در مطالعه و استفاده عملی از پدیده های اتمی، اشعه ایکس یکی از مهمترین نقش ها را ایفا می کند. به لطف تحقیقات آنها، اکتشافات زیادی انجام شد و روش هایی برای تجزیه و تحلیل مواد ایجاد شد که در زمینه های مختلف مورد استفاده قرار گرفت. در اینجا ما به یکی از انواع اشعه ایکس - مشخصه نگاه خواهیم کرد تابش اشعه ایکس.
تابش اشعه ایکس یک تغییر با فرکانس بالا در وضعیت میدان الکترومغناطیسی است که با سرعتی در حدود 300000 کیلومتر بر ثانیه، یعنی امواج الکترومغناطیسی، در فضا منتشر می شود. در مقیاس دامنه تابش الکترومغناطیسی، پرتوهای ایکس در ناحیه طول موج تقریباً 8-10 تا 10-10-5 متر قرار دارند که چندین مرتبه قدر کوتاهتر از امواج نوری است. این مربوط به فرکانس های 3∙10 16 تا 6∙10 19 هرتز و انرژی ها از 10 eV تا 250 کو یا 1.6∙10 -18 تا 4∙10 -14 J. لازم به ذکر است که مرزهای محدوده فرکانس تابش الکترومغناطیسی به دلیل همپوشانی آنها کاملاً دلخواه است.
برهمکنش ذرات باردار شتابدار (الکترون های پر انرژی) با میدان های الکتریکی و مغناطیسی و با اتم های ماده است.
فوتون های پرتو ایکس با انرژی های بالا و قدرت نفوذ و یونیزاسیون بالا مشخص می شوند، به ویژه برای پرتوهای ایکس سخت با طول موج های کمتر از 1 نانومتر (9-10 متر).
پرتوهای ایکس در فرآیندهای اثر فوتوالکتریک (فوتو جذب) و پراکندگی نامنسجم (کامپتون) با ماده برهمکنش می‌کنند و اتم‌های آن را یونیزه می‌کنند. در جذب نوری، یک فوتون پرتو ایکس که توسط الکترون یک اتم جذب می شود، انرژی را به آن منتقل می کند. اگر مقدار آن از انرژی اتصال یک الکترون در اتم بیشتر شود، آن اتم را ترک می کند. پراکندگی کامپتون مشخصه فوتون های پرتو ایکس سخت (پر انرژی) است. بخشی از انرژی فوتون جذب شده صرف یونیزاسیون می شود. در این حالت، در یک زاویه خاص نسبت به جهت فوتون اولیه، یک فوتون ثانویه با فرکانس کمتر منتشر می شود.
برای تولید تیرها از سیلندرهای خلاء شیشه ای با الکترودهای قرار گرفته در داخل استفاده می شود. اختلاف پتانسیل بین الکترودها باید بسیار زیاد باشد - تا صدها کیلو ولت. انتشار ترمیونی روی کاتد تنگستن رخ می دهد که توسط جریان گرم می شود، یعنی الکترون ها از آن ساطع می شوند که با شتاب گرفتن از اختلاف پتانسیل، آند را بمباران می کنند. در نتیجه برهمکنش آنها با اتم های آند (که گاهی آنتی کاتد نامیده می شود)، فوتون های اشعه ایکس متولد می شوند.
بسته به اینکه چه فرآیندی منجر به ایجاد یک فوتون می شود، انواع تابش اشعه ایکس متمایز می شود: bremsstrahlung و مشخصه.
الکترون‌ها می‌توانند هنگام برخورد با آند، کند شوند، یعنی انرژی را در میدان‌های الکتریکی اتم‌های آن از دست بدهند. این انرژی به صورت فوتون های اشعه ایکس ساطع می شود. به این نوع تابش bremsstrahlung می گویند.
واضح است که شرایط ترمز برای تک تک الکترون ها متفاوت خواهد بود. این بدان معناست که مقادیر مختلفی از انرژی جنبشی آنها به اشعه ایکس تبدیل می شود. در نتیجه، bremsstrahlung شامل فوتون هایی با فرکانس های مختلف و بر این اساس، طول موج های مختلف است. بنابراین طیف آن پیوسته (پیوسته) است. گاهی به همین دلیل به آن اشعه ایکس "سفید" نیز می گویند.
انرژی یک فوتون برمسترالونگ نمی تواند از انرژی جنبشی الکترون تولید کننده آن تجاوز کند، بنابراین حداکثر فرکانس (و کوتاه ترین طول موج) تابش برمسترالونگ با بالاترین مقدار انرژی جنبشی الکترون هایی که بر روی آند فرود می آیند مطابقت دارد. مورد دوم به اختلاف پتانسیل اعمال شده روی الکترودها بستگی دارد.
نوع دیگری از تابش اشعه ایکس وجود دارد که منبع آن فرآیند متفاوتی است. این تشعشع را تشعشع مشخصه می نامند و در ادامه بیشتر به آن خواهیم پرداخت.
پس از رسیدن به ضد کاتد، یک الکترون سریع می تواند به داخل اتم نفوذ کند و یک الکترون را از یکی از اوربیتال های پایینی بیرون بیاورد، یعنی انرژی کافی برای غلبه بر مانع پتانسیل را به آن منتقل کند. با این حال، اگر سطوح انرژی بالاتری در اتم اشغال شده توسط الکترون ها وجود داشته باشد، فضای خالی خالی نمی ماند.
باید به خاطر داشت که ساختار الکترونیکی اتم، مانند هر سیستم انرژی، تمایل به به حداقل رساندن انرژی دارد. جای خالی ایجاد شده در نتیجه ناک اوت با یک الکترون از یکی از سطوح بالاتر پر می شود. انرژی آن بالاتر است و با اشغال سطح پایین تر، مازاد آن را به شکل کوانتومی از تشعشعات پرتو ایکس مشخص می کند.
ساختار الکترونیکی یک اتم مجموعه ای مجزا از حالت های انرژی ممکن الکترون ها است. بنابراین، فوتون‌های اشعه ایکس که در طول جایگزینی جای خالی الکترون‌ها ساطع می‌شوند، فقط می‌توانند مقادیر انرژی کاملاً مشخصی داشته باشند که منعکس کننده تفاوت سطوح است. در نتیجه، تابش پرتو ایکس دارای طیفی است که پیوسته نیست، بلکه خطی شکل است. این طیف امکان مشخص کردن ماده آند را فراهم می کند - از این رو نام این پرتوها است. به لطف تفاوت های طیفی است که مشخص می شود منظور از تابش پرتو ایکس و پرتوهای پرتو ایکس چیست.
گاهی اوقات انرژی اضافی توسط اتم ساطع نمی شود، بلکه صرف حذف الکترون سوم می شود. این فرآیند - به اصطلاح اثر اوگر - زمانی رخ می دهد که انرژی اتصال الکترون از 1 کو تجاوز نکند. انرژی الکترون اوگر آزاد شده به ساختار سطوح انرژی اتم بستگی دارد، بنابراین طیف چنین الکترون هایی نیز در طبیعت گسسته هستند.
خطوط مشخصه باریک در تصویر طیفی اشعه ایکس همراه با یک طیف برمسترالانگ پیوسته وجود دارد. اگر طیف را به صورت نموداری از شدت در مقابل طول موج (فرکانس) تصور کنیم، پیک های تیز را در محل خطوط خواهیم دید. موقعیت آنها به مواد آند بستگی دارد. این ماکزیمم ها در هر اختلاف پتانسیل وجود دارند - اگر اشعه ایکس وجود داشته باشد، همیشه اوج نیز وجود دارد. با افزایش ولتاژ روی الکترودهای لوله، شدت تابش پرتو ایکس پیوسته و مشخصه افزایش می‌یابد، اما محل پیک‌ها و نسبت شدت آنها تغییر نمی‌کند.
قله ها در طیف های پرتو ایکس بدون توجه به ماده آنتی کاتد تابیده شده توسط الکترون ها ظاهر یکسانی دارند، اما برای مواد مختلف در فرکانس های مختلف قرار دارند و بر اساس نزدیکی مقادیر فرکانس به صورت سری متحد می شوند. بین خود سری ها، تفاوت در فرکانس ها بسیار چشمگیرتر است. نوع ماکسیما به هیچ وجه به اینکه ماده آند یک عنصر شیمیایی خالص است یا یک ماده پیچیده بستگی ندارد. در مورد دوم، طیف مشخصه اشعه ایکس عناصر تشکیل دهنده آن به سادگی بر روی یکدیگر قرار می گیرند.
با افزایش عدد اتمی یک عنصر شیمیایی، تمام خطوط طیف اشعه ایکس آن به سمت فرکانس های بالاتر تغییر می کند. طیف ظاهر خود را حفظ می کند.
پدیده تغییر طیفی خطوط مشخصه توسط فیزیکدان انگلیسی هنری موزلی در سال 1913 کشف شد. این به او اجازه داد تا فرکانس های حداکثر طیف را با شماره سریال عناصر شیمیایی مرتبط کند. بنابراین، همانطور که مشخص شد، طول موج تابش پرتو ایکس مشخصه را می توان به وضوح با یک عنصر خاص مرتبط کرد. به طور کلی، قانون موزلی را می توان به صورت زیر نوشت: √f = (Z - S n)/n√R، که f فرکانس است، Z شماره سریال عنصر، S n ثابت غربالگری، n است عدد کوانتومی اصلی و R ثابت ریدبرگ است. این وابستگی خطی است و در نمودار موزلی مانند یک سری خطوط مستقیم برای هر مقدار n به نظر می رسد.
مقادیر n مربوط به یک سری از پیک های مشخصه انتشار اشعه ایکس است. قانون موزلی تعیین شماره سریال یک عنصر شیمیایی تابش شده توسط الکترون های سخت را بر اساس طول موج های اندازه گیری شده (که به طور منحصر به فرد با فرکانس ها مرتبط هستند) حداکثر طیف پرتو ایکس ممکن می سازد.
ساختار پوسته های الکترونیکی عناصر شیمیایی یکسان است. این با یکنواختی تغییر تغییر در طیف مشخصه تابش اشعه ایکس نشان داده می شود. تغییر فرکانس منعکس کننده تفاوت های ساختاری نیست، بلکه تفاوت های انرژی بین پوسته های الکترونی، منحصر به فرد برای هر عنصر است.
انحرافات جزئی از رابطه خطی دقیق بیان شده توسط قانون موزلی وجود دارد. آنها اولاً با ویژگی های ترتیب پر شدن لایه های الکترونی برخی عناصر و ثانیاً با اثرات نسبیتی حرکت الکترون های اتم های سنگین مرتبط هستند. علاوه بر این، زمانی که تعداد نوترون ها در هسته تغییر می کند (به اصطلاح تغییر ایزوتوپی)، موقعیت خطوط ممکن است کمی تغییر کند. این اثر امکان مطالعه دقیق ساختار اتمی را فراهم کرد.
اهمیت قانون موزلی بسیار زیاد است. کاربرد مداوم آن در عناصر سیستم تناوبی مندلیف، الگویی از افزایش عدد ترتیبی مربوط به هر جابجایی کوچک در ماکزیمم مشخصه را ایجاد کرد. این به روشن شدن مسئله معنای فیزیکی تعداد ترتیبی عناصر کمک کرد. مقدار Z فقط یک عدد نیست، بلکه بار الکتریکی مثبت هسته است که مجموع بارهای مثبت واحد ذرات تشکیل دهنده آن است. قرار دادن صحیح عناصر در جدول و وجود موقعیت های خالی در آن (آنها هنوز وجود داشتند) تأیید قدرتمندی دریافت کرد. اعتبار قانون ادواری ثابت شد.
علاوه بر این، قانون موزلی مبنایی شد که بر اساس آن یک جهت کلی از تحقیقات تجربی بوجود آمد - طیف سنجی اشعه ایکس.
اجازه دهید به طور خلاصه به یاد بیاوریم که ساختار الکترون چگونه است. این ساختار شامل پوسته هایی است که با حروف K، L، M، N، O، P، Q یا اعداد از 1 تا 7 مشخص شده اند. الکترون های درون پوسته با کوانتوم اصلی یکسان مشخص می شوند. عدد n که مقادیر انرژی ممکن را تعیین می کند. در پوسته های بیرونی، انرژی الکترون بیشتر است و پتانسیل یونیزاسیون برای الکترون های بیرونی به ترتیب کمتر است.
پوسته شامل یک یا چند سطح فرعی است: s، p، d، f، g، h، i. در هر پوسته تعداد زیرسطح ها نسبت به قبلی یک عدد افزایش می یابد. تعداد الکترون ها در هر زیرسطح و در هر پوسته نمی تواند از مقدار معینی تجاوز کند. آنها علاوه بر عدد کوانتومی اصلی، با همان مقدار ابر الکترونی مداری که شکل را تعیین می کند، مشخص می شوند. سطوح فرعی با پوسته ای که به آن تعلق دارند مشخص می شوند، به عنوان مثال، 2s، 4d، و غیره.
سطح فرعی شامل مواردی است که علاوه بر موارد اصلی و مداری، توسط یک عدد کوانتومی دیگر - مغناطیسی مشخص می شود که پیش بینی حرکت مداری الکترون را بر روی جهت میدان مغناطیسی تعیین می کند. یک اوربیتال نمی تواند بیش از دو الکترون داشته باشد که در مقدار چهارمین عدد کوانتومی - اسپین - متفاوت است.
بیایید با جزئیات بیشتری در نظر بگیریم که چگونه تشعشعات پرتو ایکس مشخص می شود. از آنجایی که منشأ این نوع انتشار الکترومغناطیسی با پدیده‌هایی که در داخل اتم رخ می‌دهند مرتبط است، توصیف دقیق آن در تقریب پیکربندی‌های الکترونیکی راحت‌تر است.
بنابراین، علت این تابش، ایجاد جای خالی الکترون در پوسته های داخلی است که ناشی از نفوذ الکترون های پرانرژی به اعماق اتم است. احتمال برهمکنش یک الکترون سخت با چگالی ابرهای الکترونی افزایش می یابد. بنابراین، برخوردها به احتمال زیاد در پوسته های داخلی محکم بسته شده، مانند پایین ترین پوسته K رخ می دهد. در اینجا اتم یونیزه می شود و یک جای خالی در پوسته 1 تشکیل می شود.
این جای خالی توسط الکترونی از پوسته با انرژی بالاتر پر می شود که مازاد آن توسط فوتون اشعه ایکس دور می شود. این الکترون می‌تواند از لایه دوم L، از لایه سوم M و غیره بیفتد. اینگونه است که یک سری مشخصه شکل می گیرد، در این مثال سری K. نشانی از جایی که الکترونی که جای خالی را پر می کند از کجا آمده است به شکل یک شاخص یونانی در نام سری آورده شده است. "آلفا" به این معنی است که از پوسته L می آید، "بتا" به این معنی است که از پوسته M می آید. در حال حاضر، تمایل به جایگزینی شاخص های حروف یونانی با شاخص های لاتین که برای تعیین پوسته ها اتخاذ شده است وجود دارد.
شدت خط آلفا در این سری همیشه بالاترین است - این بدان معنی است که احتمال پر کردن جای خالی از پوسته همسایه بالاترین است.
اکنون می‌توانیم به این سؤال پاسخ دهیم که حداکثر انرژی یک کوانتوم تابش پرتو ایکس مشخصه چقدر است. با تفاوت در مقادیر انرژی سطوحی که بین آنها انتقال الکترون اتفاق می افتد، طبق فرمول E = E n 2 - E n 1 تعیین می شود، که در آن En 2 و En 1 انرژی های الکترونیکی هستند. حالت هایی که بین آنها انتقال رخ داده است. بالاترین مقدار این پارامتر توسط انتقال سری K از بالاترین سطوح اتم های عناصر سنگین به دست می آید. اما شدت این خطوط (ارتفاع قله ها) کمترین است، زیرا کمترین احتمال را دارند.
اگر به دلیل ولتاژ ناکافی در الکترودها، یک الکترون سخت نتواند به سطح K برسد، یک جای خالی در سطح L ایجاد می کند و یک سری L کم انرژی با طول موج های بلندتر تشکیل می شود. سری های بعدی نیز به روشی مشابه متولد می شوند.
علاوه بر این، هنگامی که یک جای خالی در نتیجه یک انتقال الکترونیکی پر می شود، یک جای خالی جدید در پوسته پوشاننده ظاهر می شود. این شرایط را برای تولید سری بعدی ایجاد می کند. جای خالی الکترون از سطحی به سطح دیگر حرکت می کند و اتم در حالی که یونیزه می شود، آبشاری از سری های طیفی مشخصه ساطع می کند.
طیف پرتو ایکس اتمی تابش پرتو ایکس مشخصه با ساختار ظریفی مشخص می‌شود که مانند طیف‌های نوری، در تقسیم خط بیان می‌شود.
ساختار خوب به این دلیل است که سطح انرژی - پوسته الکترونی - مجموعه ای از اجزای نزدیک به هم - لایه های فرعی است. برای توصیف لایه‌های فرعی، عدد کوانتومی داخلی دیگری j معرفی شده است که برهمکنش گشتاورهای مغناطیسی خود الکترون و مداری را منعکس می‌کند.
به دلیل تأثیر برهمکنش اسپین-مدار، ساختار انرژی اتم پیچیده‌تر می‌شود و در نتیجه تابش پرتو ایکس دارای طیفی است که با خطوط تقسیم شده با عناصر بسیار نزدیک مشخص می‌شود.
عناصر ساختار ظریف معمولاً با شاخص های دیجیتال اضافی مشخص می شوند.
تشعشعات پرتو ایکس مشخصه دارای یک ویژگی است که فقط در ساختار ظریف طیف منعکس می شود. انتقال یک الکترون به سطح انرژی پایین تر از زیر لایه پایین تر سطح بالاتر اتفاق نمی افتد. چنین رویدادی احتمال ناچیزی دارد.
این تشعشع به دلیل ویژگی هایی که توسط قانون موزلی شرح داده شده است، زیربنای روش های طیفی اشعه ایکس مختلف برای تجزیه و تحلیل مواد است. هنگام تجزیه و تحلیل طیف پرتو ایکس، از پراش تابش بر روی کریستال ها (روش پراکندگی موج) یا آشکارسازهای حساس به انرژی فوتون های اشعه ایکس جذب شده (روش پراکندگی انرژی) استفاده می شود. اکثر میکروسکوپ های الکترونی به نوعی از اتصالات طیف سنجی اشعه ایکس مجهز هستند.
طیف سنجی پراکندگی موج بسیار دقیق است. با استفاده از فیلترهای ویژه، شدیدترین قله ها در طیف برجسته می شوند و امکان به دست آوردن تشعشعات تقریباً تک رنگ با فرکانس دقیق شناخته شده را فراهم می کنند. ماده آند با دقت بسیار انتخاب می شود تا اطمینان حاصل شود که یک پرتو تک رنگ با فرکانس مورد نظر به دست می آید. پراش آن بر روی شبکه کریستالی ماده مورد مطالعه به فرد اجازه می دهد تا ساختار شبکه را با دقت زیادی مطالعه کند. از این روش در مطالعه DNA و سایر مولکول های پیچیده نیز استفاده می شود.
یکی از ویژگی های تابش پرتو ایکس مشخصه نیز در طیف سنجی گاما در نظر گرفته شده است. این یک اوج مشخصه با شدت بالا است. طیف‌سنج‌های گاما از محافظ سرب در برابر تشعشعات پس‌زمینه خارجی استفاده می‌کنند که در اندازه‌گیری‌ها اختلال ایجاد می‌کند. اما سرب، جذب اشعه گاما، یونیزاسیون داخلی را تجربه می کند، در نتیجه به طور فعال در محدوده اشعه ایکس ساطع می کند. برای جذب پیک های شدید تشعشعات پرتو ایکس سرب، از محافظ کادمیوم اضافی استفاده می شود. به نوبه خود یونیزه می شود و همچنین اشعه ایکس ساطع می کند. برای خنثی کردن قله های مشخصه کادمیوم، از یک لایه محافظ سوم - مس استفاده می شود که حداکثر اشعه ایکس آن خارج از محدوده فرکانس کاری طیف سنج گاما قرار دارد.
طیف سنجی هم از پرتوهای bremsstrahlung و هم از پرتوهای X مشخصه استفاده می کند. بنابراین، هنگام تجزیه و تحلیل مواد، طیف جذب پرتوهای ایکس پیوسته توسط مواد مختلف مورد مطالعه قرار می گیرد.
کشف و شایستگی در مطالعه خواص اساسی اشعه ایکس به درستی متعلق به دانشمند آلمانی ویلهلم کنراد رونتگن است. خواص شگفت انگیز اشعه ایکس که او کشف کرد بلافاصله طنین عظیمی در دنیای علمی دریافت کرد. اگرچه در آن زمان، در سال 1895، دانشمند به سختی می‌توانست تصور کند که تابش اشعه ایکس چه فواید و گاهی مضراتی می‌تواند داشته باشد.
بیایید در این مقاله دریابیم که چگونه این نوع پرتوها بر سلامت انسان تأثیر می گذارد.
اولین سوالی که محقق را مورد توجه قرار داد این بود که تابش اشعه ایکس چیست؟ مجموعه‌ای از آزمایش‌ها تأیید کردند که این تابش الکترومغناطیسی با طول موج 10-8 سانتی‌متر است که موقعیتی میانی بین تابش فرابنفش و گاما را اشغال می‌کند.
همه این جنبه‌های اثرات مخرب پرتوهای ایکس مرموز، جنبه‌های شگفت‌انگیز گسترده کاربرد آنها را رد نمی‌کند. تابش اشعه ایکس در کجا استفاده می شود؟
مهمترین کاربردهای اشعه ایکس به واسطه طول موج بسیار کوتاه این امواج و خواص منحصر به فرد آنها ممکن شده است.
از آنجایی که ما به تأثیر تابش اشعه ایکس بر افرادی که فقط در طول معاینه پزشکی یا درمان با آن مواجه می شوند علاقه مندیم، پس فقط این حوزه از کاربرد اشعه ایکس را بیشتر در نظر خواهیم گرفت.
علیرغم اهمیت ویژه کشف خود، رونتگن برای استفاده از آن حق ثبت اختراع نگرفت و آن را به هدیه ای ارزشمند برای تمام بشریت تبدیل کرد. قبلاً در جنگ جهانی اول ، از دستگاه های اشعه ایکس استفاده شد که امکان تشخیص سریع و دقیق مجروحان را فراهم می کرد. اکنون می توان دو حوزه اصلی کاربرد اشعه ایکس را در پزشکی تشخیص داد:
تشخیص اشعه ایکس به روش های مختلفی استفاده می شود:
بیایید به تفاوت های این روش ها نگاه کنیم.
همه این روش های تشخیصی بر اساس توانایی اشعه ایکس برای روشن کردن فیلم عکاسی و نفوذپذیری متفاوت آنها به بافت ها و اسکلت استخوان است.
توانایی اشعه ایکس برای تأثیر بیولوژیکی روی بافت در پزشکی برای درمان تومورها استفاده می شود. اثر یونیزه کننده این تابش به طور فعال در اثر آن بر سلول هایی که به سرعت تقسیم می شوند، که سلول های تومورهای بدخیم هستند، آشکار می شود.
با این حال، شما همچنین باید در مورد اثرات جانبی، ناگزیر با رادیوتراپی همراه است. واقعیت این است که سلول های سیستم خونساز، غدد درون ریز و ایمنی نیز به سرعت تقسیم می شوند. اثرات منفی بر روی آنها باعث ایجاد علائم بیماری تشعشع می شود.
به زودی پس از کشف قابل توجه اشعه ایکس، مشخص شد که اشعه ایکس بر انسان تأثیر می گذارد.
این داده ها از آزمایشات روی حیوانات آزمایشی به دست آمده است، با این حال، ژنتیک دانان پیشنهاد می کنند که عواقب مشابهی می تواند به بدن انسان نیز گسترش یابد.
مطالعه اثرات قرار گرفتن در معرض اشعه ایکس امکان تدوین استانداردهای بین المللی برای دوزهای مجاز تابش را فراهم کرده است.
پس از بازدید از اتاق اشعه ایکس، بسیاری از بیماران احساس نگرانی می کنند که دوز دریافتی اشعه چه تأثیری بر سلامت آنها خواهد داشت؟
دوز تابش کل بدن به ماهیت عمل انجام شده بستگی دارد. برای راحتی، دوز دریافتی را با تشعشع طبیعی مقایسه می کنیم که فرد را در طول زندگی خود همراهی می کند.
این دوزهای تابش استانداردهای قابل قبولی را دارند، اما اگر بیمار قبل از انجام عکسبرداری با اشعه ایکس اضطراب داشته باشد، حق دارد درخواست پیشبند محافظ ویژه کند.
هر فرد مجبور است بیش از یک بار تحت معاینه اشعه ایکس قرار گیرد. اما یک قانون وجود دارد - این روش تشخیصی را نمی توان برای زنان باردار تجویز کرد. جنین در حال رشد بسیار آسیب پذیر است. اشعه ایکس می تواند باعث ناهنجاری های کروموزومی و در نتیجه تولد کودکانی با نقص های رشدی شود. آسیب پذیرترین دوره در این زمینه بارداری تا 16 هفته است. علاوه بر این، اشعه ایکس از ستون فقرات، لگن و نواحی شکم برای نوزاد متولد نشده بسیار خطرناک است.
پزشکان با آگاهی از اثرات مضر پرتو ایکس بر بارداری، به هر طریق ممکن از استفاده از آن در این دوره مهم زندگی یک زن اجتناب می کنند.
با این حال، منابع جانبی تابش اشعه ایکس وجود دارد:
مادران باردار باید از خطرات ناشی از آنها آگاه باشند.
تشخیص اشعه ایکس برای مادران شیرده خطرناک نیست.
برای جلوگیری از حتی کمترین اثرات ناشی از قرار گرفتن در معرض اشعه ایکس، می توانید چند مرحله ساده را انجام دهید:
اما، هیچ روش پزشکی یا اقدامات خاصی برای حذف اشعه بعد از اشعه ایکس مورد نیاز نیست!
با وجود عواقب بدون شک جدی قرار گرفتن در معرض اشعه ایکس، خطر آنها در طول معاینات پزشکی نباید بیش از حد ارزیابی شود - آنها فقط در مناطق خاصی از بدن و بسیار سریع انجام می شوند. مزایای آنها چندین برابر بیشتر از خطر این روش برای بدن انسان است.
در سال 1895، فیزیکدان آلمانی W. Roentgen نوع جدیدی از تابش الکترومغناطیسی را کشف کرد که قبلاً ناشناخته بود، که به افتخار کاشف اش اشعه ایکس نامگذاری شد. وی. رونتگن در سن 50 سالگی با تصدی پست ریاست دانشگاه وورزبورگ و داشتن شهرت به عنوان یکی از بهترین آزمایشگران زمان خود نویسنده کشف خود شد. یکی از اولین کسانی که کاربرد فنی برای کشف اشعه ایکس پیدا کرد، ادیسون آمریکایی بود. او یک دستگاه نمایش مناسب ایجاد کرد و قبلاً در ماه مه 1896 یک نمایشگاه اشعه ایکس در نیویورک ترتیب داد که در آن بازدیدکنندگان می توانستند دست خود را روی یک صفحه نورانی بررسی کنند. پس از مرگ دستیار ادیسون بر اثر سوختگی شدیدی که در جریان تظاهرات مداوم دریافت کرد، مخترع آزمایشات بیشتر با اشعه ایکس را متوقف کرد.
استفاده از پرتوهای اشعه ایکس به دلیل قابلیت نفوذ بالا در پزشکی آغاز شد. در ابتدا از اشعه ایکس برای بررسی شکستگی استخوان و تعیین محل اجسام خارجی در بدن انسان استفاده می شد. در حال حاضر روش های مختلفی بر اساس تابش اشعه ایکس وجود دارد. اما این روش ها معایب خود را دارند: تشعشع می تواند باعث آسیب عمیق به پوست شود. زخم هایی که ظاهر می شدند اغلب به سرطان تبدیل می شدند. در بسیاری از موارد، انگشتان یا دست ها باید قطع می شدند. اشعه ایکس(مترادف transillumination) یکی از روش های اصلی بررسی اشعه ایکس است که شامل به دست آوردن یک تصویر مثبت مسطح از جسم مورد مطالعه بر روی صفحه نمایش نیمه شفاف (فلورسنت) است. در طول فلوروسکوپی، سوژه بین یک صفحه نمایش شفاف و یک لوله اشعه ایکس قرار می گیرد. در صفحه نمایش های انتقال اشعه ایکس مدرن، تصویر با روشن شدن لوله اشعه ایکس ظاهر می شود و بلافاصله پس از خاموش شدن ناپدید می شود. فلوروسکوپی امکان مطالعه عملکرد یک اندام - ضربان قلب، حرکات تنفسی دنده ها، ریه ها، دیافراگم، پریستالیس دستگاه گوارش و غیره را فراهم می کند. فلوروسکوپی در درمان بیماری های معده، دستگاه گوارش، اثنی عشر، بیماری های کبد، کیسه صفرا و مجاری صفراوی کاربرد دارد. در این حالت پروب پزشکی و دستکاری‌کننده‌ها بدون آسیب رساندن به بافت وارد می‌شوند و اعمال حین عمل با فلوروسکوپی کنترل شده و روی مانیتور قابل مشاهده است.
اشعه ایکس -روش تشخیص اشعه ایکس با ثبت تصویر ثابت بر روی یک ماده حساس به نور - ویژه. فیلم عکاسی (فیلم اشعه ایکس) یا کاغذ عکاسی با پردازش عکس بعدی؛ با رادیوگرافی دیجیتال، تصویر در حافظه کامپیوتر ثبت می شود. بر روی دستگاه های تشخیص اشعه ایکس - ثابت، نصب شده در اتاق های مخصوص اشعه ایکس، یا سیار و قابل حمل - در کنار بالین بیمار یا در اتاق عمل انجام می شود. اشعه ایکس عناصر ساختاری اندام های مختلف را بسیار واضح تر از صفحه نمایش فلورسنت نشان می دهد. اشعه ایکس برای شناسایی و پیشگیری از بیماری‌های مختلف انجام می‌شود؛ هدف اصلی آن کمک به پزشکان متخصصان مختلف در تشخیص صحیح و سریع است. تصویر اشعه ایکس وضعیت یک عضو یا بافت را فقط در زمان عکسبرداری ثبت می کند. با این حال، یک رادیوگرافی منفرد تنها تغییرات آناتومیکی را در یک لحظه خاص ثبت می‌کند؛ این یک فرآیند ثابت است. از طریق یک سری رادیوگرافی که در فواصل زمانی معین گرفته می شود، می توان دینامیک فرآیند، یعنی تغییرات عملکردی را مطالعه کرد. توموگرافی.کلمه توموگرافی را می توان از یونانی به عنوان ترجمه کرد "تصویر برش".به این معنی که هدف توموگرافی به دست آوردن تصویر لایه به لایه از ساختار داخلی جسم مورد مطالعه است. توموگرافی کامپیوتری با وضوح بالا مشخص می شود که تشخیص تغییرات ظریف در بافت های نرم را ممکن می سازد. CT به شما امکان می دهد فرآیندهای پاتولوژیک را که با روش های دیگر قابل تشخیص نیستند، شناسایی کنید. علاوه بر این، استفاده از سی تی امکان کاهش دوز تابش اشعه ایکس دریافتی توسط بیماران در طول فرآیند تشخیصی را فراهم می کند.
فلوروگرافی- یک روش تشخیصی که به فرد امکان می دهد تصاویری از اندام ها و بافت ها به دست آورد، در پایان قرن بیستم، یک سال پس از کشف اشعه ایکس، توسعه یافت. در عکس ها می توانید اسکلروزیس، فیبروز، اجسام خارجی، نئوپلاسم ها، التهاب در حد توسعه یافته، وجود گازها و نفوذ در حفره ها، آبسه ها، کیست ها و ... را مشاهده کنید. اغلب، فلوروگرافی قفسه سینه برای تشخیص سل، تومور بدخیم در ریه ها یا قفسه سینه و سایر آسیب شناسی ها انجام می شود.
اشعه ایکس درمانییک روش مدرن است که برای درمان برخی از پاتولوژی های مفصلی استفاده می شود. زمینه های اصلی درمان بیماری های ارتوپدی با استفاده از این روش عبارتند از: مزمن. فرآیندهای التهابی مفاصل (آرتریت، پلی آرتریت)؛ دژنراتیو (استئوآرتروز، استئوکندروز، اسپوندیلوز دفورمانس). هدف از رادیوتراپیمهار فعالیت حیاتی سلول های بافت های آسیب شناختی یا تخریب کامل آنها است. برای بیماری های غیر توموری، رادیوتراپی با هدف سرکوب واکنش التهابی، سرکوب فرآیندهای تکثیر، کاهش حساسیت درد و فعالیت ترشحی غدد انجام می شود. باید در نظر داشت که غدد جنسی، اندام های خونساز، لکوسیت ها و سلول های تومور بدخیم بیشترین حساسیت را به اشعه ایکس دارند. دوز تابش در هر مورد خاص به صورت جداگانه تعیین می شود.
برای کشف اشعه ایکس، رونتگن اولین جایزه نوبل فیزیک را در سال 1901 دریافت کرد و کمیته نوبل بر اهمیت عملی کشف او تأکید کرد.
بنابراین، اشعه ایکس تابش الکترومغناطیسی نامرئی با طول موج 105 تا 102 نانومتر است. اشعه ایکس می تواند به برخی از موادی که در برابر نور مرئی مات هستند نفوذ کند. آنها در طول کاهش سرعت الکترون های سریع در یک ماده (طیف پیوسته) و در هنگام انتقال الکترون ها از لایه های الکترونی بیرونی یک اتم به لایه های داخلی (طیف خط) منتشر می شوند. منابع تابش اشعه ایکس عبارتند از: یک لوله اشعه ایکس، برخی ایزوتوپ های رادیواکتیو، شتاب دهنده ها و وسایل ذخیره الکترون (تابش سنکروترون). گیرنده ها - فیلم عکاسی، صفحه های فلورسنت، آشکارسازهای تشعشع هسته ای. اشعه ایکس در تجزیه و تحلیل پراش اشعه ایکس، پزشکی، تشخیص عیب، تجزیه و تحلیل طیفی اشعه ایکس و غیره استفاده می شود.
تشخیص و درمان پزشکی مدرن برخی از بیماری‌ها را نمی‌توان بدون دستگاه‌هایی که از خواص پرتوهای اشعه ایکس استفاده می‌کنند، تصور کرد. کشف اشعه ایکس بیش از 100 سال پیش رخ داد، اما حتی اکنون نیز کار بر روی ایجاد تکنیک ها و دستگاه های جدید برای به حداقل رساندن اثرات منفی تشعشع بر بدن انسان ادامه دارد.
در شرایط طبیعی، شارهای پرتو ایکس نادر هستند و فقط از ایزوتوپ‌های رادیواکتیو خاصی ساطع می‌شوند. اشعه ایکس یا اشعه ایکس تنها در سال 1895 توسط دانشمند آلمانی ویلهلم رونتگن کشف شد. این کشف به طور تصادفی و در طی آزمایشی برای مطالعه رفتار پرتوهای نور در شرایط نزدیک به خلاء رخ داد. این آزمایش شامل یک لوله تخلیه گاز کاتدی با فشار کاهش یافته و یک صفحه فلورسنت بود که هر بار از لحظه ای که لوله شروع به کار کرد شروع به درخشش می کرد.
رونتگن که به این اثر عجیب علاقه مند بود، مجموعه ای از مطالعات را انجام داد که نشان می داد تشعشع حاصل، که با چشم نامرئی است، می تواند از موانع مختلف مانند کاغذ، چوب، شیشه، برخی فلزات و حتی از طریق بدن انسان نفوذ کند. علیرغم عدم درک ماهیت آنچه در حال وقوع است، چه چنین پدیده ای ناشی از تولید جریانی از ذرات ناشناخته یا امواج باشد، الگوی زیر ذکر شد - تشعشع به راحتی از بافت های نرم بدن عبور می کند، و سخت تر از طریق بافت های زنده سخت و مواد غیر زنده.
رونتگن اولین کسی نبود که این پدیده را مطالعه کرد. در اواسط قرن نوزدهم، احتمالات مشابهی توسط آنتوان میسون فرانسوی و ویلیام کروکس انگلیسی مورد بررسی قرار گرفت. با این حال، این رونتگن بود که برای اولین بار یک لوله کاتدی و یک نشانگر را اختراع کرد که می تواند در پزشکی استفاده شود. او اولین کسی بود که یک اثر علمی منتشر کرد که باعث شد لقب اولین برنده جایزه نوبل را در بین فیزیکدانان به ارمغان آورد.
در سال 1901، همکاری ثمربخشی بین سه دانشمند آغاز شد که بنیانگذاران رادیولوژی و رادیولوژی شدند.
اشعه ایکس هستند جزءطیف کلی تابش الکترومغناطیسی طول موج بین پرتوهای گاما و فرابنفش قرار دارد. اشعه ایکس تمام خواص موجی معمول را دارد:
برای تولید مصنوعی شار اشعه ایکس، از دستگاه های خاصی استفاده می شود - لوله های اشعه ایکس. تابش اشعه ایکس به دلیل تماس الکترون های سریع تنگستن با مواد تبخیر شده از آند داغ رخ می دهد. در برابر پس‌زمینه برهمکنش، امواج الکترومغناطیسی با طول کوتاه ظاهر می‌شوند که در طیفی از 100 تا 0.01 نانومتر و در محدوده انرژی 100-0.1 مگا ولت قرار دارند. اگر طول موج پرتوها کمتر از 0.2 نانومتر باشد، این تابش سخت است و اگر طول موج بیشتر از این مقدار باشد، به آنها اشعه ایکس نرم می گویند.
قابل توجه است که انرژی جنبشی ناشی از تماس الکترون ها و ماده آند 99٪ به انرژی گرمایی تبدیل می شود و تنها 1٪ اشعه ایکس است.
پرتو ایکس برهم نهی دو نوع پرتو - bremsstrahlung و مشخصه است. آنها به طور همزمان در لوله تولید می شوند. بنابراین، تابش اشعه ایکس و ویژگی های هر لوله اشعه ایکس خاص - طیف تابش آن - به این شاخص ها بستگی دارد و نشان دهنده همپوشانی آنها است.
Bremsstrahlung یا اشعه ایکس پیوسته نتیجه کاهش سرعت الکترون های تبخیر شده از رشته تنگستن است.
پرتوهای پرتو ایکس مشخص یا خطی در لحظه بازسازی اتم های ماده آند لوله اشعه ایکس تشکیل می شوند. طول موج پرتوهای مشخصه مستقیماً به عدد اتمی عنصر شیمیایی مورد استفاده برای ساخت آند لوله بستگی دارد.
خواص ذکر شده اشعه ایکس به آنها اجازه می دهد تا در عمل استفاده شوند:
ویژگی اشعه ایکس که تصویربرداری بر اساس آن است، توانایی تجزیه یا ایجاد درخشش برخی از مواد است.
تابش اشعه ایکس باعث درخشش فلورسنت در سولفیدهای کادمیوم و روی - سبز و در تنگستات کلسیم - آبی می شود. این خاصیت در تکنیک های تصویربرداری با اشعه ایکس پزشکی استفاده می شود و همچنین باعث افزایش عملکرد صفحه نمایش اشعه ایکس می شود.
اثر فتوشیمیایی پرتوهای ایکس بر روی مواد هالید نقره حساس به نور (قرار گرفتن در معرض) امکان تشخیص - گرفتن عکس های اشعه ایکس را فراهم می کند. این ویژگی همچنین هنگام اندازه گیری دوز کل دریافتی دستیاران آزمایشگاه در اتاق های اشعه ایکس استفاده می شود. دزیمترهای بدنه حاوی نوارها و نشانگرهای حساس خاصی هستند. اثر یونیزه کننده تابش اشعه ایکس، تعیین ویژگی های کیفی اشعه ایکس حاصل را ممکن می سازد.
یک بار قرار گرفتن در معرض تابش اشعه ایکس معمولی خطر ابتلا به سرطان را تنها 0.001٪ افزایش می دهد.
استفاده از اشعه ایکس در صنایع زیر مجاز است:
کاربرد اصلی اشعه ایکس در زمینه پزشکی است. امروزه بخش رادیولوژی پزشکی شامل: تشخیص رادیویی، رادیوتراپی (اشعه ایکس)، رادیوسرجری می باشد. دانشگاه های پزشکی از متخصصان فوق تخصصی - رادیولوژیست فارغ التحصیل می شوند.
قدرت نفوذ بالا و اثر یونیزه اشعه ایکس می تواند باعث تغییراتی در ساختار DNA سلولی شود و در نتیجه برای انسان خطرآفرین باشد. آسیب اشعه ایکس با دوز تابش دریافتی نسبت مستقیم دارد. اندام های مختلف به درجات مختلف به تابش واکنش نشان می دهند. مستعدترین آنها عبارتند از:
استفاده کنترل نشده از تابش اشعه ایکس می تواند آسیب شناسی های برگشت پذیر و غیر قابل برگشت ایجاد کند.
پیامدهای تابش اشعه ایکس:
مهم! بر خلاف مواد رادیواکتیو، اشعه ایکس در بافت های بدن جمع نمی شود، به این معنی که اشعه ایکس نیازی به حذف از بدن ندارد. اثر مضر اشعه ایکس با خاموش شدن دستگاه پزشکی پایان می یابد.
استفاده از اشعه ایکس در پزشکی نه تنها برای تشخیص (تروماتولوژی، دندانپزشکی)، بلکه برای اهداف درمانی نیز مجاز است:
تشخیص رادیویی شامل تکنیک های زیر است:
اشعه ایکس یک روش درمانی موضعی است. اغلب از این روش برای از بین بردن سلول های سرطانی استفاده می شود. از آنجایی که اثر آن با برداشتن جراحی قابل مقایسه است، این روش درمانی اغلب رادیوسرجری نامیده می شود.
امروزه درمان اشعه ایکس به روش های زیر انجام می شود:
این روش ها ملایم هستند و استفاده از آنها در برخی موارد به شیمی درمانی ارجحیت دارد. این محبوبیت به این دلیل است که اشعه ها جمع نمی شوند و نیازی به حذف از بدن ندارند؛ آنها یک اثر انتخابی دارند، بدون اینکه سلول ها و بافت های دیگر را تحت تأثیر قرار دهند.
این شاخص هنجار قرار گرفتن در معرض مجاز سالانه نام خاص خود را دارد - دوز معادل ژنتیکی قابل توجه (GSD). این شاخص دارای مقادیر کمی مشخص نیست.
امروزه استانداردهای متوسط GZD زیر در حال اجرا هستند:
تابش اشعه ایکس نیازی به حذف از بدن ندارد و تنها در صورت قرار گرفتن در معرض شدید و طولانی مدت خطرناک است. تجهیزات پزشکی مدرن از تابش کم انرژی با مدت زمان کوتاه استفاده می کنند، بنابراین استفاده از آن نسبتاً بی ضرر در نظر گرفته می شود.
اگرچه دانشمندان تنها از دهه 1890 اثر اشعه ایکس را کشف کرده اند، استفاده پزشکی از اشعه ایکس برای این نیروی طبیعی به سرعت پیشرفت کرده است. امروزه به نفع بشریت، تابش الکترومغناطیسی اشعه ایکس در پزشکی، دانشگاه و صنعت و همچنین برای تولید برق استفاده می شود.
علاوه بر این، تشعشعات کاربردهای مفیدی در زمینه هایی مانند کشاورزی، باستان شناسی، فضا، اجرای قانون، زمین شناسی (از جمله معدن) و بسیاری از فعالیت های دیگر دارد، حتی خودروها نیز با استفاده از پدیده شکافت هسته ای در حال توسعه هستند.
در محیط های مراقبت های بهداشتی، پزشکان و دندانپزشکان از انواع مواد هسته ای و روش ها برای تشخیص، نظارت و درمان طیف وسیعی از فرآیندهای متابولیک و بیماری ها در بدن انسان استفاده می کنند. در نتیجه، روشهای پزشکی با استفاده از پرتوها با شناسایی و درمان بیماری‌هایی از پرکاری غده تیروئید تا سرطان استخوان، جان هزاران نفر را نجات داده است.
رایج ترین این روش های پزشکی شامل استفاده از اشعه هایی است که می توانند از پوست ما عبور کنند. هنگامی که یک تصویر گرفته می شود، به نظر می رسد که استخوان ها و سایر ساختارهای ما سایه می اندازند زیرا متراکم تر از پوست ما هستند و این سایه ها را می توان روی فیلم یا صفحه نمایشگر تشخیص داد. این اثر شبیه به قرار دادن مداد بین یک تکه کاغذ و یک نور است. سایه مداد روی کاغذ قابل مشاهده خواهد بود. تفاوت این است که پرتوها نامرئی هستند، بنابراین یک عنصر ضبط مورد نیاز است، چیزی شبیه فیلم عکاسی. این به پزشکان و دندانپزشکان اجازه می دهد تا هنگام مشاهده استخوان های شکسته یا مشکلات دندانی، استفاده از اشعه ایکس را ارزیابی کنند.
استفاده از اشعه ایکس به صورت هدفمند برای اهداف درمانی تنها برای تشخیص آسیب نیست. هنگامی که به طور خاص استفاده می شود، برای کشتن بافت سرطانی، کاهش اندازه تومور یا کاهش درد در نظر گرفته شده است. به عنوان مثال، ید رادیواکتیو (به ویژه ید-131) اغلب برای درمان سرطان تیروئید استفاده می شود، وضعیتی که بسیاری از افراد را تحت تاثیر قرار می دهد.
دستگاه هایی که از این خاصیت استفاده می کنند نیز به کامپیوتر متصل می شوند و اسکن می کنند که به آنها توموگرافی محوری کامپیوتری یا توموگرافی کامپیوتری می گویند.
این ابزارها تصاویر رنگی را در اختیار پزشکان قرار می دهند که طرح کلی و جزئیات اندام های داخلی را نشان می دهد. این به پزشکان کمک می کند تا تومورها، ناهنجاری های اندازه یا سایر مشکلات فیزیولوژیکی یا عملکردی اندام را شناسایی و شناسایی کنند.
علاوه بر این، بیمارستان ها و مراکز رادیولوژی سالانه میلیون ها عمل را انجام می دهند. در چنین روش‌هایی، پزشکان مواد رادیواکتیو کمی را در بدن بیماران رها می‌کنند تا اندام‌های داخلی خاصی مانند پانکراس، کلیه‌ها، تیروئید، کبد یا مغز را برای تشخیص شرایط بالینی بررسی کنند.
