Ռենտգենյան ճառագայթում

ռենտգեն ճառագայթում զբաղեցնում է էլեկտրամագնիսական սպեկտրի տարածքը գամմա և ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման միջև և էլեկտրամագնիսական ճառագայթում է 10-14-ից մինչև 10-7 մ ալիքի երկարությամբ: Օգտագործվում է ռենտգեն ճառագայթում 5 x 10-12-ից 2,5 x 10-10 ալիքի երկարությամբ: բժշկության մեջ մ, այսինքն՝ 0,05 - 2,5 անգստրոմ, իսկ իրականում ռենտգեն ախտորոշման համար՝ 0,1 անգստրոմ։ Ճառագայթումը քվանտների (ֆոտոնների) հոսք է, որը տարածվում է ուղիղ գծով լույսի արագությամբ (300000 կմ/վ): Այս քվանտները էլեկտրական լիցք չունեն։ Քվանտի զանգվածը ատոմային զանգվածի միավորի աննշան մասն է։

Քվանտային էներգիաչափվում է Joules-ով (J), բայց գործնականում հաճախ օգտագործում են համակարգից դուրս միավոր «էլեկտրոն վոլտ» (eV) . Մեկ էլեկտրոն վոլտը այն էներգիան է, որը ստանում է մեկ էլեկտրոնը, երբ անցնում է էլեկտրական դաշտում 1 վոլտ պոտենցիալ տարբերությամբ։ 1 eV \u003d 1.6 10 ~ 19 J. Ածանցյալներն են կիլոէլեկտրոն վոլտը (keV), որը հավասար է հազար էՎ-ի և մեգաէլեկտրոն վոլտը (MeV), որը հավասար է միլիոն էՎ-ի:

Ռենտգենյան ճառագայթները ստացվում են ռենտգենյան խողովակների, գծային արագացուցիչների և բետատրոնների միջոցով։ Ռենտգենյան խողովակում կաթոդի և թիրախային անոդի պոտենցիալ տարբերությունը (տասնյակ կիլովոլտ) արագացնում է անոդը ռմբակոծող էլեկտրոնները։ Ռենտգենյան ճառագայթումը առաջանում է, երբ արագ էլեկտրոնները դանդաղում են անոդ նյութի ատոմների էլեկտրական դաշտում (bremsstrahlung) կամ ատոմների ներքին թաղանթները վերադասավորելիս (բնորոշ ճառագայթում) . Բնութագրական ռենտգենյան ճառագայթներ ունի դիսկրետ բնույթ և առաջանում է, երբ անոդ նյութի ատոմների էլեկտրոնները մի էներգետիկ մակարդակից մյուսն են անցնում արտաքին էլեկտրոնների կամ ճառագայթային քվանտների ազդեցության տակ։ Bremsstrahlung ռենտգեն ունի շարունակական սպեկտր՝ կախված ռենտգենյան խողովակի անոդի լարումից։ Անոդի նյութում դանդաղեցնելիս էլեկտրոններն իրենց էներգիայի մեծ մասը ծախսում են անոդը տաքացնելու վրա (99%) և միայն մի փոքր մասն (1%) վերածվում է ռենտգենյան ճառագայթների էներգիայի: Ռենտգենյան ախտորոշման ժամանակ առավել հաճախ օգտագործվում է bremsstrahlung-ը:

Ռենտգենյան ճառագայթների հիմնական հատկությունները բնորոշ են բոլոր էլեկտրամագնիսական ճառագայթմանը, սակայն կան որոշ առանձնահատկություններ. Ռենտգենյան ճառագայթներն ունեն հետևյալ հատկությունները.

- անտեսանելիություն - մարդու ցանցաթաղանթի զգայուն բջիջները չեն արձագանքում ռենտգենյան ճառագայթներին, քանի որ դրանց ալիքի երկարությունը հազարավոր անգամ փոքր է, քան տեսանելի լույսը.

- ուղղագիծ տարածում - ճառագայթները բեկվում են, բևեռացված (տարածվում են որոշակի հարթությունում) և ցրվում, ինչպես տեսանելի լույսը: բեկման ինդեքսը շատ քիչ է տարբերվում միասնությունից.

- թափանցող ուժ - առանց էական կլանման ներթափանցում է նյութի զգալի շերտերի միջով, որը անթափանց է տեսանելի լույսի համար: Որքան կարճ է ալիքի երկարությունը, այնքան մեծ է ռենտգենյան ճառագայթների թափանցող ուժը;

- ներծծողություն - ունեն մարմնի հյուսվածքների կողմից ներծծվելու հատկություն, սա բոլոր ռենտգեն ախտորոշման հիմքն է: Կլանելու ունակությունը կախված է հյուսվածքների տեսակարար կշռից (որքան շատ, այնքան մեծ է կլանումը); օբյեկտի հաստության վրա; ճառագայթման կարծրության վրա;

- լուսանկարչական գործողություն - քայքայել արծաթի հալոգենիդային միացությունները, ներառյալ լուսանկարչական էմուլսիաներում հայտնաբերվածները, ինչը հնարավորություն է տալիս ստանալ ռենտգենյան ճառագայթներ.

- լյումինեսցենտային գործողություն - առաջացնել մի շարք քիմիական միացությունների (ֆոսֆորների) լուսարձակում, սա ռենտգենյան ճառագայթների փոխանցման տեխնիկայի հիմքն է: Փայլի ինտենսիվությունը կախված է լյումինեսցենտային նյութի կառուցվածքից, դրա քանակից և ռենտգենյան ճառագայթների աղբյուրից հեռավորությունից։ Ֆոսֆորները օգտագործվում են ոչ միայն ֆտորոգրաֆիկ էկրանի վրա ուսումնասիրվող առարկաների պատկեր ստանալու համար, այլ նաև ռադիոգրաֆիայում, որտեղ նրանք հնարավորություն են տալիս մեծացնել ճառագայթային ազդեցությունը ռադիոգրաֆիկ ֆիլմի վրա ձայներիզում, ուժեղացնող էկրանների օգտագործման շնորհիվ: որի մակերեսային շերտը պատրաստված է լյումինեսցենտային նյութերից.

- իոնացման գործողություն - ունեն չեզոք ատոմների քայքայումը դրական և բացասական լիցքավորված մասնիկների առաջացնելու ունակություն, դրա վրա է հիմնված դոզաչափությունը: Ցանկացած միջավայրի իոնացման ազդեցությունը դրանում դրական և բացասական իոնների, ինչպես նաև նյութի չեզոք ատոմներից և մոլեկուլներից ազատ էլեկտրոնների առաջացումն է։ Ռենտգենյան խողովակի շահագործման ընթացքում ռենտգենյան սենյակում օդի իոնացումը հանգեցնում է օդի էլեկտրական հաղորդունակության ավելացման, կաբինետի առարկաների վրա ստատիկ էլեկտրական լիցքերի ավելացմանը: Ռենտգենյան սենյակներում դրանց նման անցանկալի ազդեցությունը վերացնելու համար տրամադրվում է հարկադիր մատակարարում և արտանետվող օդափոխություն.

- կենսաբանական գործողություն - ազդեցություն ունենալ կենսաբանական օբյեկտների վրա, շատ դեպքերում այդ ազդեցությունը վնասակար է.

- հակադարձ քառակուսի օրենքը - ռենտգենյան ճառագայթման կետային աղբյուրի համար ինտենսիվությունը նվազում է աղբյուրից հեռավորության քառակուսու համամասնությամբ:

Ժամանակակից բժշկությունը ախտորոշման և բուժման համար օգտագործում է բազմաթիվ բժիշկների: Նրանցից ոմանք օգտագործվել են համեմատաբար վերջերս, իսկ մյուսները կիրառվում են ավելի քան մեկ տասնյակ և նույնիսկ հարյուրավոր տարիներ: Նաև հարյուր տասը տարի առաջ Ուիլյամ Կոնրադ Ռենտգենը հայտնաբերեց զարմանալի ռենտգենյան ճառագայթները, որոնք զգալի ռեզոնանս առաջացրեցին գիտական ​​և բժշկական աշխարհում: Եվ հիմա ամբողջ մոլորակի բժիշկները դրանք օգտագործում են իրենց պրակտիկայում: Մեր այսօրվա զրույցի թեման կլինի ռենտգենյան ճառագայթները բժշկության մեջ, մի փոքր ավելի մանրամասն կքննարկենք դրանց կիրառությունը։

Ռենտգենյան ճառագայթները էլեկտրամագնիսական ճառագայթման տեսակներից են: Դրանք բնութագրվում են զգալի թափանցող հատկություններով, որոնք կախված են ճառագայթման ալիքի երկարությունից, ինչպես նաև ճառագայթվող նյութերի խտությունից և հաստությունից։ Բացի այդ, ռենտգենյան ճառագայթները կարող են առաջացնել մի շարք նյութերի փայլ, ազդել կենդանի օրգանիզմների վրա, իոնացնել ատոմները, ինչպես նաև կատալիզացնել որոշ ֆոտոքիմիական ռեակցիաներ:

Ռենտգենյան ճառագայթների օգտագործումը բժշկության մեջ

Մինչ օրս ռենտգենյան ճառագայթների հատկությունները թույլ են տալիս դրանք լայնորեն կիրառել ռենտգեն ախտորոշման և ռենտգեն թերապիայի մեջ:

Ռենտգեն ախտորոշում

Ռենտգեն ախտորոշումն օգտագործվում է հետևյալ դեպքերում.

ռենտգեն (փոխանցում);
- ռադիոգրաֆիա (նկար);
- ֆտորոգրաֆիա;
- Ռենտգեն և համակարգչային տոմոգրաֆիա:

Ֆլյուորոսկոպիա

Նման հետազոտություն անցկացնելու համար հիվանդը պետք է դիրքավորվի ռենտգենյան խողովակի և հատուկ լյումինեսցենտային էկրանի միջև: Մասնագետ ռադիոլոգն ընտրում է ռենտգենյան ճառագայթների անհրաժեշտ կարծրությունը՝ էկրանին ստանալով ներքին օրգանների, ինչպես նաև կողերի պատկերը։

Ռադիոգրաֆիա

Այս հետազոտության համար հիվանդը տեղադրվում է ձայներիզների վրա, որը պարունակում է հատուկ թաղանթ: Ռենտգեն ապարատը տեղադրված է անմիջապես օբյեկտի վերևում: Արդյունքում ֆիլմի վրա հայտնվում է ներքին օրգանների բացասական պատկեր, որը պարունակում է մի շարք նուրբ մանրամասներ՝ ավելի մանրամասն, քան ֆտորոգրաֆիկ հետազոտության ժամանակ։

Ֆտորոգրաֆիա

Այս ուսումնասիրությունն իրականացվում է բնակչության զանգվածային բուժզննումների ժամանակ, այդ թվում՝ տուբերկուլյոզի հայտնաբերման նպատակով։ Միևնույն ժամանակ, մեծ էկրանից նկարը նախագծվում է հատուկ ֆիլմի վրա:

Տոմոգրաֆիա

Տոմոգրաֆիա անցկացնելիս համակարգչային ճառագայթներն օգնում են օրգանների պատկերներ ստանալ միանգամից մի քանի վայրերում՝ հյուսվածքի հատուկ ընտրված լայնակի հատվածներում: Ռենտգենյան ճառագայթների այս շարքը կոչվում է տոմոգրաֆիա:

Հաշվարկված տոմոգրաֆիա

Նման ուսումնասիրությունը թույլ է տալիս ռենտգեն սկաների միջոցով գրանցել մարդու մարմնի հատվածներ։ Տվյալները համակարգիչ մուտքագրվելուց հետո ստանալով մեկ նկար խաչաձեւ հատվածում:

Թվարկված ախտորոշման մեթոդներից յուրաքանչյուրը հիմնված է ֆիլմը լուսավորելու ռենտգենյան ճառագայթի հատկությունների վրա, ինչպես նաև այն փաստի վրա, որ մարդու հյուսվածքները և ոսկրային կմախքը տարբերվում են իրենց ազդեցության նկատմամբ տարբեր թափանցելիությամբ:

Ռենտգեն թերապիա

Ռենտգենյան ճառագայթների ազդելու ունակությունը հատուկ ձևովհյուսվածքի վրա օգտագործվում է ուռուցքային գոյացությունների բուժման համար: Միևնույն ժամանակ, այս ճառագայթման իոնացնող հատկությունները հատկապես ակտիվորեն նկատելի են, երբ ենթարկվում են բջիջների, որոնք ունակ են արագ բաժանման: Հենց այս որակներն են առանձնացնում չարորակ ուռուցքաբանական գոյացությունների բջիջները։

Այնուամենայնիվ, հարկ է նշել, որ ռենտգեն թերապիան կարող է շատ լուրջ պատճառ դառնալ կողմնակի ազդեցություն. Նման ազդեցությունը ագրեսիվորեն ազդում է արյունաստեղծ, էնդոկրին և իմունային համակարգերի վիճակի վրա, որոնց բջիջները նույնպես շատ արագ են բաժանվում։ Նրանց վրա ագրեսիվ ազդեցությունը կարող է առաջացնել ճառագայթային հիվանդության նշաններ:

Ռենտգենյան ճառագայթման ազդեցությունը մարդկանց վրա

Ռենտգենյան ճառագայթների ուսումնասիրության ժամանակ բժիշկները պարզել են, որ դրանք կարող են հանգեցնել մաշկի այնպիսի փոփոխությունների, որոնք նման են արևայրուկի, բայց ուղեկցվում են մաշկի ավելի խորը վնասմամբ։ Նման խոցերը շատ երկար են բուժում։ Գիտնականները պարզել են, որ նման ախտահարումներից կարելի է խուսափել՝ նվազեցնելով ճառագայթման ժամանակն ու չափաբաժինը, ինչպես նաև օգտագործելով հատուկ պաշտպանիչ և հեռակառավարման մեթոդներ։

Ռենտգենյան ճառագայթների ագրեսիվ ազդեցությունը կարող է դրսևորվել նաև երկարաժամկետ հեռանկարում` արյան բաղադրության ժամանակավոր կամ մշտական ​​փոփոխություններ, լեյկեմիայի նկատմամբ զգայունություն և վաղ ծերացում:

Ռենտգենյան ճառագայթների ազդեցությունը մարդու վրա կախված է բազմաթիվ գործոններից՝ թե որ օրգանն է ճառագայթվում և որքան ժամանակ։ Արյունաստեղծ օրգանների ճառագայթումը կարող է հանգեցնել արյան հիվանդությունների, իսկ սեռական օրգանների ազդեցությունը կարող է հանգեցնել անպտղության:

Սիստեմատիկ ճառագայթման իրականացումը հղի է օրգանիզմում գենետիկական փոփոխությունների զարգացմամբ։

Ռենտգենյան ճառագայթների իրական վնասը ռենտգեն ախտորոշման մեջ

Հետազոտության ընթացքում բժիշկները օգտագործում են ռենտգենյան ճառագայթների հնարավոր նվազագույն քանակը։ Ճառագայթման բոլոր չափաբաժինները համապատասխանում են որոշակի ընդունելի չափանիշներին և չեն կարող վնասել մարդուն: Ռենտգեն ախտորոշումը էական վտանգ է ներկայացնում միայն այն իրականացնող բժիշկների համար։ Իսկ հետո պաշտպանության ժամանակակից մեթոդներն օգնում են նվազագույնի հասցնել ճառագայթների ագրեսիվությունը։

Ռադիոախտորոշման ամենաանվտանգ մեթոդները ներառում են վերջույթների ռադիոգրաֆիա, ինչպես նաև ատամնաբուժական ռենտգեն: Այս վարկանիշի հաջորդ տեղում մամոգրաֆիան է, որին հաջորդում է համակարգչային տոմոգրաֆիան, իսկ հետո՝ ռադիոգրաֆիան։

Որպեսզի բժշկության մեջ ռենտգենյան ճառագայթների օգտագործումը միայն օգուտ բերի մարդուն, անհրաժեշտ է դրանց օգնությամբ հետազոտություն անցկացնել միայն ցուցումների համաձայն։

Ռենտգենյան ճառագայթները բարձր էներգիայի էլեկտրամագնիսական ճառագայթման տեսակ են: Այն ակտիվորեն օգտագործվում է բժշկության տարբեր ճյուղերում։

Ռենտգենյան ճառագայթները էլեկտրամագնիսական ալիքներ են, որոնց ֆոտոնների էներգիան էլեկտրամագնիսական ալիքների մասշտաբով գտնվում է ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման և գամմա ճառագայթման միջև (~10 eV-ից մինչև ~1 MeV), որը համապատասխանում է ~10^3-ից մինչև ~10^−2 անգստրոմ ալիքի երկարություններին: ~10^−7-ից մինչև ~10^−12 մ): Այսինքն՝ դա անհամեմատ ավելի կոշտ ճառագայթում է, քան տեսանելի լույսը, որն այս մասշտաբով գտնվում է ուլտրամանուշակագույն և ինֆրակարմիր («ջերմային») ճառագայթների միջև։

Ռենտգենյան ճառագայթների և գամմա ճառագայթման սահմանը պայմանականորեն տարբերվում է. դրանց միջակայքերը հատվում են, գամմա ճառագայթները կարող են ունենալ 1 կՎ էներգիա։ Նրանք տարբերվում են ծագումից. գամմա ճառագայթները արտանետվում են ատոմային միջուկներում տեղի ունեցող գործընթացների ժամանակ, մինչդեռ ռենտգենյան ճառագայթները արտանետվում են էլեկտրոնների հետ կապված գործընթացների ժամանակ (ինչպես ազատ, այնպես էլ ատոմների էլեկտրոնային թաղանթներում)։ Միևնույն ժամանակ, ինքնին ֆոտոնից հնարավոր չէ որոշել, թե որ գործընթացի ընթացքում է այն առաջացել, այսինքն՝ ռենտգենյան և գամմա տիրույթների բաժանումը հիմնականում կամայական է։

Ռենտգենյան ճառագայթների տիրույթը բաժանված է «փափուկ ռենտգեն» և «կոշտ»: Նրանց միջև սահմանը գտնվում է 2 անգստրոմի և 6 կՎ էներգիայի ալիքի երկարության մակարդակում:

Ռենտգեն գեներատորը խողովակ է, որի մեջ վակուում է առաջանում։ Կան էլեկտրոդներ՝ կաթոդ, որի վրա կիրառվում է բացասական լիցք, և դրական լիցքավորված անոդ։ Նրանց միջեւ լարումը տասնյակից հարյուրավոր կիլովոլտ է։ Ռենտգենյան ֆոտոնների առաջացումը տեղի է ունենում, երբ էլեկտրոնները «պոկվում» են կաթոդից և մեծ արագությամբ բախվում են անոդի մակերեսին: Ստացված ռենտգենյան ճառագայթումը կոչվում է «bremsstrahlung», որի ֆոտոններն ունեն տարբեր ալիքի երկարություններ:

Միևնույն ժամանակ առաջանում են բնորոշ սպեկտրի ֆոտոններ։ Անոդ նյութի ատոմների էլեկտրոնների մի մասը գրգռված է, այսինքն՝ գնում է դեպի ավելի բարձր ուղեծրեր, այնուհետև վերադառնում է իր բնականոն վիճակին՝ արձակելով որոշակի ալիքի երկարության ֆոտոններ։ Ռենտգենյան երկու տեսակներն էլ արտադրվում են ստանդարտ գեներատորում:

Հայտնաբերման պատմություն

1895 թվականի նոյեմբերի 8-ին գերմանացի գիտնական Վիլհելմ Կոնրադ Ռենտգենը հայտնաբերեց, որ որոշ նյութեր, «կաթոդային ճառագայթների», այսինքն՝ կաթոդային ճառագայթների խողովակի կողմից առաջացած էլեկտրոնների հոսքի ազդեցության տակ, սկսում են փայլել։ Նա այս երևույթը բացատրեց որոշակի ռենտգենյան ճառագայթների ազդեցությամբ, ուստի («ռենտգենյան ճառագայթներ») այս ճառագայթումն այժմ շատ լեզուներով կոչվում է: Ավելի ուշ Վ.Կ. Ռենտգենն ուսումնասիրել է իր հայտնաբերած ֆենոմենը։ 1895 թվականի դեկտեմբերի 22-ին նա այս թեմայով դասախոսություն է կարդացել Վյուրցբուրգի համալսարանում։

Հետագայում պարզվել է, որ նախկինում էլ նկատվել է ռենտգենյան ճառագայթում, սակայն հետո դրա հետ կապված երեւույթներին մեծ նշանակություն չի տրվել։ Կաթոդային խողովակը հայտնագործվել է շատ վաղուց, բայց մինչ Վ.Կ. Ռենտգեն, ոչ ոք մեծ ուշադրություն չդարձրեց դրա մոտ գտնվող լուսանկարչական թիթեղների սեւացմանը եւ այլն։ երեւույթներ. Անհայտ էր նաեւ ներթափանցող ճառագայթման վտանգը։

Տեսակները և դրանց ազդեցությունը մարմնի վրա

«Ռենտգեն»-ը թափանցող ճառագայթման ամենաթեթև տեսակն է։ Փափուկ ռենտգենյան ճառագայթների գերակտիվացումը նման է ուլտրամանուշակագույն ճառագայթմանը, բայց ավելի ծանր ձևով: Մաշկի վրա առաջանում է այրվածք, սակայն ախտահարումն ավելի խորն է, և այն շատ ավելի դանդաղ է լավանում։

Կոշտ ռենտգենը լիարժեք իոնացնող ճառագայթ է, որը կարող է հանգեցնել ճառագայթային հիվանդության: Ռենտգենյան քվանտան կարող է կոտրել սպիտակուցի մոլեկուլները, որոնք կազմում են մարդու մարմնի հյուսվածքները, ինչպես նաև գենոմի ԴՆԹ մոլեկուլները: Բայց նույնիսկ եթե ռենտգենյան քվանտը ջարդի ջրի մոլեկուլը, դա նշանակություն չունի. այս դեպքում ձևավորվում են քիմիապես ակտիվ ազատ ռադիկալներ H և OH, որոնք իրենք ունակ են գործել սպիտակուցների և ԴՆԹ-ի վրա։ Ճառագայթային հիվանդությունը ընթանում է ավելի ծանր ձևով, այնքան ավելի շատ են տուժում արյունաստեղծ օրգանները։

Ռենտգենյան ճառագայթներն ունեն մուտագեն և քաղցկեղածին ակտիվություն։ Սա նշանակում է, որ ճառագայթման ժամանակ բջիջներում ինքնաբուխ մուտացիաների հավանականությունը մեծանում է, և երբեմն առողջ բջիջները կարող են վերածվել քաղցկեղի: Չարորակ ուռուցքների հավանականության բարձրացումը ցանկացած ազդեցության ստանդարտ հետևանք է, ներառյալ ռենտգենյան ճառագայթները: Ռենտգենյան ճառագայթները ներթափանցող ճառագայթման ամենաքիչ վտանգավոր տեսակն են, սակայն դրանք դեռ կարող են վտանգավոր լինել:

Ռենտգեն ճառագայթում. կիրառություն և ինչպես է այն աշխատում

Ռենտգեն ճառագայթումը օգտագործվում է բժշկության մեջ, ինչպես նաև մարդու գործունեության այլ ոլորտներում:

Ֆլյուորոսկոպիա և համակարգչային տոմոգրաֆիա

Ռենտգենյան ճառագայթների ամենատարածված կիրառումը ֆտորոգրաֆիան է: Մարդու մարմնի «Transillumination»-ը թույլ է տալիս մանրամասն պատկեր ստանալ ինչպես ոսկորների (դրանք առավել հստակ երևում են), այնպես էլ ներքին օրգանների պատկերներից։

Ռենտգենյան ճառագայթներում մարմնի հյուսվածքների տարբեր թափանցիկությունը կապված է դրանց քիմիական կազմի հետ: Ոսկորների կառուցվածքի առանձնահատկությունն այն է, որ դրանք պարունակում են մեծ քանակությամբ կալցիում և ֆոսֆոր: Մյուս հյուսվածքները հիմնականում կազմված են ածխածնից, ջրածնից, թթվածնից և ազոտից։ Ֆոսֆորի ատոմը գրեթե երկու անգամ գերազանցում է թթվածնի ատոմի քաշը, իսկ կալցիումի ատոմը՝ 2,5 անգամ (ածխածինը, ազոտը և ջրածինը նույնիսկ ավելի թեթև են, քան թթվածինը)։ Այս առումով ոսկորներում ռենտգենյան ֆոտոնների կլանումը շատ ավելի մեծ է։

Բացի երկչափ «նկարներից», ռադիոգրաֆիան հնարավորություն է տալիս ստեղծել օրգանի եռաչափ պատկեր. ռադիոգրաֆիայի այս տեսակը կոչվում է համակարգչային տոմոգրաֆիա: Այդ նպատակների համար օգտագործվում են փափուկ ռենտգենյան ճառագայթներ: Մեկ պատկերում ստացված լուսարձակման քանակը փոքր է. այն մոտավորապես հավասար է 10 կմ բարձրության վրա գտնվող ինքնաթիռում 2 ժամ տևողությամբ թռիչքի ընթացքում ստացված լուսարձակմանը:

Ռենտգենյան թերությունների հայտնաբերումը թույլ է տալիս հայտնաբերել արտադրանքի փոքր ներքին թերությունները: Դրա համար օգտագործվում են կոշտ ռենտգենյան ճառագայթներ, քանի որ շատ նյութեր (օրինակ, մետաղը) վատ «կիսաթափանցիկ» են՝ իրենց բաղկացուցիչ նյութի բարձր ատոմային զանգվածի պատճառով։

Ռենտգենյան դիֆրակցիա և ռենտգենյան ֆլուորեսցենտային վերլուծություն

Ռենտգենյան ճառագայթներն ունեն հատկություններ, որոնք թույլ են տալիս մանրամասն ուսումնասիրել առանձին ատոմները: Ռենտգենյան դիֆրակցիոն անալիզը ակտիվորեն օգտագործվում է քիմիայում (ներառյալ կենսաքիմիայում) և բյուրեղագրությունում։ Նրա գործողության սկզբունքը ռենտգենյան ճառագայթների դիֆրակցիոն ցրումն է բյուրեղների կամ բարդ մոլեկուլների ատոմներով։ Ռենտգենյան դիֆրակցիոն վերլուծության միջոցով որոշվել է ԴՆԹ-ի մոլեկուլի կառուցվածքը:

Ռենտգեն ֆլուորեսցենտային վերլուծությունը թույլ է տալիս արագ որոշել քիմիական բաղադրությունընյութեր.

Գոյություն ունեն ճառագայթային թերապիայի բազմաթիվ ձևեր, բայց դրանք բոլորն էլ ներառում են իոնացնող ճառագայթման օգտագործումը: Ռադիոթերապիան բաժանվում է 2 տեսակի՝ կորպուսկուլյար և ալիքային։ Corpuscular-ը օգտագործում է ալֆա մասնիկների (հելիումի ատոմների միջուկներ), բետա մասնիկների (էլեկտրոններ), նեյտրոնների, պրոտոնների, ծանր իոնների հոսքեր։ Ալիքը օգտագործում է էլեկտրամագնիսական սպեկտրի ճառագայթներ՝ ռենտգենյան ճառագայթներ և գամմա:

Ռադիոթերապիայի մեթոդները հիմնականում օգտագործվում են ուռուցքաբանական հիվանդությունների բուժման համար։ Բանն այն է, որ ճառագայթումն առաջին հերթին ազդում է ակտիվորեն բաժանվող բջիջների վրա, ինչի պատճառով արյունաստեղծ օրգանները տուժում են այս կերպ (նրանց բջիջները անընդհատ բաժանվում են՝ արտադրելով ավելի ու ավելի շատ նոր կարմիր արյան բջիջներ): Քաղցկեղի բջիջները նույնպես անընդհատ բաժանվում են և ավելի խոցելի են ճառագայթման նկատմամբ, քան առողջ հյուսվածքները:

Օգտագործվում է ճառագայթման այնպիսի մակարդակ, որը ճնշում է քաղցկեղի բջիջների ակտիվությունը, մինչդեռ չափավոր կերպով ազդում է առողջների վրա: Ճառագայթման ազդեցության տակ դա ոչ թե բջիջների քայքայումն է որպես այդպիսին, այլ դրանց գենոմի՝ ԴՆԹ մոլեկուլների վնասը։ Քանդված գենոմով բջիջը կարող է գոյություն ունենալ որոշ ժամանակով, բայց այլեւս չի կարող բաժանվել, այսինքն՝ ուռուցքի աճը դադարում է։

Ճառագայթային թերապիան ռադիոթերապիայի ամենաթեթև ձևն է: Ալիքի ճառագայթումը ավելի մեղմ է, քան կորպուսուլյար ճառագայթումը, իսկ ռենտգենյան ճառագայթները ավելի մեղմ են, քան գամմա ճառագայթումը:

Հղիության ընթացքում

Հղիության ընթացքում իոնացնող ճառագայթման օգտագործումը վտանգավոր է։ Ռենտգենյան ճառագայթները մուտագեն են և կարող են պտղի շեղումներ առաջացնել: Ռենտգեն թերապիան անհամատեղելի է հղիության հետ. այն կարող է օգտագործվել միայն այն դեպքում, եթե արդեն որոշված ​​է աբորտ անել: Ֆտորոգրաֆիայի սահմանափակումներն ավելի մեղմ են, բայց առաջին ամիսներին դա նույնպես խստիվ արգելվում է։

Արտակարգ իրավիճակների դեպքում ռենտգեն հետազոտությունը փոխարինվում է մագնիսական ռեզոնանսային պատկերմամբ։ Բայց առաջին եռամսյակում էլ են փորձում խուսափել (այս մեթոդը վերջերս է ի հայտ եկել, և բացարձակ վստահությամբ կարելի է խոսել վնասակար հետևանքների բացակայության մասին)։

Միանշանակ վտանգ է առաջանում, երբ ենթարկվում է առնվազն 1 mSv ընդհանուր դոզայի (հին միավորներում՝ 100 mR): Պարզ ռենտգենով (օրինակ՝ ֆտորոգրաֆիա անցնելիս) հիվանդը ստանում է մոտ 50 անգամ ավելի քիչ։ Նման չափաբաժին միաժամանակ ստանալու համար անհրաժեշտ է մանրամասն համակարգչային տոմոգրաֆիա անցնել։

Այսինքն՝ հղիության վաղ փուլում 1-2 անգամ «ռենտգեն» անելու փաստը լուրջ հետևանքներով չի սպառնում (բայց ավելի լավ է դա չվտանգել):

Բուժում դրանով

Ռենտգենյան ճառագայթները հիմնականում օգտագործվում են չարորակ ուռուցքների դեմ պայքարում։ Այս մեթոդը լավ է, քանի որ բարձր արդյունավետություն ունի՝ սպանում է ուռուցքը։ Դա վատ է, քանի որ առողջ հյուսվածքները շատ ավելի լավը չեն, կան բազմաթիվ կողմնակի ազդեցություններ: Առանձնահատուկ վտանգի տակ են արյունաստեղծման օրգանները:

Գործնականում տարբեր մեթոդներ են օգտագործվում առողջ հյուսվածքների վրա ռենտգենյան ճառագայթների ազդեցությունը նվազեցնելու համար։ Ճառագայթներն ուղղված են անկյան տակ այնպես, որ դրանց հատման գոտում ուռուցք է առաջանում (դրա շնորհիվ էներգիայի հիմնական կլանումը տեղի է ունենում հենց այնտեղ): Երբեմն պրոցեդուրան կատարվում է շարժման մեջ՝ հիվանդի մարմինը ճառագայթման աղբյուրի համեմատ պտտվում է ուռուցքով անցնող առանցքի շուրջ։ Միևնույն ժամանակ, առողջ հյուսվածքները ճառագայթման գոտում են միայն երբեմն, իսկ հիվանդները՝ անընդհատ։

Ռենտգենյան ճառագայթները օգտագործվում են որոշ արթրոզի և նմանատիպ հիվանդությունների, ինչպես նաև մաշկային հիվանդությունների բուժման համար։ Այս դեպքում ցավային սինդրոմը նվազում է 50-90%-ով։ Քանի որ այս դեպքում օգտագործվող ճառագայթումն ավելի մեղմ է, ուռուցքների բուժման ժամանակ առաջացողների նման կողմնակի ազդեցությունները չեն նկատվում:

Ռենտգենյան ճառագայթումը (հոմանիշը ռենտգենյան ճառագայթների) ալիքի երկարությունների լայն շրջանակ է (8·10 -6-ից մինչև 10 -12 սմ): Ռենտգենյան ճառագայթումը տեղի է ունենում, երբ լիցքավորված մասնիկները, առավել հաճախ էլեկտրոնները, դանդաղում են նյութի ատոմների էլեկտրական դաշտում: Ստացված քվանտներն ունեն տարբեր էներգիաներ և կազմում են շարունակական սպեկտր։ Նման սպեկտրում ֆոտոնների առավելագույն էներգիան հավասար է ընկնող էլեկտրոնների էներգիային։ (տես) ռենտգենյան քվանտների առավելագույն էներգիան, որն արտահայտված է կիլոէլեկտրոն-վոլտներով, թվայինորեն հավասար է խողովակի վրա կիրառվող լարման մեծությանը, արտահայտված կիլովոլտներով։ Նյութի միջով անցնելիս ռենտգենյան ճառագայթները փոխազդում են նրա ատոմների էլեկտրոնների հետ։ Մինչև 100 կՎ էներգիա ունեցող ռենտգենյան քվանտների համար փոխազդեցության ամենաբնորոշ տեսակը ֆոտոէլեկտրական էֆեկտն է։ Նման փոխազդեցության արդյունքում քվանտային էներգիան ամբողջությամբ ծախսվում է ատոմային թաղանթից էլեկտրոն դուրս հանելու և նրան կինետիկ էներգիա հաղորդելու վրա։ Ռենտգենյան քվանտի էներգիայի ավելացմամբ ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի հավանականությունը նվազում է, և ազատ էլեկտրոնների վրա քվանտների ցրման գործընթացը դառնում է գերակշռող՝ այսպես կոչված Կոմպտոնի էֆեկտը։ Նման փոխազդեցության արդյունքում ձևավորվում է նաև երկրորդական էլեկտրոն և, բացի այդ, քվանտը դուրս է թռչում առաջնային քվանտի էներգիայից ցածր էներգիայով։ Եթե ​​ռենտգենյան քվանտի էներգիան գերազանցում է մեկ մեգաէլեկտրոն-վոլտը, կարող է առաջանալ այսպես կոչված զուգավորման էֆեկտ, որի ժամանակ առաջանում են էլեկտրոն և պոզիտրոն (տես)։ Հետևաբար, նյութի միջով անցնելիս ռենտգենյան ճառագայթման էներգիան նվազում է, այսինքն՝ նվազում է դրա ինտենսիվությունը։ Քանի որ այս դեպքում ցածր էներգիայի քվանտան ավելի հավանական է ներծծվելու, ռենտգենյան ճառագայթումը հարստացվում է ավելի բարձր էներգիայի քվանտներով: Ռենտգենյան ճառագայթման այս հատկությունն օգտագործվում է քվանտների միջին էներգիան ավելացնելու համար, այսինքն՝ դրա կոշտությունը մեծացնելու համար: Ռենտգենյան ճառագայթման կարծրության աճը ձեռք է բերվում հատուկ զտիչների միջոցով (տես): Ռենտգենյան ճառագայթումը օգտագործվում է ռենտգեն ախտորոշման համար (տես) և (տես): Տես նաև Իոնացնող ճառագայթում։

Ռենտգենյան ճառագայթում (հոմանիշ՝ ռենտգենյան ճառագայթներ, ռենտգենյան ճառագայթներ) - քվանտային էլեկտրամագնիսական ճառագայթում 250-ից 0,025 Ա ալիքի երկարությամբ (կամ էներգիայի քվանտա 5 10 -2-ից 5 10 2 կՎ): 1895 թվականին այն հայտնաբերել է Վ.Կ.Ռենտգենը։ Ռենտգենյան ճառագայթներին հարող էլեկտրամագնիսական ճառագայթման սպեկտրալ շրջանը, որի էներգիայի քվանտան գերազանցում է 500 կՎ-ը, կոչվում է գամմա ճառագայթում (տես); ճառագայթումը, որի էներգիայի քվանտները 0,05 կՎ-ից ցածր են, ուլտրամանուշակագույն ճառագայթում է (տես)։

Այսպիսով, ներկայացնելով էլեկտրամագնիսական ճառագայթման հսկայական սպեկտրի համեմատաբար փոքր մասը, որը ներառում է և՛ ռադիոալիքները, և՛ տեսանելի լույսը, ռենտգենյան ճառագայթումը, ինչպես ցանկացած էլեկտրամագնիսական ճառագայթում, տարածվում է լույսի արագությամբ (մոտ 300 հազար կմ/վրկ վակուումում։ ) և բնութագրվում է λ ալիքի երկարությամբ (այն հեռավորությունը, որի վրա ճառագայթումը տարածվում է տատանման մեկ ժամանակահատվածում): Ռենտգենյան ճառագայթումն ունի նաև մի շարք այլ ալիքային հատկություններ (բեկում, միջամտություն, դիֆրակցիա), բայց դրանք դիտարկելը շատ ավելի դժվար է, քան ավելի երկար ալիքի ճառագայթման դեպքում՝ տեսանելի լույս, ռադիոալիքներ։

Ռենտգենյան սպեկտրներ՝ a1 - շարունակական bremsstrahlung սպեկտր 310 կՎ-ում; a - շարունակական bremsstrahlung սպեկտրը 250 կՎ-ում, a1 - սպեկտրը զտված է 1 մմ Cu-ով, a2 - սպեկտրը զտված է 2 մմ Cu-ով, b - վոլֆրամի գծի K շարք:

Ռենտգենյան ճառագայթներ առաջացնելու համար օգտագործվում են ռենտգենյան խողովակներ (տես), որոնցում ճառագայթումն առաջանում է, երբ արագ էլեկտրոնները փոխազդում են անոդ նյութի ատոմների հետ։ Գոյություն ունեն երկու տեսակի ռենտգենյան ճառագայթներ՝ bremsstrahlung և բնորոշ: Bremsstrahlung ռենտգեն ճառագայթումը, որն ունի շարունակական սպեկտր, նման է սովորական սպիտակ լույսին: Ինտենսիվության բաշխումը կախված ալիքի երկարությունից (նկ.) ներկայացված է առավելագույնով կորով. երկար ալիքների ուղղությամբ կորը մեղմորեն ընկնում է, իսկ կարճ ալիքների ուղղությամբ՝ կտրուկ և ճեղքվում է որոշակի ալիքի երկարությամբ (λ0), որը կոչվում է շարունակական սպեկտրի կարճ ալիքի սահման։ λ0-ի արժեքը հակադարձ համեմատական ​​է խողովակի լարմանը: Bremsstrahlung-ը առաջանում է արագ էլեկտրոնների փոխազդեցությունից ատոմային միջուկների հետ։ Bremsstrahlung-ի ինտենսիվությունը ուղիղ համեմատական ​​է անոդի հոսանքի ուժգնությանը, խողովակի լարման քառակուսուն և անոդի նյութի ատոմային թվին (Z):

Եթե ​​ռենտգենյան խողովակում արագացված էլեկտրոնների էներգիան գերազանցում է անոդ նյութի կրիտիկական արժեքը (այս էներգիան որոշվում է խողովակի Vcr լարման միջոցով, որը կարևոր է այս նյութի համար), ապա տեղի է ունենում բնորոշ ճառագայթում: Բնութագրական սպեկտրը ուղիղ է, նրա սպեկտրային գծերը կազմում են մի շարք, որը նշվում է K, L, M, N տառերով։

K շարքը ամենակարճ ալիքի երկարությունն է, L շարքը՝ ավելի երկար, M և N շարքերը դիտվում են միայն ծանր տարրերում (Վոլֆրամի Vcr-ը K շարքի համար 69,3 կՎ է, L-ի համար՝ 12,1 կվ)։ Բնութագրական ճառագայթումը առաջանում է հետևյալ կերպ. Արագ էլեկտրոնները ատոմային էլեկտրոնները դուրս են մղում ներքին թաղանթներից: Ատոմը գրգռվում է, այնուհետև վերադառնում է հիմնական վիճակին: Այս դեպքում արտաքին, ավելի քիչ կապված թաղանթներից էլեկտրոնները լրացնում են ներքին թաղանթներում ազատված տարածքները, և արտանետվում են բնորոշ ճառագայթման ֆոտոններ էներգիայով, որը հավասար է գրգռված և հիմնական վիճակներում ատոմի էներգիաների տարբերությանը: Այս տարբերությունը (հետևաբար՝ ֆոտոնի էներգիան) ունի որոշակի արժեք՝ բնորոշ յուրաքանչյուր տարրին։ Այս երեւույթը ընկած է տարրերի ռենտգենյան սպեկտրալ վերլուծության հիմքում։ Նկարը ցույց է տալիս վոլֆրամի գծային սպեկտրը bremsstrahlung-ի շարունակական սպեկտրի ֆոնի վրա:

Ռենտգենյան խողովակում արագացված էլեկտրոնների էներգիան գրեթե ամբողջությամբ վերածվում է ջերմային էներգիայի (այս դեպքում անոդը խիստ տաքանում է), միայն աննշան մասը (մոտ 1% 100 կՎ-ին մոտ լարման դեպքում) վերածվում է bremsstrahlung էներգիայի։ .

Բժշկության մեջ ռենտգենյան ճառագայթների օգտագործումը հիմնված է նյութի կողմից ռենտգենյան ճառագայթների կլանման օրենքների վրա։ Ռենտգենյան ճառագայթների կլանումը լիովին անկախ է կլանող նյութի օպտիկական հատկություններից: Անգույն և թափանցիկ կապարի ապակին, որն օգտագործվում է ռենտգենյան սենյակներում անձնակազմին պաշտպանելու համար, գրեթե ամբողջությամբ կլանում է ռենտգենյան ճառագայթները: Ի հակադրություն, թղթի թերթիկը, որը լույսի համար թափանցիկ չէ, չի թուլացնում ռենտգենյան ճառագայթները:

Ռենտգենյան ճառագայթման միատարր (այսինքն՝ որոշակի ալիքի երկարություն) ճառագայթի ինտենսիվությունը ներծծող շերտով անցնելիս նվազում է ըստ էքսպոնենցիալ օրենքի (e-x), որտեղ e-ն բնական լոգարիթմների հիմքն է (2.718), իսկ ցուցիչ x հավասար է արտադրանքինզանգվածի թուլացման գործակիցը (μ / p) սմ 2 / գ մեկ կլանիչի հաստությամբ գ / սմ 2-ով (այստեղ p-ն նյութի խտությունն է գ / սմ 3-ով): Ռենտգենյան ճառագայթները թուլանում են ինչպես ցրման, այնպես էլ կլանման միջոցով: Ըստ այդմ, զանգվածի թուլացման գործակիցը զանգվածի կլանման և ցրման գործակիցների գումարն է։ Զանգվածի կլանման գործակիցը կտրուկ աճում է ներծծողի ատոմային թվի (Z) ավելացման հետ (Z3 կամ Z5-ին համաչափ) և ալիքի երկարության (λ3-ին համաչափ) աճով։ Ալիքի երկարությունից այս կախվածությունը նկատվում է կլանման գոտիներում, որոնց սահմաններում գործակիցը թռիչքներ է ցույց տալիս:

Զանգվածի ցրման գործակիցը մեծանում է նյութի ատոմային թվի աճով։ λ≥0,3Å-ի համար ցրման գործակիցը կախված չէ ալիքի երկարությունից, λ-ի համար.<0,ЗÅ он уменьшается с уменьшением λ.

Ալիքի երկարության նվազմամբ կլանման և ցրման գործակիցների նվազումը հանգեցնում է ռենտգենյան ճառագայթների թափանցող հզորության բարձրացմանը։ Ոսկորների զանգվածային կլանման գործակիցը [կլանումը հիմնականում պայմանավորված է Ca 3 (PO 4) 2-ով] գրեթե 70 անգամ ավելի մեծ է, քան փափուկ հյուսվածքների համար, որտեղ կլանումը հիմնականում պայմանավորված է ջրով: Սա բացատրում է, թե ինչու է ոսկրերի ստվերն այդքան կտրուկ աչքի ընկնում ռադիոգրաֆիաներում՝ փափուկ հյուսվածքների ֆոնի վրա։

Անհամասեռ ռենտգենյան ճառագայթի տարածումը ցանկացած միջավայրով, ինտենսիվության նվազման հետ մեկտեղ, ուղեկցվում է սպեկտրային կազմի փոփոխությամբ, ճառագայթման որակի փոփոխությամբ. սպեկտրի երկարալիքային մասը ներծծվում է. ավելի մեծ չափով, քան կարճ ալիքի մասը, ճառագայթումը դառնում է ավելի միատեսակ: Սպեկտրի երկար ալիքի հատվածի զտումը հնարավորություն է տալիս բարելավել խորը և մակերեսային չափաբաժինների հարաբերակցությունը մարդու մարմնի խորքում գտնվող օջախների ռենտգեն թերապիայի ժամանակ (տես Ռենտգենային զտիչներ): Անհամասեռ ռենտգենյան ճառագայթի որակը բնութագրելու համար օգտագործվում է «կես թուլացման շերտ (L)» հասկացությունը՝ նյութի շերտ, որը թուլացնում է ճառագայթումը կիսով չափ: Այս շերտի հաստությունը կախված է խողովակի լարումից, ֆիլտրի հաստությունից և նյութից: Կես թուլացման շերտերը չափելու համար օգտագործվում են ցելոֆան (մինչև 12 կՎ էներգիա), ալյումին (20–100 կՎ), պղինձ (60–300 կՎ), կապար և պղինձ (> 300 կՎ)։ 80-120 կՎ լարման ժամանակ առաջացած ռենտգենյան ճառագայթների համար 1 մմ պղինձը զտիչ հզորությամբ համարժեք է 26 մմ ալյումինին, 1 մմ կապարը համարժեք է 50,9 մմ ալյումինին:

Ռենտգենյան ճառագայթների կլանումը և ցրումը պայմանավորված է նրա կորպուսուլյար հատկություններով. Ռենտգենյան ճառագայթները փոխազդում են ատոմների հետ որպես միջուկների (մասնիկների) հոսք՝ ֆոտոններ, որոնցից յուրաքանչյուրն ունի որոշակի էներգիա (ռենտգենյան ճառագայթների ալիքի երկարությանը հակադարձ համեմատական)։ Ռենտգենյան ֆոտոնների էներգիայի միջակայքը 0,05-500 կՎ է։

Ռենտգենյան ճառագայթման կլանումը պայմանավորված է ֆոտոէլեկտրական էֆեկտով. էլեկտրոնային թաղանթի կողմից ֆոտոնի կլանումը ուղեկցվում է էլեկտրոնի արտանետմամբ։ Ատոմը գրգռված է և վերադառնալով հիմնական վիճակին՝ արձակում է բնորոշ ճառագայթում։ Արտանետվող ֆոտոէլեկտրոնը տանում է ֆոտոնի ողջ էներգիան (հանած ատոմում էլեկտրոնի միացման էներգիան)։

Ռենտգենյան ճառագայթման ցրումը պայմանավորված է ցրող միջավայրի էլեկտրոններով։ Կան դասական ցրում (ճառագայթման ալիքի երկարությունը չի փոխվում, բայց տարածման ուղղությունը փոխվում է) և ցրում ալիքի երկարության փոփոխությամբ՝ Կոմպտոնի էֆեկտը (ցրված ճառագայթման ալիքի երկարությունն ավելի մեծ է, քան ընկնողը)։ Վերջին դեպքում ֆոտոնն իրեն պահում է շարժվող գնդակի նման, և ֆոտոնների ցրումը տեղի է ունենում, ըստ Կոմնթոնի փոխաբերական արտահայտության, ինչպես բիլիարդի խաղը ֆոտոնների և էլեկտրոնների հետ. էլեկտրոնի հետ բախվելով՝ ֆոտոնը փոխանցում է իր էներգիայի մի մասը։ դրան և ցրվում է, ունենալով արդեն ավելի քիչ էներգիա (համապատասխանաբար, ցրված ճառագայթման ալիքի երկարությունը մեծանում է), էլեկտրոնը ատոմից դուրս է թռչում հետադարձ էներգիայով (այս էլեկտրոնները կոչվում են Կոմպտոնի էլեկտրոններ կամ հետադարձ էլեկտրոններ): Ռենտգենյան ճառագայթների էներգիայի կլանումը տեղի է ունենում երկրորդային էլեկտրոնների (Կոմպտոն և ֆոտոէլեկտրոններ) ձևավորման և նրանց էներգիա փոխանցելու ժամանակ։ Ռենտգենյան ճառագայթների էներգիան, որը փոխանցվում է նյութի միավորի զանգվածին, որոշում է ռենտգենյան ճառագայթների կլանված չափաբաժինը: Այս չափաբաժնի միավորը 1 ռադը համապատասխանում է 100 erg/g: Կլանիչի նյութում ներծծվող էներգիայի շնորհիվ տեղի են ունենում մի շարք երկրորդական գործընթացներ, որոնք կարևոր են ռենտգենյան դոզիմետրիայի համար, քանի որ դրանց վրա է հիմնված ռենտգենյան չափման մեթոդները: (տես Դոզիմետրիա):

Բոլոր գազերը և շատ հեղուկներ, կիսահաղորդիչներ և դիէլեկտրիկներ, ռենտգենյան ճառագայթների ազդեցության տակ, մեծացնում են էլեկտրական հաղորդունակությունը: Հաղորդունակությունը գտնում են լավագույն մեկուսիչ նյութերը՝ պարաֆին, միկա, ռետին, սաթ: Հաղորդունակության փոփոխությունը պայմանավորված է միջավայրի իոնացմամբ, այսինքն՝ չեզոք մոլեկուլների տարանջատմամբ դրական և բացասական իոնների (իոնացումն առաջանում է երկրորդական էլեկտրոնների միջոցով): Օդում իոնացումը օգտագործվում է ռենտգենյան ճառագայթման ազդեցության չափաբաժինը որոշելու համար (դոզա օդում), որը չափվում է ռենտգեններում (տես Իոնացնող ճառագայթման չափաբաժիններ): 1 ռ դոզանով օդում ներծծվող դոզան 0,88 ռադ է:

Ռենտգենյան ճառագայթների ազդեցության տակ նյութի մոլեկուլների գրգռման արդյունքում (և իոնների վերահամակցման ժամանակ) շատ դեպքերում գրգռվում է նյութի տեսանելի փայլ։ Ռենտգենյան ճառագայթման բարձր ինտենսիվության դեպքում նկատվում է օդի, թղթի, պարաֆինի և այլնի տեսանելի փայլ (բացառություն են կազմում մետաղները)։ Տեսանելի լույսի ամենաբարձր ելքը տալիս են այնպիսի բյուրեղային ֆոսֆորներ, ինչպիսիք են Zn·CdS·Ag-ֆոսֆորը և մյուսները, որոնք օգտագործվում են ֆտորոգրաֆիայի էկրանների համար:

Ռենտգենյան ճառագայթների ազդեցության տակ նյութում կարող են տեղի ունենալ նաև տարբեր քիմիական պրոցեսներ՝ արծաթի հալոգենիդների քայքայումը (լուսանկարչական էֆեկտ, որն օգտագործվում է ռենտգենյան ճառագայթներում), ջրի և ջրածնի պերօքսիդի ջրային լուծույթների քայքայումը, ցելյուլոիդի (կամֆորի պղտորում և արտազատում), պարաֆինի (մղկող և սպիտակեցնող) հատկություններ:

Ամբողջական փոխակերպման արդյունքում քիմիապես իներտ նյութի կողմից կլանված ռենտգենյան ամբողջ էներգիան վերածվում է ջերմության։ Շատ փոքր քանակությամբ ջերմության չափումը պահանջում է խիստ զգայուն մեթոդներ, սակայն ռենտգենյան ճառագայթների բացարձակ չափումների հիմնական մեթոդն է:

Բժշկական ռադիոթերապիայի հիմքում ընկած են ռենտգենյան ճառագայթների ազդեցության երկրորդական կենսաբանական ազդեցությունները (տես): Ռենտգենյան ճառագայթները, որոնց քվանտան 6-16 կՎ է (ալիքի արդյունավետ երկարությունը 2-ից 5 Ա), գրեթե ամբողջությամբ ներծծվում է մարդու մարմնի հյուսվածքի մաշկի ամբողջականությամբ. դրանք կոչվում են սահմանային ճառագայթներ կամ երբեմն Բուկա ճառագայթներ (տես Բուկա ճառագայթներ)։ Խորը ռենտգեն թերապիայի համար օգտագործվում է կոշտ ֆիլտրացված ճառագայթում, որն ունի արդյունավետ էներգիայի քվանտա 100-ից մինչև 300 կՎ:

Ռենտգեն ճառագայթման կենսաբանական ազդեցությունը պետք է հաշվի առնել ոչ միայն ռենտգեն թերապիայի, այլ նաև ռենտգեն ախտորոշման, ինչպես նաև ռենտգենյան ճառագայթների հետ շփման բոլոր այլ դեպքերում, որոնք պահանջում են ճառագայթային պաշտպանության օգտագործում ( տեսնել).

ՌՈՒՍԱՍՏԱՆԻ ԴԱՇՆՈՒԹՅԱՆ ԿՐԹՈՒԹՅԱՆ ԴԱՇՆԱԿԱՆ ԳՈՐԾԱԿԱԼՈՒԹՅՈՒՆ

ՊԵՏԱԿԱՆ ՈՒՍՈՒՄՆԱԿԱՆ ՀԱՍՏԱՏՈՒԹՅՈՒՆ

ԲԱՐՁՐ ՄԱՍՆԱԳԻՏԱԿԱՆ ԿՐԹՈՒԹՅՈՒՆ

ՄՈՍԿՎԱՅԻ ՊՈՂԱՂԻ ԵՎ ՀԱՄԱԼՈՒԾՈՒՄՆԵՐԻ ՊԵՏԱԿԱՆ ԻՆՍՏԻՏՈՒՏ

(ՏԵԽՆՈԼՈԳԻԱԿԱՆ ՀԱՄԱԼՍԱՐԱՆ)

ՆՈՎՈՏՐՈԻՑԿԻ ՄԱՍՆԱՃՅՈՒՂ

OEND վարչություն

ԴԱՍԸՆԹԱՑ ԱՇԽԱՏԱՆՔ

Կարգապահություն՝ ֆիզիկա

Թեմա՝ Ռենտգեն

Ուսանող՝ Նեդորեզովա Ն.Ա.

Խումբ՝ EiU-2004-25, Թիվ З.К.՝ 04Н036

Ստուգված՝ Օժեգովա Ս.Մ.

Ներածություն

Գլուխ 1

1.1 Ռենտգեն Վիլհելմ Կոնրադի կենսագրությունը

1.2 Ռենտգենյան ճառագայթների հայտնաբերում

Գլուխ 2

2.1 Ռենտգենյան աղբյուրներ

2.2 Ռենտգենյան ճառագայթների հատկությունները

2.3 Ռենտգենյան ճառագայթների գրանցում

2.4 Ռենտգենյան ճառագայթների օգտագործումը

Գլուխ 3

3.1 Բյուրեղային կառուցվածքի թերությունների վերլուծություն

3.2 Սպեկտրի վերլուծություն

Եզրակացություն

Օգտագործված աղբյուրների ցանկը

Դիմումներ

Ներածություն

Հազվագյուտ մարդը ռենտգեն սենյակով չի անցել։ Ռենտգենյան ճառագայթներով արված նկարները ծանոթ են բոլորին. 1995 թվականին այս հայտնագործությունը 100 տարեկան էր։ Դժվար է պատկերացնել, թե ինչ մեծ հետաքրքրություն է այն առաջացրել մեկ դար առաջ։ Պարզվեց, որ տղամարդու ձեռքում մի ապարատ է, որով հնարավոր է տեսնել անտեսանելին։

Այս անտեսանելի ճառագայթումը, որը կարող է ներթափանցել, թեև տարբեր աստիճանի, բոլոր նյութերի մեջ, որը էլեկտրամագնիսական ճառագայթ է մոտ 10-8 սմ ալիքի երկարությամբ, կոչվում էր ռենտգենյան ճառագայթում՝ ի պատիվ Վիլհելմ Ռենտգենի, ով այն հայտնաբերեց:

Ինչպես տեսանելի լույսը, ռենտգենյան ճառագայթները առաջացնում են լուսանկարչական ֆիլմի սևացում: Այս հատկությունը մեծ նշանակություն ունի բժշկության, արդյունաբերության և գիտական ​​հետազոտությունների համար։ Անցնելով ուսումնասիրվող օբյեկտի միջով և հետո ընկնելով թաղանթի վրա՝ ռենտգենյան ճառագայթումը պատկերում է դրա ներքին կառուցվածքը։ Քանի որ ռենտգենյան ճառագայթման թափանցող ուժը տարբեր է տարբեր նյութերի համար, օբյեկտի այն մասերը, որոնք նրա համար ավելի քիչ թափանցիկ են, լուսանկարում ավելի պայծառ տարածքներ են տալիս, քան նրանք, որոնց միջով ճառագայթումը լավ է թափանցում: Այսպիսով, ոսկրային հյուսվածքները ավելի քիչ թափանցիկ են ռենտգենյան ճառագայթների համար, քան այն հյուսվածքները, որոնք կազմում են մաշկը և ներքին օրգանները: Հետևաբար, ռադիոգրաֆիայի վրա ոսկորները կնշվեն որպես ավելի թեթև տարածքներ, և կոտրվածքի տեղը, որն ավելի քիչ թափանցիկ է ճառագայթման համար, կարելի է բավականին հեշտությամբ հայտնաբերել: Ռենտգեն պատկերացումն օգտագործվում է նաև ստոմատոլոգիայում՝ ատամների արմատներում կարիեսի և թարախակույտերի հայտնաբերման համար, ինչպես նաև արդյունաբերության մեջ՝ ձուլման, պլաստմասսաների և ռետինների ճաքեր հայտնաբերելու համար, քիմիայում՝ միացությունները վերլուծելու և ֆիզիկայում՝ բյուրեղների կառուցվածքը ուսումնասիրելու համար։ .

Ռենտգենի հայտնագործությանը հաջորդեցին այլ հետազոտողների փորձերը, ովքեր հայտնաբերեցին այս ճառագայթման օգտագործման բազմաթիվ նոր հատկություններ և հնարավորություններ։ Մեծ ներդրում են ունեցել Մ. Լաուն, Վ. Ֆրիդրիխը և Պ. Նիփինգը, ովքեր 1912 թվականին ցուցադրել են ռենտգենյան ճառագայթների դիֆրակցիան բյուրեղի միջով անցնելիս; W. Coolidge, ով 1913 թվականին հորինել է բարձր վակուումային ռենտգենյան խողովակ տաքացվող կաթոդով; Գ. Մոզելին, որը 1913 թվականին հաստատեց ճառագայթման ալիքի երկարության և տարրի ատոմային թվի միջև կապը. Գ. և Լ. Բրագի, որոնք 1915 թվականին ստացել են Նոբելյան մրցանակ ռենտգենյան դիֆրակցիոն վերլուծության հիմունքների մշակման համար։

Այս դասընթացի աշխատանքի նպատակն է ուսումնասիրել ռենտգենյան ճառագայթման երևույթը, հայտնաբերման պատմությունը, հատկությունները և բացահայտել դրա կիրառման շրջանակը:

Գլուխ 1

1.1 Ռենտգեն Վիլհելմ Կոնրադի կենսագրությունը

Վիլհելմ Կոնրադ Ռենտգենը ծնվել է 1845 թվականի մարտի 17-ին Գերմանիայի Հոլանդիայի հետ սահմանամերձ շրջանում՝ Լենեպե քաղաքում։ Տեխնիկական կրթությունը ստացել է Ցյուրիխում՝ նույն Բարձրագույն տեխնիկական դպրոցում (Պոլիտեխնիկ), որտեղ հետագայում սովորել է Էյնշտեյնը։ Ֆիզիկայի հանդեպ կիրքը նրան ստիպել է 1866 թվականին դպրոցը թողնելուց հետո շարունակել ֆիզիկական կրթությունը։

1868 թվականին պաշտպանել է թեկնածուական ատենախոսություն փիլիսոփայության դոկտորի աստիճանի համար, որպես ասիստենտ աշխատել է ֆիզիկայի ամբիոնում սկզբում Ցյուրիխում, ապա Գիզենում, ապա Ստրասբուրգում (1874-1879) Կունդտի մոտ։ Այստեղ Ռենտգենն անցավ լավ փորձարարական դպրոց և դարձավ առաջին կարգի փորձարար։ Ռենտգենը կարևոր հետազոտության մի մասը կատարեց իր ուսանողի՝ խորհրդային ֆիզիկայի հիմնադիրներից մեկի՝ Ա.Ֆ. Իոֆֆե.

Գիտական ​​հետազոտությունները վերաբերում են էլեկտրամագնիսականությանը, բյուրեղների ֆիզիկային, օպտիկային, մոլեկուլային ֆիզիկային:

1895 թվականին նա հայտնաբերեց ուլտրամանուշակագույն ճառագայթների ալիքի երկարությունից ավելի կարճ ճառագայթում (ռենտգեն), որը հետագայում անվանվեց ռենտգեն և ուսումնասիրեց դրանց հատկությունները. օդը արտացոլելու, կլանելու, իոնացնելու ունակությունը և այլն: Նա առաջարկեց ռենտգենյան ճառագայթներ ստանալու համար խողովակի ճիշտ ձևավորումը՝ թեքված պլատինե հակակաթոդ և գոգավոր կաթոդ. նա առաջինն էր, ով լուսանկարեց ռենտգենյան ճառագայթների միջոցով: Նա հայտնաբերեց 1885 թվականին էլեկտրական դաշտում շարժվող դիէլեկտրիկի մագնիսական դաշտը (այսպես կոչված «ռենտգենյան հոսանքը»):Նրա փորձը հստակ ցույց տվեց, որ մագնիսական դաշտը առաջանում է շարժվող լիցքերով և կարևոր է X. Լորենցի ստեղծման համար: Էլեկտրոնային տեսություն: Ռենտգենի աշխատությունների զգալի մասը նվիրված է հեղուկների, գազերի, բյուրեղների, էլեկտրամագնիսական երևույթների հատկությունների ուսումնասիրությանը, հայտնաբերել է բյուրեղներում էլեկտրական և օպտիկական երևույթների փոխհարաբերությունները: Իր անունը կրող ճառագայթների հայտնաբերման համար Ռենտգենը 1901 թ. ֆիզիկոսներից առաջինն է արժանացել Նոբելյան մրցանակի։

1900 թվականից մինչև կյանքի վերջին օրերը (մահացել է 1923 թվականի փետրվարի 10-ին) աշխատել է Մյունխենի համալսարանում։

1.2 Ռենտգենյան ճառագայթների հայտնաբերում

19-րդ դարի վերջ նշանավորվեց գազերի միջոցով էլեկտրաէներգիայի անցման երևույթների նկատմամբ հետաքրքրության աճով։ Նույնիսկ Ֆարադեյը լրջորեն ուսումնասիրեց այս երեւույթները, նկարագրեց արտանետման տարբեր ձևեր, հայտնաբերեց մութ տարածություն հազվագյուտ գազի լուսավոր սյունակում: Ֆարադայի մութ տարածությունը բաժանում է կապտավուն կաթոդային փայլը վարդագույն անոդից:

Գազի հազվադեպության հետագա աճը զգալիորեն փոխում է փայլի բնույթը: Մաթեմատիկոս Պլյուկերը (1801-1868) 1859 թվականին բավական ուժեղ նոսրացման ժամանակ հայտնաբերեց կաթոդից բխող թույլ կապտավուն ճառագայթներ, որոնք հասնում էին անոդին և ստիպում էին խողովակի ապակին փայլել: Պլյուկերի աշակերտ Գիթտորֆը (1824-1914) 1869 թվականին շարունակեց իր ուսուցչի հետազոտությունը և ցույց տվեց, որ խողովակի լյումինեսցենտային մակերեսի վրա հստակ ստվեր է հայտնվում, եթե պինդ մարմին դրված է կաթոդի և այս մակերեսի միջև։

Գոլդշտեյնը (1850-1931), ուսումնասիրելով ճառագայթների հատկությունները, դրանք անվանել է կաթոդային ճառագայթներ (1876): Երեք տարի անց Ուիլյամ Քրուքսը (1832-1919) ապացուցեց կաթոդային ճառագայթների նյութական բնույթը և դրանք անվանեց «ճառագայթող նյութ»՝ հատուկ չորրորդ վիճակում գտնվող նյութ: Նրա ապացույցները համոզիչ էին և պարզ: Ցուցադրվեցին «Crookes խողովակի» փորձերը: հետագայում բոլոր ֆիզիկական դասարաններում: Կաթոդի ճառագայթի շեղումը մագնիսական դաշտի միջոցով Քրուկսի խողովակում դարձել է դասական դպրոցական ցուցադրություն:

Այնուամենայնիվ, կաթոդային ճառագայթների էլեկտրական շեղման փորձերը այնքան էլ համոզիչ չէին։ Հերցը նման շեղում չի հայտնաբերել և եկել է այն եզրակացության, որ կաթոդի ճառագայթը եթերի մեջ տատանվող պրոցես է։ Հերցի աշակերտ Ֆ. Լենարդը, փորձարկելով կաթոդային ճառագայթները, 1893 թվականին ցույց տվեց, որ դրանք անցնում են ալյումինե փայլաթիթեղով պատված պատուհանով և փայլ են առաջացնում պատուհանի հետևում գտնվող տարածության մեջ։ Իր վերջին հոդվածը, որը հրապարակվել է 1892 թվականին, Հերցը նվիրել է բարակ մետաղական մարմիններով կաթոդային ճառագայթների անցման երևույթին, այն սկսվել է հետևյալ բառերով.

«Կաթոդային ճառագայթները լույսից էականորեն տարբերվում են պինդ մարմիններ ներթափանցելու ունակությամբ»: Նկարագրելով ոսկու, արծաթի, պլատինի, ալյումինի և այլն տերևների միջով կաթոդային ճառագայթների անցման փորձերի արդյունքները, Հերցը նշում է, որ նա չի արել. Դիտեք որևէ հատուկ տարբերություն երևույթների մեջ: Ճառագայթները չեն անցնում տերևների միջով ուղիղ գծով, այլ ցրվում են դիֆրակցիայով: Կաթոդային ճառագայթների բնույթը դեռևս պարզ չէր:

Կրուկսի, Լենարդի և այլոց նման խողովակներով էր, որ Վյուրցբուրգի պրոֆեսոր Վիլհելմ Կոնրադ Ռենտգենը փորձեր կատարեց 1895 թվականի վերջին: Մի անգամ, փորձի ավարտից հետո, նա փակեց խողովակը սև ստվարաթղթե ծածկով, անջատեց լույսը, բայց չանջատեց ինդուկտորը, որը սնուցում էր խողովակը, նա նկատեց էկրանի փայլը բարիումի ցիանոգենից, որը գտնվում էր խողովակի մոտ: Այս հանգամանքից ապշած Ռենտգենը սկսեց փորձարկել էկրանը։ 1895 թվականի դեկտեմբերի 28-ին թվագրված «Նոր տեսակի ճառագայթների մասին» իր առաջին զեկույցում նա գրում է այս առաջին փորձերի մասին. որը բավականաչափ սերտորեն համապատասխանում է դրան, յուրաքանչյուր արտանետման հետ այն փայլում է պայծառ լույսով. այն սկսում է լյումինեսթալ: Լյումինեսցենտը տեսանելի է բավականաչափ մգացումով և կախված չէ նրանից, թե մենք թուղթը կբերենք բարիումի սիներոգենով պատված կողմով, թե բարիումի սիներոգենով պատված չենք: Լյումինեսցենտը նկատելի է նույնիսկ խողովակից երկու մետր հեռավորության վրա»։

Ռենտգենի մանրակրկիտ հետազոտությունը ցույց է տվել, որ «այդ սև ստվարաթուղթը, որը թափանցիկ է ոչ արևի տեսանելի և ուլտրամանուշակագույն ճառագայթների, ոչ էլ էլեկտրական աղեղի ճառագայթների համար, ներթափանցված է ինչ-որ լյումինեսցենտային նյութով»: , որը նա անվանել է հակիրճ «ռենտգենյան ճառագայթներ», տարբեր նյութերի համար Նա պարզել է, որ ճառագայթներն ազատորեն անցնում են թղթի, փայտի, էբոնիտի, մետաղի բարակ շերտերի միջով, բայց խիստ ուշանում են կապարի պատճառով։

Այնուհետև նա նկարագրում է սենսացիոն փորձառությունը.

«Եթե ձեր ձեռքը պահեք արտանետվող խողովակի և էկրանի միջև, ապա կարող եք տեսնել ոսկորների մուգ ստվերները հենց ձեռքի ստվերի թույլ ուրվագծերում»: Սա մարդու մարմնի առաջին ռենտգեն հետազոտությունն էր:

Այս կադրերը հսկայական տպավորություն թողեցին. հայտնագործությունը դեռ ավարտված չէր, և ռենտգեն ախտորոշումն արդեն սկսել էր իր ճանապարհը: «Իմ լաբորատորիան ողողված էր բժիշկներով, որոնք բերում էին հիվանդների, ովքեր կասկածում էին, որ ասեղներ ունեն մարմնի տարբեր մասերում», - գրում է անգլիացի ֆիզիկոս Շուստերը։

Արդեն առաջին փորձերից հետո Ռենտգենը հաստատապես հաստատեց, որ ռենտգենյան ճառագայթները տարբերվում են կաթոդից, դրանք լիցք չեն կրում և չեն շեղվում մագնիսական դաշտից, բայց դրանք գրգռված են կաթոդային ճառագայթներով։ «Ռենտգենյան ճառագայթները նույնական չեն կաթոդի հետ։ ճառագայթներ, բայց դրանք ոգևորվում են արտանետվող խողովակի ապակե պատերում»,- գրել է Ռենտգենը։

Նա նաև հաստատեց, որ հուզված են ոչ միայն ապակու, այլ նաև մետաղների մեջ։

Նշելով Հերց-Լենարդի վարկածը, որ կաթոդային ճառագայթները «եթերում տեղի ունեցող երևույթ են», Ռենտգենը նշում է, որ «մենք կարող ենք նման բան ասել մեր ճառագայթների մասին»։ Այնուամենայնիվ, նա չկարողացավ հայտնաբերել ճառագայթների ալիքային հատկությունները, դրանք «իրեն տարբեր կերպ են պահում, քան մինչ այժմ հայտնի ուլտրամանուշակագույն, տեսանելի, ինֆրակարմիր ճառագայթները»: Իրենց քիմիական և լյումինեսցենտային գործողություններով նրանք, ըստ Ռենտգենի, նման են ուլտրամանուշակագույն ճառագայթներին: Առաջինում. հաղորդագրություն, նա արտահայտեց այն ենթադրությունը, որ թողնվել է ավելի ուշ, որ դրանք կարող են լինել երկայնական ալիքներ եթերի մեջ:

Ռենտգենի հայտնագործությունը մեծ հետաքրքրություն առաջացրեց գիտական ​​աշխարհում։ Նրա փորձերը կրկնվել են աշխարհի գրեթե բոլոր լաբորատորիաներում։ Մոսկվայում դրանք կրկնել են Պ.Ն. Լեբեդեւը։ Սանկտ Պետերբուրգում ռադիոյի գյուտարար Ա.Ս. Պոպովը փորձեր արեց ռենտգենյան ճառագայթներով, ցուցադրեց դրանք հանրային դասախոսությունների ժամանակ՝ ստանալով տարբեր ռենտգենյան ճառագայթներ։ Քեմբրիջում Դ.Դ. Թոմսոնն անմիջապես կիրառեց ռենտգենյան ճառագայթների իոնացնող ազդեցությունը՝ գազերի միջով էլեկտրաէներգիայի անցումը ուսումնասիրելու համար։ Նրա հետազոտությունը հանգեցրեց էլեկտրոնի հայտնաբերմանը:

Գլուխ 2

Ռենտգենյան ճառագայթում - էլեկտրամագնիսական իոնացնող ճառագայթում, որը զբաղեցնում է սպեկտրային տարածքը գամմայի և ուլտրամանուշակագույն ճառագայթների միջև 10 -4-ից մինչև 10 3 (10 -12-ից մինչև 10 -5 սմ) ալիքի երկարությունների սահմաններում: լ. ալիքի երկարությամբ λ< 2 условно называются жёсткими, с λ >2 - փափուկ:

2.1 Ռենտգենյան աղբյուրներ

Ռենտգենյան ճառագայթների ամենատարածված աղբյուրը ռենտգենյան խողովակն է: - էլեկտրավակուումային սարք ծառայելով որպես ռենտգենյան աղբյուր: Նման ճառագայթումը տեղի է ունենում, երբ կաթոդի արտանետվող էլեկտրոնները դանդաղում են և հարվածում են անոդին (հակաթոդ); այս դեպքում անոդի և կաթոդի միջև ընկած տարածության ուժեղ էլեկտրական դաշտի միջոցով արագացված էլեկտրոնների էներգիան մասամբ վերածվում է ռենտգենյան էներգիայի: Ռենտգենյան խողովակի ճառագայթումը ռենտգենյան ճառագայթների սուպերպոզիցիան է անոդային նյութի բնորոշ ճառագայթման վրա: Ռենտգենյան խողովակները առանձնանում են՝ ըստ էլեկտրոնային հոսքի ստացման մեթոդի՝ թերմիոնիկ (տաքացվող) կաթոդով, դաշտային արտանետումներով (սրածայր) կաթոդով, դրական իոններով ռմբակոծված կաթոդով և ռադիոակտիվ (β) էլեկտրոնային աղբյուրով. ըստ վակուումի մեթոդի - կնքված, փլվող; ըստ ճառագայթման ժամանակի - շարունակական գործողություն, իմպուլսային; ըստ անոդի հովացման տեսակի՝ ջրով, յուղով, օդով, ճառագայթային հովացումով; ըստ ֆոկուսի չափի (ճառագայթման տարածք անոդի վրա) - մակրոֆոկուս, սուր ֆոկուս և միկրոֆոկուս; ըստ իր ձևի - օղակ, կլոր, կանոնավոր; ըստ անոդի վրա էլեկտրոնների կենտրոնացման մեթոդի՝ էլեկտրաստատիկ, մագնիսական, էլեկտրամագնիսական կենտրոնացումով։

Ռենտգենյան խողովակները օգտագործվում են ռենտգենյան կառուցվածքային վերլուծության մեջ (Հավելված 1), ռենտգենյան սպեկտրային անալիզ, թերությունների հայտնաբերում (Հավելված 1), ռենտգեն ախտորոշում (Հավելված 1), ռադիոթերապիա , ռենտգեն միկրոսկոպիա և միկրոռադիոգրաֆիա: Թերմիոնիկ կաթոդով, ջրով հովացվող անոդով և էլեկտրաստատիկ էլեկտրոնների կենտրոնացման համակարգով կնքված ռենտգենյան խողովակները առավել լայնորեն կիրառվում են բոլոր ոլորտներում (Հավելված 2): Ռենտգենյան խողովակների թերմիոնիկ կաթոդը սովորաբար էլեկտրական հոսանքով տաքացվող վոլֆրամային մետաղալարի պարուրաձև կամ ուղիղ թել է: Անոդի աշխատանքային հատվածը` մետաղական հայելու մակերեսը, գտնվում է էլեկտրոնի հոսքին ուղղահայաց կամ ինչ-որ անկյան տակ: Բարձր էներգիաների և ինտենսիվության ռենտգենյան ճառագայթման շարունակական սպեկտր ստանալու համար օգտագործվում են Au, W-ից անոդներ; Ռենտգեն խողովակները Ti, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Ag անոդներով օգտագործվում են կառուցվածքային վերլուծության մեջ։

Ռենտգենյան խողովակների հիմնական բնութագրերն են առավելագույն թույլատրելի արագացնող լարումը (1-500 կՎ), էլեկտրոնային հոսանքը (0,01 մԱ - 1Ա), անոդով ցրված հատուկ հզորությունը (10-10 4 Վտ / մմ 2), էներգիայի ընդհանուր սպառումը: (0,002 Վտ - 60 կՎտ) և ֆոկուսի չափերը (1 մկմ - 10 մմ): Ռենտգեն խողովակի արդյունավետությունը 0,1-3% է:

Որոշ ռադիոակտիվ իզոտոպներ կարող են նաև ծառայել որպես ռենտգենյան ճառագայթների աղբյուր։ Դրանցից ոմանք ուղղակիորեն արձակում են ռենտգենյան ճառագայթներ, մյուսների միջուկային ճառագայթումը (էլեկտրոններ կամ λ-մասնիկներ) ռմբակոծում են մետաղական թիրախը, որն արձակում է ռենտգենյան ճառագայթներ։ Իզոտոպային աղբյուրների ռենտգենյան ճառագայթների ինտենսիվությունը մի քանի կարգով փոքր է ռենտգենյան խողովակի ճառագայթման ինտենսիվությունից, սակայն իզոտոպային աղբյուրների չափերը, քաշը և արժեքը անհամեմատ ավելի քիչ են, քան ռենտգենյան խողովակով:

Սինքրոտրոնները և էլեկտրոնների պահեստավորման օղակները մի քանի ԳեՎ էներգիայով կարող են ծառայել որպես փափուկ ռենտգենյան ճառագայթների աղբյուր՝ λ տասնյակների և հարյուրավորների կարգով: Ինտենսիվությամբ սինքրոտրոնների ռենտգենյան ճառագայթումը 2-3 կարգով գերազանցում է ռենտգենյան խողովակի ճառագայթումը սպեկտրի նշված հատվածում։

Ռենտգենյան ճառագայթների բնական աղբյուրներ՝ Արև և տիեզերական այլ օբյեկտներ:

2.2 Ռենտգենյան ճառագայթների հատկությունները

Կախված ռենտգենյան ճառագայթների ծագման մեխանիզմից՝ դրանց սպեկտրները կարող են լինել շարունակական (bremsstrahlung) կամ գծային (բնութագրական)։ Շարունակական ռենտգենյան սպեկտրն արտանետվում է արագ լիցքավորված մասնիկներից՝ թիրախային ատոմների հետ փոխազդեցության ժամանակ դրանց դանդաղման արդյունքում. այս սպեկտրը զգալի ինտենսիվության է հասնում միայն այն ժամանակ, երբ թիրախը ռմբակոծվում է էլեկտրոններով: Bremsstrahlung ռենտգենյան ճառագայթների ինտենսիվությունը բաշխված է բոլոր հաճախականությունների վրա մինչև բարձր հաճախականության սահմանը 0 , որի դեպքում ֆոտոնների էներգիան h 0 (h-ը Պլանկի հաստատունն է ) հավասար է ռմբակոծող էլեկտրոնների էներգիայի eV-ին (e-ն էլեկտրոնային լիցքն է, V-ը՝ նրանց կողքով անցած արագացող դաշտի պոտենցիալ տարբերությունը)։ Այս հաճախականությունը համապատասխանում է սպեկտրի կարճ ալիքի եզրին 0 = hc/eV (c-ն լույսի արագությունն է):

Գծային ճառագայթումը տեղի է ունենում ատոմի իոնացումից հետո՝ նրա ներքին թաղանթներից մեկից էլեկտրոնի արտանետմամբ։ Նման իոնացումը կարող է լինել ատոմի բախման արդյունք արագ մասնիկի հետ, օրինակ՝ էլեկտրոնի (առաջնային ռենտգենյան ճառագայթներ), կամ ատոմի կողմից ֆոտոնի կլանման (ֆլուորեսցենտ ռենտգենյան ճառագայթներ)։ Իոնացված ատոմը հայտնվում է սկզբնական քվանտային վիճակում՝ էներգիայի բարձր մակարդակներից մեկում և 10 -16 -10 -15 վայրկյան հետո ավելի ցածր էներգիայով անցնում է վերջնական վիճակի։ Այս դեպքում ատոմը կարող է էներգիայի ավելցուկ արձակել որոշակի հաճախականության ֆոտոնի տեսքով։ Նման ճառագայթման սպեկտրի գծերի հաճախականությունները բնորոշ են յուրաքանչյուր տարրի ատոմներին, հետևաբար ռենտգենյան սպեկտրը կոչվում է բնորոշ։ Այս սպեկտրի գծի հաճախականության կախվածությունը Z ատոմային թվից որոշվում է Մոզելի օրենքով։

Մոզելիի օրենքը, օրենքը, որը վերաբերում է քիմիական տարրի բնորոշ ռենտգենյան ճառագայթման սպեկտրային գծերի հաճախականությանը իր հերթական համարով։ G. Moseley փորձնական տեղադրվել 1913 թվականին Մոզելիի օրենքի համաձայն տարրի բնորոշ ճառագայթման սպեկտրային գծի  հաճախականության քառակուսի արմատն է. գծային ֆունկցիադրա սերիական համարը Z:

որտեղ R-ը Ռիդբերգի հաստատունն է , S n - ցուցադրման հաստատուն, n - հիմնական քվանտային համար: Moseley դիագրամում (Հավելված 3) Z-ից կախվածությունը ուղիղ գծերի շարք է (K-, L-, M- և այլն, որոնք համապատասխանում են n = 1, 2, 3,. արժեքներին):

Մոզելիի օրենքը տարրերի պարբերական աղյուսակում տարրերի ճիշտ տեղադրման անհերքելի ապացույցն էր. Դ.Ի. Մենդելեևին և նպաստել Զ.

Մոզելիի օրենքի համաձայն՝ ռենտգենյան ճառագայթների բնորոշ սպեկտրները չեն ցուցադրում օպտիկական սպեկտրներին բնորոշ պարբերական օրինաչափություններ։ Սա ցույց է տալիս, որ բոլոր տարրերի ատոմների ներքին էլեկտրոնային թաղանթները, որոնք հայտնվում են բնորոշ ռենտգենյան սպեկտրներում, ունեն նմանատիպ կառուցվածք։

Հետագա փորձերը բացահայտեցին որոշ շեղումներ գծային կախվածությունից տարրերի անցումային խմբերի համար, որոնք կապված էին արտաքին էլեկտրոնային թաղանթների լրացման կարգի փոփոխության հետ, ինչպես նաև ծանր ատոմների համար, որոնք հայտնվում էին հարաբերական ազդեցությունների արդյունքում (պայմանականորեն բացատրվում է. այն փաստը, որ ներքին արագությունները համեմատելի են լույսի արագության հետ):

Կախված մի շարք գործոններից՝ միջուկում նուկլոնների քանակից (իզոտոնիկ տեղաշարժ), արտաքին էլեկտրոնային թաղանթների վիճակից (քիմիական տեղաշարժ) և այլն, սպեկտրային գծերի դիրքը Մոզելիի դիագրամի վրա կարող է որոշ չափով փոխվել։ Այս տեղաշարժերի ուսումնասիրությունը թույլ է տալիս մանրամասն տեղեկություններ ստանալ ատոմի մասին։

Շատ բարակ թիրախներից արձակված Bremsstrahlung ռենտգենյան ճառագայթները ամբողջովին բևեռացված են 0-ի մոտ; քանի որ 0-ը նվազում է, բևեռացման աստիճանը նվազում է: Բնութագրական ճառագայթումը, որպես կանոն, բևեռացված չէ։

Երբ ռենտգենյան ճառագայթները փոխազդում են նյութի հետ, ֆոտոէլեկտրական էֆեկտը կարող է առաջանալ: ուղեկցելով ռենտգենյան ճառագայթների կլանմանը և դրանց ցրմանը, ֆոտոէլեկտրական էֆեկտը նկատվում է, երբ ատոմը, կլանելով ռենտգենյան ֆոտոն, դուրս է մղում իր ներքին էլեկտրոններից մեկը, որից հետո նա կարող է կամ կատարել ճառագայթային անցում` արտանետելով բնորոշ ֆոտոն: ճառագայթում, կամ արտանետում երկրորդ էլեկտրոնը ոչ ճառագայթային անցման ժամանակ (Auger electron): Ռենտգենյան ճառագայթների ազդեցության տակ ոչ մետաղական բյուրեղների վրա (օրինակ՝ ժայռային աղի վրա) ատոմային ցանցի որոշ հանգույցներում հայտնվում են լրացուցիչ դրական լիցք ունեցող իոններ, իսկ դրանց մոտ առաջանում են ավելորդ էլեկտրոններ։ Բյուրեղների կառուցվածքի նման խանգարումները, որոնք կոչվում են ռենտգենյան էքսիտոններ , գունային կենտրոններ են և անհետանում են միայն ջերմաստիճանի զգալի աճով։

Երբ ռենտգենյան ճառագայթներն անցնում են x հաստությամբ նյութի շերտով, դրանց սկզբնական ինտենսիվությունը I 0 նվազում է մինչև I = I 0 e - μ x արժեքը, որտեղ μ թուլացման գործակիցն է: I-ի թուլացումը տեղի է ունենում երկու գործընթացների շնորհիվ՝ նյութի կողմից ռենտգենյան ֆոտոնների կլանումը և ցրման ժամանակ դրանց ուղղության փոփոխությունը։ Սպեկտրի երկար ալիքի շրջանում գերակշռում է ռենտգենյան ճառագայթների կլանումը, կարճ ալիքի շրջանում՝ դրանց ցրումը։ Կլանման աստիճանը արագորեն մեծանում է Z-ի և λ-ի ավելացման հետ: Օրինակ, կոշտ ռենտգենյան ճառագայթները ազատորեն թափանցում են օդի շերտի միջով ~ 10 սմ; 3 սմ հաստությամբ ալյումինե թիթեղը թուլացնում է ռենտգենյան ճառագայթները λ = 0,027 կիսով չափ; փափուկ ռենտգենյան ճառագայթները զգալիորեն ներծծվում են օդում, և դրանց օգտագործումն ու ուսումնասիրությունը հնարավոր է միայն վակուումում կամ թույլ ներծծվող գազի մեջ (օրինակ՝ Նա): Երբ ռենտգենյան ճառագայթները ներծծվում են, նյութի ատոմները իոնացվում են:

Ռենտգենյան ճառագայթների ազդեցությունը կենդանի օրգանիզմների վրա կարող է լինել օգտակար կամ վնասակար՝ կախված հյուսվածքներում դրանց իոնացումից։ Քանի որ ռենտգենյան ճառագայթների կլանումը կախված է λ-ից, դրանց ինտենսիվությունը չի կարող ծառայել որպես ռենտգենյան ճառագայթների կենսաբանական ազդեցության չափանիշ։ Ռենտգենյան չափումները օգտագործվում են նյութի վրա ռենտգենյան ճառագայթների ազդեցությունը չափելու համար: , չափման միավորը ռենտգենն է

Ռենտգենյան ճառագայթների ցրումը մեծ Z-ի և λ-ի շրջանում տեղի է ունենում հիմնականում առանց λ-ի փոփոխության և կոչվում է կոհերենտ ցրում, իսկ փոքր Z-ի և λ-ի տարածքում, որպես կանոն, այն մեծանում է (անկոհերենտ ցրում): Գոյություն ունեն ռենտգենյան ճառագայթների անհամապատասխան ցրման 2 տեսակ՝ Compton և Raman: Կոմպտոնի ցրման մեջ, որն ունի ոչ առաձգական կորպուսկուլյար ցրման բնույթ, հետադարձ էլեկտրոնը դուրս է թռչում ատոմային թաղանթից՝ ռենտգենյան ճառագայթների ֆոտոնից մասամբ կորցրած էներգիայի պատճառով: Այս դեպքում ֆոտոնի էներգիան նվազում է և նրա ուղղությունը փոխվում է. λ-ի փոփոխությունը կախված է ցրման անկյունից։ Ռամանի բարձր էներգիայի ռենտգենյան ֆոտոնի լուսային ատոմի կողմից ցրման ժամանակ նրա էներգիայի մի փոքր մասը ծախսվում է ատոմի իոնացման վրա և փոխվում է ֆոտոնի շարժման ուղղությունը։ Նման ֆոտոնների փոփոխությունը կախված չէ ցրման անկյունից։

Ռենտգենյան ճառագայթների բեկման n ինդեքսը 1-ից տարբերվում է շատ փոքր քանակությամբ δ = 1-n ≈ 10 -6 -10 -5: Ռենտգենյան ճառագայթների փուլային արագությունը միջավայրում ավելի մեծ է, քան լույսի արագությունը վակուումում: Ռենտգենյան ճառագայթների շեղումը մի միջավայրից մյուսին անցնելու ժամանակ շատ փոքր է (մի քանի աղեղային րոպե): Երբ ռենտգենյան ճառագայթները վակուումից ընկնում են մարմնի մակերեսին շատ փոքր անկյան տակ, տեղի է ունենում դրանց ընդհանուր արտաքին արտացոլումը:

2.3 Ռենտգենյան ճառագայթների գրանցում

Մարդու աչքը զգայուն չէ ռենտգենյան ճառագայթների նկատմամբ: ռենտգեն

ճառագայթները գրանցվում են հատուկ ռենտգեն ֆիլմի միջոցով, որը պարունակում է մեծ քանակությամբ Ag, Br: Մարզում Լ<0,5 чувствительность этих плёнок быстро падает и может быть искусственно повышена плотно прижатым к плёнке флуоресцирующим экраном. В области λ>5, սովորական դրական ֆիլմի զգայունությունը բավականին բարձր է, և դրա հատիկները շատ ավելի փոքր են, քան ռենտգեն ֆիլմի հատիկները, ինչը մեծացնում է լուծաչափը: Տասնյակների և հարյուրավորների կարգի λ-ով ռենտգենյան ճառագայթները գործում են միայն լուսանկարչական էմուլսիայի ամենաբարակ մակերեսային շերտի վրա; ֆիլմի զգայունությունը բարձրացնելու համար այն զգայունացվում է լուսարձակող յուղերով: Ռենտգենյան ախտորոշման և թերությունների հայտնաբերման ժամանակ էլեկտրալուսանկարչությունը երբեմն օգտագործվում է ռենտգենյան ճառագայթները գրանցելու համար: (էլեկտրառադիոգրաֆիա):

Բարձր ինտենսիվության ռենտգենյան ճառագայթները կարելի է գրանցել իոնացման խցիկի միջոցով (Հավելված 4), միջին և ցածր ինտենսիվության ռենտգենյան ճառագայթներ λ< 3 - сцинтилляционным счётчиком NaI (Tl) բյուրեղով (Հավելված 5), 0.5-ում< λ < 5 - счётчиком Гейгера - Мюллера (Հավելված 6) և զոդված համամասնական հաշվիչ (Հավելված 7), 1 հասցեում< λ < 100 - проточным пропорциональным счётчиком, при λ < 120 - полупроводниковым детектором (Հավելված 8): Շատ մեծ λ-ի շրջանում (տասնյակից մինչև 1000), ռենտգենյան ճառագայթները գրանցելու համար կարող են օգտագործվել բաց տիպի երկրորդային էլեկտրոնների բազմապատկիչներ՝ տարբեր ֆոտոկաթոդներով մուտքի մոտ։

2.4 Ռենտգենյան ճառագայթների օգտագործումը

Ռենտգենյան ճառագայթները առավել լայնորեն օգտագործվում են բժշկության մեջ ռենտգեն ախտորոշման համար: և ռադիոթերապիա . Ռենտգենյան թերությունների հայտնաբերումը կարևոր է տեխնոլոգիայի շատ ճյուղերի համար: , օրինակ՝ ձուլվածքների ներքին թերությունները հայտնաբերելու համար (պատյաններ, խարամների ներդիրներ), ռելսերի ճաքեր, եռակցման թերություններ։

Ռենտգեն կառուցվածքային վերլուծություն թույլ է տալիս հաստատել ատոմների տարածական դասավորությունը միներալների և միացությունների բյուրեղային ցանցում, անօրգանական և օրգանական մոլեկուլներում: Բազմաթիվ ատոմային կառույցների հիման վրա, որոնք արդեն վերծանվել են, հակադարձ խնդիրը նույնպես կարող է լուծվել՝ ըստ ռենտգենյան օրինաչափության. բազմաբյուրեղ նյութ, օրինակ՝ լեգիրված պողպատ, համաձուլվածք, հանքաքար, լուսնային հող, այս նյութի բյուրեղային կազմը կարող է սահմանվել, այսինքն. կատարվել է փուլային վերլուծություն: R. l-ի բազմաթիվ դիմումներ. նյութերի ռադիոգրաֆիան օգտագործվում է պինդ մարմինների հատկությունները ուսումնասիրելու համար .

Ռենտգեն միկրոսկոպիա թույլ է տալիս, օրինակ, ստանալ բջիջի, միկրոօրգանիզմի պատկեր, տեսնել դրանց ներքին կառուցվածքը։ Ռենտգենյան սպեկտրոսկոպիա օգտագործելով ռենտգենյան սպեկտրները՝ նա ուսումնասիրում է էլեկտրոնային վիճակների խտության բաշխումը էներգիաների վրա տարբեր նյութերում, ուսումնասիրում է քիմիական կապի բնույթը և գտնում է իոնների արդյունավետ լիցքը պինդ մարմիններում և մոլեկուլներում։ Սպեկտրալ ռենտգենյան անալիզ Հատկանշական սպեկտրի գծերի դիրքով և ինտենսիվությամբ թույլ է տալիս որոշել նյութի որակական և քանակական բաղադրությունը և օգտագործվում է մետալուրգիական և ցեմենտի գործարաններում, վերամշակող գործարաններում նյութերի բաղադրության էքսպրես ոչ կործանարար փորձարկման համար: Այս ձեռնարկությունները ավտոմատացնելիս ռենտգենյան սպեկտրոմետրերը և քվանոմետրերը օգտագործվում են որպես նյութի բաղադրության սենսորներ։

Տիեզերքից եկող ռենտգենյան ճառագայթները տեղեկություններ են կրում տիեզերական մարմինների քիմիական կազմի և տիեզերքում տեղի ունեցող ֆիզիկական գործընթացների մասին։ Ռենտգենյան աստղագիտությունը զբաղվում է տիեզերական ռենտգենյան ճառագայթների ուսումնասիրությամբ . Հզոր ռենտգենյան ճառագայթները օգտագործվում են ճառագայթային քիմիայում՝ խթանելու որոշակի ռեակցիաներ, նյութերի պոլիմերացում և օրգանական նյութերի ճեղքում։ Ռենտգենյան ճառագայթներն օգտագործվում են նաև ուշ գեղանկարչության շերտի տակ թաքնված հնագույն նկարները հայտնաբերելու համար, սննդի արդյունաբերությունում՝ սննդամթերքի մեջ պատահաբար ներթափանցած օտար առարկաները հայտնաբերելու համար, դատաբժշկական, հնագիտության և այլն:

Գլուխ 3

Ռենտգենյան դիֆրակցիոն վերլուծության հիմնական խնդիրներից մեկը նյութի իրական կամ փուլային կազմի որոշումն է։ Ռենտգենյան դիֆրակցիոն մեթոդը ուղղակի է և բնութագրվում է բարձր հուսալիությամբ, արագությամբ և հարաբերական էժանությամբ: Մեթոդը չի պահանջում մեծ թվովնյութեր, վերլուծությունը կարող է իրականացվել առանց մասի ոչնչացման: Որակական փուլային վերլուծության կիրառման ոլորտները շատ բազմազան են ինչպես գիտական ​​հետազոտությունների, այնպես էլ արտադրության մեջ վերահսկողության համար: Դուք կարող եք ստուգել մետալուրգիական արտադրության, սինթեզի արտադրանքի, վերամշակման հումքի կազմը, ջերմային և քիմիական-ջերմային մշակման ընթացքում փուլային փոփոխությունների արդյունքը, վերլուծել տարբեր ծածկույթներ, բարակ թաղանթներ և այլն:

Յուրաքանչյուր փուլ, ունենալով իր բյուրեղային կառուցվածքը, բնութագրվում է միջպլանային հեռավորությունների որոշակի դիսկրետ արժեքներով d/n առավելագույնից և ներքևից, որոնք բնորոշ են միայն այս փուլին: Ինչպես հետևում է Wulf-Bragg-ի հավասարումից, միջպլանային հեռավորության յուրաքանչյուր արժեք համապատասխանում է ռենտգենյան օրինաչափության գծին պոլիբյուրեղային նմուշից որոշակի θ անկյան տակ (ալիքի երկարության տվյալ արժեքով λ): Այսպիսով, գծերի որոշակի համակարգ (դիֆրակցիոն մաքսիմում) կհամապատասխանի ռենտգենյան դիֆրակցիոն օրինաչափության յուրաքանչյուր փուլի միջպլանային հեռավորությունների որոշակի շարքին: Այս գծերի հարաբերական ինտենսիվությունը ռենտգենյան օրինաչափության մեջ հիմնականում կախված է փուլի կառուցվածքից: Հետևաբար, որոշելով ռադիոգրաֆի վրա գծերի գտնվելու վայրը (դրա θ անկյունը) և իմանալով ճառագայթման ալիքի երկարությունը, որով արվել է ռադիոգրաֆիան, հնարավոր է որոշել միջպլանային հեռավորությունների արժեքները d/n՝ օգտագործելով Wulf-ը: -Bragg բանաձեւը.

/n = λ/ (2sin θ): (1)

Որոշելով ուսումնասիրվող նյութի համար d/n-ի հավաքածուն և համեմատելով այն մաքուր նյութերի, դրանց տարբեր միացությունների նախկինում հայտնի d/n տվյալների հետ՝ հնարավոր է որոշել, թե տվյալ նյութը որ փուլն է ներառում: Հարկ է ընդգծել, որ որոշվում են փուլերը, և ոչ թե քիմիական բաղադրությունը, սակայն վերջինս երբեմն կարելի է եզրակացնել, եթե լրացուցիչ տվյալներ կան կոնկրետ փուլի տարերային բաղադրության վերաբերյալ։ Որակական փուլային վերլուծության խնդիրը մեծապես հեշտացվում է, եթե հայտնի է ուսումնասիրվող նյութի քիմիական բաղադրությունը, քանի որ այդ դեպքում հնարավոր է նախնական ենթադրություններ անել տվյալ դեպքում հնարավոր փուլերի վերաբերյալ։

Ֆազային վերլուծության բանալին d/n-ի և գծի ինտենսիվության ճշգրիտ չափումն է: Չնայած դրան սկզբունքորեն ավելի հեշտ է հասնել դիֆրակտոմետրի միջոցով, որակական վերլուծության ֆոտոմեթոդն ունի որոշ առավելություններ, հիմնականում զգայունության (նմուշում փոքր քանակությամբ ֆազի առկայությունը հայտնաբերելու ունակության), ինչպես նաև պարզության առումով: փորձարարական տեխնիկա.

Ռենտգենյան օրինաչափությունից d/n-ի հաշվարկն իրականացվում է Wulf-Bragg հավասարման միջոցով։

Որպես λ-ի արժեք այս հավասարման մեջ, λ α cf K շարքը սովորաբար օգտագործվում է.

λ α cf = (2λ α1 + λ α2) /3 (2)

Երբեմն օգտագործվում է K α1 տողը: Ռենտգենյան բոլոր գծերի համար դիֆրակցիոն անկյունները θ որոշելը թույլ է տալիս հաշվարկել d/n ըստ (1) հավասարման և առանձնացնել β-գծերը (եթե (β-ճառագայթների) զտիչ չկար:

3.1 Բյուրեղային կառուցվածքի թերությունների վերլուծություն

Բոլոր իրական միաբյուրեղային և առավել եւս պոլիբյուրեղային նյութերը պարունակում են որոշակի կառուցվածքային թերություններ (կետային թերություններ, տեղաշարժեր, տարբեր տեսակի միջերեսներ, միկրո և մակրոլարումներ), որոնք շատ ուժեղ ազդեցություն ունեն կառուցվածքի նկատմամբ զգայուն բոլոր հատկությունների և գործընթացների վրա:

Կառուցվածքային թերությունները առաջացնում են տարբեր բնույթի բյուրեղային ցանցի աղավաղումներ և, որպես հետևանք, դիֆրակցիոն օրինաչափության տարբեր տեսակի փոփոխություններ. միջատոմային և միջպլանային հեռավորությունների փոփոխությունը հանգեցնում է դիֆրակցիոն մաքսիմումի փոփոխության, միկրոլարվածության և ենթակառուցվածքի ցրվածության հանգեցնում է ընդլայնման: դիֆրակցիոն մաքսիմայի, վանդակավոր միկրոխեղաթյուրումների՝ այս մաքսիմայի ինտենսիվության փոփոխության դեպքում, առկա տեղաշարժերը ռենտգենյան ճառագայթների անցման ժամանակ առաջացնում են անոմալ երևույթներ և, հետևաբար, ռենտգենյան տոպոգրամների վրա տեղային կոնտրաստային անհամասեռություններ և այլն։

Արդյունքում, ռենտգենյան դիֆրակցիոն անալիզը կառուցվածքային թերությունների, դրանց տեսակի և կոնցենտրացիայի, ինչպես նաև դրանց բաշխման բնույթի ուսումնասիրության առավել տեղեկատվական մեթոդներից մեկն է:

Ռենտգենյան դիֆրակցիայի ավանդական ուղղակի մեթոդը, որն իրականացվում է անշարժ դիֆրակտոմետրերի վրա, ելնելով դրանց նախագծային առանձնահատկություններից, թույլ է տալիս քանակականորեն որոշել լարումները և դեֆորմացիան միայն մասերից կամ առարկաներից կտրված փոքր նմուշների վրա:

Հետևաբար, ներկայումս տեղի է ունենում անցում ստացիոնարից դեպի շարժական փոքր չափի ռենտգենյան դիֆրակտոմետրեր, որոնք ապահովում են մասերի կամ առարկաների նյութի սթրեսների գնահատում առանց ոչնչացման դրանց արտադրության և շահագործման փուլերում:

DRP * 1 սերիայի շարժական ռենտգենյան դիֆրակտոմետրերը հնարավորություն են տալիս վերահսկել մնացորդային և արդյունավետ սթրեսները մեծ չափի մասերում, արտադրանքներում և կառույցներում առանց ոչնչացման:

Ծրագիրը Windows միջավայրում թույլ է տալիս ոչ միայն իրական ժամանակում որոշել սթրեսները՝ օգտագործելով «sin 2 ψ» մեթոդը, այլև վերահսկել փուլային կազմի և հյուսվածքի փոփոխությունը: Գծային կոորդինատների դետեկտորը ապահովում է միաժամանակյա գրանցում 2θ = 43° դիֆրակցիոն անկյուններում: «Fox» տիպի փոքր չափի ռենտգեն խողովակները բարձր լուսավորությամբ և ցածր հզորությամբ (5 Վտ) ապահովում են սարքի ճառագայթային անվտանգությունը, որոնցում ճառագայթված տարածքից 25 սմ հեռավորության վրա ճառագայթման մակարդակը հավասար է. բնական ֆոնի մակարդակը. DRP շարքի սարքերը օգտագործվում են մետաղի ձևավորման, կտրման, հղկման, ջերմային մշակման, եռակցման, մակերեսային կարծրացման տարբեր փուլերում սթրեսները որոշելու համար՝ այս տեխնոլոգիական գործողությունները օպտիմալացնելու համար: Հատկապես կարևորագույն արտադրանքներում և կառույցներում դրանց շահագործման ընթացքում առաջացած մնացորդային սեղմման լարումների մակարդակի անկման նկատմամբ վերահսկողությունը հնարավորություն է տալիս արտադրանքը շարքից հանել մինչև դրա ոչնչացումը` կանխելով հնարավոր վթարներն ու աղետները:

3.2 Սպեկտրի վերլուծություն

Դրա համար նյութի ատոմային բյուրեղային կառուցվածքի և փուլային կազմի որոշման հետ մեկտեղ ամբողջական բնութագրերըպարտադիր է որոշել դրա քիմիական բաղադրությունը.

Այդ նպատակների համար պրակտիկայում գնալով օգտագործվում են սպեկտրային վերլուծության տարբեր, այսպես կոչված, գործիքային մեթոդներ: Նրանցից յուրաքանչյուրն ունի իր առավելություններն ու կիրառությունները:

Շատ դեպքերում կարևոր պահանջներից մեկն այն է, որ օգտագործվող մեթոդը ապահովում է վերլուծված օբյեկտի անվտանգությունը. Վերլուծության այս մեթոդներն են, որոնք քննարկվում են այս բաժնում: Հաջորդ չափանիշը, ըստ որի ընտրվել են այս բաժնում նկարագրված վերլուծության մեթոդները, դրանց տեղայնությունն է:

Ֆլյուորեսցենտային ռենտգենյան սպեկտրային վերլուծության մեթոդը հիմնված է բավականին կոշտ ռենտգենյան ճառագայթման (ռենտգենյան խողովակից) վերլուծված օբյեկտ ներթափանցելու վրա՝ ներթափանցելով մի քանի միկրոմետրի կարգի հաստությամբ շերտի մեջ: Այս դեպքում օբյեկտում առաջացող բնորոշ ռենտգենյան ճառագայթումը հնարավորություն է տալիս ստանալ միջինացված տվյալներ նրա քիմիական կազմի վերաբերյալ:

Նյութի տարրական բաղադրությունը որոշելու համար կարելի է օգտագործել ռենտգենյան խողովակի անոդի վրա տեղադրված և էլեկտրոնային ռմբակոծության ենթարկված նմուշի բնորոշ ռենտգենյան սպեկտրի վերլուծությունը՝ արտանետման մեթոդը կամ սպեկտրի վերլուծությունը։ ռենտգենյան խողովակի կամ այլ աղբյուրի կոշտ ռենտգենյան ճառագայթման ենթարկված նմուշի երկրորդային (լյումինեսցենտային) ռենտգեն ճառագայթումը` լյումինեսցենտային մեթոդ.

Արտանետման մեթոդի թերությունը, առաջին հերթին, նմուշը ռենտգենյան խողովակի անոդի վրա տեղադրելու անհրաժեշտությունն է, որին հաջորդում է վակուումային պոմպերով տարհանում. Ակնհայտ է, որ այս մեթոդը հարմար չէ դյուրահալ և ցնդող նյութերի համար: Երկրորդ թերությունը կապված է այն փաստի հետ, որ նույնիսկ հրակայուն առարկաները վնասվում են էլեկտրոնային ռմբակոծությունից: Լյումինեսցենտային մեթոդը զերծ է այս թերություններից և հետևաբար ունի շատ ավելի լայն կիրառություն: Ֆլյուորեսցենտային մեթոդի առավելությունը նաև bremsstrahlung-ի բացակայությունն է, որը բարելավում է վերլուծության զգայունությունը: Չափված ալիքների երկարությունների համեմատությունը քիմիական տարրերի սպեկտրային գծերի աղյուսակների հետ որակական վերլուծության հիմքն է, իսկ տարբեր տարրերի սպեկտրային գծերի հարաբերական ինտենսիվությունը, որոնք կազմում են նմուշ նյութը, կազմում են քանակական վերլուծության հիմքը: Հատկանշական ռենտգենյան ճառագայթման գրգռման մեխանիզմի նկատառումից պարզ է դառնում, որ այս կամ այն ​​շարքի ճառագայթները (K կամ L, M և այլն) առաջանում են միաժամանակ, և շարքի ներսում գծերի ինտենսիվությունների հարաբերակցությունը միշտ է. մշտական. Ուստի այս կամ այն ​​տարրի առկայությունը հաստատվում է ոչ թե առանձին տողերով, այլ մի ամբողջ շարքով (բացառությամբ ամենաթույլերի՝ հաշվի առնելով այս տարրի բովանդակությունը)։ Համեմատաբար թեթև տարրերի համար օգտագործվում է K շարքի գծերի վերլուծությունը, ծանր տարրերի համար՝ L-շարքի գծերը. տարբեր պայմաններում (կախված օգտագործվող սարքավորումներից և վերլուծված տարրերից), բնութագրական սպեկտրի տարբեր շրջանները կարող են առավել հարմար լինել:

Ռենտգենյան սպեկտրային վերլուծության հիմնական առանձնահատկությունները հետևյալն են.

Ռենտգենյան ճառագայթների բնութագրական սպեկտրների պարզությունը նույնիսկ ծանր տարրերի համար (համեմատած օպտիկական սպեկտրների հետ), ինչը հեշտացնում է վերլուծությունը (գծերի փոքր քանակություն, դրանց փոխադարձ դասավորության նմանություն, սերիական համարի աճով, սպեկտրի կանոնավոր անցում դեպի տեղի է ունենում կարճ ալիքի երկարության շրջան, քանակական վերլուծության համեմատական ​​պարզություն):

Ալիքի երկարությունների անկախությունը վերլուծված տարրի ատոմների վիճակից (ազատ կամ քիմիական միացության մեջ): Դա պայմանավորված է նրանով, որ բնորոշ ռենտգենյան ճառագայթման առաջացումը կապված է ներքին էլեկտրոնային մակարդակների գրգռման հետ, որոնք շատ դեպքերում գործնականում չեն փոխվում ատոմների իոնացման աստիճանի հետ:

Տարանջատման հնարավորությունը հազվագյուտ հողերի և որոշ այլ տարրերի վերլուծության մեջ, որոնք նմանության պատճառով օպտիկական տիրույթում փոքր տարբերություններ ունեն սպեկտրների մեջ էլեկտրոնային կառուցվածքըարտաքին պատյանները և շատ քիչ են տարբերվում իրենց քիմիական հատկություններով։

Ռենտգենյան ֆլուորեսցենտային սպեկտրոսկոպիան «ոչ կործանարար» է, ուստի այն առավելություն ունի սովորական օպտիկական սպեկտրոսկոպիայի նկատմամբ՝ բարակ նմուշները վերլուծելիս՝ բարակ մետաղական թիթեղ, փայլաթիթեղ և այլն։

Ռենտգենյան ֆլուորեսցենտային սպեկտրոմետրեր, այդ թվում՝ բազմալիքային սպեկտրոմետրեր կամ քվանոմետրեր, որոնք ապահովում են տարրերի էքսպրես քանակական վերլուծություն (Na-ից կամ Mg-ից մինչև U)՝ որոշված ​​արժեքի 1%-ից պակաս սխալով, զգայունության շեմը 10-3 ... 10-4%:

ռենտգենյան ճառագայթ

Ռենտգենյան ճառագայթների սպեկտրալ կազմի որոշման մեթոդներ

Սպեկտրոմետրերը բաժանվում են երկու տեսակի՝ բյուրեղային դիֆրակցիոն և անբյուրեղ։

Ռենտգենյան ճառագայթների տարրալուծումը սպեկտրի մեջ՝ օգտագործելով բնական դիֆրակցիոն ցանց՝ բյուրեղ, ըստ էության նման է սովորական լուսային ճառագայթների սպեկտր ստանալուն՝ օգտագործելով արհեստական ​​դիֆրակցիոն ցանց՝ ապակու վրա պարբերական հարվածների տեսքով: Դիֆրակցիոն առավելագույնի ձևավորման պայմանը կարող է գրվել որպես «արտացոլման» պայման d hkl հեռավորությամբ բաժանված զուգահեռ ատոմային հարթությունների համակարգից։

Որակական վերլուծություն կատարելիս կարելի է դատել նմուշում տարրի առկայության մասին մեկ տողով՝ սովորաբար սպեկտրալ շարքի ամենաինտենսիվ գիծը, որը հարմար է տվյալ անալիզատորի բյուրեղի համար: Բյուրեղային դիֆրակցիոն սպեկտրոմետրերի լուծույթը բավարար է պարբերական աղյուսակում նույնիսկ իրենց դիրքով հարող տարրերի բնորոշ գծերը բաժանելու համար: Այնուամենայնիվ, մենք պետք է հաշվի առնենք նաև տարբեր տարրերի տարբեր գծերի պարտադրումը, ինչպես նաև արտացոլումների պարտադրումը. տարբեր կարգով. Այս հանգամանքը պետք է հաշվի առնել վերլուծական գծեր ընտրելիս։ Միաժամանակ անհրաժեշտ է օգտագործել սարքի լուծաչափը բարելավելու հնարավորությունները։

Եզրակացություն

Այսպիսով, ռենտգենյան ճառագայթները անտեսանելի էլեկտրամագնիսական ճառագայթներ են 10 5 - 10 2 նմ ալիքի երկարությամբ: Ռենտգենյան ճառագայթները կարող են թափանցել որոշ նյութեր, որոնք անթափանց են տեսանելի լույսի համար: Նրանք արտանետվում են նյութի մեջ արագ էլեկտրոնների դանդաղեցման ժամանակ (շարունակական սպեկտր) և ատոմի արտաքին էլեկտրոնային թաղանթներից էլեկտրոնների անցումների ժամանակ ներքին (գծային սպեկտր)։ Ռենտգենյան ճառագայթման աղբյուրներն են՝ ռենտգենյան խողովակը, որոշ ռադիոակտիվ իզոտոպներ, արագացուցիչներ և էլեկտրոնների կուտակիչներ (սինքրոտրոնային ճառագայթում)։ Ընդունիչներ - ֆիլմեր, լուսարձակող էկրաններ, միջուկային ճառագայթման դետեկտորներ: Ռենտգենյան ճառագայթներն օգտագործվում են ռենտգենյան դիֆրակցիոն վերլուծության, բժշկության, թերությունների հայտնաբերման, ռենտգենյան սպեկտրային վերլուծության և այլնի մեջ։

Նկատի ունենալով Վ.Ռենտգենի հայտնագործության դրական կողմերը՝ անհրաժեշտ է նշել դրա վնասակար կենսաբանական ազդեցությունը։ Պարզվել է, որ ռենտգենյան ճառագայթները կարող են առաջացնել այնպիսի մի բան, ինչպիսին է սաստիկ արևայրուքը (էրիթեմա), որն ուղեկցվում է, սակայն, մաշկի ավելի խորը և մշտական ​​վնասով։ Երևացող խոցերը հաճախ վերածվում են քաղցկեղի։ Շատ դեպքերում մատները կամ ձեռքերը պետք է անդամահատվեին։ Եղել են նաև մահեր.

Պարզվել է, որ մաշկի վնասումը կարելի է խուսափել՝ նվազեցնելով ազդեցության ժամանակը և չափաբաժինը, օգտագործելով պաշտպանիչ (օրինակ՝ կապար) և հեռակառավարման վահանակներ: Բայց աստիճանաբար բացահայտվեցին ռենտգենյան ճառագայթների ազդեցության այլ, ավելի երկարաժամկետ ազդեցությունները, որոնք հետո հաստատվեցին և ուսումնասիրվեցին փորձարարական կենդանիների մոտ: Ռենտգենյան ճառագայթների և այլ իոնացնող ճառագայթների (օրինակ՝ ռադիոակտիվ նյութերից արտանետվող գամմա ճառագայթների) հետևանքները ներառում են.

) արյան բաղադրության ժամանակավոր փոփոխություններ համեմատաբար փոքր ավելցուկային ազդեցությունից հետո.

) արյան բաղադրության անդառնալի փոփոխություններ (հեմոլիտիկ անեմիա) երկարատև ավելորդ ազդեցությունից հետո.

) քաղցկեղի (ներառյալ լեյկոզ) դեպքերի աճը.

) ավելի արագ ծերացում և վաղ մահ.

) կատարակտի առաջացումը.

Ռենտգենյան ճառագայթների կենսաբանական ազդեցությունը մարդու օրգանիզմի վրա որոշվում է ըստ ճառագայթման չափաբաժնի մակարդակի, ինչպես նաև այն բանի, թե մարմնի կոնկրետ որ օրգանն է ենթարկվել ճառագայթման:

Մարդու մարմնի վրա ռենտգենյան ճառագայթման ազդեցության մասին գիտելիքների կուտակումը հանգեցրել է ճառագայթման թույլատրելի չափաբաժինների ազգային և միջազգային ստանդարտների մշակմանը, որոնք հրապարակվել են տարբեր տեղեկատու գրքերում:

Ռենտգենյան ճառագայթների վնասակար ազդեցությունից խուսափելու համար օգտագործվում են հսկողության մեթոդներ.

) համապատասխան սարքավորումների առկայություն,

) անվտանգության կանոնակարգերի համապատասխանության մոնիտորինգ,

) սարքավորումների ճիշտ օգտագործումը.

Օգտագործված աղբյուրների ցանկը

1) Բլոխին Մ.Ա., Ռենտգենյան ճառագայթների ֆիզիկա, 2-րդ հրատ., Մ., 1957;

) Բլոխին Մ.Ա., Ռենտգենյան սպեկտրալ ուսումնասիրության մեթոդներ, Մ., 1959;

) ռենտգենյան ճառագայթներ. Շաբաթ. խմբ. Մ.Ա. Բլոխին, թարգմ. նրա հետ. and English, M., 1960;

) Խարաջա Ֆ., Ռենտգեն ճարտարագիտության ընդհանուր դասընթաց, 3-րդ հրատ., Մ. - Լ., 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:

) ռենտգեն և էլեկտրոնային օպտիկական վերլուծություն. Գորելիք Ս.Ս., Սկակով Յու.Ա., Ռաստորգուև Լ.Ն.: Պրոց. Նպաստ բուհերին. - 4-րդ հրատ. Ավելացնել. Եվ վերամշակող: - M.: «MISiS», 2002. - 360 p.

Դիմումներ

Հավելված 1

Ռենտգենյան խողովակների ընդհանուր տեսք

Հավելված 2

Ռենտգեն խողովակի կառուցվածքային վերլուծության սխեման

Ռենտգենյան խողովակի կառուցվածքային վերլուծության սխեման. 1 - մետաղական անոդային ապակի (սովորաբար հիմնավորված); 2 - ռենտգենյան ելքի համար բերիլիումից պատրաստված պատուհաններ; 3 - թերմիոնիկ կաթոդ; 4 - ապակե լամպ, որը մեկուսացնում է խողովակի անոդային մասը կաթոդից; 5 - կաթոդային տերմինալներ, որոնց վրա կիրառվում է թելքի լարումը, ինչպես նաև բարձր (անոդի համեմատ) լարումը. 6 - էլեկտրոնների կենտրոնացման էլեկտրաստատիկ համակարգ; 7 - անոդ (հակաթոդ); 8 - ճյուղային խողովակներ անոդային ապակի հովացնող հոսող ջրի մուտքի և ելքի համար:

Հավելված 3

Մոզելիի դիագրամ

Մոզելիի դիագրամ K-, L- և M- շարքերի բնորոշ ռենտգենյան ճառագայթների համար: Աբսցիսան ցույց է տալիս Z տարրի հերթական համարը, օրդինատը՝ ( Հետլույսի արագությունն է):

Հավելված 4

Իոնացման խցիկ.

Նկ.1. Գլանաձեւ իոնացման խցիկի հատված. 1 - խցիկի գլանաձեւ մարմին, որը ծառայում է որպես բացասական էլեկտրոդ; 2 - գլանաձև գավազան, որը ծառայում է որպես դրական էլեկտրոդ; 3 - մեկուսիչներ.

Բրինձ. 2. Ընթացիկ իոնացման խցիկի միացման սխեման. V - լարումը խցիկի էլեկտրոդների վրա; G-ն գալվանոմետր է, որը չափում է իոնացման հոսանքը։

Բրինձ. 3. Իոնացման պալատի հոսանք-լարման բնութագիրը:

Բրինձ. 4. Իմպուլսային իոնացման խցիկի միացման սխեման. C - հավաքող էլեկտրոդի հզորություն; R-ն դիմադրություն է:

Հավելված 5

Ցինտիլյացիայի հաշվիչ.

Սցինտիլացիոն հաշվիչի սխեման. լուսային քվանտաներ (ֆոտոններ) ֆոտոկաթոդից էլեկտրոններ են «թակում»; շարժվելով դինոդից դինոդ, էլեկտրոնային ավալանշը բազմապատկվում է:

Հավելված 6

Գայգեր-Մյուլլերի հաշվիչ.

Բրինձ. 1. Ապակի Geiger-Muller հաշվիչի սխեման. 1 - հերմետիկորեն կնքված ապակե խողովակ; 2 - կաթոդ (չժանգոտվող պողպատից խողովակի վրա պղնձի բարակ շերտ); 3 - կաթոդի ելք; 4 - անոդ (բարակ ձգված թել):

Բրինձ. 2. Գայգեր-Մյուլլերի հաշվիչի միացման սխեմա.

Բրինձ. 3. Գայգեր-Մյուլլերի հաշվիչի հաշվառման հատկանիշը.

Հավելված 7

համամասնական հաշվիչ.

Համամասնական հաշվիչի սխեման. ա - էլեկտրոնների դրեյֆի շրջան; բ - գազի ուժեղացման տարածք:

Հավելված 8

Կիսահաղորդչային դետեկտորներ

Կիսահաղորդչային դետեկտորներ; զգայուն տարածքը ընդգծվում է բուծմամբ. n - էլեկտրոնային հաղորդունակությամբ կիսահաղորդչի շրջան, p - անցք, i - ներքին հաղորդունակությամբ; ա - սիլիկոնային մակերեսային պատնեշի դետեկտոր; բ - drift germanium-lithium planar detector; գ - գերմանիում-լիթիումի կոաքսիալ դետեկտոր: