RÖNTG-SUGÁRZÁS
röntgensugárzás az elektromágneses spektrum gamma és ultraibolya sugárzás közötti tartományát foglalja el, és 10 -14 és 10 -7 m közötti hullámhosszú elektromágneses sugárzás. 5 x 10 -12 és 2,5 x 10 -10 közötti hullámhosszú röntgensugárzást használnak az orvostudományban m, azaz 0,05 - 2,5 angström, és valójában a röntgendiagnosztikában - 0,1 angström. A sugárzás kvantumokból (fotonokból) álló áramlat, amely egyenes vonalban, fénysebességgel (300 000 km/s) terjed. Ezeknek a kvantumoknak nincs elektromos töltésük. A kvantum tömege az atomi tömegegység jelentéktelen része.
Kvantum energia Joule-ban (J) mérik, de a gyakorlatban gyakran használnak rendszeren kívüli egységet "elektron volt" (eV) . Egy elektronvolt az az energia, amelyre egy elektron akkor jut, amikor egy elektromos térben 1 voltos potenciálkülönbségen halad át. 1 eV \u003d 1,6 10 ~ 19 J. A származékok egy kiloelektron volt (keV), amely ezer eV, és egy megaelektronvolt (MeV), amely egy millió eV.
A röntgensugarakat röntgencsövek, lineáris gyorsítók és betatronok segítségével készítik. A röntgencsőben a katód és a célanód közötti potenciálkülönbség (tíz kilovolt) felgyorsítja az anódot bombázó elektronokat. Röntgensugárzás akkor keletkezik, amikor a gyors elektronok lelassulnak az anódanyag atomjainak elektromos mezőjében (bremsstrahlung) vagy az atomok belső héjának átrendezésekor (jellemző sugárzás) . Jellegzetes röntgenfelvételek diszkrét jellegű, és akkor fordul elő, amikor az anódanyag atomjainak elektronjai külső elektronok vagy sugárzási kvantumok hatására egyik energiaszintről a másikra jutnak. Bremsstrahlung röntgen folytonos spektruma van a röntgencső anódfeszültségétől függően. Az anód anyagában lelassulva az elektronok energiájuk nagy részét az anód melegítésére fordítják (99%), és csak egy kis része (1%) alakul át röntgenenergiává. A röntgendiagnosztikában leggyakrabban a bremsstrahlungot alkalmazzák.
A röntgensugárzás alapvető tulajdonságai minden elektromágneses sugárzásra jellemzőek, de van néhány jellemző. A röntgensugarak a következő tulajdonságokkal rendelkeznek:
- láthatatlanság - az emberi retina érzékeny sejtjei nem reagálnak a röntgensugárzásra, mivel hullámhosszuk ezerszer kisebb, mint a látható fényé;
- egyenes vonalú terjedés - a sugarak megtörnek, polarizálódnak (egy bizonyos síkban terjednek) és elhajlanak, mint a látható fény. A törésmutató nagyon kevéssé különbözik az egységtől;
- átütő erő - jelentős abszorpció nélkül áthatolnak a látható fény számára átlátszatlan anyag jelentős rétegein. Minél rövidebb a hullámhossz, annál nagyobb a röntgensugárzás áthatoló ereje;
- nedvszívó képesség - képes felszívódni a szervezet szöveteibe, ez az alapja minden röntgendiagnosztikának. A felszívódási képesség a szövetek fajsúlyától függ (minél több, annál nagyobb a felszívódás); a tárgy vastagságán; a sugárzás keménységére;
- fényképészeti akció - lebontja az ezüst-halogenid vegyületeket, beleértve a fényképészeti emulziókban található vegyületeket is, ami lehetővé teszi a röntgensugarak készítését;
- lumineszcens hatás - számos kémiai vegyület (foszfor) lumineszcenciáját idézik elő, ez a röntgensugárzás átviteli technikájának alapja. A ragyogás intenzitása a fluoreszcens anyag szerkezetétől, mennyiségétől és a röntgensugár forrásától való távolságától függ. A foszforokat nem csak a vizsgált tárgyak fluoroszkópos képernyőn való képének elkészítésére használják, hanem a radiográfiában is, ahol lehetővé teszik egy kazettában lévő radiográfiai film sugárterhelésének növelését az erősítő képernyők, a amelynek felületi rétege fluoreszkáló anyagokból áll;
- ionizációs hatás - képesek semleges atomok bomlását pozitív és negatív töltésű részecskékké előidézni, ezen alapul a dozimetria. Bármely közeg ionizációjának hatása a pozitív és negatív ionok, valamint az anyag semleges atomjaiból és molekuláiból származó szabad elektronok képződése. A röntgenszoba levegőjének ionizációja a röntgencső működése során a levegő elektromos vezetőképességének növekedéséhez, a szekrény tárgyain lévő statikus elektromos töltések növekedéséhez vezet. Az ilyen nemkívánatos hatások kiküszöbölése érdekében a röntgen helyiségekben kényszerű befúvó és elszívó szellőztetést biztosítanak;
- biológiai hatás - hatást gyakorolnak biológiai tárgyakra, ez a hatás a legtöbb esetben káros;
- fordított négyzettörvény - pontszerű röntgensugárforrás esetén az intenzitás a forrástól való távolság négyzetével arányosan csökken.
A modern orvostudomány számos orvost használ a diagnózis és a terápia elvégzésére. Néhányat viszonylag nemrégiben használnak, míg másokat több mint egy tucat vagy akár több száz éve gyakorolnak. Száztíz évvel ezelőtt William Conrad Roentgen felfedezte a csodálatos röntgensugarakat, amelyek jelentős visszhangot váltottak ki a tudományos és orvosi világban. És most az orvosok szerte a bolygón használják ezeket a gyakorlatukban. Mai beszélgetésünk témája a röntgen az orvostudományban lesz, ezek alkalmazásáról egy kicsit bővebben is kitérünk.
A röntgensugárzás az elektromágneses sugárzás egyik fajtája. Jelentős áthatoló tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek a sugárzás hullámhosszától, valamint a besugárzott anyagok sűrűségétől és vastagságától függenek. Ezenkívül a röntgensugárzás számos anyag izzását okozhatja, hatással lehet az élő szervezetekre, ionizálhatja az atomokat, és néhány fotokémiai reakciót is katalizálhat.
A röntgen alkalmazása az orvostudományban
A mai napig a röntgensugarak tulajdonságai lehetővé teszik, hogy széles körben alkalmazzák őket a röntgendiagnosztikában és a röntgenterápiában.
Röntgen diagnosztika
A röntgendiagnosztikát a következő esetekben alkalmazzák:
Röntgensugárzás (transzmisszió);
- radiográfia (kép);
- fluorográfia;
- Röntgen és számítógépes tomográfia.
Fluoroszkópia
Egy ilyen vizsgálat elvégzéséhez a páciensnek el kell helyezkednie a röntgencső és egy speciális fluoreszcens képernyő között. Radiológus szakorvos választja ki a röntgenfelvételek szükséges keménységét, és a képernyőn képet kap a belső szervekről, valamint a bordákról.
Radiográfia
Ehhez a vizsgálathoz a pácienst egy speciális filmet tartalmazó kazettára helyezik. A röntgenkészüléket közvetlenül az objektum fölé helyezik. Ennek eredményeként a számos finom részletet tartalmazó filmen a belső szervek negatív képe jelenik meg, részletesebben, mint egy fluoroszkópos vizsgálat során.
Fluorográfia
Ezt a vizsgálatot a lakosság tömeges orvosi vizsgálatai során végzik, beleértve a tuberkulózis kimutatását is. Ezzel egyidejűleg egy nagy képernyőről egy képet vetítenek egy speciális filmre.
Tomográfia
A tomográfia során a számítógépes nyalábok segítenek a szervek képeinek megszerzésében egyszerre több helyen: a szövet speciálisan kiválasztott keresztirányú szakaszaiban. Ezt a röntgenfelvétel-sorozatot tomogramnak nevezik.
Számítógépes tomográfia
Egy ilyen vizsgálat lehetővé teszi az emberi test egyes szakaszainak regisztrálását röntgenszkenner segítségével. Az adatok számítógépbe történő bevitele után egy kép a keresztmetszetben.
A felsorolt diagnosztikai módszerek mindegyike a filmet megvilágító röntgensugár tulajdonságain, valamint azon a tényen alapul, hogy az emberi szövetek és a csontváz eltérő permeabilitással bír hatásukra.
Röntgenterápia
A röntgensugarak befolyásoló képessége különleges módon a szöveten daganatképződmények kezelésére használják. Ugyanakkor ennek a sugárzásnak az ionizáló tulajdonságai különösen aktívan észrevehetők, ha olyan sejteknek vannak kitéve, amelyek képesek a gyors osztódásra. Ezek a tulajdonságok különböztetik meg a rosszindulatú onkológiai formációk sejtjeit.
Érdemes azonban megjegyezni, hogy a röntgenterápia sok súlyos betegséget okozhat mellékhatások. Az ilyen hatás agresszíven befolyásolja a hematopoietikus, endokrin és immunrendszer állapotát, amelyek sejtjei szintén nagyon gyorsan osztódnak. A rájuk gyakorolt agresszív hatás sugárbetegség jeleit okozhatja.
A röntgensugárzás hatása az emberre
A röntgensugarak tanulmányozása során az orvosok azt találták, hogy a bőrön olyan elváltozásokhoz vezethetnek, amelyek leégéshez hasonlítanak, de a bőr mélyebb károsodásával járnak. Az ilyen fekélyek nagyon hosszú ideig gyógyulnak. A tudósok azt találták, hogy az ilyen elváltozások elkerülhetők a sugárzás idejének és dózisának csökkentésével, valamint speciális árnyékolási és távvezérlési módszerek alkalmazásával.
A röntgensugarak agresszív hatása hosszú távon is megnyilvánulhat: átmeneti vagy tartós változások a vér összetételében, leukémiára való hajlam és korai öregedés.
A röntgensugarak személyre gyakorolt hatása számos tényezőtől függ: attól, hogy melyik szervet sugározzák be, és mennyi ideig. A vérképzőszervek besugárzása vérbetegségekhez, a nemi szerveknek való kitettség pedig meddőséghez vezethet.
A szisztematikus besugárzás végrehajtása tele van genetikai változások kialakulásával a szervezetben.
A röntgensugárzás valódi kárai a röntgendiagnosztikában
A vizsgálat során az orvosok a lehető legkisebb mennyiségű röntgenfelvételt alkalmazzák. Minden sugárdózis megfelel bizonyos elfogadható szabványoknak, és nem károsíthatja az embert. A röntgendiagnosztika csak az azt végző orvosok számára jelent jelentős veszélyt. És akkor a modern védekezési módszerek segítenek a sugarak agressziójának minimálisra csökkentésében.
A radiodiagnózis legbiztonságosabb módszerei közé tartozik a végtagok radiográfiája, valamint a fogászati röntgen. Ennek a minősítésnek a következő helyén a mammográfia, ezt követi a számítógépes tomográfia, ezt követően pedig a radiográfia.
Annak érdekében, hogy a röntgensugarak használata az orvostudományban csak hasznot hozzon egy személy számára, csak a jelzések szerint kell kutatást végezni a segítségükkel.
A röntgensugárzás a nagy energiájú elektromágneses sugárzás egy fajtája. Aktívan használják az orvostudomány különböző ágaiban.
A röntgensugarak olyan elektromágneses hullámok, amelyek fotonenergiája az elektromágneses hullámok skáláján az ultraibolya sugárzás és a gamma sugárzás között van (~10 eV és ~1 MeV között), ami ~10^3 és ~10^-2 angström közötti hullámhossznak felel meg. ~10^-7-től ~10^-12 m-ig). Vagyis összehasonlíthatatlanul keményebb sugárzás, mint a látható fény, amely ezen a skálán az ultraibolya és az infravörös („termikus”) sugárzás közé esik.
A röntgen és a gamma-sugárzás határát feltételesen megkülönböztetjük: tartományuk metszi egymást, a gamma-sugárzás energiája 1 keV lehet. Eredetükben különböznek: a gamma-sugarak az atommagokban végbemenő folyamatok során, míg a röntgensugárzás az elektronokat érintő folyamatok során bocsátanak ki (mind a szabad, mind az atomok elektronhéjában lévő). Ugyanakkor magából a fotonból nem lehet megállapítani, hogy melyik folyamat során keletkezett, vagyis a röntgen- és gamma-tartományra való felosztás jórészt önkényes.
A röntgensugárzás tartománya „puha röntgensugárzásra” és „keményre” oszlik. A határ közöttük 2 angström hullámhossz és 6 keV energia hullámhossza van.
A röntgengenerátor egy cső, amelyben vákuumot hoznak létre. Vannak elektródák - egy katód, amelyre negatív töltést alkalmaznak, és egy pozitív töltésű anód. A köztük lévő feszültség tíz-száz kilovolt. A röntgenfotonok keletkezése akkor következik be, amikor az elektronok „leszakadnak” a katódról, és nagy sebességgel az anód felületébe ütköznek. A keletkező röntgensugárzást „bremsstrahlungnak” nevezik, fotonjai különböző hullámhosszúak.
Ezzel egyidejűleg a karakterisztikus spektrumú fotonok keletkeznek. Az anódanyag atomjaiban lévő elektronok egy része gerjesztődik, azaz magasabb pályára kerül, majd visszatér normál állapotába, és bizonyos hullámhosszú fotonokat bocsát ki. Mindkét típusú röntgensugárzást szabványos generátorban állítják elő.
1895. november 8-án Wilhelm Konrad Roentgen német tudós felfedezte, hogy egyes anyagok a "katódsugarak", azaz a katódsugárcső által generált elektronáramlás hatására izzani kezdenek. Ezt a jelenséget bizonyos röntgensugarak hatásával magyarázta – így („röntgensugarak”) ezt a sugárzást ma már sok nyelven nevezik. Később V.K. Röntgen tanulmányozta az általa felfedezett jelenséget. 1895. december 22-én erről a témáról tartott előadást a würzburgi egyetemen.
Később kiderült, hogy röntgensugárzást már korábban is megfigyeltek, de akkor nem tulajdonítottak nagy jelentőséget az ezzel kapcsolatos jelenségeknek. A katódsugárcsövet nagyon régen találták fel, de még azelőtt, hogy V.K. Röntgen, senki nem nagyon figyelt a közelében lévő fényképező lemezek elfeketedésére stb. jelenségek. A behatoló sugárzás veszélye szintén ismeretlen volt.
A „röntgen” a behatoló sugárzás legenyhébb típusa. A lágy röntgensugárzásnak való túlzott expozíció hasonló az ultraibolya sugárzáshoz, de súlyosabb formában. A bőrön égés képződik, de az elváltozás mélyebb, és sokkal lassabban gyógyul.
A kemény röntgen egy teljes értékű ionizáló sugárzás, amely sugárbetegséghez vezethet. A röntgenkvantumok képesek megtörni az emberi test szöveteit alkotó fehérjemolekulákat, valamint a genom DNS-molekuláit. De még ha egy röntgenkvantum meg is tör egy vízmolekulát, az mindegy: ilyenkor kémiailag aktív H és OH szabad gyökök keletkeznek, amelyek maguk is képesek a fehérjékre és a DNS-re hatni. A sugárbetegség annál súlyosabb formában jelentkezik, minél jobban érintették a vérképzőszerveket.
A röntgensugárzásnak mutagén és rákkeltő hatása van. Ez azt jelenti, hogy a besugárzás során nő a sejtekben a spontán mutációk valószínűsége, és néha az egészséges sejtek rákos sejtekké degenerálódhatnak. A rosszindulatú daganatok valószínűségének növelése minden expozíció szokásos következménye, beleértve a röntgensugárzást is. A röntgensugarak a legkevésbé veszélyes áthatoló sugárzás, de ennek ellenére veszélyesek lehetnek.
A röntgensugárzást az orvostudományban, valamint az emberi tevékenység más területein használják.
A röntgensugarak leggyakoribb alkalmazása a fluoroszkópia. Az emberi test "átvilágítása" lehetővé teszi, hogy részletes képet kapjon mind a csontokról (a legtisztábban láthatóak), mind a belső szervekről.
A testszövetek eltérő átlátszósága a röntgensugárzásban kémiai összetételükhöz kapcsolódik. A csontok szerkezetének sajátossága, hogy sok kalciumot és foszfort tartalmaznak. Más szövetek főleg szénből, hidrogénből, oxigénből és nitrogénből állnak. A foszfor atomja majdnem kétszer meghaladja az oxigénatom tömegét, a kalcium atom pedig 2,5-szeresét (a szén, a nitrogén és a hidrogén még az oxigénnél is könnyebb). Ebben a tekintetben a röntgen fotonok abszorpciója a csontokban sokkal magasabb.
A kétdimenziós „képek” mellett a radiográfia lehetővé teszi egy szerv háromdimenziós képének elkészítését: ezt a fajta radiográfiát számítógépes tomográfiának nevezik. Ebből a célból lágy röntgensugarakat használnak. Az egyetlen képen kapott expozíció mértéke kicsi: megközelítőleg megegyezik a 10 km magasságban lévő repülőgépen 2 órás repülés során kapott expozícióval.
A röntgensugaras hibaészlelés lehetővé teszi a termékek kis belső hibáinak észlelését. Kemény röntgensugarakat használnak hozzá, mivel sok anyag (például fém) rosszul „áttetsző” az alkotó anyag nagy atomtömege miatt.
A röntgensugarak olyan tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek lehetővé teszik az egyes atomok részletes vizsgálatát. A röntgendiffrakciós elemzést aktívan használják a kémiában (beleértve a biokémiát is) és a krisztallográfiában. Működésének elve a röntgensugarak kristályok atomjai vagy komplex molekulák általi diffrakciós szórása. Röntgen-diffrakciós analízissel meghatároztuk a DNS-molekula szerkezetét.
A röntgen-fluoreszcencia analízis lehetővé teszi a gyors meghatározását kémiai összetétel anyagokat.
A sugárterápiának számos formája létezik, de mindegyik magában foglalja az ionizáló sugárzás alkalmazását. A sugárterápia két típusra oszlik: corpuscularis és hullám. A korpuszkuláris alfa részecskék (hélium atommagok), béta részecskék (elektronok), neutronok, protonok, nehézionok áramlását használja. A Wave az elektromágneses spektrum sugarait használja - röntgen- és gamma-sugárzást.
A sugárterápiás módszereket elsősorban onkológiai betegségek kezelésére alkalmazzák. A sugárzás ugyanis elsősorban az aktívan osztódó sejteket érinti, ezért szenvednek így a vérképzőszervek (sejtjeik folyamatosan osztódnak, egyre több új vörösvértestet termelnek). A rákos sejtek is folyamatosan osztódnak, és érzékenyebbek a sugárzásra, mint az egészséges szövetek.
Olyan szintű sugárzást alkalmaznak, amely elnyomja a rákos sejtek aktivitását, míg az egészségeseket mérsékelten érinti. A sugárzás hatására nem a sejtek pusztulnak el, hanem a genomjuk - DNS-molekuláik - károsodása. Egy tönkrement genommal rendelkező sejt létezhet egy ideig, de már nem tud osztódni, vagyis a daganat növekedése leáll.
A sugárterápia a sugárterápia legenyhébb formája. A hullámsugárzás lágyabb, mint a korpuszkuláris sugárzás, és a röntgensugárzás lágyabb, mint a gamma-sugárzás.
Veszélyes az ionizáló sugárzás alkalmazása terhesség alatt. A röntgensugarak mutagén hatásúak, és rendellenességeket okozhatnak a magzatban. A röntgenterápia nem egyeztethető össze a terhességgel: csak akkor alkalmazható, ha már elhatározták az abortuszt. A fluoroszkópiára vonatkozó korlátozások lágyabbak, de az első hónapokban szigorúan tilos is.
Sürgős esetben a röntgenvizsgálatot mágneses rezonancia képalkotás váltja fel. De az első trimeszterben is igyekeznek elkerülni (ez a módszer mostanában jelent meg, és teljes bizonyossággal a káros következmények hiányáról lehet beszélni).
Egyértelmű veszély merül fel, ha legalább 1 mSv összdózisnak van kitéve (régi egységekben - 100 mR). Egy egyszerű röntgenfelvétellel (például fluorográfia során) a páciens körülbelül 50-szer kevesebbet kap. Annak érdekében, hogy egy ilyen adagot egyszerre kapjon, részletes számítógépes tomográfiát kell végeznie.
Vagyis a terhesség korai szakaszában végzett 1-2-szeres „röntgen” puszta ténye nem fenyeget súlyos következményekkel (de jobb, ha nem kockáztatja).
A röntgensugárzást elsősorban a rosszindulatú daganatok elleni küzdelemben használják. Ez a módszer jó, mert nagyon hatékony: elpusztítja a daganatot. Ez rossz, mert az egészséges szövetek nem sokkal jobbak, számos mellékhatása van. A hematopoiesis szervei különösen veszélyeztetettek.
A gyakorlatban különféle módszereket alkalmaznak a röntgensugárzás egészséges szövetekre gyakorolt hatásának csökkentésére. A nyalábokat szögben irányítják úgy, hogy a metszéspontjuk zónájában daganat jelenik meg (ennek köszönhetően a fő energiaelnyelés éppen ott történik). Néha az eljárást mozgásban végzik: a páciens teste a sugárforráshoz képest a daganaton áthaladó tengely körül forog. Ugyanakkor az egészséges szövetek csak néha vannak a besugárzási zónában, a betegek pedig folyamatosan.
A röntgent bizonyos arthrosis és hasonló betegségek, valamint bőrbetegségek kezelésére használják. Ebben az esetben a fájdalom szindróma 50-90% -kal csökken. Mivel ebben az esetben a sugárzás lágyabb, a daganatok kezelésénél előforduló mellékhatásokhoz hasonló mellékhatások nem figyelhetők meg.
A röntgensugárzás (a röntgensugárzás szinonimája) széles hullámhossz-tartományú (8·10-6 és 10-12 cm között). Röntgensugárzás akkor következik be, amikor a töltött részecskék, leggyakrabban az elektronok, lelassulnak az anyag atomjainak elektromos mezőjében. A keletkező kvantumok különböző energiájúak, és folytonos spektrumot alkotnak. A maximális fotonenergia egy ilyen spektrumban megegyezik a beeső elektronok energiájával. Ebben (lásd) a röntgenkvantumok kiloelektron-voltban kifejezett maximális energiája számszerűen megegyezik a csőre adott feszültség kilovoltban kifejezett nagyságával. Amikor áthaladnak egy anyagon, a röntgensugarak kölcsönhatásba lépnek az atomjainak elektronjaival. A 100 keV-ig terjedő energiájú röntgenkvantumok esetében a kölcsönhatás legjellemzőbb típusa a fotoelektromos hatás. Egy ilyen kölcsönhatás eredményeként a kvantumenergiát teljesen arra fordítják, hogy kihúzzanak egy elektront az atomi héjból, és kinetikus energiát adnak neki. A röntgenkvantum energiájának növekedésével a fotoelektromos hatás valószínűsége csökken, és a kvantumoknak a szabad elektronokon való szóródásának folyamata válik uralkodóvá - az úgynevezett Compton-effektus. Egy ilyen kölcsönhatás eredményeként egy szekunder elektron is keletkezik, és emellett egy kvantum is kirepül, amelynek energiája kisebb, mint az elsődleges kvantum energiája. Ha egy röntgenkvantum energiája meghaladja az egy megaelektronvoltot, akkor úgynevezett párosítási effektus léphet fel, amelyben elektron és pozitron keletkezik (lásd). Következésképpen egy anyagon áthaladva a röntgensugárzás energiája csökken, azaz intenzitása csökken. Mivel ebben az esetben az alacsony energiájú kvantumok nagyobb valószínűséggel abszorbeálódnak, a röntgensugárzás nagyobb energiájú kvantumokkal gazdagodik. A röntgensugárzásnak ezt a tulajdonságát a kvantumok átlagos energiájának növelésére, azaz merevségének növelésére használják. A röntgensugárzás keménységének növelése speciális szűrők segítségével érhető el (lásd). A röntgensugárzást röntgendiagnosztikára használják (lásd) és (lásd). Lásd még: Ionizáló sugárzás.
Röntgensugárzás (szinonimája: röntgensugarak, röntgensugarak) - 250-0,025 A hullámhosszú (vagy 5 10 -2 és 5 10 2 keV közötti energiakvantumok) elektromágneses kvantumsugárzás. 1895-ben V. K. Roentgen fedezte fel. Az elektromágneses sugárzásnak a röntgensugárzással szomszédos spektrális tartományát, amelynek energiakvantumjai meghaladják az 500 keV-ot, gamma-sugárzásnak nevezzük (lásd); Az a sugárzás, amelynek energiakvantumjai 0,05 keV alatt vannak, ultraibolya sugárzás (lásd).
Így az elektromágneses sugárzás hatalmas spektrumának viszonylag kis részét képviselve, amely magában foglalja a rádióhullámokat és a látható fényt is, a röntgensugárzás, mint minden elektromágneses sugárzás, fénysebességgel terjed (kb. 300 ezer km/s vákuumban). ) és egy λ hullámhossz (az a távolság, amelyen keresztül a sugárzás egy rezgésperiódusban terjed). A röntgensugárzásnak számos egyéb hullámtulajdonsága is van (törés, interferencia, diffrakció), de ezeket sokkal nehezebb megfigyelni, mint a hosszabb hullámhosszú sugárzásoknál: látható fény, rádióhullámok.
Röntgen-spektrumok: a1 - folytonos bremsstrahlung spektrum 310 kV-on; a - folytonos bremsstrahlung spektrum 250 kV-on, a1 - 1 mm Cu-val szűrt spektrum, a2 - 2 mm Cu-val szűrt spektrum, b - Volfrámvezeték K-sorozata.
A röntgensugarak előállításához röntgencsöveket használnak (lásd), amelyekben sugárzás keletkezik, amikor a gyors elektronok kölcsönhatásba lépnek az anódanyag atomjaival. A röntgensugárzásnak két típusa van: bremsstrahlung és karakterisztikus. A Bremsstrahlung röntgensugárzás, amelynek folytonos spektruma van, hasonló a közönséges fehér fényhez. Az intenzitás hullámhossztól függő eloszlását (ábra) egy maximummal rendelkező görbe ábrázolja; a hosszú hullámok irányában a görbe enyhén esik, a rövid hullámok irányában pedig meredeken, és egy bizonyos hullámhosszon (λ0) leszakad, amit a folytonos spektrum rövid hullámhossz határának nevezünk. A λ0 értéke fordítottan arányos a cső feszültségével. A Bremsstrahlung a gyors elektronok és az atommagok kölcsönhatásából adódik. A bremsstrahlung intenzitás egyenesen arányos az anódáram erősségével, a csőfeszültség négyzetével és az anód anyagának rendszámával (Z).
Ha a röntgencsőben felgyorsított elektronok energiája meghaladja az anódanyagra vonatkozó kritikus értéket (ezt az energiát a Vcr csőfeszültség határozza meg, amely kritikus ennél az anyagnál), akkor karakterisztikus sugárzás lép fel. A karakterisztikus spektrum vonal, spektrális vonalai sorozatot alkotnak, amelyet K, L, M, N betűkkel jelölünk.
A K sorozat a legrövidebb hullámhosszú, az L sorozat a hosszabb hullámhosszú, az M és N sorozat csak nehéz elemekben figyelhető meg (a volfrám Vcr a K sorozatánál 69,3 kv, az L sorozatnál - 12,1 kv). A jellemző sugárzás a következőképpen jön létre. A gyors elektronok kiütik az atomi elektronokat a belső héjból. Az atom gerjesztődik, majd visszatér az alapállapotba. Ilyenkor a külső, kevésbé kötött héjak elektronjai kitöltik a belső héjakban felszabaduló tereket, és a gerjesztett és alapállapotú atom energiáinak különbségével megegyező energiájú karakterisztikus sugárzású fotonok bocsátanak ki. Ennek a különbségnek (és így a foton energiájának) van egy bizonyos értéke, amely minden elemre jellemző. Ez a jelenség az elemek röntgen-spektrumanalízisének hátterében. Az ábra a volfrám vonalspektrumát mutatja a folytonos fékezési spektrum hátterében.
A röntgencsőben felgyorsított elektronok energiája szinte teljes egészében hőenergiává alakul (ilyenkor az anód erősen felmelegszik), ennek csak jelentéktelen része (100 kV-hoz közeli feszültségen kb. 1%) alakul át bremsstrahlung energiává. .
A röntgensugarak alkalmazása az orvostudományban a röntgensugárzás anyag általi abszorpciójának törvényein alapul. A röntgensugárzás abszorpciója teljesen független az abszorber anyag optikai tulajdonságaitól. A röntgenszobákban a személyzet védelmére használt színtelen és átlátszó ólomüveg szinte teljesen elnyeli a röntgensugárzást. Ezzel szemben a fénynek nem átlátszó papírlap nem gyengíti a röntgensugárzást.
A homogén (azaz egy bizonyos hullámhosszúságú) röntgensugárzás intenzitása egy abszorberrétegen áthaladva az exponenciális törvény (e-x) szerint csökken, ahol e a természetes logaritmusok alapja (2,718), és a kitevő x egyenlő a termékkel tömegcsillapítási együttható (μ / p) cm 2 /g abszorber vastagságonként g / cm 2 -ben (itt p az anyag sűrűsége g / cm 3 -ben). A röntgensugárzást a szórás és az abszorpció is gyengíti. Ennek megfelelően a tömegcsillapítási együttható a tömegelnyelési és szórási együtthatók összege. A tömegabszorpciós együttható meredeken növekszik az abszorber atomszámának (Z) növekedésével (arányos a Z3-mal vagy Z5-tel) és a hullámhossz növekedésével (arányos a λ3-mal). Ez a hullámhossztól való függés az abszorpciós sávokon belül figyelhető meg, amelyek határain az együttható ugrásokat mutat.
A tömegszórási együttható az anyag atomszámának növekedésével növekszik. λ≥0,3Å esetén a szórási együttható nem függ a hullámhossztól, λ esetén<0,ЗÅ он уменьшается с уменьшением λ.
Az abszorpciós és szórási együtthatók csökkenése a csökkenő hullámhossz mellett a röntgensugárzás áthatoló erejének növekedését okozza. A csontok tömegabszorpciós együtthatója [a felszívódás főként a Ca 3 (PO 4) 2 -nek köszönhető] csaknem 70-szer nagyobb, mint a lágyszöveteknél, ahol a felszívódás főként a víznek köszönhető. Ez megmagyarázza, hogy a csontok árnyéka miért tűnik ki olyan élesen a röntgenfelvételeken a lágy szövetek hátterében.
Az inhomogén röntgensugár bármilyen közegen keresztül történő terjedése az intenzitás csökkenésével együtt a spektrális összetétel változásával, a sugárzás minőségének megváltozásával jár: a spektrum hosszúhullámú része abszorbeálódik a rövidhullámú résznél nagyobb mértékben egyenletesebbé válik a sugárzás. A spektrum hosszú hullámhosszú részének kiszűrése lehetővé teszi a mély és a felszíni dózisok arányának javítását az emberi test mélyén elhelyezkedő gócok röntgenterápia során (lásd röntgenszűrők). Az inhomogén röntgensugár minőségének jellemzésére a "fél csillapítási réteg (L)" fogalmát használják - egy anyagréteg, amely felére csillapítja a sugárzást. Ennek a rétegnek a vastagsága a cső feszültségétől, a szűrő vastagságától és anyagától függ. A fél csillapítási rétegek mérésére celofánt (12 keV energiáig), alumíniumot (20-100 keV), rezet (60-300 keV), ólmot és rezet (>300 keV) használnak. A 80-120 kV feszültségen generált röntgensugárzásnál 1 mm réz szűrőképességében 26 mm alumíniumnak, 1 mm ólom 50,9 mm alumíniumnak felel meg.
A röntgensugarak abszorpciója és szórása korpuszkuláris tulajdonságainak köszönhető; A röntgensugarak kölcsönhatásba lépnek az atomokkal, mint a részecskék (részecskék) áramlása - fotonok, amelyek mindegyikének van egy bizonyos energiája (fordítva arányos a röntgensugarak hullámhosszával). A röntgenfotonok energiatartománya 0,05-500 keV.
A röntgensugárzás abszorpciója a fotoelektromos hatásnak köszönhető: a foton elektronhéj általi abszorpciója egy elektron kilökődésével jár együtt. Az atom gerjesztődik, és az alapállapotba visszatérve jellegzetes sugárzást bocsát ki. A kibocsátott fotoelektron a foton összes energiáját elviszi (levonva az atomban lévő elektron kötési energiáját).
A röntgensugárzás szórása a szóróközeg elektronjainak köszönhető. Létezik klasszikus szórás (a sugárzás hullámhossza nem változik, de a terjedés iránya) és a hullámhossz változással járó szórás - a Compton-effektus (a szórt sugárzás hullámhossza nagyobb, mint a beesőé). Ez utóbbi esetben a foton úgy viselkedik, mint egy mozgó labda, és a fotonok szóródása Comnton képletes kifejezése szerint úgy történik, mint egy biliárdjáték fotonokkal és elektronokkal: az elektronnal ütközve a foton átadja energiájának egy részét. rá és szórja, mivel már kevesebb energiája van (illetve a szórt sugárzás hullámhossza nő), az elektron visszarúgási energiával repül ki az atomból (ezeket az elektronokat Compton elektronoknak, vagy visszarúgás elektronoknak nevezzük). A röntgenenergia abszorpciója a másodlagos elektronok (Compton és fotoelektronok) képződése és az ezekhez való energiaátvitel során történik. Az anyag egységnyi tömegére átvitt röntgensugárzás energiája határozza meg a röntgensugárzás elnyelt dózisát. Ennek a dózisnak az egysége 1 rad 100 erg/g-nak felel meg. Az abszorber anyagában elnyelt energia miatt számos másodlagos folyamat játszódik le, amelyek a röntgendozimetria szempontjából fontosak, hiszen ezeken alapulnak a röntgen mérési módszerek. (lásd Dozimetria).
Minden gáz és sok folyadék, félvezető és dielektrikum a röntgensugárzás hatására növeli az elektromos vezetőképességet. A vezetőképességet a legjobb szigetelőanyagok találják meg: paraffin, csillám, gumi, borostyán. A vezetőképesség változása a közeg ionizációjának, azaz a semleges molekulák pozitív és negatív ionokra való szétválásának köszönhető (az ionizációt a másodlagos elektronok állítják elő). A levegőben történő ionizációt a röntgensugárzás (levegőben lévő dózis) expozíciós dózisának meghatározására használják, amelyet röntgenekben mérnek (lásd: Ionizáló sugárzás dózisai). 1 r dózisnál a levegőben elnyelt dózis 0,88 rad.
Röntgensugárzás hatására egy anyag molekuláinak gerjesztése következtében (és az ionok rekombinációja során) sok esetben az anyag látható fénye gerjesztődik. Nagy intenzitású röntgensugárzásnál a levegő, a papír, a paraffin stb. látható izzása figyelhető meg (a fémek kivételt képeznek). A látható fény legnagyobb hozamát olyan kristályos foszforok adják, mint a Zn·CdS·Ag-foszfor és mások, amelyeket a fluoroszkópiás képernyőkhöz használnak.
A röntgen hatására különböző kémiai folyamatok is lejátszódhatnak egy anyagban: ezüsthalogenidek bomlása (röntgenben használt fényképészeti hatás), víz és hidrogén-peroxid vizes oldatának bomlása, celluloid tulajdonságai (homályosodás és kámfor felszabadulása), paraffin (homályosodás és fehéredés) .
A teljes átalakulás eredményeként a kémiailag inert anyag által elnyelt összes röntgenenergia hővé alakul. Nagyon kis mennyiségű hő mérése rendkívül érzékeny módszereket igényel, de ez a fő módszer a röntgensugárzás abszolút mérésére.
A röntgensugárzás másodlagos biológiai hatásai az orvosi sugárterápia alapját képezik (lásd). A röntgensugárzást, amelynek kvantuma 6-16 keV (effektív hullámhossz 2-5 Å), szinte teljesen elnyeli az emberi test szövetének bőrrétege; határsugaraknak, vagy néha Bucca sugaraknak nevezik (lásd Bucca sugarak). Mélyröntgenterápiához keményszűrt sugárzást használnak 100-300 keV hatékony energiakvantumokkal.
A röntgensugárzás biológiai hatását nemcsak a röntgenterápia, hanem a röntgendiagnosztika során is figyelembe kell venni, valamint minden egyéb olyan röntgensugárzással való érintkezés esetén, amely sugárvédelem alkalmazását igényli ( lát).
AZ OROSZ FÖDERÁCIÓ SZÖVETSÉGI OKTATÁSI ÜGYNÖKSÉGE
ÁLLAMI OKTATÁSI INTÉZMÉNY
SZAKMAI FELSŐOKTATÁS
MOSZKVA ÁLLAMI ACÉL- ÉS ÖVÖTVEZETŰ INTÉZET
(MŰSZAKI EGYETEM)
NOVOTROITSKY ÁG
OEND Osztály
TANFOLYAM MUNKA
Szakága: fizika
Téma: Röntgen
Diák: Nedorezova N.A.
Csoport: EiU-2004-25, З.К. sz.: 04Н036
Ellenőrizte: Ozhegova S.M.
Bevezetés
1. fejezet
1.1 Roentgen Wilhelm Conrad életrajza
1.2 A röntgensugarak felfedezése
2. fejezet
2.1 Röntgenforrások
2.2 A röntgensugarak tulajdonságai
2.3 Röntgenfelvételek regisztrálása
2.4 Röntgensugarak használata
3. fejezet
3.1 A kristályszerkezet tökéletlenségeinek elemzése
3.2 Spektrumanalízis
Következtetés
A felhasznált források listája
Alkalmazások
Ritka ember nem ment át röntgenszobán. A röntgenfelvételeken készült képeket mindenki ismeri. 1995-ben ez a felfedezés 100 éves volt. Nehéz elképzelni, milyen nagy érdeklődést váltott ki egy évszázaddal ezelőtt. Egy férfi kezében egy olyan készüléknek bizonyult, amellyel meg lehetett látni a láthatatlant.
Ezt a láthatatlan sugárzást, amely különböző mértékben, de minden anyagba képes behatolni, ami körülbelül 10-8 cm hullámhosszú elektromágneses sugárzás, a felfedező Wilhelm Roentgen tiszteletére röntgensugárzásnak nevezték.
A látható fényhez hasonlóan a röntgensugarak is a fényképészeti film elfeketedését okozzák. Ez a tulajdonság nagy jelentőséggel bír az orvostudomány, az ipar és a tudományos kutatás számára. A vizsgált tárgyon áthaladva, majd a filmre esve a röntgensugárzás a belső szerkezetét ábrázolja rajta. Mivel a röntgensugárzás áthatoló ereje különböző anyagoknál eltérő, a tárgy számára kevésbé átlátszó részek világosabb területeket adnak a fényképen, mint azok, amelyeken a sugárzás jól áthatol. Így a csontszövetek kevésbé átlátszóak a röntgensugárzás számára, mint a bőrt és a belső szerveket alkotó szövetek. Ezért a röntgenfelvételen a csontok világosabb területként jelennek meg, és a törési hely, amely kevésbé átlátszó a sugárzás számára, meglehetősen könnyen kimutatható. A röntgensugaras képalkotást a fogászatban a foggyökerek szuvasodásainak és tályogainak kimutatására is használják, valamint az iparban öntvények, műanyagok és gumik repedéseinek kimutatására, a kémiában vegyületek elemzésére, a fizikában pedig a kristályok szerkezetének vizsgálatára. .
Röntgen felfedezését más kutatók kísérletei követték, akik számos új tulajdonságot és lehetőséget fedeztek fel ennek a sugárzásnak a felhasználására. M. Laue, W. Friedrich és P. Knipping jelentős mértékben hozzájárult, akik 1912-ben bemutatták a röntgensugarak diffrakcióját, amikor áthaladnak egy kristályon; W. Coolidge, aki 1913-ban feltalált egy nagyvákuumú röntgencsövet fűtött katóddal; G. Moseley, aki 1913-ban megállapította a sugárzás hullámhossza és egy elem rendszáma közötti kapcsolatot; G. és L. Braggi, akik 1915-ben Nobel-díjat kaptak a röntgendiffrakciós elemzés alapjainak kidolgozásáért.
Ennek a kurzusnak a célja a röntgensugárzás jelenségének, a felfedezés történetének, tulajdonságainak tanulmányozása és alkalmazási körének meghatározása.
Wilhelm Conrad Roentgen 1845. március 17-én született Németország Hollandiával határos régiójában, Lenepe városában. Műszaki tanulmányait Zürichben ugyanabban a Higher Technical School-ban (Polytechnic) szerezte, ahol később Einstein tanult. A fizika iránti szenvedélye 1866-ban az iskola befejezése után arra kényszerítette, hogy folytassa a testnevelést.
1868-ban védte meg filozófiadoktori disszertációját, a Fizika Tanszéken dolgozott asszisztensként először Zürichben, majd Giessenben, majd Strasbourgban (1874-1879) Kundtnál. Itt Roentgen jó kísérleti iskolán ment keresztül, és első osztályú kísérletezővé vált. Röntgen a fontos kutatás egy részét tanítványával, a szovjet fizika egyik megalapítójával, A.F.-vel végezte. Ioff.
A tudományos kutatás az elektromágnesességre, a kristályfizikára, az optikára és a molekuláris fizikára vonatkozik.
1895-ben fedezte fel az ultraibolya sugárzás (röntgen) hullámhosszánál rövidebb hullámhosszú sugárzást, amelyet később röntgensugaraknak neveztek, és vizsgálta tulajdonságaikat: a levegő visszaverő, elnyelő, ionizáló képességét stb. Ő javasolta a cső megfelelő kialakítását a röntgensugárzás előállításához - egy ferde platina antikatódot és egy homorú katódot: ő volt az első, aki röntgensugárzással fényképezett. 1885-ben fedezte fel az elektromos térben mozgó dielektrikum mágneses terét (az ún. "röntgenáram").Tapasztalata egyértelműen azt mutatta, hogy a mágneses mezőt mozgó töltések hozzák létre, és fontos volt a X. Lorentz-féle dielektrikum létrehozásához. Röntgen munkáinak jelentős része foglalkozik a folyadékok, gázok, kristályok, elektromágneses jelenségek tulajdonságainak tanulmányozásával, felfedezte a kristályok elektromos és optikai jelenségei közötti kapcsolatot. A nevét viselő sugarak felfedezéséért Roentgen 1901-ben a fizikusok közül elsőként kapott Nobel-díjat.
1900-tól élete utolsó napjaiig (1923. február 10-én halt meg) a müncheni egyetemen dolgozott.
század vége az elektromosság gázokon való áthaladásának jelenségei iránti fokozott érdeklődés jellemezte. Még Faraday is komolyan tanulmányozta ezeket a jelenségeket, leírta a kisülés különböző formáit, felfedezett egy sötét teret egy világító ritka gázoszlopban. A Faraday sötét tér elválasztja a kékes, katódfényt a rózsaszínű, anódfénytől.
A gáz ritkításának további növekedése jelentősen megváltoztatja az izzás jellegét. A matematikus Plücker (1801-1868) 1859-ben, kellően erős ritkításkor fedezte fel a katódból kiáramló, gyengén kékes sugárnyalábot, amely eléri az anódot, és a cső üvegét felvillanja. Plücker tanítványa, Gittorf (1824-1914) 1869-ben folytatta tanári kutatásait, és kimutatta, hogy a cső fluoreszkáló felületén külön árnyék jelenik meg, ha szilárd testet helyezünk a katód és a felület közé.
Goldstein (1850-1931) a sugarak tulajdonságait tanulmányozva katódsugaraknak nevezte őket (1876). Három évvel később William Crookes (1832-1919) bebizonyította a katódsugarak anyagi természetét, és „sugárzó anyagnak" nevezte őket – egy különleges negyedik állapotú anyagnak. Bizonyítékai meggyőzőek és egyértelműek voltak. A „Crookes-csővel" végzett kísérleteket bebizonyították. később minden fizikai osztályteremben . A katódsugár mágneses tér általi eltérítése egy Crookes-csőben klasszikus iskolai bemutatóvá vált.
A katódsugarak elektromos eltérítésével kapcsolatos kísérletek azonban nem voltak annyira meggyőzőek. A Hertz nem észlelt ilyen eltérést, és arra a következtetésre jutott, hogy a katódsugár egy oszcilláló folyamat az éterben. Hertz tanítványa, F. Lenard katódsugarakkal kísérletezve 1893-ban kimutatta, hogy az alufóliával letakart ablakon áthaladva fényt kelt az ablak mögötti térben. Hertz utolsó, 1892-ben megjelent cikkét a katódsugarak vékony fémtesteken való áthaladás jelenségének szentelte, és a következő szavakkal kezdődött:
„A katódsugarak jelentős mértékben különböznek a fénytől a szilárd anyagokon való áthatolási képességük tekintetében.” A katódsugarak arany, ezüst, platina, alumínium stb. leveleken való áthaladásával kapcsolatos kísérletek eredményeit leírva Hertz megjegyzi, hogy nem a jelenségekben tapasztalható különleges különbségek megfigyelése A sugarak nem egyenes vonalban haladnak át a leveleken, hanem diffrakció hatására szétszóródnak. A katódsugarak természete még tisztázatlan volt.
Crookes, Lenard és mások ilyen csöveivel kísérletezett Wilhelm Konrad Roentgen würzburgi professzor 1895 végén. Egyszer a kísérlet befejezése után a csövet fekete kartonborítóval lezárta, lekapcsolta a villanyt, de nem kapcsolta ki a csövet tápláló induktort, a képernyőn a cső közelében elhelyezkedő bárium-cianogén izzását észlelte. Ezen a körülményen megdöbbenve Roentgen kísérletezni kezdett a képernyővel. 1895. december 28-án kelt első jelentésében "Az újfajta sugarakról" így írt ezekről az első kísérletekről: "Bárium-platina-cianiddal bevont papírdarab, amikor egy csőhöz közeledik, vékony fekete kartonborítóval lezárva. amely elég szorosan illeszkedik hozzá, minden kisülésnél erős fénnyel villan: fluoreszkálni kezd. A fluoreszcencia kellő sötétítés mellett látható, és nem függ attól, hogy bárium-szinerogénnel bevont vagy nem bárium-szinerogénnel bevont oldallal visszük-e a papírt. A fluoreszcencia már a csőtől két méteres távolságban is észrevehető.”
A gondos vizsgálat kimutatta Roentgennél, hogy „a fekete kartonon, amely nem átlátszó sem a nap látható és ultraibolya sugarai, sem az elektromos ív sugarai számára, áthatol valamiféle fluoreszkáló szer.” Roentgen ennek az „anyagnak” a behatoló erejét vizsgálta. ”, amelyet rövidségnek, „röntgensugaraknak” nevezett, különféle anyagok esetében. Megállapította, hogy a sugarak szabadon áthaladnak papíron, fán, eboniton, vékony fémrétegeken, de az ólom erősen késlelteti.
Ezután leírja a szenzációs élményt:
„Ha a kezét a kisülési cső és a képernyő közé tartja, láthatja a csontok sötét árnyékait magának a kéz árnyékának halvány körvonalaiban.” Ez volt az emberi test első röntgenvizsgálata.
Ezek a felvételek hatalmas benyomást tettek; a felfedezés még nem fejeződött be, a röntgendiagnosztika pedig már megkezdte útját. „A laboratóriumomat elárasztották az orvosok, akik olyan betegeket hoztak be, akik azt gyanították, hogy tűk vannak a testük különböző részein” – írta Schuster angol fizikus.
Roentgen már az első kísérletek után határozottan megállapította, hogy a röntgensugarak különböznek a katódosoktól, nem hordoznak töltést, és nem térítik el őket mágneses térben, de a katódsugarak gerjesztik. "A röntgensugárzás nem azonos a katóddal. sugarak, de izgatják őket a kisülési cső üvegfalaiban” – írta Roentgen.
Azt is megállapította, hogy nemcsak az üvegben, hanem a fémekben is izgatják őket.
Megemlítve a Hertz-Lenard hipotézist, miszerint a katódsugarak „az éterben előforduló jelenség”, Roentgen rámutat, hogy „valami hasonlót mondhatunk a sugarainkról”. A sugarak hullámtulajdonságait azonban nem sikerült kimutatnia, azok „másképpen viselkednek, mint az eddig ismert ultraibolya, látható, infravörös sugarak". Kémiai és lumineszcens hatásukban Roentgen szerint hasonlítanak az ultraibolya sugarakhoz. Az elsőben üzenetet fejezte ki a később megmaradt feltételezésnek, miszerint ezek lehetnek longitudinális hullámok az éterben.
Röntgen felfedezése nagy érdeklődést váltott ki a tudományos világban. Kísérleteit a világ szinte minden laboratóriumában megismételték. Moszkvában megismételte P.N. Lebegyev. Szentpéterváron a rádió A.S. feltalálója. Popov röntgensugárzással kísérletezett, nyilvános előadásokon mutatta be őket, különféle röntgenfelvételeket kapott. Cambridge-ben D.D. Thomson azonnal alkalmazta a röntgensugárzás ionizáló hatását az elektromosság gázokon való áthaladásának tanulmányozására. Kutatásai az elektron felfedezéséhez vezettek.
Röntgensugárzás - elektromágneses ionizáló sugárzás, amely a gamma és az ultraibolya sugárzás közötti spektrális tartományt foglalja el 10 -4 és 10 3 (10 -12 és 10 -5 cm közötti) hullámhosszon belül. l. λ hullámhosszal< 2 условно называются жёсткими, с λ >2 - puha.
A röntgensugár leggyakoribb forrása a röntgencső.
A röntgencsöveket röntgenszerkezeti elemzésben használják
A röntgencsövek fő jellemzői a megengedett legnagyobb gyorsítófeszültség (1-500 kV), az elektronikus áram (0,01 mA - 1A), az anód által disszipált fajlagos teljesítmény (10-10 4 W / mm 2), a teljes energiafogyasztás (0,002 W - 60 kW) és fókuszméretek (1 µm - 10 mm). A röntgencső hatásfoka 0,1-3%.
Egyes radioaktív izotópok röntgensugárzás forrásaként is szolgálhatnak.
A több GeV energiájú szinkrotronok és elektrontároló gyűrűk λ-val tízes és százas nagyságrendű lágy röntgensugárzás forrásaként szolgálhatnak. Intenzitásában a szinkrotronok röntgensugárzása 2-3 nagyságrenddel meghaladja a röntgencső sugárzását a spektrum meghatározott tartományában.
A röntgensugárzás természetes forrásai - a Nap és más űrobjektumok.
A röntgensugarak keletkezési mechanizmusától függően spektrumaik folytonosak (bremsstrahlung) vagy vonalak (karakterisztikusak). A gyors töltésű részecskék folytonos röntgenspektrumot bocsátanak ki a célatomokkal való kölcsönhatás során bekövetkező lassulásuk eredményeként; ez a spektrum csak akkor ér el jelentős intenzitást, ha a célpontot elektronokkal bombázzák. A bremsstrahlung röntgensugarak intenzitása minden frekvencián megoszlik a 0 nagyfrekvenciás határig, amelynél a fotonenergia h 0 (h Planck-állandó
A vonalsugárzás az atom ionizációja után következik be, az egyik belső héjból egy elektron kilökésével. Az ilyen ionizáció lehet az eredménye, hogy egy atom ütközik egy gyors részecskével, például egy elektronnal (elsődleges röntgensugárzás), vagy egy foton atom általi abszorpciója (fluoreszcens röntgensugárzás). Az ionizált atom a kezdeti kvantumállapotba kerül az egyik magas energiaszinten, és 10 -16 -10 -15 másodperc múlva alacsonyabb energiájú végállapotba kerül. Ebben az esetben egy atom többlet energiát bocsáthat ki egy bizonyos frekvenciájú foton formájában. Az ilyen sugárzások spektruma vonalainak frekvenciája az egyes elemek atomjaira jellemző, ezért a vonalröntgen spektrumot karakterisztikusnak nevezzük. Ennek a spektrumnak a vonalfrekvenciájának a Z atomszámtól való függését a Moseley-törvény határozza meg.
Moseley törvénye, az a törvény, amely egy kémiai elem karakterisztikus röntgensugárzásának spektrumvonalainak frekvenciáját a sorozatszámával kapcsolja össze. G. Moseley kísérletileg telepítve
ahol R a Rydberg-állandó
Moseley törvénye cáfolhatatlan bizonyítéka volt az elemek helyes elhelyezésének az elemek periódusos rendszerében
A Moseley-törvénynek megfelelően a röntgensugarak karakterisztikus spektrumai nem mutatják az optikai spektrumokban rejlő periodikus mintázatokat. Ez azt jelzi, hogy a jellegzetes röntgenspektrumban megjelenő összes elem atomjának belső elektronhéja hasonló szerkezetű.
A későbbi kísérletek feltártak néhány eltérést a lineáris függéstől az elemek átmeneti csoportjainál, amelyek a külső kitöltési sorrend megváltozásával járnak. elektronhéjak, valamint a nehéz atomok esetében, amelyek relativisztikus hatások eredményeként jelennek meg (feltételesen azzal magyarázható, hogy a belső sebességek a fénysebességgel összemérhetőek).
Számos tényezőtől függően - az atommagban lévő nukleonok számától (izotóniás eltolódás), a külső elektronhéjak állapotától (kémiai eltolódás) stb. - a spektrumvonalak helyzete a Moseley-diagramon némileg változhat. Ezen eltolódások tanulmányozása lehetővé teszi, hogy részletes információkat szerezzünk az atomról.
A nagyon vékony célpontok által kibocsátott Bremsstrahlung röntgensugarak 0 közelében teljesen polarizáltak; a 0 csökkenésével a polarizáció mértéke csökken. A karakterisztikus sugárzás általában nem polarizált.
Amikor a röntgensugárzás kölcsönhatásba lép az anyaggal, fotoelektromos hatás léphet fel.
Amikor a röntgensugarak áthaladnak egy x vastagságú anyagrétegen, kezdeti intenzitásuk I 0 az I = I 0 e - μ x értékre csökken, ahol μ a csillapítási együttható. Az I csillapítása két folyamat miatt következik be: a röntgenfotonok anyag általi elnyelése és a szórás hatására bekövetkező irányváltozás. A spektrum hosszú hullámhosszú tartományában a röntgensugarak abszorpciója, a rövid hullámhosszúságú tartományban a szórása dominál. Az abszorpció mértéke gyorsan növekszik Z és λ növekedésével. Például a kemény röntgensugarak szabadon áthatolnak egy ~ 10 cm-es levegőrétegen; egy 3 cm vastag alumíniumlemez a felére csillapítja a röntgensugárzást λ = 0,027 értékkel; A lágy röntgensugárzás jelentősen elnyelődik a levegőben, és felhasználásuk és tanulmányozásuk csak vákuumban vagy gyengén elnyelő gázban (például He) lehetséges. Amikor a röntgensugárzás elnyelődik, az anyag atomjai ionizálódnak.
A röntgensugárzás élő szervezetekre gyakorolt hatása lehet előnyös vagy káros, attól függően, hogy milyen ionizációt okoznak a szövetekben. Mivel a röntgensugárzás abszorpciója a λ-tól függ, intenzitásuk nem szolgálhat a röntgensugarak biológiai hatásának mérőszámaként. A röntgensugaras méréseket a röntgensugárzás anyagra gyakorolt hatásának mérésére használják.
A röntgensugárzás szóródása a nagy Z és λ tartományában főként λ változása nélkül következik be, és ezt koherens szórásnak nevezzük, míg a kis Z és λ tartományában általában növekszik (inkoherens szórás). Az inkoherens röntgenszórásnak 2 típusa van - Compton és Raman. A rugalmatlan korpuszkuláris szórás jellegű Compton-szórásban a röntgenfoton által részben elvesztett energia miatt egy visszapattanó elektron kirepül az atomi héjból. Ilyenkor a foton energiája csökken, iránya megváltozik; a λ változása a szórási szögtől függ. A nagyenergiájú röntgenfoton könnyű atom általi Raman-szórása során energiájának egy kis részét az atom ionizációjára fordítják, és a foton mozgásának iránya megváltozik. Az ilyen fotonok változása nem függ a szórási szögtől.
A röntgensugárzás n törésmutatója nagyon kis mértékben különbözik 1-től δ = 1-n ≈ 10 -6 -10 -5 . A röntgensugarak fázissebessége közegben nagyobb, mint a vákuumban lévő fénysebesség. A röntgensugarak eltérése az egyik közegből a másikba való átmenet során nagyon kicsi (néhány ívperc). Amikor a röntgensugarak vákuumból nagyon kis szögben esnek a test felületére, teljes külső visszaverődésük következik be.
Az emberi szem nem érzékeny a röntgensugárzásra. röntgen
A sugarakat egy speciális röntgenfilm segítségével rögzítik, amely fokozott mennyiségű Ag-t, Br-t tartalmaz. A λ régióban<0,5 чувствительность этих плёнок быстро падает и может быть
искусственно повышена плотно прижатым к плёнке флуоресцирующим экраном. В
области λ>5, a közönséges pozitív film érzékenysége meglehetősen magas, és szemcséi sokkal kisebbek, mint a röntgenfilm szemcséi, ami növeli a felbontást. A tízes és százas nagyságrendű λ-nál a röntgensugárzás csak a fényképészeti emulzió legvékonyabb felületi rétegére hat; a film érzékenységének növelése érdekében lumineszcens olajokkal érzékenyítik. A röntgendiagnosztikában és a hibaészlelésben időnként elektrofotográfiát alkalmaznak a röntgenfelvételek rögzítésére.
A nagy intenzitású röntgensugarakat ionizációs kamrával lehet rögzíteni
A röntgensugarakat az orvostudományban legszélesebb körben röntgendiagnosztikára használják.
Röntgen szerkezeti elemzés
Röntgenmikroszkópia
Az űrből érkező röntgensugarak információkat hordoznak a kozmikus testek kémiai összetételéről és az űrben lezajló fizikai folyamatokról. A röntgencsillagászat a kozmikus röntgensugárzás vizsgálatával foglalkozik
A röntgendiffrakciós elemzés egyik fő feladata egy anyag valós vagy fázisösszetételének meghatározása. A röntgendiffrakciós módszer közvetlen, nagy megbízhatóság, gyorsaság és viszonylagos olcsóság jellemzi. A módszer nem igényel egy nagy szám anyagok, az elemzés az alkatrész tönkretétele nélkül is elvégezhető. A kvalitatív fáziselemzés alkalmazási területei igen szerteágazóak mind a tudományos kutatás, mind a termelés ellenőrzése szempontjából. Ellenőrizheti a kohászati gyártás, szintézis termékek, feldolgozás alapanyagainak összetételét, a hő- és kémiai-termikus kezelés során bekövetkező fázisváltozások eredményét, elemezhet különféle bevonatokat, vékonyrétegeket stb.
Minden fázist, amelynek saját kristályszerkezete van, a maximumtól és alatta lévő d/n interplanáris távolságok bizonyos diszkrét értékei jellemzik, amelyek csak erre a fázisra jellemzőek. Amint a Wulf-Bragg egyenletből következik, a síkközi távolság minden értéke megfelel a polikristályos mintából egy bizonyos θ szögben (a λ hullámhossz adott értékénél) lévő röntgenmintán. Így egy bizonyos vonalrendszer (diffrakciós maximumok) megfelel a síkközi távolságok bizonyos halmazának a röntgendiffrakciós mintázat minden fázisában. Ezen vonalak relatív intenzitása a röntgenképben elsősorban a fázis szerkezetétől függ. Ezért, ha meghatározzuk a vonalak helyét a röntgenfelvételen (szöge θ), és ismerjük annak a sugárzásnak a hullámhosszát, amelynél a röntgenfelvétel készült, a Wulf segítségével meghatározható a síkközi távolságok d/n értéke. -Bragg-képlet:
/n = λ/ (2sin θ). (1)
A vizsgált anyagra vonatkozóan meghatározva a d/n halmazát, és összehasonlítva azt a korábban ismert tiszta anyagokra, azok különböző vegyületeire vonatkozó d/n adatokkal, megállapítható, hogy az adott anyag melyik fázist tartalmazza. Hangsúlyozni kell, hogy a fázisokat határozzák meg, és nem a kémiai összetételt, de ez utóbbira néha le lehet következtetni, ha további adatok állnak rendelkezésre egy adott fázis elemi összetételére vonatkozóan. A kvalitatív fáziselemzés feladatát nagyban megkönnyíti, ha ismerjük a vizsgált anyag kémiai összetételét, mert így lehetséges előzetes feltételezéseket tenni az ebben az esetben lehetséges fázisokról.
A fáziselemzés kulcsa a d/n és a vonalintenzitás pontos mérése. Bár ez elvileg könnyebben megvalósítható diffraktométerrel, a kvalitatív analízis fotomódszerének van néhány előnye, elsősorban az érzékenység (az a képesség, hogy a mintában kis mennyiségű fázis jelenléte kimutatható), valamint az egyszerűség miatt. a kísérleti technika.
A d/n kiszámítása a röntgenmintából a Wulf-Bragg egyenlet segítségével történik.
Ebben az egyenletben λ értékeként általában a λ α cf K-sorozatot használják:
λ α cf = (2λ α1 + λ α2) /3 (2)
Néha a K α1 vonalat használják. Az összes röntgenvonal θ diffrakciós szögének meghatározása lehetővé teszi a d / n kiszámítását az (1) egyenlet szerint, és a β-vonalak elkülönítését (ha nem volt szűrő a (β-sugarak) számára).
Minden valódi egykristályos és még inkább polikristályos anyag tartalmaz bizonyos szerkezeti tökéletlenségeket (ponthibák, diszlokációk, különböző típusú interfészek, mikro- és makrofeszültségek), amelyek nagyon erősen befolyásolják az összes szerkezetérzékeny tulajdonságot és folyamatot.
A szerkezeti tökéletlenségek a kristályrács eltérő természetű torzulását és ennek következtében a diffrakciós mintázat különböző típusú változásait okozzák: az interatomikus és interplanáris távolságok változása a diffrakciós maximumok eltolódását okozza, a mikrofeszültségek és az alépítmény diszperziója pedig kiszélesedéshez vezet. diffrakciós maximumok, rács mikrotorzítások - ezen maximumok intenzitásának megváltozásához a jelenléti diszlokációk rendellenes jelenségeket okoznak a röntgensugárzás áthaladása során, és ennek következtében lokális kontraszt-inhomogenitást a röntgen topogramokon stb.
Ennek eredményeként a röntgendiffrakciós elemzés az egyik leginformatívabb módszer a szerkezeti tökéletlenségek, típusuk és koncentrációjuk, valamint eloszlásuk természetének vizsgálatára.
A hagyományos, direkt röntgendiffrakciós módszer, amelyet stacioner diffraktométereken valósítanak meg, azok tervezési sajátosságaiból adódóan csak részekből vagy tárgyakból kivágott kis mintákon teszi lehetővé a feszültségek és alakváltozások mennyiségi meghatározását.
Ezért jelenleg az álló helyzetről a hordozható, kis méretű röntgendiffraktométerekre való átállás zajlik, amelyek a gyártás és a működés szakaszaiban roncsolás nélkül értékelik az alkatrészek vagy tárgyak anyagában jelentkező feszültségeket.
A DRP * 1 sorozat hordozható röntgendiffraktométerei lehetővé teszik a nagyméretű alkatrészek, termékek és szerkezetek maradék és hatékony feszültségeinek roncsolás nélküli szabályozását
A Windows környezetben lévő program nem csak a feszültségek "sin 2 ψ" módszerrel valós időben történő meghatározását teszi lehetővé, hanem a fázisösszetétel és a textúra változásának nyomon követését is. A lineáris koordináta detektor egyidejű regisztrációt biztosít 2θ = 43° diffrakciós szögeknél. A készülék radiológiai biztonságát kis méretű, nagy fényerejű és kis teljesítményű (5 W) "Fox" típusú röntgencsövek biztosítják, amelyekben a besugárzott területtől 25 cm távolságra a sugárzás szintje megegyezik a a természetes háttérszint. A DRP sorozatú készülékeket a fémalakítás, forgácsolás, köszörülés, hőkezelés, hegesztés, felületedzés különböző szakaszaiban feszültségek meghatározására használják, ezen technológiai műveletek optimalizálása érdekében. A különösen kritikus termékek és szerkezetek működése során az indukált maradó nyomófeszültségek csökkenésének szabályozása lehetővé teszi a termék üzemen kívül helyezését a megsemmisülése előtt, megelőzve ezzel az esetleges baleseteket és katasztrófákat.
A hozzá tartozó anyag atomi kristályszerkezetének és fázisösszetételének meghatározásával együtt teljes jellemzői kémiai összetételét kötelező meghatározni.
E célokra a gyakorlatban egyre gyakrabban alkalmazzák a spektrális elemzés különféle, úgynevezett műszeres módszereit. Mindegyiknek megvannak a maga előnyei és alkalmazásai.
Az egyik fontos követelmény sok esetben, hogy az alkalmazott módszer biztosítsa az elemzett objektum biztonságát; Ebben a részben ezeket az elemzési módszereket tárgyaljuk. A következő kritérium, amely alapján az ebben a részben ismertetett elemzési módszereket választottuk, azok lokalizációja.
A fluoreszcens röntgenspektrum analízis módszere a meglehetősen kemény röntgensugárzás (röntgencsőből) behatolásán alapul a vizsgált objektumba, behatolva egy több mikrométeres nagyságrendű rétegbe. Az ebben az esetben az objektumban fellépő jellegzetes röntgensugárzás lehetővé teszi, hogy átlagolt adatokat kapjunk a kémiai összetételről.
Egy anyag elemi összetételének meghatározásához használhatjuk a röntgencső anódjára helyezett és elektronbombázásnak kitett minta jellemző röntgenspektrumának elemzését - az emissziós módszert, vagy a spektrum elemzését. röntgencsőből vagy más forrásból származó kemény röntgensugárzással besugárzásnak kitett minta másodlagos (fluoreszcens) röntgensugárzása - fluoreszcens módszer.
Az emissziós módszer hátránya először is, hogy a mintát a röntgencső anódjára kell helyezni, majd ezt követi a vákuumszivattyúkkal történő evakuálás; nyilvánvalóan ez a módszer nem alkalmas olvadó és illékony anyagokra. A második hátrány azzal a ténnyel kapcsolatos, hogy még a tűzálló tárgyakat is károsítja az elektronbombázás. A fluoreszcens módszer mentes ezektől a hiányosságoktól, ezért sokkal szélesebb körű alkalmazása. A fluoreszcencia módszer előnye az is, hogy nincs bremsstrahlung, ami javítja az analízis érzékenységét. A mért hullámhosszak összehasonlítása a kémiai elemek spektrumvonalait tartalmazó táblázatokkal a kvalitatív elemzés alapja, a mintaanyagot alkotó különböző elemek spektrumvonalainak relatív intenzitása pedig a kvantitatív elemzés alapját. A karakterisztikus röntgensugárzás gerjesztési mechanizmusának mérlegeléséből jól látható, hogy egyik vagy másik sorozat sugárzásai (K vagy L, M stb.) egyszerre keletkeznek, és a soron belüli vonalintenzitások aránya mindig állandó. Ezért ennek vagy annak az elemnek a jelenlétét nem egyes sorok, hanem sorok egésze állapítják meg (kivéve a leggyengébbeket, figyelembe véve ennek az elemnek a tartalmát). Viszonylag könnyű elemeknél a K-sorozatú, nehéz elemeknél az L-sorozatú vonalak elemzését alkalmazzuk; különböző körülmények között (az alkalmazott berendezéstől és az elemzett elemektől függően) a jellemző spektrum különböző tartományai lehetnek a legmegfelelőbbek.
A röntgenspektrális elemzés főbb jellemzői a következők.
A röntgenkarakterisztikus spektrumok egyszerűsége még nehéz elemek esetén is (az optikai spektrumokhoz képest), ami leegyszerűsíti az elemzést (kis számú vonal; hasonlóság a kölcsönös elrendezésben; a sorozatszám növekedésével a spektrum szabályos eltolódása a rövid hullámhosszú régió fordul elő; a kvantitatív elemzés összehasonlító egyszerűsége).
A hullámhosszak függetlensége a vizsgált elem atomjainak állapotától (szabad vagy kémiai vegyületben). Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a jellegzetes röntgensugárzás előfordulása a belső elektronikus szintek gerjesztésével jár, amelyek a legtöbb esetben gyakorlatilag nem változnak az atomok ionizációs fokával.
Az elválasztás lehetősége a ritkaföldfémek és néhány más olyan elem elemzésénél, amelyeknek a külső héjak elektronszerkezetének hasonlósága miatt kis különbségek vannak az optikai tartományban a spektrumokban, és kémiai tulajdonságaikban nagyon kevés különbség van.
A röntgenfluoreszcencia spektroszkópia "roncsolásmentes", így előnye van a hagyományos optikai spektroszkópiával szemben vékony minták - vékony fémlemez, fólia stb. - elemzésekor.
Röntgen-fluoreszcencia spektrométerek, köztük többcsatornás spektrométerek vagy kvantométerek, amelyek a meghatározott érték 1%-ánál kisebb hibával, 10-3 ... 10-4%.
röntgensugár
A röntgensugarak spektrális összetételének meghatározására szolgáló módszerek
A spektrométereket két típusra osztják: kristálydiffrakciós és kristálymentes spektrométerekre.
A röntgensugarak spektrummá bontása természetes diffrakciós rács – kristály – segítségével lényegében hasonló a közönséges fénysugarak spektrumának előállításához mesterséges diffrakciós ráccsal, üvegen periodikus ütések formájában. A diffrakciós maximum kialakulásának feltétele a d hkl távolsággal elválasztott párhuzamos atomi síkok rendszeréről való "visszaverődés" feltételeként írható fel.
A kvalitatív elemzés során egy elem jelenlétét a mintában egy vonal alapján lehet megítélni - ez általában az adott analizátorkristályhoz megfelelő spektrális sorozat legintenzívebb vonala. A kristálydiffrakciós spektrométerek felbontása elegendő ahhoz, hogy a periódusos rendszerben egymással szomszédos elemek karakterisztikus vonalait elkülönítsék. Figyelembe kell azonban vennünk a különböző elemek különböző vonalainak kikényszerítését, valamint a tükröződések kikényszerítését is. eltérő sorrendben. Ezt a körülményt figyelembe kell venni az analitikai vonalak kiválasztásakor. Ugyanakkor ki kell használni a műszer felbontásának javítási lehetőségeit.
Így a röntgensugarak láthatatlan elektromágneses sugárzás, amelynek hullámhossza 10 5 - 10 2 nm. A röntgensugarak áthatolhatnak bizonyos anyagokon, amelyek átlátszatlanok a látható fény számára. Kibocsátódnak az anyagban lévő gyors elektronok lassulása során (folyamatos spektrum), valamint az elektronok átmenete során az atom külső elektronhéjairól a belső elektronhéjakra (lineáris spektrum). A röntgensugárzás forrásai: röntgencső, egyes radioaktív izotópok, elektrongyorsítók és -akkumulátorok (szinkrotronsugárzás). Vevők - film, lumineszcens képernyők, nukleáris sugárzás detektorok. A röntgensugarakat röntgendiffrakciós elemzésben, gyógyászatban, hibadetektálásban, röntgenspektrumelemzésben stb.
Figyelembe véve V. Roentgen felfedezésének pozitív oldalait, meg kell jegyezni annak káros biológiai hatását. Kiderült, hogy a röntgensugarak olyan súlyos leégést (erythema) okozhatnak, amit azonban mélyebb és maradandóbb bőrkárosodás kísér. A megjelenő fekélyek gyakran rákká alakulnak. Sok esetben az ujjakat vagy a kezeket amputálni kellett. Voltak halálesetek is.
Azt találták, hogy a bőrkárosodás elkerülhető az expozíciós idő és a dózis csökkentésével, árnyékolás (pl. ólom) és távirányítók használatával. De fokozatosan a röntgensugárzás más, hosszabb távú hatásai is kiderültek, amelyeket aztán megerősítettek és kísérleti állatokon tanulmányoztak. A röntgensugarak és más ionizáló sugárzások (például a radioaktív anyagok által kibocsátott gammasugárzás) hatásai a következők:
) átmeneti változások a vér összetételében viszonylag kis túlzott expozíció után;
) a vér összetételének visszafordíthatatlan változásai (hemolitikus anémia) hosszan tartó túlzott expozíció után;
) a rák előfordulásának növekedése (beleértve a leukémiát is);
) gyorsabb öregedés és korai halál;
) szürkehályog előfordulása.
A röntgensugárzás emberi szervezetre gyakorolt biológiai hatását a sugárdózis mértéke, valamint az határozza meg, hogy a test mely szerve volt kitéve sugárzásnak.
A röntgensugárzás emberi szervezetre gyakorolt hatásaival kapcsolatos ismeretek felhalmozódása a megengedett sugárdózisokra vonatkozó nemzeti és nemzetközi szabványok kidolgozásához vezetett, amelyeket különböző referenciakönyvekben tettek közzé.
A röntgensugárzás káros hatásainak elkerülése érdekében ellenőrzési módszereket alkalmaznak:
) megfelelő felszerelés rendelkezésre állása,
) a biztonsági előírások betartásának ellenőrzése,
) a berendezés helyes használata.
1) Blokhin M.A., Physics of X-rays, 2. kiadás, M., 1957;
) Blokhin M.A., Methods of X-ray spectral studies, M., 1959;
) röntgen. Ült. szerk. M.A. Blokhin, ford. vele. és angol, M., 1960;
) Kharaja F., Röntgentechnikai általános tanfolyam, 3. kiadás, M. - L., 1966;
) Mirkin L.I., Handbook of X-ray diffraction analysis of polycrystals, M., 1961;
) Weinstein E.E., Kakhana M.M., Reference tables on X-ray spectroscopy, M., 1953.
) Röntgen- és elektronoptikai elemzés. Gorelik S.S., Skakov Yu.A., Rastorguev L.N.: Proc. Juttatás az egyetemeknek. - 4. kiadás Hozzáadás. És egy átdolgozó. - M.: "MISiS", 2002. - 360 p.
1. számú melléklet
A röntgencsövek általános képe
2. függelék
Röntgencső vázlata szerkezeti elemzéshez
A szerkezeti elemzéshez szükséges röntgencső vázlata: 1 - fém anódüveg (általában földelt); 2 - berilliumból készült ablakok röntgenkimenethez; 3 - termikus katód; 4 - üvegbura, amely elszigeteli a cső anód részét a katódtól; 5 - katódkapcsok, amelyekre az izzószál feszültségét, valamint magas (az anódhoz viszonyított) feszültséget alkalmazzák; 6 - elektrosztatikus rendszer az elektronok fókuszálására; 7 - anód (antikatód); 8 - leágazó csövek az anódüveg hűtésére szolgáló folyóvíz be- és kimenetére.
3. függelék
Moseley diagram
Moseley diagram a karakterisztikus röntgensugarak K-, L- és M-sorozatához. Az abszcisszán a Z elem sorszáma, az ordináta - ( Val vel a fénysebesség).
4. függelék
Ionizációs kamra.
1. ábra. Hengeres ionizációs kamra szakasza: 1 - a kamra hengeres teste, amely negatív elektródaként szolgál; 2 - pozitív elektródaként szolgáló hengeres rúd; 3 - szigetelők.
Rizs. 2. Az áramionizációs kamra bekapcsolásának sémája: V - feszültség a kamra elektródáin; A G egy galvanométer, amely az ionizációs áramot méri.
Rizs. 3. Az ionizációs kamra áram-feszültség karakterisztikája.
Rizs. 4. Az impulzusos ionizációs kamra bekapcsolásának sémája: C - a gyűjtőelektróda kapacitása; R az ellenállás.
5. függelék
Szcintillációs számláló.
A szcintillációs számláló vázlata: fénykvantumok (fotonok) "kiütik" az elektronokat a fotokatódból; dinódáról dinódára haladva az elektronlavina megsokszorozódik.
6. függelék
Geiger-Muller számláló.
Rizs. 1. Üveg Geiger-Muller számláló vázlata: 1 - hermetikusan zárt üvegcső; 2 - katód (vékony rézréteg rozsdamentes acél csövön); 3 - a katód kimenete; 4 - anód (vékony feszített szál).
Rizs. 2. A Geiger-Muller számláló bekapcsolásának sémája.
Rizs. 3. A Geiger-Muller számláló számlálási karakterisztikája.
7. melléklet
arányos számláló.
Egy arányos számláló sémája: a - elektronsodródási régió; b - a gázerősítés területe.
8. függelék
Félvezető detektorok
Félvezető detektorok; az érzékeny területet keltetés jelzi; n - elektronikus vezetőképességű félvezető tartománya, p - lyukkal, i - belső vezetőképességű; a - szilícium felületi gát detektor; b - drift germánium-lítium síkdetektor; c - germánium-lítium koaxiális detektor.
