जरी शास्त्रज्ञांनी 1890 च्या दशकापासून क्ष-किरणांचा प्रभाव शोधला असला तरी, या नैसर्गिक शक्तीसाठी औषधांमध्ये क्ष-किरणांचा वापर त्वरीत पार पडला. आज, मानवजातीच्या फायद्यासाठी, क्ष-किरण इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रेडिएशनचा वापर औषध, शैक्षणिक आणि उद्योगात तसेच वीज निर्मितीसाठी केला जातो.

याव्यतिरिक्त, रेडिएशनचे कृषी, पुरातत्व, अंतराळ, कायद्याची अंमलबजावणी, भूगर्भशास्त्र (खाणकामासह) आणि इतर अनेक क्रियाकलाप यांसारख्या क्षेत्रात उपयुक्त अनुप्रयोग आहेत, अगदी अणुविखंडनच्या घटनेचा वापर करून कार देखील विकसित केल्या जात आहेत.

क्ष-किरणांचा वैद्यकीय उपयोग

हेल्थकेअर सेटिंग्जमध्ये, चिकित्सक आणि दंतवैद्य मानवी शरीरातील चयापचय प्रक्रिया आणि रोगांच्या विस्तृत श्रेणीचे निदान, निरीक्षण आणि उपचार करण्यासाठी विविध परमाणु सामग्री आणि प्रक्रियांचा वापर करतात. परिणामी, किरणांचा वापर करून वैद्यकीय प्रक्रियांनी अतिक्रियाशील थायरॉईडपासून हाडांच्या कर्करोगापर्यंतच्या परिस्थिती ओळखून आणि त्यावर उपचार करून हजारो जीव वाचवले आहेत.

यापैकी सर्वात सामान्य वैद्यकीय प्रक्रियांमध्ये आपल्या त्वचेतून जाऊ शकणार्‍या किरणांचा समावेश होतो. जेव्हा एखादी प्रतिमा घेतली जाते, तेव्हा आपली हाडे आणि इतर संरचनांवर सावल्या पडल्यासारखे वाटते कारण ते आपल्या त्वचेपेक्षा घनतेचे असतात आणि या सावल्या फिल्मवर किंवा मॉनिटर स्क्रीनवर शोधल्या जाऊ शकतात. हा परिणाम कागदाचा तुकडा आणि प्रकाश यांच्यामध्ये पेन्सिल ठेवण्यासारखा आहे. पेन्सिलची सावली कागदाच्या शीटवर दिसेल. फरक असा आहे की किरण अदृश्य आहेत, म्हणून एक रेकॉर्डिंग घटक आवश्यक आहे, फोटोग्राफिक फिल्मसारखे काहीतरी. हे डॉक्टर आणि दंतचिकित्सकांना तुटलेली हाडे किंवा दंत समस्या पाहून क्ष-किरणांच्या वापराचे मूल्यांकन करण्यास अनुमती देते.

औषधी हेतूंसाठी एक्स-रे वापरणे

क्ष-किरण किरणोत्सर्गाचा वापर केवळ नुकसान शोधण्यासाठीच नव्हे तर वैद्यकीय हेतूंसाठी लक्ष्यित पद्धतीने. जेव्हा विशेषतः वापरले जाते, तेव्हा ते कर्करोगाच्या ऊतींना मारण्यासाठी, ट्यूमरचा आकार कमी करण्यासाठी किंवा वेदना कमी करण्यासाठी आहे. उदाहरणार्थ, किरणोत्सर्गी आयोडीन (विशेषत: आयोडीन-131) बहुतेकदा थायरॉईड कर्करोगाच्या उपचारांसाठी वापरला जातो, ही अशी स्थिती आहे ज्याचा अनेकांना त्रास होतो.

या गुणधर्माचा वापर करणारी उपकरणे संगणक आणि स्कॅनशी देखील जोडलेली असतात, ज्याला म्हणतात: संगणित अक्षीय टोमोग्राफी किंवा संगणित टोमोग्राफी.

ही उपकरणे डॉक्टरांना रंगीत प्रतिमा प्रदान करतात जी बाह्यरेखा आणि अंतर्गत अवयवांचे तपशील दर्शविते. हे ट्यूमर, असामान्य आकार किंवा इतर शारीरिक किंवा कार्यात्मक अवयव समस्या शोधण्यात आणि ओळखण्यात डॉक्टरांना मदत करते.
याव्यतिरिक्त, रुग्णालये आणि रेडिओलॉजिकल केंद्रे दरवर्षी लाखो प्रक्रिया करतात. अशा प्रक्रियांमध्ये, क्लिनिकल स्थितीचे निदान करण्यासाठी, स्वादुपिंड, मूत्रपिंड, थायरॉईड, यकृत किंवा मेंदू यांसारख्या विशिष्ट अंतर्गत अवयवांकडे पाहण्यासाठी डॉक्टर रुग्णांच्या शरीरात किंचित किरणोत्सर्गी पदार्थ टाकतात.

व्याख्यान

एक्स-रे रेडिएशन

क्ष-किरणांचे स्वरूप

Bremsstrahlung एक्स-रे, त्याचे वर्णक्रमीय गुणधर्म.

वैशिष्ट्यपूर्ण क्ष-किरण विकिरण (पुनरावलोकनासाठी).

पदार्थासह एक्स-रे रेडिएशनचा परस्परसंवाद.

औषधांमध्ये एक्स-रे वापरण्यासाठी भौतिक आधार.

क्ष-किरण (क्ष-किरण) के. रोएंटजेन यांनी शोधले होते, जे 1895 मध्ये भौतिकशास्त्रातील पहिले नोबेल पारितोषिक विजेते ठरले.

क्ष-किरणांचे स्वरूप

क्ष-किरण विकिरण - 80 ते 10 -5 एनएम लांबीच्या विद्युत चुंबकीय लहरी. लाँग-वेव्ह एक्स-रे रेडिएशन शॉर्ट-वेव्ह यूव्ही रेडिएशनने आणि शॉर्ट-वेव्ह रेडिएशन लाँग-वेव्ह  रेडिएशनने झाकलेले असते.

क्ष-किरण क्ष-किरण ट्यूबमध्ये तयार होतात. आकृती क्रं 1.

के - कॅथोड

1 - इलेक्ट्रॉन बीम

2 - क्ष-किरण विकिरण

तांदूळ. 1. एक्स-रे ट्यूब उपकरण.

ट्यूब हे दोन इलेक्ट्रोडसह काचेचे फ्लास्क (शक्यतो उच्च व्हॅक्यूमसह: त्यातील दाब सुमारे 10-6 मिमी एचजी आहे) आहे: एनोड ए आणि कॅथोड के, ज्यावर उच्च व्होल्टेज U (अनेक हजार व्होल्ट) लागू केले जाते. कॅथोड हा इलेक्ट्रॉनचा स्रोत आहे (थर्मिओनिक उत्सर्जनाच्या घटनेमुळे). एनोड हा एक धातूचा रॉड आहे ज्याचा कलते पृष्ठभाग असतो ज्यामुळे परिणामी एक्स-रे रेडिएशन ट्यूबच्या अक्षाच्या कोनात निर्देशित केले जाते. इलेक्ट्रॉन बॉम्बर्डमेंट दरम्यान निर्माण होणारी उष्णता काढून टाकण्यासाठी ते अत्यंत उष्णता-वाहक सामग्रीपासून बनविलेले आहे. बेव्हल्ड एंडवर रेफ्रेक्ट्री मेटल (उदाहरणार्थ, टंगस्टन) बनलेली एक प्लेट आहे.

कॅथोड बीममधील इलेक्ट्रॉनची मुख्य संख्या, एनोडला आदळल्यानंतर, पदार्थाच्या अणूंशी असंख्य टक्कर अनुभवतात आणि त्यांच्याकडे मोठ्या प्रमाणात ऊर्जा हस्तांतरित करतात या वस्तुस्थितीमुळे एनोडचे मजबूत गरम होते.

उच्च व्होल्टेजच्या कृती अंतर्गत, गरम कॅथोड फिलामेंटद्वारे उत्सर्जित होणारे इलेक्ट्रॉन उच्च उर्जेवर प्रवेगित होतात. इलेक्ट्रॉनची गतिज ऊर्जा mv 2/2 च्या बरोबरीची असते. ते ट्यूबच्या इलेक्ट्रोस्टॅटिक क्षेत्रात हलवून प्राप्त केलेल्या उर्जेच्या बरोबरीचे आहे:

mv 2/2 = eU(1)

जेथे m, e इलेक्ट्रॉन वस्तुमान आणि चार्ज आहेत, U हा प्रवेगक व्होल्टेज आहे.

ब्रेम्सस्ट्राहलुंग क्ष-किरण दिसण्याकडे नेणारी प्रक्रिया अणु केंद्रक आणि अणू इलेक्ट्रॉनच्या इलेक्ट्रोस्टॅटिक क्षेत्राद्वारे एनोड सामग्रीमध्ये इलेक्ट्रॉनच्या तीव्र क्षीणतेमुळे होते.

मूळ यंत्रणा खालीलप्रमाणे दर्शविली जाऊ शकते. हलणारे इलेक्ट्रॉन हे काही प्रकारचे विद्युत् प्रवाह आहेत जे स्वतःचे चुंबकीय क्षेत्र तयार करतात. इलेक्ट्रॉनची घसरण म्हणजे सध्याची ताकद कमी होणे आणि त्यानुसार, चुंबकीय क्षेत्राच्या प्रेरणात बदल, ज्यामुळे पर्यायी विद्युत क्षेत्र दिसू लागेल, उदा. इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक वेव्हचे स्वरूप.

अशा प्रकारे, जेव्हा चार्ज केलेला कण पदार्थात उडतो तेव्हा तो मंद होतो, त्याची ऊर्जा आणि गती गमावतो आणि इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लहरी उत्सर्जित करतो.

एक्स-रे ब्रेम्सस्ट्राहलुंगचे स्पेक्ट्रल गुणधर्म .

तर, एनोड मटेरियलमध्ये इलेक्ट्रॉन कमी होण्याच्या बाबतीत, bremsstrahlung विकिरण.

bremsstrahlung स्पेक्ट्रम सतत आहे. याचे कारण खालीलप्रमाणे आहे.

जेव्हा इलेक्ट्रॉन मंदावतात तेव्हा त्यांच्यापैकी प्रत्येकामध्ये एनोड (E 1 \u003d Q), क्ष-किरण फोटॉन (E 2 \u003d hv) तयार करण्यासाठी वापरल्या जाणार्‍या उर्जेचा काही भाग असतो, अन्यथा, eU \u003d hv + Q. या भागांमधील गुणोत्तर यादृच्छिक असते.

अशाप्रकारे, क्ष-किरण ब्रेम्सस्ट्राहलुंगचा सतत स्पेक्ट्रम अनेक इलेक्ट्रॉन्सच्या क्षीणतेमुळे तयार होतो, ज्यापैकी प्रत्येक एक काटेकोरपणे परिभाषित मूल्याचा एक एक्स-रे क्वांटम एचव्ही (एच) उत्सर्जित करतो. या क्वांटमचे मूल्य भिन्न इलेक्ट्रॉनसाठी भिन्न.तरंगलांबीवर एक्स-रे ऊर्जा प्रवाहाचे अवलंबन , म्हणजे. क्ष-किरण स्पेक्ट्रम आकृती 2 मध्ये दर्शविला आहे.

अंजीर.2. Bremsstrahlung स्पेक्ट्रम: a) ट्यूब मध्ये विविध voltages U वर; b) कॅथोडच्या वेगवेगळ्या तापमानात T.

शॉर्ट-वेव्ह (हार्ड) रेडिएशनमध्ये लाँग-वेव्ह (सॉफ्ट) रेडिएशनपेक्षा जास्त भेदक शक्ती असते. मऊ विकिरण पदार्थाद्वारे अधिक जोरदारपणे शोषले जाते.

लहान तरंगलांबीच्या बाजूने, स्पेक्ट्रम एका विशिष्ट तरंगलांबी  m i n वर अचानक संपतो. जेव्हा प्रवेगक क्षेत्रामध्ये इलेक्ट्रॉनद्वारे प्राप्त केलेली ऊर्जा पूर्णपणे फोटॉन उर्जेमध्ये रूपांतरित होते तेव्हा अशा लहान-तरंगलांबी ब्रेम्सस्ट्राहलुंग उद्भवते (Q = 0):

eU = hv कमाल = hc/ min ,  min = hc/(eU), (2)

 मि (nm) = 1.23/UkV

रेडिएशनची वर्णक्रमीय रचना एक्स-रे ट्यूबवरील व्होल्टेजवर अवलंबून असते; वाढत्या व्होल्टेजसह,  m i n चे मूल्य लहान तरंगलांबीकडे सरकते (चित्र 2a).

जेव्हा कॅथोड इन्कॅन्डेसेन्सचे तापमान टी बदलते तेव्हा इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन वाढते. परिणामी, ट्यूबमधील वर्तमान I वाढतो, परंतु रेडिएशनची वर्णक्रमीय रचना बदलत नाही (चित्र 2b).

ब्रेम्सस्ट्राहलुंगचा ऊर्जा प्रवाह Ф  एनोड आणि कॅथोडमधील व्होल्टेज U च्या वर्गाच्या थेट प्रमाणात आहे, ट्यूबमधील वर्तमान ताकद I आणि एनोड पदार्थाचा अणुक्रमांक Z आहे:

Ф = kZU 2 I. (3)

जेथे k \u003d 10 -9 W / (V 2 A).

वैशिष्ट्यपूर्ण एक्स-रे (परिचय साठी).

एक्स-रे ट्यूबवरील व्होल्टेज वाढवण्यामुळे हे तथ्य होते की सतत स्पेक्ट्रमच्या पार्श्वभूमीच्या विरूद्ध, एक रेषा दिसते, जी वैशिष्ट्यपूर्ण एक्स-रे रेडिएशनशी संबंधित आहे. हे रेडिएशन एनोड सामग्रीसाठी विशिष्ट आहे.

त्याच्या घटनेची यंत्रणा खालीलप्रमाणे आहे. उच्च व्होल्टेजवर, प्रवेगक इलेक्ट्रॉन (उच्च उर्जेसह) अणूमध्ये खोलवर प्रवेश करतात आणि इलेक्ट्रॉनला त्याच्या आतील स्तरांमधून बाहेर काढतात. वरच्या स्तरावरील इलेक्ट्रॉन मुक्त ठिकाणी जातात, परिणामी वैशिष्ट्यपूर्ण रेडिएशनचे फोटॉन उत्सर्जित होतात.

वैशिष्ट्यपूर्ण एक्स-रे रेडिएशनचा स्पेक्ट्रा ऑप्टिकल स्पेक्ट्रापेक्षा वेगळा आहे.

- एकरूपता.

वैशिष्ट्यपूर्ण स्पेक्ट्राची एकसमानता या वस्तुस्थितीमुळे आहे की भिन्न अणूंचे अंतर्गत इलेक्ट्रॉन स्तर समान आहेत आणि केवळ न्यूक्लीच्या शक्तीच्या क्रियेमुळे भिन्न आहेत, जे वाढत्या मूलभूत संख्येसह वाढते. म्हणून, वैशिष्ट्यपूर्ण स्पेक्ट्रा वाढत्या परमाणु चार्जसह उच्च फ्रिक्वेन्सीकडे वळते. रोएंटजेनच्या कर्मचाऱ्याने प्रायोगिकपणे याची पुष्टी केली - मोसेले, ज्याने 33 घटकांसाठी एक्स-रे संक्रमण वारंवारता मोजली. त्यांनी कायदा केला.

मोसेलीचा कायदा – वैशिष्ट्यपूर्ण किरणोत्सर्गाच्या वारंवारतेचे वर्गमूळ हे घटकाच्या क्रमिक संख्येचे एक रेखीय कार्य आहे:

= A  (Z - B), (4)

जेथे v ही वर्णक्रमीय रेषेची वारंवारता आहे, Z हा उत्सर्जित घटकाचा अणुक्रमांक आहे. A, B स्थिरांक आहेत.

मोसेलीच्या कायद्याचे महत्त्व या वस्तुस्थितीत आहे की हे अवलंबित्व एक्स-रे रेषेच्या मोजलेल्या वारंवारतेवरून अभ्यासाधीन घटकाची अणुक्रमांक अचूकपणे निर्धारित करण्यासाठी वापरले जाऊ शकते. नियतकालिक सारणीतील घटकांच्या स्थानामध्ये याने मोठी भूमिका बजावली.

रासायनिक संयुगापासून स्वातंत्र्य.

अणूचे वैशिष्ट्यपूर्ण एक्स-रे स्पेक्ट्रा हे घटकाचा अणू ज्या रासायनिक संयुगात प्रवेश करतो त्यावर अवलंबून नसते. उदाहरणार्थ, ऑक्सिजन अणूचा एक्स-रे स्पेक्ट्रम O 2, H 2 O साठी समान असतो, तर या संयुगांचा ऑप्टिकल स्पेक्ट्रा भिन्न असतो. अणूच्या क्ष-किरण स्पेक्ट्रमचे हे वैशिष्ट्य या नावाचा आधार होता. वैशिष्ट्यपूर्ण विकिरण".

पदार्थासह एक्स-रे रेडिएशनचा परस्परसंवाद

वस्तूंवर क्ष-किरण किरणोत्सर्गाचा प्रभाव क्ष-किरणांच्या परस्परसंवादाच्या प्राथमिक प्रक्रियेद्वारे निर्धारित केला जातो. इलेक्ट्रॉनसह फोटॉनपदार्थाचे अणू आणि रेणू.

पदार्थातील एक्स-रे रेडिएशन शोषून घेतलेकिंवा नष्ट होते. या प्रकरणात, विविध प्रक्रिया घडू शकतात, ज्या क्ष-किरण फोटॉन ऊर्जा hv आणि आयनीकरण ऊर्जा Аu (आयनीकरण ऊर्जा Аu ही अणू किंवा रेणूमधून अंतर्गत इलेक्ट्रॉन काढून टाकण्यासाठी आवश्यक असलेली ऊर्जा आहे) च्या गुणोत्तराने निर्धारित केली जाते.

अ) सुसंगत विखुरणे(लाँग-वेव्ह रेडिएशनचे विखुरणे) तेव्हा होते जेव्हा संबंध

फोटॉनसाठी, इलेक्ट्रॉनच्या परस्परसंवादामुळे, फक्त हालचालीची दिशा बदलते (चित्र 3a), परंतु ऊर्जा hv आणि तरंगलांबी बदलत नाही (म्हणून, या विखुरणाला म्हणतात. सुसंगत). फोटॉन आणि अणूची ऊर्जा बदलत नसल्यामुळे, सुसंगत विखुरणे जैविक वस्तूंवर परिणाम करत नाही, परंतु क्ष-किरण किरणोत्सर्गापासून संरक्षण तयार करताना, बीमची प्राथमिक दिशा बदलण्याची शक्यता लक्षात घेतली पाहिजे.

ब) फोटोइलेक्ट्रिक प्रभावतेव्हा घडते

या प्रकरणात, दोन प्रकरणे लक्षात येऊ शकतात.

फोटॉन शोषला जातो, इलेक्ट्रॉन अणूपासून विलग होतो (चित्र 3b). आयनीकरण होते. अलिप्त इलेक्ट्रॉन गतिज ऊर्जा प्राप्त करतो: E k \u003d hv - A आणि. जर गतिज ऊर्जा मोठी असेल, तर इलेक्ट्रॉन शेजारच्या अणूंना टक्कर देऊन आयनीकरण करू शकतो, नवीन तयार करू शकतो. दुय्यमइलेक्ट्रॉन

फोटॉन शोषला जातो, परंतु त्याची ऊर्जा इलेक्ट्रॉन वेगळे करण्यासाठी पुरेशी नाही आणि अणू किंवा रेणूचे उत्तेजन(Fig. 3c). यामुळे दृश्यमान किरणोत्सर्ग प्रदेशात (क्ष-किरण ल्युमिनेसेन्स) फोटॉनचे नंतरचे उत्सर्जन होते आणि ऊतींमध्ये - रेणू आणि फोटोकेमिकल प्रतिक्रिया सक्रिय होतात. फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव प्रामुख्याने उच्च Z असलेल्या अणूंच्या आतील कवचांच्या इलेक्ट्रॉनांवर होतो.

V) विसंगत विखुरणे(कॉम्प्टन इफेक्ट, 1922) जेव्हा फोटॉन ऊर्जा आयनीकरण उर्जेपेक्षा जास्त असते तेव्हा उद्भवते

या प्रकरणात, इलेक्ट्रॉन अणूपासून विलग केला जातो (अशा इलेक्ट्रॉनांना म्हणतात मागे फिरणे इलेक्ट्रॉन), काही गतीज ऊर्जा E k मिळवते, फोटॉनची ऊर्जा स्वतःच कमी होते (चित्र 4d):

hv=hv" + A आणि + E k. (5)

बदललेल्या वारंवारता (लांबी) सह परिणामी विकिरण म्हणतात दुय्यम, ते सर्व दिशांना विखुरते.

रिकोइल इलेक्ट्रॉन्स, त्यांच्याकडे पुरेशी गतीज ऊर्जा असल्यास, टक्कर करून शेजारच्या अणूंचे आयनीकरण करू शकतात. अशाप्रकारे, विसंगत विखुरण्याच्या परिणामी, दुय्यम विखुरलेले एक्स-रे रेडिएशन तयार होते आणि पदार्थाचे अणू आयनीकृत केले जातात.

या (a, b, c) प्रक्रियांमुळे पुढील अनेक प्रक्रिया होऊ शकतात. उदाहरणार्थ (चित्र 3d), जर फोटोइलेक्ट्रिक इफेक्ट दरम्यान इलेक्ट्रॉन्स आतील शेल्सवरील अणूपासून वेगळे केले गेले तर उच्च पातळीचे इलेक्ट्रॉन त्यांच्या जागी जाऊ शकतात, जे या पदार्थाच्या दुय्यम वैशिष्ट्यपूर्ण एक्स-रे रेडिएशनसह आहे. दुय्यम किरणोत्सर्गाचे फोटॉन, शेजारच्या अणूंच्या इलेक्ट्रॉनांशी संवाद साधून, यामधून, दुय्यम घटना घडवू शकतात.

सुसंगत विखुरणे

उह ऊर्जा आणि तरंगलांबी अपरिवर्तित राहते

फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव

फोटॉन शोषले जाते, ई - अणूपासून वेगळे केले जाते - आयनीकरण

hv \u003d A आणि + E ते

अणू ए फोटॉनचे शोषण केल्यावर उत्तेजित होतो, आर म्हणजे एक्स-रे ल्युमिनेसेन्स

विसंगत विखुरणे

hv \u003d hv "+ A आणि + E ते

फोटोइलेक्ट्रिक प्रभावातील दुय्यम प्रक्रिया

तांदूळ. पदार्थासह एक्स-रे परस्परसंवादाची 3 यंत्रणा

औषधांमध्ये एक्स-रे वापरण्यासाठी भौतिक आधार

जेव्हा क्ष-किरण शरीरावर पडतात, तेव्हा ते त्याच्या पृष्ठभागावरून थोडेसे परावर्तित होते, परंतु मुख्यतः खोलवर जाते, जेव्हा ते अंशतः शोषले जाते आणि विखुरलेले असते आणि अंशतः त्यामधून जाते.

कमकुवत करण्याचा कायदा.

क्ष-किरण प्रवाह कायद्यानुसार पदार्थात कमी केला जातो:

F \u003d F 0 e -   x (6)

जेथे  रेखीय आहे क्षीणता घटक,जे मूलत: पदार्थाच्या घनतेवर अवलंबून असते. हे सुसंगत स्कॅटरिंग  1, असंगत  2 आणि फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव  3 शी संबंधित तीन संज्ञांच्या बेरजेइतके आहे:

 =  1 +  2 +  3 . (7)

प्रत्येक पदाचे योगदान फोटॉन उर्जेद्वारे निर्धारित केले जाते. खाली मऊ उती (पाणी) साठी या प्रक्रियांचे गुणोत्तर आहेत.

ऊर्जा, केव्ही	फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव	कॉम्प्टन - प्रभाव

आनंद घ्या वस्तुमान क्षीणन गुणांक,जे पदार्थाच्या घनतेवर अवलंबून नाही :

m = /. (८)

वस्तुमान क्षीणन गुणांक फोटॉनच्या ऊर्जेवर आणि शोषणाऱ्या पदार्थाच्या अणुक्रमांकावर अवलंबून असतो:

 m = k 3 Z 3 . (९)

हाडे आणि मऊ ऊतींचे (पाणी) वस्तुमान क्षीणन गुणांक भिन्न आहेत:  m हाड /  m पाणी = 68.

जर क्ष-किरणांच्या मार्गात एक विसंगत शरीर ठेवला गेला आणि त्याच्या समोर एक फ्लोरोसेंट स्क्रीन ठेवली, तर हे शरीर, किरणोत्सर्ग शोषून घेते आणि कमी करते, स्क्रीनवर एक सावली तयार करते. या सावलीच्या स्वरूपावरून, व्यक्ती आकार, घनता, रचना आणि बर्याच बाबतीत शरीराचे स्वरूप ठरवू शकते. त्या. वेगवेगळ्या ऊतकांद्वारे क्ष-किरण किरणोत्सर्गाच्या शोषणातील महत्त्वपूर्ण फरक आपल्याला छाया प्रक्षेपणात अंतर्गत अवयवांची प्रतिमा पाहण्याची परवानगी देतो.

जर अभ्यासाधीन अवयव आणि आजूबाजूच्या ऊतींनी क्ष-किरण समान प्रमाणात कमी केले तर कॉन्ट्रास्ट एजंट वापरले जातात. म्हणून, उदाहरणार्थ, बेरियम सल्फेट (BaSO 4 ) च्या चिवट वस्तुमानाने पोट आणि आतडे भरून, कोणीही त्यांची सावली प्रतिमा पाहू शकतो (क्षय गुणांकांचे गुणोत्तर 354 आहे).

औषधात वापरा.

वैद्यकशास्त्रात, 60 ते 100-120 keV फोटॉन ऊर्जा असलेले एक्स-रे रेडिएशन निदानासाठी आणि 150-200 केव्ही थेरपीसाठी वापरले जाते.

एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स – क्ष-किरणांसह शरीराला ट्रान्सिल्युमिनेशन करून रोग ओळखणे.

एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स विविध पर्यायांमध्ये वापरले जातात, जे खाली दिले आहेत.

फ्लोरोस्कोपी सहएक्स-रे ट्यूब रुग्णाच्या मागे स्थित आहे. त्याच्या समोर एक फ्लोरोसेंट स्क्रीन आहे. स्क्रीनवर एक सावली (सकारात्मक) प्रतिमा आहे. प्रत्येक वैयक्तिक प्रकरणात, किरणोत्सर्गाची योग्य कठोरता निवडली जाते जेणेकरून ते मऊ उतींमधून जाते, परंतु घनतेने पुरेसे शोषले जाते. अन्यथा, एकसमान सावली प्राप्त होते. स्क्रीनवर, हृदय, फासळे गडद दिसत आहेत, फुफ्फुसे हलकी आहेत.

जेव्हा रेडियोग्राफीवस्तू एका कॅसेटवर ठेवली जाते, ज्यामध्ये विशेष फोटोग्राफिक इमल्शन असलेली फिल्म असते. एक्स-रे ट्यूब ऑब्जेक्टवर ठेवली जाते. परिणामी रेडियोग्राफ एक नकारात्मक प्रतिमा देते, म्हणजे. ट्रान्सिल्युमिनेशन दरम्यान पाहिलेल्या चित्राच्या उलट. या पद्धतीमध्ये, (1) पेक्षा प्रतिमेची स्पष्टता अधिक आहे, म्हणून, ट्रान्सिल्युमिनेशन केल्यावर पाहणे कठीण असलेले तपशील पाहिले जातात.

या पद्धतीचा एक आश्वासक प्रकार म्हणजे एक्स-रे टोमोग्राफीआणि "मशीन आवृत्ती" - संगणक टोमोग्राफी

3. फ्लोरोस्कोपीसह,एका संवेदनशील लहान-स्वरूपातील चित्रपटावर, मोठ्या स्क्रीनवरील प्रतिमा निश्चित केली जाते. पाहिल्यावर, चित्रे एका विशेष भिंगावर तपासली जातात.

एक्स-रे थेरपी- घातक ट्यूमर नष्ट करण्यासाठी क्ष-किरणांचा वापर.

किरणोत्सर्गाचा जैविक प्रभाव महत्वाच्या क्रियाकलापांमध्ये व्यत्यय आणतो, विशेषत: वेगाने वाढणाऱ्या पेशी.

संगणित टोमोग्राफी (CT)

एक्स-रे कॉम्प्युटेड टोमोग्राफीची पद्धत वेगवेगळ्या कोनातून तयार केलेल्या या विभागाच्या मोठ्या संख्येने एक्स-रे प्रोजेक्शनची नोंदणी करून रुग्णाच्या शरीराच्या विशिष्ट विभागाच्या प्रतिमेच्या पुनर्रचनावर आधारित आहे. या प्रक्षेपणांची नोंदणी करणार्‍या सेन्सर्सची माहिती संगणकात प्रवेश करते, जी एका विशेष प्रोग्रामनुसार गणना करतेवितरण घट्टनमुन्याचा आकारतपासलेल्या विभागात आणि डिस्प्ले स्क्रीनवर प्रदर्शित करते. अशा प्रकारे प्राप्त झालेल्या रुग्णाच्या शरीराच्या विभागाची प्रतिमा उत्कृष्ट स्पष्टता आणि उच्च माहिती सामग्रीद्वारे दर्शविली जाते. कार्यक्रम तुम्हाला परवानगी देतो वाढ प्रतिमा कॉन्ट्रास्टव्ही डझनभर आणि अगदी शेकडो वेळा. हे पद्धतीची निदान क्षमता विस्तृत करते.

आधुनिक दंतचिकित्सामध्ये व्हिडिओग्राफर (डिजिटल एक्स-रे इमेज प्रोसेसिंग असलेली उपकरणे).

दंतचिकित्सा मध्ये, एक्स-रे परीक्षा ही मुख्य निदान पद्धत आहे. तथापि, एक्स-रे डायग्नोस्टिक्सची अनेक पारंपारिक संस्थात्मक आणि तांत्रिक वैशिष्ट्ये रुग्ण आणि दंत चिकित्सालय दोघांसाठीही सोयीस्कर नाहीत. हे सर्व प्रथम, रुग्णाला आयनीकरण रेडिएशनच्या संपर्कात येण्याची गरज आहे, ज्यामुळे शरीरावर अनेकदा महत्त्वपूर्ण रेडिएशन भार निर्माण होतो, फोटोप्रोसेसची देखील आवश्यकता असते आणि परिणामी, विषारी पदार्थांसह फोटोरेजेंट्सची आवश्यकता असते. हे, शेवटी, क्ष-किरण चित्रपटांसह एक अवजड संग्रहण, भारी फोल्डर्स आणि लिफाफे आहे.

याव्यतिरिक्त, दंतचिकित्साच्या विकासाची सध्याची पातळी मानवी डोळ्याद्वारे रेडिओग्राफचे व्यक्तिपरक मूल्यांकन अपुरी बनवते. असे दिसून आले की, क्ष-किरण प्रतिमेमध्ये असलेल्या राखाडी रंगाच्या विविध छटांपैकी, डोळ्याला फक्त 64 दिसतात.

अर्थात, कमीतकमी रेडिएशन एक्सपोजरसह डेंटोअल्व्होलर सिस्टमच्या कठोर ऊतकांची स्पष्ट आणि तपशीलवार प्रतिमा प्राप्त करण्यासाठी, इतर उपायांची आवश्यकता आहे. शोधामुळे तथाकथित रेडिओग्राफिक सिस्टम, व्हिडिओग्राफर - डिजिटल रेडिओग्राफी सिस्टमची निर्मिती झाली.

तांत्रिक तपशीलाशिवाय, अशा सिस्टमच्या ऑपरेशनचे सिद्धांत खालीलप्रमाणे आहे. एक्स-रे रेडिएशन ऑब्जेक्टमधून प्रकाशसंवेदनशील फिल्मवर नाही तर विशेष इंट्राओरल सेन्सरवर (विशेष इलेक्ट्रॉनिक मॅट्रिक्स) प्रवेश करते. मॅट्रिक्समधील संबंधित सिग्नल डिजिटायझिंग डिव्हाइसवर (एनालॉग-टू-डिजिटल कन्व्हर्टर, एडीसी) प्रसारित केला जातो जो त्यास डिजिटल स्वरूपात रूपांतरित करतो आणि संगणकाशी जोडलेला असतो. विशेष सॉफ्टवेअर संगणकाच्या स्क्रीनवर क्ष-किरण प्रतिमा तयार करते आणि आपल्याला त्यावर प्रक्रिया करण्यास, हार्ड किंवा लवचिक स्टोरेज माध्यमावर (हार्ड ड्राइव्ह, फ्लॉपी डिस्क) जतन करण्यास, फाइल म्हणून चित्र म्हणून मुद्रित करण्यास अनुमती देते.

डिजिटल प्रणालीमध्ये, क्ष-किरण प्रतिमा वेगवेगळ्या डिजिटल ग्रेस्केल मूल्यांसह ठिपक्यांचा संग्रह आहे. प्रोग्रामद्वारे प्रदान केलेली माहिती प्रदर्शन ऑप्टिमायझेशन तुलनेने कमी रेडिएशन डोसमध्ये ब्राइटनेस आणि कॉन्ट्रास्टच्या दृष्टीने इष्टतम फ्रेम प्राप्त करणे शक्य करते.

आधुनिक प्रणालींमध्ये, उदाहरणार्थ, ट्रॉफी (फ्रान्स) किंवा शिक (यूएसए) द्वारे तयार केलेल्या, फ्रेम तयार करताना राखाडी रंगाच्या 4096 छटा वापरल्या जातात, एक्सपोजर वेळ अभ्यासाच्या ऑब्जेक्टवर अवलंबून असतो आणि सरासरी, सेकंदाच्या शंभरावा - दशांश असतो, चित्रपटाच्या संबंधात रेडिएशन एक्सपोजरमध्ये घट 90% किंवा व्हिडिओग्राफसाठी 90% पर्यंत असते.

प्रतिमांवर प्रक्रिया करताना, व्हिडिओग्राफर परवानगी देतात:

सकारात्मक आणि नकारात्मक प्रतिमा, खोट्या रंगाच्या प्रतिमा, नक्षीदार प्रतिमा मिळवा.

कॉन्ट्रास्ट वाढवा आणि प्रतिमेतील स्वारस्य क्षेत्र वाढवा.

दातांच्या ऊती आणि हाडांच्या संरचनेच्या घनतेतील बदलांचे मूल्यांकन करा, कालवा भरण्याची एकसमानता नियंत्रित करा.

एंडोडोन्टिक्समध्ये, कोणत्याही वक्रतेच्या कालव्याची लांबी निश्चित करा आणि शस्त्रक्रियेमध्ये, 0.1 मिमी अचूकतेसह इम्प्लांटचा आकार निवडा.

प्रतिमेच्या विश्लेषणादरम्यान कृत्रिम बुद्धिमत्तेच्या घटकांसह अद्वितीय कॅरीज डिटेक्टर सिस्टम आपल्याला डाग स्टेज, रूट कॅरीज आणि लपलेले क्षय शोधण्याची परवानगी देते.

 सूत्रातील "F" (3) विकिरणित तरंगलांबीच्या संपूर्ण श्रेणीचा संदर्भ देते आणि बहुतेकदा "इंटग्रल एनर्जी फ्लक्स" म्हणून संबोधले जाते.

एक्स-रे रेडिएशन
अदृश्य रेडिएशन भेदण्यास सक्षम आहे, जरी भिन्न प्रमाणात, सर्व पदार्थ. हे इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रेडिएशन आहे ज्याची तरंगलांबी सुमारे 10-8 सेमी आहे. दृश्यमान प्रकाशाप्रमाणेच, क्ष-किरणांमुळे फोटोग्राफिक फिल्म ब्लॅकनिंग होते. औषध, उद्योग आणि वैज्ञानिक संशोधनासाठी ही मालमत्ता खूप महत्त्वाची आहे. अभ्यासाखालील वस्तूमधून पुढे जाणे आणि नंतर चित्रपटावर पडणे, एक्स-रे रेडिएशन त्यावर त्याची अंतर्गत रचना दर्शवते. क्ष-किरण किरणोत्सर्गाची भेदक शक्ती वेगवेगळ्या सामग्रीसाठी भिन्न असल्याने, त्या वस्तूचे जे भाग कमी पारदर्शक असतात ते छायाचित्रातील प्रकाशमान भाग ज्याद्वारे किरणोत्सर्ग चांगल्या प्रकारे आत प्रवेश करतात त्यापेक्षा अधिक उजळ देतात. अशाप्रकारे, त्वचा आणि अंतर्गत अवयव बनवणाऱ्या ऊतींपेक्षा हाडांच्या ऊती क्ष-किरणांसाठी कमी पारदर्शक असतात. म्हणून, रेडिओग्राफवर, हाडे हलके क्षेत्र म्हणून सूचित केले जातील आणि फ्रॅक्चर साइट, जे रेडिएशनसाठी अधिक पारदर्शक आहे, अगदी सहजपणे शोधले जाऊ शकते. एक्स-रे इमेजिंगचा वापर दंतचिकित्सामध्ये दातांच्या मुळांमधील क्षरण आणि गळू शोधण्यासाठी तसेच कास्टिंग, प्लास्टिक आणि रबरमधील क्रॅक शोधण्यासाठी उद्योगात केला जातो. रसायनशास्त्रात क्ष-किरणांचा वापर संयुगांचे विश्लेषण करण्यासाठी आणि क्रिस्टल्सच्या संरचनेचा अभ्यास करण्यासाठी भौतिकशास्त्रात केला जातो. रासायनिक कंपाऊंडमधून जाणारा एक्स-रे बीम वैशिष्ट्यपूर्ण दुय्यम किरणोत्सर्गास कारणीभूत ठरतो, ज्याचे स्पेक्ट्रोस्कोपिक विश्लेषण केमिस्टला कंपाऊंडची रचना निर्धारित करण्यास अनुमती देते. क्रिस्टलीय पदार्थावर पडताना, क्ष-किरण बीम क्रिस्टलच्या अणूंद्वारे विखुरला जातो, ज्यामुळे फोटोग्राफिक प्लेटवर स्पॉट्स आणि पट्ट्यांचा स्पष्ट, नियमित नमुना मिळतो, ज्यामुळे क्रिस्टलची अंतर्गत रचना स्थापित करणे शक्य होते. कर्करोगाच्या उपचारात क्ष-किरणांचा वापर कर्करोगाच्या पेशी नष्ट करतो या वस्तुस्थितीवर आधारित आहे. तथापि, त्याचा सामान्य पेशींवर देखील अनिष्ट परिणाम होऊ शकतो. म्हणून, एक्स-रे वापरताना अत्यंत सावधगिरी बाळगणे आवश्यक आहे. एक्स-रे रेडिएशनचा शोध जर्मन भौतिकशास्त्रज्ञ डब्ल्यू. रोएंटजेन (1845-1923) यांनी लावला होता. या किरणोत्सर्गाशी निगडित इतर काही भौतिक अटींमध्ये त्याचे नाव अमर आहे: आयनीकरण रेडिएशनच्या डोसच्या आंतरराष्ट्रीय युनिटला रोएंटजेन म्हणतात; क्ष-किरण यंत्राने काढलेल्या चित्राला रेडिओग्राफ म्हणतात; रेडिओलॉजिकल मेडिसिनचे क्षेत्र जे रोगांचे निदान आणि उपचार करण्यासाठी क्ष-किरणांचा वापर करते त्याला रेडिओलॉजी म्हणतात. वुर्जबर्ग विद्यापीठात भौतिकशास्त्राचे प्राध्यापक असताना रोएंटजेन यांनी 1895 मध्ये किरणोत्सर्गाचा शोध लावला. कॅथोड किरणांवर प्रयोग करत असताना (डिस्चार्ज ट्यूबमध्ये इलेक्ट्रॉन प्रवाहित होतो), त्याच्या लक्षात आले की व्हॅक्यूम ट्यूबच्या जवळ असलेली स्क्रीन, क्रिस्टलीय बेरियम सायनोप्लॅटिनाइटने झाकलेली आहे, जरी ती नळी काळ्या पुठ्ठ्याने झाकलेली असली तरी ती चमकदारपणे चमकत आहे. रोएंटजेनने पुढे हे सिद्ध केले की त्याने शोधलेल्या अज्ञात किरणांची भेदक शक्ती, ज्याला त्याने एक्स-रे म्हटले, ती शोषणाऱ्या पदार्थाच्या रचनेवर अवलंबून होती. कॅथोड किरण डिस्चार्ज ट्यूब आणि बेरियम सायनोप्लॅटिनाइटसह लेपित स्क्रीन यांच्यामध्ये ठेवून त्याने स्वतःच्या हाताच्या हाडांची प्रतिमा देखील काढली. रोएंटजेनचा शोध इतर संशोधकांच्या प्रयोगांनंतर लागला ज्यांनी हे रेडिएशन वापरण्यासाठी अनेक नवीन गुणधर्म आणि शक्यता शोधल्या. एम. लाउ, डब्ल्यू. फ्रेडरिक आणि पी. निपिंग यांनी मोठे योगदान दिले होते, ज्यांनी 1912 मध्ये क्ष-किरण जेव्हा क्रिस्टलमधून जातात तेव्हा त्याचे विवर्तन दाखवले होते; डब्ल्यू. कूलिज, ज्यांनी 1913 मध्ये गरम कॅथोडसह उच्च-व्हॅक्यूम एक्स-रे ट्यूबचा शोध लावला; जी. मोसेले, ज्यांनी 1913 मध्ये किरणोत्सर्गाची तरंगलांबी आणि घटकाची अणुक्रमांक यांच्यातील संबंध स्थापित केला; जी. आणि एल. ब्रॅगी, ज्यांना क्ष-किरण विवर्तन विश्लेषणाची मूलभूत तत्त्वे विकसित करण्यासाठी 1915 मध्ये नोबेल पारितोषिक मिळाले.
एक्स-रे रेडिएशन मिळवणे
जेव्हा उच्च वेगाने हलणारे इलेक्ट्रॉन पदार्थांशी संवाद साधतात तेव्हा एक्स-रे रेडिएशन होते. जेव्हा इलेक्ट्रॉन्स कोणत्याही पदार्थाच्या अणूंशी टक्कर देतात तेव्हा ते त्यांची गतिज ऊर्जा त्वरीत गमावतात. या प्रकरणात, त्यातील बहुतेक उष्णतेमध्ये रूपांतरित केले जातात आणि एक लहान अंश, सामान्यतः 1% पेक्षा कमी, एक्स-रे उर्जेमध्ये रूपांतरित होतो. ही ऊर्जा क्वांटाच्या स्वरूपात सोडली जाते - फोटॉन नावाचे कण ज्यात ऊर्जा असते परंतु शून्य विश्रांती वस्तुमान असते. एक्स-रे फोटॉन त्यांच्या उर्जेमध्ये भिन्न असतात, जे त्यांच्या तरंगलांबीच्या व्यस्त प्रमाणात असते. क्ष-किरण मिळविण्याच्या पारंपारिक पद्धतीसह, तरंगलांबीची विस्तृत श्रेणी प्राप्त होते, ज्याला एक्स-रे स्पेक्ट्रम म्हणतात. अंजीर मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे स्पेक्ट्रममध्ये उच्चारित घटक असतात. 1. विस्तृत "सातत्य" ला सतत स्पेक्ट्रम किंवा पांढरा रेडिएशन म्हणतात. त्यावर अधिरोपित केलेल्या तीक्ष्ण शिखरांना वैशिष्ट्यपूर्ण क्ष-किरण उत्सर्जन रेषा म्हणतात. जरी संपूर्ण स्पेक्ट्रम हे पदार्थांसह इलेक्ट्रॉनच्या टक्करांचे परिणाम आहे, तरीही त्याचे विस्तृत भाग आणि रेषा दिसण्यासाठी यंत्रणा भिन्न आहेत. पदार्थामध्ये मोठ्या संख्येने अणू असतात, त्यातील प्रत्येक न्यूक्लियस इलेक्ट्रॉन शेल्सने वेढलेला असतो आणि दिलेल्या घटकाच्या अणूच्या शेलमधील प्रत्येक इलेक्ट्रॉन विशिष्ट स्वतंत्र ऊर्जा पातळी व्यापतो. सामान्यत: हे कवच, किंवा ऊर्जा पातळी, के, एल, एम, इत्यादी चिन्हांद्वारे दर्शविले जाते, जे केंद्रकाच्या सर्वात जवळ असलेल्या शेलपासून सुरू होते. पुरेशा उच्च ऊर्जेचा एखादा इलेक्ट्रॉन अणूला बांधलेल्या एका इलेक्ट्रॉनशी टक्कर देतो तेव्हा तो इलेक्ट्रॉन त्याच्या शेलमधून बाहेर काढतो. रिकामी जागा शेलमधील दुसर्या इलेक्ट्रॉनने व्यापलेली आहे, जी उच्च उर्जेशी संबंधित आहे. हे नंतरचे एक्स-रे फोटॉन उत्सर्जित करून अतिरिक्त ऊर्जा देते. शेल इलेक्ट्रॉनमध्ये स्वतंत्र ऊर्जा मूल्ये असल्याने, परिणामी क्ष-किरण फोटॉनमध्ये देखील एक स्वतंत्र स्पेक्ट्रम असतो. हे विशिष्ट तरंगलांबीच्या तीक्ष्ण शिखरांशी संबंधित आहे, ज्याची विशिष्ट मूल्ये लक्ष्य घटकावर अवलंबून असतात. इलेक्ट्रॉन कोणत्या शेलमधून (के, एल किंवा एम) काढला गेला यावर अवलंबून वैशिष्ट्यपूर्ण रेषा K-, L- आणि M- मालिका बनवतात. क्ष-किरणांची तरंगलांबी आणि अणुक्रमांक यांच्यातील संबंधाला मोसेलीचा नियम (चित्र 2) म्हणतात.

जर इलेक्ट्रॉन तुलनेने जड न्यूक्लियसशी आदळला तर त्याची गती मंदावते आणि त्याची गतीज ऊर्जा अंदाजे समान उर्जेच्या एक्स-रे फोटॉनच्या रूपात सोडली जाते. जर तो न्यूक्लियसमधून उडून गेला तर तो त्याच्या उर्जेचा फक्त एक भाग गमावेल आणि उर्वरित त्याच्या मार्गात पडलेल्या इतर अणूंमध्ये हस्तांतरित होईल. उर्जा कमी होण्याच्या प्रत्येक कृतीमुळे काही उर्जेसह फोटॉनचे उत्सर्जन होते. एक सतत एक्स-रे स्पेक्ट्रम दिसतो, ज्याची वरची मर्यादा सर्वात वेगवान इलेक्ट्रॉनच्या उर्जेशी संबंधित आहे. सतत स्पेक्ट्रमच्या निर्मितीसाठी ही यंत्रणा आहे आणि सतत स्पेक्ट्रमची सीमा निश्चित करणारी कमाल ऊर्जा (किंवा किमान तरंगलांबी) प्रवेगक व्होल्टेजच्या प्रमाणात असते, जी घटना इलेक्ट्रॉनची गती निर्धारित करते. स्पेक्ट्रल रेषा बॉम्बर्ड लक्ष्याच्या सामग्रीचे वैशिष्ट्य दर्शवितात, तर सतत स्पेक्ट्रम इलेक्ट्रॉन बीमच्या उर्जेद्वारे निर्धारित केले जाते आणि व्यावहारिकरित्या लक्ष्य सामग्रीवर अवलंबून नसते. क्ष-किरण केवळ इलेक्ट्रॉनच्या भडिमारानेच मिळू शकत नाहीत, तर दुसर्‍या स्त्रोताकडून क्ष-किरणांसह लक्ष्याचे विकिरण करून देखील मिळवता येतात. या प्रकरणात, तथापि, घटना बीमची बहुतेक उर्जा वैशिष्ट्यपूर्ण क्ष-किरण स्पेक्ट्रममध्ये जाते आणि त्यातील एक अतिशय लहान अंश सतत स्पेक्ट्रममध्ये येतो. अर्थात, घटना क्ष-किरण बीममध्ये फोटॉन असणे आवश्यक आहे ज्यांची उर्जा भडिमार केलेल्या घटकाच्या वैशिष्ट्यपूर्ण रेषांना उत्तेजित करण्यासाठी पुरेशी आहे. प्रति वैशिष्ट्यपूर्ण स्पेक्ट्रम उर्जेची उच्च टक्केवारी ही एक्स-रे उत्तेजित करण्याची पद्धत वैज्ञानिक संशोधनासाठी सोयीस्कर बनवते.
एक्स-रे ट्यूब.पदार्थाशी इलेक्ट्रॉनच्या परस्परसंवादामुळे क्ष-किरण किरणोत्सर्ग मिळविण्यासाठी, इलेक्ट्रॉनचा स्त्रोत असणे आवश्यक आहे, त्यांना उच्च वेगाने वाढवण्याचे साधन आणि इलेक्ट्रॉनच्या भडिमाराला तोंड देण्यासाठी आणि आवश्यक तीव्रतेचे एक्स-रे रेडिएशन तयार करण्यास सक्षम लक्ष्य असणे आवश्यक आहे. ज्या उपकरणात हे सर्व आहे त्याला एक्स-रे ट्यूब म्हणतात. सुरुवातीच्या शोधकांनी "डीप व्हॅक्यूम" ट्यूब वापरल्या जसे की आजच्या डिस्चार्ज ट्यूब. त्यांच्यातील पोकळी फारशी नव्हती. डिस्चार्ज ट्यूबमध्ये कमी प्रमाणात वायू असतो आणि जेव्हा ट्यूबच्या इलेक्ट्रोड्सवर मोठा संभाव्य फरक लागू केला जातो तेव्हा गॅसचे अणू सकारात्मक आणि नकारात्मक आयनांमध्ये बदलतात. सकारात्मक ते नकारात्मक इलेक्ट्रोड (कॅथोड) कडे सरकतात आणि त्यावर पडून त्यातून इलेक्ट्रॉन बाहेर काढतात आणि त्या बदल्यात ते सकारात्मक इलेक्ट्रोड (एनोड) कडे सरकतात आणि त्यावर भडिमार करून एक्स-रे फोटॉनचा प्रवाह तयार करतात. कूलिजने विकसित केलेल्या आधुनिक एक्स-रे ट्यूबमध्ये (चित्र 3), इलेक्ट्रॉनचा स्त्रोत उच्च तापमानाला गरम केलेला टंगस्टन कॅथोड आहे. अॅनोड (किंवा अँटीकॅथोड) आणि कॅथोड यांच्यातील उच्च संभाव्य फरकाने इलेक्ट्रॉन्सचा वेग वाढतो. इलेक्ट्रॉन्स अणूंशी टक्कर न घेता एनोडपर्यंत पोहोचणे आवश्यक असल्याने, खूप उच्च व्हॅक्यूम आवश्यक आहे, ज्यासाठी ट्यूब चांगल्या प्रकारे रिकामी करणे आवश्यक आहे. यामुळे उर्वरित वायू अणू आणि संबंधित बाजूच्या प्रवाहांच्या आयनीकरणाची संभाव्यता देखील कमी होते.

कॅथोडच्या सभोवतालच्या विशेष आकाराच्या इलेक्ट्रोडद्वारे इलेक्ट्रॉन एनोडवर केंद्रित असतात. या इलेक्ट्रोडला फोकसिंग इलेक्ट्रोड म्हणतात आणि कॅथोडसह ट्यूबचा "इलेक्ट्रॉनिक सर्चलाइट" तयार होतो. इलेक्ट्रॉन बॉम्बर्डमेंटच्या अधीन असलेले एनोड हे रीफ्रॅक्टरी सामग्रीचे बनलेले असणे आवश्यक आहे, कारण बॉम्बर्डिंग इलेक्ट्रॉनची बहुतेक गतीज उर्जा उष्णतेमध्ये रूपांतरित होते. याव्यतिरिक्त, एनोड उच्च अणुक्रमांक असलेल्या सामग्रीपासून बनवणे इष्ट आहे, कारण वाढत्या अणुक्रमांकासह क्ष-किरण उत्पन्न वाढते. टंगस्टन, ज्याची अणुक्रमांक 74 आहे, बहुतेकदा एनोड सामग्री म्हणून निवडली जाते. क्ष-किरण ट्यूबची रचना अनुप्रयोगाच्या परिस्थिती आणि आवश्यकतांवर अवलंबून भिन्न असू शकते.
एक्स-रे शोध
क्ष-किरण शोधण्याच्या सर्व पद्धती पदार्थांशी त्यांच्या परस्परसंवादावर आधारित आहेत. डिटेक्टर दोन प्रकारचे असू शकतात: जे प्रतिमा देतात आणि जे देत नाहीत. आधीच्यामध्ये एक्स-रे फ्लोरोग्राफी आणि फ्लोरोस्कोपी उपकरणांचा समावेश आहे, ज्यामध्ये एक्स-रे बीम अभ्यासाखाली असलेल्या ऑब्जेक्टमधून जातो आणि प्रसारित रेडिएशन ल्युमिनेसेंट स्क्रीन किंवा फिल्ममध्ये प्रवेश करते. पदार्थाची जाडी आणि त्याची रचना यावर अवलंबून - अभ्यासाखालील वस्तूचे वेगवेगळे भाग वेगवेगळ्या प्रकारे रेडिएशन शोषून घेतात या वस्तुस्थितीमुळे प्रतिमा दिसते. ल्युमिनेसेंट स्क्रीन असलेल्या डिटेक्टरमध्ये, क्ष-किरण ऊर्जा थेट निरीक्षण करण्यायोग्य प्रतिमेमध्ये रूपांतरित केली जाते, तर रेडिओग्राफीमध्ये ती संवेदनशील इमल्शनवर रेकॉर्ड केली जाते आणि फिल्म विकसित झाल्यानंतरच त्याचे निरीक्षण केले जाऊ शकते. दुसऱ्या प्रकारच्या डिटेक्टरमध्ये विविध प्रकारच्या उपकरणांचा समावेश होतो ज्यामध्ये क्ष-किरण उर्जेचे विद्युतीय सिग्नलमध्ये रूपांतर होते जे किरणोत्सर्गाची सापेक्ष तीव्रता दर्शवते. यामध्ये आयनीकरण कक्ष, एक गीजर काउंटर, एक आनुपातिक काउंटर, एक सिंटिलेशन काउंटर आणि कॅडमियम सल्फाइड आणि सेलेनाइडवर आधारित काही विशेष शोधकांचा समावेश आहे. सध्या, सिंटिलेशन काउंटर हे सर्वात कार्यक्षम डिटेक्टर मानले जाऊ शकतात, जे विस्तृत ऊर्जा श्रेणीमध्ये चांगले कार्य करतात.
देखील पहापार्टिकल डिटेक्टर समस्येची परिस्थिती लक्षात घेऊन डिटेक्टर निवडला जातो. उदाहरणार्थ, विखुरलेल्या क्ष-किरण किरणोत्सर्गाची तीव्रता अचूकपणे मोजणे आवश्यक असल्यास, काउंटर वापरले जातात जे टक्केवारीच्या अपूर्णांकांच्या अचूकतेसह मोजमाप करण्यास परवानगी देतात. बर्याच विखुरलेल्या बीमची नोंदणी करणे आवश्यक असल्यास, एक्स-रे फिल्म वापरण्याचा सल्ला दिला जातो, जरी या प्रकरणात तीव्रता समान अचूकतेने निर्धारित करणे अशक्य आहे.
एक्स-रे आणि गॅमा डिफेक्टोस्कोपी
उद्योगातील क्ष-किरणांचा सर्वात सामान्य अनुप्रयोग म्हणजे सामग्री गुणवत्ता नियंत्रण आणि दोष शोधणे. क्ष-किरण पद्धत विना-विध्वंसक आहे, जेणेकरून चाचणी केली जाणारी सामग्री, आवश्यक आवश्यकता पूर्ण करते, असे आढळल्यास, त्याच्या हेतूसाठी वापरता येईल. क्ष-किरण आणि गॅमा दोष शोधणे दोन्ही क्ष-किरणांच्या भेदक शक्तीवर आणि सामग्रीमध्ये शोषण्याच्या वैशिष्ट्यांवर आधारित आहेत. भेदक शक्ती एक्स-रे फोटॉनच्या ऊर्जेद्वारे निर्धारित केली जाते, जी एक्स-रे ट्यूबमधील प्रवेगक व्होल्टेजवर अवलंबून असते. म्हणून, सोने आणि युरेनियम सारख्या जड धातूंचे जाड नमुने आणि नमुने, त्यांच्या अभ्यासासाठी उच्च व्होल्टेजसह क्ष-किरण स्त्रोत आवश्यक आहे आणि पातळ नमुन्यांसाठी, कमी व्होल्टेज असलेला स्त्रोत पुरेसा आहे. खूप मोठ्या कास्टिंग्ज आणि मोठ्या रोल केलेल्या उत्पादनांच्या गॅमा-रे दोष शोधण्यासाठी, बीटाट्रॉन्स आणि रेखीय प्रवेगकांचा वापर केला जातो, कणांना 25 MeV आणि त्याहून अधिक उर्जेपर्यंत गती देतात. पदार्थातील क्ष-किरणांचे शोषण हे शोषक d आणि शोषण गुणांक m च्या जाडीवर अवलंबून असते आणि I = I0e-md या सूत्राद्वारे निर्धारित केले जाते, जेथे I शोषकाद्वारे प्रसारित होणार्‍या किरणोत्सर्गाची तीव्रता आहे, I0 ही घटना किरणोत्सर्गाची तीव्रता आहे आणि e = 7 ची नैसर्गिकता loithms आहे. दिलेल्या सामग्रीसाठी, क्ष-किरणांच्या दिलेल्या तरंगलांबी (किंवा ऊर्जा) वर, शोषण गुणांक स्थिर असतो. परंतु क्ष-किरण स्त्रोताचे रेडिएशन मोनोक्रोमॅटिक नसते, परंतु त्यामध्ये तरंगलांबीची विस्तृत श्रेणी असते, परिणामी शोषकच्या समान जाडीवर शोषण रेडिएशनच्या तरंगलांबीवर (वारंवारता) अवलंबून असते. दाबाने धातूंच्या प्रक्रियेशी संबंधित सर्व उद्योगांमध्ये एक्स-रे रेडिएशनचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो. इलेक्ट्रॉनिक अभियांत्रिकीमधील जटिल उपकरणे आणि प्रणालींची चाचणी घेण्यासाठी तोफखाना बॅरल्स, खाद्यपदार्थ, प्लास्टिकची चाचणी घेण्यासाठी देखील याचा वापर केला जातो. (न्यूट्रोनोग्राफीचा वापर तत्सम हेतूंसाठी देखील केला जातो, ज्यामध्ये क्ष-किरणांऐवजी न्यूट्रॉन बीमचा वापर केला जातो.) क्ष-किरणांचा वापर इतर कारणांसाठी देखील केला जातो, जसे की पेंटिंगची सत्यता निश्चित करण्यासाठी किंवा मुख्य स्तरावरील पेंटचे अतिरिक्त स्तर शोधण्यासाठी.
एक्स-रे डिफ्रॅक्शन
क्ष-किरण विवर्तन घन पदार्थांबद्दल-त्यांची अणू रचना आणि क्रिस्टल स्वरूप-तसेच द्रव, आकारहीन शरीरे आणि मोठ्या रेणूंबद्दल महत्त्वपूर्ण माहिती प्रदान करते. विवर्तन पद्धतीचा वापर अचूक (१०-५ पेक्षा कमी त्रुटीसह) आंतरपरमाणू अंतर निश्चित करण्यासाठी, तणाव आणि दोष शोधण्यासाठी आणि एकल क्रिस्टल्सचे अभिमुखता निश्चित करण्यासाठी देखील केला जातो. विवर्तन पॅटर्न अज्ञात सामग्री ओळखू शकतो, तसेच नमुन्यातील अशुद्धतेची उपस्थिती ओळखू शकतो आणि ते निर्धारित करू शकतो. आधुनिक भौतिकशास्त्राच्या प्रगतीसाठी क्ष-किरण विवर्तन पद्धतीचे महत्त्व फारसे सांगता येत नाही, कारण पदार्थाच्या गुणधर्मांची आधुनिक समज शेवटी विविध रासायनिक संयुगांमधील अणूंच्या व्यवस्थेवरील डेटावर, त्यांच्यातील बंधांचे स्वरूप आणि संरचनात्मक दोषांवर आधारित आहे. ही माहिती मिळवण्याचे मुख्य साधन म्हणजे एक्स-रे डिफ्रॅक्शन पद्धत. क्ष-किरण विवर्तन क्रिस्टलोग्राफी सजीवांच्या अनुवांशिक सामग्री, डीऑक्सीरिबोन्यूक्लिक अॅसिड (डीएनए) सारख्या जटिल मोठ्या रेणूंची रचना निश्चित करण्यासाठी आवश्यक आहे. क्ष-किरण किरणोत्सर्गाचा शोध लागल्यानंतर लगेचच, वैज्ञानिक आणि वैद्यकीय स्वारस्य या रेडिएशनच्या शरीरात प्रवेश करण्याच्या क्षमतेवर आणि त्याच्या स्वभावावर केंद्रित झाले. स्लिट्स आणि डिफ्रॅक्शन ग्रेटिंग्सवरील एक्स-रे रेडिएशनच्या विवर्तनावरील प्रयोगांवरून असे दिसून आले की ते इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रेडिएशनचे आहे आणि त्याची तरंगलांबी 10-8-10-9 सेमी आहे. याआधीही, शास्त्रज्ञांनी, विशेषतः डब्ल्यू. बार्लो, असा अंदाज लावला होता की क्रिस्टल आकाराच्या क्रिटिकल आकाराच्या क्रियेच्या क्रमाक्रमाने नियमित आणि सममितीय आकार असतो. काही प्रकरणांमध्ये, बार्लो क्रिस्टलच्या संरचनेचा अचूक अंदाज लावण्यास सक्षम होता. अंदाजित आंतरपरमाण्विक अंतरांचे मूल्य 10-8 सेमी होते. आंतरपरमाणू अंतर क्ष-किरण तरंगलांबीच्या क्रमानुसार असल्याचे दिसून आल्याने त्यांच्या विवर्तनाचे निरीक्षण करणे तत्त्वतः शक्य झाले. याचा परिणाम म्हणजे भौतिकशास्त्राच्या इतिहासातील सर्वात महत्त्वाच्या प्रयोगांपैकी एकाची कल्पना. एम. लॉ यांनी या कल्पनेची प्रायोगिक चाचणी आयोजित केली होती, जी त्यांचे सहकारी डब्ल्यू. फ्रेडरिक आणि पी. निपिंग यांनी केली होती. 1912 मध्ये, या तिघांनी एक्स-रे विवर्तनाच्या परिणामांवर त्यांचे कार्य प्रकाशित केले. एक्स-रे विवर्तनाची तत्त्वे. क्ष-किरणांच्या विवर्तनाची घटना समजून घेण्यासाठी, एखाद्याने क्रमाने विचार केला पाहिजे: प्रथम, क्ष-किरणांचे स्पेक्ट्रम, दुसरे म्हणजे, क्रिस्टल स्ट्रक्चरचे स्वरूप आणि तिसरे म्हणजे, विवर्तनाची घटना. वर नमूद केल्याप्रमाणे, वैशिष्ट्यपूर्ण क्ष-किरण किरणोत्सर्गामध्ये एनोड मटेरिअलद्वारे निर्धारित केलेल्या उच्च प्रमाणात मोनोक्रोमॅटिकिटीच्या वर्णक्रमीय रेषांची मालिका असते. फिल्टरच्या मदतीने, आपण त्यापैकी सर्वात तीव्र निवडू शकता. म्हणून, एनोड सामग्रीची योग्य प्रकारे निवड करून, अगदी अचूकपणे परिभाषित तरंगलांबी मूल्यासह जवळजवळ मोनोक्रोमॅटिक रेडिएशनचा स्त्रोत मिळवणे शक्य आहे. वैशिष्ट्यपूर्ण किरणोत्सर्गाची तरंगलांबी सामान्यत: क्रोमियमसाठी 2.285 ते चांदीसाठी 0.558 पर्यंत असते (विविध घटकांची मूल्ये सहा महत्त्वपूर्ण आकृत्यांना ज्ञात आहेत). वैशिष्ट्यपूर्ण स्पेक्ट्रम हे एनोडमधील घटना इलेक्ट्रॉन्सच्या क्षीणतेमुळे, कमी तीव्रतेच्या सतत "पांढऱ्या" स्पेक्ट्रमवर अधिरोपित केले जाते. अशा प्रकारे, प्रत्येक एनोडमधून दोन प्रकारचे रेडिएशन मिळू शकतात: वैशिष्ट्यपूर्ण आणि ब्रेम्सस्ट्राहलुंग, ज्यापैकी प्रत्येक स्वतःच्या मार्गाने महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावते. क्रिस्टल स्ट्रक्चरमधील अणू नियमित अंतराने स्थित असतात, समान पेशींचा एक क्रम तयार करतात - एक अवकाशीय जाळी. काही जाळी (उदाहरणार्थ, बहुतेक सामान्य धातूंसाठी) अगदी सोप्या असतात, तर इतर (उदाहरणार्थ, प्रथिने रेणूंसाठी) खूपच जटिल असतात. क्रिस्टल स्ट्रक्चर खालील द्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहे: जर एखाद्या सेलच्या काही दिलेल्या बिंदूपासून शेजारच्या सेलच्या संबंधित बिंदूकडे स्थलांतर केले तर अगदी समान अणु वातावरण सापडेल. आणि जर काही अणू एका सेलच्या एका किंवा दुसर्‍या बिंदूवर स्थित असेल तर तोच अणू कोणत्याही शेजारच्या सेलच्या समतुल्य बिंदूवर स्थित असेल. हे तत्त्व परिपूर्ण, आदर्श ऑर्डर केलेल्या क्रिस्टलसाठी कठोरपणे वैध आहे. तथापि, अनेक क्रिस्टल्स (उदाहरणार्थ, धातूचे घन द्रावण) काही प्रमाणात विस्कळीत आहेत; क्रिस्टलोग्राफिकदृष्ट्या समतुल्य ठिकाणे वेगवेगळ्या अणूंनी व्यापली जाऊ शकतात. या प्रकरणांमध्ये, प्रत्येक अणूची स्थिती निर्धारित केली जात नाही, परंतु केवळ मोठ्या संख्येने कणांवर (किंवा पेशी) अणूची स्थिती "सांख्यिकीय सरासरी" असते. OPTICS या लेखात विवर्तनाच्या घटनेची चर्चा केली आहे आणि वाचक पुढे जाण्यापूर्वी या लेखाचा संदर्भ घेऊ शकतात. हे दर्शविते की जर लाटा (उदाहरणार्थ, ध्वनी, प्रकाश, क्ष-किरण) लहान स्लिट किंवा छिद्रातून जातात, तर नंतरचे लाटांचे दुय्यम स्त्रोत मानले जाऊ शकते आणि स्लिट किंवा छिद्राच्या प्रतिमेमध्ये पर्यायी प्रकाश आणि गडद पट्टे असतात. पुढे, जर छिद्र किंवा स्लॉट्सची नियतकालिक रचना असेल, तर वेगवेगळ्या छिद्रांमधून येणार्‍या किरणांच्या वाढीव आणि कमी होणार्‍या हस्तक्षेपाच्या परिणामी, एक स्पष्ट विवर्तन पॅटर्न तयार होतो. क्ष-किरण विवर्तन ही एक सामूहिक विखुरणारी घटना आहे ज्यामध्ये छिद्र आणि विखुरलेल्या केंद्रांची भूमिका वेळोवेळी क्रिस्टल स्ट्रक्चरच्या अणूंद्वारे खेळली जाते. ठराविक कोनात त्यांच्या प्रतिमांचे परस्पर प्रवर्धन त्रि-आयामी विवर्तन जाळीवर प्रकाशाच्या विवर्तनामुळे घडणाऱ्या विवर्तन पॅटर्नप्रमाणेच एक विवर्तन नमुना देते. स्फटिकामधील इलेक्ट्रॉनसह घटना एक्स-रे रेडिएशनच्या परस्परसंवादामुळे विखुरणे उद्भवते. क्ष-किरण किरणोत्सर्गाची तरंगलांबी अणूच्या परिमाणांप्रमाणेच असते या वस्तुस्थितीमुळे, विखुरलेल्या क्ष-किरण किरणोत्सर्गाची तरंगलांबी घटनेप्रमाणेच असते. ही प्रक्रिया घटना क्ष-किरणांच्या कृती अंतर्गत इलेक्ट्रॉनच्या सक्तीच्या दोलनांचा परिणाम आहे. आता एका अणूचा विचार करा ज्यात बद्ध इलेक्ट्रॉनचा ढग आहे (न्यूक्लियसभोवती) ज्यावर क्ष-किरण घडतात. सर्व दिशांमधील इलेक्ट्रॉन एकाच वेळी घटनेला विखुरतात आणि भिन्न तीव्रतेचे असले तरी समान तरंगलांबीचे त्यांचे स्वतःचे एक्स-रे रेडिएशन उत्सर्जित करतात. विखुरलेल्या किरणोत्सर्गाची तीव्रता मूलद्रव्याच्या अणुक्रमांकाशी संबंधित आहे अणुक्रमांक हा विखुरण्यात भाग घेऊ शकणार्‍या ऑर्बिटल इलेक्ट्रॉनच्या संख्येइतका असतो. (विखुरणार्‍या घटकाच्या अणुक्रमांकावर तीव्रतेचे हे अवलंबित्व आणि तीव्रता ज्या दिशेने मोजली जाते त्या दिशेने अणू विखुरणाऱ्या घटकाने वैशिष्ट्यीकृत केले आहे, जे क्रिस्टल्सच्या संरचनेच्या विश्लेषणात अत्यंत महत्त्वाची भूमिका बजावते.) आपण एकमेकांपासून समान अंतरावर असलेल्या अणूंची एक रेषीय साखळी निवडू या आणि त्यांच्या क्रस्टल पॅटर्नचा विचार करू या. हे आधीच लक्षात घेतले गेले आहे की क्ष-किरण स्पेक्ट्रममध्ये सतत भाग ("सातत्य") आणि एनोड सामग्री असलेल्या घटकाचे वैशिष्ट्य असलेल्या अधिक तीव्र रेषांचा संच असतो. समजा आम्ही सतत स्पेक्ट्रम फिल्टर केला आणि आमच्या अणूंच्या रेखीय साखळीकडे निर्देशित केलेला जवळजवळ एक रंगाचा एक्स-रे बीम मिळाला. शेजारच्या अणूंनी विखुरलेल्या तरंगांच्या मार्गांमधील फरक तरंगलांबीच्या गुणाकार असल्यास प्रवर्धन स्थिती (प्रवर्धक हस्तक्षेप) समाधानी आहे. जर बीम हे अंतराल a (कालावधी) द्वारे विभक्त केलेल्या अणूंच्या रेषेच्या a0 कोनात घडत असेल, तर विवर्तन कोनासाठी प्रवर्धनाशी संबंधित पथ फरक a(cos a - cosa0) = hl म्हणून लिहिला जाईल, जेथे l तरंगलांबी आहे आणि h पूर्णांक आहे (चित्र 4 आणि 5).

हा दृष्टीकोन त्रि-आयामी स्फटिकापर्यंत वाढवण्‍यासाठी, स्फटिकातील इतर दोन दिशांमध्‍ये अणूच्‍या पंक्ती निवडण्‍याची आवश्‍यकता आहे आणि अ, ब आणि c या तीन स्फटिक अक्षांसाठी एकत्रितपणे मिळविलेली तीन समीकरणे सोडवणे आवश्‍यक आहे. इतर दोन समीकरणे आहेत

क्ष-किरण विवर्तनासाठी ही तीन मूलभूत Laue समीकरणे आहेत, ज्यामध्ये h, k आणि c या विवर्तन समतलासाठी मिलर निर्देशांक आहेत.
देखील पहाक्रिस्टल्स आणि क्रिस्टलोग्राफी. कोणत्याही Laue समीकरणाचा विचार केल्यास, उदाहरणार्थ पहिले, लक्षात येऊ शकते की a, a0, l हे स्थिरांक आहेत आणि h = 0, 1, 2, ..., त्याचे समाधान सामान्य अक्ष a (चित्र 5) असलेल्या शंकूच्या संचाच्या रूपात दर्शविले जाऊ शकते. दिशा b आणि c साठी समान आहे. त्रिमितीय स्कॅटरिंग (विवर्तन) च्या सर्वसाधारण बाबतीत, तीन लाऊ समीकरणांमध्ये समान समाधान असणे आवश्यक आहे, म्हणजे. प्रत्येक अक्षावर स्थित तीन विवर्तन शंकू एकमेकांना छेदले पाहिजेत; छेदनबिंदूची सामान्य ओळ अंजीर मध्ये दर्शविली आहे. 6. समीकरणांचे संयुक्त निराकरण ब्रॅग-वुल्फ कायद्याकडे जाते:

l = 2(d/n)sinq, जेथे d हे h, k आणि c (कालावधी) निर्देशांक असलेल्या समतलांमधील अंतर आहे, n = 1, 2, ... पूर्णांक आहेत (विवर्तनाचा क्रम), आणि q हा क्रिस्टल समतल ज्यामध्ये diffraction घडतो त्या घटना बीमने (तसेच विवर्तन करणारा) तयार केलेला कोन आहे. मोनोक्रोमॅटिक एक्स-रे बीमच्या मार्गावर असलेल्या एका क्रिस्टलसाठी ब्रॅग - वुल्फ कायद्याच्या समीकरणाचे विश्लेषण केल्यास, आपण असा निष्कर्ष काढू शकतो की विवर्तनाचे निरीक्षण करणे सोपे नाही, कारण l आणि q निश्चित आहेत, आणि sinq विवर्तन विश्लेषण पद्धती
Laue पद्धत. Laue पद्धत क्ष-किरणांचा सतत "पांढरा" स्पेक्ट्रम वापरते, जो स्थिर एकल क्रिस्टलकडे निर्देशित केला जातो. डी कालावधीच्या विशिष्ट मूल्यासाठी, ब्रॅग-वुल्फ स्थितीशी संबंधित तरंगलांबी संपूर्ण स्पेक्ट्रममधून स्वयंचलितपणे निवडली जाते. अशा प्रकारे मिळवलेल्या लाऊ पॅटर्नमुळे विखुरलेल्या बीमच्या दिशा आणि परिणामी, क्रिस्टल प्लेन्सच्या दिशानिर्देशांचा न्याय करणे शक्य होते, ज्यामुळे क्रिस्टलची सममिती, अभिमुखता आणि त्यातील दोषांच्या उपस्थितीबद्दल महत्त्वपूर्ण निष्कर्ष काढणे देखील शक्य होते. या प्रकरणात, तथापि, अवकाशीय कालावधी d बद्दल माहिती गमावली आहे. अंजीर वर. 7 लॉग्रामचे उदाहरण दाखवते. क्ष-किरण फिल्म स्फटिकाच्या विरुद्ध बाजूस स्थित होती ज्यावर क्ष-किरण बीम स्त्रोतापासून घडला होता.

Debye-Scherrer पद्धत (पॉलीक्रिस्टलाइन नमुन्यांसाठी).मागील पद्धतीच्या विपरीत, येथे मोनोक्रोमॅटिक रेडिएशन (l = const) वापरले जाते आणि कोन q भिन्न आहे. यादृच्छिक अभिमुखतेच्या असंख्य लहान स्फटिकांचा समावेश असलेल्या पॉलीक्रिस्टलाइन नमुना वापरून हे साध्य केले जाते, त्यापैकी ब्रॅग-वुल्फ स्थिती पूर्ण करणारे आहेत. विभक्त बीम शंकू बनवतात, ज्याचा अक्ष एक्स-रे बीमच्या बाजूने निर्देशित केला जातो. इमेजिंगसाठी, क्ष-किरण फिल्मची एक अरुंद पट्टी सहसा दंडगोलाकार कॅसेटमध्ये वापरली जाते आणि क्ष-किरण फिल्ममधील छिद्रांद्वारे व्यासासह प्रसारित केले जातात. अशाप्रकारे प्राप्त केलेल्या डीबीग्राममध्ये (चित्र 8) कालावधी d बद्दल अचूक माहिती आहे, म्हणजे. क्रिस्टलच्या संरचनेबद्दल, परंतु लॉग्राममध्ये असलेली माहिती देत ​​नाही. म्हणून, दोन्ही पद्धती एकमेकांना पूरक आहेत. Debye-Scherrer पद्धतीच्या काही अनुप्रयोगांचा विचार करूया.

रासायनिक घटक आणि संयुगे ओळखणे. Debyegram वरून निर्धारित केलेल्या q कोनातून, दिलेल्या घटकाचे किंवा कंपाऊंडचे आंतरप्लॅनर अंतर d मोजता येते. सध्या, डी व्हॅल्यूजच्या अनेक तक्त्या संकलित केल्या गेल्या आहेत, ज्यामुळे केवळ एक किंवा दुसरे रासायनिक घटक किंवा कंपाऊंडच नव्हे तर त्याच पदार्थाच्या विविध टप्प्यातील अवस्था देखील ओळखणे शक्य होते, जे नेहमी रासायनिक विश्लेषण देत नाही. एकाग्रतेवर d कालावधीच्या अवलंबनापासून उच्च अचूकतेसह प्रतिस्थापन मिश्रधातूंमधील दुसऱ्या घटकाची सामग्री निश्चित करणे देखील शक्य आहे.
ताण विश्लेषण.क्रिस्टल्समधील वेगवेगळ्या दिशानिर्देशांसाठी इंटरप्लॅनर स्पेसिंगमधील मोजलेल्या फरकावरून, सामग्रीचे लवचिक मॉड्यूलस जाणून घेतल्यास, उच्च अचूकतेसह त्यातील लहान ताणांची गणना करणे शक्य आहे.
क्रिस्टल्समधील प्राधान्य अभिमुखतेचा अभ्यास.जर पॉलीक्रिस्टलाइन नमुन्यातील लहान क्रिस्टल्स पूर्णपणे यादृच्छिकपणे केंद्रित नसतील, तर डेबीग्रामवरील वलयांची तीव्रता भिन्न असेल. उच्चारित पसंतीच्या अभिमुखतेच्या उपस्थितीत, तीव्रता मॅक्सिमा प्रतिमेतील वैयक्तिक स्पॉट्समध्ये केंद्रित केली जाते, जी एका क्रिस्टलच्या प्रतिमेसारखी बनते. उदाहरणार्थ, खोल कोल्ड रोलिंग दरम्यान, धातूची शीट एक पोत प्राप्त करते - क्रिस्टलाइट्सचे स्पष्ट अभिमुखता. डेबेग्रामनुसार, सामग्रीच्या थंड कार्याच्या स्वरूपाचा न्याय करता येतो.
धान्याच्या आकाराचा अभ्यास.जर पॉलीक्रिस्टलचे धान्य आकार 10-3 सेमी पेक्षा जास्त असेल, तर डेबीग्रामवरील रेषांमध्ये वैयक्तिक स्पॉट्स असतील, कारण या प्रकरणात क्रिस्टल्सची संख्या कोन q च्या मूल्यांच्या संपूर्ण श्रेणीला व्यापण्यासाठी पुरेशी नाही. जर स्फटिकाचा आकार 10-5 सेमीपेक्षा कमी असेल तर विवर्तन रेषा अधिक रुंद होतात. त्यांची रुंदी क्रिस्टलाइट्सच्या आकाराच्या व्यस्त प्रमाणात असते. स्लिट्सच्या संख्येत घट झाल्यामुळे विवर्तन जाळीचे रिझोल्यूशन कमी होते त्याच कारणास्तव विस्तृतीकरण होते. एक्स-रे रेडिएशन 10-7-10-6 सेमी श्रेणीतील धान्य आकार निर्धारित करणे शक्य करते.
सिंगल क्रिस्टल्ससाठी पद्धती.स्फटिकाच्या विवर्तनासाठी केवळ अवकाशीय कालखंडाविषयीच नव्हे, तर विवर्तन करणाऱ्या विमानांच्या प्रत्येक संचाच्या अभिमुखतेबद्दलही माहिती देण्यासाठी, फिरणाऱ्या सिंगल क्रिस्टलच्या पद्धती वापरल्या जातात. स्फटिकावर मोनोक्रोमॅटिक एक्स-रे बीम ही घटना आहे. क्रिस्टल मुख्य अक्षाभोवती फिरते, ज्यासाठी Laue समीकरणे समाधानी आहेत. या प्रकरणात, ब्रॅग-वुल्फ सूत्रामध्ये समाविष्ट असलेला कोन q बदलतो. विवर्तन मॅक्सिमा चित्रपटाच्या बेलनाकार पृष्ठभागासह लाऊ विवर्तन शंकूच्या छेदनबिंदूवर स्थित आहेत (चित्र 9). परिणाम अंजीर मध्ये दर्शविलेल्या प्रकाराचा एक विवर्तन नमुना आहे. 10. तथापि, एका बिंदूवर वेगवेगळ्या विवर्तन ऑर्डरच्या ओव्हरलॅपमुळे गुंतागुंत शक्य आहे. क्रिस्टलच्या रोटेशनसह, चित्रपट देखील एका विशिष्ट मार्गाने हलविला गेल्यास, पद्धत लक्षणीयरीत्या सुधारली जाऊ शकते.

द्रव आणि वायूंचा अभ्यास.हे ज्ञात आहे की द्रव, वायू आणि आकारहीन शरीरांमध्ये योग्य क्रिस्टल रचना नसते. परंतु येथे देखील, रेणूंमधील अणूंमध्ये एक रासायनिक बंध आहे, ज्यामुळे रेणू स्वतः अंतराळात यादृच्छिकपणे केंद्रित असले तरीही त्यांच्यामधील अंतर जवळजवळ स्थिर राहते. अशी सामग्री तुलनेने कमी संख्येने स्मीअर मॅक्सिमासह विवर्तन नमुना देखील देते. आधुनिक पद्धतींद्वारे अशा चित्रावर प्रक्रिया केल्याने अशा नॉन-क्रिस्टल सामग्रीच्या संरचनेबद्दल माहिती मिळवणे शक्य होते.
स्पेक्ट्रोकेमिकल एक्स-रे विश्लेषण
क्ष-किरणांचा शोध लागल्यानंतर काही वर्षांनी, Ch. Barkla (1877-1944) यांनी शोधून काढले की जेव्हा उच्च-ऊर्जेचा क्ष-किरण प्रवाह एखाद्या पदार्थावर कार्य करतो तेव्हा दुय्यम फ्लोरोसेंट क्ष-किरण दिसतात, जे अभ्यासाधीन घटकाचे वैशिष्ट्य असतात. त्यानंतर लवकरच, जी. मोसेले यांनी त्यांच्या प्रयोगांच्या मालिकेत, विविध घटकांच्या इलेक्ट्रॉन बॉम्बर्डमेंटद्वारे प्राप्त झालेल्या प्राथमिक वैशिष्ट्यपूर्ण एक्स-रे रेडिएशनची तरंगलांबी मोजली आणि तरंगलांबी आणि अणुक्रमांक यांच्यातील संबंध काढले. हे प्रयोग आणि ब्रॅगच्या एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटरच्या शोधामुळे स्पेक्ट्रोकेमिकल एक्स-रे विश्लेषणाचा पाया घातला गेला. रासायनिक विश्लेषणासाठी क्ष-किरणांच्या शक्यता लगेच ओळखल्या गेल्या. फोटोग्राफिक प्लेटवर नोंदणीसह स्पेक्ट्रोग्राफ तयार केले गेले, ज्यामध्ये अभ्यासाधीन नमुना एक्स-रे ट्यूबचा एनोड म्हणून काम करतो. दुर्दैवाने, हे तंत्र खूप कष्टदायक असल्याचे दिसून आले आणि म्हणूनच रासायनिक विश्लेषणाच्या नेहमीच्या पद्धती लागू न झाल्यामुळेच त्याचा वापर केला गेला. विश्लेषणात्मक एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी क्षेत्रातील नाविन्यपूर्ण संशोधनाचे उत्कृष्ट उदाहरण म्हणजे 1923 मध्ये जी. हेवेसी आणि डी. कोस्टर यांनी हाफनियम या नवीन घटकाचा शोध लावला. द्वितीय विश्वयुद्धात रेडिओोग्राफीसाठी उच्च-शक्तीच्या एक्स-रे ट्यूब आणि रेडिओकेमिकल मोजमापांसाठी संवेदनशील डिटेक्टरच्या विकासाने पुढील वर्षांमध्ये एक्स-रे स्पेक्ट्रोग्राफीच्या जलद वाढीस मोठ्या प्रमाणात योगदान दिले. विश्लेषणाची गती, सुविधा, विना-विध्वंसक स्वरूप आणि पूर्ण किंवा आंशिक ऑटोमेशनच्या शक्यतेमुळे ही पद्धत व्यापक बनली आहे. 11 (सोडियम) पेक्षा जास्त अणुक्रमांक असलेल्या सर्व घटकांच्या परिमाणवाचक आणि गुणात्मक विश्लेषणाच्या समस्यांमध्ये हे लागू होते. आणि जरी एक्स-रे स्पेक्ट्रोकेमिकल विश्लेषण सामान्यत: नमुन्यातील सर्वात महत्वाचे घटक (0.1-100% पासून) निर्धारित करण्यासाठी वापरले जात असले तरी, काही प्रकरणांमध्ये ते 0.005% आणि त्याहूनही कमी एकाग्रतेसाठी योग्य आहे.
एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटर.आधुनिक एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटरमध्ये तीन मुख्य प्रणाली असतात (चित्र 11): उत्तेजना प्रणाली, म्हणजे. टंगस्टन किंवा इतर रीफ्रॅक्टरी सामग्री आणि वीज पुरवठा बनवलेल्या एनोडसह एक्स-रे ट्यूब; विश्लेषण प्रणाली, म्हणजे दोन मल्टी-स्लिट कोलिमेटर्ससह विश्लेषक क्रिस्टल, तसेच सूक्ष्म समायोजनासाठी स्पेक्ट्रोगोनिओमीटर; आणि गीजर किंवा आनुपातिक किंवा सिंटिलेशन काउंटर, तसेच रेक्टिफायर, अॅम्प्लीफायर, काउंटर आणि चार्ट रेकॉर्डर किंवा इतर रेकॉर्डिंग डिव्हाइससह नोंदणी प्रणाली.

एक्स-रे फ्लोरोसेंट विश्लेषण.विश्लेषण केलेला नमुना रोमांचक क्ष-किरणांच्या मार्गावर स्थित आहे. नमुन्याचा भाग तपासला जाणारा भाग सामान्यत: इच्छित व्यासाच्या छिद्रासह मुखवटाद्वारे विलग केला जातो आणि किरणोत्सर्ग एका समांतर बीममधून जातो. विश्लेषक क्रिस्टलच्या मागे, एक स्लिट कोलिमेटर डिटेक्टरसाठी विभक्त रेडिएशन उत्सर्जित करतो. सहसा, कमाल कोन q हा 80-85° पर्यंत मर्यादित असतो, जेणेकरून केवळ क्ष-किरण ज्यांची तरंगलांबी l असमानता l द्वारे इंटरप्लॅनर अंतराशी संबंधित असते. एक्स-रे सूक्ष्म विश्लेषण.वर वर्णन केलेले सपाट विश्लेषक क्रिस्टल स्पेक्ट्रोमीटर सूक्ष्म विश्लेषणासाठी अनुकूल केले जाऊ शकते. प्राथमिक क्ष-किरण किरण किंवा नमुन्याद्वारे उत्सर्जित होणारे दुय्यम किरण संकुचित करून हे साध्य केले जाते. तथापि, नमुन्याच्या प्रभावी आकारात किंवा रेडिएशन ऍपर्चरमध्ये घट झाल्यामुळे रेकॉर्ड केलेल्या विखुरलेल्या रेडिएशनची तीव्रता कमी होते. या पद्धतीत सुधारणा वक्र क्रिस्टल स्पेक्ट्रोमीटर वापरून साध्य केली जाऊ शकते, ज्यामुळे कोलिमेटरच्या अक्षाच्या समांतर रेडिएशनच नव्हे तर भिन्न रेडिएशनच्या शंकूची नोंदणी करणे शक्य होते. अशा स्पेक्ट्रोमीटरने, 25 µm पेक्षा लहान कण ओळखले जाऊ शकतात. आर. कॅस्टेनने शोधलेल्या एक्स-रे इलेक्ट्रॉन प्रोब मायक्रोअ‍ॅनालायझरमध्ये विश्लेषण केलेल्या नमुन्याच्या आकारात आणखी मोठी कपात केली जाते. येथे, एक अत्यंत केंद्रित इलेक्ट्रॉन बीम नमुन्याचे वैशिष्ट्यपूर्ण एक्स-रे उत्सर्जन उत्तेजित करते, ज्याचे नंतर वाकलेले-क्रिस्टल स्पेक्ट्रोमीटरने विश्लेषण केले जाते. अशा उपकरणाचा वापर करून, 1 μm व्यासाच्या नमुन्यात 10-14 ग्रॅमच्या ऑर्डरच्या पदार्थाचे प्रमाण शोधणे शक्य आहे. नमुन्याच्या इलेक्ट्रॉन बीम स्कॅनिंगसह स्थापना देखील विकसित केली गेली आहेत, ज्याच्या मदतीने स्पेक्ट्रोमीटर ट्यून केलेले वैशिष्ट्यपूर्ण रेडिएशन घटकाच्या नमुन्यावरील वितरणाचा द्विमितीय नमुना प्राप्त करणे शक्य आहे.
वैद्यकीय एक्स-रे निदान
क्ष-किरण तंत्रज्ञानाच्या विकासामुळे एक्सपोजर वेळ लक्षणीयरीत्या कमी झाला आहे आणि प्रतिमांची गुणवत्ता सुधारली आहे, ज्यामुळे मऊ उतींचाही अभ्यास केला जाऊ शकतो.
फ्लोरोग्राफी.या निदान पद्धतीमध्ये अर्धपारदर्शक स्क्रीनवरून सावलीची प्रतिमा काढणे समाविष्ट आहे. रुग्णाला क्ष-किरण स्त्रोत आणि फॉस्फर (सामान्यतः सीझियम आयोडाइड) च्या सपाट स्क्रीनच्या दरम्यान ठेवले जाते, जे क्ष-किरणांच्या संपर्कात आल्यावर चमकते. घनतेच्या विविध अंशांच्या जैविक ऊती वेगवेगळ्या तीव्रतेसह एक्स-रे रेडिएशनच्या सावल्या तयार करतात. रेडिओलॉजिस्ट फ्लोरोसेंट स्क्रीनवर सावलीची प्रतिमा तपासतो आणि निदान करतो. पूर्वी, प्रतिमेचे विश्लेषण करण्यासाठी रेडिओलॉजिस्ट दृष्टीवर अवलंबून असत. आता प्रतिमा वाढवणाऱ्या, टेलिव्हिजन स्क्रीनवर प्रदर्शित करणाऱ्या किंवा संगणकाच्या मेमरीमध्ये डेटा रेकॉर्ड करणाऱ्या विविध प्रणाली आहेत.
रेडिओग्राफी.थेट फोटोग्राफिक फिल्मवर एक्स-रे इमेजच्या रेकॉर्डिंगला रेडिओग्राफी म्हणतात. या प्रकरणात, अभ्यासाधीन अवयव क्ष-किरण स्त्रोत आणि चित्रपटाच्या दरम्यान स्थित आहे, जो दिलेल्या वेळी अवयवाच्या स्थितीबद्दल माहिती कॅप्चर करतो. वारंवार रेडियोग्राफी केल्याने त्याच्या पुढील उत्क्रांतीचा न्याय करणे शक्य होते. रेडियोग्राफी आपल्याला हाडांच्या ऊतींच्या अखंडतेचे अचूकपणे परीक्षण करण्यास अनुमती देते, ज्यामध्ये मुख्यतः कॅल्शियम असते आणि ते क्ष-किरणांसाठी अपारदर्शक असते, तसेच स्नायूंच्या ऊती फुटतात. त्याच्या मदतीने, स्टेथोस्कोप किंवा ऐकण्यापेक्षा चांगले, जळजळ, क्षयरोग किंवा द्रवपदार्थाच्या उपस्थितीच्या बाबतीत फुफ्फुसांच्या स्थितीचे विश्लेषण केले जाते. रेडियोग्राफीच्या मदतीने, हृदयाचा आकार आणि आकार तसेच हृदयविकाराने ग्रस्त असलेल्या रुग्णांमध्ये त्याच्या बदलांची गतिशीलता निर्धारित केली जाते.
कॉन्ट्रास्ट एजंट.शरीराचे काही भाग आणि क्ष-किरणांसाठी पारदर्शक असलेल्या वैयक्तिक अवयवांच्या पोकळ्या दृश्यमान होतात, जर ते शरीरासाठी निरुपद्रवी असलेल्या कॉन्ट्रास्ट एजंटने भरलेले असतात, परंतु एखाद्याला अंतर्गत अवयवांच्या आकाराची कल्पना करू शकतात आणि त्यांचे कार्य तपासू शकतात. रुग्ण एकतर कॉन्ट्रास्ट एजंट्स तोंडी घेतो (जसे की गॅस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रॅक्टच्या अभ्यासात बेरियम लवण) किंवा ते इंट्राव्हेनस प्रशासित केले जातात (जसे की मूत्रपिंड आणि मूत्रमार्गाच्या अभ्यासात आयोडीनयुक्त द्रावण). अलिकडच्या वर्षांत, तथापि, या पद्धती किरणोत्सर्गी अणू आणि अल्ट्रासाऊंडच्या वापरावर आधारित निदान पद्धतींद्वारे बदलल्या गेल्या आहेत.
सीटी स्कॅन. 1970 च्या दशकात, क्ष-किरण निदानाची एक नवीन पद्धत विकसित केली गेली, जी शरीराच्या किंवा त्याच्या भागांच्या संपूर्ण छायाचित्रावर आधारित होती. पातळ थरांच्या प्रतिमा ("स्लाइस") संगणकाद्वारे प्रक्रिया केल्या जातात आणि अंतिम प्रतिमा मॉनिटर स्क्रीनवर प्रदर्शित केली जाते. या पद्धतीला संगणकीय क्ष-किरण टोमोग्राफी म्हणतात. हे आधुनिक औषधांमध्ये घुसखोरी, ट्यूमर आणि इतर मेंदूच्या विकारांचे निदान करण्यासाठी तसेच शरीरातील मऊ उतींच्या रोगांचे निदान करण्यासाठी मोठ्या प्रमाणावर वापरले जाते. या तंत्राला परदेशी कॉन्ट्रास्ट एजंट्सचा परिचय आवश्यक नाही आणि म्हणून ते पारंपारिक तंत्रांपेक्षा जलद आणि अधिक प्रभावी आहे.
एक्स-रे रेडिएशनची जैविक क्रिया
क्ष-किरण किरणोत्सर्गाचा हानिकारक जैविक प्रभाव रोएंटजेनने शोधल्यानंतर लगेचच शोधला गेला. असे दिसून आले की नवीन किरणोत्सर्गामुळे त्वचेला खोलवर आणि अधिक कायमस्वरूपी नुकसान होऊ शकते, तथापि, तीव्र सनबर्न (एरिथेमा) सारखे काहीतरी होऊ शकते. दिसणाऱ्या अल्सरचे अनेकदा कर्करोगात रुपांतर होते. अनेक प्रकरणांमध्ये बोटे किंवा हात कापावे लागले. मृत्यूही झाले होते. असे आढळून आले आहे की एक्सपोजर वेळ आणि डोस कमी करून, शिल्डिंग (उदा. शिसे) आणि रिमोट कंट्रोल्स वापरून त्वचेचे नुकसान टाळता येते. परंतु हळूहळू एक्स-रे एक्सपोजरचे इतर, अधिक दीर्घकालीन परिणाम प्रकट झाले, ज्याची नंतर पुष्टी झाली आणि प्रायोगिक प्राण्यांमध्ये अभ्यास केला गेला. क्ष-किरणांच्या क्रियेमुळे होणारे परिणाम, तसेच इतर आयनीकरण किरणोत्सर्ग (जसे की किरणोत्सर्गी पदार्थांद्वारे उत्सर्जित होणारे गामा विकिरण) यांचा समावेश होतो: 1) तुलनेने कमी जास्त प्रदर्शनानंतर रक्ताच्या रचनेत तात्पुरते बदल; 2) दीर्घकाळ जास्त प्रदर्शनानंतर रक्ताच्या रचनेत अपरिवर्तनीय बदल (हेमोलाइटिक अॅनिमिया); 3) कर्करोगाच्या घटनांमध्ये वाढ (ल्युकेमियासह); 4) जलद वृद्धत्व आणि लवकर मृत्यू; 5) मोतीबिंदूची घटना. याशिवाय, उंदीर, ससे आणि माश्या (ड्रोसोफिला) यांच्यावरील जैविक प्रयोगांनी हे सिद्ध केले आहे की मोठ्या लोकसंख्येच्या पद्धतशीर विकिरणांच्या लहान डोस देखील उत्परिवर्तनाच्या दरात वाढ झाल्यामुळे, हानिकारक अनुवांशिक प्रभावांना कारणीभूत ठरतात. बहुतेक अनुवांशिकशास्त्रज्ञ या डेटाची मानवी शरीरावर लागू होणारीता ओळखतात. मानवी शरीरावर क्ष-किरण किरणोत्सर्गाच्या जैविक प्रभावाबद्दल, ते रेडिएशनच्या डोसच्या पातळीनुसार तसेच शरीराच्या कोणत्या विशिष्ट अवयवाला किरणोत्सर्गाच्या संपर्कात आले होते यावर अवलंबून असते. उदाहरणार्थ, रक्ताचे रोग रक्त तयार करणार्‍या अवयवांच्या विकिरणांमुळे होतात, मुख्यतः अस्थिमज्जा आणि अनुवांशिक परिणाम - जननेंद्रियाच्या अवयवांच्या विकिरणाने, ज्यामुळे वंध्यत्व देखील होऊ शकते. मानवी शरीरावर क्ष-किरण किरणोत्सर्गाच्या परिणामांबद्दलच्या ज्ञानाच्या संचयनामुळे विविध संदर्भ पुस्तकांमध्ये प्रकाशित झालेल्या अनुज्ञेय रेडिएशन डोससाठी राष्ट्रीय आणि आंतरराष्ट्रीय मानकांचा विकास झाला आहे. क्ष-किरणांव्यतिरिक्त, जे मानवाद्वारे हेतुपुरस्सर वापरले जातात, तथाकथित विखुरलेले, साइड रेडिएशन देखील आहे जे विविध कारणांमुळे उद्भवते, उदाहरणार्थ, लीड संरक्षणात्मक स्क्रीनच्या अपूर्णतेमुळे विखुरल्यामुळे, जे हे रेडिएशन पूर्णपणे शोषत नाही. याव्यतिरिक्त, क्ष-किरण तयार करण्यासाठी डिझाइन केलेली नसलेली अनेक विद्युत उपकरणे उप-उत्पादन म्हणून क्ष-किरण तयार करतात. अशा उपकरणांमध्ये इलेक्ट्रॉन मायक्रोस्कोप, हाय-व्होल्टेज रेक्टिफायर दिवे (केनोट्रॉन्स), तसेच कालबाह्य रंगीत टेलिव्हिजनचे किनेस्कोप समाविष्ट आहेत. अनेक देशांमध्ये आधुनिक रंगीत किनेस्कोपचे उत्पादन आता सरकारी नियंत्रणाखाली आहे.
एक्स-रे रेडिएशनचे घातक घटक
लोकांसाठी एक्स-रे एक्सपोजरचे प्रकार आणि धोक्याचे प्रमाण रेडिएशनच्या संपर्कात असलेल्या लोकांच्या ताफ्यावर अवलंबून असते.
एक्स-रे उपकरणांसह काम करणारे व्यावसायिक.या श्रेणीमध्ये रेडिओलॉजिस्ट, दंतचिकित्सक, तसेच वैज्ञानिक आणि तांत्रिक कामगार आणि क्ष-किरण उपकरणांची देखभाल आणि वापर करणारे कर्मचारी समाविष्ट आहेत. त्यांना सामोरे जावे लागत असलेल्या किरणोत्सर्गाची पातळी कमी करण्यासाठी प्रभावी उपाययोजना केल्या जात आहेत.
रुग्ण.येथे कोणतेही कठोर निकष नाहीत आणि उपचारादरम्यान रुग्णांना प्राप्त होणारी रेडिएशनची सुरक्षित पातळी उपस्थित डॉक्टरांद्वारे निर्धारित केली जाते. डॉक्टरांना सल्ला दिला जातो की रुग्णांना अनावश्यकपणे क्ष-किरणांच्या संपर्कात येऊ नये. गर्भवती महिला आणि मुलांची तपासणी करताना विशेष सावधगिरी बाळगली पाहिजे. या प्रकरणात, विशेष उपाय केले जातात.
नियंत्रण पद्धती.याचे तीन पैलू आहेत:
1) पुरेशा उपकरणांची उपलब्धता, 2) सुरक्षा नियमांची अंमलबजावणी, 3) उपकरणांचा योग्य वापर. क्ष-किरण तपासणीत, फक्त इच्छित क्षेत्र रेडिएशनच्या संपर्कात आले पाहिजे, मग ती दातांची तपासणी असो किंवा फुफ्फुसाची तपासणी असो. लक्षात घ्या की क्ष-किरण उपकरणे बंद केल्यावर लगेचच प्राथमिक आणि दुय्यम विकिरण दोन्ही अदृश्य होतात; तेथे कोणतेही अवशिष्ट किरणोत्सर्ग देखील नाही, जे त्यांच्या कामात थेट संबंधित असलेल्यांना देखील नेहमीच माहित नसते.
देखील पहा
एटम स्ट्रक्चर;

फेडरल एजन्सी फॉर एज्युकेशन ऑफ द रशियन फेडरेशन

राज्य शैक्षणिक संस्था

उच्च व्यावसायिक शिक्षण

मॉस्को स्टेट इन्स्टिट्यूट ऑफ स्टील आणि अलॉयज

(युनिव्हर्सिटी ऑफ टेक्नॉलॉजी)

नोव्होट्रोइटस्की शाखा

OEND विभाग

अभ्यासक्रम कार्य

शिस्त: भौतिकशास्त्र

विषय: एक्स-रे

विद्यार्थी: नेदोरेझोवा एन.ए.

गट: EiU-2004-25, क्रमांक З.К.: 04Н036

तपासले: ओझेगोवा एस.एम.

परिचय

धडा १

1.1 रोएंटजेन विल्हेल्म कॉनरॅडचे चरित्र

1.2 क्ष-किरणांचा शोध

धडा 2

2.1 क्ष-किरण स्रोत

2.2 क्ष-किरणांचे गुणधर्म

2.3 क्ष-किरणांची नोंदणी

2.4 क्ष-किरणांचा वापर

प्रकरण 3

3.1 क्रिस्टल स्ट्रक्चरच्या अपूर्णतेचे विश्लेषण

3.2 स्पेक्ट्रम विश्लेषण

निष्कर्ष

वापरलेल्या स्त्रोतांची यादी

अर्ज

परिचय

एक दुर्मिळ व्यक्ती क्ष-किरण खोलीतून गेली नाही. क्ष-किरणांमध्ये घेतलेली चित्रे प्रत्येकाला परिचित आहेत. 1995 मध्ये या शोधाला 100 वर्षे पूर्ण झाली. एका शतकापूर्वी त्याने किती मोठी आवड निर्माण केली होती याची कल्पना करणे कठीण आहे. माणसाच्या हातात एक उपकरण बनले ज्याद्वारे अदृश्य पाहणे शक्य होते.

हे अदृश्य किरणोत्सर्ग, वेगवेगळ्या प्रमाणात, सर्व पदार्थांमध्ये प्रवेश करण्यास सक्षम आहे, जे सुमारे 10 -8 सेमी तरंगलांबी असलेले इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रेडिएशन आहे, ज्याचा शोध लावलेल्या विल्हेल्म रोएंटजेनच्या सन्मानार्थ त्याला एक्स-रे रेडिएशन म्हटले गेले.

दृश्यमान प्रकाशाप्रमाणे, क्ष-किरणांमुळे फोटोग्राफिक फिल्म काळी पडते. औषध, उद्योग आणि वैज्ञानिक संशोधनासाठी ही मालमत्ता खूप महत्त्वाची आहे. अभ्यासाखालील वस्तूमधून पुढे जाणे आणि नंतर चित्रपटावर पडणे, एक्स-रे रेडिएशन त्यावर त्याची अंतर्गत रचना दर्शवते. क्ष-किरण किरणोत्सर्गाची भेदक शक्ती वेगवेगळ्या सामग्रीसाठी भिन्न असल्याने, त्या वस्तूचे जे भाग कमी पारदर्शक असतात ते छायाचित्रातील प्रकाशमान भाग ज्याद्वारे किरणोत्सर्ग चांगल्या प्रकारे आत प्रवेश करतात त्यापेक्षा अधिक उजळ देतात. अशाप्रकारे, त्वचा आणि अंतर्गत अवयव बनवणाऱ्या ऊतींपेक्षा हाडांच्या ऊती क्ष-किरणांसाठी कमी पारदर्शक असतात. त्यामुळे, रेडिओग्राफवर, हाडे हलके क्षेत्र म्हणून सूचित केले जातील आणि फ्रॅक्चर साइट, जे रेडिएशनसाठी कमी पारदर्शक आहे, अगदी सहजपणे शोधले जाऊ शकते. एक्स-रे इमेजिंगचा उपयोग दंतचिकित्सामध्ये दातांच्या मुळांमध्ये क्षय आणि फोड शोधण्यासाठी तसेच कास्टिंग, प्लास्टिक आणि रबरमधील क्रॅक शोधण्यासाठी, रसायनशास्त्रात संयुगांचे विश्लेषण करण्यासाठी आणि क्रिस्टल्सच्या संरचनेचा अभ्यास करण्यासाठी भौतिकशास्त्रात केला जातो.

रोएंटजेनचा शोध इतर संशोधकांच्या प्रयोगांनंतर लागला ज्यांनी हे रेडिएशन वापरण्यासाठी अनेक नवीन गुणधर्म आणि शक्यता शोधल्या. एम. लाउ, डब्ल्यू. फ्रेडरिक आणि पी. निपिंग यांनी एक प्रमुख योगदान दिले, ज्यांनी 1912 मध्ये क्ष-किरण क्रिस्टलमधून जात असताना त्यांचे विवर्तन प्रदर्शित केले; डब्ल्यू. कूलिज, ज्यांनी 1913 मध्ये गरम कॅथोडसह उच्च-व्हॅक्यूम एक्स-रे ट्यूबचा शोध लावला; जी. मोसेले, ज्यांनी 1913 मध्ये किरणोत्सर्गाची तरंगलांबी आणि घटकाची अणुक्रमांक यांच्यातील संबंध स्थापित केला; जी. आणि एल. ब्रॅगी, ज्यांना क्ष-किरण विवर्तन विश्लेषणाची मूलभूत तत्त्वे विकसित करण्यासाठी 1915 मध्ये नोबेल पारितोषिक मिळाले.

या अभ्यासक्रमाच्या कार्याचा उद्देश क्ष-किरण किरणोत्सर्गाच्या घटनेचा अभ्यास करणे, शोधाचा इतिहास, गुणधर्म आणि त्याच्या अनुप्रयोगाची व्याप्ती ओळखणे हा आहे.

धडा १

1.1 रोएंटजेन विल्हेल्म कॉनरॅडचे चरित्र

विल्हेल्म कॉनराड रोएंटजेन यांचा जन्म 17 मार्च 1845 रोजी जर्मनीच्या हॉलंडच्या सीमावर्ती प्रदेशात, लेनेपे शहरात झाला. त्यांनी त्यांचे तांत्रिक शिक्षण झुरिचमध्ये त्याच उच्च तांत्रिक विद्यालयात (पॉलिटेक्निक) घेतले जेथे आइन्स्टाईनने नंतर शिक्षण घेतले. 1866 मध्ये शाळा सोडल्यानंतर भौतिकशास्त्राच्या आवडीमुळे त्याला शारीरिक शिक्षण सुरू ठेवण्यास भाग पाडले.

1868 मध्ये त्यांनी डॉक्टर ऑफ फिलॉसॉफीच्या पदवीसाठी आपल्या प्रबंधाचा बचाव केला, त्यांनी प्रथम झुरिचमध्ये, नंतर गीसेनमध्ये आणि नंतर कुंडटसह स्ट्रासबर्ग (1874-1879) येथे भौतिकशास्त्र विभागात सहाय्यक म्हणून काम केले. येथे रोएंटजेन एका चांगल्या प्रायोगिक शाळेतून गेला आणि प्रथम श्रेणीचा प्रयोगकर्ता झाला. रोएंटजेनने आपल्या विद्यार्थ्यासोबत महत्त्वपूर्ण संशोधनाचा एक भाग केला, सोव्हिएत भौतिकशास्त्राच्या संस्थापकांपैकी एक, ए.एफ. Ioffe.

वैज्ञानिक संशोधन इलेक्ट्रोमॅग्नेटिझम, क्रिस्टल फिजिक्स, ऑप्टिक्स, आण्विक भौतिकीशी संबंधित आहे.

1895 मध्ये, त्याने अल्ट्राव्हायोलेट किरणांच्या (क्ष-किरण) तरंगलांबीपेक्षा लहान तरंगलांबी असलेले रेडिएशन शोधले, ज्याला नंतर क्ष-किरण म्हटले जाते आणि त्यांच्या गुणधर्मांची तपासणी केली: प्रतिबिंबित करण्याची क्षमता, शोषून घेण्याची, आयनीकरण करण्याची क्षमता इ. त्यांनी एक्स-रे मिळविण्यासाठी ट्यूबची योग्य रचना प्रस्तावित केली - एक कलते प्लॅटिनम अँटीकॅथोड आणि एक अवतल कॅथोड: क्ष-किरण वापरून छायाचित्रे घेणारे ते पहिले होते. त्यांनी 1885 मध्ये विद्युतीय क्षेत्रात फिरणार्‍या डायलेक्ट्रिकचे चुंबकीय क्षेत्र शोधून काढले (तथाकथित "क्ष-किरण प्रवाह"). त्याच्या अनुभवाने स्पष्टपणे दर्शविले की चुंबकीय क्षेत्र गतिशील शुल्काद्वारे तयार केले जाते आणि X. लॉरेन्ट्झच्या इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांताच्या निर्मितीसाठी महत्त्वपूर्ण होते. भौतिकशास्त्रज्ञांना नोबेल पारितोषिक देण्यात आले.

1900 पासून आयुष्याच्या शेवटच्या दिवसांपर्यंत (10 फेब्रुवारी 1923 रोजी त्यांचे निधन झाले) त्यांनी म्युनिक विद्यापीठात काम केले.

1.2 क्ष-किरणांचा शोध

19 व्या शतकाचा शेवट वायूंद्वारे वीज जाण्याच्या घटनेत वाढलेल्या स्वारस्याने चिन्हांकित केले गेले. फॅराडेनेही या घटनांचा गांभीर्याने अभ्यास केला, स्त्रावच्या विविध प्रकारांचे वर्णन केले, दुर्मिळ वायूच्या चमकदार स्तंभात एक गडद जागा शोधली. फॅराडे गडद जागा निळसर, कॅथोड ग्लोला गुलाबी, एनोड ग्लोपासून वेगळे करते.

वायूच्या दुर्मिळतेमध्ये आणखी वाढ झाल्यामुळे ग्लोचे स्वरूप लक्षणीय बदलते. गणितज्ञ प्लुकर (1801-1868) यांनी 1859 मध्ये पुरेशा मजबूत दुर्मिळतेवर, कॅथोडमधून बाहेर पडणाऱ्या किरणांचा एक कमकुवत निळसर किरण, एनोडपर्यंत पोहोचतो आणि ट्यूबची काच चमकत असल्याचे शोधून काढले. प्लुकरचा विद्यार्थी गिटॉर्फ (१८२४-१९१४) याने १८६९ मध्ये आपल्या शिक्षकाचे संशोधन चालू ठेवले आणि कॅथोड आणि या पृष्ठभागाच्या दरम्यान ठोस शरीर ठेवल्यास ट्यूबच्या फ्लोरोसंट पृष्ठभागावर एक वेगळी सावली दिसते.

गोल्डस्टीन (1850-1931), किरणांच्या गुणधर्मांचा अभ्यास करून, त्यांना कॅथोड किरण (1876) म्हणतात. तीन वर्षांनंतर, विल्यम क्रोक्स (1832-1919) यांनी कॅथोड किरणांचे भौतिक स्वरूप सिद्ध केले आणि त्यांना "तेजस्वी पदार्थ" म्हटले - विशेष चौथ्या अवस्थेतील एक पदार्थ. त्याचे पुरावे खात्रीशीर आणि स्पष्ट होते. "क्रूक्स ट्यूब" चे प्रयोग नंतर सर्व भौतिक वर्गांमध्ये दाखवण्यात आले. क्रोक्स ट्यूबमधील चुंबकीय क्षेत्राद्वारे कॅथोड बीमचे विक्षेपण हे एक उत्कृष्ट शालेय प्रात्यक्षिक बनले आहे.

तथापि, कॅथोड किरणांच्या विद्युत विक्षेपणावरील प्रयोग इतके पटण्यासारखे नव्हते. हर्ट्झला असे विचलन आढळले नाही आणि कॅथोड किरण ही इथरमधील एक दोलन प्रक्रिया आहे या निष्कर्षापर्यंत पोहोचला. हर्ट्झचे विद्यार्थी एफ. लेनार्ड यांनी कॅथोड किरणांवर प्रयोग करून 1893 मध्ये दाखवले की ते अॅल्युमिनियम फॉइलने झाकलेल्या खिडकीतून जातात आणि खिडकीच्या मागील जागेत चमक निर्माण करतात. हर्ट्झने 1892 मध्ये प्रकाशित केलेला शेवटचा लेख, पातळ धातूच्या शरीरातून कॅथोड किरणांच्या उत्तीर्ण होण्याच्या घटनेला समर्पित केला. त्याची सुरुवात या शब्दांनी झाली:

"कॅथोड किरण हे घन पदार्थांमध्ये प्रवेश करण्याच्या क्षमतेच्या संदर्भात प्रकाशापेक्षा लक्षणीय प्रमाणात भिन्न असतात." सोने, चांदी, प्लॅटिनम, अॅल्युमिनियम इत्यादी पानांमधून कॅथोड किरणांच्या उत्तीर्णतेच्या प्रयोगांच्या परिणामांचे वर्णन करताना, हर्ट्झने नमूद केले की त्याने घटनांमध्ये कोणतेही विशेष फरक पाळले नाहीत. किरण सरळ रेषेतून निघून जातात, परंतु रेषेतून बाहेर पडतात.

1895 च्या शेवटी वुर्झबर्गचे प्राध्यापक विल्हेल्म कॉनराड रोएंटजेन यांनी क्रोक्स, लेनार्ड आणि इतरांच्या अशा नळ्यांसह प्रयोग केला. एके दिवशी, प्रयोग संपल्यानंतर, त्यांनी काळ्या पुठ्ठ्याने नळी झाकली, प्रकाश बंद केला, परंतु ट्यूबला खायला देणारा इंडक्टर बंद केला नाही, तो स्क्रीनच्या जवळ असलेल्या बार्झिझमच्या सिन्गिझमच्या बाजूला स्थित होता. या परिस्थितीचा फटका बसलेल्या रोएंटजेनने पडद्यावर प्रयोग करायला सुरुवात केली. 28 डिसेंबर 1895 रोजीच्या "नवीन प्रकारच्या किरणांवर" त्याच्या पहिल्या अहवालात, त्यांनी या पहिल्या प्रयोगांबद्दल लिहिले: "बेरियम प्लॅटिनम-सायनाइडने लेपित कागदाचा तुकडा, नळीच्या जवळ जाताना, पातळ काळ्या पुठ्ठाच्या आवरणाने बंद केला जातो जो त्यास पुरेसा बसतो, प्रत्येक स्त्रावसह तेजस्वी प्रकाशाने चमकतो. फ्लूरोसेन्स पुरेशा गडद होण्याने दृश्यमान आहे आणि आम्ही बेरियम सिनेरोजेनसह लेपित असलेल्या बाजूने कागद आणतो की बेरियम सिनेरोजनसह लेपित नाही यावर अवलंबून नाही. ट्यूबपासून दोन मीटर अंतरावरही फ्लूरोसेन्स लक्षात येतो.”

काळजीपूर्वक संशोधनाने रोएंटजेनला "काळा पुठ्ठा, सूर्याच्या दृश्यमान आणि अल्ट्राव्हायोलेट किरणांना किंवा विद्युत कंसाच्या किरणांनाही पारदर्शक नसलेला, फ्लूरोसेन्सला कारणीभूत ठरणार्‍या एजंटद्वारे आत प्रवेश केला जात नाही." रोएंटजेनने या "एजंट" च्या भेदक शक्तीची तपासणी केली, ज्याला त्याला "एक्स-रे" द्वारे मुक्तपणे "एक्स-रे" असे विविध पेपर असे म्हणतात. लाकूड, इबोनाइट, धातूचे पातळ थर, परंतु शिसेने जोरदार राखले जातात.

त्यानंतर तो खळबळजनक अनुभवाचे वर्णन करतो:

"जर तुम्ही डिस्चार्ज ट्यूब आणि स्क्रीनच्या मध्ये तुमचा हात धरला तर, तुम्हाला हाडांच्या गडद सावल्या हाताच्या सावलीच्या अस्पष्ट रूपरेषेत दिसतील." मानवी शरीराची ही पहिली एक्स-रे तपासणी होती.

या शॉट्सने प्रचंड छाप पाडली; शोध अद्याप पूर्ण झाला नव्हता, आणि एक्स-रे डायग्नोस्टिक्सने आधीच त्याचा प्रवास सुरू केला होता. इंग्लिश भौतिकशास्त्रज्ञ शुस्टर यांनी लिहिले, “माझ्या प्रयोगशाळेत शरीराच्या विविध भागांमध्ये सुया असल्याचा संशय असलेल्या रुग्णांना डॉक्टर घेऊन येत होते.

पहिल्या प्रयोगांनंतर, रोएंटजेनने हे ठामपणे स्थापित केले की क्ष-किरण कॅथोडपेक्षा वेगळे आहेत, ते चार्ज करत नाहीत आणि चुंबकीय क्षेत्राद्वारे ते विचलित होत नाहीत, परंतु ते कॅथोड किरणांनी उत्तेजित होतात. "क्ष-किरण कॅथोड किरणांसारखे नसतात, परंतु स्त्रावच्या काचेच्या भिंतींमध्ये ते उत्तेजित होतात," असे रोएन्जेनने लिहिले.

त्यांनी हे देखील स्थापित केले की ते केवळ काचेमध्येच नव्हे तर धातूंमध्ये देखील उत्तेजित आहेत.

कॅथोड किरण "इथरमध्ये घडणारी एक घटना आहे" या हर्ट्झ-लेनार्ड गृहीतकाचा उल्लेख करून, रोएंटजेन असे दर्शवितो की "आपण आपल्या किरणांबद्दल असेच काहीतरी म्हणू शकतो." तथापि, किरणांचे तरंग गुणधर्म शोधण्यात तो अयशस्वी ठरला, ते "आतापर्यंत ज्ञात अल्ट्राव्हायोलेट, दृश्यमान, इन्फ्रारेड किरणांपेक्षा वेगळ्या पद्धतीने वागतात." त्यांच्या रासायनिक आणि ल्युमिनेसंट कृतींमध्ये, रोएंटजेनच्या मते, ते अल्ट्राव्हायोलेट किरणांसारखेच आहेत. पहिल्या संदेशात, त्यांनी नंतर सोडलेले गृहितक व्यक्त केले की ते लांबलचक तरंगांमध्ये असू शकतात.

रोएंटजेनच्या शोधामुळे वैज्ञानिक जगामध्ये प्रचंड रस निर्माण झाला. जगातील जवळपास सर्व प्रयोगशाळांमध्ये त्याचे प्रयोग पुनरावृत्ती झाले. मॉस्कोमध्ये त्यांची पुनरावृत्ती पी.एन. लेबेडेव्ह. सेंट पीटर्सबर्गमध्ये, रेडिओचे शोधक ए.एस. पोपोव्हने क्ष-किरणांसह प्रयोग केले, सार्वजनिक व्याख्यानांमध्ये त्यांचे प्रात्यक्षिक केले, विविध क्ष-किरण प्राप्त केले. केंब्रिजमध्ये डी.डी. थॉमसनने लगेचच क्ष-किरणांचा आयनीकरण प्रभाव वायूंमधून वीज प्रवाहाचा अभ्यास करण्यासाठी लागू केला. त्यांच्या संशोधनामुळे इलेक्ट्रॉनचा शोध लागला.

धडा 2

क्ष-किरण विकिरण - विद्युत चुंबकीय आयनीकरण विकिरण, 10 -4 ते 10 3 (10 -12 ते 10 -5 सें.मी. पर्यंत) तरंगलांबीमध्ये गॅमा आणि अल्ट्राव्हायोलेट किरणोत्सर्गामधील वर्णक्रमीय क्षेत्र व्यापलेले आहे. आर. l तरंगलांबी λ सह< 2 условно называются жёсткими, с λ >2 - मऊ.

2.1 क्ष-किरण स्रोत

क्ष-किरणांचा सर्वात सामान्य स्त्रोत म्हणजे एक्स-रे ट्यूब. - इलेक्ट्रोव्हॅक्यूम डिव्हाइस क्ष-किरण स्रोत म्हणून काम करत आहे. कॅथोडद्वारे उत्सर्जित होणारे इलेक्ट्रॉन कमी होऊन एनोड (अँटीकॅथोड) वर आदळतात तेव्हा असे रेडिएशन होते; या प्रकरणात, एनोड आणि कॅथोडमधील जागेत मजबूत विद्युत क्षेत्राद्वारे प्रवेगित इलेक्ट्रॉनची उर्जा अंशतः एक्स-रे उर्जेमध्ये रूपांतरित होते. एक्स-रे ट्यूब रेडिएशन हे एनोड सामग्रीच्या वैशिष्ट्यपूर्ण किरणोत्सर्गावर एक्स-रे ब्रेमस्ट्राहलुंगचे सुपरपोझिशन आहे. क्ष-किरण नलिका ओळखल्या जातात: इलेक्ट्रॉन प्रवाह मिळविण्याच्या पद्धतीनुसार - थर्मिओनिक (गरम) कॅथोडसह, फील्ड उत्सर्जन (पॉइंटेड) कॅथोड, सकारात्मक आयनांसह आणि किरणोत्सर्गी (β) इलेक्ट्रॉन स्त्रोतासह कॅथोड; व्हॅक्यूमिंगच्या पद्धतीनुसार - सीलबंद, कोसळण्यायोग्य; रेडिएशन वेळेनुसार - सतत क्रिया, स्पंदित; एनोड कूलिंगच्या प्रकारानुसार - पाणी, तेल, हवा, रेडिएशन कूलिंगसह; फोकसच्या आकारानुसार (एनोडवरील रेडिएशन क्षेत्र) - मॅक्रोफोकस, शार्प फोकस आणि मायक्रोफोकस; त्याच्या आकारानुसार - अंगठी, गोल, शासित; एनोडवर इलेक्ट्रॉन फोकस करण्याच्या पद्धतीनुसार - इलेक्ट्रोस्टॅटिक, चुंबकीय, इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फोकसिंगसह.

एक्स-रे स्ट्रक्चरल विश्लेषणामध्ये एक्स-रे ट्यूबचा वापर केला जातो (परिशिष्ट 1), क्ष-किरण वर्णक्रमीय विश्लेषण, दोष शोधणे (परिशिष्ट 1), क्ष-किरण निदान (परिशिष्ट 1), रेडिओथेरपी , एक्स-रे मायक्रोस्कोपी आणि मायक्रोरेडिओग्राफी. थर्मिओनिक कॅथोड, वॉटर-कूल्ड एनोड आणि इलेक्ट्रोस्टॅटिक इलेक्ट्रॉन फोकसिंग सिस्टमसह सीलबंद क्ष-किरण ट्यूब सर्व क्षेत्रांमध्ये मोठ्या प्रमाणावर वापरल्या जातात (परिशिष्ट 2). क्ष-किरण नळ्यांचे थर्मिओनिक कॅथोड हे सामान्यतः विद्युत प्रवाहाने गरम केलेल्या टंगस्टन वायरचे सर्पिल किंवा सरळ फिलामेंट असते. एनोडचा कार्यरत विभाग - एक धातूचा आरसा पृष्ठभाग - लंब किंवा इलेक्ट्रॉन प्रवाहाच्या काही कोनात स्थित आहे. उच्च ऊर्जा आणि तीव्रतेच्या एक्स-रे रेडिएशनचे सतत स्पेक्ट्रम प्राप्त करण्यासाठी, Au, W मधील एनोड्स वापरले जातात; Ti, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Ag anodes असलेल्या क्ष-किरण नळ्या संरचनात्मक विश्लेषणात वापरल्या जातात.

एक्स-रे ट्यूब्सची मुख्य वैशिष्ट्ये म्हणजे जास्तीत जास्त अनुज्ञेय प्रवेगक व्होल्टेज (1-500 kV), इलेक्ट्रॉनिक प्रवाह (0.01 mA - 1A), एनोडद्वारे विरघळलेली विशिष्ट शक्ती (10-10 4 W / mm 2), एकूण वीज वापर (0.002 W - 60 kW) आणि फोकस 1mm -1mm diension). एक्स-रे ट्यूबची कार्यक्षमता 0.1-3% आहे.

काही किरणोत्सर्गी समस्थानिक क्ष-किरणांचे स्रोत म्हणूनही काम करू शकतात. : त्यांपैकी काही थेट क्ष-किरण उत्सर्जित करतात, इतरांचे आण्विक विकिरण (इलेक्ट्रॉन किंवा λ-कण) धातूच्या लक्ष्यावर भडिमार करतात, जे क्ष-किरण उत्सर्जित करतात. समस्थानिक स्त्रोतांची क्ष-किरण तीव्रता क्ष-किरण ट्यूबच्या किरणोत्सर्गाच्या तीव्रतेपेक्षा अनेक ऑर्डर कमी असते, परंतु समस्थानिक स्त्रोतांची परिमाणे, वजन आणि किंमत क्ष-किरण ट्यूबच्या तुलनेत अतुलनीयपणे कमी असते.

अनेक GeV च्या उर्जेसह सिंक्रोट्रॉन आणि इलेक्ट्रॉन स्टोरेज रिंग दहा आणि शेकडोच्या क्रमाने λ सह मऊ क्ष-किरणांचे स्त्रोत म्हणून काम करू शकतात. तीव्रतेमध्ये, सिंक्रोट्रॉनचे एक्स-रे रेडिएशन स्पेक्ट्रमच्या निर्दिष्ट प्रदेशात एक्स-रे ट्यूबच्या किरणोत्सर्गापेक्षा 2-3 परिमाणाने ओलांडते.

क्ष-किरणांचे नैसर्गिक स्रोत - सूर्य आणि इतर अवकाशातील वस्तू.

2.2 क्ष-किरणांचे गुणधर्म

क्ष-किरणांच्या उत्पत्तीच्या यंत्रणेवर अवलंबून, त्यांचे स्पेक्ट्रा सतत (ब्रेम्सस्ट्राहलुंग) किंवा रेखा (वैशिष्ट्यपूर्ण) असू शकते. लक्ष्य अणूंशी संवाद साधताना त्यांच्या मंदतेमुळे वेगवान चार्ज केलेल्या कणांद्वारे सतत एक्स-रे स्पेक्ट्रम उत्सर्जित केला जातो; जेव्हा लक्ष्यावर इलेक्ट्रॉनचा भडिमार होतो तेव्हाच हा स्पेक्ट्रम लक्षणीय तीव्रतेपर्यंत पोहोचतो. ब्रेम्सस्ट्राहलुंग क्ष-किरणांची तीव्रता उच्च-फ्रिक्वेंसी सीमा 0 पर्यंत सर्व फ्रिक्वेन्सीवर वितरीत केली जाते, ज्यावर फोटॉन ऊर्जा h 0 (h ही प्लँकची स्थिरता असते. ) बॉम्बर्डिंग इलेक्ट्रॉनच्या उर्जा eV च्या बरोबरीचे आहे (e हा इलेक्ट्रॉन चार्ज आहे, V हा त्यांच्याद्वारे पास केलेल्या प्रवेगक क्षेत्राचा संभाव्य फरक आहे). ही वारंवारता स्पेक्ट्रम 0 = hc/eV (c हा प्रकाशाचा वेग आहे) च्या लहान-तरंगलांबीच्या काठाशी संबंधित आहे.

रेषा विकिरण अणूच्या आयनीकरणानंतर त्याच्या आतील कवचांपैकी एक इलेक्ट्रॉन बाहेर काढल्यानंतर उद्भवते. इलेक्ट्रॉन (प्राथमिक क्ष-किरण) किंवा अणू (फ्लोरोसंट क्ष-किरण) द्वारे फोटॉनचे शोषण यासारख्या वेगवान कणाशी अणूची टक्कर झाल्यामुळे असे आयनीकरण होऊ शकते. आयनीकृत अणू प्रारंभिक क्वांटम अवस्थेत उच्च उर्जा पातळींपैकी एकावर आढळतो आणि 10 -16 -10 -15 सेकंदांनंतर कमी उर्जेसह अंतिम अवस्थेत जातो. या प्रकरणात, अणू विशिष्ट वारंवारतेच्या फोटॉनच्या रूपात जास्त ऊर्जा उत्सर्जित करू शकतो. अशा रेडिएशनच्या स्पेक्ट्रमच्या रेषांची फ्रिक्वेन्सी प्रत्येक घटकाच्या अणूंचे वैशिष्ट्य आहे, म्हणून एक्स-रे स्पेक्ट्रम रेषेला वैशिष्ट्य म्हणतात. Z या अणुक्रमांकावरील या स्पेक्ट्रमच्या रेषेच्या वारंवारतेचे अवलंबित्व मोसेली कायद्याद्वारे निश्चित केले जाते.

मोसेलीचा कायदा, त्याच्या अनुक्रमांकासह रासायनिक घटकाच्या वैशिष्ट्यपूर्ण एक्स-रे उत्सर्जनाच्या वर्णक्रमीय रेषांच्या वारंवारतेशी संबंधित कायदा. G. Moseley प्रायोगिकरित्या स्थापित 1913 मध्ये. मोसेलीच्या नियमानुसार, घटकाच्या वैशिष्ट्यपूर्ण रेडिएशनच्या वर्णक्रमीय रेषेच्या वारंवारता  चे वर्गमूळ हे त्याच्या अनुक्रमांक Z चे रेखीय कार्य आहे:

जेथे R हा रायडबर्ग स्थिरांक आहे , S n - स्क्रीनिंग स्थिरांक, n - प्रिन्सिपल क्वांटम संख्या. मोसेली आकृतीवर (परिशिष्ट 3), Z वरील अवलंबित्व ही सरळ रेषांची मालिका आहे (K-, L-, M-, इ. n = 1, 2, 3,. मूल्यांशी संबंधित मालिका).

मोसेलीचा नियम हा घटकांच्या नियतकालिक सारणीतील घटकांच्या योग्य स्थानाचा अकाट्य पुरावा होता. डीआय. मेंडेलीव्ह आणि Z च्या भौतिक अर्थाच्या स्पष्टीकरणात योगदान दिले.

मोसेलीच्या नियमानुसार, क्ष-किरण वैशिष्ट्यपूर्ण स्पेक्ट्रा ऑप्टिकल स्पेक्ट्रामध्ये अंतर्निहित नियतकालिक नमुने प्रदर्शित करत नाहीत. हे सूचित करते की वैशिष्ट्यपूर्ण क्ष-किरण स्पेक्ट्रामध्ये दिसणार्‍या सर्व घटकांच्या अणूंच्या आतील इलेक्ट्रॉन शेलची रचना सारखीच असते.

नंतरच्या प्रयोगांतून बाहेरील इलेक्ट्रॉन कवच भरण्याच्या क्रमातील बदलाशी संबंधित घटकांच्या संक्रमण गटांच्या रेखीय अवलंबनापासून काही विचलन दिसून आले, तसेच जड अणूंसाठी, सापेक्षतावादी प्रभावांच्या परिणामी दिसून आले (सशर्तपणे स्पष्ट केले की आतील अणूंचा वेग प्रकाशाच्या वेगाशी तुलना करता येतो).

अनेक घटकांवर अवलंबून - न्यूक्लियसमधील न्यूक्लिओन्सच्या संख्येवर (आयसोटोनिक शिफ्ट), बाह्य इलेक्ट्रॉन शेल्सची स्थिती (रासायनिक शिफ्ट) इ. - मोसेली आकृतीवरील वर्णक्रमीय रेषांची स्थिती काहीशी बदलू शकते. या बदलांच्या अभ्यासामुळे अणूबद्दल तपशीलवार माहिती मिळू शकते.

अत्यंत पातळ लक्ष्यांद्वारे उत्सर्जित होणारे ब्रेम्सस्ट्राहलुंग क्ष-किरण 0 च्या जवळ पूर्णपणे ध्रुवीकरण केले जातात; जसजसे 0 कमी होते, ध्रुवीकरणाची डिग्री कमी होते. वैशिष्ट्यपूर्ण विकिरण, एक नियम म्हणून, ध्रुवीकरण नाही.

जेव्हा क्ष-किरण पदार्थांशी संवाद साधतात, तेव्हा फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव होऊ शकतो. , क्ष-किरणांचे शोषण आणि त्यांच्या विखुरण्याच्या सोबत, फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव दिसून येतो जेव्हा एखादा अणू, क्ष-किरण फोटॉन शोषून घेतो, त्याच्या अंतर्गत इलेक्ट्रॉन्सपैकी एक बाहेर टाकतो, त्यानंतर तो एकतर किरणोत्सर्ग संक्रमण करू शकतो, वैशिष्ट्यपूर्ण रेडिएशनचे फोटॉन उत्सर्जित करतो, किंवा इलेक्ट्रॉनीय ट्रान्सिशन दरम्यान दुसरा इलेक्ट्रॉन बाहेर काढू शकतो. नॉन-मेटलिक क्रिस्टल्सवर (उदाहरणार्थ, रॉक सॉल्टवर) क्ष-किरणांच्या कृती अंतर्गत, अणू जाळीच्या काही नोड्समध्ये अतिरिक्त सकारात्मक चार्ज असलेले आयन दिसतात आणि त्यांच्या जवळ जास्त इलेक्ट्रॉन दिसतात. स्फटिकांच्या संरचनेत अशा प्रकारचे व्यत्यय, ज्याला एक्स-रे एक्सिटॉन्स म्हणतात , रंग केंद्र आहेत आणि तापमानात लक्षणीय वाढ झाल्यानंतरच अदृश्य होतात.

जेव्हा क्ष-किरण जाडी x असलेल्या पदार्थाच्या थरातून जातात, तेव्हा त्यांची प्रारंभिक तीव्रता I 0 या मूल्यापर्यंत घटते I = I 0 e - μ x जेथे μ हा क्षीणन गुणांक असतो. I चे क्षीणीकरण दोन प्रक्रियांमुळे होते: पदार्थाद्वारे एक्स-रे फोटॉनचे शोषण आणि विखुरल्यावर त्यांच्या दिशेने बदल. स्पेक्ट्रमच्या लांब-तरंगलांबीच्या प्रदेशात, क्ष-किरणांचे शोषण प्रामुख्याने असते, लहान-तरंगलांबीच्या प्रदेशात, त्यांचे विखुरणे. Z आणि λ वाढल्याने शोषणाची डिग्री वेगाने वाढते. उदाहरणार्थ, कठोर क्ष-किरण हवेच्या ~ 10 सेमीच्या थरातून मुक्तपणे आत प्रवेश करतात; 3 सेमी जाडीची अॅल्युमिनियम प्लेट λ = 0.027 बाय अर्ध्या क्ष-किरणांना कमी करते; मऊ क्ष-किरण हवेत लक्षणीयरीत्या शोषले जातात आणि त्यांचा वापर आणि अभ्यास केवळ व्हॅक्यूममध्ये किंवा कमकुवतपणे शोषणाऱ्या वायूमध्ये शक्य आहे (उदाहरणार्थ, He). जेव्हा क्ष-किरण शोषले जातात तेव्हा पदार्थाचे अणू आयनीकृत होतात.

सजीवांवर क्ष-किरणांचा प्रभाव फायदेशीर किंवा हानिकारक असू शकतो, ते ऊतींमध्ये होणाऱ्या आयनीकरणावर अवलंबून असते. क्ष-किरणांचे शोषण λ वर अवलंबून असल्याने, त्यांची तीव्रता क्ष-किरणांच्या जैविक प्रभावाचे मोजमाप म्हणून काम करू शकत नाही. पदार्थावरील क्ष-किरणांचा प्रभाव मोजण्यासाठी क्ष-किरण मोजमाप वापरले जातात. , मापनाचे एकक म्हणजे रोएंटजेन

मोठ्या Z आणि λ च्या प्रदेशात क्ष-किरणांचे विखुरणे प्रामुख्याने λ मध्ये बदल न करता घडते आणि त्याला सुसंगत स्कॅटरिंग म्हणतात, तर लहान Z आणि λ च्या प्रदेशात, नियमानुसार, ते वाढते (विसंगत विखुरणे). विसंगत एक्स-रे स्कॅटरिंगचे 2 प्रकार आहेत - कॉम्प्टन आणि रमन. कॉम्प्टन स्कॅटरिंगमध्ये, ज्यामध्ये लवचिक कॉर्पस्क्युलर स्कॅटरिंगचे वैशिष्ट्य आहे, एक्स-रे फोटॉनद्वारे अंशतः गमावलेल्या उर्जेमुळे अणू शेलमधून एक रीकॉइल इलेक्ट्रॉन उडतो. या प्रकरणात, फोटॉनची ऊर्जा कमी होते आणि त्याची दिशा बदलते; λ मधील बदल विखुरण्याच्या कोनावर अवलंबून असतो. रमन प्रकाश अणूद्वारे उच्च-ऊर्जा क्ष-किरण फोटॉनच्या विखुरण्याच्या दरम्यान, त्याच्या उर्जेचा एक छोटासा भाग अणूच्या आयनीकरणावर खर्च होतो आणि फोटॉनच्या गतीची दिशा बदलते. अशा फोटॉनचे बदल विखुरणाऱ्या कोनावर अवलंबून नसतात.

क्ष-किरणांसाठी अपवर्तक निर्देशांक n 1 पेक्षा अगदी लहान प्रमाणात δ = 1-n ≈ 10 -6 -10 -5 ने भिन्न आहे. माध्यमातील क्ष-किरणांचा फेज वेग व्हॅक्यूममधील प्रकाशाच्या वेगापेक्षा जास्त असतो. एका माध्यमापासून दुस-या माध्यमात संक्रमणादरम्यान क्ष-किरणांचे विचलन फारच लहान आहे (काही चाप मिनिटे). जेव्हा क्ष-किरण व्हॅक्यूममधून शरीराच्या पृष्ठभागावर अगदी लहान कोनात पडतात, तेव्हा त्यांचे एकूण बाह्य परावर्तन होते.

2.3 क्ष-किरणांची नोंदणी

मानवी डोळा क्ष-किरणांना संवेदनशील नसतो. एक्स-रे

विशेष एक्स-रे फिल्म वापरून किरणांची नोंद केली जाते ज्यामध्ये Ag, Br चे वाढलेले प्रमाण असते. प्रदेशात λ<0,5 чувствительность этих плёнок быстро падает и может быть искусственно повышена плотно прижатым к плёнке флуоресцирующим экраном. В области λ>5, सामान्य सकारात्मक फिल्मची संवेदनशीलता खूप जास्त असते आणि त्याचे दाणे एक्स-रे फिल्मच्या दाण्यांपेक्षा खूपच लहान असतात, ज्यामुळे रिझोल्यूशन वाढते. दहापट आणि शेकडो क्रमाच्या λ वर, क्ष-किरण केवळ फोटोग्राफिक इमल्शनच्या सर्वात पातळ पृष्ठभागावर कार्य करतात; चित्रपटाची संवेदनशीलता वाढवण्यासाठी, ते ल्युमिनेसेंट तेलाने संवेदनशील केले जाते. एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स आणि दोष शोधण्यासाठी, इलेक्ट्रोफोटोग्राफी कधीकधी एक्स-रे रेकॉर्ड करण्यासाठी वापरली जाते. (इलेक्ट्रोरेडियोग्राफी).

आयनीकरण कक्ष वापरून उच्च तीव्रतेचे एक्स-रे रेकॉर्ड केले जाऊ शकतात (परिशिष्ट 4), λ वर मध्यम आणि कमी तीव्रतेचे क्ष-किरण< 3 - сцинтилляционным счётчиком NaI (Tl) क्रिस्टलसह (परिशिष्ट 5), 0.5 वर< λ < 5 - счётчиком Гейгера - Мюллера (परिशिष्ट 6) आणि सोल्डर केलेले आनुपातिक काउंटर (परिशिष्ट 7), येथे 1< λ < 100 - проточным пропорциональным счётчиком, при λ < 120 - полупроводниковым детектором (परिशिष्ट 8). खूप मोठ्या λ (दहा ते 1000 पर्यंत) च्या प्रदेशात, इनपुटवर विविध फोटोकॅथोड्स असलेले ओपन-टाइप दुय्यम इलेक्ट्रॉन मल्टीप्लायर एक्स-रे रेकॉर्ड करण्यासाठी वापरले जाऊ शकतात.

2.4 क्ष-किरणांचा वापर

एक्स-रे डायग्नोस्टिक्ससाठी औषधांमध्ये क्ष-किरणांचा सर्वाधिक वापर केला जातो. आणि रेडिओथेरपी . तंत्रज्ञानाच्या अनेक शाखांसाठी एक्स-रे दोष शोधणे महत्त्वाचे आहे. , उदाहरणार्थ, कास्टिंगमधील अंतर्गत दोष (शेल, स्लॅग समावेश), रेलमधील क्रॅक, वेल्डमधील दोष शोधण्यासाठी.

एक्स-रे स्ट्रक्चरल विश्लेषण तुम्हाला अकार्बनिक आणि सेंद्रिय रेणूंमध्ये खनिजे आणि संयुगे यांच्या क्रिस्टल जाळीमध्ये अणूंची अवकाशीय व्यवस्था स्थापित करण्याची परवानगी देते. आधीच उलगडलेल्या असंख्य अणू संरचनांच्या आधारे, व्यस्त समस्या देखील सोडविली जाऊ शकते: एक्स-रे पॅटर्ननुसार पॉलीक्रिस्टलाइन पदार्थ, उदाहरणार्थ, मिश्र धातु, मिश्र धातु, धातू, चंद्र माती, या पदार्थाची स्फटिकासारखे रचना स्थापित केली जाऊ शकते, म्हणजे. फेज विश्लेषण केले गेले. R. l चे असंख्य अर्ज पदार्थांचे रेडियोग्राफी घन पदार्थांच्या गुणधर्मांचा अभ्यास करण्यासाठी वापरली जाते .

एक्स-रे मायक्रोस्कोपी उदाहरणार्थ, सेलची प्रतिमा, सूक्ष्मजीव, त्यांची अंतर्गत रचना पाहण्यास अनुमती देते. एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी क्ष-किरण स्पेक्ट्राचा वापर करून, तो विविध पदार्थांमधील ऊर्जेवर इलेक्ट्रॉनिक अवस्थांच्या घनतेच्या वितरणाचा अभ्यास करतो, रासायनिक बंधाच्या स्वरूपाची तपासणी करतो आणि घन आणि रेणूंमध्ये आयनचा प्रभावी चार्ज शोधतो. स्पेक्ट्रल एक्स-रे विश्लेषण वैशिष्ट्यपूर्ण स्पेक्ट्रमच्या ओळींची स्थिती आणि तीव्रता आपल्याला पदार्थाची गुणात्मक आणि परिमाणात्मक रचना निर्धारित करण्यास अनुमती देते आणि धातुकर्म आणि सिमेंट प्लांट्स, प्रोसेसिंग प्लांट्स येथे सामग्रीच्या रचनेच्या स्पष्ट नॉन-डिस्ट्रक्टिव्ह चाचणीसाठी वापरली जाते. या उपक्रमांना स्वयंचलित करताना, क्ष-किरण स्पेक्ट्रोमीटर आणि क्वांटोमीटर पदार्थाच्या रचनेसाठी सेन्सर म्हणून वापरले जातात.

अंतराळातून येणारे क्ष-किरण वैश्विक शरीरांची रासायनिक रचना आणि अवकाशात होणाऱ्या भौतिक प्रक्रियांविषयी माहिती देतात. क्ष-किरण खगोलशास्त्र वैश्विक क्ष-किरणांच्या अभ्यासाशी संबंधित आहे . शक्तिशाली क्ष-किरणांचा वापर विकिरण रसायनशास्त्रात विशिष्ट प्रतिक्रिया, पदार्थांचे पॉलिमरायझेशन आणि सेंद्रिय पदार्थांचे क्रॅकिंग उत्तेजित करण्यासाठी केला जातो. क्ष-किरणांचा वापर उशीरा पेंटिंगच्या थराखाली लपवलेल्या प्राचीन चित्रांचा शोध घेण्यासाठी, अन्न उद्योगात, फॉरेन्सिक विज्ञान, पुरातत्वशास्त्र इत्यादींमध्ये चुकून खाद्यपदार्थांमध्ये आलेल्या परदेशी वस्तू शोधण्यासाठी केला जातो.

प्रकरण 3

क्ष-किरण विवर्तन विश्लेषणाच्या मुख्य कार्यांपैकी एक म्हणजे सामग्रीची वास्तविक किंवा फेज रचना निश्चित करणे. एक्स-रे डिफ्रॅक्शन पद्धत थेट आहे आणि उच्च विश्वासार्हता, वेगवानता आणि सापेक्ष स्वस्तपणा द्वारे वैशिष्ट्यीकृत आहे. पद्धतीला मोठ्या प्रमाणात पदार्थाची आवश्यकता नसते, भाग नष्ट न करता विश्लेषण केले जाऊ शकते. वैज्ञानिक संशोधनासाठी आणि उत्पादनावरील नियंत्रणासाठी गुणात्मक टप्प्यातील विश्लेषणाची क्षेत्रे खूप वैविध्यपूर्ण आहेत. आपण मेटलर्जिकल उत्पादनाच्या कच्च्या मालाची रचना, संश्लेषण उत्पादने, प्रक्रिया, थर्मल आणि केमिकल-थर्मल ट्रीटमेंट दरम्यान फेज बदलांचे परिणाम तपासू शकता, विविध कोटिंग्स, पातळ फिल्म्स इत्यादींचे विश्लेषण करू शकता.

प्रत्येक टप्पा, त्याची स्वतःची स्फटिक रचना असते, आंतर-प्लॅनर अंतराच्या d/n अंतराच्या एका विशिष्ट संचाद्वारे दर्शविले जाते, जे केवळ या टप्प्यात अंतर्भूत आहे. वुल्फ-ब्रॅग समीकरणावरून खालीलप्रमाणे, आंतरप्लॅनर अंतराचे प्रत्येक मूल्य एका विशिष्ट कोनात θ (तरंगलांबीच्या दिलेल्या मूल्यावर) पॉलीक्रिस्टलाइन नमुन्यातील एक्स-रे पॅटर्नवरील रेषेशी संबंधित आहे. अशा प्रकारे, रेषांची एक विशिष्ट प्रणाली (विवर्तन मॅक्सिमा) क्ष-किरण विवर्तन पॅटर्नमधील प्रत्येक टप्प्यासाठी आंतरप्लॅनर अंतरांच्या विशिष्ट संचाशी संबंधित असेल. एक्स-रे पॅटर्नमधील या ओळींची सापेक्ष तीव्रता प्रामुख्याने टप्प्याच्या संरचनेवर अवलंबून असते. म्हणून, रेडिओग्राफवरील रेषांचे स्थान निश्चित करून (त्याचा कोन θ) आणि रेडिओग्राफ ज्या रेडिएशनवर घेतला गेला त्याची तरंगलांबी जाणून घेऊन, वुल्फ-ब्रॅग सूत्र वापरून इंटरप्लॅनर अंतरांची मूल्ये d/n निर्धारित करणे शक्य आहे:

/n = λ/ (2sin θ). (१)

अभ्यासाधीन सामग्रीसाठी d/n चा संच निश्चित केल्यावर आणि शुद्ध पदार्थांसाठी, त्यांच्या विविध संयुगेसाठी पूर्वी ज्ञात असलेल्या d/n डेटाशी तुलना केल्यावर, दिलेल्या सामग्रीमध्ये कोणत्या टप्प्याचा समावेश आहे हे स्थापित करणे शक्य आहे. यावर जोर दिला पाहिजे की हे चरण निश्चित केले जातात आणि रासायनिक रचना नाही, परंतु काही वेळा विशिष्ट टप्प्याच्या मूलभूत रचनेवर अतिरिक्त डेटा असल्यास नंतरचे निष्कर्ष काढले जाऊ शकतात. अभ्यासाधीन सामग्रीची रासायनिक रचना ज्ञात असल्यास गुणात्मक टप्प्याच्या विश्लेषणाचे कार्य मोठ्या प्रमाणात सुलभ होते, कारण या प्रकरणात संभाव्य टप्प्यांबद्दल प्राथमिक अनुमान काढणे शक्य आहे.

फेज विश्लेषणाची गुरुकिल्ली म्हणजे d/n आणि रेषेची तीव्रता अचूकपणे मोजणे. डिफ्रॅक्टोमीटर वापरून हे साध्य करणे तत्त्वत: सोपे असले तरी, गुणात्मक विश्लेषणासाठी फोटोमेथडचे काही फायदे आहेत, प्रामुख्याने संवेदनशीलतेच्या दृष्टीने (नमुन्यात थोड्या प्रमाणात टप्प्याची उपस्थिती शोधण्याची क्षमता), तसेच प्रायोगिक तंत्राची साधेपणा.

एक्स-रे पॅटर्नमधून d/n ची गणना वुल्फ-ब्रॅग समीकरण वापरून केली जाते.

या समीकरणातील λ चे मूल्य म्हणून, λ α cf K-मालिका सहसा वापरली जाते:

λ α cf = (2λ α1 + λ α2) /3 (2)

कधीकधी K α1 ओळ वापरली जाते. सर्व क्ष-किरण रेषांसाठी विवर्तन कोन θ निर्धारित केल्याने आपण समीकरण (1) नुसार d/n ची गणना करू शकता आणि β-रेषा विभक्त करू शकता (जर (β-rays) साठी कोणतेही फिल्टर नसेल तर.

3.1 क्रिस्टल स्ट्रक्चरच्या अपूर्णतेचे विश्लेषण

सर्व वास्तविक सिंगल-क्रिस्टल आणि त्याहूनही अधिक पॉलीक्रिस्टलाइन सामग्रीमध्ये काही संरचनात्मक अपूर्णता (बिंदू दोष, विस्थापन, विविध प्रकारचे इंटरफेस, मायक्रो- आणि मॅक्रोस्ट्रेस) असतात, ज्याचा सर्व संरचना-संवेदनशील गुणधर्मांवर आणि प्रक्रियांवर खूप मजबूत प्रभाव पडतो.

स्ट्रक्चरल अपूर्णतेमुळे वेगवेगळ्या निसर्गाच्या क्रिस्टल जाळीचे विकृती निर्माण होते आणि परिणामी, विवर्तन पॅटर्नमध्ये विविध प्रकारचे बदल होतात: आंतरपरमाणू आणि आंतर-प्लॅनर अंतरांमधील बदलामुळे विवर्तन मॅक्सिमा, मायक्रोस्ट्रेसेस आणि सबस्ट्रक्चरच्या फैलावमध्ये बदल होतो, ज्यामुळे या डिफ्रॅक्शनमध्ये सूक्ष्म विघटन-मॅक्सिमॅक्समध्ये बदल होतो. ima, विस्थापनांच्या उपस्थितीमुळे क्ष-किरणांच्या उत्तीर्णतेदरम्यान विसंगत घटना घडतात आणि परिणामी, एक्स-रे टोपोग्राम आणि इतरांमधील कॉन्ट्रास्टची स्थानिक विसंगती

परिणामी, संरचनात्मक अपूर्णता, त्यांचे प्रकार आणि एकाग्रता आणि त्यांच्या वितरणाचे स्वरूप यांचा अभ्यास करण्यासाठी एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण ही सर्वात माहितीपूर्ण पद्धतींपैकी एक आहे.

क्ष-किरण विवर्तनाची पारंपारिक थेट पद्धत, जी स्थिर डिफ्रॅक्टोमीटरवर अंमलात आणली जाते, त्यांच्या डिझाइन वैशिष्ट्यांमुळे, केवळ भाग किंवा वस्तूंमधून कापलेल्या लहान नमुन्यांवर ताण आणि ताणांचे परिमाणात्मक निर्धारण करण्यास अनुमती देते.

म्हणून, सध्या, स्थिर ते पोर्टेबल लहान-आकाराच्या एक्स-रे डिफ्रॅक्टोमीटरमध्ये संक्रमण आहे, जे त्यांच्या उत्पादनाच्या आणि ऑपरेशनच्या टप्प्यावर नष्ट न होता भाग किंवा वस्तूंच्या सामग्रीमध्ये तणावाचे मूल्यांकन प्रदान करतात.

डीआरपी * 1 मालिकेचे पोर्टेबल एक्स-रे डिफ्रॅक्टोमीटर मोठ्या आकाराचे भाग, उत्पादने आणि संरचना नष्ट न करता अवशिष्ट आणि प्रभावी ताण नियंत्रित करणे शक्य करतात.

विंडोज वातावरणातील प्रोग्राम रिअल टाइममध्ये "sin 2 ψ" पद्धतीचा वापर करून केवळ तणाव निर्धारित करण्यास परवानगी देत ​​​​नाही, तर फेज रचना आणि पोतमधील बदलांचे निरीक्षण देखील करतो. रेखीय समन्वय शोधक विवर्तन कोन 2θ = 43° वर एकाचवेळी नोंदणी प्रदान करतो. उच्च चमक आणि कमी शक्ती (5 डब्ल्यू) असलेल्या "फॉक्स" प्रकारच्या लहान आकाराच्या एक्स-रे ट्यूब उपकरणाची रेडिओलॉजिकल सुरक्षितता सुनिश्चित करतात, ज्यामध्ये विकिरणित क्षेत्रापासून 25 सेमी अंतरावर, किरणोत्सर्ग पातळी नैसर्गिक पार्श्वभूमी पातळीच्या समान असते. डीआरपी मालिकेतील उपकरणे या तांत्रिक ऑपरेशन्सला अनुकूल करण्यासाठी मेटल फॉर्मिंग, कटिंग, ग्राइंडिंग, हीट ट्रीटमेंट, वेल्डिंग, पृष्ठभाग कडक करण्याच्या विविध टप्प्यांवर ताण निर्धारित करण्यासाठी वापरली जातात. त्यांच्या ऑपरेशन दरम्यान विशेषतः गंभीर उत्पादने आणि संरचनांमध्ये प्रेरित अवशिष्ट संकुचित ताणांच्या पातळीत घट होण्यावर नियंत्रण केल्याने संभाव्य अपघात आणि आपत्ती टाळता येण्याआधी उत्पादनास त्याच्या सेवेतून बाहेर काढणे शक्य होते.

3.2 स्पेक्ट्रम विश्लेषण

अणू क्रिस्टल स्ट्रक्चर आणि सामग्रीची फेज रचना निश्चित करण्याबरोबरच, त्याच्या संपूर्ण वैशिष्ट्यासाठी, त्याची रासायनिक रचना निश्चित करणे बंधनकारक आहे.

वाढत्या प्रमाणात, या उद्देशांसाठी वर्णक्रमीय विश्लेषणाच्या विविध तथाकथित वाद्य पद्धती वापरल्या जातात. त्यांच्यापैकी प्रत्येकाचे स्वतःचे फायदे आणि अनुप्रयोग आहेत.

बर्याच प्रकरणांमध्ये एक महत्त्वाची आवश्यकता अशी आहे की वापरलेली पद्धत विश्लेषित ऑब्जेक्टची सुरक्षितता सुनिश्चित करते; या विभागात चर्चा केलेल्या विश्लेषणाच्या या पद्धती आहेत. पुढील निकष ज्यानुसार या विभागात वर्णन केलेल्या विश्लेषणाच्या पद्धती निवडल्या गेल्या आहेत ते त्यांचे स्थान आहे.

फ्लोरोसेन्स एक्स-रे स्पेक्ट्रल विश्लेषणाची पद्धत विश्लेषण केलेल्या वस्तूमध्ये ऐवजी कठोर क्ष-किरण किरणोत्सर्ग (एक्स-रे ट्यूबमधून) च्या प्रवेशावर आधारित आहे, अनेक मायक्रोमीटरच्या क्रमाने जाडी असलेल्या थरात प्रवेश करते. ऑब्जेक्टमध्ये या प्रकरणात उद्भवणारे वैशिष्ट्यपूर्ण एक्स-रे रेडिएशन त्याच्या रासायनिक रचनेवर सरासरी डेटा प्राप्त करणे शक्य करते.

पदार्थाची मूलभूत रचना निश्चित करण्यासाठी, क्ष-किरण ट्यूबच्या एनोडवर ठेवलेल्या आणि इलेक्ट्रॉन बॉम्बर्डमेंटच्या अधीन असलेल्या नमुन्याच्या वैशिष्ट्यपूर्ण एक्स-रे स्पेक्ट्रमचे विश्लेषण - उत्सर्जन पद्धत किंवा क्षरे-स्रोत किंवा क्षरे-स्रोत असलेल्या एक्सरे-रे-स्रोतच्या अधीन असलेल्या नमुन्याच्या दुय्यम (फ्लोरोसंट) एक्स-रे स्पेक्ट्रमचे विश्लेषण वापरू शकतो. पद्धत

उत्सर्जन पद्धतीचा तोटा म्हणजे, प्रथम, नमुना एक्स-रे ट्यूबच्या एनोडवर ठेवण्याची गरज आहे, त्यानंतर व्हॅक्यूम पंपसह इव्हॅक्युएशन; साहजिकच, ही पद्धत फ्यूजिबल आणि अस्थिर पदार्थांसाठी अयोग्य आहे. दुसरी कमतरता म्हणजे इलेक्ट्रॉन बॉम्बस्फोटाने रेफ्रेक्ट्री वस्तूंचेही नुकसान होते या वस्तुस्थितीशी संबंधित आहे. फ्लोरोसेंट पद्धत या कमतरतेपासून मुक्त आहे आणि त्यामुळे त्याचा अधिक विस्तृत अनुप्रयोग आहे. फ्लोरोसेन्स पद्धतीचा फायदा म्हणजे ब्रेम्सस्ट्राहलुंगची अनुपस्थिती देखील आहे, ज्यामुळे विश्लेषणाची संवेदनशीलता सुधारते. रासायनिक घटकांच्या वर्णक्रमीय रेषांच्या तक्त्यांसह मोजलेल्या तरंगलांबींची तुलना हा गुणात्मक विश्लेषणाचा आधार आहे आणि नमुना पदार्थ बनवणाऱ्या विविध घटकांच्या वर्णक्रमीय रेषांची सापेक्ष तीव्रता परिमाणात्मक विश्लेषणाचा आधार बनते. वैशिष्ट्यपूर्ण क्ष-किरण किरणोत्सर्गाच्या उत्तेजित होण्याच्या यंत्रणेचा विचार केल्यास, हे स्पष्ट होते की एका किंवा दुसर्‍या मालिकेतील (के किंवा एल, एम, इ.) विकिरण एकाच वेळी उद्भवतात आणि मालिकेतील रेषेच्या तीव्रतेचे प्रमाण नेहमीच स्थिर असते. म्हणून, या किंवा त्या घटकाची उपस्थिती वैयक्तिक ओळींद्वारे नव्हे तर संपूर्ण ओळींच्या मालिकेद्वारे स्थापित केली जाते (सर्वात कमकुवत वगळता, या घटकाची सामग्री लक्षात घेऊन). तुलनेने हलक्या घटकांसाठी, के-श्रेणीच्या रेषांचे विश्लेषण वापरले जाते, जड घटकांसाठी, एल-मालिका रेषा; वेगवेगळ्या परिस्थितीत (वापरलेल्या उपकरणांवर आणि विश्लेषण केलेल्या घटकांवर अवलंबून), वैशिष्ट्यपूर्ण स्पेक्ट्रमचे वेगवेगळे क्षेत्र सर्वात सोयीस्कर असू शकतात.

एक्स-रे स्पेक्ट्रल विश्लेषणाची मुख्य वैशिष्ट्ये खालीलप्रमाणे आहेत.

क्ष-किरण वैशिष्ट्यपूर्ण स्पेक्ट्राची साधेपणा जड घटकांसाठी देखील (ऑप्टिकल स्पेक्ट्राच्या तुलनेत), जे विश्लेषण सुलभ करते (लहान रेषांची संख्या; त्यांच्या परस्पर मांडणीत समानता; अनुक्रमांक वाढल्याने, स्पेक्ट्रमचे लहान-तरंगलांबीच्या प्रदेशात नियमित स्थलांतर होते; तुलनात्मक साधेपणाची तुलनात्मक साधेपणा).

विश्लेषण केलेल्या घटकाच्या अणूंच्या अवस्थेपासून तरंगलांबींचे स्वातंत्र्य (मुक्त किंवा रासायनिक संयुगात). हे या वस्तुस्थितीमुळे आहे की वैशिष्ट्यपूर्ण एक्स-रे रेडिएशनची घटना अंतर्गत इलेक्ट्रॉनिक पातळीच्या उत्तेजनाशी संबंधित आहे, जे बहुतेक प्रकरणांमध्ये अणूंच्या आयनीकरणाच्या डिग्रीसह व्यावहारिकपणे बदलत नाही.

बाह्य कवचांच्या इलेक्ट्रॉनिक संरचनेच्या समानतेमुळे आणि त्यांच्या रासायनिक गुणधर्मांमध्ये फारच कमी फरक असल्यामुळे दुर्मिळ पृथ्वी आणि इतर काही घटकांच्या विश्लेषणामध्ये विभक्त होण्याची शक्यता आहे ज्यात ऑप्टिकल श्रेणीतील स्पेक्ट्रामध्ये लहान फरक आहेत.

एक्स-रे फ्लूरोसेन्स स्पेक्ट्रोस्कोपी "नॉन-डिस्ट्रक्टिव्ह" असते, त्यामुळे पातळ नमुन्यांचे विश्लेषण करताना पारंपारिक ऑप्टिकल स्पेक्ट्रोस्कोपीपेक्षा त्याचा फायदा होतो - पातळ धातूची शीट, फॉइल इ.

क्ष-किरण फ्लूरोसेन्स स्पेक्ट्रोमीटर, त्यापैकी मल्टीचॅनेल स्पेक्ट्रोमीटर किंवा क्वांटोमीटर, जे घटकांचे स्पष्ट परिमाणात्मक विश्लेषण प्रदान करतात (Na किंवा Mg ते U) निर्धारित मूल्याच्या 1% पेक्षा कमी त्रुटीसह, 10 -3 चे संवेदनशीलता थ्रेशोल्ड ... 10 -4%, विशेषत: मोठ्या प्रमाणात मेटल एंटरग्लू वापरला जातो.

एक्स-रे बीम

क्ष-किरणांची वर्णक्रमीय रचना निश्चित करण्यासाठी पद्धती

स्पेक्ट्रोमीटर दोन प्रकारांमध्ये विभागलेले आहेत: क्रिस्टल-डिफ्रॅक्शन आणि क्रिस्टललेस.

नैसर्गिक विवर्तन जाळी वापरून स्पेक्ट्रममध्ये क्ष-किरणांचे विघटन - एक क्रिस्टल - मूलत: काचेवर नियतकालिक स्ट्रोकच्या स्वरूपात कृत्रिम विवर्तन जाळी वापरून सामान्य प्रकाश किरणांचा स्पेक्ट्रम मिळविण्यासारखे आहे. d hkl अंतराने विभक्त केलेल्या समांतर अणु प्लॅन्सच्या प्रणालीपासून "प्रतिबिंब" ची स्थिती म्हणून जास्तीत जास्त विवर्तन तयार करण्याची स्थिती लिहिली जाऊ शकते.

गुणात्मक विश्लेषण करताना, एखाद्या नमुन्यातील घटकाच्या उपस्थितीचा न्याय एका ओळीने करू शकतो - सामान्यतः दिलेल्या विश्लेषक क्रिस्टलसाठी योग्य वर्णक्रमीय मालिकेतील सर्वात तीव्र रेषा. क्रिस्टल डिफ्रॅक्शन स्पेक्ट्रोमीटरचे रिझोल्यूशन नियतकालिक सारणीतील स्थितीच्या समीप असलेल्या घटकांच्या वैशिष्ट्यपूर्ण रेषा विभक्त करण्यासाठी पुरेसे आहे. तथापि, वेगवेगळ्या घटकांच्या वेगवेगळ्या ओळी लादणे, तसेच वेगवेगळ्या ऑर्डरचे प्रतिबिंब लादणे देखील विचारात घेणे आवश्यक आहे. विश्लेषणात्मक ओळी निवडताना ही परिस्थिती लक्षात घेतली पाहिजे. त्याच वेळी, डिव्हाइसचे रिझोल्यूशन सुधारण्याच्या शक्यतांचा वापर करणे आवश्यक आहे.

निष्कर्ष

अशा प्रकारे, क्ष-किरण 10 5 - 10 2 एनएम तरंगलांबीसह अदृश्य विद्युत चुंबकीय विकिरण आहेत. क्ष-किरण दृश्यमान प्रकाशासाठी अपारदर्शक असलेल्या काही सामग्रीमध्ये प्रवेश करू शकतात. ते पदार्थ (सतत स्पेक्ट्रम) मध्ये वेगवान इलेक्ट्रॉन्सच्या घटतेदरम्यान आणि अणूच्या बाहेरील इलेक्ट्रॉन शेलपासून आतील भागांमध्ये (रेखीय स्पेक्ट्रम) इलेक्ट्रॉनच्या संक्रमणादरम्यान उत्सर्जित होतात. एक्स-रे रेडिएशनचे स्त्रोत आहेत: एक्स-रे ट्यूब, काही किरणोत्सर्गी समस्थानिक, प्रवेगक आणि इलेक्ट्रॉनचे संचयक (सिंक्रोट्रॉन रेडिएशन). रिसीव्हर्स - फिल्म, ल्युमिनेसेंट स्क्रीन, आण्विक रेडिएशन डिटेक्टर. क्ष-किरणांचा उपयोग क्ष-किरण विवर्तन विश्लेषण, औषध, दोष शोधणे, क्ष-किरण वर्णक्रमीय विश्लेषण इत्यादींमध्ये केला जातो.

व्ही. रोएंटजेनच्या शोधाच्या सकारात्मक पैलूंचा विचार केल्यावर, त्याचा हानिकारक जैविक प्रभाव लक्षात घेणे आवश्यक आहे. असे दिसून आले की क्ष-किरणांमुळे तीव्र सनबर्न (एरिथेमा) सारखे काहीतरी होऊ शकते, तथापि, त्वचेला खोल आणि अधिक कायमचे नुकसान होते. दिसणारे अल्सर अनेकदा कर्करोगात बदलतात. अनेक प्रकरणांमध्ये बोटे किंवा हात कापावे लागले. मृत्यूही झाले होते.

असे आढळून आले आहे की एक्सपोजर वेळ आणि डोस कमी करून, शिल्डिंग (उदा. शिसे) आणि रिमोट कंट्रोल्स वापरून त्वचेचे नुकसान टाळता येते. परंतु हळूहळू एक्स-रे एक्सपोजरचे इतर, अधिक दीर्घकालीन परिणाम प्रकट झाले, ज्याची नंतर पुष्टी झाली आणि प्रायोगिक प्राण्यांमध्ये अभ्यास केला गेला. क्ष-किरण आणि इतर आयनीकरण विकिरणांमुळे होणारे परिणाम (जसे की किरणोत्सर्गी पदार्थांद्वारे उत्सर्जित होणारे गॅमा किरण) यांचा समावेश होतो:

) तुलनेने लहान जास्त प्रदर्शनानंतर रक्ताच्या रचनेत तात्पुरते बदल;

) दीर्घकाळापर्यंत जास्त प्रदर्शनानंतर रक्ताच्या रचनेत अपरिवर्तनीय बदल (हेमोलाइटिक अॅनिमिया);

) कर्करोगाच्या घटनांमध्ये वाढ (ल्युकेमियासह);

) जलद वृद्धत्व आणि लवकर मृत्यू;

) मोतीबिंदूची घटना.

मानवी शरीरावर क्ष-किरणांचा जैविक प्रभाव रेडिएशन डोसच्या पातळीनुसार तसेच शरीराच्या कोणत्या विशिष्ट अवयवाला किरणोत्सर्गाच्या संपर्कात आला आहे यावरून निर्धारित केले जाते.

मानवी शरीरावर क्ष-किरण किरणोत्सर्गाच्या परिणामांबद्दलच्या ज्ञानाच्या संचयनामुळे विविध संदर्भ पुस्तकांमध्ये प्रकाशित झालेल्या अनुज्ञेय रेडिएशन डोससाठी राष्ट्रीय आणि आंतरराष्ट्रीय मानकांचा विकास झाला आहे.

क्ष-किरणांचे हानिकारक प्रभाव टाळण्यासाठी, नियंत्रण पद्धती वापरल्या जातात:

) पुरेशा उपकरणांची उपलब्धता,

) सुरक्षा नियमांचे पालन निरीक्षण करणे,

) उपकरणांचा योग्य वापर.

वापरलेल्या स्त्रोतांची यादी

1) ब्लोखिन M.A., क्ष-किरणांचे भौतिकशास्त्र, 2रा संस्करण., M., 1957;

) ब्लोखिन M.A., मेथड्स ऑफ एक्स-रे स्पेक्ट्रल स्टडीज, M., 1959;

) क्षय किरण. शनि. एड एम.ए. ब्लोखिन, ट्रान्स. त्याच्या बरोबर. आणि इंग्रजी, एम., 1960;

) खराजा एफ., क्ष-किरण अभियांत्रिकीचा सामान्य अभ्यासक्रम, 3रा संस्करण, एम. - एल., 1966;

) मिर्किन एल.आय., पॉलीक्रिस्टल्सचे एक्स-रे डिफ्रॅक्शन अॅनालिसिसचे हँडबुक, एम., 1961;

) वेनस्टाईन ई.ई., काखना एम.एम., एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपीवरील संदर्भ सारणी, एम., 1953.

) एक्स-रे आणि इलेक्ट्रॉन-ऑप्टिकल विश्लेषण. गोरेलिक S.S., Skakov Yu.A., Rastorguev L.N.: Proc. विद्यापीठांसाठी भत्ता. - चौथी आवृत्ती. अॅड. आणि एक reworker. - एम.: "एमआयएसआयएस", 2002. - 360 पी.

अर्ज

परिशिष्ट १

एक्स-रे ट्यूबचे सामान्य दृश्य

परिशिष्ट 2

संरचनात्मक विश्लेषणासाठी एक्स-रे ट्यूबची योजना

संरचनात्मक विश्लेषणासाठी एक्स-रे ट्यूबची योजना: 1 - मेटल एनोड ग्लास (सामान्यतः ग्राउंड केलेले); 2 - क्ष-किरण आउटपुटसाठी बेरीलियमपासून बनवलेल्या खिडक्या; 3 - थर्मिओनिक कॅथोड; 4 - काचेचा बल्ब, कॅथोडमधून ट्यूबचा एनोड भाग वेगळा करणे; 5 - कॅथोड टर्मिनल, ज्यावर फिलामेंट व्होल्टेज लागू केले जाते, तसेच उच्च (एनोडच्या सापेक्ष) व्होल्टेज; 6 - इलेक्ट्रॉन फोकस करण्यासाठी इलेक्ट्रोस्टॅटिक सिस्टम; 7 - एनोड (अँटीकॅथोड); 8 - वाहत्या पाण्याच्या इनपुट आणि आउटपुटसाठी शाखा पाईप्स एनोड ग्लास थंड करतात.

परिशिष्ट 3

मोसेली आकृती

वैशिष्ट्यपूर्ण क्ष-किरणांच्या K-, L- आणि M- मालिकेसाठी मोसेली आकृती. abscissa Z या घटकाचा अनुक्रमांक दाखवतो, ordinate - ( सहप्रकाशाचा वेग आहे).

परिशिष्ट ४

आयनीकरण कक्ष.

आकृती क्रं 1. बेलनाकार आयनीकरण चेंबरचा विभाग: 1 - चेंबरचा दंडगोलाकार शरीर, जो नकारात्मक इलेक्ट्रोड म्हणून काम करतो; 2 - सकारात्मक इलेक्ट्रोड म्हणून काम करणारी दंडगोलाकार रॉड; 3 - इन्सुलेटर.

तांदूळ. 2. वर्तमान ionization चेंबरवर स्विच करण्याची योजना: V - चेंबरच्या इलेक्ट्रोड्सवर व्होल्टेज; G एक गॅल्व्हनोमीटर आहे जो आयनीकरण प्रवाह मोजतो.

तांदूळ. 3. आयनीकरण चेंबरचे वर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्य.

तांदूळ. 4. स्पंदित आयनीकरण चेंबरवर स्विच करण्याची योजना: C - एकत्रित इलेक्ट्रोडची कॅपेसिटन्स; आर हा प्रतिकार आहे.

परिशिष्ट 5

सिंटिलेशन काउंटर.

सिंटिलेशन काउंटरची योजना: प्रकाश क्वांटा (फोटोन) फोटोकॅथोडमधून "नॉक आउट" इलेक्ट्रॉन; डायनोडपासून डायनोडकडे जाताना, इलेक्ट्रॉन हिमस्खलन गुणाकार होतो.

परिशिष्ट 6

Geiger-Muller काउंटर.

तांदूळ. 1. ग्लास गीगर-मुलर काउंटरची योजना: 1 - हर्मेटिकली सीलबंद ग्लास ट्यूब; 2 - कॅथोड (स्टेनलेस स्टीलच्या नळीवर तांब्याचा पातळ थर); 3 - कॅथोडचे आउटपुट; 4 - एनोड (पातळ ताणलेला धागा).

तांदूळ. 2. गीगर-मुलर काउंटरवर स्विच करण्याची योजना.

तांदूळ. 3. गीगर-मुलर काउंटरची मोजणी वैशिष्ट्य.

परिशिष्ट 7

आनुपातिक काउंटर.

आनुपातिक काउंटरची योजना: a - इलेक्ट्रॉन ड्रिफ्ट प्रदेश; b - गॅस प्रवर्धन क्षेत्र.

परिशिष्ट 8

सेमीकंडक्टर डिटेक्टर

सेमीकंडक्टर डिटेक्टर; संवेदनशील क्षेत्र हॅचिंगद्वारे हायलाइट केले जाते; n - इलेक्ट्रॉनिक चालकता असलेल्या सेमीकंडक्टरचा प्रदेश, p - छिद्रासह, i - आंतरिक वहन सह; a - सिलिकॉन पृष्ठभाग-अडथळा शोधक; b - ड्रिफ्ट जर्मेनियम-लिथियम प्लॅनर डिटेक्टर; c - जर्मेनियम-लिथियम कोएक्सियल डिटेक्टर.

रशियन फेडरेशनचे शिक्षण आणि विज्ञान मंत्रालय

शिक्षणासाठी फेडरल एजन्सी

GOU VPO SUSU

भौतिक रसायनशास्त्र विभाग

केएसई कोर्समध्ये: "क्ष-किरण विकिरण"

पूर्ण झाले:

नौमोवा डारिया गेनाडिव्हना

तपासले:

सहयोगी प्राध्यापक, के.टी.एन.

टंकलेव्स्काया एन.एम.

चेल्याबिन्स्क 2010

परिचय

धडा I. क्ष-किरणांचा शोध

पावती

पदार्थाशी संवाद

जैविक प्रभाव

नोंदणी

अर्ज

एक्स-रे कसा घेतला जातो

नैसर्गिक क्ष-किरण

धडा दुसरा. रेडिओग्राफी

अर्ज

प्रतिमा संपादन पद्धत

रेडियोग्राफीचे फायदे

रेडियोग्राफीचे तोटे

फ्लोरोस्कोपी

पावती तत्त्व

फ्लोरोस्कोपीचे फायदे

फ्लोरोस्कोपीचे तोटे

फ्लोरोस्कोपीमध्ये डिजिटल तंत्रज्ञान

मल्टीलाइन स्कॅनिंग पद्धत

निष्कर्ष

वापरलेल्या साहित्याची यादी

परिचय

क्ष-किरण विकिरण - इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लहरी, ज्याची फोटॉन ऊर्जा अल्ट्राव्हायोलेट ते गॅमा रेडिएशनपर्यंतच्या ऊर्जा श्रेणीद्वारे निर्धारित केली जाते, जी 10−4 ते 10² Å (10−14 ते 10−8 मीटर पर्यंत) तरंगलांबी श्रेणीशी संबंधित असते.

दृश्यमान प्रकाशाप्रमाणे, क्ष-किरणांमुळे फोटोग्राफिक फिल्म काळी पडते. औषध, उद्योग आणि वैज्ञानिक संशोधनासाठी ही मालमत्ता खूप महत्त्वाची आहे. अभ्यासाखालील वस्तूमधून पुढे जाणे आणि नंतर चित्रपटावर पडणे, एक्स-रे रेडिएशन त्यावर त्याची अंतर्गत रचना दर्शवते. क्ष-किरण किरणोत्सर्गाची भेदक शक्ती वेगवेगळ्या सामग्रीसाठी भिन्न असल्याने, त्या वस्तूचे जे भाग कमी पारदर्शक असतात ते छायाचित्रातील प्रकाशमान भाग ज्याद्वारे किरणोत्सर्ग चांगल्या प्रकारे आत प्रवेश करतात त्यापेक्षा अधिक उजळ देतात. अशाप्रकारे, त्वचा आणि अंतर्गत अवयव बनवणाऱ्या ऊतींपेक्षा हाडांच्या ऊती क्ष-किरणांसाठी कमी पारदर्शक असतात. म्हणून, रेडिओग्राफवर, हाडे हलके क्षेत्र म्हणून सूचित केले जातील आणि फ्रॅक्चर साइट, जे रेडिएशनसाठी अधिक पारदर्शक आहे, अगदी सहजपणे शोधले जाऊ शकते. एक्स-रे इमेजिंगचा वापर दंतचिकित्सामध्ये दातांच्या मुळांमधील क्षरण आणि गळू शोधण्यासाठी तसेच कास्टिंग, प्लास्टिक आणि रबरमधील क्रॅक शोधण्यासाठी उद्योगात केला जातो.

रसायनशास्त्रात क्ष-किरणांचा वापर संयुगांचे विश्लेषण करण्यासाठी आणि क्रिस्टल्सच्या संरचनेचा अभ्यास करण्यासाठी भौतिकशास्त्रात केला जातो. रासायनिक कंपाऊंडमधून जाणारा एक्स-रे बीम वैशिष्ट्यपूर्ण दुय्यम किरणोत्सर्गास कारणीभूत ठरतो, ज्याचे स्पेक्ट्रोस्कोपिक विश्लेषण केमिस्टला कंपाऊंडची रचना निर्धारित करण्यास अनुमती देते. क्रिस्टलीय पदार्थावर पडताना, क्ष-किरण बीम क्रिस्टलच्या अणूंद्वारे विखुरला जातो, ज्यामुळे फोटोग्राफिक प्लेटवर स्पॉट्स आणि पट्ट्यांचा स्पष्ट, नियमित नमुना मिळतो, ज्यामुळे क्रिस्टलची अंतर्गत रचना स्थापित करणे शक्य होते.

कर्करोगाच्या उपचारात क्ष-किरणांचा वापर कर्करोगाच्या पेशी नष्ट करतो या वस्तुस्थितीवर आधारित आहे. तथापि, त्याचा सामान्य पेशींवर देखील अनिष्ट परिणाम होऊ शकतो. म्हणून, एक्स-रे वापरताना अत्यंत सावधगिरी बाळगणे आवश्यक आहे.

धडा I. क्ष-किरणांचा शोध

क्ष-किरणांच्या शोधाचे श्रेय विल्हेल्म कॉनराड रोएंटजेन यांना दिले जाते. क्ष-किरणांवर लेख प्रकाशित करणारे ते पहिले होते, ज्याला त्यांनी क्ष-किरण (क्ष-किरण) म्हटले. वुर्जबर्ग फिजिको-मेडिकल सोसायटीच्या जर्नलमध्ये 28 डिसेंबर 1895 रोजी "ऑन अ नवीन प्रकारच्या किरणांवर" नावाचा रोएंटजेनचा लेख प्रकाशित झाला. तथापि, असे मानले जाते की क्ष-किरण यापूर्वीच प्राप्त झाले आहेत. रोएंटजेनने आपल्या प्रयोगांमध्ये वापरलेली कॅथोड रे ट्यूब जे. हिटॉर्फ आणि डब्ल्यू. क्रुक्स यांनी विकसित केली होती. ही ट्यूब एक्स-रे तयार करते. हे क्रोक्सच्या प्रयोगांमध्ये आणि 1892 पासून हेनरिक हर्ट्झ आणि त्याचा विद्यार्थी फिलिप लेनार्ड यांच्या फोटोग्राफिक प्लेट्सच्या काळ्या रंगाच्या प्रयोगांमध्ये दर्शविले गेले. तथापि, त्यांच्यापैकी कोणालाही त्यांच्या शोधाचे महत्त्व कळले नाही आणि त्यांनी त्यांचे परिणाम प्रकाशित केले नाहीत. तसेच, निकोला टेस्ला, 1897 पासून, कॅथोड किरण ट्यूबवर प्रयोग केले, क्ष-किरण मिळाले, परंतु त्याचे परिणाम प्रकाशित केले नाहीत.

या कारणास्तव, रोएंटजेनला त्याच्या आधी केलेल्या शोधांबद्दल माहिती नव्हती आणि कॅथोड रे ट्यूबच्या ऑपरेशन दरम्यान उद्भवणार्‍या फ्लूरोसेन्सचे निरीक्षण करताना, स्वतंत्रपणे - नंतर त्याच्या नावावर असलेल्या किरणांचा शोध लावला. रोएंटजेनने क्ष-किरणांचा एक वर्षाहून अधिक काळ अभ्यास केला (8 नोव्हेंबर 1895 ते मार्च 1897 पर्यंत) आणि त्यांच्याबद्दल केवळ तीन तुलनेने लहान लेख प्रकाशित केले, परंतु त्यांनी नवीन किरणांचे इतके विस्तृत वर्णन केले की 12 वर्षांपेक्षा जास्त काळ प्रकाशित झालेल्या त्याच्या अनुयायांची शेकडो कामे, त्यात कोणतेही महत्त्वपूर्ण बदल किंवा जोडू शकले नाहीत. क्ष-किरणांमध्ये रस गमावलेल्या रोएंटजेनने आपल्या सहकाऱ्यांना सांगितले: "मी आधीच सर्वकाही लिहिले आहे, तुमचा वेळ वाया घालवू नका." रोएंटजेनच्या प्रसिद्धीमध्ये योगदान देणारे त्यांच्या पत्नीच्या हाताचे प्रसिद्ध छायाचित्र होते, जे त्यांनी त्यांच्या लेखात प्रकाशित केले (उजवीकडे प्रतिमा पहा). अशा प्रसिद्धीमुळे रॉन्टजेनला 1901 मध्ये भौतिकशास्त्रातील पहिले नोबेल पारितोषिक मिळाले आणि नोबेल समितीने त्याच्या शोधाच्या व्यावहारिक महत्त्वावर जोर दिला. 1896 मध्ये, "क्ष-किरण" हे नाव प्रथम वापरले गेले. काही देशांमध्ये, जुने नाव राहते - एक्स-रे. रशियामध्ये, व्ही.के. या विद्यार्थ्याच्या सूचनेनुसार किरणांना "क्ष-किरण" म्हटले जाऊ लागले. रोएंटजेन - अब्राम फेडोरोविच इओफे.

इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लहरींच्या स्केलवर स्थिती

क्ष-किरण आणि गॅमा-किरणांच्या ऊर्जा श्रेणी विस्तृत ऊर्जा श्रेणीमध्ये ओव्हरलॅप होतात. दोन्ही प्रकारचे रेडिएशन इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक रेडिएशन आहेत आणि समान फोटॉन उर्जेसाठी समतुल्य आहेत. टर्मिनोलॉजिकल फरक घटनेच्या पद्धतीमध्ये आहे - क्ष-किरण इलेक्ट्रॉनच्या सहभागाने उत्सर्जित केले जातात (एकतर अणूंमध्ये किंवा मुक्तांमध्ये), तर गॅमा रेडिएशन अणू केंद्रकांच्या डी-एक्सिटेशन प्रक्रियेत उत्सर्जित होते. क्ष-किरण फोटॉनमध्ये 100 eV ते 250 keV पर्यंत ऊर्जा असते, जी 3 1016 Hz ते 6 1019 Hz ची वारंवारता आणि 0.005 - 10 nm ची तरंगलांबी असलेल्या किरणोत्सर्गाशी सुसंगत असते (एक्स-रे वेव्हल स्केलच्या खालच्या मर्यादेची सामान्यतः स्वीकारलेली व्याख्या नाही). मऊ क्ष-किरण सर्वात कमी फोटॉन ऊर्जा आणि रेडिएशन वारंवारता (आणि सर्वात लांब तरंगलांबी) द्वारे दर्शविले जातात, तर कठोर क्ष-किरणांमध्ये फोटॉन ऊर्जा आणि रेडिएशन वारंवारता (आणि सर्वात लहान तरंगलांबी) असते.

(त्याच्या पत्नीच्या हाताचा क्ष-किरण छायाचित्र (रॉन्टजेनोग्राम), व्ही.के. रोएंटजेन यांनी घेतलेला)

)

पावती

क्ष-किरण चार्ज केलेल्या कणांच्या (प्रामुख्याने इलेक्ट्रॉन) मजबूत प्रवेग किंवा अणू किंवा रेणूंच्या इलेक्ट्रॉन शेलमध्ये उच्च-ऊर्जा संक्रमणाद्वारे तयार केले जातात. दोन्ही प्रभाव क्ष-किरण नळ्यांमध्ये वापरले जातात, ज्यामध्ये गरम कॅथोडद्वारे उत्सर्जित होणारे इलेक्ट्रॉन प्रवेगक असतात (कोणतेही क्ष-किरण उत्सर्जित होत नाहीत, कारण प्रवेग खूपच कमी आहे) आणि एनोडवर आदळतात, जेथे ते झपाट्याने कमी होतात (क्ष-किरण उत्सर्जित होतात: तथाकथित ब्रेमस्ट्राह्लुंग इलेक्ट्रॉनच्या वेळी इलेक्ट्रॉन रेडिएशनच्या वेळी बाहेर पडतात) ज्या धातूपासून एनोड बनविला जातो. शेलमधील रिकाम्या जागा अणूच्या इतर इलेक्ट्रॉन्सद्वारे व्यापलेल्या असतात. या प्रकरणात, एक्स-रे रेडिएशन एनोड सामग्रीच्या विशिष्ट उर्जेसह उत्सर्जित केले जाते (वैशिष्ट्यपूर्ण विकिरण, फ्रिक्वेन्सी मोसेली कायद्याद्वारे निर्धारित केल्या जातात:

,

जेथे Z हा एनोड घटकाचा अणुक्रमांक आहे, तेथे A आणि B हे इलेक्ट्रॉन शेलच्या मुख्य क्वांटम क्रमांक n च्या विशिष्ट मूल्यासाठी स्थिरांक आहेत). सध्या, अॅनोड्स मुख्यत्वे सिरॅमिकपासून बनवले जातात आणि ज्या भागावर इलेक्ट्रॉन मारतात तो भाग मोलिब्डेनमचा बनलेला असतो. प्रवेग-मंदीकरणाच्या प्रक्रियेत, इलेक्ट्रॉनच्या गतीज उर्जेपैकी फक्त 1% क्ष-किरणांकडे जाते, 99% उर्जेचे उष्णतेमध्ये रूपांतर होते.

कण प्रवेगकांमध्ये क्ष-किरण देखील मिळू शकतात. तथाकथित सिंक्रोट्रॉन रेडिएशन जेव्हा चुंबकीय क्षेत्रामध्ये कणांचे किरण विक्षेपित केले जाते तेव्हा उद्भवते, परिणामी ते त्यांच्या गतीला लंब असलेल्या दिशेने प्रवेग अनुभवतात. सिंक्रोट्रॉन रेडिएशनमध्ये वरच्या मर्यादेसह सतत स्पेक्ट्रम असतो. योग्यरित्या निवडलेल्या पॅरामीटर्ससह (चुंबकीय क्षेत्राचे परिमाण आणि कणांची ऊर्जा), क्ष-किरण सिंक्रोट्रॉन रेडिएशनच्या स्पेक्ट्रममध्ये देखील मिळवता येतात.

एक्स-रे ट्यूबचे योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व. एक्स - एक्स-रे, के - कॅथोड, ए - एनोड (कधीकधी अँटीकॅथोड म्हणतात), सी - हीट सिंक, उह - कॅथोड फिलामेंट व्होल्टेज, Ua - प्रवेगक व्होल्टेज, विन - वॉटर कूलिंग इनलेट, वूट - वॉटर कूलिंग आउटलेट (एक्स-रे ट्यूब पहा).

पदार्थाशी संवाद

क्ष-किरणांसाठी जवळजवळ कोणत्याही पदार्थाचा अपवर्तक निर्देशांक एकतापेक्षा थोडा वेगळा असतो. याचा परिणाम असा आहे की क्ष-किरण लेन्स बनवता येतील अशी कोणतीही सामग्री नाही. याव्यतिरिक्त, जेव्हा क्ष-किरण पृष्ठभागावर लंब असतात तेव्हा ते जवळजवळ परावर्तित होत नाहीत. असे असूनही, एक्स-रे ऑप्टिक्समध्ये, क्ष-किरणांसाठी ऑप्टिकल घटक तयार करण्याच्या पद्धती सापडल्या आहेत.

क्ष-किरण पदार्थांमध्ये प्रवेश करू शकतात आणि भिन्न पदार्थ त्यांना वेगळ्या प्रकारे शोषून घेतात. क्ष-किरणांचे शोषण हा क्ष-किरण छायाचित्रणातील त्यांचा सर्वात महत्त्वाचा गुणधर्म आहे. क्ष-किरणांची तीव्रता शोषक स्तरामध्ये प्रवास केलेल्या मार्गावर अवलंबून वेगाने कमी होते (I = I0e-kd, जेथे d ही थर जाडी आहे, गुणांक k हा Z3λ3 च्या प्रमाणात आहे, Z हा घटकाचा अणुक्रमांक आहे, λ ही तरंगलांबी आहे).

फोटोशोषण आणि कॉम्प्टन स्कॅटरिंगच्या परिणामी शोषण होते:

फोटॉनद्वारे अणूच्या शेलमधून इलेक्ट्रॉन बाहेर काढण्याची प्रक्रिया म्हणून फोटोशोषण समजले जाते, ज्यासाठी फोटॉन ऊर्जा एका विशिष्ट किमान मूल्यापेक्षा जास्त असणे आवश्यक असते. जर आपण फोटॉनच्या उर्जेवर अवलंबून शोषण्याच्या क्रियेची संभाव्यता विचारात घेतली, तर जेव्हा एखादी विशिष्ट उर्जा गाठली जाते तेव्हा ती (संभाव्यता) त्याच्या कमाल मूल्यापर्यंत झपाट्याने वाढते. उच्च उर्जेसाठी, संभाव्यता सतत कमी होते. या अवलंबनामुळे, असे म्हटले जाते की शोषण मर्यादा आहे. शोषणाच्या कृती दरम्यान बाहेर पडलेल्या इलेक्ट्रॉनची जागा दुसर्या इलेक्ट्रॉनने व्यापलेली असते, तर कमी फोटॉन उर्जेसह रेडिएशन उत्सर्जित होते, ज्याला तथाकथित म्हणतात. फ्लूरोसेन्स प्रक्रिया.