kanallarni to'ldirishning bir xilligini nazorat qilish.
4. In endodontiya har qanday egrilik kanalining uzunligini aniqlash, jarrohlikda esa 0,1 mm aniqlik bilan implant o'lchamini tanlash.
5. Noyob tizim karies detektori rasmni tahlil qilishda sun'iy intellekt elementlari bilan dog' bosqichida, ildiz kariesida va yashirin kariesda kariesni aniqlash imkonini beradi.
* « (3) formuladagi F" chiqarilayotgan to'lqin uzunliklarining butun diapazonini bildiradi va ko'pincha "Integral energiya oqimi" deb ataladi.
Rentgen nurlari yuqori energiyali elektromagnit nurlanishning bir turidir. U tibbiyotning turli sohalarida faol qo'llaniladi.
Rentgen nurlari - elektromagnit to'lqinlar bo'lib, ularning foton energiyasi elektromagnit to'lqinlar shkalasi bo'yicha ultrabinafsha nurlanish va gamma nurlanishi (~10 eV dan ~1 MeV gacha) o'rtasida bo'lib, to'lqin uzunligi ~10^3 dan ~10^−2 angstromgacha bo'lgan to'lqin uzunligiga to'g'ri keladi. ~10^−7 dan ~10^−12 m gacha). Ya'ni, ultrabinafsha va infraqizil ("termal") nurlar o'rtasida bu miqyosda bo'lgan ko'rinadigan yorug'likdan ko'ra beqiyos qattiqroq nurlanishdir.
Rentgen nurlari va gamma nurlanish o'rtasidagi chegara shartli ravishda ajratiladi: ularning diapazonlari kesishadi, gamma nurlari 1 keV energiyaga ega bo'lishi mumkin. Ular kelib chiqishi bo'yicha farqlanadi: gamma nurlar atom yadrolarida sodir bo'ladigan jarayonlarda, rentgen nurlari esa elektronlar (ham erkin, ham atomlarning elektron qobig'idagi) ishtirokidagi jarayonlarda chiqariladi. Shu bilan birga, fotonning o'zidan uning qaysi jarayon davomida paydo bo'lganligini aniqlash mumkin emas, ya'ni rentgen va gamma diapazonlariga bo'linish asosan ixtiyoriydir.
Rentgen diapazoni "yumshoq rentgen" va "qattiq" ga bo'linadi. Ularning orasidagi chegara 2 angstrom va 6 keV energiya to'lqin uzunligi darajasida yotadi.
Rentgen generatori vakuum hosil bo'lgan quvurdir. Elektrodlar mavjud - manfiy zaryad qo'llaniladigan katod va musbat zaryadlangan anod. Ularning orasidagi kuchlanish o'nlab yuzlab kilovoltlarni tashkil qiladi. X-nurli fotonlarning paydo bo'lishi elektronlar katoddan "uzilib" yuqori tezlikda anod yuzasiga tushganda sodir bo'ladi. Olingan rentgen nurlanishi "bremsstrahlung" deb ataladi, uning fotonlari turli to'lqin uzunliklariga ega.
Shu bilan birga, xarakterli spektrning fotonlari hosil bo'ladi. Anod moddasining atomlaridagi elektronlarning bir qismi qo'zg'aladi, ya'ni u yuqori orbitalarga chiqadi va keyin ma'lum to'lqin uzunligidagi fotonlarni chiqarib, normal holatiga qaytadi. Ikkala turdagi rentgen nurlari standart generatorda ishlab chiqariladi.
Kashfiyot tarixi
1895-yil 8-noyabrda nemis olimi Vilgelm Konrad Rentgen “katod nurlari”, ya’ni katod nurlari trubkasi hosil qilgan elektronlar oqimi ta’sirida ba’zi moddalar porlay boshlashini aniqladi. U bu hodisani ma'lum rentgen nurlarining ta'siri bilan izohladi - shuning uchun ("X-nurlari") bu nurlanish endi ko'plab tillarda deyiladi. Keyinchalik V.K. Rentgen o'zi kashf etgan hodisani o'rgandi. 1895-yil 22-dekabrda u Würzburg universitetida shu mavzuda ma’ruza qildi.
Keyinchalik ma'lum bo'lishicha, rentgen nurlanishi ilgari kuzatilgan, ammo keyin u bilan bog'liq hodisalarga unchalik ahamiyat berilmagan. Katod nurlari trubkasi uzoq vaqt oldin ixtiro qilingan, ammo V.K. X-ray, hech kim uning yaqinidagi fotografik plitalarning qorayishiga e'tibor bermadi va hokazo. hodisalar. Kiruvchi nurlanish xavfi ham noma'lum edi.
Turlari va ularning organizmga ta'siri
"Rentgen" nurlanishning eng yumshoq turi hisoblanadi. Yumshoq rentgen nurlarining haddan tashqari ta'siri ultrabinafsha ta'siriga o'xshaydi, ammo og'irroq shaklda. Terida kuyish paydo bo'ladi, ammo jarohat chuqurroq va u ancha sekinroq davolanadi.
Qattiq rentgen nurlanish kasalligiga olib kelishi mumkin bo'lgan to'liq ionlashtiruvchi nurlanishdir. Rentgen kvantlari inson tanasining to'qimalarini tashkil etuvchi oqsil molekulalarini, shuningdek, genomning DNK molekulalarini buzishi mumkin. Ammo rentgen kvanti suv molekulasini buzsa ham, bu muhim emas: bu holda kimyoviy faol H va OH erkin radikallari hosil bo'ladi, ularning o'zlari oqsillar va DNKga ta'sir ko'rsatishga qodir. Radiatsiya kasalligi yanada og'ir shaklda davom etadi, gematopoetik organlar qanchalik ko'p ta'sir qiladi.
Rentgen nurlari mutagen va kanserogen faollikka ega. Bu shuni anglatadiki, nurlanish paytida hujayralardagi spontan mutatsiyalar ehtimoli ortadi va ba'zida sog'lom hujayralar saratonga aylanishi mumkin. Xatarli o'smalarning paydo bo'lish ehtimolini oshirish har qanday ta'sir qilishning, shu jumladan rentgen nurlarining standart natijasidir. Rentgen nurlari kiruvchi nurlanishning eng xavfli turidir, ammo ular hali ham xavfli bo'lishi mumkin.
Rentgen nurlanishi: qo'llanilishi va u qanday ishlaydi
Rentgen nurlanishi tibbiyotda, shuningdek, inson faoliyatining boshqa sohalarida qo'llaniladi.
Floroskopiya va kompyuter tomografiyasi
Rentgen nurlaridan eng keng tarqalgan foydalanish floroskopiya hisoblanadi. Inson tanasining "sukunati" sizga suyaklarning ham (ular eng aniq ko'rinadi) va ichki organlarning tasvirlarini batafsil tasvirlash imkonini beradi.
Rentgen nurlaridagi tana to'qimalarining turli shaffofligi ularning kimyoviy tarkibi bilan bog'liq. Suyaklar tuzilishining o'ziga xos xususiyati shundaki, ular tarkibida juda ko'p kaltsiy va fosfor mavjud. Boshqa to'qimalar asosan uglerod, vodorod, kislorod va azotdan iborat. Fosfor atomi kislorod atomidan deyarli ikki baravar og'ir, kaltsiy atomi esa 2,5 baravar (uglerod, azot va vodorod hatto kisloroddan ham engilroq). Shu munosabat bilan rentgen fotonlarining suyaklarda yutilishi ancha yuqori.
Ikki o'lchovli "rasmlar" ga qo'shimcha ravishda, rentgenografiya organning uch o'lchovli tasvirini yaratishga imkon beradi: bunday rentgenografiya kompyuter tomografiyasi deb ataladi. Ushbu maqsadlar uchun yumshoq rentgen nurlari qo'llaniladi. Bitta rasmda olingan ekspozitsiya miqdori kichik: u taxminan 10 km balandlikdagi samolyotda 2 soatlik parvoz paytida olingan ekspozitsiyaga teng.
X-ray nuqsonlarini aniqlash mahsulotdagi kichik ichki nuqsonlarni aniqlash imkonini beradi. Buning uchun qattiq rentgen nurlari qo'llaniladi, chunki ko'plab materiallar (masalan, metall) ularning tarkibiy moddasining yuqori atom massasi tufayli yomon "shaffof".
X-nurlarining diffraktsiyasi va rentgen-fluoresans tahlili
Rentgen nurlari alohida atomlarni batafsil tekshirish imkonini beruvchi xususiyatlarga ega. X-nurlarining difraksion tahlili kimyoda (shu jumladan biokimyoda) va kristallografiyada faol qo'llaniladi. Uning ishlash printsipi - kristallarning atomlari yoki murakkab molekulalar tomonidan rentgen nurlarining difraksion tarqalishi. Rentgen nurlari difraksion tahlili yordamida DNK molekulasining tuzilishi aniqlandi.
Rentgen floresan tahlili moddaning kimyoviy tarkibini tezda aniqlash imkonini beradi.
Radioterapiyaning ko'plab shakllari mavjud, ammo ularning barchasi ionlashtiruvchi nurlanishdan foydalanishni o'z ichiga oladi. Radioterapiya 2 turga bo'linadi: korpuskulyar va to'lqinli. Korpuskulyar alfa zarralari (geliy atomlarining yadrolari), beta zarralari (elektronlar), neytronlar, protonlar, og'ir ionlar oqimlaridan foydalanadi. To'lqin elektromagnit spektrning nurlaridan foydalanadi - rentgen nurlari va gamma.
Radioterapiya usullari birinchi navbatda onkologik kasalliklarni davolash uchun ishlatiladi. Gap shundaki, nurlanish birinchi navbatda faol bo'linadigan hujayralarga ta'sir qiladi, shuning uchun gematopoetik organlar bu tarzda azoblanadi (ularning hujayralari doimiy ravishda bo'linib, ko'proq va ko'proq yangi qizil qon tanachalarini ishlab chiqaradi). Saraton hujayralari ham doimiy ravishda bo'linadi va sog'lom to'qimalarga qaraganda radiatsiyaga ko'proq moyil bo'ladi.
Saraton hujayralari faoliyatini bostiradigan, sog'lomlarga o'rtacha darajada ta'sir qiladigan nurlanish darajasi qo'llaniladi. Radiatsiya ta'sirida bu hujayralarni yo'q qilish emas, balki ularning genomiga - DNK molekulalariga zarar etkazishdir. Vayron qilingan genomga ega hujayra bir muncha vaqt mavjud bo'lishi mumkin, lekin endi bo'linmaydi, ya'ni o'simta o'sishi to'xtaydi.
Radiatsiya terapiyasi radiatsiya terapiyasining eng engil shaklidir. To'lqinli nurlanish korpuskulyar nurlanishdan yumshoqroq, rentgen nurlari esa gamma nurlanishidan yumshoqroq.
Homiladorlik davrida
Homiladorlik davrida ionlashtiruvchi nurlanishdan foydalanish xavfli. Rentgen nurlari mutagen bo'lib, homilada anormalliklarga olib kelishi mumkin. Rentgen terapiyasi homiladorlik bilan mos kelmaydi: u faqat abort qilishga qaror qilingan taqdirdagina foydalanish mumkin. Ftoroskopiya bo'yicha cheklovlar yumshoqroq, ammo birinchi oylarda u ham qat'iyan man etiladi.
Favqulodda holatlarda rentgen tekshiruvi magnit-rezonans tomografiya bilan almashtiriladi. Ammo birinchi trimestrda ular ham undan qochishga harakat qilishadi (bu usul yaqinda paydo bo'lgan va mutlaq ishonch bilan zararli oqibatlarning yo'qligi haqida gapirish mumkin).
Kamida 1 mSv (eski birliklarda - 100 mR) umumiy dozaga duchor bo'lganda, shubhasiz xavf paydo bo'ladi. Oddiy rentgenogramma bilan (masalan, fluorografi o'tkazilayotganda) bemor taxminan 50 barobar kamroq oladi. Bunday dozani bir vaqtning o'zida olish uchun siz batafsil kompyuter tomografiyasidan o'tishingiz kerak.
Ya'ni, homiladorlikning dastlabki bosqichida 1-2 marta "rentgen" ning oddiy haqiqati jiddiy oqibatlarga olib kelmaydi (lekin uni xavf ostiga qo'ymaslik yaxshiroqdir).
U bilan davolash
X-nurlari birinchi navbatda malign o'smalarga qarshi kurashda qo'llaniladi. Bu usul yaxshi, chunki u juda samarali: o'simtani o'ldiradi. Bu yomon, chunki sog'lom to'qimalar unchalik yaxshi emas, ko'plab yon ta'sirlar mavjud. Gematopoez organlari alohida xavf ostida.
Amalda rentgen nurlarining sog'lom to'qimalarga ta'sirini kamaytirish uchun turli usullar qo'llaniladi. Nurlar burchakka shunday yo'naltiriladiki, ularning kesishish zonasida shish paydo bo'ladi (shuning uchun energiyaning asosiy yutilishi aynan shu erda sodir bo'ladi). Ba'zida protsedura harakatda amalga oshiriladi: bemorning tanasi o'simtadan o'tadigan o'q atrofida radiatsiya manbasiga nisbatan aylanadi. Shu bilan birga, sog'lom to'qimalar nurlanish zonasida faqat ba'zida, kasallar esa doimo bo'ladi.
X-nurlari ayrim artroz va shunga o'xshash kasalliklarni, shuningdek teri kasalliklarini davolashda qo'llaniladi. Bunday holda og'riq sindromi 50-90% ga kamayadi. Bu holda radiatsiya yumshoqroq ishlatilganligi sababli, shishlarni davolashda yuzaga keladiganlarga o'xshash yon ta'sirlar kuzatilmaydi.