تلعب الأشعة السينية أحد أهم الأدوار في الدراسة والاستخدام العملي للظواهر الذرية. بفضل أبحاثهم ، تم إجراء العديد من الاكتشافات وتم تطوير طرق لتحليل المواد ، والتي تستخدم في مختلف المجالات. هنا نعتبر أحد أنواع الأشعة السينية - الخاصية الأشعة السينية.
إشعاع الأشعة السينية هو تغيير عالي التردد في حالة المجال الكهرومغناطيسي المنتشر في الفضاء بسرعة حوالي 300000 كم / ثانية ، أي الموجات الكهرومغناطيسية. على مقياس نطاق الإشعاع الكهرومغناطيسي ، تقع الأشعة السينية في نطاق الطول الموجي من حوالي 10-8 إلى 5 × 10-12 مترًا ، وهو أقصر بعدة مرات من الموجات الضوئية. هذا يتوافق مع الترددات من 3 10 16 إلى 6 10 19 هرتز والطاقات من 10 فولت إلى 250 كيلو فولت ، أو 1.6 × 10 -18 إلى 4 × 10 -14 ج. وتجدر الإشارة إلى أن حدود نطاقات تردد الإشعاع الكهرومغناطيسي تعسفية إلى حد ما بسبب تداخلها.
هو تفاعل الجسيمات المشحونة المتسارعة (إلكترونات عالية الطاقة) مع المجالات الكهربائية والمغناطيسية ومع ذرات المادة.
تتميز فوتونات الأشعة السينية بطاقة عالية وقوة اختراق وتأيين عالية ، خاصة بالنسبة للأشعة السينية الصلبة ذات الأطوال الموجية أقل من 1 نانومتر (10-9 م).
تتفاعل الأشعة السينية مع المادة ، مؤينة ذراتها ، في عمليات التأثير الكهروضوئي (امتصاص الضوء) والتشتت غير المتماسك (كومبتون). في الامتصاص الضوئي ، يتم امتصاص فوتون من الأشعة السينية بواسطة إلكترون من الذرة ، وينقل الطاقة إليه. إذا تجاوزت قيمته طاقة الارتباط للإلكترون في الذرة ، فإنه يترك الذرة. تشتت كومبتون هو سمة من سمات فوتونات الأشعة السينية الأكثر صلابة (النشطة). يتم إنفاق جزء من طاقة الفوتون الممتص على التأين ؛ في هذه الحالة ، عند زاوية معينة لاتجاه الفوتون الأساسي ، تنبعث واحدة ثانوية بتردد أقل.
للحصول على الأشعة ، يتم استخدام قوارير زجاجية مزودة بأقطاب كهربائية موجودة بداخلها. يجب أن يكون فرق الجهد عبر الأقطاب الكهربائية مرتفعًا جدًا - حتى مئات الكيلوفولت. على كاثود التنغستن الذي يتم تسخينه بالتيار ، يحدث انبعاث حراري ، أي تنبعث الإلكترونات منه ، والتي تسرع بفرق الجهد تقصف الأنود. نتيجة لتفاعلها مع ذرات الأنود (تسمى أحيانًا القطب المضاد) ، تولد فوتونات الأشعة السينية.
اعتمادًا على العملية التي تؤدي إلى ولادة الفوتون ، هناك أنواع من الأشعة السينية مثل أشعة الشمس والمميزة.
يمكن للإلكترونات ، عند اجتماعها مع القطب الموجب ، أن تتباطأ ، أي تفقد الطاقة في المجالات الكهربائية لذراتها. تنبعث هذه الطاقة على شكل فوتونات الأشعة السينية. يسمى هذا الإشعاع bremsstrahlung.
من الواضح أن ظروف الكبح ستختلف للإلكترونات الفردية. هذا يعني أن كميات مختلفة من طاقتها الحركية يتم تحويلها إلى أشعة سينية. نتيجة لذلك ، تشتمل أشعة الشمس على فوتونات ذات ترددات مختلفة ، وبالتالي أطوال موجية. لذلك ، فإن طيفها مستمر (مستمر). ولهذا السبب يطلق عليه أحيانًا أشعة سينية "بيضاء".
لا يمكن أن تتجاوز طاقة فوتون بريمستراهلونغ الطاقة الحركية للإلكترون الذي يولدها ، بحيث يتوافق الحد الأقصى للتردد (وأصغر طول موجي) لبريمستراهلونغ مع أكبر قيمة للطاقة الحركية للإلكترونات الواقعة على القطب الموجب. هذا الأخير يعتمد على فرق الجهد المطبق على الأقطاب الكهربائية.
هناك نوع آخر من الأشعة السينية يأتي من عملية مختلفة. يسمى هذا الإشعاع بالخاصية ، وسنتناولها بمزيد من التفصيل.
بعد الوصول إلى القطب المضاد ، يمكن للإلكترون السريع أن يخترق داخل الذرة ويطرد أي إلكترون من أحد المدارات السفلية ، أي ينقل إليه طاقة كافية للتغلب على الحاجز المحتمل. ومع ذلك ، إذا كانت هناك مستويات طاقة أعلى تشغلها الإلكترونات في الذرة ، فلن يظل المكان الذي تم إخلاؤه فارغًا.
يجب أن نتذكر أن الهيكل الإلكتروني للذرة ، مثل أي نظام طاقة ، يسعى إلى تقليل الطاقة. يتم ملء الفراغ الناتج عن الضربة القاضية بإلكترون من أحد المستويات الأعلى. طاقتها أعلى ، وتحتل مستوى أقل ، تشع فائضًا في شكل كمية من الأشعة السينية المميزة.
التركيب الإلكتروني للذرة هو مجموعة منفصلة من حالات الطاقة المحتملة للإلكترونات. لذلك ، يمكن لفوتونات الأشعة السينية المنبعثة أثناء استبدال الوظائف الإلكترونية الشاغرة أن يكون لها أيضًا قيم طاقة محددة بدقة ، مما يعكس اختلاف المستوى. نتيجة لذلك ، فإن إشعاع الأشعة السينية المميز له طيف ليس مستمرًا ، ولكن من نوع خط. مثل هذا الطيف يجعل من الممكن توصيف مادة الأنود - ومن هنا جاء اسم هذه الأشعة. وبسبب الاختلافات الطيفية تحديدًا ، من الواضح ما هو المقصود بـ bremsstrahlung والأشعة السينية المميزة.
في بعض الأحيان ، لا تنبعث الطاقة الزائدة من الذرة ، ولكن يتم إنفاقها على التخلص من الإلكترون الثالث. من المرجح أن تحدث هذه العملية - ما يسمى بتأثير أوجيه - عندما لا تتجاوز طاقة ربط الإلكترون 1 كيلو فولت. تعتمد طاقة إلكترون أوجيه المنطلق على بنية مستويات طاقة الذرة ، وبالتالي فإن أطياف هذه الإلكترونات منفصلة أيضًا.
توجد خطوط مميزة ضيقة في النمط الطيفي للأشعة السينية جنبًا إلى جنب مع طيف الإشعاع المستمر. إذا قمنا بتمثيل الطيف باعتباره مخططًا للكثافة مقابل الطول الموجي (التردد) ، فسنرى قممًا حادة في مواقع الخطوط. موقفهم يعتمد على مادة الأنود. هذه الحدود القصوى موجودة في أي فرق محتمل - إذا كانت هناك أشعة سينية ، فهناك دائمًا قمم أيضًا. مع زيادة الجهد عند أقطاب الأنبوب ، تزداد شدة الأشعة السينية المستمرة والمميزة ، لكن موقع القمم ونسبة شدتها لا يتغيران.
القمم في أطياف الأشعة السينية لها نفس الشكل بغض النظر عن مادة مضاد الكاثود المشع بالإلكترونات ، ولكن بالنسبة للمواد المختلفة ، توجد في ترددات مختلفة ، متحدة في سلسلة وفقًا لقرب قيم التردد. بين السلاسل نفسها ، يكون الاختلاف في الترددات أكثر أهمية. لا يعتمد شكل الحد الأقصى بأي شكل من الأشكال على ما إذا كانت مادة الأنود تمثل عنصرًا كيميائيًا نقيًا أو ما إذا كانت مادة معقدة. في الحالة الأخيرة ، يتم ببساطة تثبيت أطياف الأشعة السينية المميزة للعناصر المكونة لها على بعضها البعض.
مع زيادة العدد الذري لعنصر كيميائي ، يتم تحويل جميع خطوط طيف الأشعة السينية نحو زيادة التردد. الطيف يحتفظ بشكله.
تم اكتشاف ظاهرة التحول الطيفي للخطوط المميزة تجريبياً من قبل الفيزيائي الإنجليزي هنري موسلي في عام 1913. سمح له ذلك بربط ترددات الحد الأقصى للطيف بالأرقام الترتيبية للعناصر الكيميائية. وبالتالي ، فإن الطول الموجي لإشعاع الأشعة السينية المميز ، كما اتضح ، يمكن أن يكون مرتبطًا بوضوح بعنصر معين. بشكل عام ، يمكن كتابة قانون Moseley على النحو التالي: √f = (Z - S n) / n√R ، حيث f هو التردد ، Z هو الرقم الترتيبي للعنصر ، S n هو ثابت الفرز ، n هو الرقم الكمي الرئيسي ، و R هو ثابت Rydberg. هذه العلاقة خطية وتظهر في مخطط Moseley كسلسلة من الخطوط المستقيمة لكل قيمة من قيم n.
تتوافق قيم n مع سلسلة فردية من قمم الأشعة السينية المميزة. يسمح قانون موزلي للفرد بتحديد الرقم التسلسلي لعنصر كيميائي مشع بإلكترونات صلبة من الأطوال الموجية المقاسة (ترتبط بشكل فريد بالترددات) لأقصى طيف الأشعة السينية.
هيكل الأصداف الإلكترونية للعناصر الكيميائية متطابق. يشار إلى ذلك من خلال رتابة تغيير التحول في الطيف المميز لإشعاع الأشعة السينية. لا يعكس انزياح التردد اختلافًا هيكليًا ، بل يعكس اختلافات في الطاقة بين أغلفة الإلكترون ، وهي فريدة من نوعها لكل عنصر.
هناك انحرافات صغيرة عن العلاقة الخطية الصارمة التي يعبر عنها قانون موسلي. ترتبط ، أولاً ، بخصائص ترتيب ملء غلاف الإلكترون في بعض العناصر ، وثانيًا ، بالتأثيرات النسبية لحركة الإلكترونات في الذرات الثقيلة. بالإضافة إلى ذلك ، عندما يتغير عدد النيوترونات في النواة (ما يسمى التحول النظيري) ، يمكن أن يتغير موضع الخطوط قليلاً. جعل هذا التأثير من الممكن دراسة التركيب الذري بالتفصيل.
أهمية قانون موسلي عظيمة للغاية. أدى تطبيقه المتسق على عناصر النظام الدوري لمندلييف إلى إنشاء نمط زيادة الرقم التسلسلي وفقًا لكل تحول صغير في الحد الأقصى المميز. ساهم هذا في توضيح مسألة المعنى المادي للعدد الترتيبي للعناصر. القيمة Z ليست مجرد رقم: إنها الشحنة الكهربائية الموجبة للنواة ، وهي مجموع الشحنات الموجبة للوحدة للجسيمات التي تتكون منها. حصل الوضع الصحيح للعناصر في الجدول ووجود مواضع فارغة فيه (ثم لا تزال موجودة) على تأكيد قوي. تم إثبات صحة القانون الدوري.
بالإضافة إلى ذلك ، أصبح قانون موزلي هو الأساس الذي نشأ عليه مجال كامل من البحث التجريبي - قياس طيف الأشعة السينية.
دعونا نتذكر بإيجاز كيف يتم ترتيب الهيكل الإلكتروني ، فهو يتكون من قذائف ، يُشار إليها بالأحرف K ، L ، M ، N ، O ، P ، Q ، أو أرقام من 1 إلى 7. تتميز الإلكترونات الموجودة داخل الغلاف بنفس الرقم الكمي الرئيسي n ، والذي يحدد قيم الطاقة الممكنة. في الغلاف الخارجي ، تكون طاقة الإلكترونات أعلى ، وإمكانات التأين للإلكترونات الخارجية أقل بالمقابل.
تشتمل القشرة على مستوى فرعي واحد أو أكثر: s ، p ، d ، f ، g ، h ، i. في كل غلاف ، يزيد عدد المستويات الفرعية بمقدار مستوى واحد مقارنة بالمستوى السابق. لا يمكن أن يتجاوز عدد الإلكترونات في كل مستوى فرعي وفي كل غلاف قيمة معينة. وتتميز ، بالإضافة إلى العدد الكمي الرئيسي ، بنفس قيمة السحابة الإلكترونية المدارية التي تحدد الشكل. يتم تمييز المستويات الفرعية بالصدفة التي تنتمي إليها ، مثل 2s و 4d وما إلى ذلك.
يحتوي المستوى الفرعي الذي يتم تعيينه ، بالإضافة إلى الرئيسي والمدار ، بواسطة رقم كمي آخر - مغناطيسي ، والذي يحدد إسقاط الزخم المداري للإلكترون على اتجاه المجال المغناطيسي. لا يمكن أن يحتوي مدار واحد على أكثر من إلكترونين ، يختلفان في قيمة الرقم الكمي الرابع - الدوران.
دعونا نفكر بمزيد من التفصيل في كيفية ظهور إشعاع الأشعة السينية المميز. نظرًا لأن أصل هذا النوع من الانبعاث الكهرومغناطيسي مرتبط بظواهر تحدث داخل الذرة ، فمن الأنسب وصفها بدقة في تقريب التكوينات الإلكترونية.
لذا ، فإن سبب هذا الإشعاع هو تكوين شواغر إلكترونية في الأصداف الداخلية ، بسبب تغلغل الإلكترونات عالية الطاقة في عمق الذرة. تزداد احتمالية تفاعل الإلكترون الصلب مع كثافة السحب الإلكترونية. لذلك ، من المرجح أن تكون الاصطدامات داخل الأصداف الداخلية المكتظة بكثافة ، مثل أدنى قذيفة K. هنا تتأين الذرة ، وتتشكل شاغر في غلاف 1s.
يتم ملء هذا الشاغر بواسطة إلكترون من الغلاف بطاقة أعلى ، يتم نقل الفائض منه بواسطة فوتون الأشعة السينية. هذا الإلكترون يمكن أن "يسقط" من القشرة الثانية L ، من القشرة الثالثة M وهكذا. هذه هي الطريقة التي تتشكل بها السلسلة المميزة ، في هذا المثال ، السلسلة K. يتم إعطاء إشارة إلى المكان الذي يأتي منه الإلكترون الذي يملأ الشاغر في شكل فهرس يوناني عند تعيين السلسلة. "Alpha" تعني أنها تأتي من L-shell ، "بيتا" - من قذيفة M. في الوقت الحاضر ، هناك اتجاه لاستبدال فهارس الحروف اليونانية بالمؤشرات اللاتينية المعتمدة لتعيين الأصداف.
دائمًا ما تكون شدة خط ألفا في السلسلة هي الأعلى ، مما يعني أن احتمال ملء مكان شاغر من غلاف مجاور هو الأعلى.
يمكننا الآن الإجابة على السؤال ، ما هي الطاقة القصوى لخاصية كمية الأشعة السينية. يتم تحديده من خلال الاختلاف في قيم الطاقة للمستويات التي يحدث فيها انتقال الإلكترون ، وفقًا للصيغة E \ u003d E n 2 - E n 1 ، حيث E n 2 و E n 1 هي طاقات الحالات الإلكترونية التي حدث الانتقال بينها. يتم إعطاء أعلى قيمة لهذه المعلمة من خلال انتقالات سلسلة K من أعلى المستويات الممكنة لذرات العناصر الثقيلة. لكن شدة هذه الخطوط (ارتفاعات الذروة) هي الأصغر ، لأنها الأقل احتمالًا.
إذا ، بسبب عدم كفاية الجهد على الأقطاب الكهربائية ، لا يمكن للإلكترون الصلب الوصول إلى المستوى K ، فإنه يشكل فراغًا عند المستوى L ، وتتشكل سلسلة L أقل نشاطًا مع أطوال موجية أطول. تولد السلسلة اللاحقة بطريقة مماثلة.
بالإضافة إلى ذلك ، عند ملء وظيفة شاغرة ، تظهر وظيفة شاغرة جديدة في الغلاف العلوي نتيجة للتحول الإلكتروني. هذا يخلق الظروف لتوليد السلسلة التالية. تنتقل الشواغر الإلكترونية إلى مستوى أعلى من مستوى إلى آخر ، وتصدر الذرة سلسلة من السلاسل الطيفية المميزة ، بينما تظل متأينة.
تتميز أطياف الأشعة السينية الذرية لإشعاع الأشعة السينية المميز ببنية دقيقة ، يتم التعبير عنها ، كما هو الحال في الأطياف الضوئية ، في تقسيم الخط.
يرجع الهيكل الدقيق إلى حقيقة أن مستوى الطاقة - غلاف الإلكترون - عبارة عن مجموعة من المكونات المتقاربة - الأجزاء الفرعية. لتوصيف الأجزاء الفرعية ، تم إدخال رقم كمي داخلي j ، والذي يعكس تفاعل اللحظات المغناطيسية الجوهرية والمدارية للإلكترون.
نظرًا لتأثير تفاعل المدار الدوراني ، يصبح هيكل الطاقة للذرة أكثر تعقيدًا ، ونتيجة لذلك ، فإن إشعاع الأشعة السينية المميز له طيف يتميز بخطوط منفصلة مع عناصر متقاربة للغاية.
عادةً ما يتم الإشارة إلى عناصر البنية الدقيقة بواسطة مؤشرات رقمية إضافية.
تتميز أشعة X-ray المميزة بخاصية تنعكس فقط في البنية الدقيقة للطيف. لا يحدث انتقال الإلكترون إلى أدنى مستوى للطاقة من المستوى السفلي السفلي للمستوى العلوي. مثل هذا الحدث لديه احتمال ضئيل.
هذا الإشعاع ، بسبب سماته الموصوفة في قانون موزلي ، يكمن وراء طرق طيفية مختلفة للأشعة السينية لتحليل المواد. عند تحليل طيف الأشعة السينية ، يتم استخدام إما حيود الإشعاع بواسطة البلورات (طريقة تشتت الموجة) أو أجهزة الكشف الحساسة لطاقة فوتونات الأشعة السينية الممتصة (طريقة تشتت الطاقة). تم تجهيز معظم المجاهر الإلكترونية ببعض أشكال مرفق قياس طيف الأشعة السينية.
يتميز مطياف تشتت الموجة بدقة عالية بشكل خاص. بمساعدة المرشحات الخاصة ، يتم اختيار أكثر القمم كثافة في الطيف ، والتي بفضلها يمكن الحصول على إشعاع أحادي اللون تقريبًا بتردد معروف بدقة. يتم اختيار مادة الأنود بعناية شديدة لضمان الحصول على حزمة أحادية اللون للتردد المطلوب. إن حيوده على الشبكة البلورية للمادة المدروسة يجعل من الممكن دراسة بنية الشبكة بدقة كبيرة. تستخدم هذه الطريقة أيضًا في دراسة الحمض النووي والجزيئات المعقدة الأخرى.
تؤخذ أيضًا إحدى ميزات إشعاع الأشعة السينية المميز في الاعتبار في قياس طيف جاما. هذه هي الكثافة العالية للقمم المميزة. تستخدم مقاييس طيف جاما درعًا بالرصاص ضد إشعاع الخلفية الخارجي الذي يتداخل مع القياسات. لكن الرصاص ، الذي يمتص كمية جاما ، يتعرض للتأين الداخلي ، ونتيجة لذلك ينبعث بنشاط في نطاق الأشعة السينية. يتم استخدام درع إضافي من الكادميوم لامتصاص القمم الشديدة لإشعاع الأشعة السينية المميز من الرصاص. وهو بدوره يتأين ويصدر أيضًا أشعة سينية. لتحييد القمم المميزة للكادميوم ، يتم استخدام طبقة حماية ثالثة - النحاس ، حيث يقع الحد الأقصى للأشعة السينية خارج نطاق تردد التشغيل لمطياف جاما.
يستخدم قياس الطيف كلاً من الأشعة السينية المميزة وأشعة الشمس. وهكذا ، في تحليل المواد ، يتم دراسة أطياف امتصاص الأشعة السينية المستمرة بواسطة مواد مختلفة.
يعود اكتشاف وجدارة دراسة الخصائص الأساسية للأشعة السينية إلى العالم الألماني فيلهلم كونراد رونتجن. لقيت الخصائص المذهلة للأشعة السينية التي اكتشفها على الفور استجابة هائلة في العالم العلمي. على الرغم من أنه في ذلك الوقت ، في عام 1895 ، لم يكن بإمكان العالم أن يتخيل ما هي الفائدة ، وأحيانًا الضرر الذي يمكن أن تجلبه الأشعة السينية.
دعنا نكتشف في هذا المقال كيف يؤثر هذا النوع من الإشعاع على صحة الإنسان.
السؤال الأول الذي أثار اهتمام الباحث هو ما هي الأشعة السينية؟ أتاح عدد من التجارب التحقق من أن هذا هو الإشعاع الكهرومغناطيسي بطول موجة من 10 إلى 8 سم ، ويحتل موقعًا وسيطًا بين الأشعة فوق البنفسجية وأشعة جاما.
كل هذه الجوانب من الآثار المدمرة للأشعة السينية الغامضة لا تستبعد على الإطلاق جوانب واسعة النطاق بشكل مدهش من تطبيقها. أين تستخدم الأشعة السينية؟
أصبحت أهم تطبيقات الأشعة السينية ممكنة بسبب الأطوال الموجية القصيرة جدًا للمجموعة الكاملة لهذه الموجات وخصائصها الفريدة.
نظرًا لأننا مهتمون بتأثير الأشعة السينية على الأشخاص الذين يصادفونها فقط أثناء الفحص الطبي أو العلاج ، فإننا سننظر فقط في هذا المجال من تطبيق الأشعة السينية.
على الرغم من الأهمية الخاصة لاكتشافه ، لم يحصل رونتجن على براءة اختراع لاستخدامه ، مما جعله هدية لا تقدر بثمن للبشرية جمعاء. بالفعل في الحرب العالمية الأولى ، بدأ استخدام وحدات الأشعة السينية ، مما جعل من الممكن تشخيص الجرحى بسرعة وبدقة. يمكننا الآن التمييز بين مجالين رئيسيين لتطبيق الأشعة السينية في الطب:
تُستخدم تشخيصات الأشعة السينية في عدة خيارات:
دعنا نلقي نظرة على الفرق بين هذه الطرق.
تعتمد كل طرق التشخيص هذه على قدرة الأشعة السينية على إضاءة الفيلم وعلى نفاذية مختلفة للأنسجة والهيكل العظمي.
تُستخدم قدرة الأشعة السينية على أن يكون لها تأثير بيولوجي على الأنسجة في الطب لعلاج الأورام. يتجلى التأثير المؤين لهذا الإشعاع بشكل أكثر فاعلية في التأثير على الخلايا سريعة الانقسام ، وهي خلايا الأورام الخبيثة.
ومع ذلك ، يجب أن تكون على دراية أيضًا بـ آثار جانبيةالتي تصاحب العلاج الإشعاعي حتمًا. الحقيقة هي أن خلايا المكونة للدم والغدد الصماء والجهاز المناعي تنقسم بسرعة أيضًا. التأثير السلبي عليهم يؤدي إلى ظهور علامات المرض الإشعاعي.
بعد وقت قصير من الاكتشاف الرائع للأشعة السينية ، تم اكتشاف أن الأشعة السينية لها تأثير على البشر.
تم الحصول على هذه البيانات في تجارب على حيوانات التجارب ، ومع ذلك ، يشير علماء الوراثة إلى أن التأثيرات المماثلة قد تنطبق على جسم الإنسان.
أدت دراسة آثار التعرض للأشعة السينية إلى تطوير معايير دولية لجرعات الإشعاع المقبولة.
بعد زيارة غرفة الأشعة ، يشعر العديد من المرضى بالقلق - كيف ستؤثر جرعة الإشعاع المتلقاة على صحتهم؟
تعتمد جرعة الإشعاع العام للجسم على طبيعة الإجراء. للراحة ، سنقارن الجرعة المتلقاة مع التعرض الطبيعي ، الذي يصاحب الشخص طوال حياته.
هذه الجرعات الإشعاعية تفي بالمعايير المقبولة ، ولكن إذا شعر المريض بالقلق قبل إجراء الأشعة السينية ، فيحق له أن يطلب مئزرًا وقائيًا خاصًا.
يجب أن يخضع كل شخص لفحص الأشعة السينية بشكل متكرر. ولكن هناك قاعدة - لا يمكن وصف طريقة التشخيص هذه للحوامل. الجنين النامي ضعيف للغاية. يمكن أن تسبب الأشعة السينية تشوهات في الكروموسومات ، ونتيجة لذلك ، ولادة أطفال يعانون من تشوهات. الأكثر ضعفاً في هذا الصدد هو عمر الحمل الذي يصل إلى 16 أسبوعًا. علاوة على ذلك ، فإن الأخطر بالنسبة للطفل المستقبلي هي الأشعة السينية لمناطق العمود الفقري والحوض والبطن.
بمعرفة التأثير الضار للأشعة السينية على الحمل ، يتجنب الأطباء استخدامها بكل طريقة ممكنة خلال هذه الفترة الحاسمة من حياة المرأة.
ومع ذلك ، هناك مصادر جانبية للأشعة السينية:
يجب على الأمهات الحوامل أن يدركوا الخطر الذي يشكلونه.
بالنسبة للأمهات المرضعات ، فإن التشخيص الإشعاعي ليس خطيرًا.
لتجنب الحد الأدنى من تأثيرات التعرض للأشعة السينية ، يمكن اتخاذ بعض الخطوات البسيطة:
لكن لا توجد إجراءات طبية أو إجراءات خاصة مطلوبة لإزالة الإشعاع بعد الأشعة السينية!
على الرغم من العواقب الوخيمة بلا شك للتعرض للأشعة السينية ، لا ينبغي للمرء أن يبالغ في تقدير خطرها أثناء الفحوصات الطبية - يتم إجراؤها فقط في مناطق معينة من الجسم وبسرعة كبيرة. وتتجاوز فوائدها عدة مرات مخاطر هذا الإجراء على جسم الإنسان.
في عام 1895 ، اكتشف الفيزيائي الألماني دبليو رونتجن نوعًا جديدًا غير معروف سابقًا من الإشعاع الكهرومغناطيسي ، والذي أطلق عليه اسم الأشعة السينية تكريما لمكتشفه. أصبح دبليو رونتجن مؤلف اكتشافه في سن الخمسين ، حيث شغل منصب رئيس جامعة فورتسبورغ وله سمعة كواحد من أفضل المجربين في عصره. كان إديسون الأمريكي من أوائل من اكتشفوا تطبيقًا تقنيًا لاكتشاف رونتجن. لقد أنشأ جهازًا توضيحيًا مفيدًا وقام بالفعل في مايو 1896 بتنظيم معرض للأشعة السينية في نيويورك ، حيث يمكن للزوار النظر إلى أيديهم على شاشة مضيئة. بعد وفاة مساعد إديسون من الحروق الشديدة التي تلقاها من المظاهرات المستمرة ، أوقف المخترع إجراء المزيد من التجارب على الأشعة السينية.
بدأ استخدام الأشعة السينية في الطب بسبب قدرتها العالية على الاختراق. في البداية ، تم استخدام الأشعة السينية لفحص كسور العظام وتحديد أماكن الأجسام الغريبة في جسم الإنسان. حاليًا ، هناك عدة طرق تعتمد على الأشعة السينية. لكن هذه الأساليب لها عيوبها: يمكن للإشعاع أن يسبب ضررًا عميقًا للجلد. غالبا ما تتحول القرحة إلى سرطان. في كثير من الحالات ، كان لابد من بتر الأصابع أو اليدين. التنظير(مرادف للشفافية) هي إحدى الطرق الرئيسية لفحص الأشعة السينية ، والتي تتمثل في الحصول على صورة إيجابية مستوية للكائن قيد الدراسة على شاشة شفافة (فلورية). أثناء التنظير الفلوري ، يكون الموضوع بين شاشة شفافة وأنبوب الأشعة السينية. على شاشات الأشعة السينية الشفافة الحديثة ، تظهر الصورة في اللحظة التي يتم فيها تشغيل أنبوب الأشعة السينية ويختفي فور إيقاف تشغيله. يتيح التنظير التألقي دراسة وظيفة العضو - نبض القلب ، حركات التنفس للأضلاع ، الرئتين ، الحجاب الحاجز ، التمعج في الجهاز الهضمي ، إلخ. يستخدم التنظير الفلوري في علاج أمراض المعدة والجهاز الهضمي والاثني عشر وأمراض الكبد والمرارة والقنوات الصفراوية. في الوقت نفسه ، يتم إدخال المجس الطبي والمتلاعبين دون تلف الأنسجة ، ويتم التحكم في الإجراءات أثناء العملية عن طريق التنظير الفلوري وتكون مرئية على الشاشة.
التصوير الشعاعي -طريقة تشخيص الأشعة السينية مع تسجيل صورة ثابتة على مادة حساسة للضوء - خاصة. فيلم فوتوغرافي (فيلم أشعة إكس) أو ورق فوتوغرافي مع معالجة لاحقة للصور ؛ مع التصوير الشعاعي الرقمي ، يتم إصلاح الصورة في ذاكرة الكمبيوتر. يتم إجراؤه على أجهزة التشخيص بالأشعة السينية - الثابتة ، المثبتة في غرف الأشعة السينية المجهزة خصيصًا ، أو المتنقلة والمحمولة - بجانب سرير المريض أو في غرفة العمليات. في الصور الشعاعية ، يتم عرض عناصر هياكل الأعضاء المختلفة بشكل أكثر وضوحًا من شاشة الفلورسنت. يتم إجراء التصوير الشعاعي من أجل الكشف عن الأمراض المختلفة والوقاية منها ، وهدفها الرئيسي هو مساعدة الأطباء من مختلف التخصصات بشكل صحيح وسريع في إجراء التشخيص. تلتقط صورة الأشعة السينية حالة العضو أو الأنسجة فقط في وقت التعرض. ومع ذلك ، فإن صورة شعاعية واحدة تلتقط فقط التغييرات التشريحية في لحظة معينة ، فهي تعطي احصائيات العملية ؛ من خلال سلسلة من الصور الشعاعية المأخوذة على فترات زمنية معينة ، من الممكن دراسة ديناميات العملية ، أي التغييرات الوظيفية. الأشعة المقطعية.يمكن ترجمة كلمة التصوير المقطعي من اليونانية إلى صورة شريحة.هذا يعني أن الغرض من التصوير المقطعي هو الحصول على صورة ذات طبقات للبنية الداخلية لهدف الدراسة. يتميز التصوير المقطعي المحوسب بالدقة العالية ، مما يجعل من الممكن التمييز بين التغيرات الطفيفة في الأنسجة الرخوة. يسمح التصوير المقطعي المحوسب باكتشاف مثل هذه العمليات المرضية التي لا يمكن اكتشافها بطرق أخرى. بالإضافة إلى ذلك ، يتيح استخدام التصوير المقطعي المحوسب تقليل جرعة الأشعة السينية التي يتلقاها المرضى أثناء عملية التشخيص.
التصوير الفلوري- طريقة تشخيصية تسمح لك بالحصول على صورة للأعضاء والأنسجة ، تم تطويرها في نهاية القرن العشرين ، بعد عام من اكتشاف الأشعة السينية. في الصور يمكنك رؤية التصلب والتليف والأجسام الغريبة والأورام والالتهابات التي لها درجة متطورة ووجود الغازات وتسلل إلى التجاويف والخراجات والخراجات وما إلى ذلك. في أغلب الأحيان ، يتم إجراء تصوير الصدر بالأشعة السينية ، والذي يسمح باكتشاف مرض السل ، والورم الخبيث في الرئتين أو الصدر ، وأمراض أخرى.
العلاج بالأشعة السينية- هذه طريقة حديثة يتم من خلالها علاج بعض أمراض المفاصل. الاتجاهات الرئيسية لعلاج أمراض العظام بهذه الطريقة هي: المزمنة. العمليات الالتهابية للمفاصل (التهاب المفاصل ، التهاب المفاصل) ؛ التنكسية (هشاشة العظام ، تنخر العظم ، داء الفقار المشوه). الغرض من العلاج الإشعاعيهو تثبيط النشاط الحيوي لخلايا الأنسجة المعدلة مرضيًا أو تدميرها الكامل. في الأمراض غير الورمية ، يهدف العلاج بالأشعة السينية إلى قمع التفاعل الالتهابي ، وتثبيط العمليات التكاثرية ، وتقليل حساسية الألم والنشاط الإفرازي للغدد. يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن الغدد الجنسية ، والأعضاء المكونة للدم ، وخلايا الدم البيضاء ، وخلايا الورم الخبيث هي الأكثر حساسية للأشعة السينية. يتم تحديد جرعة الإشعاع في كل حالة على حدة.
لاكتشاف الأشعة السينية ، حصل رونتجن على جائزة نوبل الأولى في الفيزياء عام 1901 ، وأكدت لجنة نوبل على الأهمية العملية لاكتشافه.
وبالتالي ، فإن الأشعة السينية هي إشعاع كهرومغناطيسي غير مرئي بطول موجة 105-102 نانومتر. يمكن للأشعة السينية اختراق بعض المواد غير الشفافة للضوء المرئي. تنبعث أثناء تباطؤ الإلكترونات السريعة في المادة (الطيف المستمر) وأثناء انتقالات الإلكترونات من غلاف الإلكترون الخارجي للذرة إلى الأصداف الداخلية (الطيف الخطي). مصادر الأشعة السينية هي: أنبوب الأشعة ، بعض النظائر المشعة ، مسرعات ومراكمات الإلكترونات (إشعاع السنكروترون). المستقبلات - الأفلام ، شاشات الإنارة ، أجهزة الكشف عن الإشعاع النووي. تُستخدم الأشعة السينية في تحليل حيود الأشعة السينية ، والطب ، وكشف الخلل ، والتحليل الطيفي للأشعة السينية ، إلخ.
لا يمكن تخيل التشخيصات الطبية الحديثة وعلاج بعض الأمراض بدون أجهزة تستخدم خصائص الأشعة السينية. حدث اكتشاف الأشعة السينية منذ أكثر من 100 عام ، ولكن حتى الآن يستمر العمل على ابتكار طرق وأجهزة جديدة لتقليل التأثير السلبي للإشعاع على جسم الإنسان.
في ظل الظروف الطبيعية ، يكون تدفق الأشعة السينية نادرًا ولا ينبعث إلا من بعض النظائر المشعة. تم اكتشاف الأشعة السينية أو الأشعة السينية في عام 1895 فقط من قبل العالم الألماني فيلهلم رونتجن. حدث هذا الاكتشاف بالصدفة ، خلال تجربة لدراسة سلوك أشعة الضوء في ظل ظروف تقترب من الفراغ. تضمنت التجربة أنبوبًا لتصريف غاز الكاثود بضغط منخفض وشاشة فلورية ، والتي بدأت في كل مرة تتوهج في اللحظة التي بدأ فيها الأنبوب بالعمل.
مهتمًا بتأثير غريب ، أجرى رونتجن سلسلة من الدراسات تظهر أن الإشعاع الناتج ، غير المرئي للعين ، قادر على اختراق مختلف العوائق: الورق ، والخشب ، والزجاج ، وبعض المعادن ، وحتى من خلال جسم الإنسان. على الرغم من عدم فهم طبيعة ما يحدث ، سواء كانت هذه الظاهرة ناتجة عن توليد تيار من الجسيمات أو الموجات غير المعروفة ، فقد لوحظ النمط التالي - يمر الإشعاع بسهولة عبر الأنسجة الرخوة للجسم ، وأصعب بكثير عبر الأنسجة الحية الصلبة والمواد غير الحية.
لم يكن رونتجن أول من درس هذه الظاهرة. في منتصف القرن التاسع عشر ، درس الفرنسي أنطوان ماسون والإنجليزي ويليام كروكس احتمالات مماثلة. ومع ذلك ، كان رونتجن هو أول من اخترع أنبوب الكاثود ومؤشرًا يمكن استخدامه في الطب. كان أول من نشر عملاً علميًا ، والذي جعله يحمل لقب أول حائز على جائزة نوبل بين علماء الفيزياء.
في عام 1901 ، بدأ تعاون مثمر بين العلماء الثلاثة ، الذين أصبحوا الآباء المؤسسين للأشعة والأشعة.
الأشعة السينية عنصرالطيف الكلي للإشعاع الكهرومغناطيسي. الطول الموجي بين أشعة جاما والأشعة فوق البنفسجية. الأشعة السينية لها كل الخصائص الموجية المعتادة:
لتوليد تدفق الأشعة السينية بشكل مصطنع ، يتم استخدام أجهزة خاصة - أنابيب الأشعة السينية. ينشأ إشعاع الأشعة السينية من ملامسة إلكترونات التنغستن السريعة بمواد تتبخر من الأنود الساخن. على خلفية التفاعل ، تنشأ موجات كهرومغناطيسية قصيرة الطول ، والتي تقع في الطيف من 100 إلى 0.01 نانومتر وفي نطاق الطاقة 100-0.1 ميغا إلكترون فولت. إذا كان الطول الموجي للأشعة أقل من 0.2 نانومتر - فهذا إشعاع صلب ، وإذا كان الطول الموجي أكبر من القيمة المحددة ، فيطلق عليها أشعة سينية ناعمة.
من الجدير بالذكر أن الطاقة الحركية الناتجة عن ملامسة الإلكترونات ومادة الأنود يتم تحويلها بنسبة 99٪ إلى طاقة حرارية و 1٪ فقط من الأشعة السينية.
الأشعة السينية عبارة عن تراكب لنوعين من الأشعة - أشعة الشمس والمميزة. يتم إنشاؤها في الهاتف في وقت واحد. لذلك ، فإن تشعيع الأشعة السينية وخصائص كل أنبوب أشعة سينية محدد - طيف إشعاعها ، يعتمد على هذه المؤشرات ، ويمثل تراكبها.
إن الأشعة السينية أو الأشعة السينية المستمرة هي نتيجة تباطؤ الإلكترونات التي تتبخر من خيوط التنجستن.
تتشكل الأشعة السينية المميزة أو الخطية في لحظة إعادة ترتيب ذرات مادة الأنود لأنبوب الأشعة السينية. يعتمد الطول الموجي للأشعة المميزة بشكل مباشر على العدد الذري للعنصر الكيميائي المستخدم في صنع أنود الأنود.
تسمح الخصائص المدرجة للأشعة السينية باستخدامها في الممارسة:
إن خاصية الأشعة السينية التي يعتمد عليها التصوير هي القدرة على التحلل أو التسبب في توهج بعض المواد.
يسبب التشعيع بالأشعة السينية توهجًا فلوريًا في الكادميوم وكبريتيدات الزنك - الأخضر ، وفي تنغستات الكالسيوم - الأزرق. تُستخدم هذه الخاصية في تقنية الأشعة السينية الطبية ، وتزيد أيضًا من وظائف شاشات الأشعة السينية.
يتيح التأثير الكيميائي الضوئي للأشعة السينية على مواد هاليد الفضة الحساسة للضوء (الإضاءة) إجراء التشخيصات - لالتقاط صور بالأشعة السينية. تُستخدم هذه الخاصية أيضًا في قياس مقدار الجرعة الإجمالية التي يتلقاها مساعدو المختبر في غرف الأشعة السينية. تحتوي مقاييس الجرعات القابلة للارتداء على أشرطة ومؤشرات حساسة خاصة. يتيح التأثير المؤين لإشعاع الأشعة السينية تحديد الخصائص النوعية للأشعة السينية التي تم الحصول عليها.
يزيد التعرض الفردي للأشعة السينية التقليدية من خطر الإصابة بالسرطان بنسبة 0.001٪ فقط.
استخدام الأشعة السينية مقبول في الصناعات التالية:
التطبيق الرئيسي للأشعة السينية في المجال الطبي. يشمل قسم الأشعة الطبية اليوم: التشخيص الإشعاعي والعلاج الإشعاعي (العلاج بالأشعة السينية) والجراحة الإشعاعية. تنتج الجامعات الطبية متخصصين على درجة عالية من التخصص - أخصائيي الأشعة.
يمكن أن تسبب قوة الاختراق العالية والتأثير المؤين للأشعة السينية تغييرًا في بنية الحمض النووي للخلية ، وبالتالي فهي تشكل خطورة على البشر. الضرر الناجم عن إشعاع الأشعة السينية يتناسب طرديا مع جرعة الإشعاع المتلقاة. تستجيب الأعضاء المختلفة للإشعاع بدرجات متفاوتة. الأكثر عرضة للإصابة تشمل:
يمكن أن يتسبب الاستخدام غير المنضبط للأشعة السينية في حدوث أمراض يمكن عكسها ولا رجعة فيها.
عواقب التعرض للأشعة السينية:
مهم! على عكس المواد المشعة ، لا تتراكم الأشعة السينية في أنسجة الجسم ، مما يعني أنه لا داعي لإزالة الأشعة السينية من الجسم. ينتهي التأثير الضار للأشعة السينية عند إيقاف تشغيل الجهاز الطبي.
يُسمح باستخدام الأشعة السينية في الطب ليس فقط للتشخيص (الرضوض وطب الأسنان) ، ولكن أيضًا للأغراض العلاجية:
يشمل التشخيص الإشعاعي الطرق التالية:
يشير العلاج بالأشعة السينية إلى طرق العلاج المحلية. في أغلب الأحيان ، تُستخدم الطريقة لتدمير الخلايا السرطانية. نظرًا لأن تأثير التعرض يمكن مقارنته بالإزالة الجراحية ، فإن طريقة العلاج هذه غالبًا ما تسمى الجراحة الإشعاعية.
اليوم ، يتم إجراء العلاج بالأشعة السينية بالطرق التالية:
هذه الطرق لطيفة ، ويفضل استخدامها على العلاج الكيميائي في بعض الحالات. ترجع هذه الشعبية إلى حقيقة أن الأشعة لا تتراكم ولا تتطلب إزالتها من الجسم ، ولها تأثير انتقائي ، دون التأثير على الخلايا والأنسجة الأخرى.
هذا المؤشر لقاعدة التعرض السنوي المسموح به له اسمه الخاص - جرعة مكافئة جينية مهمة (GED). لا توجد قيم كمية واضحة لهذا المؤشر.
اليوم ، متوسط معايير GZD التالية سارية المفعول:
لا تتطلب الأشعة السينية إفراغًا من الجسم ، وهي خطيرة فقط في حالة التعرض المكثف والمطول. تستخدم المعدات الطبية الحديثة إشعاعات منخفضة الطاقة ولفترة قصيرة ، لذلك يعتبر استخدامها غير ضار نسبيًا.
على الرغم من أن العلماء اكتشفوا تأثير الأشعة السينية فقط منذ تسعينيات القرن التاسع عشر ، إلا أن استخدام الأشعة السينية في الطب لهذه القوة الطبيعية مر بسرعة. اليوم ، لصالح البشرية ، تُستخدم الأشعة السينية الكهرومغناطيسية في الطب والأوساط الأكاديمية والصناعة ، وكذلك لتوليد الكهرباء.
بالإضافة إلى ذلك ، للإشعاع تطبيقات مفيدة في مجالات مثل الزراعة وعلم الآثار والفضاء وإنفاذ القانون والجيولوجيا (بما في ذلك التعدين) والعديد من الأنشطة الأخرى ، حتى يتم تطوير السيارات باستخدام ظاهرة الانشطار النووي.
في أماكن الرعاية الصحية ، يستخدم الأطباء وأطباء الأسنان مجموعة متنوعة من المواد والإجراءات النووية لتشخيص ومراقبة وعلاج مجموعة واسعة من عمليات التمثيل الغذائي والأمراض في جسم الإنسان. نتيجة لذلك ، أنقذت الإجراءات الطبية باستخدام الأشعة آلاف الأرواح من خلال تحديد وعلاج الحالات التي تتراوح من فرط نشاط الغدة الدرقية إلى سرطان العظام.
تشمل أكثر هذه الإجراءات الطبية شيوعًا استخدام الأشعة التي يمكن أن تمر عبر الجلد. عندما يتم التقاط صورة ، يبدو أن عظامنا وهياكلنا الأخرى تلقي بظلالها لأنها أكثر كثافة من بشرتنا ، ويمكن اكتشاف هذه الظلال على الفيلم أو على شاشة العرض. التأثير مشابه لوضع قلم رصاص بين قطعة من الورق وضوء. سيكون ظل قلم الرصاص مرئيًا على الورقة. الفرق هو أن الأشعة غير مرئية ، لذا يلزم وجود عنصر تسجيل ، شيء مثل فيلم التصوير الفوتوغرافي. يسمح ذلك للأطباء وأطباء الأسنان بتقييم تطبيق الأشعة السينية من خلال رؤية العظام المكسورة أو مشاكل الأسنان.
استخدام الأشعة السينية بشكل هادف للأغراض الطبية وليس فقط لاكتشاف الضرر. عند استخدامه على وجه التحديد ، فإنه يهدف إلى قتل الأنسجة السرطانية وتقليل حجم الورم أو تخفيف الألم. على سبيل المثال ، غالبًا ما يستخدم اليود المشع (خاصة اليود 131) لعلاج سرطان الغدة الدرقية ، وهي حالة يعاني منها كثير من الناس.
ترتبط الأجهزة التي تستخدم هذه الخاصية أيضًا بأجهزة الكمبيوتر والمسح الضوئي ، وهو ما يسمى: التصوير المقطعي المحوري المحوسب أو التصوير المقطعي المحوسب.
توفر هذه الأدوات للأطباء صورة ملونة توضح الخطوط العريضة وتفاصيل الأعضاء الداخلية. يساعد هذا الأطباء على اكتشاف وتحديد الأورام أو الحجم غير الطبيعي أو غيرها من مشاكل الأعضاء الفسيولوجية أو الوظيفية.
بالإضافة إلى ذلك ، تقوم المستشفيات ومراكز الأشعة بإجراء ملايين الإجراءات سنويًا. في مثل هذه الإجراءات ، يطلق الأطباء مواد مشعة قليلاً في جسم المرضى لفحص أعضاء داخلية معينة ، مثل البنكرياس أو الكلى أو الغدة الدرقية أو الكبد أو الدماغ ، لتشخيص الحالات السريرية.
