Röntgenikiirgus
röntgenikiirgus hõivab elektromagnetilise spektri piirkonna gamma- ja ultraviolettkiirguse vahel ning on elektromagnetkiirgus lainepikkusega 10 -14 kuni 10 -7 m. Kasutatakse röntgenikiirgust lainepikkusega 5 x 10 -12 kuni 2,5 x 10 -10 meditsiinis m, see tähendab 0,05 - 2,5 angströmi ja tegelikult röntgendiagnostika jaoks - 0,1 angströmi. Kiirgus on kvantide (footonite) voog, mis levib sirgjooneliselt valguse kiirusega (300 000 km/s). Nendel kvantidel puudub elektrilaeng. Kvanti mass on aatommassi ühiku tähtsusetu osa.
Kvantenergia mõõdetakse džaulides (J), kuid praktikas kasutavad nad sageli süsteemivälist ühikut "elektronvolt" (eV) . Üks elektronvolt on energia, mille üks elektron omandab, kui ta läbib elektriväljas 1-voldise potentsiaalide erinevuse. 1 eV \u003d 1,6 10 ~ 19 J. Tuletised on kiloelektronvolt (keV), mis on võrdne tuhande eV-ga, ja megaelektronvolt (MeV), mis on võrdne miljoni eV-ga.
Röntgenikiirgus saadakse röntgentorude, lineaarsete kiirendite ja betatronide abil. Röntgentorus kiirendab katoodi ja sihtanoodi potentsiaalide erinevus (kümneid kilovolte) anoodi pommitavaid elektrone. Röntgenkiirgus tekib siis, kui kiired elektronid aeglustuvad anoodaine aatomite elektriväljas (bremsstrahlung) või aatomite sisemiste kestade ümberkorraldamisel (iseloomulik kiirgus) . Iseloomulikud röntgenikiirgused on diskreetse iseloomuga ja tekib siis, kui anoodaine aatomite elektronid lähevad väliste elektronide või kiirguskvantide mõjul ühelt energiatasemelt teisele. Bremsstrahlung röntgen on pideva spektriga, mis sõltub röntgentoru anoodipingest. Anoodi materjalis aeglustades kulutavad elektronid suurema osa oma energiast anoodi soojendamisele (99%) ja vaid väike osa (1%) muundub röntgenienergiaks. Röntgendiagnostikas kasutatakse kõige sagedamini bremsstrahlungi.
Röntgenikiirguse põhiomadused on iseloomulikud kogu elektromagnetkiirgusele, kuid on ka mõningaid tunnuseid. Röntgenikiirgusel on järgmised omadused:
- nähtamatus - inimese võrkkesta tundlikud rakud ei reageeri röntgenikiirgusele, kuna nende lainepikkus on tuhandeid kordi väiksem kui nähtava valguse lainepikkus;
- sirgjooneline levik - kiired murduvad, polariseeruvad (levivad kindlal tasapinnal) ja hajuvad nagu nähtav valgus. Murdumisnäitaja erineb ühtsusest väga vähe;
- läbitungiv jõud - tungida ilma märkimisväärse neeldumiseta läbi nähtavale valgusele läbipaistmatu aine oluliste kihtide. Mida lühem on lainepikkus, seda suurem on röntgenikiirguse läbitungimisvõime;
- imavus - on võime imenduda keha kudedesse, see on kogu röntgendiagnostika aluseks. Imendumisvõime sõltub kudede erikaalust (mida rohkem, seda suurem on imendumine); objekti paksuse kohta; kiirguse kõvaduse kohta;
- fotograafiline tegevus - lagundada hõbehalogeniidühendeid, sh fotoemulsioonides leiduvaid ühendeid, mis võimaldab saada röntgenikiirgust;
- luminestsentsefekt - põhjustada mitmete keemiliste ühendite (luminestsentsi) luminestsentsi, see on röntgenikiirguse ülekandetehnika aluseks. Hõõgumise intensiivsus sõltub fluorestseeruva aine struktuurist, selle kogusest ja kaugusest röntgenikiirguse allikast. Fosforeid ei kasutata mitte ainult uuritavate objektide kujutise saamiseks fluoroskoopilisel ekraanil, vaid ka radiograafias, kus need võimaldavad suurendada kassetis oleva radiograafilise filmi kiirgust tänu võimendusekraanide kasutamisele, mille pinnakiht on valmistatud fluorestseeruvatest ainetest;
- ioniseeriv toime - omavad võimet põhjustada neutraalsete aatomite lagunemist positiivselt ja negatiivselt laetud osakesteks, sellel põhineb dosimeetria. Mis tahes keskkonna ioniseerimise mõju seisneb selles, et selles tekivad positiivsed ja negatiivsed ioonid, samuti vabad elektronid neutraalsetest aatomitest ja aine molekulidest. Õhu ioniseerimine röntgeniruumis röntgentoru töö ajal põhjustab õhu elektrijuhtivuse suurenemist, kapi esemete staatiliste elektrilaengute suurenemist. Nende sellise soovimatu mõju välistamiseks röntgeniruumides on ette nähtud sundvarustus- ja väljatõmbeventilatsioon;
- bioloogiline toime - avaldada mõju bioloogilistele objektidele, enamasti on see mõju kahjulik;
- pöördruudu seadus - röntgenkiirguse punktallika puhul väheneb intensiivsus võrdeliselt kiirgusallika kauguse ruuduga.
Kaasaegne meditsiin kasutab diagnoosimiseks ja raviks palju arste. Mõnda neist on kasutatud suhteliselt hiljuti, teistega aga juba üle tosina või isegi sadu aastaid. Samuti avastas William Conrad Roentgen sada kümme aastat tagasi hämmastavad röntgenikiired, mis tekitasid teadus- ja meditsiinimaailmas märkimisväärset vastukaja. Ja nüüd kasutavad arstid üle kogu planeedi neid oma praktikas. Meie tänase vestluse teemaks on röntgenikiirgus meditsiinis, nende rakendamist käsitleme veidi lähemalt.
Röntgenikiirgus on üks elektromagnetilise kiirguse liike. Neid iseloomustavad märkimisväärsed läbitungimisomadused, mis sõltuvad kiirguse lainepikkusest, samuti kiiritatud materjalide tihedusest ja paksusest. Lisaks võib röntgenikiirgus põhjustada mitmete ainete sära, mõjutada elusorganisme, ioniseerida aatomeid ja katalüüsida ka mõningaid fotokeemilisi reaktsioone.
Röntgenikiirguse kasutamine meditsiinis
Praeguseks võimaldavad röntgenikiirte omadused neid laialdaselt kasutada röntgendiagnostikas ja röntgenteraapias.
Röntgendiagnostika
Röntgendiagnostikat kasutatakse järgmistel juhtudel:
röntgenikiirgus (ülekanne);
- radiograafia (pilt);
- fluorograafia;
- Röntgen- ja kompuutertomograafia.
Fluoroskoopia
Sellise uuringu läbiviimiseks peab patsient positsioneerima röntgentoru ja spetsiaalse fluorestsentsekraani vahele. Spetsialiseerunud radioloog valib röntgenikiirte vajaliku kõvaduse, saades ekraanile pildi siseorganitest, aga ka ribidest.
Radiograafia
Selle uuringu jaoks asetatakse patsient spetsiaalset kilet sisaldavale kassetile. Röntgeniaparaat asetatakse otse objekti kohale. Selle tulemusena ilmub mitmeid peeneid detaile sisaldavale kilele siseorganite negatiivne kujutis, mis on detailsem kui fluoroskoopilise uuringu käigus.
Fluorograafia
See uuring viiakse läbi elanikkonna massiliste tervisekontrollide käigus, sealhulgas tuberkuloosi avastamiseks. Samal ajal projitseeritakse pilt suurelt ekraanilt spetsiaalsele filmile.
Tomograafia
Tomograafia läbiviimisel aitavad arvutikiired saada elundite kujutisi korraga mitmes kohas: spetsiaalselt valitud koe põikilõikudes. Seda röntgenikiirte seeriat nimetatakse tomogrammiks.
Kompuutertomogramm
Selline uuring võimaldab registreerida röntgenskanneri abil inimkeha osi. Pärast andmete sisestamist arvutisse, saades ühe pildi ristlõikes.
Kõik loetletud diagnostikameetodid põhinevad röntgenkiirte omadustel filmi valgustamiseks, samuti asjaolul, et inimkuded ja luustik erinevad oma mõjude erineva läbilaskvuse poolest.
Röntgenteraapia
Röntgenikiirguse võime mõjutada erilisel viisil on koel kasutatakse kasvajamoodustiste raviks. Samal ajal on selle kiirguse ioniseerivad omadused eriti aktiivselt märgatavad, kui see puutub kokku rakkudega, mis on võimelised kiiresti jagunema. Just need omadused eristavad pahaloomuliste onkoloogiliste moodustiste rakke.
Siiski väärib märkimist, et röntgenteraapia võib põhjustada palju tõsiseid kõrvalmõjud. Selline mõju mõjutab agressiivselt vereloome-, endokriin- ja immuunsüsteemi seisundit, mille rakud jagunevad samuti väga kiiresti. Agressiivne mõju neile võib põhjustada kiiritushaiguse tunnuseid.
Röntgenikiirguse mõju inimesele
Röntgenikiirgust uurides leidsid arstid, et need võivad põhjustada naha muutusi, mis meenutavad päikesepõletust, kuid millega kaasnevad sügavamad nahakahjustused. Sellised haavandid paranevad väga pikka aega. Teadlased on leidnud, et selliseid kahjustusi saab vältida kiiritusaja ja -doosi vähendamise ning spetsiaalsete varjestus- ja kaugjuhtimismeetodite kasutamisega.
Röntgenikiirguse agressiivne mõju võib avalduda ka pikemas perspektiivis: ajutised või püsivad muutused vere koostises, vastuvõtlikkus leukeemiale ja varane vananemine.
Röntgenikiirguse mõju inimesele sõltub paljudest teguritest: sellest, millist elundit kiiritatakse ja kui kaua. Vereloomeorganite kiiritamine võib põhjustada verehaigusi ja kokkupuude suguelunditega võib põhjustada viljatust.
Süstemaatilise kiiritamise läbiviimine on täis geneetiliste muutuste arengut kehas.
Röntgenikiirguse tegelik kahju röntgendiagnostikas
Uurimise ajal kasutavad arstid minimaalset võimalikku röntgenikiirgust. Kõik kiirgusdoosid vastavad teatud vastuvõetavatele standarditele ega saa inimest kahjustada. Röntgendiagnostika kujutab endast märkimisväärset ohtu ainult seda teostavatele arstidele. Ja siis aitavad kaasaegsed kaitsemeetodid vähendada kiirte agressiivsust miinimumini.
Kõige ohutumad radiodiagnostika meetodid hõlmavad jäsemete radiograafiat, samuti hammaste röntgenikiirgust. Selle reitingu järgmisel kohal on mammograafia, millele järgneb kompuutertomograafia ja pärast seda on radiograafia.
Selleks, et röntgenikiirguse kasutamine meditsiinis tooks inimesele ainult kasu, on vaja nende abiga uuringuid läbi viia ainult vastavalt näidustustele.
Röntgenikiirgus on kõrge energiaga elektromagnetkiirguse liik. Seda kasutatakse aktiivselt erinevates meditsiiniharudes.
Röntgenikiirgus on elektromagnetlained, mille footonite energia elektromagnetlainete skaalal jääb ultraviolettkiirguse ja gammakiirguse vahele (~10 eV kuni ~1 MeV), mis vastab lainepikkustele ~10^3 kuni ~10^-2 angströmi. ~10^-7 kuni ~10^-12 m). See tähendab, et see on võrreldamatult tugevam kiirgus kui nähtav valgus, mis on sellel skaalal ultraviolett- ja infrapunakiirte (“termiliste”) vahel.
Röntgenikiirguse ja gammakiirguse piir eristatakse tinglikult: nende levialad ristuvad, gammakiirguse energia võib olla 1 keV. Need erinevad päritolu poolest: gammakiirgust kiirgavad aatomituumades toimuvate protsesside käigus, röntgenikiirgust aga elektronide (nii vabade kui ka aatomite elektronkestades olevate) protsesside käigus. Samas on footoni enda järgi võimatu kindlaks teha, millise protsessi käigus see tekkis, ehk jagunemine röntgeni- ja gammavahemikku on suuresti meelevaldne.
Röntgenkiirguse ulatus jaguneb pehmeks röntgenkiirguseks ja kõvaks. Nende vaheline piir on 2 angströmi ja 6 keV energia lainepikkuse tasemel.
Röntgenigeneraator on toru, milles luuakse vaakum. Seal on elektroodid - katood, millele rakendatakse negatiivset laengut, ja positiivselt laetud anood. Pinge nende vahel on kümneid kuni sadu kilovolte. Röntgeni footonite teke toimub siis, kui elektronid "eralduvad" katoodilt ja põrkuvad suurel kiirusel vastu anoodipinda. Saadud röntgenikiirgust nimetatakse "bremsstrahlungiks", selle footonitel on erinev lainepikkus.
Samal ajal tekivad iseloomuliku spektriga footonid. Osa anoodaine aatomites olevatest elektronidest on ergastatud, see tähendab, et see läheb kõrgematele orbiitidele ja naaseb seejärel normaalsesse olekusse, kiirgades teatud lainepikkusega footoneid. Mõlemat tüüpi röntgenikiirgust toodetakse standardses generaatoris.
8. novembril 1895 avastas Saksa teadlane Wilhelm Konrad Roentgen, et mõned ained hakkavad "katoodkiirte" ehk katoodkiiretoru tekitatud elektronide voolu mõjul hõõguma. Ta selgitas seda nähtust teatud röntgenikiirte mõjuga – nii (“röntgenikiirteks”) nimetatakse seda kiirgust tänapäeval paljudes keeltes. Hiljem V.K. Röntgen uuris enda avastatud nähtust. 22. detsembril 1895 pidas ta sellel teemal loengu Würzburgi ülikoolis.
Hiljem selgus, et röntgenkiirgust oli ka varem täheldatud, kuid siis ei omistatud sellega seotud nähtustele erilist tähtsust. Katoodkiiretoru leiutati juba ammu, kuid enne V.K. Röntgen, keegi ei pööranud suurt tähelepanu selle läheduses olevate fotoplaatide mustaks muutumisele jne. nähtusi. Teadmata oli ka läbitungiv kiirguse oht.
"Röntgenikiirgus" on kõige leebem läbitungiv kiirgus. Pehmete röntgenikiirgusega liigne kokkupuude on sarnane ultraviolettkiirgusega, kuid raskemal kujul. Nahale tekib põletus, kuid kahjustus on sügavam ja paraneb palju aeglasemalt.
Kõva röntgenikiirgus on täieõiguslik ioniseeriv kiirgus, mis võib põhjustada kiiritushaigust. Röntgenikiirguse kvantid võivad purustada nii inimkeha kudesid moodustavad valgumolekulid kui ka genoomi DNA molekulid. Kuid isegi kui röntgenikvant lõhub veemolekuli, pole see oluline: sel juhul tekivad keemiliselt aktiivsed vabad radikaalid H ja OH, mis ise on võimelised valkudele ja DNA-le mõjuma. Kiiritushaigus kulgeb seda raskemal kujul, mida rohkem on kahjustatud vereloomeorganid.
Röntgenikiirgusel on mutageenne ja kantserogeenne toime. See tähendab, et kiiritamise ajal suureneb rakkude spontaansete mutatsioonide tõenäosus ja mõnikord võivad terved rakud degenereeruda vähkkasvajateks. Pahaloomuliste kasvajate tõenäosuse suurenemine on igasuguse kokkupuute, sealhulgas röntgenikiirguse, tavapärane tagajärg. Röntgenikiirgus on kõige vähem ohtlik läbitungiv kiirgus, kuid see võib siiski olla ohtlik.
Röntgenkiirgust kasutatakse meditsiinis, aga ka muudes inimtegevuse valdkondades.
Röntgenikiirguse kõige levinum rakendus on fluoroskoopia. Inimkeha "transsilluminatsioon" võimaldab saada üksikasjalikku pilti nii luudest (need on kõige selgemini nähtavad) kui ka siseorganite kujutistest.
Kehakudede erinev läbipaistvus röntgenikiirguses on seotud nende keemilise koostisega. Luude struktuuri eripära on see, et need sisaldavad palju kaltsiumi ja fosforit. Teised koed koosnevad peamiselt süsinikust, vesinikust, hapnikust ja lämmastikust. Fosfori aatom ületab hapnikuaatomi massi peaaegu kaks korda ja kaltsiumi aatom - 2,5 korda (süsinik, lämmastik ja vesinik on isegi hapnikust kergemad). Sellega seoses on röntgenfootonite neeldumine luudes palju suurem.
Lisaks kahemõõtmelistele "piltidele" võimaldab radiograafia luua elundist kolmemõõtmelise pildi: seda tüüpi radiograafiat nimetatakse kompuutertomograafiaks. Nendel eesmärkidel kasutatakse pehmeid röntgenikiirgusid. Ühel pildil saadud särituse hulk on väike: see on ligikaudu võrdne säritusega, mis saadakse 2-tunnise lennu ajal lennukis 10 km kõrgusel.
Röntgenikiirguse defektide tuvastamine võimaldab tuvastada toodete väikeseid sisemisi defekte. Selle jaoks kasutatakse kõvasid röntgenikiirgusid, kuna paljud materjalid (näiteks metall) on nende koostisaine suure aatommassi tõttu halvasti läbipaistvad.
Röntgenikiirgusel on omadused, mis võimaldavad neil üksikuid aatomeid üksikasjalikult uurida. Röntgendifraktsioonanalüüsi kasutatakse aktiivselt keemias (sh biokeemias) ja kristallograafias. Selle tööpõhimõte on röntgenikiirguse difraktsiooniline hajumine kristallide või kompleksmolekulide aatomite kaudu. Röntgendifraktsioonianalüüsi abil määrati DNA molekuli struktuur.
Röntgenikiirguse fluorestsentsanalüüs võimaldab teil kiiresti kindlaks teha keemiline koostis ained.
Kiiritusravi vorme on palju, kuid need kõik hõlmavad ioniseeriva kiirguse kasutamist. Kiiritusravi jaguneb kahte tüüpi: korpuskulaarne ja laineline. Korpuskulaarne kasutab alfaosakeste (heeliumi aatomite tuumad), beetaosakeste (elektronid), neutronite, prootonite, raskete ioonide vooge. Laine kasutab elektromagnetilise spektri kiiri - röntgeni- ja gammakiirgust.
Kiiritusravi meetodeid kasutatakse eelkõige onkoloogiliste haiguste raviks. Fakt on see, et kiirgus mõjutab eelkõige aktiivselt jagunevaid rakke, mistõttu kannatavad nii vereloomeorganid (nende rakud jagunevad pidevalt, toodavad järjest uusi punaseid vereliblesid). Vähirakud jagunevad samuti pidevalt ja on kiirgusele haavatavamad kui terved kuded.
Kasutatakse kiirgustaset, mis pärsib vähirakkude aktiivsust, mõjutades samal ajal mõõdukalt terveid. Kiirguse mõjul pole tegemist mitte rakkude kui selliste hävimisega, vaid nende genoomi – DNA molekulide – kahjustamisega. Hävitatud genoomiga rakk võib mõnda aega eksisteerida, kuid ei saa enam jaguneda, see tähendab, et kasvaja kasv peatub.
Kiiritusravi on kiiritusravi kõige leebem vorm. Lainekiirgus on pehmem kui korpuskulaarne kiirgus ja röntgenikiirgus on pehmem kui gammakiirgus.
Raseduse ajal on ioniseeriva kiirguse kasutamine ohtlik. Röntgenikiirgus on mutageenne ja võib lootel põhjustada kõrvalekaldeid. Röntgenravi ei sobi rasedusega: seda saab kasutada ainult siis, kui on juba otsustatud aborti teha. Fluoroskoopia piirangud on pehmemad, kuid esimestel kuudel on see ka rangelt keelatud.
Hädaolukorras asendatakse röntgenuuring magnetresonantstomograafiaga. Kuid ka esimesel trimestril püüavad nad seda vältida (see meetod ilmus hiljuti ja täiesti kindlalt räägitakse kahjulike tagajärgede puudumisest).
Ühemõtteline oht tekib kokkupuutel summaarse doosiga vähemalt 1 mSv (vanades ühikutes - 100 mR). Lihtsa röntgenpildiga (näiteks fluorograafia tegemisel) saab patsient umbes 50 korda vähem. Sellise annuse korraga saamiseks peate läbima üksikasjaliku kompuutertomograafia.
See tähendab, et pelgalt 1-2-kordse "röntgeni" tegemine raseduse varases staadiumis ei ähvarda tõsiste tagajärgedega (kuid parem on mitte riskida).
Röntgenikiirgust kasutatakse peamiselt pahaloomuliste kasvajate vastases võitluses. See meetod on hea, sest see on väga tõhus: tapab kasvaja. See on halb, sest terved kuded ei ole palju paremad, neil on palju kõrvaltoimeid. Eriti ohustatud on hematopoeesi organid.
Praktikas kasutatakse röntgenikiirguse mõju vähendamiseks tervetele kudedele erinevaid meetodeid. Kiired on suunatud sellise nurga all, et nende ristumispiirkonnas tekib kasvaja (selle tõttu toimub põhiline energia neeldumine just seal). Mõnikord tehakse protseduur liikumisel: patsiendi keha pöörleb kiirgusallika suhtes ümber kasvajat läbiva telje. Samal ajal on terved kuded kiiritusvööndis ainult mõnikord ja haiged - kogu aeg.
Röntgenikiirgust kasutatakse teatud artroosi ja sarnaste haiguste ning nahahaiguste ravis. Sellisel juhul väheneb valu sündroom 50-90%. Kuna sel juhul kasutatav kiirgus on pehmem, siis kasvajate ravis esinevatele kõrvaltoimeid ei täheldata.
Röntgenikiirgus (sünonüüm röntgenkiirtele) on laia lainepikkuste vahemikuga (8·10-6 kuni 10-12 cm). Röntgenkiirgus tekib siis, kui laetud osakesed, enamasti elektronid, aeglustuvad aine aatomite elektriväljas. Saadud kvantidel on erinev energia ja nad moodustavad pideva spektri. Maksimaalne footoni energia sellises spektris on võrdne langevate elektronide energiaga. In (vt) röntgenkvantide maksimaalne energia, väljendatuna kiloelektronvoltides, on arvuliselt võrdne torule rakendatud pinge suurusega, väljendatuna kilovoltides. Aine läbimisel interakteerub röntgenikiirgus selle aatomite elektronidega. Kuni 100 keV energiaga röntgenkvantide puhul on kõige iseloomulikum interaktsiooni tüüp fotoelektriline efekt. Sellise interaktsiooni tulemusena kulutatakse kvantenergia täielikult elektroni aatomikihist väljatõmbamiseks ja sellele kineetilise energia edastamiseks. Röntgenikvanti energia suurenemisega fotoelektrilise efekti tõenäosus väheneb ja valdavaks muutub kvantide hajumise protsess vabadel elektronidel – nn Comptoni efekt. Sellise interaktsiooni tulemusena tekib ka sekundaarne elektron ja lisaks lendab välja primaarse kvanti energiast väiksema energiaga kvant. Kui röntgenkvanti energia ületab ühe megaelektronvoldi, võib tekkida nn paaritumisefekt, mille käigus tekivad elektron ja positroon (vt.). Järelikult aine läbimisel röntgenkiirguse energia väheneb, s.t selle intensiivsus väheneb. Kuna sellisel juhul neelduvad suurema tõenäosusega madala energiaga kvantid, rikastatakse röntgenkiirgust kõrgema energiaga kvantidega. Seda röntgenkiirguse omadust kasutatakse kvantide keskmise energia suurendamiseks, st selle jäikuse suurendamiseks. Röntgenikiirguse kõvaduse suurenemine saavutatakse spetsiaalsete filtrite abil (vt.). Röntgenikiirgust kasutatakse röntgendiagnostika jaoks (vt) ja (vt). Vaata ka Ioniseeriv kiirgus.
Röntgenkiirgus (sünonüüm: röntgenikiirgus, röntgenikiirgus) - kvantelektromagnetkiirgus lainepikkusega 250 kuni 0,025 A (või energiakvandid 5 10 -2 kuni 5 10 2 keV). 1895. aastal avastas selle V. K. Roentgen. Röntgenkiirgusega külgnevat elektromagnetilise kiirguse spektraalpiirkonda, mille energiakvandid ületavad 500 keV, nimetatakse gammakiirguseks (vt); kiirgus, mille energiakvandid on alla 0,05 keV, on ultraviolettkiirgus (vt.).
Seega, esindades suhteliselt väikest osa suurest elektromagnetilise kiirguse spektrist, mis hõlmab nii raadiolaineid kui ka nähtavat valgust, levib röntgenkiirgus, nagu iga elektromagnetiline kiirgus, valguse kiirusel (vaakumis umbes 300 tuhat km/s). ) ja seda iseloomustab lainepikkus λ (kaugus, mille ulatuses kiirgus levib ühel võnkeperioodil). Röntgenkiirgusel on ka mitmeid muid laineomadusi (murdumine, interferents, difraktsioon), kuid neid on palju keerulisem jälgida kui pikema lainepikkusega kiirguse puhul: nähtav valgus, raadiolained.
Röntgenikiirguse spektrid: a1 - pidev bremsstrahlung-spekter 310 kV juures; a - pidev bremsstrahlung spekter 250 kV juures, a1 - spekter filtreeritud 1 mm Cu, a2 - spekter filtreeritud 2 mm Cu, b - K-seeria volframliinil.
Röntgenikiirguse tekitamiseks kasutatakse röntgentorusid (vt), milles kiirete elektronide interaktsiooni anoodaine aatomitega tekib kiirgus. Röntgenikiirgust on kahte tüüpi: bremsstrahlung ja iseloomulikud. Bremsstrahlung röntgenkiirgus, millel on pidev spekter, sarnaneb tavalise valge valgusega. Intensiivsuse jaotus sõltuvalt lainepikkusest (joonis) on kujutatud kõvera abil maksimumiga; pikkade lainete suunas langeb kõver õrnalt, lühikeste lainete suunas aga järsult ja katkeb teatud lainepikkusel (λ0), mida nimetatakse pideva spektri lühilainepikkuse piiriks. λ0 väärtus on pöördvõrdeline toru pingega. Bremsstrahlung tekib kiirete elektronide interaktsioonist aatomituumadega. Bremsstrahlungi intensiivsus on otseselt võrdeline anoodivoolu tugevusega, toru pinge ruuduga ja anoodimaterjali aatomarvuga (Z).
Kui röntgentorus kiirendatud elektronide energia ületab anoodaine kriitilise väärtuse (selle energia määrab toru pinge Vcr, mis on selle aine jaoks kriitiline), siis tekib iseloomulik kiirgus. Iseloomulik spekter on joon, selle spektrijooned moodustavad jada, mida tähistatakse tähtedega K, L, M, N.
K-seeria on lühima lainepikkusega, L-seeria pikema lainepikkusega, M- ja N-seeriaid täheldatakse ainult rasketes elementides (K-seeria volframi Vcr on 69,3 kv, L-seeria puhul 12,1 kv). Iseloomulik kiirgus tekib järgmiselt. Kiired elektronid löövad aatomi elektronid sisekestast välja. Aatom ergastab ja naaseb seejärel põhiolekusse. Sel juhul täidavad välistest, vähem seotud kestadest pärit elektronid sisemistes kestades vabanevad ruumid ning kiirguvad iseloomuliku kiirguse footonid, mille energia on võrdne aatomi ergastatud ja põhiolekus energiate vahega. Sellel erinevusel (ja seega ka footoni energial) on teatud väärtus, mis on iseloomulik igale elemendile. See nähtus on elementide röntgenspektraalanalüüsi aluseks. Joonisel on kujutatud volframi joonspekter pideva bremsstrahlungi spektri taustal.
Röntgentorus kiirendatud elektronide energia muundatakse peaaegu täielikult soojusenergiaks (anoodi kuumeneb sel juhul tugevalt), ainult tühine osa (umbes 1% 100 kV lähedasel pingel) muundatakse bremsstrahlung-energiaks. .
Röntgenikiirguse kasutamine meditsiinis põhineb röntgenikiirguse ainesse neeldumise seadustel. Röntgenikiirguse neeldumine on täielikult sõltumatu neeldumismaterjali optilistest omadustest. Värvitu ja läbipaistev pliiklaas, mida kasutatakse röntgeniruumide personali kaitsmiseks, neelab röntgenikiirgust peaaegu täielikult. Seevastu paberileht, mis ei ole valgusele läbipaistev, röntgenikiirgust ei nõrgenda.
Homogeense (st teatud lainepikkusega) röntgenkiirguse kiire intensiivsus neeldumiskihi läbimisel väheneb vastavalt eksponentsiaalseadusele (e-x), kus e on naturaallogaritmide alus (2,718) ja eksponent x on võrdne tootega massi sumbumise koefitsient (μ / p) cm 2 /g absorbendi paksuse kohta g / cm 2 (siin p on aine tihedus g / cm 3). Röntgenikiirgust nõrgendavad nii hajumine kui ka neeldumine. Vastavalt sellele on massi sumbumise koefitsient massi neeldumis- ja hajumistegurite summa. Massi neeldumistegur suureneb järsult neelduja aatomarvu (Z) suurenemisega (proportsionaalselt Z3 või Z5-ga) ja lainepikkuse suurenemisega (proportsionaalselt λ3-ga). Seda sõltuvust lainepikkusest täheldatakse neeldumisribades, mille piiridel koefitsient hüppab.
Massi hajumise koefitsient suureneb aine aatomarvu suurenedes. λ≥0,3Å puhul ei sõltu hajumistegur lainepikkusest, λ korral<0,ЗÅ он уменьшается с уменьшением λ.
Neeldumis- ja hajumistegurite vähenemine lainepikkuse kahanemisel põhjustab röntgenikiirguse läbitungimisvõime suurenemist. Luude massineeldumistegur [neeldumine on peamiselt tingitud Ca 3 (PO 4) 2 ] on peaaegu 70 korda suurem kui pehmete kudede puhul, kus neeldumine toimub peamiselt vee tõttu. See seletab, miks luude vari jääb röntgenülesvõtetel pehmete kudede taustal nii teravalt esile.
Ebahomogeense röntgenkiire levimisega läbi mis tahes keskkonna koos intensiivsuse vähenemisega kaasneb spektraalse koostise muutus, kiirguse kvaliteedi muutus: spektri pikalaineline osa neeldub suuremal määral kui lühilaineline osa, muutub kiirgus ühtlasemaks. Spektri pika lainepikkuse osa välja filtreerimine võimaldab parandada sügaval inimese kehas paiknevate koldete röntgenteraapia käigus süva- ja pinnadoosi suhet (vt röntgenfiltrid). Ebahomogeense röntgenkiire kvaliteedi iseloomustamiseks kasutatakse mõistet "poolne sumbuskiht (L)" - ainekiht, mis nõrgendab kiirgust poole võrra. Selle kihi paksus sõltub toru pingest, filtri paksusest ja materjalist. Poolsummutuskihtide mõõtmiseks kasutatakse tsellofaani (energiaga kuni 12 keV), alumiiniumi (20–100 keV), vaske (60–300 keV), pliid ja vaske (>300 keV). Pingetel 80–120 kV tekitatud röntgenikiirguse puhul võrdub 1 mm vase filtreerimisvõimega 26 mm alumiiniumiga, 1 mm pliid võrdub 50,9 mm alumiiniumiga.
Röntgenikiirguse neeldumine ja hajumine on tingitud selle korpuskulaarsetest omadustest; Röntgenikiirgus interakteerub aatomitega kehakeste (osakeste) - footonite voona, millest igaühel on teatud energia (pöördvõrdeline röntgenikiirte lainepikkusega). Röntgeni footonite energiavahemik on 0,05-500 keV.
Röntgenkiirguse neeldumine on tingitud fotoelektrilisest efektist: footoni neeldumisega elektronkihi poolt kaasneb elektroni väljutamine. Aatom ergastab ja naastes põhiolekusse kiirgab iseloomulikku kiirgust. Kiirgav fotoelektron kannab endaga kaasa kogu footoni energia (miinus elektroni sidumisenergia aatomis).
Röntgenkiirguse hajumine on tingitud hajutava keskkonna elektronidest. On olemas klassikaline hajumine (kiirguse lainepikkus ei muutu, kuid levimise suund muutub) ja lainepikkuse muutumisega hajumine - Comptoni efekt (hajutatud kiirguse lainepikkus on suurem kui langeva lainepikkus). Viimasel juhul käitub footon nagu liikuv pall ning footonite hajumine toimub Comntoni kujundliku väljendi kohaselt nagu piljardimäng footonite ja elektronidega: elektroniga põrkudes kannab footon osa oma energiast üle. sellele ja hajub, omades juba vähem energiat (vastavalt hajutatud kiirguse lainepikkus suureneb), lendab elektron aatomist välja tagasilöögienergiaga (neid elektrone nimetatakse Comptoni elektronideks ehk tagasilöögielektronideks). Röntgenikiirguse energia neeldumine toimub sekundaarsete elektronide (Comptoni ja fotoelektronide) moodustumisel ja neile energia ülekandmisel. Aine massiühikule ülekantud röntgenkiirguse energia määrab röntgenkiirguse neeldunud doosi. Selle annuse ühik 1 rad vastab 100 erg/g. Absorberi aines neeldunud energia tõttu toimuvad mitmed sekundaarsed protsessid, mis on röntgendosimeetria jaoks olulised, kuna just neil põhinevad röntgenikiirguse mõõtmismeetodid. (vt Dosimeetria).
Kõik gaasid ja paljud vedelikud, pooljuhid ja dielektrikud suurendavad röntgenikiirguse mõjul elektrijuhtivust. Juhtivuse leiavad parimad isoleermaterjalid: parafiin, vilgukivi, kumm, merevaik. Juhtivuse muutus on tingitud keskkonna ioniseerumisest, s.o neutraalsete molekulide eraldumisest positiivseteks ja negatiivseteks ioonideks (ionisatsiooni tekitavad sekundaarsed elektronid). Ionisatsiooni õhus kasutatakse röntgenkiirguse ekspositsioonidoosi (doos õhus) määramiseks, mida mõõdetakse röntgenikiirguse (vt Ioniseeriva kiirguse doosid). 1 r annuse korral on neeldunud doos õhus 0,88 rad.
Röntgenikiirguse toimel aine molekulide ergastamise tulemusena (ja ioonide rekombinatsiooni käigus) ergastub paljudel juhtudel aine nähtav kuma. Röntgenkiirguse suure intensiivsusega täheldatakse õhu, paberi, parafiini jms nähtavat kuma (metallid on erand). Suurima nähtava valguse saagise annavad sellised kristalsed fosforid nagu Zn·CdS·Ag-fosfor ja teised, mida kasutatakse fluoroskoopias ekraanide jaoks.
Röntgenikiirguse toimel võivad aines toimuda ka erinevad keemilised protsessid: hõbehalogeniidide lagunemine (röntgenikiirguses kasutatav fotoefekt), vee ja vesinikperoksiidi vesilahuste lagunemine, tselluloidi omadused (hägusus ja kampri vabanemine), parafiini (hägusus ja pleegitamine) .
Täieliku muundamise tulemusena muundatakse kogu keemiliselt inertses aines neeldunud röntgenkiirgus soojuseks. Väga väikese soojushulga mõõtmiseks on vaja ülitundlikke meetodeid, kuid see on peamine meetod röntgenikiirguse absoluutseks mõõtmiseks.
Röntgenkiirgusega kokkupuutest tulenevad sekundaarsed bioloogilised mõjud on meditsiinilise kiiritusravi aluseks (vt.). Röntgenikiirgus, mille kvantid on 6–16 keV (efektiivsed lainepikkused 2–5 Å), neelduvad peaaegu täielikult inimkeha kudede nahas; neid nimetatakse piirikiirteks või mõnikord ka Bucca kiirteks (vt Bucca rays). Sügava röntgenteraapia jaoks kasutatakse kõva filtreeritud kiirgust efektiivsete energiakvanditega 100 kuni 300 keV.
Röntgenikiirguse bioloogilist mõju tuleks arvesse võtta mitte ainult röntgenteraapias, vaid ka röntgendiagnostikas, aga ka kõigil muudel röntgenkiirgusega kokkupuutumise juhtudel, mis nõuavad kiirguskaitse kasutamist ( vaata).
VENEMAA FÖDERAATSIOONI FÖDERAALNE HARIDUSAMET
RIIKLIK HARIDUSASUTUS
KÕRGHARIDUS
MOSKVA RIIKLIK TERASE JA SULAMITE INSTITUUT
(TEHNOLOOGIAÜLIKOOL)
NOVOTROITSKI HARU
OEND osakond
KURSUSETÖÖ
Distsipliin: füüsika
Teema: Röntgen
Õpilane: Nedorezova N.A.
Rühm: EiU-2004-25, nr З.К.: 04Н036
Kontrollis: Ozhegova S.M.
Sissejuhatus
1. peatükk
1.1 Roentgen Wilhelm Conradi elulugu
1.2 Röntgenikiirguse avastamine
2. peatükk
2.1 Röntgenikiirguse allikad
2.2 Röntgenikiirguse omadused
2.3 Röntgenikiirguse registreerimine
2.4 Röntgenikiirguse kasutamine
3. peatükk
3.1 Kristallstruktuuri puuduste analüüs
3.2 Spektri analüüs
Järeldus
Kasutatud allikate loetelu
Rakendused
Harv inimene pole röntgenikabinetist läbi käinud. Röntgenpildis tehtud pildid on kõigile tuttavad. 1995. aastal oli see avastus 100 aastat vana. Raske on ette kujutada, kui suurt huvi see sajand tagasi äratas. Mehe käes osutus aparaat, millega oli võimalik näha nähtamatut.
Seda nähtamatut kiirgust, mis on võimeline tungima, ehkki erineval määral, kõigisse ainetesse, mis on umbes 10–8 cm lainepikkusega elektromagnetkiirgus, nimetati selle avastanud Wilhelm Roentgeni auks röntgenkiirguseks.
Nagu nähtav valgus, põhjustab röntgenikiirgus fotofilmi mustaks muutumist. See omadus on meditsiini, tööstuse ja teadusuuringute jaoks väga oluline. Uuritavat objekti läbides ja seejärel filmile langedes kujutab röntgenkiirgus sellel oma sisemist struktuuri. Kuna röntgenikiirguse läbitungimisvõime on erinevate materjalide puhul erinev, annavad sellele vähem läbipaistvad objekti osad fotol heledamad alad kui need, millest kiirgus hästi läbi tungib. Seega on luukoed röntgenikiirgusele vähem läbipaistvad kui naha ja siseorganite kuded. Seetõttu on röntgenpildil näha luud heledamate piirkondadena ja kiirgusele vähem läbipaistev murdekoht on üsna hõlpsasti tuvastatav. Röntgenpilti kasutatakse ka hambaravis kaariese ja abstsesside avastamiseks hambajuurtes, samuti tööstuses valandite, plastide ja kummide pragude tuvastamiseks, keemias ühendite analüüsimiseks ning füüsikas kristallide struktuuri uurimiseks. .
Röntgeni avastusele järgnesid katsed teiste teadlaste poolt, kes avastasid palju uusi omadusi ja võimalusi selle kiirguse kasutamiseks. Suure panuse andsid M. Laue, W. Friedrich ja P. Knipping, kes 1912. aastal demonstreerisid röntgenkiirte difraktsiooni kristalli läbimisel; W. Coolidge, kes 1913. aastal leiutas kuumutatud katoodiga kõrgvaakumröntgentoru; G. Moseley, kes tegi 1913. aastal kindlaks seose kiirguse lainepikkuse ja elemendi aatomnumbri vahel; G. ja L. Braggi, kes said 1915. aastal Nobeli preemia röntgendifraktsioonianalüüsi põhialuste väljatöötamise eest.
Selle kursusetöö eesmärk on uurida röntgenkiirguse nähtust, avastamise ajalugu, omadusi ja teha kindlaks selle rakendusala.
Wilhelm Conrad Roentgen sündis 17. märtsil 1845 Saksamaa piirialal Hollandiga Lenepe linnas. Tehnilise hariduse omandas ta Zürichis samas Kõrgemas Tehnikakoolis (Polütehnikumis), kus Einstein hiljem õppis. Kirg füüsika vastu sundis teda pärast kooli lõpetamist 1866. aastal kehalist kasvatust jätkama.
1868. aastal kaitses ta väitekirja filosoofiadoktori kraadi saamiseks, töötas füüsikaosakonna assistendina algul Zürichis, seejärel Giessenis ja seejärel Strasbourgis (1874-1879) Kundti juures. Siin läbis Roentgen hea eksperimentaalkooli ja temast sai esmaklassiline eksperimenteerija. Osa olulisest uurimistööst viis Röntgen läbi koos oma õpilase, nõukogude füüsika ühe rajaja A.F. Ioff.
Teaduslikud uuringud on seotud elektromagnetismi, kristallfüüsika, optika ja molekulaarfüüsikaga.
1895. aastal avastas ta ultraviolettkiirte (röntgenikiirte) lainepikkusest lühema lainepikkusega kiirguse, mida hiljem nimetati röntgenkiirteks, ning uuris nende omadusi: võimet peegelduda, neelata, ioniseerida õhku jne. Ta pakkus välja röntgenikiirte saamiseks toru õige konstruktsiooni - kaldus plaatina antikatoodi ja nõgusa katood: ta oli esimene, kes pildistas röntgenikiirgust kasutades. Ta avastas 1885. aastal elektriväljas liikuva dielektriku magnetvälja (nn "röntgeni vool").Tema kogemus näitas selgelt, et magnetväli tekib liikuvate laengute tõttu ning see oli oluline X. Lorentzi voolu loomisel. elektroonikateooria.Märkimisväärne hulk Röntgeni töid on pühendatud vedelike, gaaside, kristallide, elektromagnetiliste nähtuste omaduste uurimisele, avastas elektriliste ja optiliste nähtuste vahelise seose kristallides.Tema nime kandvate kiirte avastamiseks avastas Roentgen 1901. aastal oli füüsikute seas esimene, kellele anti Nobeli preemia.
Aastast 1900 kuni oma elu viimaste päevadeni (suri 10. veebruaril 1923) töötas ta Müncheni ülikoolis.
19. sajandi lõpp iseloomustas suurenenud huvi elektri gaaside kaudu liikumise nähtuste vastu. Isegi Faraday uuris neid nähtusi tõsiselt, kirjeldas erinevaid tühjenemise vorme, avastas helendavas gaasisambas tumeda ruumi. Faraday tume ruum eraldab sinaka katoodhõõgu roosakast anoodihõõgust.
Gaasi haruldase edasine suurenemine muudab märkimisväärselt hõõgumise olemust. Matemaatik Plücker (1801-1868) avastas 1859. aastal piisavalt tugeva harvendamise korral katoodist lähtuva nõrgalt sinaka kiirtekiire, mis jõudis anoodini ja pani toru klaasi hõõguma. Plückeri õpilane Gittorf (1824-1914) jätkas 1869. aastal oma õpetaja uurimistööd ja näitas, et kui katoodi ja selle pinna vahele asetada tahke keha, tekib toru fluorestseeruvale pinnale selge vari.
Goldstein (1850-1931), uurides kiirte omadusi, nimetas neid katoodkiirteks (1876). Kolm aastat hiljem tõestas William Crookes (1832-1919) katoodkiirte materiaalset olemust ja nimetas neid "kiirgusaineks" - aineks erilises neljandas olekus. Tema tõendid olid veenvad ja selged. Näidati katseid "Crookesi toruga". hiljem kõigis kehalistes klassides . Katoodkiire kõrvalekaldumine magnetvälja mõjul Crookesi torus on muutunud klassikaliseks kooliesitluseks.
Katoodkiirte elektrilise läbipainde katsed ei olnud aga nii veenvad. Hertz sellist kõrvalekallet ei tuvastanud ja jõudis järeldusele, et katoodkiir on eetris võnkuv protsess. Katoodkiirtega katsetades näitas Hertzi õpilane F. Lenard 1893. aastal, et need läbivad alumiiniumfooliumiga kaetud akna ja tekitavad aknataguses ruumis kuma. Hertz pühendas oma viimase 1892. aastal avaldatud artikli katoodkiirte läbimise nähtusele läbi õhukeste metallkehade. See algas sõnadega:
„Katoodkiired erinevad valgusest olulisel määral oma võime poolest tahkeid aineid läbistada.“ Kirjeldades katsete tulemusi katoodkiirte läbimise kohta läbi kulla, hõbeda, plaatina, alumiiniumi jt lehtede, märgib Hertz, et ta ei teinud seda. jälgige nähtuste erilisi erinevusi Kiired ei läbi lehti sirgjooneliselt, vaid hajuvad difraktsiooni teel.Katoodkiirte olemus oli endiselt ebaselge.
Just selliste Crookesi, Lenardi ja teiste torudega katsetas Würzburgi professor Wilhelm Konrad Roentgen 1895. aasta lõpus. Ükskord pärast katse lõppu sulges ta toru musta papist kaanega, kustutas tule, kuid ei lülitanud välja toru toitnud induktiivpooli, ta märkas toru lähedal asuva baariumtsüanogeeni ekraani sära. Sellest asjaolust rabatuna hakkas Roentgen ekraaniga katsetama. Oma esimeses raportis "Uut tüüpi kiirtest", 28. detsembril 1895, kirjutas ta nendest esimestest katsetest: "Baariumplaatinatsüaniidiga kaetud paberitükk torule lähenedes, suletud õhukese musta pappkaanega mis sobib sellele piisavalt tihedalt, iga tühjenemisega vilgub see ereda valgusega: see hakkab fluorestseerima. Fluorestsents on nähtav piisava tumenemise korral ja ei sõltu sellest, kas toome paberi, mille külg on kaetud baariumsünerogeeniga või mitte. Fluorestsents on märgatav isegi kahe meetri kaugusel torust.
Hoolikas uurimine näitas Roentgenile, et "must papp, mis ei ole läbipaistev ei päikese nähtavale ja ultraviolettkiirtele ega ka elektrikaare kiirtele, on läbi imbunud mingisugusest fluorestseeruvast ainest." Roentgen uuris selle "aine" läbitungimisvõimet. , mida ta nimetas lühiduseks "röntgenikiirguseks", erinevate ainete jaoks.Ta leidis, et kiired läbivad vabalt paberit, puitu, eboniiti, õhukesi metallikihte, kuid plii mõjub tugevalt edasi.
Seejärel kirjeldab ta sensatsioonilist kogemust:
"Kui hoiate kätt väljalasketoru ja ekraani vahel, näete luude tumedaid varje käe enda varju nõrkades piirjoontes." See oli esimene inimkeha röntgenuuring.
Need kaadrid jätsid tohutu mulje; avastus polnud veel lõppenud ja röntgendiagnostika oli juba oma teekonda alustanud. "Minu labor oli üle ujutatud arstidega, kes tõid kohale patsiente, kes kahtlustasid, et neil on nõelad erinevates kehaosades," kirjutas inglise füüsik Schuster.
Juba pärast esimesi katsetusi tegi Roentgen kindlalt kindlaks, et röntgenkiired erinevad katoodkiirtest, need ei kanna laengut ega kaldu magnetvälja poolt kõrvale, kuid neid ergastab katoodkiired. "Röntgenikiirgus ei ole katoodiga identne kiirtega, kuid need erutavad neid väljalasketoru klaasseintes, ”kirjutas Roentgen.
Ta tuvastas ka, et nad ei eruta mitte ainult klaasist, vaid ka metallidest.
Mainides Hertz-Lenardi hüpoteesi, et katoodkiired "on eetris esinev nähtus", märgib Roentgen, et "me võime öelda midagi sarnast oma kiirte kohta". Siiski ei õnnestunud tal tuvastada kiirte lainelisi omadusi, need "käituvad teisiti kui seni teadaolevad ultraviolett-, nähtavad, infrapunakiired". Oma keemiliselt ja luminestsentstegevuselt on nad Roentgeni sõnul sarnased ultraviolettkiirtega. Esimeses sõnumit, väljendas ta hiljem jäetud oletust, et need võivad olla eetris olevad pikilained.
Röntgeni avastus äratas teadusmaailmas suurt huvi. Tema katseid korrati peaaegu kõigis maailma laborites. Moskvas kordas neid P.N. Lebedev. Peterburis leidis raadio A.S. Popov katsetas röntgenikiirgust, demonstreeris neid avalikel loengutel, saades erinevaid röntgenikiirgusid. Cambridge'is D.D. Thomson rakendas kohe röntgenkiirte ioniseerivat toimet, et uurida elektri läbipääsu läbi gaaside. Tema uurimistöö viis elektroni avastamiseni.
Röntgenkiirgus – elektromagnetiline ioniseeriv kiirgus, mis hõivab gamma- ja ultraviolettkiirguse vahelise spektripiirkonna lainepikkustel 10 -4 kuni 10 3 (10 -12 kuni 10 -5 cm).R. l. lainepikkusega λ< 2 условно называются жёсткими, с λ >2 - pehme.
Kõige tavalisem röntgenikiirguse allikas on röntgenitoru.
Röntgenikiirte struktuurianalüüsis kasutatakse röntgentorusid
Röntgentorude põhiomadused on maksimaalne lubatud kiirenduspinge (1-500 kV), elektrooniline vool (0,01 mA - 1A), anoodi poolt hajutatud erivõimsus (10-10 4 W / mm 2), koguvõimsustarve (0,002 W – 60 kW) ja fookuse suurused (1 µm – 10 mm). Röntgentoru efektiivsus on 0,1-3%.
Mõned radioaktiivsed isotoobid võivad olla ka röntgenikiirguse allikad.
Mitme GeV energiaga sünkrotronid ja elektronide salvestamise rõngad võivad olla pehmete röntgenikiirte allikad, mille λ suurus on kümneid ja sadu. Intensiivsuselt ületab sünkrotronide röntgenikiirgus röntgentoru kiirgust spektri määratud piirkonnas 2-3 suurusjärku.
Looduslikud röntgenikiirguse allikad - Päike ja muud kosmoseobjektid.
Olenevalt röntgenkiirte tekkemehhanismist võivad nende spektrid olla pidevad (bremsstrahlung) või joonelised (karakteristikud). Kiiresti laetud osakesed kiirgavad pidevat röntgenikiirguse spektrit nende aeglustumise tulemusena, kui nad suhtlevad sihtaatomitega; see spekter saavutab märkimisväärse intensiivsuse ainult siis, kui sihtmärki pommitatakse elektronidega. Bremsstrahlung röntgenkiirte intensiivsus jaotub kõikidele sagedustele kuni kõrgsageduspiirini 0, mille juures footoni energia h 0 (h on Plancki konstant
Joonkiirgus tekib pärast aatomi ioniseerimist elektronide väljutamisega ühest selle sisekestest. Selline ionisatsioon võib tuleneda aatomi kokkupõrkest kiire osakese, näiteks elektroniga (primaarne röntgenikiirgus) või footoni neeldumine aatomi poolt (fluorestseeruv röntgenikiirgus). Ioniseeritud aatom satub algkvantolekusse ühel kõrge energiatasemega ja 10 -16 -10 -15 sekundi pärast läheb lõppolekusse madalama energiaga. Sel juhul võib aatom eraldada liigse energia teatud sagedusega footoni kujul. Sellise kiirguse spektrijoonte sagedused on iseloomulikud iga elemendi aatomitele, seepärast nimetatakse joonröntgeni spektrit iseloomulikuks. Selle spektri joonsageduse sõltuvus aatomarvust Z määratakse Moseley seadusega.
Moseley seadus, seadus, mis seob keemilise elemendi iseloomuliku röntgenkiirguse spektrijoonte sagedust selle seerianumbriga. G. Moseley katseliselt paigaldatud
kus R on Rydbergi konstant
Moseley seadus oli ümberlükkamatu tõestus elementide õigest paigutusest elementide perioodilises tabelis
Kooskõlas Moseley seadusega ei näita röntgenikiirguse iseloomulikud spektrid optilistele spektritele omaseid perioodilisi mustreid. See näitab, et kõigi iseloomulikes röntgenispektrites esinevate elementide aatomite sisemised elektronkestad on sarnase struktuuriga.
Hilisemad katsed näitasid elementide üleminekurühmade puhul mõningaid kõrvalekaldeid lineaarsest sõltuvusest, mis on seotud väliste elektronkihtide täitumise järjekorra muutumisega, aga ka raskete aatomite puhul, mis ilmnesid relativistlike mõjude tulemusena (tinglikult seletatav asjaolu, et sisemiste kiirused on võrreldavad valguse kiirusega).
Olenevalt mitmetest teguritest - tuumas olevate nukleonide arvust (isotooniline nihe), väliste elektronkihtide olekust (keemiline nihe) jne - võib spektrijoonte asukoht Moseley diagrammil mõnevõrra muutuda. Nende nihete uurimine võimaldab saada üksikasjalikku teavet aatomi kohta.
Väga õhukeste sihtmärkide poolt kiiratavad Bremsstrahlung-röntgenikiirgus on nulli lähedal täielikult polariseeritud; kui 0 väheneb, väheneb polarisatsiooniaste. Iseloomulik kiirgus ei ole reeglina polariseeritud.
Kui röntgenkiired interakteeruvad ainega, võib tekkida fotoelektriline efekt.
Kui röntgenikiirgus läbib ainekihi paksusega x, väheneb nende esialgne intensiivsus I 0 väärtuseni I = I 0 e - μ x, kus μ on sumbumiskoefitsient. I sumbumine toimub kahe protsessi tõttu: röntgenfootonite neeldumine aine poolt ja nende suuna muutumine hajumisel. Spektri pika lainepikkusega piirkonnas on ülekaalus röntgenkiirte neeldumine, lühikese lainepikkusega piirkonnas nende hajumine. Neeldumisaste suureneb Z ja λ suurenedes kiiresti. Näiteks kõva röntgenikiirgus tungib vabalt läbi õhukihi ~ 10 cm; 3 cm paksune alumiiniumplaat nõrgendab röntgenikiirgust λ = 0,027 poole võrra; pehmed röntgenikiirgused neelduvad oluliselt õhus ning nende kasutamine ja uurimine on võimalik ainult vaakumis või nõrgalt neelduvas gaasis (näiteks He). Röntgenikiirguse neeldumisel aine aatomid ioniseeritakse.
Röntgenikiirguse mõju elusorganismidele võib olla kasulik või kahjulik, olenevalt nende poolt kudedes tekitatavast ionisatsioonist. Kuna röntgenikiirguse neeldumine sõltub λ-st, ei saa nende intensiivsus olla röntgenikiirte bioloogilise mõju mõõt. Röntgenikiirguse mõõtmist kasutatakse selleks, et mõõta röntgenkiirguse mõju ainele.
Röntgenikiirguse hajumine suurte Z ja λ piirkonnas toimub peamiselt ilma λ muutumiseta ja seda nimetatakse koherentseks hajumiseks, samas kui väikeste Z ja λ piirkonnas see reeglina suureneb (ebaühtlane hajumine). Röntgenikiirguse ebaühtlast hajumist on kahte tüüpi – Comptoni ja Ramani. Comptoni hajumises, millel on mitteelastse korpuskulaarse hajumise iseloom, lendab röntgenfootoni poolt osaliselt kaotatud energia tõttu aatomi kestast välja tagasilöögielektron. Sel juhul footoni energia väheneb ja selle suund muutub; λ muutus sõltub hajumise nurgast. Suure energiaga röntgenfootoni Ramani hajumisel valgusaatomi poolt kulub väike osa selle energiast aatomi ioniseerimisele ja footoni liikumise suund muutub. Selliste footonite muutumine ei sõltu hajumise nurgast.
Röntgenikiirguse murdumisnäitaja n erineb 1-st väga väikese koguse δ = 1-n ≈ 10 -6 -10 -5 võrra. Röntgenikiirguse faasikiirus keskkonnas on suurem kui valguse kiirus vaakumis. Röntgenikiirguse kõrvalekalle üleminekul ühest keskkonnast teise on väga väike (mõned kaareminutid). Kui röntgenikiirgus langeb vaakumist keha pinnale väga väikese nurga all, toimub nende täielik välispeegeldus.
Inimese silm ei ole röntgenikiirguse suhtes tundlik. röntgen
kiired salvestatakse spetsiaalse röntgenfilmi abil, mis sisaldab suurenenud kogust Ag, Br. Piirkonnas λ<0,5 чувствительность этих плёнок быстро падает и может быть
искусственно повышена плотно прижатым к плёнке флуоресцирующим экраном. В
области λ>5, tavalise positiivse filmi tundlikkus on üsna kõrge ja selle terad on palju väiksemad kui röntgenkile terad, mis suurendab eraldusvõimet. λ suurusjärgus kümneid ja sadu toimib röntgenikiirgus ainult fotograafilise emulsiooni kõige õhemale pinnakihile; kile tundlikkuse suurendamiseks sensibiliseeritakse see luminestsentsõlidega. Röntgendiagnostikas ja vigade tuvastamisel kasutatakse mõnikord röntgenikiirguse salvestamiseks elektrofotograafiat.
Suure intensiivsusega röntgenikiirgust saab salvestada ionisatsioonikambri abil
Röntgenikiirgust kasutatakse meditsiinis kõige laialdasemalt röntgendiagnostikas.
Röntgeni struktuurianalüüs
Röntgenmikroskoopia
Kosmosest tulev röntgenikiirgus kannab teavet kosmiliste kehade keemilise koostise ja ruumis toimuvate füüsikaliste protsesside kohta. Röntgenastronoomia tegeleb kosmilise röntgenikiirte uurimisega
Röntgendifraktsioonanalüüsi üks peamisi ülesandeid on materjali reaalse ehk faasilise koostise määramine. Röntgendifraktsioonimeetod on otsene ja seda iseloomustab kõrge töökindlus, kiirus ja suhteline odavus. Meetod ei nõua suur hulk aineid, saab analüüsi teha ilma detaili hävitamata. Kvalitatiivse faasianalüüsi kasutusvaldkonnad on väga mitmekesised nii teaduslikul uurimisel kui ka tootmise kontrollimisel. Saate kontrollida metallurgilise tootmise tooraine koostist, sünteesitooteid, töötlemist, faasimuutuste tulemust termilise ja keemilis-termilise töötlemise käigus, analüüsida erinevaid katteid, õhukesi kilesid jne.
Iga faasi, millel on oma kristallstruktuur, iseloomustab teatud tasanditevaheliste kauguste d / n diskreetsete väärtuste kogum maksimaalsest ja allapoole, mis on omane ainult sellele faasile. Nagu Wulf-Braggi võrrandist järeldub, vastab iga tasanditevahelise kauguse väärtus polükristallilise proovi röntgeni mustri joonele teatud nurga θ all (lainepikkuse λ antud väärtusel). Seega vastab teatud joonte süsteem (difraktsioonimaksimumid) röntgendifraktsioonimustri iga faasi teatud tasanditevaheliste kauguste komplektile. Nende joonte suhteline intensiivsus röntgenpildis sõltub eelkõige faasi struktuurist. Seega, määrates röntgenpildil joonte asukoha (selle nurga θ) ja teades kiirguse lainepikkust, mille juures röntgenülesvõte tehti, on võimalik Wulfi abil määrata tasanditevaheliste kauguste d/n väärtused. -Braggi valem:
/n = λ/ (2sin θ). (1)
Olles määranud uuritava materjali d/n hulga ja võrreldes seda varem teadaolevate puhaste ainete, nende erinevate ühendite d/n andmetega, on võimalik kindlaks teha, millist faasi antud materjal sisaldab. Tuleb rõhutada, et määratakse kindlaks faasid, mitte keemiline koostis, kuid viimast saab mõnikord järeldada, kui on olemas lisaandmeid konkreetse faasi elementaarse koostise kohta. Kvalitatiivse faasianalüüsi ülesannet hõlbustab oluliselt see, kui on teada uuritava materjali keemiline koostis, sest siis on võimalik teha esialgseid eeldusi antud juhul võimalike faaside kohta.
Faasianalüüsi võtmeks on d/n ja joone intensiivsuse täpne mõõtmine. Kuigi seda on difraktomeetriga põhimõtteliselt lihtsam saavutada, on kvalitatiivse analüüsi fotomeetodil mõned eelised, eelkõige tundlikkuse (võime tuvastada väikese koguse faasi olemasolu proovis) ja ka analüüsi lihtsuse osas. eksperimentaalne tehnika.
D/n arvutamine röntgeni mustri põhjal tehakse Wulf-Braggi võrrandi abil.
λ väärtusena selles võrrandis kasutatakse tavaliselt λ α cf K-seeriat:
λ α cf = (2λ α1 + λ α2) /3 (2)
Mõnikord kasutatakse K α1 rida. Kõigi röntgenikiirte joonte difraktsiooninurkade θ määramine võimaldab arvutada d / n vastavalt võrrandile (1) ja eraldada β-jooned (kui (β-kiirte) filtrit ei olnud).
Kõik tõelised ühekristallilised ja veelgi enam polükristallilised materjalid sisaldavad teatud struktuurilisi ebatäiuslikkust (punktdefektid, dislokatsioonid, erinevat tüüpi liidesed, mikro- ja makropinged), millel on väga tugev mõju kõikidele struktuuritundlikele omadustele ja protsessidele.
Struktuursed ebatäiuslikkused põhjustavad erineva iseloomuga kristallvõre moonutusi ja sellest tulenevalt erinevat tüüpi muutusi difraktsioonimustris: aatomitevaheliste ja tasanditevaheliste kauguste muutumine põhjustab difraktsioonimaksimumide nihke, mikropinged ja alamstruktuuri hajuvus põhjustavad alamstruktuuri laienemist. difraktsioonimaksimumidest, võre mikromoonutustest - kuni nende maksimumide intensiivsuse muutumiseni põhjustavad dislokatsioonide esinemine röntgenikiirte läbimisel anomaalseid nähtusi ja sellest tulenevalt lokaalseid kontrasti ebahomogeensusi röntgeni topogrammidel jne.
Sellest tulenevalt on röntgendifraktsioonanalüüs üks kõige informatiivsemaid meetodeid struktuursete puuduste, nende tüübi ja kontsentratsiooni ning nende jaotuse olemuse uurimiseks.
Traditsiooniline otsene röntgendifraktsiooni meetod, mida rakendatakse statsionaarsetel difraktomeetritel, võimaldab nende konstruktsiooniomaduste tõttu pingeid ja deformatsioone kvantitatiivselt määrata ainult väikestel osadest või esemetest lõigatud proovidel.
Seetõttu on praegu käimas üleminek statsionaarsetelt väikesemõõtmelistelt kaasaskantavatele röntgendifraktomeetritele, mis annavad hinnangu osade või esemete materjali pingetele nende valmistamise ja töötamise etappides purunemata.
DRP * 1 seeria kaasaskantavad röntgendifraktomeetrid võimaldavad kontrollida jääk- ja efektiivseid pingeid suurtes osades, toodetes ja konstruktsioonides ilma neid hävitamata.
Windowsi keskkonnas olev programm võimaldab mitte ainult pingeid reaalajas "sin 2 ψ" meetodil määrata, vaid jälgida ka faasikompositsiooni ja tekstuuri muutumist. Lineaarkoordinaatide detektor tagab samaaegse registreerimise difraktsiooninurkade 2θ = 43° juures. Seadme kiirgusohutuse tagavad väikesemõõtmelised suure heledusega ja väikese võimsusega (5 W) "Fox" tüüpi röntgentorud, milles kiiritatud alast 25 cm kaugusel on kiirgustase võrdne loomuliku tausta tase. DRP-seeria seadmeid kasutatakse pingete määramiseks metalli vormimise, lõikamise, lihvimise, kuumtöötlemise, keevitamise, pinnakarastamise erinevates etappides, et optimeerida neid tehnoloogilisi toiminguid. Kontrollimine indutseeritud jääksurvepingete taseme languse üle eriti kriitilistes toodetes ja konstruktsioonides nende töö ajal võimaldab toote kasutusest kõrvaldada enne selle hävimist, vältides võimalikke õnnetusi ja katastroofe.
Koos selle materjali aatomi kristallstruktuuri ja faasikoostise määramisega täielikud omadused selle keemilise koostise määramine on kohustuslik.
Üha enam kasutatakse nendel eesmärkidel praktikas erinevaid nn instrumentaalseid spektraalanalüüsi meetodeid. Igal neist on oma eelised ja rakendused.
Üks oluline nõue on paljudel juhtudel, et kasutatav meetod tagaks analüüsitava objekti ohutuse; Just neid analüüsimeetodeid käsitletakse selles osas. Järgmiseks kriteeriumiks, mille järgi käesolevas osas kirjeldatud analüüsimeetodid valiti, on nende asukoht.
Fluorestsentsröntgeni spektraalanalüüsi meetod põhineb üsna kõva röntgenkiirguse (röntgentorust) tungimisel analüüsitavasse objekti, mis tungib mitme mikromeetri suurusjärku paksusesse kihti. Sel juhul objektil tekkiv iseloomulik röntgenkiirgus võimaldab saada keskmisi andmeid selle keemilise koostise kohta.
Aine elemendilise koostise määramiseks saab kasutada röntgentoru anoodile asetatud ja elektronpommitamisele allutatud proovi iseloomuliku röntgenispektri analüüsi - emissioonimeetodit ehk spektri analüüsi. röntgentorust või muust allikast pärineva kõva röntgenkiirgusega kiiritatud proovi sekundaarne (fluorestseeruv) röntgenkiirgus – fluorestsentsmeetod.
Emissioonimeetodi puuduseks on esiteks vajadus asetada proov röntgentoru anoodile, millele järgneb evakueerimine vaakumpumpadega; ilmselgelt ei sobi see meetod sulavate ja lenduvate ainete jaoks. Teine puudus on seotud asjaoluga, et isegi tulekindlad objektid saavad elektronpommitamise tõttu kahjustatud. Fluorestseeruv meetod on nendest puudustest vaba ja seetõttu on sellel palju laiem rakendus. Fluorestsentsmeetodi eeliseks on ka bremsstrahlungi puudumine, mis parandab analüüsi tundlikkust. Mõõdetud lainepikkuste võrdlemine keemiliste elementide spektrijoonte tabelitega on kvalitatiivse analüüsi aluseks ning prooviainet moodustavate erinevate elementide spektrijoonte suhtelised intensiivsused on kvantitatiivse analüüsi aluseks. Iseloomuliku röntgenkiirguse ergastamise mehhanismi vaagimisel on selge, et ühe või teise seeria kiirgused (K või L, M jne) tekivad samaaegselt ning joonte intensiivsuste suhe seeria sees on alati konstantne. Seetõttu ei määra selle või selle elemendi olemasolu mitte üksikute ridade, vaid ridade kui terviku abil (välja arvatud kõige nõrgemad, võttes arvesse selle elemendi sisu). Suhteliselt kergete elementide puhul kasutatakse K-seeria liinide analüüsi, raskete elementide puhul L-seeria liine; erinevates tingimustes (olenevalt kasutatavast seadmest ja analüüsitavatest elementidest) võivad iseloomuliku spektri erinevad piirkonnad olla kõige mugavamad.
Röntgenkiirguse spektraalanalüüsi põhijooned on järgmised.
Röntgenikiirguse tunnusspektrite lihtsus isegi raskete elementide puhul (võrreldes optiliste spektritega), mis lihtsustab analüüsi (väike joonte arv; sarnasus nende omavahelises paigutuses; seerianumbri suurenemisega spektri regulaarne nihe esineb lühikese lainepikkusega piirkond; kvantitatiivse analüüsi võrdlev lihtsus).
Lainepikkuste sõltumatus analüüsitava elemendi aatomite olekust (vabalt või keemilises ühendis). See on tingitud asjaolust, et iseloomuliku röntgenkiirguse esinemine on seotud sisemiste elektrooniliste tasemete ergastamisega, mis enamikul juhtudel praktiliselt ei muutu aatomite ionisatsiooniastmega.
Eraldamise võimalus haruldaste muldmetallide ja mõnede teiste elementide analüüsimisel, mille spektrites on optilises vahemikus sarnasuse tõttu väikesed erinevused elektrooniline struktuur väliskestad ja erinevad oma keemiliste omaduste poolest väga vähe.
Röon "mittepurustav", seega on sellel õhukeste proovide – õhuke metallleht, foolium jne – analüüsimisel eelis tavapärase optilise spektroskoopia ees.
Röntgenikiirguse fluorestsentsspektromeetrid, sealhulgas mitmekanalilised spektromeetrid või kvantomeetrid, mis pakuvad elementide ekspress-kvantitatiivset analüüsi (Na või Mg kuni U), mille viga on väiksem kui 1% määratud väärtusest, tundlikkuse lävi 10-3 ... 10-4%.
röntgenikiir
Röntgenikiirguse spektraalse koostise määramise meetodid
Spektromeetrid jagunevad kahte tüüpi: kristalldifraktsiooniga ja kristallideta.
Röntgenkiirte lammutamine spektriks, kasutades looduslikku difraktsioonvõre – kristalli – on sisuliselt sarnane tavaliste valguskiirte spektri saamisega kunstliku difraktsioonivõre abil klaasil perioodiliste löökide kujul. Difraktsioonimaksimumi moodustumise tingimuseks võib kirjutada "peegelduse" tingimuseks paralleelsete aatomitasandite süsteemist, mida eraldab vahemaa d hkl .
Kvalitatiivse analüüsi läbiviimisel saab elemendi olemasolu proovis hinnata ühe joone järgi – tavaliselt antud analüsaatori kristallile sobiva spektrirea kõige intensiivsema joone järgi. Kristallide difraktsioonispektromeetrite eraldusvõime on piisav, et eraldada iseloomulikud jooned isegi perioodilisustabelis külgnevate elementide puhul. Arvestada tuleb aga ka erinevate elementide erinevate joonte pealesurumisega, aga ka peegelduste pealesurumisega erinev järjekord. Seda asjaolu tuleks analüüsiliinide valimisel arvesse võtta. Samal ajal on vaja kasutada seadme eraldusvõime parandamise võimalusi.
Seega on röntgenikiirgus nähtamatu elektromagnetkiirgus lainepikkusega 10 5 - 10 2 nm. Röntgenikiirgus võib tungida läbi teatud materjalide, mis on nähtavale valgusele läbipaistmatud. Need eralduvad aine kiirete elektronide aeglustumise ajal (pidev spekter) ja elektronide üleminekul aatomi välistelt elektronkihtidelt sisemistele (lineaarspekter). Röntgenkiirguse allikad on: röntgenitoru, mõned radioaktiivsed isotoobid, elektronide kiirendid ja akumulaatorid (sünkrotronkiirgus). Vastuvõtjad - kile, luminestsentsekraanid, tuumakiirguse detektorid. Röntgenikiirgust kasutatakse röntgendifraktsioonanalüüsis, meditsiinis, vigade tuvastamisel, röntgenspektraalanalüüsis jne.
Võttes arvesse V. Roentgeni avastuse positiivseid külgi, tuleb märkida selle kahjulikku bioloogilist mõju. Selgus, et röntgenikiirgus võib tekitada midagi tugeva päikesepõletuse (erüteemi) taolist, millega kaasneb aga sügavam ja püsivam nahakahjustus. Ilmuvad haavandid muutuvad sageli vähiks. Paljudel juhtudel tuli amputeerida sõrmed või käed. Oli ka surmajuhtumeid.
On leitud, et nahakahjustusi saab vältida kokkupuuteaja ja doosi vähendamise, varjestuse (nt plii) ja kaugjuhtimispultide kasutamisega. Kuid järk-järgult ilmnesid röntgenkiirgusega kokkupuute muud pikaajalisemad mõjud, mida seejärel kinnitati ja uuriti katseloomadel. Röntgenikiirguse ja muu ioniseeriva kiirguse (näiteks radioaktiivsete materjalide gammakiirguse) mõjud hõlmavad järgmist:
) ajutised muutused vere koostises pärast suhteliselt väikest liigset kokkupuudet;
) pöördumatud muutused vere koostises (hemolüütiline aneemia) pärast pikaajalist liigset kokkupuudet;
) vähktõve (sh leukeemia) esinemissageduse suurenemine;
) kiirem vananemine ja varajane surm;
) katarakti esinemine.
Röntgenikiirguse bioloogilise mõju inimkehale määrab kiirgusdoosi tase, samuti see, milline keha konkreetne organ kiirgusega kokku puutus.
Teadmiste kogunemine röntgenikiirguse mõju kohta inimkehale on viinud riiklike ja rahvusvaheliste lubatud kiirgusdooside standardite väljatöötamiseni, mis on avaldatud erinevates teatmeteostes.
Röntgenikiirguse kahjulike mõjude vältimiseks kasutatakse kontrollimeetodeid:
) piisava varustuse olemasolu,
) ohutuseeskirjade järgimise jälgimine,
) seadmete õiget kasutamist.
1) Blokhin M.A., Physics of X-rays, 2. väljaanne, M., 1957;
) Blokhin M.A., Methods of X-ray spectral studies, M., 1959;
) röntgenikiirgus. laup. toim. M.A. Blokhin, trans. temaga. ja inglise keel, M., 1960;
) Kharaja F., Röntgenitehnika üldkursus, 3. väljaanne, M. - L., 1966;
) Mirkin L.I., Handbook of X-ray diffraction analysis of polycrystals, M., 1961;
) Weinstein E.E., Kakhana M.M., Röntgenspektroskoopia võrdlustabelid, M., 1953.
) Röntgen- ja elektronoptiline analüüs. Gorelik S.S., Skakov Yu.A., Rastorguev L.N.: Proc. Toetus ülikoolidele. - 4. väljaanne. Lisama. Ja ümbertöötaja. - M.: "MISiS", 2002. - 360 lk.
Lisa 1
Röntgentorude üldvaade
2. lisa
Struktuurianalüüsi röntgentoru skeem
Struktuurianalüüsi röntgentoru skeem: 1 - metalli anoodklaas (tavaliselt maandatud); 2 - berülliumist aknad röntgenikiirguse väljundiks; 3 - termokatood; 4 - klaasist pirn, mis isoleerib toru anoodiosa katoodist; 5 - katoodklemmid, millele rakendatakse hõõgniidi pinget, samuti kõrge (anoodi suhtes) pinge; 6 - elektrostaatiline süsteem elektronide fokuseerimiseks; 7 - anood (antikatood); 8 - harutorud anoodiklaasi jahutava voolava vee sisendiks ja väljundiks.
3. lisa
Moseley diagramm
Moseley diagramm iseloomulike röntgenikiirguste K-, L- ja M-seeria jaoks. Abstsiss näitab elemendi Z seerianumbrit, ordinaati - ( Koos on valguse kiirus).
4. lisa
Ionisatsioonikamber.
Joonis 1. Silindrilise ionisatsioonikambri sektsioon: 1 - kambri silindriline korpus, mis toimib negatiivse elektroodina; 2 - silindriline varras, mis toimib positiivse elektroodina; 3 - isolaatorid.
Riis. 2. Voolu ionisatsioonikambri sisselülitamise skeem: V - pinge kambri elektroodidel; G on galvanomeeter, mis mõõdab ionisatsioonivoolu.
Riis. 3. Ionisatsioonikambri voolu-pinge karakteristikud.
Riis. 4. Impulssionisatsioonikambri sisselülitamise skeem: C - kogumiselektroodi mahtuvus; R on vastupanu.
Lisa 5
Stsintillatsiooniloendur.
Stsintillatsiooniloenduri skeem: valguskvandid (footonid) "löövad" fotokatoodilt elektronid välja; dünoodilt dünoodile liikudes elektronide laviin mitmekordistub.
6. lisa
Geiger-Mülleri loendur.
Riis. 1. Klaasist Geiger-Mülleri loenduri skeem: 1 - hermeetiliselt suletud klaastoru; 2 - katood (õhuke vasekiht roostevabast terasest torul); 3 - katoodi väljund; 4 - anood (õhuke venitatud niit).
Riis. 2. Geigeri-Mülleri loenduri sisselülitamise skeem.
Riis. 3. Geigeri-Mülleri loenduri loenduskarakteristikud.
7. lisa
proportsionaalne loendur.
Proportsionaalse loenduri skeem: a - elektronide triivi piirkond; b - gaasi võimenduse ala.
Lisa 8
Pooljuhtdetektorid
Pooljuhtdetektorid; tundlik ala on esile tõstetud koorumisega; n - elektroonilise juhtivusega pooljuhi piirkond, p - auguga, i - sisejuhtivusega; a - räni pinnatõkkedetektor; b - triivi germaanium-liitium tasapinnaline detektor; c - germaanium-liitium koaksiaaldetektor.
