एक्स-रे विकिरण

एक्स-रे विकिरण गामा और पराबैंगनी विकिरण के बीच विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के क्षेत्र पर कब्जा कर लेता है और 10 -14 से 10 -7 मीटर की तरंग दैर्ध्य के साथ विद्युत चुम्बकीय विकिरण है। 5 x 10 -12 से 2.5 x 10 -10 की तरंग दैर्ध्य के साथ एक्स-रे विकिरण का उपयोग किया जाता है मेडिसिन एम में, यानी 0.05 - 2.5 एंग्स्ट्रॉम, और वास्तव में एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स के लिए - 0.1 एंग्स्ट्रॉम। विकिरण प्रकाश की गति (300,000 किमी/सेकंड) पर एक सीधी रेखा में प्रसारित क्वांटा (फोटॉन) की एक धारा है। इन क्वांटा में कोई विद्युत आवेश नहीं होता है। क्वांटम का द्रव्यमान परमाणु द्रव्यमान इकाई का एक नगण्य हिस्सा है।

क्वांटम ऊर्जाजौल्स (जे) में मापा जाता है, लेकिन व्यवहार में वे अक्सर ऑफ-सिस्टम यूनिट का उपयोग करते हैं "इलेक्ट्रॉन वोल्ट" (ईवी) . एक इलेक्ट्रॉन वोल्ट वह ऊर्जा है जो एक इलेक्ट्रॉन एक विद्युत क्षेत्र में 1 वोल्ट के संभावित अंतर से गुजरने पर प्राप्त करता है। 1 eV \u003d 1.6 · 10 ~ 19 J. डेरिवेटिव एक किलोइलेक्ट्रॉन वोल्ट (keV) हैं, जो एक हजार eV के बराबर है, और एक मेगाइलेक्ट्रॉन वोल्ट (MeV), एक मिलियन eV के बराबर है।

एक्स-रे ट्यूब, रैखिक त्वरक और बीटाट्रॉन का उपयोग करके एक्स-रे प्राप्त किए जाते हैं। एक्स-रे ट्यूब में, कैथोड और लक्ष्य एनोड (दसियों किलोवोल्ट) के बीच संभावित अंतर एनोड पर बमबारी करने वाले इलेक्ट्रॉनों को गति देता है। एनोड पदार्थ के परमाणुओं के विद्युत क्षेत्र में तेज इलेक्ट्रॉनों की गति कम होने पर एक्स-रे विकिरण उत्पन्न होता है (ब्रेम्सस्ट्रालुंग) या परमाणुओं के आंतरिक गोले को पुनर्व्यवस्थित करते समय (विशेषता विकिरण) . विशेषता एक्स-रे एक असतत चरित्र है और तब होता है जब बाहरी इलेक्ट्रॉनों या विकिरण क्वांटा के प्रभाव में एनोड पदार्थ के परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन एक ऊर्जा स्तर से दूसरे ऊर्जा स्तर से गुजरते हैं। ब्रेम्सस्ट्रालुंग एक्स-रे एक्स-रे ट्यूब पर एनोड वोल्टेज के आधार पर एक निरंतर स्पेक्ट्रम होता है। एनोड सामग्री में घटते समय, इलेक्ट्रॉन अपनी अधिकांश ऊर्जा एनोड (99%) को गर्म करने पर खर्च करते हैं और केवल एक छोटा सा अंश (1%) एक्स-रे ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है। एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स में, ब्रेम्सस्ट्राहलंग का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है।

एक्स-रे के मूल गुण सभी विद्युत चुम्बकीय विकिरण की विशेषता हैं, लेकिन कुछ विशेषताएं हैं। एक्स-रे में निम्नलिखित गुण होते हैं:

- अदर्शन - मानव रेटिना की संवेदनशील कोशिकाएं एक्स-रे पर प्रतिक्रिया नहीं करती हैं, क्योंकि उनकी तरंग दैर्ध्य दृश्य प्रकाश की तुलना में हजारों गुना छोटी होती है;

- सीधा प्रसार - किरणें अपवर्तित, ध्रुवीकृत (एक निश्चित तल में प्रचारित) और विवर्तित होती हैं, जैसे दृश्य प्रकाश। अपवर्तक सूचकांक एकता से बहुत कम भिन्न होता है;

- भेदनेवाली शक्ति - दृश्य प्रकाश के लिए अपारदर्शी पदार्थ की महत्वपूर्ण परतों के माध्यम से महत्वपूर्ण अवशोषण के बिना प्रवेश करें। तरंग दैर्ध्य जितना छोटा होगा, एक्स-रे की मर्मज्ञ शक्ति उतनी ही अधिक होगी;

- अवशेषी - शरीर के ऊतकों द्वारा अवशोषित होने की क्षमता है, यह सभी एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स का आधार है। अवशोषित करने की क्षमता ऊतकों के विशिष्ट गुरुत्व पर निर्भर करती है (जितना अधिक, उतना अधिक अवशोषण); वस्तु की मोटाई पर; विकिरण की कठोरता पर;

- फोटोग्राफिक क्रिया - फोटोग्राफिक इमल्शन में पाए जाने वाले सिल्वर हलाइड यौगिकों को विघटित करें, जिससे एक्स-रे प्राप्त करना संभव हो जाता है;

- चमकदार प्रभाव - कई रासायनिक यौगिकों (फॉस्फर) के ल्यूमिनेसेंस का कारण बनता है, यह एक्स-रे ट्रांसमिशन तकनीक का आधार है। चमक की तीव्रता फ्लोरोसेंट पदार्थ की संरचना, इसकी मात्रा और एक्स-रे के स्रोत से दूरी पर निर्भर करती है। फॉस्फोर का उपयोग न केवल फ्लोरोस्कोपिक स्क्रीन पर अध्ययन के तहत वस्तुओं की एक छवि प्राप्त करने के लिए किया जाता है, बल्कि रेडियोग्राफी में भी किया जाता है, जहां वे तीव्र स्क्रीन के उपयोग के कारण एक कैसेट में रेडियोग्राफिक फिल्म के विकिरण जोखिम को बढ़ाना संभव बनाते हैं। जिसकी सतह परत फ्लोरोसेंट पदार्थों से बनी होती है;

- आयनीकरण क्रिया - सकारात्मक और नकारात्मक रूप से आवेशित कणों में तटस्थ परमाणुओं के क्षय का कारण बनने की क्षमता है, डोसिमेट्री इसी पर आधारित है। किसी भी माध्यम के आयनीकरण का प्रभाव उसमें सकारात्मक और नकारात्मक आयनों का निर्माण होता है, साथ ही किसी पदार्थ के तटस्थ परमाणुओं और अणुओं से मुक्त इलेक्ट्रॉनों का निर्माण होता है। एक्स-रे ट्यूब के संचालन के दौरान एक्स-रे कमरे में हवा के आयनीकरण से हवा की विद्युत चालकता में वृद्धि होती है, कैबिनेट की वस्तुओं पर स्थिर विद्युत आवेशों में वृद्धि होती है। एक्स-रे कमरों में उनके इस तरह के अवांछनीय प्रभाव को खत्म करने के लिए, मजबूर आपूर्ति और निकास वेंटिलेशन प्रदान किया जाता है;

- जैविक क्रिया - जैविक वस्तुओं पर प्रभाव पड़ता है, ज्यादातर मामलों में यह प्रभाव हानिकारक होता है;

- व्युत्क्रम वर्ग नियम - एक्स-रे विकिरण के एक बिंदु स्रोत के लिए, स्रोत से दूरी के वर्ग के अनुपात में तीव्रता घट जाती है।

आधुनिक चिकित्सा निदान और चिकित्सा के लिए कई चिकित्सकों का उपयोग करती है। उनमें से कुछ का उपयोग अपेक्षाकृत हाल ही में किया गया है, जबकि अन्य का अभ्यास एक दर्जन या सैकड़ों वर्षों से भी अधिक समय से किया गया है। इसके अलावा, एक सौ दस साल पहले, विलियम कॉनराड रॉन्टजेन ने अद्भुत एक्स-रे की खोज की, जिसने वैज्ञानिक और चिकित्सा जगत में एक महत्वपूर्ण प्रतिध्वनि पैदा की। और अब पूरे ग्रह के डॉक्टर उन्हें अपने अभ्यास में उपयोग करते हैं। हमारी आज की बातचीत का विषय चिकित्सा में एक्स-रे होगा, हम उनके आवेदन पर थोड़ा और विस्तार से चर्चा करेंगे।

एक्स-रे विद्युत चुम्बकीय विकिरण की किस्मों में से एक हैं। वे महत्वपूर्ण मर्मज्ञ गुणों की विशेषता रखते हैं, जो विकिरण की तरंग दैर्ध्य के साथ-साथ विकिरणित सामग्री के घनत्व और मोटाई पर निर्भर करते हैं। इसके अलावा, एक्स-रे कई पदार्थों की चमक पैदा कर सकते हैं, जीवित जीवों को प्रभावित कर सकते हैं, परमाणुओं को आयनित कर सकते हैं और कुछ फोटोकेमिकल प्रतिक्रियाओं को भी उत्प्रेरित कर सकते हैं।

चिकित्सा में एक्स-रे का उपयोग

आज तक, एक्स-रे के गुण उन्हें एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स और एक्स-रे थेरेपी में व्यापक रूप से उपयोग करने की अनुमति देते हैं।

एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स

एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स का उपयोग करते समय किया जाता है:

एक्स-रे (संचरण);
- रेडियोग्राफी (चित्र);
- फ्लोरोग्राफी;
- एक्स-रे और कंप्यूटेड टोमोग्राफी।

प्रतिदीप्तिदर्शन

ऐसा अध्ययन करने के लिए, रोगी को एक्स-रे ट्यूब और एक विशेष फ्लोरोसेंट स्क्रीन के बीच खुद को स्थापित करने की आवश्यकता होती है। एक विशेषज्ञ रेडियोलॉजिस्ट एक्स-रे की आवश्यक कठोरता का चयन करता है, स्क्रीन पर आंतरिक अंगों, साथ ही पसलियों की एक तस्वीर प्राप्त करता है।

रेडियोग्राफ़

इस अध्ययन के लिए रोगी को एक विशेष फिल्म वाले कैसेट पर रखा जाता है। एक्स-रे मशीन को वस्तु के ठीक ऊपर रखा जाता है। नतीजतन, फिल्म पर आंतरिक अंगों की एक नकारात्मक छवि दिखाई देती है, जिसमें कई बारीक विवरण होते हैं, जो एक फ्लोरोस्कोपिक परीक्षा के दौरान अधिक विस्तृत होते हैं।

फ्लोरोग्राफी

यह अध्ययन आबादी के सामूहिक चिकित्सा परीक्षणों के दौरान किया जाता है, जिसमें तपेदिक का पता लगाने के लिए भी शामिल है। उसी समय, एक बड़ी स्क्रीन से एक तस्वीर एक विशेष फिल्म पर पेश की जाती है।

टोमोग्राफी

टोमोग्राफी करते समय, कंप्यूटर बीम एक साथ कई स्थानों पर अंगों की छवियों को प्राप्त करने में मदद करते हैं: ऊतक के विशेष रूप से चयनित अनुप्रस्थ वर्गों में। एक्स-रे की इस श्रृंखला को टॉमोग्राम कहा जाता है।

कंप्यूटेड टोमोग्राम

ऐसा अध्ययन आपको एक्स-रे स्कैनर का उपयोग करके मानव शरीर के अनुभागों को पंजीकृत करने की अनुमति देता है। कंप्यूटर में डेटा दर्ज करने के बाद, क्रॉस सेक्शन में एक तस्वीर प्राप्त करना।

सूचीबद्ध निदान विधियों में से प्रत्येक फिल्म को रोशन करने के लिए एक्स-रे बीम के गुणों पर आधारित है, साथ ही इस तथ्य पर भी कि मानव ऊतक और हड्डी के कंकाल उनके प्रभावों के लिए अलग-अलग पारगम्यता में भिन्न हैं।

एक्स-रे थेरेपी

एक्स-रे को प्रभावित करने की क्षमता विशेष रूप सेऊतक पर ट्यूमर संरचनाओं के उपचार के लिए प्रयोग किया जाता है। साथ ही, इस विकिरण के आयनकारी गुण विशेष रूप से सक्रिय रूप से ध्यान देने योग्य होते हैं जब कोशिकाओं के संपर्क में आते हैं जो तेजी से विभाजन करने में सक्षम होते हैं। यह ये गुण हैं जो घातक ऑन्कोलॉजिकल संरचनाओं की कोशिकाओं को अलग करते हैं।

हालांकि, यह ध्यान देने योग्य है कि एक्स-रे थेरेपी बहुत गंभीर कारण बन सकती है दुष्प्रभाव. ऐसा प्रभाव आक्रामक रूप से हेमटोपोइएटिक, अंतःस्रावी और प्रतिरक्षा प्रणाली की स्थिति को प्रभावित करता है, जिनमें से कोशिकाएं भी बहुत जल्दी विभाजित होती हैं। उन पर आक्रामक प्रभाव विकिरण बीमारी के लक्षण पैदा कर सकता है।

मनुष्यों पर एक्स-रे विकिरण का प्रभाव

एक्स-रे के अध्ययन के दौरान, डॉक्टरों ने पाया कि वे त्वचा में बदलाव ला सकते हैं जो सनबर्न जैसा दिखता है, लेकिन इसके साथ त्वचा को गहरा नुकसान होता है। ऐसे छाले बहुत लंबे समय तक ठीक होते हैं। वैज्ञानिकों ने पाया है कि विकिरण के समय और खुराक को कम करके और साथ ही विशेष परिरक्षण और रिमोट कंट्रोल विधियों का उपयोग करके ऐसे घावों से बचा जा सकता है।

एक्स-रे का आक्रामक प्रभाव लंबी अवधि में भी प्रकट हो सकता है: रक्त की संरचना में अस्थायी या स्थायी परिवर्तन, ल्यूकेमिया और शुरुआती उम्र बढ़ने की संवेदनशीलता।

किसी व्यक्ति पर एक्स-रे का प्रभाव कई कारकों पर निर्भर करता है: किस अंग पर और कितने समय के लिए विकिरण किया जाता है। हेमेटोपोएटिक अंगों के विकिरण से रक्त रोग हो सकता है, और जननांग अंगों के संपर्क में आने से बांझपन हो सकता है।

शरीर में आनुवंशिक परिवर्तनों के विकास के साथ व्यवस्थित विकिरण का संचालन करना।

एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स में एक्स-रे का वास्तविक नुकसान

परीक्षा के दौरान, डॉक्टर एक्स-रे की न्यूनतम संभव मात्रा का उपयोग करते हैं। सभी विकिरण खुराक कुछ स्वीकार्य मानकों को पूरा करते हैं और किसी व्यक्ति को नुकसान नहीं पहुंचा सकते। एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स केवल इसे करने वाले डॉक्टरों के लिए एक महत्वपूर्ण खतरा है। और फिर सुरक्षा के आधुनिक तरीके किरणों की आक्रामकता को कम करने में मदद करते हैं।

रेडियोडायग्नोसिस के सबसे सुरक्षित तरीकों में हाथ-पैर की रेडियोग्राफी, साथ ही डेंटल एक्स-रे शामिल हैं। इस रेटिंग के अगले स्थान पर मैमोग्राफी है, उसके बाद कंप्यूटेड टोमोग्राफी और उसके बाद रेडियोग्राफी है।

किसी व्यक्ति को केवल लाभ पहुंचाने के लिए चिकित्सा में एक्स-रे के उपयोग के लिए, केवल संकेतों के अनुसार उनकी सहायता से अनुसंधान करना आवश्यक है।

एक्स-रे एक प्रकार की उच्च-ऊर्जा विद्युत चुम्बकीय विकिरण हैं। यह चिकित्सा की विभिन्न शाखाओं में सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है।

एक्स-रे विद्युत चुम्बकीय तरंगें हैं जिनकी फोटोन ऊर्जा विद्युत चुम्बकीय तरंगों के पैमाने पर पराबैंगनी विकिरण और गामा विकिरण (~10 eV से ~1 MeV तक) के बीच होती है, जो तरंग दैर्ध्य ~10^3 से ~10^-2 एंग्स्ट्रॉम से मेल खाती है ( ~10^−7 से ~10^−12 मीटर तक)। अर्थात्, यह दृश्यमान प्रकाश की तुलना में अतुलनीय रूप से कठिन विकिरण है, जो पराबैंगनी और अवरक्त ("थर्मल") किरणों के बीच इस पैमाने पर है।

एक्स-रे और गामा विकिरण के बीच की सीमा को सशर्त रूप से प्रतिष्ठित किया जाता है: उनकी श्रेणियां प्रतिच्छेद करती हैं, गामा किरणों में 1 केवी की ऊर्जा हो सकती है। वे उत्पत्ति में भिन्न हैं: गामा किरणें परमाणु नाभिक में होने वाली प्रक्रियाओं के दौरान उत्सर्जित होती हैं, जबकि एक्स-रे इलेक्ट्रॉनों (दोनों मुक्त और परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन गोले में) से जुड़ी प्रक्रियाओं के दौरान उत्सर्जित होती हैं। उसी समय, फोटॉन से ही यह निर्धारित करना असंभव है कि यह किस प्रक्रिया के दौरान उत्पन्न हुआ, अर्थात एक्स-रे और गामा रेंज में विभाजन काफी हद तक मनमाना है।

एक्स-रे रेंज को "सॉफ्ट एक्स-रे" और "हार्ड" में विभाजित किया गया है। उनके बीच की सीमा 2 एंगस्ट्रॉम और 6 केवी ऊर्जा के तरंग दैर्ध्य स्तर पर स्थित है।

एक्स-रे जनरेटर एक ट्यूब है जिसमें एक वैक्यूम बनाया जाता है। इलेक्ट्रोड हैं - एक कैथोड, जिस पर एक नकारात्मक चार्ज लगाया जाता है, और एक सकारात्मक चार्ज एनोड। उनके बीच का वोल्टेज दसियों से सैकड़ों किलोवोल्ट है। एक्स-रे फोटॉनों की पीढ़ी तब होती है जब कैथोड से इलेक्ट्रॉन "टूट" जाते हैं और एनोड की सतह पर उच्च गति से दुर्घटनाग्रस्त हो जाते हैं। परिणामी एक्स-रे विकिरण को "ब्रेम्सस्ट्रालुंग" कहा जाता है, इसके फोटॉन में अलग-अलग तरंग दैर्ध्य होते हैं।

उसी समय, विशिष्ट स्पेक्ट्रम के फोटॉन उत्पन्न होते हैं। एनोड पदार्थ के परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनों का हिस्सा उत्तेजित होता है, अर्थात यह उच्च कक्षाओं में जाता है, और फिर एक निश्चित तरंग दैर्ध्य के फोटॉन का उत्सर्जन करते हुए अपनी सामान्य स्थिति में लौट आता है। दोनों प्रकार के एक्स-रे एक मानक जनरेटर में उत्पन्न होते हैं।

डिस्कवरी इतिहास

8 नवंबर, 1895 को, जर्मन वैज्ञानिक विल्हेम कोनराड रोएंटजेन ने पाया कि कुछ पदार्थ, "कैथोड किरणों" के प्रभाव में, यानी कैथोड रे ट्यूब द्वारा उत्पन्न इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह से चमकने लगते हैं। उन्होंने इस घटना को कुछ एक्स-रे के प्रभाव से समझाया - इसलिए ("एक्स-रे") इस विकिरण को अब कई भाषाओं में कहा जाता है। बाद में वी. के. रॉन्टगन ने अपने द्वारा खोजी गई परिघटना का अध्ययन किया। 22 दिसंबर, 1895 को उन्होंने वुर्जबर्ग विश्वविद्यालय में इस विषय पर व्याख्यान दिया।

बाद में पता चला कि एक्स-रे विकिरण पहले भी देखा गया था, लेकिन तब इससे जुड़ी घटनाओं को ज्यादा महत्व नहीं दिया गया था। कैथोड रे ट्यूब का आविष्कार बहुत पहले हो गया था, लेकिन इससे पहले वी. के. एक्स-रे, उसके पास लगी फोटोग्राफिक प्लेट आदि के काले होने पर किसी ने ज्यादा ध्यान नहीं दिया। घटना। मर्मज्ञ विकिरण से उत्पन्न खतरा भी अज्ञात था।

प्रकार और शरीर पर उनका प्रभाव

"एक्स-रे" मर्मज्ञ विकिरण का सबसे हल्का प्रकार है। सॉफ्ट एक्स-रे का ओवरएक्सपोज़र पराबैंगनी जोखिम के समान है, लेकिन अधिक गंभीर रूप में। त्वचा पर जलन होती है, लेकिन घाव गहरा होता है, और यह बहुत धीरे-धीरे ठीक होता है।

हार्ड एक्स-रे एक पूर्ण आयनकारी विकिरण है जो विकिरण बीमारी का कारण बन सकता है। एक्स-रे क्वांटा मानव शरीर के ऊतकों के साथ-साथ जीनोम के डीएनए अणुओं को बनाने वाले प्रोटीन अणुओं को तोड़ सकता है। लेकिन भले ही एक एक्स-रे क्वांटम पानी के अणु को तोड़ दे, इससे कोई फर्क नहीं पड़ता: इस मामले में, रासायनिक रूप से सक्रिय मुक्त कण एच और ओएच बनते हैं, जो स्वयं प्रोटीन और डीएनए पर कार्य करने में सक्षम होते हैं। विकिरण बीमारी अधिक गंभीर रूप में आगे बढ़ती है, जितना अधिक हेमेटोपोएटिक अंग प्रभावित होते हैं।

एक्स-रे में म्यूटाजेनिक और कार्सिनोजेनिक गतिविधि होती है। इसका मतलब यह है कि विकिरण के दौरान कोशिकाओं में सहज उत्परिवर्तन की संभावना बढ़ जाती है, और कभी-कभी स्वस्थ कोशिकाएं कैंसरग्रस्त हो सकती हैं। घातक ट्यूमर की संभावना में वृद्धि एक्स-रे सहित किसी भी जोखिम का एक मानक परिणाम है। एक्स-रे कम से कम खतरनाक प्रकार के मर्मज्ञ विकिरण हैं, लेकिन फिर भी वे खतरनाक हो सकते हैं।

एक्स-रे विकिरण: अनुप्रयोग और यह कैसे काम करता है

एक्स-रे विकिरण का उपयोग दवा के साथ-साथ मानव गतिविधि के अन्य क्षेत्रों में भी किया जाता है।

फ्लोरोस्कोपी और कंप्यूटेड टोमोग्राफी

एक्स-रे का सबसे आम अनुप्रयोग फ्लोरोस्कोपी है। मानव शरीर का "ट्रांसिल्युमिनेशन" आपको दोनों हड्डियों (वे सबसे स्पष्ट रूप से दिखाई देने वाली) और आंतरिक अंगों की छवियों की एक विस्तृत छवि प्राप्त करने की अनुमति देता है।

एक्स-रे में शरीर के ऊतकों की अलग-अलग पारदर्शिता उनकी रासायनिक संरचना से जुड़ी होती है। हड्डियों की संरचना की ख़ासियत यह है कि उनमें बहुत अधिक कैल्शियम और फास्फोरस होता है। अन्य ऊतक मुख्य रूप से कार्बन, हाइड्रोजन, ऑक्सीजन और नाइट्रोजन से बने होते हैं। फास्फोरस परमाणु ऑक्सीजन परमाणु के वजन से लगभग दो गुना अधिक है, और कैल्शियम परमाणु - 2.5 गुना (कार्बन, नाइट्रोजन और हाइड्रोजन ऑक्सीजन से भी हल्का है)। इस संबंध में, हड्डियों में एक्स-रे फोटोन का अवशोषण बहुत अधिक होता है।

द्वि-आयामी "चित्रों" के अलावा, रेडियोग्राफी किसी अंग की त्रि-आयामी छवि बनाना संभव बनाती है: इस प्रकार की रेडियोग्राफी को कंप्यूटेड टोमोग्राफी कहा जाता है। इन उद्देश्यों के लिए, सॉफ्ट एक्स-रे का उपयोग किया जाता है। एक छवि में प्राप्त जोखिम की मात्रा कम है: यह लगभग 10 किमी की ऊंचाई पर हवाई जहाज में 2 घंटे की उड़ान के दौरान प्राप्त जोखिम के बराबर है।

एक्स-रे दोष का पता लगाने से आप उत्पादों में छोटे आंतरिक दोषों का पता लगा सकते हैं। इसके लिए हार्ड एक्स-रे का उपयोग किया जाता है, क्योंकि कई सामग्री (उदाहरण के लिए धातु) उनके घटक पदार्थ के उच्च परमाणु द्रव्यमान के कारण खराब "पारभासी" होती हैं।

एक्स-रे विवर्तन और एक्स-रे प्रतिदीप्ति विश्लेषण

एक्स-रे में ऐसे गुण होते हैं जो उन्हें अलग-अलग परमाणुओं की विस्तार से जांच करने की अनुमति देते हैं। एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण रसायन विज्ञान (जैव रसायन सहित) और क्रिस्टलोग्राफी में सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है। इसके संचालन का सिद्धांत क्रिस्टल या जटिल अणुओं के परमाणुओं द्वारा एक्स-रे का विवर्तन प्रकीर्णन है। एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण का उपयोग करके डीएनए अणु की संरचना निर्धारित की गई थी।

एक्स-रे प्रतिदीप्ति विश्लेषण आपको जल्दी से निर्धारित करने की अनुमति देता है रासायनिक संरचनापदार्थ।

रेडियोथेरेपी के कई रूप हैं, लेकिन उन सभी में आयनकारी विकिरण का उपयोग शामिल है। रेडियोथेरेपी को 2 प्रकारों में बांटा गया है: कोरपसकुलर और वेव। कॉर्पस्कुलर अल्फा कणों (हीलियम परमाणुओं के नाभिक), बीटा कणों (इलेक्ट्रॉनों), न्यूट्रॉन, प्रोटॉन, भारी आयनों के प्रवाह का उपयोग करता है। वेव इलेक्ट्रोमैग्नेटिक स्पेक्ट्रम की किरणों का उपयोग करती है - एक्स-रे और गामा।

ऑन्कोलॉजिकल रोगों के उपचार के लिए मुख्य रूप से रेडियोथेरेपी विधियों का उपयोग किया जाता है। तथ्य यह है कि विकिरण मुख्य रूप से सक्रिय रूप से विभाजित कोशिकाओं को प्रभावित करता है, यही कारण है कि हेमेटोपोएटिक अंग इस तरह से पीड़ित होते हैं (उनकी कोशिकाएं लगातार विभाजित होती हैं, अधिक से अधिक नई लाल रक्त कोशिकाओं का उत्पादन करती हैं)। कैंसर कोशिकाएं भी लगातार विभाजित हो रही हैं और स्वस्थ ऊतकों की तुलना में विकिरण के प्रति अधिक संवेदनशील हैं।

विकिरण के एक स्तर का उपयोग किया जाता है जो कैंसर कोशिकाओं की गतिविधि को दबा देता है, जबकि स्वस्थ लोगों को मध्यम रूप से प्रभावित करता है। विकिरण के प्रभाव में, यह कोशिकाओं का विनाश नहीं है, बल्कि उनके जीनोम - डीएनए अणुओं को नुकसान है। एक नष्ट जीनोम वाली कोशिका कुछ समय के लिए मौजूद हो सकती है, लेकिन अब विभाजित नहीं हो सकती है, यानी ट्यूमर का विकास रुक जाता है।

विकिरण चिकित्सा रेडियोथेरेपी का सबसे हल्का रूप है। वेव रेडिएशन कणिका विकिरण की तुलना में नरम है, और एक्स-रे गामा विकिरण की तुलना में नरम हैं।

गर्भावस्था के दौरान

गर्भावस्था के दौरान आयनकारी विकिरण का उपयोग करना खतरनाक है। एक्स-रे उत्परिवर्तजन हैं और भ्रूण में असामान्यताएं पैदा कर सकते हैं। एक्स-रे थेरेपी गर्भावस्था के साथ असंगत है: इसका उपयोग केवल तभी किया जा सकता है जब गर्भपात करने का निर्णय लिया गया हो। फ्लोरोस्कोपी पर प्रतिबंध नरम हैं, लेकिन पहले महीनों में यह भी सख्त वर्जित है।

आपातकाल के मामले में, एक्स-रे परीक्षा को चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग द्वारा बदल दिया जाता है। लेकिन पहली तिमाही में वे इससे बचने की भी कोशिश करते हैं (यह तरीका हाल ही में सामने आया है, और हानिकारक परिणामों की अनुपस्थिति के बारे में बात करने के लिए पूर्ण निश्चितता के साथ)।

कम से कम 1 mSv (पुरानी इकाइयों में - 100 mR) की कुल खुराक के संपर्क में आने पर एक स्पष्ट खतरा उत्पन्न होता है। एक साधारण एक्स-रे के साथ (उदाहरण के लिए, फ्लोरोग्राफी से गुजरते समय), रोगी को लगभग 50 गुना कम प्राप्त होता है। एक समय में ऐसी खुराक प्राप्त करने के लिए, आपको एक विस्तृत गणना टोमोग्राफी से गुजरना होगा।

यही है, गर्भावस्था के प्रारंभिक चरण में 1-2 गुना "एक्स-रे" का मात्र तथ्य गंभीर परिणामों से खतरा नहीं है (लेकिन इसे जोखिम में नहीं डालना बेहतर है)।

इससे उपचार करें

घातक ट्यूमर के खिलाफ लड़ाई में मुख्य रूप से एक्स-रे का उपयोग किया जाता है। यह तरीका अच्छा है क्योंकि यह अत्यधिक प्रभावी है: यह ट्यूमर को मारता है। यह बुरा है क्योंकि स्वस्थ ऊतक ज्यादा बेहतर नहीं होते हैं, इसके कई दुष्प्रभाव होते हैं। हेमटोपोइजिस के अंग विशेष जोखिम में हैं।

व्यवहार में, स्वस्थ ऊतकों पर एक्स-रे के प्रभाव को कम करने के लिए विभिन्न विधियों का उपयोग किया जाता है। बीम को एक कोण पर निर्देशित किया जाता है ताकि उनके चौराहे के क्षेत्र में एक ट्यूमर दिखाई दे (इस वजह से, ऊर्जा का मुख्य अवशोषण वहीं होता है)। कभी-कभी प्रक्रिया गति में की जाती है: रोगी का शरीर ट्यूमर से गुजरने वाली धुरी के चारों ओर विकिरण स्रोत के सापेक्ष घूमता है। साथ ही, स्वस्थ ऊतक कभी-कभी विकिरण क्षेत्र में होते हैं, और बीमार - हर समय।

एक्स-रे का उपयोग कुछ आर्थ्रोसिस और इसी तरह की बीमारियों के साथ-साथ त्वचा रोगों के उपचार में किया जाता है। इस मामले में, दर्द सिंड्रोम 50-90% तक कम हो जाता है। चूंकि इस मामले में विकिरण का उपयोग नरम होता है, इसलिए ट्यूमर के उपचार में होने वाले समान दुष्प्रभाव नहीं देखे जाते हैं।

एक्स-रे विकिरण (एक्स-रे का पर्यायवाची) तरंग दैर्ध्य की एक विस्तृत श्रृंखला (8·10 -6 से 10 -12 सेमी तक) के साथ है। एक्स-रे विकिरण तब होता है जब आवेशित कण, अक्सर इलेक्ट्रॉन, किसी पदार्थ के परमाणुओं के विद्युत क्षेत्र में कम हो जाते हैं। परिणामी क्वांटा में अलग-अलग ऊर्जा होती है और एक सतत स्पेक्ट्रम बनाती है। ऐसे स्पेक्ट्रम में अधिकतम फोटॉन ऊर्जा घटना इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा के बराबर होती है। में (देखें) किलोइलेक्ट्रॉन-वोल्ट में व्यक्त एक्स-रे क्वांटा की अधिकतम ऊर्जा, संख्यात्मक रूप से ट्यूब पर लगाए गए वोल्टेज के परिमाण के बराबर होती है, जिसे किलोवोल्ट में व्यक्त किया जाता है। किसी पदार्थ से गुजरते समय, एक्स-रे उसके परमाणुओं के इलेक्ट्रॉनों के साथ परस्पर क्रिया करते हैं। 100 keV तक की ऊर्जा वाले एक्स-रे क्वांटा के लिए, सबसे विशिष्ट प्रकार की बातचीत फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव है। इस तरह की बातचीत के परिणामस्वरूप, क्वांटम ऊर्जा पूरी तरह से एक इलेक्ट्रॉन को परमाणु खोल से बाहर निकालने और गतिज ऊर्जा प्रदान करने पर खर्च की जाती है। एक्स-रे क्वांटम की ऊर्जा में वृद्धि के साथ, फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव की संभावना कम हो जाती है और मुक्त इलेक्ट्रॉनों पर क्वांटा के बिखरने की प्रक्रिया प्रमुख हो जाती है - तथाकथित कॉम्पटन प्रभाव। इस तरह की बातचीत के परिणामस्वरूप, एक द्वितीयक इलेक्ट्रॉन भी बनता है और इसके अलावा, एक क्वांटम प्राथमिक क्वांटम की ऊर्जा से कम ऊर्जा के साथ बाहर निकलता है। यदि एक्स-रे क्वांटम की ऊर्जा एक मेगाइलेक्ट्रॉन-वोल्ट से अधिक हो जाती है, तो एक तथाकथित युग्मन प्रभाव हो सकता है, जिसमें एक इलेक्ट्रॉन और एक पॉज़िट्रॉन बनते हैं (देखें)। नतीजतन, किसी पदार्थ से गुजरने पर एक्स-रे विकिरण की ऊर्जा कम हो जाती है, यानी इसकी तीव्रता कम हो जाती है। चूंकि इस मामले में कम-ऊर्जा क्वांटा के अवशोषित होने की संभावना अधिक होती है, इसलिए एक्स-रे विकिरण उच्च-ऊर्जा क्वांटा से समृद्ध होता है। एक्स-रे विकिरण की इस संपत्ति का उपयोग क्वांटा की औसत ऊर्जा को बढ़ाने के लिए किया जाता है, अर्थात इसकी कठोरता को बढ़ाने के लिए। विशेष फिल्टर (देखें) का उपयोग करके एक्स-रे विकिरण की कठोरता में वृद्धि प्राप्त की जाती है। एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स (देखें) और (देखें) के लिए एक्स-रे विकिरण का उपयोग किया जाता है। आयनीकरण विकिरण भी देखें।

एक्स-रे विकिरण (पर्याय: एक्स-रे, एक्स-रे) - 250 से 0.025 ए की तरंग दैर्ध्य के साथ क्वांटम विद्युत चुम्बकीय विकिरण (या 5 10 -2 से 5 10 2 केवी तक ऊर्जा क्वांटा)। 1895 में इसकी खोज वी के रॉन्टजेन ने की थी। एक्स-रे से सटे विद्युत चुम्बकीय विकिरण का वर्णक्रमीय क्षेत्र, जिसकी ऊर्जा क्वांटा 500 केवी से अधिक है, गामा विकिरण (देखें); विकिरण, जिसकी ऊर्जा क्वांटा 0.05 केवी से कम है, पराबैंगनी विकिरण है (देखें)।

इस प्रकार, विद्युत चुम्बकीय विकिरण के विशाल स्पेक्ट्रम के एक अपेक्षाकृत छोटे हिस्से का प्रतिनिधित्व करते हुए, जिसमें रेडियो तरंगें और दृश्य प्रकाश, एक्स-रे विकिरण, किसी भी विद्युत चुम्बकीय विकिरण की तरह, प्रकाश की गति से फैलता है (लगभग 300 हजार किमी / सेकंड एक निर्वात में) ) और एक तरंग दैर्ध्य λ (वह दूरी जिस पर विकिरण दोलन की एक अवधि में फैलता है) की विशेषता है। एक्स-रे विकिरण में कई अन्य तरंग गुण (अपवर्तन, हस्तक्षेप, विवर्तन) भी होते हैं, लेकिन लंबी-तरंग दैर्ध्य विकिरण की तुलना में उनका निरीक्षण करना अधिक कठिन होता है: दृश्य प्रकाश, रेडियो तरंगें।

एक्स-रे स्पेक्ट्रा: a1 - 310 kV पर निरंतर ब्रेम्सस्ट्रालुंग स्पेक्ट्रम; a - 250 kV पर निरंतर ब्रेम्सस्ट्रालुंग स्पेक्ट्रम, a1 - स्पेक्ट्रम को 1 मिमी Cu द्वारा फ़िल्टर किया गया, a2 - स्पेक्ट्रम को 2 मिमी Cu, b - टंगस्टन लाइन की K-श्रृंखला द्वारा फ़िल्टर किया गया।

एक्स-रे उत्पन्न करने के लिए, एक्स-रे ट्यूब का उपयोग किया जाता है (देखें), जिसमें विकिरण तब होता है जब तेज इलेक्ट्रॉन एनोड पदार्थ के परमाणुओं के साथ संपर्क करते हैं। एक्स-रे दो प्रकार के होते हैं: ब्रेम्सस्ट्राह्लुंग और विशेषता। ब्रेम्सस्ट्रालुंग एक्स-रे विकिरण, जिसमें एक सतत स्पेक्ट्रम होता है, सामान्य सफेद रोशनी के समान होता है। तरंग दैर्ध्य (चित्र।) के आधार पर तीव्रता का वितरण एक वक्र द्वारा अधिकतम के साथ दर्शाया गया है; लंबी तरंगों की दिशा में, वक्र धीरे से गिरता है, और छोटी तरंगों की दिशा में, यह तेजी से और एक निश्चित तरंग दैर्ध्य (λ0) पर टूट जाता है, जिसे निरंतर स्पेक्ट्रम की लघु-तरंग दैर्ध्य सीमा कहा जाता है। λ0 का मान ट्यूब पर वोल्टेज के व्युत्क्रमानुपाती होता है। Bremsstrahlung परमाणु नाभिक के साथ तेज इलेक्ट्रॉनों की परस्पर क्रिया से उत्पन्न होता है। ब्रेम्सस्ट्रालुंग की तीव्रता एनोड करंट की ताकत, ट्यूब वोल्टेज के वर्ग और एनोड सामग्री के परमाणु संख्या (जेड) के सीधे आनुपातिक है।

यदि एक्स-रे ट्यूब में त्वरित इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा एनोड पदार्थ के लिए महत्वपूर्ण मूल्य से अधिक हो जाती है (यह ऊर्जा ट्यूब वोल्टेज वीसीआर द्वारा निर्धारित की जाती है, जो इस पदार्थ के लिए महत्वपूर्ण है), तो विशिष्ट विकिरण होता है। विशेषता वर्णक्रम रेखा है, इसकी वर्णक्रमीय रेखाएँ एक श्रृंखला बनाती हैं, जिसे K, L, M, N अक्षरों द्वारा निरूपित किया जाता है।

K सीरीज़ सबसे छोटी वेवलेंथ है, L सीरीज़ लंबी वेवलेंथ है, M और N सीरीज़ केवल भारी तत्वों में देखी जाती हैं (K- सीरीज़ के लिए टंगस्टन का Vcr 69.3 kv है, L- सीरीज़ के लिए - 12.1 kv)। विशेषता विकिरण निम्नानुसार उत्पन्न होता है। तेज़ इलेक्ट्रॉन परमाणु इलेक्ट्रॉनों को आंतरिक गोले से बाहर खदेड़ते हैं। परमाणु उत्तेजित होता है और फिर जमीनी अवस्था में लौट आता है। इस मामले में, बाहरी, कम बाध्य गोले से इलेक्ट्रॉन आंतरिक गोले में रिक्त स्थान को भरते हैं, और उत्तेजित और जमीनी अवस्था में परमाणु की ऊर्जा के बीच के अंतर के बराबर ऊर्जा वाले विशिष्ट विकिरण के फोटॉन उत्सर्जित होते हैं। यह अंतर (और इसलिए फोटॉन की ऊर्जा) का एक निश्चित मूल्य है, प्रत्येक तत्व की विशेषता है। यह घटना तत्वों के एक्स-रे वर्णक्रमीय विश्लेषण को रेखांकित करती है। यह आंकड़ा टंगस्टन के लाइन स्पेक्ट्रम को ब्रेम्सस्ट्रालुंग के एक सतत स्पेक्ट्रम की पृष्ठभूमि के खिलाफ दिखाता है।

एक्स-रे ट्यूब में त्वरित इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा लगभग पूरी तरह से तापीय ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है (इस मामले में एनोड अत्यधिक गर्म होता है), केवल एक नगण्य हिस्सा (100 केवी के करीब वोल्टेज पर लगभग 1%) ब्रेम्सस्ट्रालुंग ऊर्जा में परिवर्तित होता है .

चिकित्सा में एक्स-रे का उपयोग पदार्थ द्वारा एक्स-रे के अवशोषण के नियमों पर आधारित है। एक्स-रे का अवशोषण अवशोषक सामग्री के ऑप्टिकल गुणों से पूरी तरह से स्वतंत्र है। एक्स-रे कमरों में कर्मियों की सुरक्षा के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला रंगहीन और पारदर्शी सीसा कांच एक्स-रे को लगभग पूरी तरह से अवशोषित कर लेता है। इसके विपरीत, कागज की एक शीट जो प्रकाश के लिए पारदर्शी नहीं है, एक्स-रे को क्षीण नहीं करती है।

एक अवशोषक परत से गुजरने पर एक्स-रे विकिरण के एक सजातीय (यानी, एक निश्चित तरंग दैर्ध्य) बीम की तीव्रता, घातीय कानून (ई-एक्स) के अनुसार घट जाती है, जहां ई प्राकृतिक लघुगणक (2.718) का आधार है, और प्रतिपादक एक्स उत्पाद के बराबर हैद्रव्यमान क्षीणन गुणांक (μ / p) सेमी 2 /g प्रति अवशोषक मोटाई g / cm 2 में (यहाँ p g / cm 3 में पदार्थ का घनत्व है)। एक्स-रे बिखरने और अवशोषण दोनों से क्षीण हो जाते हैं। तदनुसार, द्रव्यमान क्षीणन गुणांक द्रव्यमान अवशोषण और बिखरने वाले गुणांक का योग है। बड़े पैमाने पर अवशोषण गुणांक अवशोषक की बढ़ती परमाणु संख्या (जेड) के साथ तेजी से बढ़ता है (जेड3 या जेड5 के अनुपात में) और बढ़ती तरंग दैर्ध्य (आनुपातिक λ3) के साथ। तरंग दैर्ध्य पर यह निर्भरता अवशोषण बैंड के भीतर देखी जाती है, जिसकी सीमाओं पर गुणांक छलांग लगाता है।

द्रव्यमान प्रकीर्णन गुणांक पदार्थ के बढ़ते परमाणु क्रमांक के साथ बढ़ता है। λ≥0,3Å के लिए प्रकीर्णन गुणांक, λ के लिए, तरंगदैर्घ्य पर निर्भर नहीं करता है<0,ЗÅ он уменьшается с уменьшением λ.

घटती तरंग दैर्ध्य के साथ अवशोषण और बिखरने वाले गुणांक में कमी एक्स-रे की मर्मज्ञ शक्ति में वृद्धि का कारण बनती है। हड्डियों के लिए द्रव्यमान अवशोषण गुणांक [अवशोषण मुख्य रूप से सीए 3 (पीओ 4) 2 के कारण होता है] नरम ऊतकों की तुलना में लगभग 70 गुना अधिक होता है, जहां अवशोषण मुख्य रूप से पानी के कारण होता है। यह बताता है कि नरम ऊतकों की पृष्ठभूमि के खिलाफ रेडियोग्राफ पर हड्डियों की छाया इतनी तेजी से क्यों दिखाई देती है।

तीव्रता में कमी के साथ-साथ किसी भी माध्यम से एक अमानवीय एक्स-रे किरण का प्रसार, वर्णक्रमीय संरचना में परिवर्तन के साथ होता है, विकिरण की गुणवत्ता में परिवर्तन: स्पेक्ट्रम का दीर्घ-तरंग भाग अवशोषित होता है शॉर्ट-वेव भाग की तुलना में अधिक हद तक, विकिरण अधिक समान हो जाता है। स्पेक्ट्रम के लंबे-तरंगदैर्ध्य वाले हिस्से को छानने से मानव शरीर में गहरे स्थित foci के एक्स-रे थेरेपी के दौरान गहरी और सतह की खुराक के बीच के अनुपात में सुधार करना संभव हो जाता है (एक्स-रे फिल्टर देखें)। एक विषम एक्स-रे बीम की गुणवत्ता को चिह्नित करने के लिए, "आधा क्षीणन परत (एल)" की अवधारणा का उपयोग किया जाता है - पदार्थ की एक परत जो विकिरण को आधा क्षीण करती है। इस परत की मोटाई ट्यूब पर वोल्टेज, फिल्टर की मोटाई और सामग्री पर निर्भर करती है। सेलोफेन (12 केवी की ऊर्जा तक), एल्यूमीनियम (20-100 केवी), तांबा (60-300 केवी), सीसा, और तांबे (>300 केवी) का उपयोग आधा क्षीणन परतों को मापने के लिए किया जाता है। 80-120 केवी के वोल्टेज पर उत्पन्न एक्स-रे के लिए, 1 मिमी तांबा 26 मिमी एल्यूमीनियम के फ़िल्टरिंग क्षमता के बराबर है, 1 मिमी सीसा एल्यूमीनियम के 50.9 मिमी के बराबर है।

एक्स-रे का अवशोषण और प्रकीर्णन इसके कोरपसकुलर गुणों के कारण होता है; एक्स-रे कणों (कणों) की एक धारा के रूप में परमाणुओं के साथ बातचीत करते हैं - फोटॉन, जिनमें से प्रत्येक में एक निश्चित ऊर्जा होती है (एक्स-रे की तरंग दैर्ध्य के व्युत्क्रमानुपाती)। एक्स-रे फोटॉनों की ऊर्जा सीमा 0.05-500 केवी है।

एक्स-रे विकिरण का अवशोषण फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के कारण होता है: इलेक्ट्रॉन शेल द्वारा एक फोटॉन का अवशोषण एक इलेक्ट्रॉन की अस्वीकृति के साथ होता है। परमाणु उत्तेजित होता है और, जमीनी अवस्था में लौटकर, विशेषता विकिरण का उत्सर्जन करता है। उत्सर्जित फोटोइलेक्ट्रॉन फोटॉन की सारी ऊर्जा (परमाणु में इलेक्ट्रॉन की बंधन ऊर्जा को घटाकर) ले जाता है।

एक्स-रे विकिरण का प्रकीर्णन प्रकीर्णन माध्यम के इलेक्ट्रॉनों के कारण होता है। शास्त्रीय प्रकीर्णन हैं (विकिरण की तरंग दैर्ध्य नहीं बदलती है, लेकिन प्रसार की दिशा बदल जाती है) और तरंग दैर्ध्य में परिवर्तन के साथ प्रकीर्णन - कॉम्पटन प्रभाव (बिखरे हुए विकिरण की तरंग दैर्ध्य घटना एक से अधिक है)। बाद के मामले में, फोटॉन एक चलती हुई गेंद की तरह व्यवहार करता है, और फोटॉन का प्रकीर्णन होता है, कॉमनटन की आलंकारिक अभिव्यक्ति के अनुसार, फोटॉन और इलेक्ट्रॉनों के साथ बिलियर्ड्स के खेल की तरह: एक इलेक्ट्रॉन से टकराकर, फोटॉन अपनी ऊर्जा का हिस्सा स्थानांतरित करता है इसके लिए और स्कैटर, पहले से ही कम ऊर्जा (क्रमशः, बिखरे हुए विकिरण की तरंग दैर्ध्य बढ़ जाती है) होने के कारण, इलेक्ट्रॉन एक परमाणु ऊर्जा के साथ परमाणु से बाहर निकलता है (इन इलेक्ट्रॉनों को कॉम्पटन इलेक्ट्रॉन या रिकॉइल इलेक्ट्रॉन कहा जाता है)। एक्स-रे ऊर्जा का अवशोषण द्वितीयक इलेक्ट्रॉनों (कॉम्प्टन और फोटोइलेक्ट्रॉन) के निर्माण और उनमें ऊर्जा के हस्तांतरण के दौरान होता है। किसी पदार्थ के एक इकाई द्रव्यमान में स्थानांतरित एक्स-रे की ऊर्जा एक्स-रे की अवशोषित खुराक निर्धारित करती है। इस खुराक की इकाई 1 रेड 100 erg/g से मेल खाती है। अवशोषक के पदार्थ में अवशोषित ऊर्जा के कारण, कई माध्यमिक प्रक्रियाएं होती हैं जो एक्स-रे डोसिमेट्री के लिए महत्वपूर्ण हैं, क्योंकि यह उन पर है कि एक्स-रे माप पद्धतियां आधारित हैं। (डोसिमेट्री देखें)।

एक्स-रे की क्रिया के तहत सभी गैसें और कई तरल पदार्थ, अर्धचालक और डाइलेक्ट्रिक्स विद्युत चालकता बढ़ाते हैं। चालकता सबसे अच्छी इन्सुलेट सामग्री द्वारा पाई जाती है: पैराफिन, अभ्रक, रबर, एम्बर। चालकता में परिवर्तन माध्यम के आयनीकरण के कारण होता है, यानी तटस्थ अणुओं को सकारात्मक और नकारात्मक आयनों में अलग करना (आयनीकरण माध्यमिक इलेक्ट्रॉनों द्वारा निर्मित होता है)। एक्स-रे विकिरण (हवा में खुराक) की जोखिम खुराक निर्धारित करने के लिए हवा में आयनीकरण का उपयोग किया जाता है, जिसे रेंटजेन्स में मापा जाता है (आयनीकरण विकिरण खुराक देखें)। 1 आर की खुराक पर, हवा में अवशोषित खुराक 0.88 रेड है।

एक्स-रे की कार्रवाई के तहत, किसी पदार्थ के अणुओं (और आयनों के पुनर्संयोजन के दौरान) के उत्तेजना के परिणामस्वरूप, कई मामलों में पदार्थ की एक दृश्य चमक उत्तेजित होती है। एक्स-रे विकिरण की उच्च तीव्रता पर, हवा, कागज, पैराफिन, आदि की एक दृश्य चमक देखी जाती है (धातु एक अपवाद हैं)। दृश्य प्रकाश की उच्चतम उपज Zn·CdS·Ag-फॉस्फोरस जैसे क्रिस्टलीय फॉस्फोर द्वारा दी जाती है और फ्लोरोस्कोपी में स्क्रीन के लिए उपयोग किए जाने वाले अन्य।

एक्स-रे की क्रिया के तहत, एक पदार्थ में विभिन्न रासायनिक प्रक्रियाएं भी हो सकती हैं: सिल्वर हलाइड्स का अपघटन (एक्स-रे में प्रयुक्त एक फोटोग्राफिक प्रभाव), पानी का अपघटन और हाइड्रोजन पेरोक्साइड के जलीय घोल, में परिवर्तन सेल्युलाइड के गुण (बादल और कपूर की रिहाई), पैराफिन (बादल और विरंजन)।

पूर्ण रूपांतरण के परिणामस्वरूप, रासायनिक रूप से निष्क्रिय पदार्थ द्वारा अवशोषित सभी एक्स-रे ऊर्जा ऊष्मा में परिवर्तित हो जाती है। बहुत कम मात्रा में ऊष्मा के मापन के लिए अत्यधिक संवेदनशील विधियों की आवश्यकता होती है, लेकिन एक्स-रे के पूर्ण मापन के लिए यह मुख्य विधि है।

एक्स-रे के संपर्क में आने से माध्यमिक जैविक प्रभाव चिकित्सा रेडियोथेरेपी (देखें) का आधार हैं। एक्स-रे, जिनमें से क्वांटा 6-16 केवी (2 से 5 ए तक प्रभावी तरंग दैर्ध्य) हैं, लगभग पूरी तरह से मानव शरीर के ऊतक के त्वचा के पूर्णांक द्वारा अवशोषित होते हैं; उन्हें सीमा किरणें कहा जाता है, या कभी-कभी बुक्का किरणें (बक्का किरणें देखें)। डीप एक्स-रे थेरेपी के लिए, 100 से 300 keV की प्रभावी ऊर्जा क्वांटा के साथ कठोर फ़िल्टर्ड विकिरण का उपयोग किया जाता है।

एक्स-रे विकिरण के जैविक प्रभाव को न केवल एक्स-रे थेरेपी में, बल्कि एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स में भी ध्यान में रखा जाना चाहिए, साथ ही एक्स-रे के संपर्क के अन्य सभी मामलों में जिन्हें विकिरण सुरक्षा के उपयोग की आवश्यकता होती है ( देखना)।

रूसी संघ की शिक्षा के लिए संघीय एजेंसी

राज्य शैक्षिक संस्थान

उच्च व्यावसायिक शिक्षा

मॉस्को स्टेट इंस्टीट्यूट ऑफ स्टील एंड अलॉयज

(तकनीकी विश्वविद्यालय)

नोवोट्रोइट्स्की शाखा

OEND विभाग

पाठ्यक्रम कार्य

अनुशासन: भौतिकी

विषय: एक्स-रे

छात्र: नेदोरेज़ोवा एन.ए.

समूह: ईआईयू-2004-25, संख्या जे.के.: 04Н036

जाँचकर्ता: ओज़ेगोवा एस.एम.

परिचय

अध्याय 1

1.1 रॉन्टगन विल्हेम कॉनराड की जीवनी

1.2 एक्स-रे की खोज

अध्याय दो

2.1 एक्स-रे स्रोत

2.2 एक्स-रे के गुण

2.3 एक्स-रे का पंजीकरण

2.4 एक्स-रे का उपयोग

अध्याय 3

3.1 क्रिस्टल संरचना की खामियों का विश्लेषण

3.2 स्पेक्ट्रम विश्लेषण

निष्कर्ष

प्रयुक्त स्रोतों की सूची

अनुप्रयोग

परिचय

एक दुर्लभ व्यक्ति एक्स-रे कक्ष से नहीं गुजरा है। एक्स-रे में ली गई तस्वीरों से सभी परिचित हैं। 1995 में इस खोज को 100 साल हो गए थे। यह कल्पना करना मुश्किल है कि एक सदी पहले इसने कितनी बड़ी दिलचस्पी पैदा की थी। एक आदमी के हाथ में एक ऐसा उपकरण निकला जिसकी मदद से अदृश्य को देखना संभव था।

यह अदृश्य विकिरण, सभी पदार्थों में अलग-अलग डिग्री के बावजूद, भेदने में सक्षम है, जो लगभग 10 -8 सेमी की तरंग दैर्ध्य के साथ विद्युत चुम्बकीय विकिरण है, इसे विल्हेम रोएंटजेन के सम्मान में एक्स-रे विकिरण कहा जाता था, जिन्होंने इसकी खोज की थी।

दृश्यमान प्रकाश की तरह, एक्स-रे फोटोग्राफिक फिल्म को काला कर देते हैं। चिकित्सा, उद्योग और वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए इस संपत्ति का बहुत महत्व है। अध्ययन के तहत वस्तु के माध्यम से गुजरना और फिर फिल्म पर गिरना, एक्स-रे विकिरण उस पर अपनी आंतरिक संरचना को दर्शाता है। चूंकि एक्स-रे विकिरण की मर्मज्ञ शक्ति अलग-अलग सामग्रियों के लिए अलग-अलग होती है, वस्तु के जो हिस्से इसके लिए कम पारदर्शी होते हैं, वे फोटोग्राफ में उन हिस्सों की तुलना में उज्जवल क्षेत्र देते हैं जिनके माध्यम से विकिरण अच्छी तरह से प्रवेश करता है। इस प्रकार, त्वचा और आंतरिक अंगों को बनाने वाले ऊतकों की तुलना में हड्डी के ऊतक एक्स-रे के लिए कम पारदर्शी होते हैं। इसलिए, रेडियोग्राफ़ पर, हड्डियों को हल्के क्षेत्रों के रूप में इंगित किया जाएगा और फ्रैक्चर साइट, जो विकिरण के लिए कम पारदर्शी है, का आसानी से पता लगाया जा सकता है। एक्स-रे इमेजिंग का उपयोग दांतों की जड़ों में क्षय और फोड़े का पता लगाने के लिए दंत चिकित्सा में भी किया जाता है, साथ ही उद्योग में कास्टिंग, प्लास्टिक और घिसने में दरार का पता लगाने के लिए, रसायन विज्ञान में यौगिकों का विश्लेषण करने के लिए और भौतिकी में क्रिस्टल की संरचना का अध्ययन करने के लिए भी किया जाता है। .

रॉन्टगन की खोज के बाद अन्य शोधकर्ताओं ने प्रयोग किए जिन्होंने इस विकिरण का उपयोग करने के लिए कई नए गुणों और संभावनाओं की खोज की। एम. लाउ, डब्ल्यू. फ्रेडरिक, और पी. निपिंग द्वारा एक प्रमुख योगदान दिया गया, जिन्होंने 1912 में एक्स-रे के विवर्तन का प्रदर्शन किया जब वे एक क्रिस्टल से गुजरते हैं; डब्ल्यू कूलिज, जिन्होंने 1913 में एक गर्म कैथोड के साथ एक उच्च-वैक्यूम एक्स-रे ट्यूब का आविष्कार किया; जी. मोसले, जिन्होंने 1913 में विकिरण की तरंग दैर्ध्य और एक तत्व की परमाणु संख्या के बीच संबंध स्थापित किया; जी. और एल. ब्रागी, जिन्हें एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण के मूल सिद्धांतों को विकसित करने के लिए 1915 में नोबेल पुरस्कार मिला था।

इस पाठ्यक्रम कार्य का उद्देश्य एक्स-रे विकिरण की घटना, खोज के इतिहास, गुणों का अध्ययन करना और इसके अनुप्रयोग के दायरे की पहचान करना है।

अध्याय 1

1.1 रॉन्टगन विल्हेम कॉनराड की जीवनी

विल्हेम कॉनराड रॉन्टगन का जन्म 17 मार्च, 1845 को हॉलैंड के साथ जर्मनी के सीमावर्ती क्षेत्र, लेनेप शहर में हुआ था। उन्होंने ज्यूरिख में उसी हायर टेक्निकल स्कूल (पॉलिटेक्निक) में अपनी तकनीकी शिक्षा प्राप्त की, जहाँ आइंस्टीन ने बाद में अध्ययन किया। 1866 में स्कूल छोड़ने के बाद शारीरिक शिक्षा जारी रखने के लिए भौतिकी के जुनून ने उन्हें मजबूर कर दिया।

1868 में उन्होंने डॉक्टर ऑफ फिलॉसफी की डिग्री के लिए अपने शोध प्रबंध का बचाव किया, उन्होंने भौतिकी विभाग में सहायक के रूप में काम किया, पहले ज्यूरिख में, फिर गिसेन में और फिर स्ट्रासबर्ग (1874-1879) में कुंडट के साथ। यहाँ रॉन्टजेन एक अच्छे प्रायोगिक स्कूल से गुज़रे और प्रथम श्रेणी के प्रयोगकर्ता बन गए। रॉन्टजेन ने अपने छात्र, सोवियत भौतिकी के संस्थापकों में से एक, ए.एफ. इओफ़े।

वैज्ञानिक अनुसंधान विद्युत चुंबकत्व, क्रिस्टल भौतिकी, प्रकाशिकी, आणविक भौतिकी से संबंधित है।

1895 में, उन्होंने पराबैंगनी किरणों (एक्स-रे) की तरंग दैर्ध्य से कम तरंग दैर्ध्य वाले विकिरण की खोज की, जिसे बाद में एक्स-रे कहा गया, और उनके गुणों की जांच की: हवा को प्रतिबिंबित करने, अवशोषित करने, आयनित करने आदि की क्षमता। उन्होंने एक्स-रे प्राप्त करने के लिए ट्यूब के सही डिजाइन का प्रस्ताव दिया - एक झुका हुआ प्लैटिनम एंटीकैथोड और एक अवतल कैथोड: वह एक्स-रे का उपयोग करके तस्वीरें लेने वाले पहले व्यक्ति थे। उन्होंने 1885 में एक विद्युत क्षेत्र में गतिमान एक परावैद्युत के चुंबकीय क्षेत्र की खोज की (तथाकथित "रोएंटजेन करंट")। उनके अनुभव ने स्पष्ट रूप से दिखाया कि चुंबकीय क्षेत्र गतिमान आवेशों द्वारा बनाया गया है, और एक्स के निर्माण के लिए महत्वपूर्ण था। लोरेंत्ज़ का इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत। रोएंटजेन के कार्यों की एक महत्वपूर्ण संख्या तरल पदार्थ, गैसों, क्रिस्टल, विद्युत चुम्बकीय घटनाओं के अध्ययन गुणों के लिए समर्पित है, क्रिस्टल में विद्युत और ऑप्टिकल घटनाओं के बीच संबंधों की खोज की। किरणों की खोज के लिए जो उनके नाम को सहन करते हैं, 1901 में रोएंटजेन नोबेल पुरस्कार से सम्मानित होने वाले भौतिकविदों में पहले थे।

1900 से अपने जीवन के अंतिम दिनों तक (10 फरवरी, 1923 को उनकी मृत्यु हो गई) उन्होंने म्यूनिख विश्वविद्यालय में काम किया।

1.2 एक्स-रे की खोज

19वीं शताब्दी का अंत गैसों के माध्यम से बिजली के पारित होने की घटना में बढ़ी हुई रुचि से चिह्नित किया गया था। यहां तक ​​​​कि फैराडे ने इन घटनाओं का गंभीरता से अध्ययन किया, निर्वहन के विभिन्न रूपों का वर्णन किया, दुर्लभ गैस के चमकदार स्तंभ में एक अंधेरे स्थान की खोज की। फैराडे डार्क स्पेस नीले, कैथोड चमक को गुलाबी, एनोड चमक से अलग करता है।

गैस के रेयरफेक्शन में और वृद्धि से चमक की प्रकृति में काफी बदलाव आता है। गणितज्ञ प्लकर (1801-1868) ने 1859 में, पर्याप्त रूप से प्रबल रेयरफैक्शन पर, कैथोड से निकलने वाली किरणों की एक कमजोर नीली किरण की खोज की, जो एनोड तक पहुंचती है और ट्यूब के ग्लास को चमकाती है। 1869 में प्लकर के छात्र गिटोर्फ (1824-1914) ने अपने शिक्षक के शोध को जारी रखा और दिखाया कि अगर कैथोड और इस सतह के बीच एक ठोस शरीर रखा जाता है तो ट्यूब की फ्लोरोसेंट सतह पर एक अलग छाया दिखाई देती है।

गोल्डस्टीन (1850-1931) ने किरणों के गुणों का अध्ययन करते हुए उन्हें कैथोड किरणें (1876) कहा। तीन साल बाद, विलियम क्रुक्स (1832-1919) ने कैथोड किरणों की भौतिक प्रकृति को साबित किया और उन्हें "उज्ज्वल पदार्थ" कहा - एक विशेष चौथी अवस्था में एक पदार्थ। उनके साक्ष्य ठोस और स्पष्ट थे। "क्रूक्स ट्यूब" के साथ प्रयोग प्रदर्शित किए गए बाद में सभी भौतिक कक्षाओं में। क्रुक्स ट्यूब में एक चुंबकीय क्षेत्र द्वारा कैथोड बीम का विक्षेपण एक क्लासिक स्कूल प्रदर्शन बन गया है।

हालाँकि, कैथोड किरणों के विद्युत विक्षेपण पर प्रयोग इतने ठोस नहीं थे। हर्ट्ज़ ने इस तरह के विचलन का पता नहीं लगाया और इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि कैथोड किरण ईथर में एक दोलन प्रक्रिया है। हर्ट्ज के छात्र एफ. लेनार्ड ने कैथोड किरणों के साथ प्रयोग करते हुए 1893 में दिखाया कि वे एल्यूमीनियम पन्नी से ढकी एक खिड़की से गुजरती हैं और खिड़की के पीछे की जगह में चमक पैदा करती हैं। हर्ट्ज़ ने अपना अंतिम लेख, 1892 में प्रकाशित, पतली धातु निकायों के माध्यम से कैथोड किरणों के पारित होने की घटना को समर्पित किया। यह शब्दों के साथ शुरू हुआ:

"कैथोड किरणें प्रकाश से ठोस पदार्थों में प्रवेश करने की उनकी क्षमता के मामले में एक महत्वपूर्ण तरीके से भिन्न होती हैं।" सोने, चांदी, प्लैटिनम, एल्यूमीनियम, आदि पत्तियों के माध्यम से कैथोड किरणों के पारित होने पर प्रयोगों के परिणामों का वर्णन करते हुए, हर्ट्ज ने नोट किया कि उन्होंने नहीं किया घटना में कोई विशेष अंतर देखें। किरणें पत्तियों से सीधी रेखा में नहीं गुजरती हैं, बल्कि विवर्तन द्वारा बिखरी होती हैं। कैथोड किरणों की प्रकृति अभी भी स्पष्ट नहीं थी।

यह क्रुक्स, लेनार्ड और अन्य की ऐसी नलियों के साथ था, जो वुर्जबर्ग के प्रोफेसर विल्हेम कोनराड रोएंटजेन ने 1895 के अंत में प्रयोग किया था। एक बार, प्रयोग के अंत के बाद, उन्होंने ट्यूब को एक काले कार्डबोर्ड कवर के साथ बंद कर दिया, प्रकाश बंद कर दिया, लेकिन ट्यूब को खिलाने वाले प्रारंभ करनेवाला को बंद नहीं किया, उसने ट्यूब के पास स्थित बेरियम साइनोजन से स्क्रीन की चमक देखी। इस परिस्थिति से प्रभावित होकर, रॉन्टजेन ने स्क्रीन के साथ प्रयोग करना शुरू किया। 28 दिसंबर, 1895 की अपनी पहली रिपोर्ट "ऑन ए न्यू काइंड रेज़" में, उन्होंने इन पहले प्रयोगों के बारे में लिखा: "बेरियम प्लेटिनम-साइनाइड के साथ लेपित कागज का एक टुकड़ा, जब एक ट्यूब के पास जाता है, तो एक पतले काले कार्डबोर्ड कवर के साथ बंद हो जाता है। यह पर्याप्त रूप से फिट बैठता है, प्रत्येक निर्वहन के साथ यह एक उज्ज्वल प्रकाश के साथ चमकता है: यह फ्लोरोसेंट होना शुरू हो जाता है। फ्लोरेसेंस पर्याप्त डार्कनिंग के साथ दिखाई देता है और यह इस बात पर निर्भर नहीं करता है कि हम पेपर को बेरियम सिनेरोजेन के साथ लेपित साइड के साथ लाते हैं या बेरियम सिनरोजन के साथ लेपित नहीं करते हैं। ट्यूब से दो मीटर की दूरी पर भी प्रतिदीप्ति ध्यान देने योग्य है।

सावधानीपूर्वक जांच से पता चला कि रोएंटजेन "ब्लैक कार्डबोर्ड, जो न तो सूर्य की दृश्य और पराबैंगनी किरणों के लिए पारदर्शी है, न ही किसी विद्युत चाप की किरणों के लिए, किसी प्रकार के फ्लोरोसेंट एजेंट के साथ व्याप्त है।" रोएंटजेन ने इस "एजेंट" की मर्मज्ञ शक्ति की जांच की , जिसे उन्होंने विभिन्न पदार्थों के लिए संक्षिप्तता "एक्स-रे" कहा। उन्होंने पाया कि किरणें स्वतंत्र रूप से कागज, लकड़ी, इबोनाइट, धातु की पतली परतों से गुजरती हैं, लेकिन सीसा द्वारा दृढ़ता से विलंबित होती हैं।

वह फिर सनसनीखेज अनुभव का वर्णन करता है:

"यदि आप डिस्चार्ज ट्यूब और स्क्रीन के बीच अपना हाथ रखते हैं, तो आप हाथ की छाया की धुंधली रूपरेखा में हड्डियों की काली छाया देख सकते हैं।" यह मानव शरीर की पहली एक्स-रे परीक्षा थी।

इन शॉट्स ने बहुत प्रभाव डाला; खोज अभी तक पूरी नहीं हुई थी, और एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स ने पहले ही अपनी यात्रा शुरू कर दी थी। अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी शूस्टर ने लिखा, "मेरी प्रयोगशाला डॉक्टरों से भर गई थी, जो रोगियों को संदेह में लाते थे कि उनके शरीर के विभिन्न हिस्सों में सुइयां थीं।"

पहले प्रयोगों के बाद ही, रोएंटजेन ने दृढ़ता से स्थापित किया कि एक्स-रे कैथोड वाले से भिन्न होते हैं, वे चार्ज नहीं करते हैं और चुंबकीय क्षेत्र से विक्षेपित नहीं होते हैं, लेकिन वे कैथोड किरणों से उत्साहित होते हैं। "एक्स-रे कैथोड के समान नहीं हैं I किरणें, लेकिन वे डिस्चार्ज ट्यूब की कांच की दीवारों में उनके द्वारा उत्तेजित होती हैं ”, रोएंटजेन ने लिखा।

उन्होंने यह भी स्थापित किया कि वे न केवल कांच में बल्कि धातुओं में भी उत्साहित हैं।

हर्ट्ज़-लेनार्ड की परिकल्पना का उल्लेख करते हुए कि कैथोड किरणें "ईथर में होने वाली घटना हैं," रोएंटजेन बताते हैं कि "हम अपनी किरणों के बारे में कुछ ऐसा ही कह सकते हैं।" हालांकि, वह किरणों के तरंग गुणों का पता लगाने में विफल रहे, वे "अब तक ज्ञात पराबैंगनी, दृश्य, अवरक्त किरणों की तुलना में अलग व्यवहार करते हैं।" अपने रासायनिक और ल्यूमिनेसेंट क्रियाओं में, वे, रोएंटजेन के अनुसार, पराबैंगनी किरणों के समान हैं। पहले में संदेश, उन्होंने बाद में छोड़ी गई धारणा को व्यक्त किया कि वे ईथर में अनुदैर्ध्य तरंगें हो सकती हैं।

रॉन्टगन की खोज ने वैज्ञानिक जगत में बड़ी दिलचस्पी पैदा की। उनके प्रयोग दुनिया की लगभग सभी प्रयोगशालाओं में दोहराए गए। मास्को में उन्हें पी.एन. लेबेडेव। सेंट पीटर्सबर्ग में, रेडियो ए.एस. के आविष्कारक। पोपोव ने एक्स-रे के साथ प्रयोग किया, विभिन्न एक्स-रे प्राप्त करते हुए सार्वजनिक व्याख्यान में उनका प्रदर्शन किया। कैंब्रिज में डी.डी. गैसों के माध्यम से बिजली के मार्ग का अध्ययन करने के लिए थॉमसन ने तुरंत एक्स-रे के आयनीकरण प्रभाव को लागू किया। उनके शोध से इलेक्ट्रॉन की खोज हुई।

अध्याय दो

एक्स-रे विकिरण - विद्युत चुम्बकीय आयनीकरण विकिरण, 10 -4 से 10 3 (10 -12 से 10 -5 सेमी तक) तरंग दैर्ध्य के भीतर गामा और पराबैंगनी विकिरण के बीच वर्णक्रमीय क्षेत्र पर कब्जा कर लेता है। आर। एल तरंग दैर्ध्य λ के साथ< 2 условно называются жёсткими, с λ >2 - कोमल।

2.1 एक्स-रे स्रोत

एक्स-रे का सबसे आम स्रोत एक्स-रे ट्यूब है। - इलेक्ट्रोवैक्यूम डिवाइस एक्स-रे स्रोत के रूप में कार्य करना। ऐसा विकिरण तब होता है जब कैथोड द्वारा उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों की गति कम हो जाती है और एनोड (एंटीकाथोड) से टकराते हैं; इस मामले में, एनोड और कैथोड के बीच की जगह में एक मजबूत विद्युत क्षेत्र द्वारा त्वरित इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा आंशिक रूप से एक्स-रे ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। एक्स-रे ट्यूब रेडिएशन एनोड सामग्री के विशिष्ट विकिरण पर एक्स-रे ब्रेम्सस्ट्रालुंग का सुपरपोजिशन है। एक्स-रे ट्यूब प्रतिष्ठित हैं: एक इलेक्ट्रॉन प्रवाह प्राप्त करने की विधि के अनुसार - एक थर्मिओनिक (गर्म) कैथोड के साथ, क्षेत्र उत्सर्जन (नुकीला) कैथोड, सकारात्मक आयनों के साथ एक कैथोड बमबारी और एक रेडियोधर्मी (β) इलेक्ट्रॉन स्रोत के साथ; वैक्यूमिंग की विधि के अनुसार - मुहरबंद, बंधने योग्य; विकिरण समय के अनुसार - निरंतर क्रिया, स्पंदित; एनोड कूलिंग के प्रकार के अनुसार - पानी, तेल, वायु, विकिरण शीतलन के साथ; फोकस के आकार के अनुसार (एनोड पर विकिरण क्षेत्र) - मैक्रोफोकस, तेज फोकस और माइक्रोफोकस; इसके आकार के अनुसार - अंगूठी, गोल, शासित; एनोड पर इलेक्ट्रॉनों को केंद्रित करने की विधि के अनुसार - इलेक्ट्रोस्टैटिक, चुंबकीय, विद्युत चुम्बकीय ध्यान केंद्रित करने के साथ।

एक्स-रे संरचनात्मक विश्लेषण में एक्स-रे ट्यूब का उपयोग किया जाता है (परिशिष्ट 1), एक्स-रे वर्णक्रमीय विश्लेषण, दोष का पता लगाना (परिशिष्ट 1), एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स (परिशिष्ट 1), रेडियोथेरेपी , एक्स-रे माइक्रोस्कोपी और माइक्रोरेडियोग्राफी। एक थर्मिओनिक कैथोड, एक वाटर-कूल्ड एनोड, और एक इलेक्ट्रोस्टैटिक इलेक्ट्रॉन फ़ोकसिंग सिस्टम के साथ सीलबंद एक्स-रे ट्यूब सभी क्षेत्रों में सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं (परिशिष्ट 2)। एक्स-रे ट्यूबों का थर्मिओनिक कैथोड आमतौर पर एक विद्युत प्रवाह द्वारा गर्म किए गए टंगस्टन तार का एक सर्पिल या सीधा रेशा होता है। एनोड का कार्य खंड - एक धातु दर्पण सतह - लंबवत या इलेक्ट्रॉन प्रवाह के कुछ कोण पर स्थित है। उच्च ऊर्जा और तीव्रता के एक्स-रे विकिरण का एक सतत स्पेक्ट्रम प्राप्त करने के लिए, एयू, डब्ल्यू से एनोड्स का उपयोग किया जाता है; संरचनात्मक विश्लेषण में Ti, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Ag एनोड्स के साथ एक्स-रे ट्यूब का उपयोग किया जाता है।

एक्स-रे ट्यूब की मुख्य विशेषताएं अधिकतम अनुमेय त्वरित वोल्टेज (1-500 केवी), इलेक्ट्रॉनिक करंट (0.01 mA - 1A), एनोड द्वारा छितरी हुई विशिष्ट शक्ति (10-10 4 W / mm 2), कुल बिजली की खपत हैं। (0.002 डब्ल्यू - 60 किलोवाट) और फोकस आकार (1 µm - 10 मिमी)। एक्स-रे ट्यूब की दक्षता 0.1-3% है।

कुछ रेडियोधर्मी समस्थानिक एक्स-रे के स्रोत के रूप में भी काम कर सकते हैं। : उनमें से कुछ सीधे एक्स-रे उत्सर्जित करते हैं, दूसरों के परमाणु विकिरण (इलेक्ट्रॉन या λ-कण) एक धातु लक्ष्य पर बमबारी करते हैं, जो एक्स-रे का उत्सर्जन करता है। समस्थानिक स्रोतों की एक्स-रे तीव्रता एक्स-रे ट्यूब की विकिरण तीव्रता से कम परिमाण के कई आदेश हैं, लेकिन आइसोटोप स्रोतों के आयाम, वजन और लागत एक्स-रे ट्यूब वाले लोगों की तुलना में अतुलनीय रूप से कम हैं।

कई GeV की ऊर्जा वाले सिंक्रोट्रॉन और इलेक्ट्रॉन भंडारण के छल्ले दसियों और सैकड़ों के क्रम में λ के साथ नरम एक्स-रे के स्रोत के रूप में काम कर सकते हैं। तीव्रता में, सिंक्रोट्रॉन का एक्स-रे विकिरण परिमाण के 2-3 आदेशों द्वारा स्पेक्ट्रम के निर्दिष्ट क्षेत्र में एक्स-रे ट्यूब के विकिरण से अधिक होता है।

एक्स-रे के प्राकृतिक स्रोत - सूर्य और अन्य अंतरिक्ष पिंड।

2.2 एक्स-रे के गुण

एक्स-रे की उत्पत्ति के तंत्र के आधार पर, उनका स्पेक्ट्रा निरंतर (ब्रेम्सस्ट्रालुंग) या लाइन (विशेषता) हो सकता है। लक्ष्य परमाणुओं के साथ बातचीत करते समय उनके मंदी के परिणामस्वरूप तेजी से चार्ज कणों द्वारा एक सतत एक्स-रे स्पेक्ट्रम उत्सर्जित होता है; यह स्पेक्ट्रम तभी महत्वपूर्ण तीव्रता तक पहुंचता है जब लक्ष्य पर इलेक्ट्रॉनों की बमबारी की जाती है। ब्रेम्सस्ट्रालुंग एक्स-रे की तीव्रता उच्च आवृत्ति सीमा 0 तक सभी आवृत्तियों पर वितरित की जाती है, जिस पर फोटॉन ऊर्जा एच 0 (एच प्लैंक स्थिर है) ) बमबारी करने वाले इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा eV के बराबर है (e इलेक्ट्रॉन आवेश है, V उनके द्वारा पारित त्वरित क्षेत्र का संभावित अंतर है)। यह आवृत्ति स्पेक्ट्रम के शॉर्ट-वेवलेंथ एज 0 = hc/eV (c प्रकाश की गति है) से मेल खाती है।

लाइन रेडिएशन एक परमाणु के आयनीकरण के बाद होता है, जिसमें उसके एक आंतरिक गोले से एक इलेक्ट्रॉन को बाहर निकाला जाता है। इस तरह के आयनीकरण एक परमाणु के तेजी से कण से टकराने का परिणाम हो सकता है, जैसे कि एक इलेक्ट्रॉन (प्राथमिक एक्स-रे), या एक परमाणु (फ्लोरोसेंट एक्स-रे) द्वारा फोटॉन का अवशोषण। आयनित परमाणु उच्च ऊर्जा स्तरों में से एक पर प्रारंभिक क्वांटम अवस्था में खुद को पाता है और 10 -16 -10 -15 सेकंड के बाद कम ऊर्जा के साथ अंतिम अवस्था में जाता है। इस मामले में, एक परमाणु एक निश्चित आवृत्ति के फोटॉन के रूप में अतिरिक्त ऊर्जा का उत्सर्जन कर सकता है। ऐसे विकिरण के स्पेक्ट्रम की रेखाओं की आवृत्तियाँ प्रत्येक तत्व के परमाणुओं की विशेषता होती हैं, इसलिए रेखा एक्स-रे स्पेक्ट्रम को विशेषता कहा जाता है। परमाणु क्रमांक Z पर इस स्पेक्ट्रम की रेखा आवृत्ति की निर्भरता मोसले नियम द्वारा निर्धारित की जाती है।

मोसले का नियम, एक रासायनिक तत्व की विशेषता एक्स-रे उत्सर्जन की वर्णक्रमीय रेखाओं की आवृत्ति से संबंधित कानून इसकी क्रम संख्या के साथ। जी। मोसले प्रयोगात्मक रूप से स्थापित 1913 में। मोसले के नियम के अनुसार, एक तत्व की विशेषता विकिरण की वर्णक्रमीय रेखा की आवृत्ति  का वर्गमूल है रैखिक प्रकार्यइसका सीरियल नंबर Z:

जहाँ R Rydberg नियतांक है , एस एन - स्क्रीनिंग स्थिरांक, एन - प्रिंसिपल क्वांटम नंबर। मोसले आरेख (परिशिष्ट 3) पर, Z पर निर्भरता सीधी रेखाओं की एक श्रृंखला है (K-, L-, M-, आदि। मान n = 1, 2, 3, के अनुरूप श्रृंखला)।

मोसले का नियम तत्वों की आवर्त सारणी में तत्वों के सही स्थान का अकाट्य प्रमाण था डि मेंडेलीव और जेड के भौतिक अर्थ की व्याख्या में योगदान दिया।

मोसले के कानून के अनुसार, एक्स-रे विशेषता स्पेक्ट्रा ऑप्टिकल स्पेक्ट्रा में निहित आवधिक पैटर्न प्रदर्शित नहीं करती है। यह इंगित करता है कि विशेषता एक्स-रे स्पेक्ट्रा में दिखाई देने वाले सभी तत्वों के परमाणुओं के आंतरिक इलेक्ट्रॉन गोले में एक समान संरचना होती है।

बाद के प्रयोगों ने तत्वों के संक्रमण समूहों के लिए रैखिक निर्भरता से कुछ विचलन का पता लगाया, जो बाहरी इलेक्ट्रॉन के गोले भरने के क्रम में बदलाव के साथ-साथ भारी परमाणुओं के लिए, सापेक्षतावादी प्रभाव (सशर्त द्वारा समझाया गया) के परिणामस्वरूप दिखाई देते हैं। तथ्य यह है कि भीतर की गति प्रकाश की गति के बराबर है)।

कई कारकों के आधार पर - नाभिक (आइसोटोनिक शिफ्ट) में न्यूक्लियंस की संख्या पर, बाहरी इलेक्ट्रॉन गोले (रासायनिक शिफ्ट) की स्थिति, आदि - मोसले आरेख पर वर्णक्रमीय रेखाओं की स्थिति कुछ हद तक बदल सकती है। इन पारियों के अध्ययन से परमाणु के बारे में विस्तृत जानकारी प्राप्त करने की अनुमति मिलती है।

बहुत पतले लक्ष्यों द्वारा उत्सर्जित ब्रेम्सस्ट्रालुंग एक्स-रे 0 के पास पूरी तरह से ध्रुवीकृत होते हैं; जैसे-जैसे 0 घटता है, ध्रुवीकरण की डिग्री घटती जाती है। विशेषता विकिरण, एक नियम के रूप में, ध्रुवीकृत नहीं है।

जब एक्स-रे पदार्थ के साथ इंटरैक्ट करते हैं, तो फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव हो सकता है। , एक्स-रे के अवशोषण और उनके बिखरने के साथ, फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव तब देखा जाता है जब एक परमाणु, एक्स-रे फोटॉन को अवशोषित करता है, अपने आंतरिक इलेक्ट्रॉनों में से एक को बाहर निकालता है, जिसके बाद यह या तो एक विकिरण संक्रमण कर सकता है, विशेषता के फोटॉन का उत्सर्जन कर सकता है विकिरण, या एक गैर-विकिरण संक्रमण (ऑगर इलेक्ट्रॉन) के दौरान एक दूसरे इलेक्ट्रॉन को बाहर निकालें। गैर-धातु क्रिस्टल (उदाहरण के लिए, सेंधा नमक पर) पर एक्स-रे की कार्रवाई के तहत, एक अतिरिक्त सकारात्मक चार्ज वाले आयन परमाणु जाली के कुछ नोड्स में दिखाई देते हैं, और उनके पास अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन दिखाई देते हैं। क्रिस्टल की संरचना में इस तरह की गड़बड़ी, जिसे एक्स-रे एक्साइटन्स कहा जाता है , रंग केंद्र हैं और तापमान में उल्लेखनीय वृद्धि के साथ ही गायब हो जाते हैं।

जब एक्स-रे मोटाई x के साथ पदार्थ की एक परत से गुजरती हैं, तो उनकी प्रारंभिक तीव्रता I 0 मूल्य I = I 0 e - μ x तक घट जाती है जहां μ क्षीणन गुणांक है। I का क्षीणन दो प्रक्रियाओं के कारण होता है: पदार्थ द्वारा एक्स-रे फोटॉनों का अवशोषण और बिखरने पर उनकी दिशा में परिवर्तन। स्पेक्ट्रम के दीर्घ-तरंगदैर्घ्य क्षेत्र में, एक्स-किरणों का अवशोषण प्रबल होता है, लघु-तरंगदैर्घ्य क्षेत्र में, उनका प्रकीर्णन होता है। Z और λ बढ़ने के साथ अवशोषण की डिग्री तेजी से बढ़ती है। उदाहरण के लिए, कठोर एक्स-रे ~ 10 सेमी हवा की एक परत के माध्यम से स्वतंत्र रूप से प्रवेश करते हैं; एक एल्यूमीनियम प्लेट 3 सेमी मोटी एक्स-रे को λ = 0.027 आधे से कम करती है; नरम एक्स-रे हवा में महत्वपूर्ण रूप से अवशोषित होते हैं और उनका उपयोग और अध्ययन केवल एक निर्वात या कमजोर अवशोषित गैस (उदाहरण के लिए, हे) में संभव है। जब X-किरणें अवशोषित होती हैं, तो पदार्थ के परमाणु आयनित हो जाते हैं।

जीवित जीवों पर एक्स-रे का प्रभाव लाभकारी या हानिकारक हो सकता है, यह इस बात पर निर्भर करता है कि वे ऊतकों में किस प्रकार के आयनीकरण का कारण बनते हैं। चूंकि एक्स-रे का अवशोषण λ पर निर्भर करता है, इसलिए उनकी तीव्रता एक्स-रे के जैविक प्रभाव के माप के रूप में काम नहीं कर सकती है। एक्स-रे माप का उपयोग पदार्थ पर एक्स-रे के प्रभाव को मापने के लिए किया जाता है। , माप की इकाई रेंटजेन है

बड़े Z और λ के क्षेत्र में एक्स-रे का प्रकीर्णन मुख्य रूप से λ में परिवर्तन के बिना होता है और इसे सुसंगत बिखराव कहा जाता है, जबकि छोटे Z और λ के क्षेत्र में, एक नियम के रूप में, यह बढ़ता है (असंगत बिखराव)। असंगत एक्स-रे प्रकीर्णन के 2 प्रकार हैं - कॉम्पटन और रमन। कॉम्पटन स्कैटरिंग में, जिसमें इनलेस्टिक कॉर्पसकुलर स्कैटरिंग का चरित्र होता है, एक्स-रे फोटॉन द्वारा आंशिक रूप से खोई गई ऊर्जा के कारण एक रिकॉइल इलेक्ट्रॉन परमाणु शेल से बाहर उड़ जाता है। इस मामले में, फोटॉन की ऊर्जा कम हो जाती है और इसकी दिशा बदल जाती है; λ में परिवर्तन प्रकीर्णन कोण पर निर्भर करता है। एक प्रकाश परमाणु द्वारा उच्च-ऊर्जा एक्स-रे फोटॉन के रमन प्रकीर्णन के दौरान, इसकी ऊर्जा का एक छोटा हिस्सा परमाणु के आयनीकरण पर खर्च होता है और फोटॉन की गति की दिशा बदल जाती है। ऐसे फोटॉनों का परिवर्तन प्रकीर्णन कोण पर निर्भर नहीं करता है।

एक्स-रे के लिए अपवर्तक सूचकांक n 1 से बहुत कम मात्रा में भिन्न होता है δ = 1-n ≈ 10 -6 -10 -5। एक माध्यम में एक्स-रे का चरण वेग निर्वात में प्रकाश की गति से अधिक होता है। एक माध्यम से दूसरे माध्यम में संक्रमण के दौरान एक्स-रे का विचलन बहुत छोटा होता है (कुछ चाप मिनट)। जब एक्स-रे निर्वात से बहुत छोटे कोण पर शरीर की सतह पर गिरती हैं, तो उनका कुल बाहरी प्रतिबिंब होता है।

2.3 एक्स-रे का पंजीकरण

मानव आँख एक्स-रे के प्रति संवेदनशील नहीं है। एक्स-रे

किरणों को एक विशेष एक्स-रे फिल्म का उपयोग करके रिकॉर्ड किया जाता है जिसमें Ag, Br की बढ़ी हुई मात्रा होती है। क्षेत्र में λ<0,5 чувствительность этих плёнок быстро падает и может быть искусственно повышена плотно прижатым к плёнке флуоресцирующим экраном. В области λ>5, साधारण सकारात्मक फिल्म की संवेदनशीलता काफी अधिक होती है, और इसके दाने एक्स-रे फिल्म के दानों की तुलना में बहुत छोटे होते हैं, जिससे रिज़ॉल्यूशन बढ़ जाता है। दसियों और सैकड़ों के क्रम के λ पर, एक्स-रे केवल फोटोग्राफिक इमल्शन की सबसे पतली सतह परत पर कार्य करती हैं; फिल्म की संवेदनशीलता को बढ़ाने के लिए, इसे ल्यूमिनेसेंट तेलों से संवेदनशील किया जाता है। एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स और दोष का पता लगाने में, कभी-कभी एक्स-रे रिकॉर्ड करने के लिए इलेक्ट्रोफोटोग्राफी का उपयोग किया जाता है। (इलेक्ट्रोरेडियोग्राफी)।

आयनीकरण कक्ष का उपयोग करके उच्च तीव्रता के एक्स-रे रिकॉर्ड किए जा सकते हैं (परिशिष्ट 4), λ पर मध्यम और निम्न तीव्रता की एक्स-रे< 3 - сцинтилляционным счётчиком NaI (Tl) क्रिस्टल (परिशिष्ट 5) के साथ, 0.5 पर< λ < 5 - счётчиком Гейгера - Мюллера (परिशिष्ट 6) और मिलाप आनुपातिक काउंटर (परिशिष्ट 7), 1 पर< λ < 100 - проточным пропорциональным счётчиком, при λ < 120 - полупроводниковым детектором (परिशिष्ट 8)। बहुत बड़े λ (दसियों से 1000 तक) के क्षेत्र में, इनपुट पर विभिन्न फोटोकैथोड के साथ खुले प्रकार के द्वितीयक इलेक्ट्रॉन गुणकों का उपयोग एक्स-रे रिकॉर्ड करने के लिए किया जा सकता है।

2.4 एक्स-रे का उपयोग

एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स के लिए दवा में एक्स-रे का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है। और रेडियोथेरेपी . प्रौद्योगिकी की कई शाखाओं के लिए एक्स-रे दोष का पता लगाना महत्वपूर्ण है। , उदाहरण के लिए, कास्टिंग (गोले, लावा समावेशन) में आंतरिक दोषों का पता लगाने के लिए, रेल में दरारें, वेल्ड में दोष।

एक्स-रे संरचनात्मक विश्लेषण आपको अकार्बनिक और कार्बनिक अणुओं में खनिजों और यौगिकों के क्रिस्टल जाली में परमाणुओं की स्थानिक व्यवस्था स्थापित करने की अनुमति देता है। कई परमाणु संरचनाओं के आधार पर जो पहले से ही विघटित हो चुके हैं, उलटा समस्या भी हल हो सकती है: एक्स-रे पैटर्न के अनुसार पॉलीक्रिस्टलाइन पदार्थ, उदाहरण के लिए, मिश्र धातु इस्पात, मिश्र धातु, अयस्क, चंद्र मिट्टी, इस पदार्थ की क्रिस्टलीय संरचना को स्थापित किया जा सकता है, अर्थात। चरण विश्लेषण किया गया। आर। एल के कई अनुप्रयोग। ठोस पदार्थों के गुणों का अध्ययन करने के लिए सामग्रियों की रेडियोग्राफी का उपयोग किया जाता है .

एक्स-रे माइक्रोस्कोपी अनुमति देता है, उदाहरण के लिए, एक कोशिका, एक सूक्ष्मजीव की एक छवि प्राप्त करने के लिए, उनकी आंतरिक संरचना को देखने के लिए। एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी एक्स-रे स्पेक्ट्रा का उपयोग करते हुए, वह विभिन्न पदार्थों में ऊर्जा पर इलेक्ट्रॉनिक राज्यों के घनत्व के वितरण का अध्ययन करता है, रासायनिक बंधन की प्रकृति की जांच करता है और ठोस और अणुओं में आयनों के प्रभावी आवेश का पता लगाता है। स्पेक्ट्रल एक्स-रे विश्लेषण विशेषता स्पेक्ट्रम की रेखाओं की स्थिति और तीव्रता आपको पदार्थ की गुणात्मक और मात्रात्मक संरचना निर्धारित करने की अनुमति देती है और इसका उपयोग धातुकर्म और सीमेंट संयंत्रों, प्रसंस्करण संयंत्रों में सामग्री की संरचना के गैर-विनाशकारी परीक्षण के लिए किया जाता है। इन उद्यमों को स्वचालित करते समय, पदार्थ की संरचना के लिए एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटर और क्वांटोमीटर सेंसर के रूप में उपयोग किए जाते हैं।

अंतरिक्ष से आने वाली एक्स-रे ब्रह्मांडीय पिंडों की रासायनिक संरचना और अंतरिक्ष में होने वाली भौतिक प्रक्रियाओं के बारे में जानकारी ले जाती हैं। एक्स-रे खगोल विज्ञान ब्रह्मांडीय एक्स-रे के अध्ययन से संबंधित है . शक्तिशाली एक्स-रे का उपयोग विकिरण रसायन शास्त्र में कुछ प्रतिक्रियाओं, सामग्रियों के पोलीमराइज़ेशन और कार्बनिक पदार्थों के टूटने को प्रोत्साहित करने के लिए किया जाता है। एक्स-रे का उपयोग देर से पेंटिंग की एक परत के नीचे छिपे हुए प्राचीन चित्रों का पता लगाने के लिए भी किया जाता है, खाद्य उद्योग में विदेशी वस्तुओं का पता लगाने के लिए जो कि फोरेंसिक विज्ञान, पुरातत्व आदि में गलती से खाद्य उत्पादों में मिल गया था।

अध्याय 3

एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण के मुख्य कार्यों में से एक सामग्री की वास्तविक या चरण संरचना का निर्धारण है। एक्स-रे विवर्तन विधि प्रत्यक्ष है और उच्च विश्वसनीयता, तेज़ी और सापेक्ष सस्तापन की विशेषता है। विधि की आवश्यकता नहीं है एक लंबी संख्यापदार्थ, भाग को नष्ट किए बिना विश्लेषण किया जा सकता है। गुणात्मक चरण विश्लेषण के अनुप्रयोग के क्षेत्र वैज्ञानिक अनुसंधान और उत्पादन में नियंत्रण दोनों के लिए बहुत विविध हैं। आप धातुकर्म उत्पादन, संश्लेषण उत्पादों, प्रसंस्करण, थर्मल और रासायनिक-थर्मल उपचार के दौरान चरण परिवर्तन के परिणाम, विभिन्न कोटिंग्स, पतली फिल्मों आदि का विश्लेषण करने के लिए कच्चे माल की संरचना की जांच कर सकते हैं।

प्रत्येक चरण, जिसकी अपनी क्रिस्टल संरचना होती है, को केवल इस चरण में निहित अधिकतम और नीचे से इंटरप्लानर दूरी डी / एन के असतत मूल्यों के एक निश्चित सेट की विशेषता होती है। Wulf-Bragg समीकरण के अनुसार, इंटरप्लानर दूरी का प्रत्येक मान एक निश्चित कोण θ (तरंग दैर्ध्य λ के दिए गए मान पर) पर पॉलीक्रिस्टलाइन नमूने से एक्स-रे पैटर्न पर एक रेखा से मेल खाता है। इस प्रकार, लाइनों की एक निश्चित प्रणाली (विवर्तन मैक्सिमा) एक्स-रे विवर्तन पैटर्न में प्रत्येक चरण के लिए इंटरप्लानर दूरी के एक निश्चित सेट के अनुरूप होगी। एक्स-रे पैटर्न में इन रेखाओं की सापेक्ष तीव्रता मुख्य रूप से चरण की संरचना पर निर्भर करती है। इसलिए, रेडियोग्राफ (इसके कोण θ) पर लाइनों के स्थान का निर्धारण करके और विकिरण की तरंग दैर्ध्य को जानने के द्वारा, जिस पर रेडियोग्राफ़ लिया गया था, यह संभव है कि Wulf का उपयोग करके इंटरप्लानर दूरी डी / एन के मूल्यों को निर्धारित किया जाए -ब्रैग फॉर्मूला:

/n = λ/ (2पाप θ). (1)

अध्ययन के तहत सामग्री के लिए डी/एन के सेट को निर्धारित करने और शुद्ध पदार्थों, उनके विभिन्न यौगिकों के लिए पहले से ज्ञात डी/एन डेटा के साथ तुलना करने के बाद, यह निर्धारित करना संभव है कि दी गई सामग्री में कौन सा चरण शामिल है। इस बात पर जोर दिया जाना चाहिए कि यह चरण हैं जो निर्धारित होते हैं, न कि रासायनिक संरचना, लेकिन बाद वाले को कभी-कभी घटाया जा सकता है यदि किसी विशेष चरण की मौलिक संरचना पर अतिरिक्त डेटा हो। यदि अध्ययन के तहत सामग्री की रासायनिक संरचना ज्ञात हो तो गुणात्मक चरण विश्लेषण का कार्य बहुत आसान हो जाता है, क्योंकि तब इस मामले में संभावित चरणों के बारे में प्रारंभिक धारणा बनाना संभव है।

चरण विश्लेषण की कुंजी डी/एन और लाइन तीव्रता को सटीक रूप से मापना है। यद्यपि डिफ्रेक्टोमीटर का उपयोग करके इसे प्राप्त करना सैद्धांतिक रूप से आसान है, गुणात्मक विश्लेषण के लिए फोटोमेथड के कुछ फायदे हैं, मुख्य रूप से संवेदनशीलता (नमूने में चरण की एक छोटी मात्रा की उपस्थिति का पता लगाने की क्षमता) के साथ-साथ सरलता के संदर्भ में प्रयोगात्मक तकनीक।

एक्स-रे पैटर्न से d/n की गणना Wulf-Bragg समीकरण का उपयोग करके की जाती है।

इस समीकरण में λ के मान के रूप में, λ α cf K-श्रृंखला का आमतौर पर उपयोग किया जाता है:

λ α cf = (2λ α1 + λ α2) /3 (2)

कभी-कभी K α1 रेखा का उपयोग किया जाता है। सभी एक्स-रे लाइनों के लिए विवर्तन कोण θ का निर्धारण आपको समीकरण (1) के अनुसार d / n की गणना करने और β-लाइनों को अलग करने की अनुमति देता है (यदि (β-किरणों के लिए कोई फ़िल्टर नहीं था)।

3.1 क्रिस्टल संरचना की खामियों का विश्लेषण

सभी वास्तविक सिंगल-क्रिस्टल और इससे भी अधिक पॉलीक्रिस्टलाइन सामग्री में कुछ संरचनात्मक खामियां (बिंदु दोष, अव्यवस्थाएं, विभिन्न प्रकार के इंटरफेस, सूक्ष्म और मैक्रोस्ट्रेस) होते हैं, जिनका सभी संरचना-संवेदनशील गुणों और प्रक्रियाओं पर बहुत मजबूत प्रभाव पड़ता है।

संरचनात्मक खामियां विभिन्न प्रकृति के क्रिस्टल जाली के विकृतियों का कारण बनती हैं और परिणामस्वरूप, विवर्तन पैटर्न में विभिन्न प्रकार के परिवर्तन: इंटरटॉमिक और इंटरप्लेनर दूरी में परिवर्तन से विवर्तन मैक्सिमा, माइक्रोस्ट्रेस और सबस्ट्रक्चर के फैलाव में बदलाव का कारण बनता है। विवर्तन मैक्सिमा, लैटिस माइक्रोडिस्टॉर्शन - इन मैक्सिमा की तीव्रता में बदलाव के लिए, उपस्थिति अव्यवस्थाएं एक्स-रे के पारित होने के दौरान विषम घटना का कारण बनती हैं और इसके परिणामस्वरूप, एक्स-रे स्थलाकृतियों पर स्थानीय विषम विषमताएं आदि।

नतीजतन, एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण संरचनात्मक खामियों, उनके प्रकार और एकाग्रता, और उनके वितरण की प्रकृति का अध्ययन करने के लिए सबसे अधिक जानकारीपूर्ण तरीकों में से एक है।

एक्स-रे विवर्तन की पारंपरिक प्रत्यक्ष विधि, जो स्थिर डिफ्रेक्टोमीटर पर लागू की जाती है, उनके डिजाइन सुविधाओं के कारण, केवल भागों या वस्तुओं से काटे गए छोटे नमूनों पर तनाव और तनाव के मात्रात्मक निर्धारण की अनुमति देता है।

इसलिए, वर्तमान में, स्थिर से पोर्टेबल छोटे आकार के एक्स-रे डिफ्रेक्टोमीटर में संक्रमण होता है, जो उनके निर्माण और संचालन के चरणों में विनाश के बिना भागों या वस्तुओं की सामग्री में तनाव का आकलन प्रदान करता है।

DRP * 1 श्रृंखला के पोर्टेबल एक्स-रे डिफ्रेक्टोमीटर बड़े आकार के भागों, उत्पादों और संरचनाओं में बिना विनाश के अवशिष्ट और प्रभावी तनाव को नियंत्रित करना संभव बनाते हैं

विंडोज वातावरण में कार्यक्रम न केवल वास्तविक समय में "पाप 2 ψ" पद्धति का उपयोग करके तनाव को निर्धारित करने की अनुमति देता है, बल्कि चरण संरचना और बनावट में बदलाव की निगरानी भी करता है। रैखिक निर्देशांक डिटेक्टर विवर्तन कोण 2θ = 43° पर एक साथ पंजीकरण प्रदान करता है। उच्च चमक और कम शक्ति (5 डब्ल्यू) के साथ "फॉक्स" प्रकार के छोटे आकार के एक्स-रे ट्यूब डिवाइस की रेडियोलॉजिकल सुरक्षा सुनिश्चित करते हैं, जिसमें विकिरणित क्षेत्र से 25 सेमी की दूरी पर विकिरण स्तर के बराबर होता है प्राकृतिक पृष्ठभूमि स्तर। इन तकनीकी कार्यों को अनुकूलित करने के लिए धातु बनाने, काटने, पीसने, गर्मी उपचार, वेल्डिंग, सतह सख्त करने के विभिन्न चरणों में डीआरपी श्रृंखला के उपकरणों का उपयोग किया जाता है। उनके संचालन के दौरान विशेष रूप से महत्वपूर्ण उत्पादों और संरचनाओं में प्रेरित अवशिष्ट संपीड़ित तनाव के स्तर में गिरावट पर नियंत्रण संभव दुर्घटनाओं और तबाही को रोकने के लिए उत्पाद को उसके विनाश से पहले सेवा से बाहर करना संभव बनाता है।

3.2 स्पेक्ट्रम विश्लेषण

इसके लिए सामग्री की परमाणु क्रिस्टल संरचना और चरण संरचना के निर्धारण के साथ पूर्ण विशेषताएंइसकी रासायनिक संरचना निर्धारित करना अनिवार्य है।

तेजी से, इन उद्देश्यों के लिए व्यवहार में वर्णक्रमीय विश्लेषण के विभिन्न तथाकथित साधन तरीकों का उपयोग किया जाता है। उनमें से प्रत्येक के अपने फायदे और अनुप्रयोग हैं।

कई मामलों में महत्वपूर्ण आवश्यकताओं में से एक यह है कि उपयोग की जाने वाली विधि विश्लेषण की गई वस्तु की सुरक्षा सुनिश्चित करती है; विश्लेषण की इन्हीं विधियों पर इस खंड में चर्चा की गई है। अगली कसौटी जिसके अनुसार इस खंड में वर्णित विश्लेषण के तरीकों को चुना गया था, वह उनका इलाका है।

प्रतिदीप्ति एक्स-रे वर्णक्रमीय विश्लेषण की विधि विश्लेषण की गई वस्तु में बल्कि कठोर एक्स-रे विकिरण (एक्स-रे ट्यूब से) के प्रवेश पर आधारित है, जो कई माइक्रोमीटर के क्रम की मोटाई के साथ एक परत में प्रवेश करती है। वस्तु में इस मामले में उत्पन्न होने वाली विशेषता एक्स-रे विकिरण इसकी रासायनिक संरचना पर औसत डेटा प्राप्त करना संभव बनाता है।

किसी पदार्थ की तात्विक संरचना का निर्धारण करने के लिए, एक्स-रे ट्यूब के एनोड पर रखे गए नमूने के विशिष्ट एक्स-रे स्पेक्ट्रम के विश्लेषण का उपयोग कर सकते हैं और इलेक्ट्रॉन बमबारी के अधीन - उत्सर्जन विधि, या स्पेक्ट्रम का विश्लेषण एक एक्स-रे ट्यूब या अन्य स्रोत से हार्ड एक्स-रे के विकिरण के अधीन एक नमूने के माध्यमिक (फ्लोरोसेंट) एक्स-रे विकिरण - फ्लोरोसेंट विधि।

उत्सर्जन विधि का नुकसान, सबसे पहले, नमूना को एक्स-रे ट्यूब के एनोड पर रखने की आवश्यकता है, इसके बाद वैक्यूम पंपों के साथ निकासी; जाहिर है, यह विधि फ़्यूज़िबल और वाष्पशील पदार्थों के लिए अनुपयुक्त है। दूसरी खामी इस तथ्य से संबंधित है कि इलेक्ट्रॉन बमबारी से आग रोक वस्तुएं भी क्षतिग्रस्त हो जाती हैं। फ्लोरोसेंट विधि इन कमियों से मुक्त है और इसलिए इसका अधिक व्यापक अनुप्रयोग है। प्रतिदीप्ति विधि का लाभ भी ब्रेम्सस्ट्रालुंग की अनुपस्थिति है, जो विश्लेषण की संवेदनशीलता में सुधार करता है। रासायनिक तत्वों की वर्णक्रमीय रेखाओं की तालिकाओं के साथ मापी गई तरंग दैर्ध्य की तुलना गुणात्मक विश्लेषण का आधार है, और नमूना पदार्थ बनाने वाले विभिन्न तत्वों की वर्णक्रमीय रेखाओं की सापेक्ष तीव्रता मात्रात्मक विश्लेषण का आधार है। विशेषता एक्स-रे विकिरण के उत्तेजना के तंत्र के विचार से, यह स्पष्ट है कि एक या दूसरी श्रृंखला (के या एल, एम, आदि) के विकिरण एक साथ उत्पन्न होते हैं, और श्रृंखला के भीतर लाइन तीव्रता का अनुपात हमेशा होता है नियत। इसलिए, इस या उस तत्व की उपस्थिति अलग-अलग रेखाओं से नहीं, बल्कि संपूर्ण रूप से रेखाओं की एक श्रृंखला द्वारा स्थापित की जाती है (सबसे कमजोर लोगों को छोड़कर, इस तत्व की सामग्री को ध्यान में रखते हुए)। अपेक्षाकृत हल्के तत्वों के लिए, K-श्रृंखला रेखाओं के विश्लेषण का उपयोग किया जाता है, भारी तत्वों के लिए, L-श्रृंखला रेखाओं का; अलग-अलग परिस्थितियों में (उपयोग किए गए उपकरणों और विश्लेषण किए गए तत्वों के आधार पर), विशिष्ट स्पेक्ट्रम के विभिन्न क्षेत्र सबसे सुविधाजनक हो सकते हैं।

एक्स-रे वर्णक्रमीय विश्लेषण की मुख्य विशेषताएं इस प्रकार हैं।

भारी तत्वों (ऑप्टिकल स्पेक्ट्रा की तुलना में) के लिए भी एक्स-रे विशेषता स्पेक्ट्रा की सरलता, जो विश्लेषण को सरल बनाती है (छोटी संख्या में रेखाएं; उनकी पारस्परिक व्यवस्था में समानता; सीरियल नंबर में वृद्धि के साथ, स्पेक्ट्रम की एक नियमित शिफ्ट शॉर्ट-वेवलेंथ क्षेत्र होता है; मात्रात्मक विश्लेषण की तुलनात्मक सरलता)।

विश्लेषित तत्व (मुक्त या रासायनिक यौगिक में) के परमाणुओं की स्थिति से तरंग दैर्ध्य की स्वतंत्रता। यह इस तथ्य के कारण है कि विशेषता एक्स-रे विकिरण आंतरिक इलेक्ट्रॉनिक स्तरों के उत्तेजना से जुड़ा हुआ है, जो ज्यादातर मामलों में व्यावहारिक रूप से परमाणुओं के आयनीकरण की डिग्री के साथ नहीं बदलता है।

समानता के कारण ऑप्टिकल रेंज में स्पेक्ट्रा में दुर्लभ पृथ्वी और कुछ अन्य तत्वों के विश्लेषण में अलगाव की संभावना इलेक्ट्रॉनिक संरचनाबाहरी गोले और उनके रासायनिक गुणों में बहुत कम अंतर होता है।

एक्स-रे प्रतिदीप्ति स्पेक्ट्रोस्कोपी "गैर-विनाशकारी" है, इसलिए पतले नमूनों - पतली धातु शीट, पन्नी, आदि का विश्लेषण करते समय पारंपरिक ऑप्टिकल स्पेक्ट्रोस्कोपी पर इसका लाभ होता है।

एक्स-रे प्रतिदीप्ति स्पेक्ट्रोमीटर, उनमें से मल्टीचैनल स्पेक्ट्रोमीटर या क्वांटोमीटर, निर्धारित मूल्य के 1% से कम की त्रुटि के साथ तत्वों (Na या Mg से U तक) का व्यक्त मात्रात्मक विश्लेषण प्रदान करते हैं, 10 -3 की संवेदनशीलता सीमा ... 10 -4%।

एक्स-रे बीम

एक्स-रे की वर्णक्रमीय संरचना का निर्धारण करने के तरीके

स्पेक्ट्रोमीटर दो प्रकारों में विभाजित होते हैं: क्रिस्टल-विवर्तन और क्रिस्टल रहित।

एक प्राकृतिक विवर्तन झंझरी - एक क्रिस्टल - का उपयोग करके एक स्पेक्ट्रम में एक्स-रे का अपघटन अनिवार्य रूप से कांच पर आवधिक स्ट्रोक के रूप में एक कृत्रिम विवर्तन झंझरी का उपयोग करके साधारण प्रकाश किरणों का एक स्पेक्ट्रम प्राप्त करने के समान है। एक विवर्तन अधिकतम के गठन की स्थिति को डी एचकेएल दूरी से अलग समानांतर परमाणु विमानों की एक प्रणाली से "प्रतिबिंब" की स्थिति के रूप में लिखा जा सकता है।

गुणात्मक विश्लेषण करते समय, एक नमूने में एक तत्व की उपस्थिति का न्याय एक पंक्ति द्वारा किया जा सकता है - आमतौर पर किसी दिए गए विश्लेषक क्रिस्टल के लिए उपयुक्त वर्णक्रमीय श्रृंखला की सबसे तीव्र रेखा। आवर्त सारणी में स्थिति से सटे तत्वों की भी विशेषता रेखाओं को अलग करने के लिए क्रिस्टल विवर्तन स्पेक्ट्रोमीटर का विभेदन पर्याप्त है। हालाँकि, हमें अलग-अलग तत्वों की अलग-अलग रेखाओं के साथ-साथ प्रतिबिंबों के थोपने को भी ध्यान में रखना चाहिए अलग क्रम. विश्लेषणात्मक रेखाएँ चुनते समय इस परिस्थिति को ध्यान में रखा जाना चाहिए। साथ ही, डिवाइस के रिज़ॉल्यूशन में सुधार की संभावनाओं का उपयोग करना आवश्यक है।

निष्कर्ष

इस प्रकार, एक्स-रे 10 5 - 10 2 एनएम के तरंग दैर्ध्य के साथ अदृश्य विद्युत चुम्बकीय विकिरण हैं। एक्स-रे कुछ ऐसे पदार्थों में प्रवेश कर सकते हैं जो दृश्य प्रकाश के लिए अपारदर्शी हैं। वे पदार्थ (निरंतर स्पेक्ट्रम) में तेजी से इलेक्ट्रॉनों के मंदी के दौरान और परमाणु के बाहरी इलेक्ट्रॉन गोले से आंतरिक (रैखिक स्पेक्ट्रम) में इलेक्ट्रॉनों के संक्रमण के दौरान उत्सर्जित होते हैं। एक्स-रे विकिरण के स्रोत हैं: एक्स-रे ट्यूब, कुछ रेडियोधर्मी समस्थानिक, इलेक्ट्रॉनों के त्वरक और संचायक (सिंक्रोट्रॉन विकिरण)। रिसीवर - फिल्म, ल्यूमिनसेंट स्क्रीन, परमाणु विकिरण डिटेक्टर। एक्स-रे का उपयोग एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण, चिकित्सा, दोष का पता लगाने, एक्स-रे वर्णक्रमीय विश्लेषण आदि में किया जाता है।

V. Roentgen की खोज के सकारात्मक पहलुओं पर विचार करने के बाद, इसके हानिकारक जैविक प्रभाव पर ध्यान देना आवश्यक है। यह पता चला कि एक्स-रे एक गंभीर सनबर्न (एरिथेमा) जैसा कुछ पैदा कर सकता है, हालांकि, त्वचा को गहरा और अधिक स्थायी नुकसान पहुंचा सकता है। अल्सर का दिखना कई बार कैंसर में बदल जाता है। कई मामलों में अंगुलियां या हाथ काटने पड़ते थे। मौतें भी हुईं।

यह पाया गया है कि परिरक्षण (जैसे सीसा) और रिमोट कंट्रोल का उपयोग करके जोखिम समय और खुराक को कम करके त्वचा की क्षति से बचा जा सकता है। लेकिन धीरे-धीरे एक्स-रे एक्सपोजर के अन्य, अधिक दीर्घकालिक प्रभाव सामने आए, जिनकी पुष्टि की गई और प्रयोगात्मक जानवरों में अध्ययन किया गया। एक्स-रे और अन्य आयनकारी विकिरणों (जैसे रेडियोधर्मी पदार्थों द्वारा उत्सर्जित गामा किरणें) के कारण होने वाले प्रभावों में शामिल हैं:

) अपेक्षाकृत कम अतिरिक्त जोखिम के बाद रक्त की संरचना में अस्थायी परिवर्तन;

) लंबे समय तक अत्यधिक जोखिम के बाद रक्त की संरचना में अपरिवर्तनीय परिवर्तन (हेमोलिटिक एनीमिया);

) कैंसर की घटनाओं में वृद्धि (ल्यूकेमिया सहित);

) तेजी से बुढ़ापा और जल्दी मौत;

) मोतियाबिंद की घटना।

मानव शरीर पर एक्स-रे का जैविक प्रभाव विकिरण की खुराक के स्तर से निर्धारित होता है, साथ ही शरीर के किस विशेष अंग को विकिरण के संपर्क में लाया गया था।

मानव शरीर पर एक्स-रे विकिरण के प्रभावों के बारे में ज्ञान के संचय ने विभिन्न संदर्भ पुस्तकों में प्रकाशित अनुमेय विकिरण खुराक के लिए राष्ट्रीय और अंतर्राष्ट्रीय मानकों का विकास किया है।

एक्स-रे के हानिकारक प्रभावों से बचने के लिए नियंत्रण विधियों का उपयोग किया जाता है:

) पर्याप्त उपकरणों की उपलब्धता,

) सुरक्षा नियमों के अनुपालन की निगरानी करना,

) उपकरण का सही उपयोग।

प्रयुक्त स्रोतों की सूची

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अनुप्रयोग

परिशिष्ट 1

एक्स-रे ट्यूबों का सामान्य दृश्य

परिशिष्ट 2

संरचनात्मक विश्लेषण के लिए एक्स-रे ट्यूब की योजना

संरचनात्मक विश्लेषण के लिए एक्स-रे ट्यूब की योजना: 1 - मेटल एनोड ग्लास (आमतौर पर ग्राउंडेड); 2 - एक्स-रे आउटपुट के लिए बेरिलियम से बनी खिड़कियां; 3 - थर्मिओनिक कैथोड; 4 - ग्लास बल्ब, ट्यूब के एनोड भाग को कैथोड से अलग करना; 5 - कैथोड टर्मिनल, जिस पर फिलामेंट वोल्टेज लागू होता है, साथ ही उच्च (एनोड के सापेक्ष) वोल्टेज; 6 - इलेक्ट्रॉनों को केंद्रित करने के लिए इलेक्ट्रोस्टैटिक सिस्टम; 7 - एनोड (एंटीकाथोड); 8 - एनोड ग्लास को ठंडा करने वाले बहते पानी के इनपुट और आउटपुट के लिए शाखा पाइप।

अनुलग्नक 3

मोसले आरेख

विशिष्ट एक्स-किरणों की K-, L- और M-श्रृंखला के लिए मोसले आरेख। भुज तत्व Z की क्रम संख्या दिखाता है, कोटि - ( साथप्रकाश की गति है)।

परिशिष्ट 4

आयनीकरण कक्ष।

चित्र .1। एक बेलनाकार आयनीकरण कक्ष की धारा: 1 - कक्ष का बेलनाकार शरीर, जो एक नकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में कार्य करता है; 2 - एक सकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में सेवारत बेलनाकार रॉड; 3 - इन्सुलेटर।

चावल। 2. वर्तमान आयनीकरण कक्ष को चालू करने की योजना: वी - कक्ष के इलेक्ट्रोड पर वोल्टेज; G एक गैल्वेनोमीटर है जो आयनीकरण धारा को मापता है।

चावल। 3. आयनीकरण कक्ष की वर्तमान-वोल्टेज विशेषता।

चावल। 4. स्पंदित आयनीकरण कक्ष पर स्विच करने की योजना: सी - एकत्रित इलेक्ट्रोड की समाई; आर प्रतिरोध है।

परिशिष्ट 5

जगमगाहट काउंटर।

एक जगमगाहट काउंटर की योजना: प्रकाश क्वांटा (फोटॉन) फोटोकैथोड से "नॉक आउट" इलेक्ट्रॉन; डायनोड से डायनोड की ओर बढ़ते हुए, इलेक्ट्रॉन हिमस्खलन कई गुना बढ़ जाता है।

परिशिष्ट 6

गीजर-मुलर काउंटर।

चावल। 1. एक ग्लास गीजर-मुलर काउंटर की योजना: 1 - हर्मेटिकली सीलबंद ग्लास ट्यूब; 2 - कैथोड (एक स्टेनलेस स्टील ट्यूब पर तांबे की एक पतली परत); 3 - कैथोड का आउटपुट; 4 - एनोड (पतला फैला हुआ धागा)।

चावल। 2. गीजर-मुलर काउंटर को चालू करने की योजना।

चावल। 3. गीजर-मुलर काउंटर की गिनती विशेषता।

परिशिष्ट 7

आनुपातिक काउंटर।

आनुपातिक काउंटर की योजना: ए - इलेक्ट्रॉन बहाव क्षेत्र; बी - गैस प्रवर्धन का क्षेत्र।

परिशिष्ट 8

सेमीकंडक्टर डिटेक्टर

सेमीकंडक्टर डिटेक्टर; संवेदनशील क्षेत्र को हैचिंग द्वारा हाइलाइट किया गया है; एन - इलेक्ट्रॉनिक चालकता के साथ अर्धचालक का क्षेत्र, पी - छेद के साथ, मैं - आंतरिक चालन के साथ; ए - सिलिकॉन सतह-बाधा डिटेक्टर; बी - बहाव जर्मेनियम-लिथियम प्लानर डिटेक्टर; सी - जर्मेनियम-लिथियम समाक्षीय डिटेक्टर।