Основни свойства на рентгеновите лъчи

1. Голяма проникваща и йонизираща способност.

2. Не се отклонява от електрически и магнитни полета.

3. Имат фотохимичен ефект.

4. Причиняват светенето на веществата.

5. Отражение, пречупване и дифракция като във видимото лъчение.

6. Имат биологичен ефект върху живите клетки.

1. Взаимодействие с материята

Дължината на вълната на рентгеновите лъчи е сравнима с размера на атомите, така че няма материал, който може да се използва за направата на рентгенови лещи. Освен това, когато рентгеновите лъчи падат перпендикулярно на повърхността, те почти не се отразяват. Въпреки това в рентгеновата оптика са открити методи за конструиране на оптични елементи за рентгенови лъчи. По-специално се оказа, че диамантът ги отразява добре.

Рентгеновите лъчи могат да проникнат през материята и различните вещества ги абсорбират по различен начин. Абсорбцията на рентгеновите лъчи е най-важното им свойство в рентгеновата фотография. Интензитетът на рентгеновите лъчи намалява експоненциално в зависимост от пътя, изминат в абсорбиращия слой (I = I0e-kd, където d е дебелината на слоя, коефициентът k е пропорционален на Z³λ³, Z е атомният номер на елемента, λ е дължината на вълната).

Абсорбцията възниква в резултат на фотоабсорбция (фотоелектричен ефект) и комптоново разсейване:

Фотоабсорбцията се разбира като процес на избиване на електрон от обвивката на атом от фотон, което изисква енергията на фотона да бъде по-голяма от определена минимална стойност. Ако разгледаме вероятността от акта на поглъщане в зависимост от енергията на фотона, тогава когато се достигне определена енергия, тя (вероятността) рязко нараства до максималната си стойност. За по-високи енергии вероятността непрекъснато намалява. Поради тази зависимост се казва, че има граница на усвояване. Мястото на избития при акта на поглъщане електрон се заема от друг електрон, като при това се излъчва лъчение с по-ниска енергия на фотона, т.нар. процес на флуоресценция.

Рентгеновият фотон може да взаимодейства не само със свързани електрони, но и със свободни и слабо свързани електрони. Има разсейване на фотони върху електрони – т.нар. Комптъново разсейване. В зависимост от ъгъла на разсейване, дължината на вълната на фотона се увеличава с известно количество и съответно енергията намалява. Комптъновото разсейване, в сравнение с фотоабсорбцията, става преобладаващо при по-високи фотонни енергии.

В допълнение към тези процеси има още една фундаментална възможност за поглъщане - поради появата на двойки електрон-позитрон. Това обаче изисква енергии, по-големи от 1,022 MeV, които се намират извън горната граница на емисиите на рентгенови лъчи (<250 кэВ). Однако при другом подходе, когда "ренгеновским" называется излучение, возникшее при взаимодействии электрона и ядра или только электронов, такой процесс имеет место быть. Кроме того, очень жесткое рентгеновское излучение с энергией кванта более 1 МэВ, способно вызвать Ядерный фотоэффект.

[редактиране]

2. Биологично въздействие

Рентгеновите лъчи са йонизиращи. Той засяга тъканите на живите организми и може да причини лъчева болест, радиационни изгаряния и злокачествени тумори. Поради тази причина трябва да се вземат предпазни мерки при работа с рентгенови лъчи. Смята се, че щетите са правопропорционални на погълнатата доза радиация. Рентгеновото лъчение е мутагенен фактор.

[редактиране]

3. Регистрация

Луминисцентен ефект. Рентгеновите лъчи могат да предизвикат светене (флуоресценция) на някои вещества. Този ефект се използва в медицинската диагностика по време на флуороскопия (наблюдение на изображение на флуоресцентен екран) и рентгенова фотография (рентгенография). Медицинските фотографски филми обикновено се използват в комбинация с усилващи екрани, които включват рентгенови люминофори, които светят под действието на рентгеновите лъчи и осветяват светлочувствителната фотографска емулсия. Методът за получаване на изображение в реален размер се нарича радиография. При флуорография изображението се получава в намален мащаб. Луминесцентното вещество (сцинтилатор) може да бъде оптично свързано с електронен светлинен детектор (фотоумножителна тръба, фотодиод и др.), Полученото устройство се нарича сцинтилационен детектор. Тя ви позволява да регистрирате отделни фотони и да измервате тяхната енергия, тъй като енергията на сцинтилационна светкавица е пропорционална на енергията на погълнат фотон.

фотографски ефект. Рентгеновите лъчи, както и обикновената светлина, са в състояние директно да осветяват фотографската емулсия. Въпреки това, без флуоресцентния слой, това изисква 30-100 пъти експозиция (т.е. доза). Този метод (известен като рентгенография без екран) има предимството на по-резки изображения.

В полупроводниковите детектори рентгеновите лъчи произвеждат двойки електрон-дупка в p-n прехода на диод, свързан в посоката на блокиране. В този случай протича малък ток, чиято амплитуда е пропорционална на енергията и интензитета на падащото рентгеново лъчение. В импулсен режим е възможно да се регистрират отделни рентгенови фотони и да се измери тяхната енергия.

Индивидуалните рентгенови фотони могат да се регистрират и с помощта на пълни с газ детектори на йонизиращо лъчение (брояч на Гайгер, пропорционална камера и др.).

Приложение

С помощта на рентгенови лъчи е възможно да се "просвети" човешкото тяло, в резултат на което е възможно да се получи изображение на костите, а в съвременните инструменти - на вътрешните органи (вижте също рентгенова снимка) . Това използва факта, че елементът калций (Z=20), който се съдържа главно в костите, има атомен номер, много по-голям от атомния номер на елементите, които изграждат меките тъкани, а именно водород (Z=1), въглерод (Z=6 ), азот (Z=7), кислород (Z=8). В допълнение към конвенционалните устройства, които дават двуизмерна проекция на изследвания обект, има компютърни томографи, които ви позволяват да получите триизмерно изображение на вътрешните органи.

Откриването на дефекти в продуктите (релси, заварки и др.) с помощта на рентгенови лъчи се нарича рентгеново откриване на дефекти.

В науката за материалите, кристалографията, химията и биохимията рентгеновите лъчи се използват за изясняване на структурата на веществата на атомно ниво с помощта на рентгеново дифракционно разсейване (рентгенов дифракционен анализ). Известен пример е определянето на структурата на ДНК.

Освен това рентгеновите лъчи могат да се използват за определяне на химичния състав на дадено вещество. В електроннолъчева микросонда (или в електронен микроскоп) анализираното вещество се облъчва с електрони, докато атомите се йонизират и излъчват характерно рентгеново лъчение. Вместо електрони могат да се използват рентгенови лъчи. Този аналитичен метод се нарича рентгенофлуоресцентен анализ.

На летищата активно се използват рентгенови телевизионни интроскопи, които позволяват преглед на съдържанието на ръчния багаж и багажа с цел визуално откриване на опасни обекти на екрана на монитора.

Рентгеновата терапия е раздел от лъчевата терапия, който обхваща теорията и практиката на терапевтичното използване на рентгенови лъчи, генерирани при напрежение на рентгеновата тръба от 20-60 kV и фокусно разстояние на кожата от 3-7 cm (късо -диапазон лъчетерапия) или при напрежение 180-400 kV и кожно-фокусно разстояние 30-150 cm (дистанционна лъчетерапия).

Рентгеновата терапия се провежда предимно с повърхностно разположени тумори и с някои други заболявания, включително кожни заболявания (ултрамеки рентгенови лъчи на Bucca).

[редактиране]

естествени рентгенови лъчи

На Земята електромагнитното излъчване в диапазона на рентгеновите лъчи се образува в резултат на йонизация на атоми от радиация, възникваща по време на радиоактивен разпад, в резултат на ефекта на Комптон на гама-лъчение, възникващ по време на ядрени реакции, а също и от космическо излъчване. Радиоактивният разпад също води до директно излъчване на рентгенови кванти, ако причинява пренареждане на електронната обвивка на разпадащия се атом (например по време на улавяне на електрони). Рентгеновото лъчение, което се появява на други небесни тела, не достига земната повърхност, тъй като се абсорбира напълно от атмосферата. Той се изследва от сателитни рентгенови телескопи като Chandra и XMM-Newton.

През 1895 г. немският физик В. Рьонтген открива нов, неизвестен досега вид електромагнитно излъчване, което в чест на своя откривател е наречено рентгеново. W. Roentgen става автор на своето откритие на 50-годишна възраст, заемайки поста ректор на университета във Вюрцбург и имайки репутация на един от най-добрите експериментатори на своето време. Един от първите намерили техническо приложение на откритието на Рьонтген е американецът Едисон. Той създава удобен демонстрационен апарат и още през май 1896 г. организира рентгенова изложба в Ню Йорк, където посетителите могат да гледат собствената си ръка на светещ екран. След като асистентът на Едисън почина от тежките изгаряния, които получи от постоянните демонстрации, изобретателят прекрати по-нататъшните експерименти с рентгенови лъчи.

Рентгеновото лъчение започва да се използва в медицината поради високата си проникваща способност. Първоначално рентгеновите лъчи се използват за изследване на фрактури на кости и за локализиране на чужди тела в човешкото тяло. В момента има няколко метода, базирани на рентгенови лъчи. Но тези методи имат своите недостатъци: радиацията може да причини дълбоко увреждане на кожата. Появяващите се язви често се превръщат в рак. В много случаи пръстите или ръцете трябваше да бъдат ампутирани. Флуороскопия(синоним на транслуценция) е един от основните методи за рентгеново изследване, който се състои в получаване на плоско положително изображение на изследвания обект върху полупрозрачен (флуоресцентен) екран. По време на флуороскопия обектът е между полупрозрачен екран и рентгенова тръба. На съвременните рентгенови полупрозрачни екрани изображението се появява в момента на включване на рентгеновата тръба и изчезва веднага след изключване. Флуороскопията дава възможност да се изследва функцията на органа - сърдечна пулсация, дихателни движения на ребрата, белите дробове, диафрагмата, перисталтиката на храносмилателния тракт и др. Флуороскопията се използва при лечението на заболявания на стомаха, стомашно-чревния тракт, дванадесетопръстника, заболявания на черния дроб, жлъчния мехур и жлъчните пътища. В същото време медицинската сонда и манипулаторите се вкарват без увреждане на тъканите, а действията по време на операцията се контролират чрез флуороскопия и се виждат на монитора.
радиография -метод за рентгенова диагностика с регистриране на фиксирано изображение върху фоточувствителен материал - спец. фотографски филм (рентгенов филм) или фотохартия с последваща фотообработка; При цифровата радиография изображението се фиксира в паметта на компютъра. Извършва се на рентгенови диагностични апарати - стационарни, монтирани в специално оборудвани рентгенови кабинети, или мобилни и преносими - при леглото на болния или в операционната. На рентгеновите снимки елементите на структурите на различни органи се показват много по-ясно, отколкото на флуоресцентен екран. Рентгенографията се извършва с цел откриване и предотвратяване на различни заболявания, основната й цел е да помогне на лекарите от различни специалности правилно и бързо да поставят диагноза. Рентгеновото изображение улавя състоянието на орган или тъкан само в момента на експозиция. Само една рентгенова снимка обаче улавя само анатомични изменения в определен момент, дава статиката на процеса; чрез поредица от рентгенови снимки, направени на определени интервали, е възможно да се изследва динамиката на процеса, тоест функционалните промени. Томография.Думата томография може да се преведе от гръцки като изображение на парче.Това означава, че целта на томографията е да се получи послойно изображение на вътрешната структура на обекта на изследване. Компютърната томография се характеризира с висока разделителна способност, което дава възможност да се разграничат фините промени в меките тъкани. КТ позволява да се открият такива патологични процеси, които не могат да бъдат открити с други методи. В допълнение, използването на CT позволява да се намали дозата рентгеново лъчение, получено от пациентите по време на диагностичния процес.
Флуорография- диагностичен метод, който ви позволява да получите изображение на органи и тъкани, е разработен в края на 20-ти век, година след откриването на рентгеновите лъчи. На снимките можете да видите склероза, фиброза, чужди тела, неоплазми, възпаления с развита степен, наличие на газове и инфилтрат в кухините, абсцеси, кисти и др. Най-често се извършва рентгенография на гръдния кош, която позволява да се открие туберкулоза, злокачествен тумор в белите дробове или гръдния кош и други патологии.
Рентгенова терапия- Това е модерен метод, с който се извършва лечение на определени патологии на ставите. Основните направления на лечение на ортопедични заболявания по този метод са: Хронични. Възпалителни процеси на ставите (артрит, полиартрит); Дегенеративни (остеоартрит, остеохондроза, деформираща спондилоза). Целта на лъчетерапиятае инхибирането на жизнената активност на клетките на патологично променени тъкани или пълното им унищожаване. При нетуморни заболявания рентгеновата терапия е насочена към потискане на възпалителната реакция, инхибиране на пролиферативните процеси, намаляване на чувствителността към болка и секреторната активност на жлезите. Трябва да се има предвид, че най-чувствителни към рентгеновите лъчи са половите жлези, хемопоетичните органи, левкоцитите и злокачествените туморни клетки. Дозата на радиация във всеки случай се определя индивидуално.

За откриването на рентгеновите лъчи Рьонтген получава първата Нобелова награда за физика през 1901 г. и Нобеловият комитет подчертава практическото значение на откритието му.
По този начин рентгеновите лъчи са невидимо електромагнитно лъчение с дължина на вълната 105 - 102 nm. Рентгеновите лъчи могат да проникнат през някои материали, които са непрозрачни за видимата светлина. Те се излъчват при забавяне на бързите електрони в материята (непрекъснат спектър) и при преминаване на електрони от външните електронни обвивки на атома към вътрешните (линеен спектър). Източници на рентгеново лъчение са: рентгенова тръба, някои радиоактивни изотопи, ускорители и акумулатори на електрони (синхротронно лъчение). Приемници - филмови, луминисцентни екрани, детектори за ядрени лъчения. Рентгеновите лъчи се използват в рентгенов дифракционен анализ, медицина, дефектоскопия, рентгенов спектрален анализ и др.

Рентгеновото лъчение (синоним на рентгенови лъчи) е с широк диапазон от дължини на вълните (от 8·10 -6 до 10 -12 cm). Рентгеновото лъчение възниква, когато заредени частици, най-често електрони, се забавят в електрическото поле на атомите на веществото. Получените кванти имат различни енергии и образуват непрекъснат спектър. Максималната фотонна енергия в такъв спектър е равна на енергията на падащите електрони. В (виж) максималната енергия на рентгеновите кванти, изразена в килоелектрон-волта, е числено равна на големината на напрежението, приложено към тръбата, изразено в киловолта. Когато преминават през вещество, рентгеновите лъчи взаимодействат с електроните на неговите атоми. За рентгеновите кванти с енергия до 100 keV най-характерният вид взаимодействие е фотоелектричният ефект. В резултат на такова взаимодействие квантовата енергия се изразходва напълно за изтегляне на електрон от атомната обвивка и придаване на кинетична енергия към него. С увеличаване на енергията на рентгеновия квант вероятността от фотоелектричния ефект намалява и процесът на разсейване на кванти върху свободни електрони става преобладаващ - така нареченият ефект на Комптън. В резултат на такова взаимодействие също се образува вторичен електрон и освен това излита квант с енергия, по-ниска от енергията на първичния квант. Ако енергията на рентгеновия квант надвишава един мегаелектрон-волт, може да възникне така нареченият ефект на сдвояване, при който се образуват електрон и позитрон (виж). Следователно, когато преминава през вещество, енергията на рентгеновото лъчение намалява, т.е. неговият интензитет намалява. Тъй като в този случай е по-вероятно да се абсорбират нискоенергийни кванти, рентгеновото лъчение се обогатява с по-високоенергийни кванти. Това свойство на рентгеновото лъчение се използва за увеличаване на средната енергия на квантите, т.е. за увеличаване на неговата твърдост. Увеличаването на твърдостта на рентгеновото лъчение се постига с помощта на специални филтри (виж). Рентгеновото лъчение се използва за рентгенова диагностика (виж) и (виж). Вижте също Йонизиращо лъчение.

Рентгеново лъчение (синоним: рентгенови лъчи, рентгенови лъчи) - квантово електромагнитно лъчение с дължина на вълната от 250 до 0,025 A (или енергийни кванти от 5 10 -2 до 5 10 2 keV). През 1895 г. е открит от В. К. Рентген. Спектралната област на електромагнитното излъчване в близост до рентгеновите лъчи, чиито енергийни кванти надвишават 500 keV, се нарича гама лъчение (виж); радиация, чиито енергийни кванти са под 0,05 keV, е ултравиолетова радиация (виж).

По този начин, представлявайки сравнително малка част от огромния спектър на електромагнитно излъчване, което включва както радиовълни, така и видима светлина, рентгеновото лъчение, като всяко електромагнитно лъчение, се разпространява със скоростта на светлината (около 300 хиляди km / s във вакуум ) и се характеризира с дължина на вълната λ (разстоянието, на което се разпространява радиацията за един период на трептене). Рентгеновото лъчение има и редица други вълнови свойства (рефракция, интерференция, дифракция), но е много по-трудно да се наблюдават, отколкото при лъчение с по-голяма дължина на вълната: видима светлина, радиовълни.

Рентгенови спектри: a1 - непрекъснат спирачен спектър при 310 kV; a - непрекъснат спирачен спектър при 250 kV, a1 - спектър, филтриран с 1 mm Cu, a2 - спектър, филтриран с 2 mm Cu, b - K-серия на волфрамова линия.

За генериране на рентгенови лъчи се използват рентгенови тръби (виж), в които се получава излъчване, когато бързите електрони взаимодействат с атомите на анодното вещество. Има два вида рентгенови лъчи: спирачно и характеристично. Рентгеновото лъчение на Bremsstrahlung, което има непрекъснат спектър, е подобно на обикновената бяла светлина. Разпределението на интензитета в зависимост от дължината на вълната (фиг.) е представено чрез крива с максимум; в посоката на дългите вълни кривата спада леко, а в посоката на късите вълни тя е стръмна и се прекъсва при определена дължина на вълната (λ0), наречена късовълнова граница на непрекъснатия спектър. Стойността на λ0 е обратно пропорционална на напрежението на тръбата. Bremsstrahlung възниква от взаимодействието на бързи електрони с атомни ядра. Интензитетът на спирачното лъчение е право пропорционален на силата на анодния ток, квадрата на напрежението на тръбата и атомния номер (Z) на анодния материал.

Ако енергията на електроните, ускорени в рентгеновата тръба, надвишава критичната стойност за анодното вещество (тази енергия се определя от напрежението на тръбата Vcr, което е критично за това вещество), тогава възниква характерно излъчване. Характерният спектър е линия, неговите спектрални линии образуват серия, означена с буквите K, L, M, N.

Серията K е с най-къса дължина на вълната, серията L е с по-голяма дължина на вълната, сериите M и N се наблюдават само в тежки елементи (Vcr на волфрам за K-серия е 69,3 kv, за L-серия - 12,1 kv). Характеристичното излъчване възниква, както следва. Бързите електрони избиват атомните електрони от вътрешните обвивки. Атомът се възбужда и след това се връща в основно състояние. В този случай електроните от външните, по-слабо свързани обвивки запълват освободените пространства във вътрешните обвивки и се излъчват фотони с характерно излъчване с енергия, равна на разликата между енергиите на атома във възбудено и основно състояние. Тази разлика (а оттам и енергията на фотона) има определена стойност, характерна за всеки елемент. Това явление е в основата на рентгеноспектралния анализ на елементите. Фигурата показва линейния спектър на волфрам на фона на непрекъснат спектър на спирачно лъчение.

Енергията на електроните, ускорени в рентгеновата тръба, се превръща почти изцяло в топлинна енергия (анодът е силно нагрят в този случай), само незначителна част (около 1% при напрежение, близко до 100 kV) се превръща в енергия на спирачното лъчение. .

Използването на рентгеновите лъчи в медицината се основава на законите за поглъщане на рентгеновите лъчи от материята. Абсорбцията на рентгеновите лъчи е напълно независима от оптичните свойства на абсорбиращия материал. Безцветното и прозрачно оловно стъкло, използвано за защита на персонала в рентгенови кабинети, абсорбира почти напълно рентгеновите лъчи. Обратно, лист хартия, който не е прозрачен за светлина, не отслабва рентгеновите лъчи.

Интензитетът на хомогенен (т.е. с определена дължина на вълната) рентгенов лъч, когато преминава през абсорбиращ слой, намалява според експоненциалния закон (e-x), където e е основата на естествените логаритми (2,718), а показателят x е равно на произведението на масовия коефициент на затихване (μ / p) cm 2 /g за дебелина на абсорбера в g / cm 2 (тук p е плътността на веществото в g / cm 3). Рентгеновите лъчи се отслабват както чрез разсейване, така и чрез абсорбция. Съответно коефициентът на масово затихване е сумата от коефициентите на масово поглъщане и разсейване. Коефициентът на масово поглъщане нараства рязко с увеличаване на атомния номер (Z) на абсорбера (пропорционално на Z3 или Z5) и с увеличаване на дължината на вълната (пропорционално на λ3). Тази зависимост от дължината на вълната се наблюдава в ивиците на поглъщане, на границите на които коефициентът показва скокове.

Коефициентът на масово разсейване се увеличава с увеличаване на атомния номер на веществото. За λ≥0,3Å коефициентът на разсейване не зависи от дължината на вълната, за λ<0,ЗÅ он уменьшается с уменьшением λ.

Намаляването на коефициентите на абсорбция и разсейване с намаляване на дължината на вълната води до увеличаване на проникващата способност на рентгеновите лъчи. Коефициентът на масова абсорбция за костите [абсорбцията се дължи главно на Ca 3 (PO 4) 2 ] е почти 70 пъти по-голям, отколкото за меките тъкани, където абсорбцията се дължи главно на вода. Това обяснява защо сянката на костите се откроява толкова рязко на рентгеновите снимки на фона на меките тъкани.

Разпространението на нехомогенен рентгенов лъч през всяка среда, заедно с намаляване на интензитета, е придружено от промяна в спектралния състав, промяна в качеството на излъчването: дълговълновата част от спектъра се абсорбира до в по-голяма степен от късовълновата част, излъчването става по-равномерно. Филтрирането на дълговълновата част от спектъра позволява да се подобри съотношението между дълбоките и повърхностните дози по време на рентгеновата терапия на огнища, разположени дълбоко в човешкото тяло (вижте рентгенови филтри). За да се характеризира качеството на нехомогенен рентгенов лъч, се използва понятието "половин затихващ слой (L)" - слой от вещество, което намалява наполовина радиацията. Дебелината на този слой зависи от напрежението на тръбата, дебелината и материала на филтъра. Целофан (до енергия от 12 keV), алуминий (20–100 keV), мед (60–300 keV), олово и мед (>300 keV) се използват за измерване на слоевете на половин затихване. За рентгенови лъчи, генерирани при напрежения от 80-120 kV, 1 mm мед е еквивалентен по капацитет на филтриране на 26 mm алуминий, 1 mm олово е еквивалентен на 50,9 mm алуминий.

Поглъщането и разсейването на рентгеновите лъчи се дължи на неговите корпускулярни свойства; Рентгеновите лъчи взаимодействат с атомите като поток от корпускули (частици) - фотони, всеки от които има определена енергия (обратно пропорционална на дължината на вълната на рентгеновите лъчи). Енергийният диапазон на рентгеновите фотони е 0,05-500 keV.

Абсорбцията на рентгеновото лъчение се дължи на фотоелектричния ефект: абсорбцията на фотон от електронната обвивка е придружена от изхвърляне на електрон. Атомът се възбужда и, връщайки се в основно състояние, излъчва характерно лъчение. Излъченият фотоелектрон отнася цялата енергия на фотона (минус енергията на свързване на електрона в атома).

Разсейването на рентгеновото лъчение се дължи на електроните на разсейващата среда. Има класическо разсейване (дължината на вълната на лъчението не се променя, но се променя посоката на разпространение) и разсейване с промяна на дължината на вълната - ефектът на Комптон (дължината на вълната на разсеяното лъчение е по-голяма от падащото). В последния случай фотонът се държи като движеща се топка и разсейването на фотоните се случва, според образния израз на Комнтън, като игра на билярд с фотони и електрони: сблъсквайки се с електрон, фотонът предава част от енергията си към него и се разпръсква, имайки вече по-малка енергия (съответно дължината на вълната на разсеяното лъчение се увеличава), електронът излита от атома с енергия на отката (тези електрони се наричат ​​електрони на Комптън или електрони на отката). Поглъщането на енергията на рентгеновите лъчи става по време на образуването на вторични електрони (Комптън и фотоелектрони) и предаването на енергия към тях. Енергията на рентгеновите лъчи, прехвърлена на единица маса вещество, определя погълнатата доза на рентгеновите лъчи. Единицата на тази доза 1 rad съответства на 100 erg/g. Поради погълнатата енергия в веществото на абсорбера възникват редица вторични процеси, които са важни за рентгеновата дозиметрия, тъй като на тях се основават методите за рентгеново измерване. (виж Дозиметрия).

Всички газове и много течности, полупроводници и диелектрици под действието на рентгеновите лъчи повишават електропроводимостта. Проводимостта се открива от най-добрите изолационни материали: парафин, слюда, каучук, кехлибар. Промяната в проводимостта се дължи на йонизацията на средата, т.е. разделянето на неутралните молекули на положителни и отрицателни йони (йонизацията се произвежда от вторични електрони). Йонизацията във въздуха се използва за определяне на експозиционната доза на рентгеново лъчение (доза във въздуха), която се измерва в рентгени (виж Дози на йонизиращо лъчение). При доза от 1 r погълнатата доза във въздуха е 0,88 rad.

Под действието на рентгеновите лъчи, в резултат на възбуждането на молекулите на веществото (и при рекомбинацията на йони), в много случаи се възбужда видимо сияние на веществото. При висок интензитет на рентгеновото лъчение се наблюдава видимо светене на въздух, хартия, парафин и др.(изключение правят металите). Най-високият добив на видима светлина се дава от такива кристални фосфори като Zn·CdS·Ag-фосфор и други, използвани за екрани при флуороскопия.

Под действието на рентгеновите лъчи в веществото могат да протичат различни химични процеси: разлагане на сребърни халиди (фотографски ефект, използван при рентгеновите лъчи), разлагане на вода и водни разтвори на водороден прекис, промяна в свойства на целулоид (помътняване и отделяне на камфор), парафин (помътняване и избелване) .

В резултат на пълно преобразуване цялата рентгенова енергия, погълната от химически инертното вещество, се превръща в топлина. Измерването на много малки количества топлина изисква високочувствителни методи, но е основният метод за абсолютни измервания на рентгеновите лъчи.

Вторичните биологични ефекти от излагането на рентгенови лъчи са в основата на медицинската лъчетерапия (виж). Рентгеновите лъчи, чиито кванти са 6-16 keV (ефективни дължини на вълните от 2 до 5 Å), се абсорбират почти напълно от кожната обвивка на тъканта на човешкото тяло; те се наричат ​​гранични лъчи или понякога лъчи на Бука (виж лъчи на Бука). За дълбока рентгенова терапия се използва твърдо филтрирано лъчение с ефективни енергийни кванти от 100 до 300 keV.

Биологичният ефект на рентгеновото лъчение трябва да се има предвид не само при рентгеновата терапия, но и при рентгеновата диагностика, както и във всички други случаи на контакт с рентгенови лъчи, които изискват използването на радиационна защита ( виж).

РЕНТГЕНОВО ИЗЛЪЧВАНЕ
невидима радиация, способна да прониква, макар и в различна степен, през всички вещества. Това е електромагнитно лъчение с дължина на вълната около 10-8 см. Подобно на видимата светлина, рентгеновите лъчи причиняват почерняване на фотолентата. Това свойство е от голямо значение за медицината, индустрията и научните изследвания. Преминавайки през изследвания обект и след това падайки върху филма, рентгеновото лъчение изобразява вътрешната му структура върху него. Тъй като проникващата способност на рентгеновото лъчение е различна за различните материали, части от обекта, които са по-малко прозрачни за него, дават по-светли области на снимката от тези, през които лъчението прониква добре. По този начин костните тъкани са по-малко прозрачни за рентгенови лъчи от тъканите, които изграждат кожата и вътрешните органи. Поради това на рентгеновата снимка костите ще бъдат обозначени като по-светли зони и мястото на фрактурата, което е по-прозрачно за радиация, може да бъде доста лесно открито. Рентгеновите изображения се използват и в стоматологията за откриване на кариеси и абсцеси в корените на зъбите, както и в индустрията за откриване на пукнатини в отливки, пластмаси и гуми. Рентгеновите лъчи се използват в химията за анализ на съединения и във физиката за изследване на структурата на кристалите. Рентгенов лъч, преминаващ през химично съединение, предизвиква характерно вторично лъчение, чийто спектроскопски анализ позволява на химика да определи състава на съединението. При падане върху кристално вещество, рентгеновият лъч се разпръсква от атомите на кристала, давайки ясен, правилен модел на петна и ивици върху фотографска плака, което позволява да се установи вътрешната структура на кристала. Използването на рентгенови лъчи при лечение на рак се основава на факта, че те убиват раковите клетки. Въпреки това, той може да има и нежелан ефект върху нормалните клетки. Следователно трябва да се подхожда изключително внимателно при тази употреба на рентгенови лъчи. Рентгеновото лъчение е открито от немския физик В. Рентген (1845-1923). Неговото име е увековечено в някои други физически термини, свързани с това лъчение: международната единица за доза йонизиращо лъчение се нарича рентген; снимка, направена с рентгенов апарат, се нарича рентгенова снимка; Областта на радиологичната медицина, която използва рентгенови лъчи за диагностициране и лечение на заболявания, се нарича радиология. Рентген открива радиацията през 1895 г., докато е професор по физика в университета във Вюрцбург. Докато провежда експерименти с катодни лъчи (електронни потоци в газоразрядни тръби), той забелязва, че екран, разположен близо до вакуумната тръба, покрит с кристален бариев цианоплатинит, свети ярко, въпреки че самата тръба е покрита с черен картон. По-нататък Рьонтген установява, че проникващата сила на откритите от него неизвестни лъчи, които той нарича рентгенови лъчи, зависи от състава на абсорбиращия материал. Той също изобрази костите на собствената си ръка, като я постави между катодно-лъчева разрядна тръба и екран, покрит с бариев цианоплатинит. Откритието на Рьонтген е последвано от експерименти на други изследователи, които откриват много нови свойства и възможности за използване на това лъчение. Голям принос имат M. Laue, W. Friedrich и P. Knipping, които демонстрират през 1912 г. дифракцията на рентгеновите лъчи, когато преминават през кристал; У. Кулидж, който през 1913 г. изобретява високовакуумна рентгенова тръба с нагрят катод; G. Moseley, който установи през 1913 г. връзката между дължината на вълната на радиацията и атомния номер на елемента; G. и L. Braggi, които получават Нобелова награда през 1915 г. за разработване на основите на рентгеновия дифракционен анализ.
ПОЛУЧАВАНЕ НА РЕНТГЕНОВО ЛЪЧЕНИЕ
Рентгеновото лъчение възниква, когато електроните, движещи се с висока скорост, взаимодействат с материята. Когато електроните се сблъскат с атоми на което и да е вещество, те бързо губят кинетичната си енергия. В този случай по-голямата част от нея се превръща в топлина, а малка част, обикновено под 1%, се превръща в рентгенова енергия. Тази енергия се освобождава под формата на кванти - частици, наречени фотони, които имат енергия, но имат нулева маса на покой. Рентгеновите фотони се различават по своята енергия, която е обратно пропорционална на тяхната дължина на вълната. При конвенционалния метод за получаване на рентгенови лъчи се получава широк диапазон от дължини на вълните, който се нарича рентгенов спектър. Спектърът съдържа ясно изразени компоненти, както е показано на фиг. 1. Широкият "континуум" се нарича непрекъснат спектър или бяло лъчение. Острите пикове, насложени върху него, се наричат ​​характерни рентгенови емисионни линии. Въпреки че целият спектър е резултат от сблъсъци на електрони с материя, механизмите за появата на широката му част и линиите са различни. Веществото се състои от голям брой атоми, всеки от които има ядро, заобиколено от електронни обвивки, и всеки електрон в обвивката на атом на даден елемент заема определено дискретно енергийно ниво. Обикновено тези обвивки или енергийни нива се обозначават със символите K, L, M и т.н., като се започне от обвивката, която е най-близо до ядрото. Когато падащ електрон с достатъчно висока енергия се сблъска с един от електроните, свързани с атома, той избива този електрон от обвивката му. Празното пространство се заема от друг електрон от обвивката, което отговаря на по-висока енергия. Последният отделя излишна енергия чрез излъчване на рентгенов фотон. Тъй като обвивните електрони имат дискретни енергийни стойности, получените рентгенови фотони също имат дискретен спектър. Това съответства на остри пикове за определени дължини на вълните, чиито специфични стойности зависят от целевия елемент. Характеристичните линии образуват K-, L- и M-серии, в зависимост от коя обвивка (K, L или M) е отстранен електронът. Връзката между дължината на вълната на рентгеновите лъчи и атомния номер се нарича закон на Моузли (фиг. 2).

Ако електрон се сблъска с относително тежко ядро, тогава той се забавя и неговата кинетична енергия се освобождава под формата на рентгенов фотон с приблизително същата енергия. Ако той прелети покрай ядрото, той ще загуби само част от енергията си, а останалата ще бъде прехвърлена на други атоми, които попаднат на пътя му. Всеки акт на загуба на енергия води до излъчване на фотон с известна енергия. Появява се непрекъснат рентгенов спектър, чиято горна граница съответства на енергията на най-бързия електрон. Това е механизмът за образуване на непрекъснат спектър и максималната енергия (или минималната дължина на вълната), която фиксира границата на непрекъснатия спектър, е пропорционална на ускоряващото напрежение, което определя скоростта на падащите електрони. Спектралните линии характеризират материала на бомбардираната цел, докато непрекъснатият спектър се определя от енергията на електронния лъч и практически не зависи от материала на целта. Рентгеновите лъчи могат да бъдат получени не само чрез електронно бомбардиране, но и чрез облъчване на целта с рентгенови лъчи от друг източник. В този случай обаче по-голямата част от енергията на падащия лъч отива в характерния рентгенов спектър и много малка част от нея попада в непрекъснатия спектър. Очевидно падащият рентгенов лъч трябва да съдържа фотони, чиято енергия е достатъчна, за да възбуди характерните линии на бомбардирания елемент. Високият процент енергия на характерен спектър прави този метод на рентгеново възбуждане удобен за научни изследвания.
Рентгенови тръби.За да се получи рентгеново лъчение, дължащо се на взаимодействието на електрони с материята, е необходимо да има източник на електрони, средства за ускоряването им до високи скорости и цел, способна да издържи на електронно бомбардиране и да произвежда рентгеново лъчение на желания интензитет. Устройството, което има всичко това, се нарича рентгенова тръба. Ранните изследователи са използвали тръби с "дълбок вакуум", като днешните газоразрядни тръби. Вакуумът в тях не беше много висок. Разрядните тръби съдържат малко количество газ и когато към електродите на тръбата се приложи голяма потенциална разлика, газовите атоми се превръщат в положителни и отрицателни йони. Положителните се движат към отрицателния електрод (катод) и, падайки върху него, избиват електрони от него, а те от своя страна се придвижват към положителния електрод (анод) и, бомбардирайки го, създават поток от рентгенови фотони . В съвременната рентгенова тръба, разработена от Coolidge (фиг. 3), източникът на електрони е волфрамов катод, нагрят до висока температура. Електроните се ускоряват до високи скорости от високата потенциална разлика между анода (или антикатода) и катода. Тъй като електроните трябва да достигнат анода, без да се сблъскват с атоми, е необходим много висок вакуум, за който тръбата трябва да бъде добре вакуумирана. Това също намалява вероятността от йонизация на останалите газови атоми и свързаните странични токове.

Електроните се фокусират върху анода от специално оформен електрод, обграждащ катода. Този електрод се нарича фокусиращ електрод и заедно с катода образува "електронния прожектор" на тръбата. Анодът, подложен на електронно бомбардиране, трябва да бъде направен от огнеупорен материал, тъй като по-голямата част от кинетичната енергия на бомбардиращите електрони се превръща в топлина. Освен това е желателно анодът да бъде направен от материал с висок атомен номер, тъй като добивът на рентгенови лъчи се увеличава с увеличаване на атомния номер. За аноден материал най-често се избира волфрам, чийто атомен номер е 74. Дизайнът на рентгеновите тръби може да бъде различен в зависимост от условията и изискванията на приложение.
РЕНТГЕНОВО ОТКРИВАНЕ
Всички методи за откриване на рентгенови лъчи се основават на тяхното взаимодействие с материята. Детекторите могат да бъдат два вида: такива, които дават изображение, и такива, които не дават. Първите включват устройства за рентгенова флуорография и флуороскопия, при които рентгеновият лъч преминава през изследвания обект, а предаваното лъчение навлиза в луминисцентния екран или филм. Изображението се появява поради факта, че различните части на изследвания обект поглъщат радиация по различни начини - в зависимост от дебелината на веществото и неговия състав. При детекторите с луминесцентен екран енергията на рентгеновите лъчи се преобразува в директно видимо изображение, докато при радиографията тя се записва върху чувствителна емулсия и може да се наблюдава само след проявяване на филма. Вторият тип детектори включва голямо разнообразие от устройства, в които рентгеновата енергия се преобразува в електрически сигнали, характеризиращи относителния интензитет на излъчването. Те включват йонизационни камери, брояч на Гайгер, пропорционален брояч, сцинтилационен брояч и някои специални детектори на базата на кадмиев сулфид и селенид. В момента сцинтилационните броячи могат да се считат за най-ефективните детектори, които работят добре в широк енергиен диапазон.
Вижте същоДЕТЕКТОРИ ЗА ЧАСТИЦИ. Детекторът се избира, като се вземат предвид условията на проблема. Например, ако е необходимо точно да се измери интензитетът на дифрактирано рентгеново лъчение, тогава се използват броячи, които позволяват измерванията да се извършват с точност до части от процента. Ако е необходимо да се регистрират много дифрактирани лъчи, тогава е препоръчително да се използва рентгенов филм, въпреки че в този случай е невъзможно да се определи интензитетът със същата точност.
РЕНТГЕНОВА И ГАМА ДЕФЕКТОСКОПИЯ
Едно от най-разпространените приложения на рентгеновите лъчи в индустрията е контролът на качеството на материалите и откриването на дефекти. Рентгеновият метод е недеструктивен, така че материалът, който се тества, ако се установи, че отговаря на изискваните изисквания, може да се използва по предназначение. Както рентгеновата, така и гама дефектоскопията се основават на проникващата способност на рентгеновите лъчи и характеристиките на тяхната абсорбция в материалите. Проникващата способност се определя от енергията на рентгеновите фотони, която зависи от ускоряващото напрежение в рентгеновата тръба. Следователно, дебели проби и проби от тежки метали, като злато и уран, изискват рентгенов източник с по-високо напрежение за тяхното изследване, а за тънки проби е достатъчен източник с по-ниско напрежение. За гама-дефектоскопия на много големи отливки и големи валцувани продукти се използват бетатрони и линейни ускорители, ускоряващи частиците до енергии от 25 MeV и повече. Абсорбцията на рентгеновите лъчи в даден материал зависи от дебелината на абсорбера d и коефициента на абсорбция m и се определя по формулата I = I0e-md, където I е интензитетът на излъчването, преминало през абсорбера, I0 е интензитет на падащото лъчение, а e = 2,718 е основата на естествените логаритми. За даден материал, при дадена дължина на вълната (или енергия) на рентгеновите лъчи, коефициентът на поглъщане е константа. Но излъчването на рентгенов източник не е монохроматично, а съдържа широк диапазон от дължини на вълните, в резултат на което абсорбцията при една и съща дебелина на абсорбера зависи от дължината на вълната (честотата) на излъчването. Рентгеновото лъчение се използва широко във всички отрасли, свързани с обработката на метали под налягане. Използва се и за тестване на артилерийски дула, хранителни продукти, пластмаси, за тестване на сложни устройства и системи в електронната техника. (Неутронографията също се използва за подобни цели, която използва неутронни лъчи вместо рентгенови лъчи.) Рентгеновите лъчи се използват и за други цели, като например изследване на картини, за да се определи тяхната автентичност или за откриване на допълнителни слоеве боя върху основния слой.
РЕНТГЕНОВА ДИФРАКЦИЯ
Рентгеновата дифракция предоставя важна информация за твърдите вещества - тяхната атомна структура и кристална форма - както и за течности, аморфни тела и големи молекули. Дифракционният метод се използва и за точно (с грешка по-малка от 10-5) определяне на междуатомните разстояния, откриване на напрежения и дефекти, както и за определяне на ориентацията на монокристалите. Дифракционната картина може да идентифицира непознати материали, както и да открие наличието на примеси в пробата и да ги определи. Значението на метода на рентгеновата дифракция за прогреса на съвременната физика трудно може да бъде надценено, тъй като съвременното разбиране за свойствата на материята в крайна сметка се основава на данни за подреждането на атомите в различни химични съединения, за природата на връзките между тях и върху структурни дефекти. Основният инструмент за получаване на тази информация е методът на рентгеновата дифракция. Рентгеновата дифракционна кристалография е от съществено значение за определяне на структурите на сложни големи молекули, като тези на дезоксирибонуклеиновата киселина (ДНК), генетичния материал на живите организми. Веднага след откриването на рентгеновото лъчение, научният и медицински интерес се концентрира както върху способността на това лъчение да прониква през телата, така и върху неговата природа. Експериментите върху дифракцията на рентгеново лъчение върху процепи и дифракционни решетки показаха, че то принадлежи към електромагнитното лъчение и има дължина на вълната от порядъка на 10-8-10-9 см. Още по-рано учените, по-специално У. Барлоу, предположиха че правилната и симетрична форма на естествените кристали се дължи на подреденото разположение на атомите, които образуват кристала. В някои случаи Барлоу успя да предскаже правилно структурата на кристала. Стойността на прогнозираните междуатомни разстояния беше 10-8 см. Фактът, че междуатомните разстояния се оказаха от порядъка на дължината на вълната на рентгеновите лъчи, направи възможно принципното наблюдение на тяхната дифракция. Резултатът беше идеята за един от най-важните експерименти в историята на физиката. M. Laue организира експериментална проверка на тази идея, която беше извършена от неговите колеги W. Friedrich и P. Knipping. През 1912 г. тримата публикуват работата си върху резултатите от рентгеновата дифракция. Принципи на рентгеновата дифракция. За да се разбере явлението рентгенова дифракция, трябва да се разгледа последователно: първо, спектърът на рентгеновите лъчи, второ, природата на кристалната структура и, трето, самото явление на дифракцията. Както бе споменато по-горе, характеристичното рентгеново лъчение се състои от поредица от спектрални линии с висока степен на монохроматичност, определени от материала на анода. С помощта на филтри можете да изберете най-интензивния от тях. Следователно, чрез избор на анодния материал по подходящ начин, е възможно да се получи източник на почти монохроматично излъчване с много точно определена стойност на дължината на вълната. Дължините на вълните на характерното излъчване обикновено варират от 2,285 за хром до 0,558 за сребро (стойностите за различните елементи са известни до шест значещи цифри). Характерният спектър се наслагва върху непрекъснат "бял" спектър с много по-нисък интензитет, поради забавянето на падащите електрони в анода. Така от всеки анод могат да се получат два вида излъчване: характеристично и спирачно лъчение, всяко от които играе важна роля по свой начин. Атомите в кристалната структура са разположени на равни интервали, образувайки последователност от еднакви клетки - пространствена решетка. Някои решетки (например за повечето обикновени метали) са доста прости, докато други (например за протеинови молекули) са доста сложни. Кристалната структура се характеризира със следното: ако се премести от дадена точка на една клетка към съответната точка на съседна клетка, тогава ще се намери точно същата атомна среда. И ако някакъв атом се намира в една или друга точка на една клетка, тогава същият атом ще бъде разположен в еквивалентната точка на всяка съседна клетка. Този принцип е строго валиден за перфектен, идеално подреден кристал. Въпреки това, много кристали (например метални твърди разтвори) са неподредени до известна степен; кристалографски еквивалентни места могат да бъдат заети от различни атоми. В тези случаи не се определя позицията на всеки атом, а само позицията на атом, „статистически осреднена“ за голям брой частици (или клетки). Феноменът на дифракцията се обсъжда в статията ОПТИКА и читателят може да се обърне към тази статия, преди да продължи. Това показва, че ако вълни (например звук, светлина, рентгенови лъчи) преминават през малък процеп или дупка, тогава последният може да се счита за вторичен източник на вълни, а изображението на процепа или дупката се състои от променлива светлина и тъмни ивици. Освен това, ако има периодична структура от дупки или процепи, тогава в резултат на усилващата и отслабваща интерференция на лъчи, идващи от различни дупки, възниква ясна дифракционна картина. Рентгеновата дифракция е явление на колективно разсейване, при което ролята на дупки и разсейващи центрове играят периодично разположени атоми от кристалната структура. Взаимното усилване на техните изображения под определени ъгли дава дифракционна картина, подобна на тази, която би се получила при дифракция на светлина върху триизмерна дифракционна решетка. Разсейването възниква поради взаимодействието на падащото рентгеново лъчение с електроните в кристала. Поради факта, че дължината на вълната на рентгеновото лъчение е от същия порядък като размерите на атома, дължината на вълната на разсеяното рентгеново лъчение е същата като тази на падащото. Този процес е резултат от принудени трептения на електрони под действието на падащи рентгенови лъчи. Помислете сега за атом с облак от свързани електрони (около ядрото), върху който падат рентгенови лъчи. Електроните във всички посоки едновременно разпръскват инцидента и излъчват собствено рентгеново лъчение с еднаква дължина на вълната, но с различен интензитет. Интензитетът на разсеяното лъчение е свързан с атомния номер на елемента, тъй като атомният номер е равен на броя на орбиталните електрони, които могат да участват в разсейването. (Тази зависимост на интензитета от атомния номер на разсейващия елемент и от посоката, в която се измерва интензитетът, се характеризира с атомния фактор на разсейване, който играе изключително важна роля в анализа на структурата на кристалите.) Нека изберете в кристалната структура линейна верига от атоми, разположени на същото разстояние един от друг, и разгледайте техния дифракционен модел. Вече беше отбелязано, че рентгеновият спектър се състои от непрекъсната част ("континуум") и набор от по-интензивни линии, характерни за елемента, който е анодният материал. Да кажем, че сме филтрирали непрекъснатия спектър и сме получили почти монохроматичен рентгенов лъч, насочен към нашата линейна верига от атоми. Условието за усилване (усилваща интерференция) е изпълнено, ако разликата между пътищата на вълните, разпръснати от съседни атоми, е кратна на дължината на вълната. Ако лъчът пада под ъгъл a0 към линия от атоми, разделени с интервали a (период), тогава за ъгъла на дифракция a разликата в пътя, съответстваща на усилването, ще бъде записана като a(cos a - cosa0) = hl, където l е дължината на вълната, а h е цяло число (фиг. 4 и 5).

За да се разшири този подход към триизмерен кристал, е необходимо само да се изберат редици от атоми в две други посоки в кристала и да се решат така получените три уравнения съвместно за три кристални оси с периоди a, b и c. Другите две уравнения са

Това са трите основни уравнения на Лауе за рентгенова дифракция, като числата h, k и c са индексите на Милър за дифракционната равнина.
Вижте същоКРИСТАЛИ И КРИСТАЛОГРАФИЯ. Като се има предвид всяко от уравненията на Лауе, например първото, може да се забележи, че тъй като a, a0, l са константи и h = 0, 1, 2, ..., неговото решение може да бъде представено като набор от конуси с обща ос а (фиг. 5). Същото важи и за посоките b и c. В общия случай на тримерно разсейване (дифракция) трите уравнения на Лауе трябва да имат общо решение, т.е. три дифракционни конуса, разположени на всяка от осите, трябва да се пресичат; общата линия на пресичане е показана на фиг. 6. Съвместното решение на уравненията води до закона на Брег-Вулф:

l = 2(d/n)sinq, където d е разстоянието между равнините с индекси h, k и c (период), n = 1, 2, ... са цели числа (дифракционен ред), а q е ъгълът образуван от падащ лъч (както и дифракция) с равнината на кристала, в която се случва дифракцията. Анализирайки уравнението на закона на Брег - Улф за монокристал, разположен на пътя на монохроматичен рентгенов лъч, можем да заключим, че дифракцията не е лесна за наблюдение, т.к. l и q са фиксирани, а sinq МЕТОДИ ЗА ДИФРАКЦИОНЕН АНАЛИЗ
Метод на Лауе.Методът Laue използва непрекъснат "бял" спектър от рентгенови лъчи, който се насочва към неподвижен монокристал. За конкретна стойност на периода d, дължината на вълната, съответстваща на условието на Bragg-Wulf, автоматично се избира от целия спектър. Моделите на Laue, получени по този начин, позволяват да се преценят посоките на дифрактираните лъчи и, следователно, ориентациите на кристалните равнини, което също дава възможност да се направят важни заключения относно симетрията, ориентацията на кристала и наличието на на дефекти в него. В този случай обаче информацията за пространствения период d се губи. На фиг. 7 показва пример на Лауеграма. Рентгеновият филм беше разположен от страната на кристала, противоположна на тази, върху която падаше рентгеновият лъч от източника.

Метод на Дебай-Шерер (за поликристални проби).За разлика от предишния метод, тук се използва монохроматично излъчване (l = const) и ъгълът q се променя. Това се постига чрез използване на поликристална проба, състояща се от множество малки кристалити с произволна ориентация, сред които има такива, които отговарят на условието на Bragg-Wulf. Дифрактираните лъчи образуват конуси, чиято ос е насочена по дължината на рентгеновия лъч. За изображения обикновено се използва тясна лента от рентгенов филм в цилиндрична касета и рентгеновите лъчи се разпространяват по диаметъра през отвори във филма. Така получената дебиеграма (фиг. 8) съдържа точна информация за периода d, т.е. за структурата на кристала, но не дава информацията, която Лауеграмата съдържа. Следователно и двата метода се допълват взаимно. Нека разгледаме някои приложения на метода на Дебай-Шерер.

Идентификация на химични елементи и съединения. От ъгъла q, определен от дебайеграмата, може да се изчисли междуравнинното разстояние d, характерно за даден елемент или съединение. Понастоящем са съставени много таблици с d стойности, които позволяват да се идентифицира не само един или друг химичен елемент или съединение, но и различни фазови състояния на едно и също вещество, което не винаги дава химичен анализ. Също така е възможно да се определи съдържанието на втория компонент в заместващи сплави с висока точност от зависимостта на периода d от концентрацията.
Анализ на напрежението.От измерената разлика в междуплоскостните разстояния за различни посоки в кристалите, знаейки модула на еластичност на материала, е възможно да се изчислят малки напрежения в него с висока точност.
Изследвания на преференциалната ориентация в кристалите.Ако малките кристалити в поликристална проба не са напълно произволно ориентирани, тогава пръстените на дебиеграмата ще имат различен интензитет. При наличие на изразена предпочитана ориентация, максимумите на интензитета се концентрират в отделни петна в изображението, което става подобно на изображението за единичен кристал. Например, по време на дълбоко студено валцуване, метален лист придобива текстура - ясно изразена ориентация на кристалитите. Според дебайграмата може да се прецени естеството на студената обработка на материала.
Изследване на размерите на зърната.Ако размерът на зърното на поликристала е повече от 10-3 cm, тогава линиите на Debyegram ще се състоят от отделни петна, тъй като в този случай броят на кристалитите не е достатъчен, за да покрие целия диапазон от стойности на ъглите р. Ако размерът на кристалита е по-малък от 10-5 cm, тогава дифракционните линии стават по-широки. Тяхната ширина е обратно пропорционална на размера на кристалите. Разширяването възниква по същата причина, поради която намаляването на броя на процепите намалява разделителната способност на дифракционната решетка. Рентгеновото лъчение позволява да се определят размерите на зърната в диапазона 10-7-10-6 cm.
Методи за монокристали.За да може дифракцията от кристал да предостави информация не само за пространствения период, но и за ориентацията на всеки набор от дифракционни равнини, се използват методи на въртящ се монокристал. Върху кристала пада монохроматичен рентгенов лъч. Кристалът се върти около главната ос, за която са изпълнени уравненията на Лауе. В този случай ъгълът q, който е включен във формулата на Bragg-Wulf, се променя. Дифракционните максимуми са разположени в пресечната точка на дифракционните конуси на Laue с цилиндричната повърхност на филма (фиг. 9). Резултатът е дифракционна картина от вида, показан на фиг. 10. Възможни са обаче усложнения поради припокриването на различни порядъци на дифракция в една точка. Методът може значително да се подобри, ако едновременно с въртенето на кристала филмът се движи по определен начин.

Изследвания на течности и газове.Известно е, че течностите, газовете и аморфните тела нямат правилна кристална структура. Но и тук има химическа връзка между атомите в молекулите, поради което разстоянието между тях остава почти постоянно, въпреки че самите молекули са произволно ориентирани в пространството. Такива материали също дават дифракционна картина с относително малък брой размазани максимуми. Обработката на такава картина по съвременни методи дава възможност да се получи информация за структурата дори на такива некристални материали.
СПЕКТРОХИМИЧЕН РЕНТГЕНОВ АНАЛИЗ
Вече няколко години след откриването на рентгеновите лъчи, Ч. Баркла (1877-1944) открива, че когато високоенергиен рентгенов поток действа върху веществото, се появяват вторични флуоресцентни рентгенови лъчи, които са характерни за елемента под проучване. Малко след това G. Moseley, в серия от своите експерименти, измерва дължините на вълните на първичното характеристично рентгеново лъчение, получено чрез електронно бомбардиране на различни елементи, и извежда връзката между дължината на вълната и атомния номер. Тези експерименти и изобретението на Браг за рентгеновия спектрометър поставиха основата на спектрохимичния рентгенов анализ. Възможностите на рентгеновите лъчи за химически анализ бяха незабавно разпознати. Създадени са спектрографи с регистрация върху фотографска плака, в която изследваната проба служи като анод на рентгенова тръба. За съжаление, тази техника се оказа много трудоемка и затова се използваше само когато обичайните методи за химичен анализ бяха неприложими. Изключителен пример за иновативни изследвания в областта на аналитичната рентгенова спектроскопия е откриването през 1923 г. от Г. Хевеси и Д. Костер на нов елемент, хафний. Развитието на високомощни рентгенови тръби за радиография и чувствителни детектори за радиохимични измервания по време на Втората световна война до голяма степен допринесе за бързия растеж на рентгеновата спектрография през следващите години. Този метод стана широко разпространен поради бързината, удобството, неразрушителния характер на анализа и възможността за пълна или частична автоматизация. Приложим е в проблемите на количествения и качествен анализ на всички елементи с атомен номер по-голям от 11 (натрий). И въпреки че рентгеновият спектрохимичен анализ обикновено се използва за определяне на най-важните компоненти в пробата (от 0,1-100%), в някои случаи той е подходящ за концентрации от 0,005% и дори по-ниски.
Рентгенов спектрометър.Съвременният рентгенов спектрометър се състои от три основни системи (фиг. 11): системи за възбуждане, т.е. рентгенова тръба с анод от волфрам или друг огнеупорен материал и захранване; системи за анализ, т.е. кристален анализатор с два многопроцепни колиматора, както и спектрогониометър за фина настройка; и системи за регистриране с брояч на Гайгер, пропорционален или сцинтилационен брояч, както и токоизправител, усилвател, броячи и записващо устройство за диаграми или друго записващо устройство.

Рентгенов флуоресцентен анализ.Анализираната проба се намира на пътя на вълнуващите рентгенови лъчи. Областта на изследваната проба обикновено се изолира с маска с отвор с желания диаметър и лъчението преминава през колиматор, който образува паралелен лъч. Зад кристала на анализатора, процепен колиматор излъчва дифрактирана радиация за детектора. Обикновено максималният ъгъл q е ограничен до 80-85°, така че само рентгенови лъчи, чиято дължина на вълната l е свързана с междуравнинното разстояние d чрез неравенството l Рентгенов микроанализ.Кристалният спектрометър с плосък анализатор, описан по-горе, може да бъде адаптиран за микроанализ. Това се постига чрез свиване или на първичния рентгенов лъч, или на вторичния лъч, излъчван от пробата. Въпреки това, намаляването на ефективния размер на пробата или радиационната апертура води до намаляване на интензитета на регистрираното дифрактирано лъчение. Подобряване на този метод може да се постигне чрез използване на спектрометър с извит кристал, който позволява да се регистрира конус от дивергентно излъчване, а не само излъчване, успоредно на оста на колиматора. С такъв спектрометър могат да се идентифицират частици, по-малки от 25 µm. Още по-голямо намаляване на размера на анализираната проба се постига в микроанализатора с рентгенова електронна сонда, изобретен от R. Kasten. Тук силно фокусиран електронен лъч възбужда характерното рентгеново излъчване на пробата, което след това се анализира от спектрометър с огънати кристали. С помощта на такова устройство е възможно да се открият количества от вещество от порядъка на 10–14 g в проба с диаметър 1 μm. Разработени са и инсталации с електронно лъчево сканиране на пробата, с помощта на които е възможно да се получи двуизмерна картина на разпределението върху пробата на елемента, за чието характерно излъчване е настроен спектрометърът.
МЕДИЦИНСКА РЕНТГЕНОВА ДИАГНОСТИКА
Развитието на рентгеновата технология значително намали времето на експозиция и подобри качеството на изображенията, позволявайки изследване дори на меки тъкани.
Флуорография.Този диагностичен метод се състои във фотографиране на изображение в сянка от полупрозрачен екран. Пациентът се поставя между източник на рентгенови лъчи и плосък екран от фосфор (обикновено цезиев йодид), който свети, когато е изложен на рентгенови лъчи. Биологичните тъкани с различна степен на плътност създават сенки от рентгеново лъчение с различна степен на интензивност. Рентгенолог изследва изображение в сянка на флуоресцентен екран и поставя диагноза. В миналото радиологът е разчитал на зрението, за да анализира изображение. Сега има различни системи, които усилват изображението, показват го на телевизионен екран или записват данни в паметта на компютъра.
Рентгенография.Записването на рентгеново изображение директно върху фотолента се нарича радиография. В този случай изследваният орган се намира между източника на рентгенови лъчи и филма, който улавя информация за състоянието на органа в даден момент. Повторната рентгенография позволява да се прецени по-нататъшното му развитие. Радиографията ви позволява много точно да изследвате целостта на костната тъкан, която се състои главно от калций и е непрозрачна за рентгенови лъчи, както и разкъсвания на мускулна тъкан. С негова помощ, по-добре от стетоскоп или прослушване, се анализира състоянието на белите дробове при възпаление, туберкулоза или наличие на течност. С помощта на рентгенография се определят размерът и формата на сърцето, както и динамиката на промените му при пациенти със сърдечни заболявания.
контрастни вещества.Части от тялото и кухини на отделни органи, прозрачни за рентгенови лъчи, стават видими, ако се напълнят с контрастно вещество, което е безвредно за тялото, но позволява да се визуализира формата на вътрешните органи и да се провери тяхното функциониране. Пациентът или приема контрастни вещества перорално (като бариеви соли при изследване на стомашно-чревния тракт), или се прилагат интравенозно (като йодсъдържащи разтвори при изследване на бъбреците и пикочните пътища). През последните години обаче тези методи бяха изместени от диагностични методи, базирани на използването на радиоактивни атоми и ултразвук.
компютърна томография.През 70-те години е разработен нов метод за рентгенова диагностика, базиран на пълна снимка на тялото или неговите части. Изображенията на тънки слоеве ("срезове") се обработват от компютър и крайното изображение се показва на екрана на монитора. Този метод се нарича компютърна рентгенова томография. Той се използва широко в съвременната медицина за диагностициране на инфилтрати, тумори и други мозъчни заболявания, както и за диагностициране на заболявания на меките тъкани в тялото. Тази техника не изисква въвеждането на чужди контрастни вещества и следователно е по-бърза и по-ефективна от традиционните техники.
БИОЛОГИЧНО ДЕЙСТВИЕ НА РЕНТГЕНОВОТО ЛЪЧЕНИЕ
Вредният биологичен ефект на рентгеновото лъчение е открит малко след откриването му от Рентген. Оказа се, че новото лъчение може да причини нещо като тежко слънчево изгаряне (еритема), съпроводено обаче с по-дълбоко и трайно увреждане на кожата. Появяващите се язви често се превръщат в рак. В много случаи пръстите или ръцете трябваше да бъдат ампутирани. Имаше и смъртни случаи. Установено е, че увреждането на кожата може да бъде избегнато чрез намаляване на времето и дозата на експозиция, използване на екранировка (напр. олово) и дистанционни управления. Но постепенно бяха разкрити други, по-дългосрочни ефекти от излагането на рентгенови лъчи, които след това бяха потвърдени и изследвани върху експериментални животни. Ефектите, дължащи се на действието на рентгеновите лъчи, както и на други йонизиращи лъчения (като гама-лъчение, излъчвано от радиоактивни материали), включват: 1) временни промени в състава на кръвта след относително малко свръхизлагане; 2) необратими промени в състава на кръвта (хемолитична анемия) след продължителна прекомерна експозиция; 3) увеличаване на случаите на рак (включително левкемия); 4) по-бързо стареене и ранна смърт; 5) появата на катаракта. В допълнение, биологични експерименти върху мишки, зайци и мухи (Drosophila) показват, че дори малки дози системно облъчване на големи популации, поради увеличаване на скоростта на мутация, водят до вредни генетични ефекти. Повечето генетици признават приложимостта на тези данни към човешкото тяло. Що се отнася до биологичния ефект на рентгеновото лъчение върху човешкото тяло, той се определя от нивото на дозата на радиация, както и от това кой конкретен орган на тялото е бил изложен на радиация. Например, кръвните заболявания се причиняват от облъчване на кръвотворните органи, главно костен мозък, а генетичните последици - от облъчване на половите органи, което също може да доведе до стерилитет. Натрупването на знания за ефектите на рентгеновото лъчение върху човешкото тяло доведе до разработването на национални и международни стандарти за допустими дози на облъчване, публикувани в различни справочници. В допълнение към рентгеновите лъчи, които целенасочено се използват от хората, има и така нареченото разсеяно, странично лъчение, което възниква по различни причини, например поради разсейване поради несъвършенството на оловния защитен екран, който не напълно абсорбира тази радиация. В допълнение, много електрически устройства, които не са проектирани да произвеждат рентгенови лъчи, въпреки това генерират рентгенови лъчи като страничен продукт. Такива устройства включват електронни микроскопи, високоволтови токоизправителни лампи (кенотрони), както и кинескопи на остарели цветни телевизори. Производството на модерни цветни кинескопи в много страни вече е под контрола на правителството.
ОПАСНИ ФАКТОРИ НА РЕНТГЕНОВОТО ЛЪЧЕНИЕ
Видовете и степента на опасност от облъчване с рентгенови лъчи за хората зависят от контингента на хората, изложени на радиация.
Професионалисти, работещи с рентгенова апаратура.Тази категория включва рентгенолози, зъболекари, както и научни и технически работници и персонал, поддържащ и използващ рентгеново оборудване. Предприемат се ефективни мерки за намаляване на нивата на радиация, с които трябва да се справят.
Пациентите.Тук няма строги критерии и безопасното ниво на радиация, което пациентите получават по време на лечението, се определя от лекуващите лекари. Лекарите се съветват да не излагат ненужно пациентите на рентгенови лъчи. Особено внимание трябва да се подхожда при изследване на бременни жени и деца. В този случай се вземат специални мерки.
Методи за контрол.Има три аспекта на това:
1) наличие на подходящо оборудване, 2) прилагане на правилата за безопасност, 3) правилно използване на оборудването. При рентгеново изследване само желаната област трябва да бъде изложена на радиация, независимо дали става въпрос за зъбни или белодробни изследвания. Обърнете внимание, че веднага след изключване на рентгеновия апарат първичното и вторичното лъчение изчезват; няма и остатъчна радиация, което не винаги е известно дори на тези, които са пряко свързани с нея в работата си.
Вижте също
СТРУКТУРА НА АТОМА;

Рентгеновите лъчи са открити случайно през 1895 г. от известния немски физик Вилхелм Рентген. Той изучава катодни лъчи в газоразрядна тръба с ниско налягане с високо напрежение между електродите. Въпреки факта, че тръбата е в черна кутия, Рентген забелязва, че флуоресцентен екран, който се намира наблизо, свети всеки път, когато тръбата работи. Оказа се, че тръбата е източник на радиация, която може да проникне през хартия, дърво, стъкло и дори алуминиева плоча с дебелина половин сантиметър.

Рентгенът установи, че газоразрядната тръба е източник на нов вид невидимо лъчение с висока проникваща способност. Ученият не можа да определи дали това лъчение е поток от частици или вълни и реши да го нарече рентгенови лъчи. По-късно те бяха наречени рентгенови лъчи.

Вече е известно, че рентгеновите лъчи са форма на електромагнитно лъчение с по-къса дължина на вълната от ултравиолетовите електромагнитни вълни. Дължината на вълната на рентгеновите лъчи варира от 70 nmдо 10 -5 nm. Колкото по-къса е дължината на вълната на рентгеновите лъчи, толкова по-голяма е енергията на техните фотони и толкова по-голяма е проникващата способност. Рентгенови лъчи с относително голяма дължина на вълната (повече от 10 nm), са наречени мека. Дължина на вълната 1 - 10 nmхарактеризира жилаврентгенови лъчи. Имат голяма проникваща способност.

Получаване на рентгенови лъчи

Рентгеновите лъчи се получават, когато бързи електрони или катодни лъчи се сблъскат със стените или анода на разрядна тръба с ниско налягане. Модерната рентгенова тръба е вакуумиран стъклен контейнер с разположени в него катод и анод. Потенциалната разлика между катода и анода (антикатода) достига няколкостотин киловолта. Катодът е волфрамова нишка, нагрявана от електрически ток. Това води до емисия на електрони от катода в резултат на термоелектронна емисия. Електроните се ускоряват от електрическо поле в рентгенова тръба. Тъй като в тръбата има много малък брой газови молекули, електроните практически не губят енергията си по пътя си към анода. Те достигат до анода с много висока скорост.

Рентгеновите лъчи винаги се произвеждат, когато високоскоростните електрони се забавят от материала на анода. По-голямата част от енергията на електроните се разсейва като топлина. Следователно анодът трябва да бъде изкуствено охладен. Анодът в рентгеновата тръба трябва да бъде направен от метал с висока точка на топене, като волфрам.

Част от енергията, която не се разсейва под формата на топлина, се преобразува в енергия от електромагнитни вълни (рентгенови лъчи). Така рентгеновите лъчи са резултат от електронно бомбардиране на материала на анода. Има два вида рентгенови лъчи: спирачно и характеристично.

Рентген на спирачното лъчение

Bremsstrahlung възниква, когато електроните, движещи се с висока скорост, се забавят от електрическите полета на анодните атоми. Условията на забавяне на отделните електрони не са еднакви. В резултат на това различни части от тяхната кинетична енергия преминават в енергията на рентгеновите лъчи.

Спектърът на спирачното лъчение не зависи от естеството на материала на анода. Както знаете, енергията на рентгеновите фотони определя тяхната честота и дължина на вълната. Следователно спирачното рентгеново лъчение не е монохроматично. Характеризира се с разнообразие от дължини на вълните, които могат да бъдат представени непрекъснат (непрекъснат) спектър.

Рентгеновите лъчи не могат да имат енергия, по-голяма от кинетичната енергия на електроните, които ги образуват. Най-късата дължина на вълната на рентгеновите лъчи съответства на максималната кинетична енергия на забавящите се електрони. Колкото по-голяма е потенциалната разлика в рентгеновата тръба, толкова по-малки дължини на вълните на рентгеновите лъчи могат да бъдат получени.

Характерни рентгенови лъчи

Характерното рентгеново излъчване не е непрекъснато, а линеен спектър. Този вид излъчване възниква, когато бърз електрон, достигайки анода, навлиза във вътрешните орбитали на атомите и избива един от техните електрони. В резултат на това се появява свободно пространство, което може да бъде запълнено от друг електрон, слизащ от една от горните атомни орбитали. Този преход на електрон от по-високо към по-ниско енергийно ниво предизвиква рентгенови лъчи с определена дискретна дължина на вълната. Следователно, характерното рентгеново лъчение има линеен спектър. Честотата на характерните линии на излъчване зависи изцяло от структурата на електронните орбитали на анодните атоми.

Спектралните линии на характерното излъчване на различни химични елементи имат еднаква форма, тъй като структурата на вътрешните им електронни орбити е идентична. Но тяхната дължина на вълната и честота се дължат на енергийните разлики между вътрешните орбитали на тежките и леките атоми.

Честотата на линиите на характерния рентгенов спектър се променя в съответствие с атомния номер на метала и се определя от уравнението на Моузли: v 1/2 = А(З Б), където З- атомен номер на химичен елемент, Аи б- константи.

Първични физични механизми на взаимодействие на рентгеновите лъчи с материята

Първичното взаимодействие между рентгеновите лъчи и материята се характеризира с три механизма:

1. Кохерентно разсейване. Тази форма на взаимодействие възниква, когато рентгеновите фотони имат по-малка енергия от енергията на свързване на електроните към ядрото на атома. В този случай енергията на фотона не е достатъчна, за да освободи електрони от атомите на материята. Фотонът не се поглъща от атома, а променя посоката на разпространение. В този случай дължината на вълната на рентгеновото лъчение остава непроменена.

2. Фотоелектричен ефект (фотоелектричен ефект). Когато рентгенов фотон достигне атом на материята, той може да избие един от електроните. Това се случва, когато енергията на фотона надвишава енергията на свързване на електрона с ядрото. В този случай фотонът се абсорбира и електронът се освобождава от атома. Ако фотон носи повече енергия, отколкото е необходимо за освобождаване на електрон, той ще прехвърли останалата енергия на освободения електрон под формата на кинетична енергия. Това явление, наречено фотоелектричен ефект, възниква, когато се абсорбират рентгенови лъчи с относително ниска енергия.

Атом, който губи един от своите електрони, става положителен йон. Животът на свободните електрони е много кратък. Те се абсорбират от неутрални атоми, които се превръщат в отрицателни йони. Резултатът от фотоелектричния ефект е интензивна йонизация на материята.

Ако енергията на рентгеновия фотон е по-малка от йонизационната енергия на атомите, тогава атомите преминават във възбудено състояние, но не се йонизират.

3. Некохерентно разсейване (ефект на Комптън). Този ефект е открит от американския физик Комптън. Това се случва, когато дадено вещество абсорбира рентгенови лъчи с малка дължина на вълната. Фотонната енергия на такива рентгенови лъчи винаги е по-голяма от йонизационната енергия на атомите на веществото. Ефектът на Комптън е резултат от взаимодействието на високоенергиен рентгенов фотон с един от електроните във външната обвивка на атома, който има относително слаба връзка с атомното ядро.

Високоенергиен фотон предава част от енергията си на електрона. Възбуденият електрон се освобождава от атома. Останалата част от енергията на оригиналния фотон се излъчва като рентгенов фотон с по-голяма дължина на вълната под някакъв ъгъл спрямо посоката на първичния фотон. Вторичен фотон може да йонизира друг атом и т.н. Тези промени в посоката и дължината на вълната на рентгеновите лъчи са известни като ефект на Комптън.

Някои ефекти от взаимодействието на рентгеновите лъчи с материята

Както бе споменато по-горе, рентгеновите лъчи са в състояние да възбуждат атомите и молекулите на материята. Това може да причини флуоресценция на определени вещества (напр. цинков сулфат). Ако паралелен лъч рентгенови лъчи е насочен към непрозрачни обекти, тогава лъчите могат да се наблюдават да преминават през обекта чрез поставяне на екран, покрит с флуоресцентно вещество.

Флуоресцентният екран може да бъде заменен с фотолента. Рентгеновите лъчи имат същия ефект върху фотографската емулсия като светлината. И двата метода се използват в практическата медицина.

Друг важен ефект на рентгеновите лъчи е тяхната йонизираща способност. Това зависи от тяхната дължина на вълната и енергия. Този ефект осигурява метод за измерване на интензитета на рентгеновите лъчи. Когато рентгеновите лъчи преминават през йонизационната камера, се генерира електрически ток, чиято големина е пропорционална на интензитета на рентгеновите лъчи.

Поглъщане на рентгенови лъчи от веществото

Когато рентгеновите лъчи преминават през материята, тяхната енергия намалява поради поглъщане и разсейване. Отслабването на интензитета на паралелен лъч рентгенови лъчи, преминаващ през вещество, се определя от закона на Бугер: I = I0 e -μd, където аз 0- начален интензитет на рентгеновото лъчение; азе интензитетът на рентгеновите лъчи, преминаващи през слоя материя, д-дебелина на абсорбиращия слой , μ - линеен коефициент на затихване. Тя е равна на сумата от две количества: т- линеен коефициент на поглъщане и σ - коефициент на линейно разсейване: μ = τ+ σ

При експерименти беше установено, че линейният коефициент на поглъщане зависи от атомния номер на веществото и дължината на вълната на рентгеновите лъчи:

τ = kρZ 3 λ 3, където к- коефициент на пряка пропорционалност, ρ - плътността на веществото, Зе атомният номер на елемента, λ е дължината на вълната на рентгеновите лъчи.

Зависимостта от Z е много важна от практическа гледна точка. Например, коефициентът на абсорбция на костите, които са съставени от калциев фосфат, е почти 150 пъти по-висок от коефициента на абсорбция на меките тъкани ( З=20 за калций и З=15 за фосфор). Когато рентгеновите лъчи преминават през човешкото тяло, костите се открояват ясно на фона на мускулите, съединителната тъкан и др.

Известно е, че храносмилателните органи имат същия коефициент на усвояване като другите меки тъкани. Но сянката на хранопровода, стомаха и червата може да се различи, ако пациентът погълне контрастно средство - бариев сулфат ( Z= 56 за барий). Бариевият сулфат е много непрозрачен за рентгенови лъчи и често се използва за рентгенови изследвания на стомашно-чревния тракт. Определени непрозрачни смеси се инжектират в кръвта, за да се изследва състоянието на кръвоносните съдове, бъбреците и други подобни. В този случай като контрастен агент се използва йод, чийто атомен номер е 53.

Зависимост на поглъщането на рентгеновите лъчи от Зсъщо се използва за защита срещу възможните вредни ефекти на рентгеновите лъчи. За целта се използва олово, стойността Зза което е 82.

Използването на рентгенови лъчи в медицината

Причината за използването на рентгеновите лъчи в диагностиката е тяхната висока проникваща способност, една от основните Рентгенови свойства. В ранните дни на откриването рентгеновите лъчи са били използвани главно за изследване на костни фрактури и локализиране на чужди тела (като куршуми) в човешкото тяло. В момента се използват няколко диагностични метода с помощта на рентгенови лъчи (рентгенова диагностика).

Флуороскопия . Рентгеновият апарат се състои от източник на рентгенови лъчи (рентгенова тръба) и флуоресцентен екран. След като рентгеновите лъчи преминат през тялото на пациента, лекарят наблюдава изображение в сянка на пациента. Между екрана и очите на лекаря трябва да се постави оловен прозорец, за да се предпази лекарят от вредното въздействие на рентгеновите лъчи. Този метод позволява да се изследва функционалното състояние на някои органи. Например, лекарят може директно да наблюдава движенията на белите дробове, преминаването на контрастно вещество през стомашно-чревния тракт. Недостатъците на този метод са недостатъчно контрастните изображения и относително високите дози радиация, получени от пациента по време на процедурата.

Флуорография . Този метод се състои в заснемане на снимка на част от тялото на пациента. Те се използват като правило за предварително изследване на състоянието на вътрешните органи на пациенти, използващи ниски дози рентгенови лъчи.

Рентгенография. (рентгенография). Това е метод за изследване с помощта на рентгенови лъчи, по време на който изображението се записва върху фотолента. Снимките обикновено се правят в две перпендикулярни равнини. Този метод има някои предимства. Рентгеновите снимки съдържат повече детайли от изображение на флуоресцентен екран и следователно са по-информативни. Те могат да бъдат запазени за по-нататъшен анализ. Общата доза радиация е по-малка от тази, използвана при флуороскопия.

Компютърна рентгенова томография . Компютърният аксиален томограф е най-модерното рентгеново диагностично устройство, което ви позволява да получите ясен образ на всяка част от човешкото тяло, включително меките тъкани на органите.

Първото поколение скенери за компютърна томография (CT) включва специална рентгенова тръба, която е прикрепена към цилиндрична рамка. Тънък лъч рентгенови лъчи се насочва към пациента. Два рентгенови детектора са прикрепени към противоположната страна на рамката. Пациентът е в центъра на рамката, която може да се върти на 180 0 около тялото му.

Рентгеновият лъч преминава през неподвижен обект. Детекторите получават и записват стойностите на абсорбция на различни тъкани. Записите се правят 160 пъти, докато рентгеновата тръба се движи линейно по протежение на сканираната равнина. След това рамката се завърта с 1 0 и процедурата се повтаря. Записът продължава, докато рамката се завърти на 180 0 . Всеки детектор записва 28800 кадъра (180x160) по време на изследването. Информацията се обработва от компютър, като чрез специална компютърна програма се формира изображение на избрания слой.

Второто поколение CT използва множество рентгенови лъчи и до 30 рентгенови детектора. Това дава възможност за ускоряване на процеса на изследване до 18 секунди.

Третото поколение CT използва нов принцип. Широк лъч рентгенови лъчи под формата на ветрило покрива изследвания обект, а рентгеновото лъчение, преминало през тялото, се записва от няколкостотин детектора. Времето, необходимо за изследване, се намалява до 5-6 секунди.

КТ има много предимства пред по-ранните рентгенови диагностични методи. Характеризира се с висока разделителна способност, която дава възможност да се разграничат фините промени в меките тъкани. КТ позволява да се открият такива патологични процеси, които не могат да бъдат открити с други методи. В допълнение, използването на CT позволява да се намали дозата рентгеново лъчение, получено от пациентите по време на диагностичния процес.