Sinar-X memainkan salah satu peran terpenting dalam studi dan penggunaan praktis fenomena atom. Berkat penelitian mereka, banyak penemuan dibuat dan metode analisis zat dikembangkan, yang digunakan di berbagai bidang. Di sini kita akan mempertimbangkan salah satu jenis sinar-X - sinar-X karakteristik.
Radiasi sinar-X adalah perubahan frekuensi tinggi dalam keadaan medan elektromagnetik yang merambat di ruang angkasa dengan kecepatan sekitar 300.000 km / s, yaitu gelombang elektromagnetik. Pada skala rentang radiasi elektromagnetik, sinar-X terletak pada rentang panjang gelombang dari sekitar 10 -8 hingga 5∙10 -12 meter, yang beberapa kali lipat lebih pendek dari gelombang optik. Ini sesuai dengan frekuensi dari 3∙10 16 hingga 6∙10 19 Hz dan energi dari 10 eV hingga 250 keV, atau 1,6∙10 -18 hingga 4∙10 -14 J. Perlu dicatat bahwa batas rentang frekuensi radiasi elektromagnetik agak konvensional karena tumpang tindih.
Apakah interaksi partikel bermuatan yang dipercepat (elektron berenergi tinggi) dengan medan listrik dan magnet dan dengan atom materi.
Foton sinar-X dicirikan oleh energi tinggi dan daya tembus dan pengion yang tinggi, terutama untuk sinar-X keras dengan panjang gelombang kurang dari 1 nanometer (10 -9 m).
Sinar-X berinteraksi dengan materi, mengionisasi atomnya, dalam proses efek fotolistrik (penyerapan foto) dan hamburan inkoheren (Compton). Dalam fotoabsorpsi, foton sinar-X, diserap oleh elektron atom, mentransfer energi ke dalamnya. Jika nilainya melebihi energi ikat elektron dalam atom, maka ia meninggalkan atom. Hamburan Compton adalah karakteristik foton sinar-X yang lebih keras (energik). Sebagian energi foton yang diserap dihabiskan untuk ionisasi; dalam hal ini, pada sudut tertentu ke arah foton primer, foton sekunder dipancarkan, dengan frekuensi lebih rendah.
Untuk mendapatkan sinar, digunakan botol kaca vakum dengan elektroda yang terletak di dalamnya. Perbedaan potensial di elektroda harus sangat tinggi - hingga ratusan kilovolt. Pada katoda tungsten yang dipanaskan oleh arus, terjadi emisi termionik, yaitu elektron dipancarkan darinya, yang dipercepat oleh perbedaan potensial, membombardir anoda. Sebagai hasil dari interaksi mereka dengan atom-atom anoda (kadang-kadang disebut antikatoda), lahirlah foton sinar-X.
Bergantung pada proses apa yang menyebabkan lahirnya foton, ada jenis radiasi sinar-X seperti bremsstrahlung dan karakteristik.
Elektron dapat, bertemu dengan anoda, melambat, yaitu kehilangan energi di medan listrik atomnya. Energi ini dipancarkan dalam bentuk foton sinar-X. Radiasi semacam itu disebut bremsstrahlung.
Jelas bahwa kondisi pengereman akan berbeda untuk masing-masing elektron. Ini berarti bahwa jumlah yang berbeda dari energi kinetiknya diubah menjadi sinar-X. Akibatnya, bremsstrahlung menyertakan foton dengan frekuensi berbeda dan, karenanya, panjang gelombang. Oleh karena itu, spektrumnya kontinu (kontinu). Kadang-kadang karena alasan ini juga disebut sinar-X "putih".
Energi foton bremsstrahlung tidak dapat melebihi energi kinetik elektron yang membangkitkannya, sehingga frekuensi maksimum (dan panjang gelombang terkecil) bremsstrahlung sesuai dengan nilai terbesar energi kinetik elektron yang datang pada anoda. Yang terakhir tergantung pada perbedaan potensial yang diterapkan pada elektroda.
Ada jenis sinar-X lain yang berasal dari proses berbeda. Radiasi ini disebut karakteristik, dan kita akan membahasnya lebih detail.
Setelah mencapai antikatoda, elektron cepat dapat menembus ke dalam atom dan melumpuhkan elektron mana pun dari salah satu orbital yang lebih rendah, yaitu mentransfer energi yang cukup untuk mengatasi penghalang potensial. Namun, jika ada tingkat energi yang lebih tinggi yang ditempati oleh elektron dalam atom, tempat yang dikosongkan tidak akan tetap kosong.
Harus diingat bahwa struktur elektronik atom, seperti sistem energi lainnya, berupaya meminimalkan energi. Kekosongan yang terbentuk akibat sistem gugur diisi dengan elektron dari salah satu level yang lebih tinggi. Energinya lebih tinggi, dan menempati tingkat yang lebih rendah, memancarkan surplus dalam bentuk kuantum radiasi sinar-X karakteristik.
Struktur elektronik atom adalah kumpulan diskrit dari keadaan energi elektron yang mungkin. Oleh karena itu, foton sinar-X yang dipancarkan selama penggantian kekosongan elektron juga dapat memiliki nilai energi yang ditentukan secara ketat, yang mencerminkan perbedaan level. Akibatnya, karakteristik radiasi sinar-X memiliki spektrum yang tidak kontinu, tetapi bertipe garis. Spektrum seperti itu memungkinkan untuk mengkarakterisasi substansi anoda - karena itulah nama sinar ini. Justru karena perbedaan spektral itulah jelas apa yang dimaksud dengan bremsstrahlung dan sinar-X karakteristik.
Terkadang kelebihan energi tidak dipancarkan oleh atom, tetapi dihabiskan untuk melumpuhkan elektron ketiga. Proses ini - yang disebut efek Auger - lebih mungkin terjadi ketika energi pengikat elektron tidak melebihi 1 keV. Energi elektron Auger yang dilepaskan tergantung pada struktur tingkat energi atom, sehingga spektrum elektron tersebut juga diskrit.
Garis-garis karakteristik sempit hadir dalam pola spektral sinar-X bersama dengan spektrum bremsstrahlung kontinu. Jika kita merepresentasikan spektrum sebagai sebidang intensitas versus panjang gelombang (frekuensi), kita akan melihat puncak tajam di lokasi garis. Posisi mereka tergantung pada bahan anoda. Maksima ini hadir pada perbedaan potensial apa pun - jika ada sinar-X, selalu ada puncaknya juga. Dengan meningkatnya tegangan pada elektroda tabung, intensitas radiasi sinar-X kontinu dan karakteristik meningkat, tetapi lokasi puncak dan rasio intensitasnya tidak berubah.
Puncak dalam spektrum sinar-X memiliki bentuk yang sama terlepas dari bahan anti-katoda yang diiradiasi oleh elektron, tetapi untuk bahan yang berbeda mereka berada pada frekuensi yang berbeda, bersatu secara seri sesuai dengan kedekatan nilai frekuensi. Di antara rangkaian itu sendiri, perbedaan frekuensi jauh lebih signifikan. Bentuk maxima sama sekali tidak bergantung pada apakah bahan anoda mewakili unsur kimia murni atau apakah itu zat kompleks. Dalam kasus terakhir, spektrum sinar-X karakteristik dari unsur-unsur penyusunnya ditumpangkan satu sama lain.
Dengan peningkatan nomor atom suatu unsur kimia, semua garis spektrum sinar-X bergeser ke arah peningkatan frekuensi. Spektrum mempertahankan bentuknya.
Fenomena pergeseran spektral garis karakteristik ditemukan secara eksperimental oleh fisikawan Inggris Henry Moseley pada tahun 1913. Hal ini memungkinkan dia untuk mengasosiasikan frekuensi maksimum spektrum dengan bilangan ordinal unsur-unsur kimia. Dengan demikian, panjang gelombang karakteristik radiasi sinar-X, ternyata, dapat dikorelasikan secara jelas dengan elemen tertentu. Secara umum, hukum Moseley dapat ditulis sebagai berikut: √f = (Z - S n)/n√R, dengan f adalah frekuensi, Z adalah bilangan urut unsur, S n adalah konstanta penyaringan, n adalah kuantum utama angka, dan R adalah konstanta Rydberg. Hubungan ini linier dan tampak pada diagram Moseley sebagai rangkaian garis lurus untuk setiap nilai n.
Nilai-nilai n sesuai dengan rangkaian puncak sinar-X karakteristik individu. Hukum Moseley memungkinkan seseorang untuk menentukan nomor seri unsur kimia yang diiradiasi oleh elektron keras dari panjang gelombang terukur (mereka secara unik terkait dengan frekuensi) maksimum spektrum sinar-X.
Struktur kulit elektron unsur kimia identik. Hal ini ditunjukkan dengan monotonnya pergeseran perubahan spektrum karakteristik radiasi sinar-X. Pergeseran frekuensi tidak mencerminkan struktural, tetapi perbedaan energi antara kulit elektron, unik untuk setiap elemen.
Ada sedikit penyimpangan dari hubungan linier ketat yang diungkapkan oleh hukum Moseley. Mereka terhubung, pertama, dengan kekhasan urutan pengisian kulit elektron di beberapa elemen, dan, kedua, dengan efek relativistik dari gerakan elektron dalam atom berat. Selain itu, ketika jumlah neutron dalam inti berubah (disebut pergeseran isotop), posisi garis dapat sedikit berubah. Efek ini memungkinkan untuk mempelajari struktur atom secara detail.
Signifikansi hukum Moseley sangat besar. Penerapannya yang konsisten pada unsur-unsur sistem periodik Mendeleev membentuk pola peningkatan nomor urut menurut setiap pergeseran kecil pada maksimum karakteristik. Ini berkontribusi pada klarifikasi pertanyaan tentang makna fisik dari jumlah elemen. Nilai Z bukan hanya angka: ini adalah muatan listrik positif inti, yang merupakan jumlah muatan positif satuan dari partikel penyusunnya. Penempatan elemen yang benar dalam tabel dan keberadaan posisi kosong di dalamnya (saat itu masih ada) menerima konfirmasi yang kuat. Validitas hukum periodik terbukti.
Selain itu, hukum Moseley menjadi dasar di mana seluruh area penelitian eksperimental muncul - spektrometri sinar-X.
Mari kita ingat secara singkat bagaimana struktur elektronik tersusun, yang terdiri dari kulit-kulit yang dilambangkan dengan huruf K, L, M, N, O, P, Q, atau angka dari 1 sampai 7. Elektron di dalam kulit dicirikan oleh hal yang sama bilangan kuantum utama n, yang menentukan kemungkinan nilai energi. Di kulit terluar, energi elektron lebih tinggi, dan potensi ionisasi elektron terluar juga lebih rendah.
Shell mencakup satu atau lebih sublevel: s, p, d, f, g, h, i. Di setiap shell, jumlah sublevel bertambah satu dibandingkan dengan yang sebelumnya. Jumlah elektron di setiap sublevel dan di setiap kulit tidak boleh melebihi nilai tertentu. Mereka dicirikan, selain bilangan kuantum utama, dengan nilai yang sama dari awan elektron orbital yang menentukan bentuknya. Sublevel diberi label dengan cangkangnya, seperti 2s, 4d, dan seterusnya.
Sublevel berisi yang diatur, selain yang utama dan orbital, oleh satu bilangan kuantum lagi - magnet, yang menentukan proyeksi momentum orbital elektron ke arah medan magnet. Satu orbital tidak boleh memiliki lebih dari dua elektron, berbeda dalam nilai bilangan kuantum keempat - spin.
Mari kita pertimbangkan lebih detail bagaimana karakteristik radiasi sinar-X muncul. Karena asal mula jenis emisi elektromagnetik ini dikaitkan dengan fenomena yang terjadi di dalam atom, paling mudah untuk menggambarkannya secara tepat dengan perkiraan konfigurasi elektronik.
Jadi, penyebab radiasi ini adalah pembentukan kekosongan elektron di kulit bagian dalam, akibat penetrasi elektron berenergi tinggi jauh ke dalam atom. Probabilitas bahwa elektron keras akan berinteraksi meningkat dengan densitas awan elektron. Oleh karena itu, tabrakan kemungkinan besar terjadi di dalam cangkang bagian dalam yang padat, seperti cangkang K terendah. Di sini atom terionisasi, dan kekosongan terbentuk di kulit 1s.
Kekosongan ini diisi oleh elektron dari kulit dengan energi yang lebih tinggi, yang kelebihannya dibawa oleh foton sinar-X. Elektron ini dapat "jatuh" dari kulit kedua L, dari kulit ketiga M dan seterusnya. Beginilah rangkaian karakteristik terbentuk, dalam contoh ini, K-series. Indikasi dari mana datangnya elektron yang mengisi kekosongan diberikan dalam bentuk indeks Yunani saat menentukan seri. "Alpha" berarti berasal dari L-shell, "beta" - dari M-shell. Saat ini, ada kecenderungan untuk mengganti indeks huruf Yunani dengan huruf Latin yang digunakan untuk menunjukkan cangkang.
Intensitas garis alfa dalam rangkaian selalu yang tertinggi, yang berarti kemungkinan mengisi lowongan dari shell tetangga adalah yang tertinggi.
Sekarang kita dapat menjawab pertanyaan, berapa energi maksimum dari kuantum sinar-x karakteristik. Itu ditentukan oleh perbedaan nilai energi dari tingkat di mana transisi elektron terjadi, menurut rumus E \u003d E n 2 - E n 1, di mana E n 2 dan E n 1 adalah energi dari keadaan elektronik di mana transisi terjadi. Nilai tertinggi dari parameter ini diberikan oleh transisi seri-K dari tingkat atom unsur berat setinggi mungkin. Tetapi intensitas garis-garis ini (ketinggian puncak) adalah yang terkecil, karena kemungkinannya paling kecil.
Jika, karena tegangan yang tidak mencukupi pada elektroda, elektron keras tidak dapat mencapai tingkat-K, ia membentuk kekosongan pada tingkat-L, dan rangkaian-L yang kurang energik dengan panjang gelombang yang lebih panjang terbentuk. Seri selanjutnya lahir dengan cara yang serupa.
Selain itu, ketika kekosongan diisi, kekosongan baru muncul di kulit di atasnya sebagai akibat dari transisi elektronik. Ini menciptakan kondisi untuk menghasilkan seri berikutnya. Kekosongan elektronik bergerak lebih tinggi dari tingkat ke tingkat, dan atom memancarkan kaskade rangkaian spektral karakteristik, sambil tetap terionisasi.
Spektra sinar-X atom dari radiasi sinar-X karakteristik dicirikan oleh struktur halus, yang dinyatakan, seperti dalam spektrum optik, dalam pemisahan garis.
Struktur halus disebabkan oleh fakta bahwa tingkat energi - kulit elektron - adalah sekumpulan komponen yang berjarak dekat - subkulit. Untuk mengkarakterisasi subkulit, satu lagi, bilangan kuantum internal j diperkenalkan, yang mencerminkan interaksi momen magnetik intrinsik dan orbital elektron.
Karena pengaruh interaksi spin-orbit, struktur energi atom menjadi lebih rumit, dan akibatnya, karakteristik radiasi sinar-X memiliki spektrum yang dicirikan oleh garis-garis terbelah dengan elemen-elemen yang berjarak sangat dekat.
Elemen struktur halus biasanya dilambangkan dengan indeks digital tambahan.
Radiasi sinar-X karakteristik memiliki fitur yang hanya tercermin dalam struktur halus spektrum. Transisi elektron ke tingkat energi terendah tidak terjadi dari subkulit bawah tingkat di atasnya. Peristiwa semacam itu memiliki probabilitas yang dapat diabaikan.
Radiasi ini, karena ciri-cirinya yang dijelaskan oleh hukum Moseley, mendasari berbagai metode spektral sinar-X untuk analisis zat. Saat menganalisis spektrum sinar-X, difraksi radiasi oleh kristal (metode dispersi gelombang) atau detektor yang peka terhadap energi foton sinar-X yang diserap (metode dispersi energi) digunakan. Kebanyakan mikroskop elektron dilengkapi dengan beberapa bentuk lampiran spektrometri sinar-X.
Spektrometri dispersif gelombang ditandai dengan akurasi yang sangat tinggi. Dengan bantuan filter khusus, puncak paling intens dalam spektrum dipilih, berkat itu dimungkinkan untuk memperoleh radiasi yang hampir monokromatik dengan frekuensi yang diketahui dengan tepat. Bahan anoda dipilih dengan sangat hati-hati untuk memastikan bahwa sinar monokromatik dengan frekuensi yang diinginkan diperoleh. Difraksinya pada kisi kristal dari zat yang dipelajari memungkinkan untuk mempelajari struktur kisi dengan sangat akurat. Metode ini juga digunakan dalam studi DNA dan molekul kompleks lainnya.
Salah satu ciri karakteristik radiasi sinar-X juga diperhitungkan dalam spektrometri gamma. Ini adalah intensitas tinggi dari puncak karakteristik. Spektrometer gamma menggunakan pelindung timbal terhadap radiasi latar eksternal yang mengganggu pengukuran. Tetapi timbal, yang menyerap gamma kuanta, mengalami ionisasi internal, akibatnya ia secara aktif memancar dalam rentang sinar-X. Pelindung kadmium tambahan digunakan untuk menyerap puncak intens dari karakteristik radiasi sinar-X dari timbal. Itu, pada gilirannya, terionisasi dan juga memancarkan sinar-X. Untuk menetralkan puncak karakteristik kadmium, lapisan pelindung ketiga digunakan - tembaga, maksimum sinar-X yang berada di luar rentang frekuensi pengoperasian spektrometer gamma.
Spektrometri menggunakan sinar-X bremsstrahlung dan karakteristik. Jadi, dalam analisis zat, spektrum serapan sinar-X kontinu oleh berbagai zat dipelajari.
Penemuan dan kelebihan dalam mempelajari sifat dasar sinar-X adalah milik ilmuwan Jerman Wilhelm Conrad Roentgen. Sifat luar biasa dari sinar-X yang ditemukannya segera mendapat tanggapan yang sangat besar di dunia ilmiah. Meskipun kemudian, pada tahun 1895, ilmuwan tersebut hampir tidak dapat membayangkan manfaat apa, dan terkadang bahaya, yang dapat ditimbulkan oleh sinar-X.
Mari cari tahu di artikel ini bagaimana jenis radiasi ini memengaruhi kesehatan manusia.
Pertanyaan pertama yang menarik perhatian peneliti adalah apa itu radiasi sinar-X? Sejumlah percobaan memungkinkan untuk memverifikasi bahwa ini adalah radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang 10 -8 cm, yang menempati posisi tengah antara radiasi ultraviolet dan gamma.
Semua aspek dari efek destruktif dari sinar-X misterius ini sama sekali tidak mengecualikan aspek yang sangat luas dari penerapannya. Di mana sinar-X digunakan?
Aplikasi sinar-X yang paling penting menjadi mungkin karena panjang gelombang yang sangat pendek dari seluruh rentang gelombang ini dan sifat uniknya.
Karena kami tertarik pada dampak sinar-X pada orang yang menemukannya hanya selama pemeriksaan medis atau perawatan, maka kami hanya akan mempertimbangkan area penerapan sinar-X ini.
Terlepas dari pentingnya penemuannya, Roentgen tidak mengambil paten untuk penggunaannya, menjadikannya hadiah yang tak ternilai bagi seluruh umat manusia. Sudah dalam Perang Dunia Pertama, unit sinar-X mulai digunakan, yang memungkinkan diagnosis yang terluka dengan cepat dan akurat. Sekarang kita dapat membedakan dua bidang utama penerapan sinar-x dalam kedokteran:
Diagnostik sinar-X digunakan dalam berbagai opsi:
Mari kita lihat perbedaan antara metode ini.
Semua metode diagnostik di atas didasarkan pada kemampuan sinar-X untuk menerangi film fotografi dan permeabilitasnya yang berbeda terhadap jaringan dan kerangka tulang.
Kemampuan sinar-X untuk memiliki efek biologis pada jaringan digunakan dalam pengobatan untuk pengobatan tumor. Efek pengion dari radiasi ini paling aktif dimanifestasikan dalam efek pada sel yang membelah dengan cepat, yang merupakan sel tumor ganas.
Namun, Anda juga harus waspada efek samping yang pasti menyertai radioterapi. Faktanya adalah sel-sel sistem hematopoietik, endokrin, dan kekebalan juga membelah dengan cepat. Dampak negatif pada mereka menimbulkan tanda-tanda penyakit radiasi.
Tak lama setelah penemuan sinar-X yang luar biasa, ditemukan bahwa sinar-X memiliki efek pada manusia.
Data ini diperoleh dalam percobaan pada hewan percobaan, namun, ahli genetika menyarankan bahwa efek serupa dapat terjadi pada tubuh manusia.
Studi tentang efek paparan sinar-X telah mengarah pada pengembangan standar internasional untuk dosis radiasi yang dapat diterima.
Setelah mengunjungi ruang rontgen, banyak pasien yang khawatir - bagaimana pengaruh dosis radiasi yang diterima terhadap kesehatan mereka?
Dosis iradiasi umum tubuh tergantung pada sifat prosedurnya. Untuk kenyamanan, kami akan membandingkan dosis yang diterima dengan paparan alami yang menyertai seseorang sepanjang hidupnya.
Dosis radiasi ini memenuhi standar yang dapat diterima, tetapi jika pasien merasa cemas sebelum rontgen, ia berhak meminta celemek pelindung khusus.
Setiap orang harus menjalani pemeriksaan rontgen berulang kali. Tapi ada aturannya - metode diagnostik ini tidak bisa diresepkan untuk wanita hamil. Embrio yang berkembang sangat rentan. Sinar-X dapat menyebabkan kelainan kromosom dan, akibatnya, kelahiran anak dengan kelainan bentuk. Yang paling rentan dalam hal ini adalah usia kehamilan hingga 16 minggu. Apalagi yang paling berbahaya bagi calon bayi adalah rontgen tulang belakang, panggul, dan perut.
Mengetahui tentang efek merugikan dari sinar-x pada kehamilan, dokter dengan segala cara menghindari penggunaannya selama periode penting dalam kehidupan wanita ini.
Namun, ada sumber samping sinar-X:
Calon ibu harus mewaspadai bahaya yang ditimbulkan oleh mereka.
Untuk ibu menyusui, radiodiagnosis tidak berbahaya.
Untuk menghindari efek paparan sinar-X yang minimal sekalipun, beberapa langkah sederhana dapat dilakukan:
Namun, tidak diperlukan prosedur medis atau tindakan khusus untuk menghilangkan radiasi setelah rontgen!
Terlepas dari konsekuensi serius paparan sinar-X yang tidak diragukan lagi, seseorang tidak boleh melebih-lebihkan bahayanya selama pemeriksaan medis - mereka hanya dilakukan di area tubuh tertentu dan dengan sangat cepat. Manfaatnya berkali-kali melebihi risiko prosedur ini bagi tubuh manusia.
Pada tahun 1895, fisikawan Jerman W. Roentgen menemukan jenis radiasi elektromagnetik baru yang sebelumnya tidak dikenal, yang dinamai sinar-X untuk menghormati penemunya. W. Roentgen menjadi penulis penemuannya pada usia 50 tahun, menjabat sebagai rektor Universitas Würzburg dan memiliki reputasi sebagai salah satu peneliti terbaik pada masanya. Salah satu yang pertama menemukan aplikasi teknis untuk penemuan Roentgen adalah American Edison. Dia menciptakan alat demonstrasi yang praktis dan pada Mei 1896 telah menyelenggarakan pameran sinar-X di New York, di mana pengunjung dapat melihat tangan mereka sendiri di layar yang bercahaya. Setelah asisten Edison meninggal karena luka bakar parah yang dia terima dari demonstrasi terus-menerus, penemu menghentikan eksperimen lebih lanjut dengan sinar-X.
Radiasi sinar-X mulai digunakan dalam pengobatan karena daya tembusnya yang tinggi. Awalnya, sinar-X digunakan untuk memeriksa patah tulang dan menemukan benda asing di dalam tubuh manusia. Saat ini, ada beberapa metode berdasarkan sinar-X. Tetapi metode ini memiliki kelemahan: radiasi dapat menyebabkan kerusakan kulit yang dalam. Bisul yang muncul seringkali berubah menjadi kanker. Dalam banyak kasus, jari atau tangan harus diamputasi. Fluoroskopi(sinonim dengan translucence) adalah salah satu metode utama pemeriksaan sinar-X, yang terdiri dari memperoleh citra positif planar dari objek yang diteliti pada layar tembus cahaya (neon). Selama fluoroskopi, subjek berada di antara layar transparan dan tabung sinar-x. Pada layar tembus sinar-X modern, gambar muncul pada saat tabung sinar-X dihidupkan dan menghilang segera setelah dimatikan. Fluoroskopi memungkinkan untuk mempelajari fungsi organ - denyut jantung, gerakan pernapasan tulang rusuk, paru-paru, diafragma, gerak peristaltik saluran pencernaan, dll. Fluoroskopi digunakan dalam pengobatan penyakit lambung, saluran pencernaan, duodenum, penyakit hati, kandung empedu dan saluran empedu. Pada saat yang sama, probe medis dan manipulator dimasukkan tanpa kerusakan jaringan, dan tindakan selama operasi dikendalikan oleh fluoroskopi dan terlihat di monitor.
Radiografi - metode diagnostik sinar-X dengan pendaftaran gambar tetap pada bahan fotosensitif - khusus. film fotografi (film sinar-X) atau kertas foto dengan pemrosesan foto selanjutnya; Dengan radiografi digital, gambar disimpan dalam memori komputer. Ini dilakukan pada perangkat diagnostik sinar-X - stasioner, dipasang di ruang sinar-X yang dilengkapi secara khusus, atau bergerak dan portabel - di samping tempat tidur pasien atau di ruang operasi. Pada radiografi, elemen struktur berbagai organ ditampilkan jauh lebih jelas daripada layar fluoresen. Radiografi dilakukan untuk mendeteksi dan mencegah berbagai penyakit, tujuan utamanya adalah membantu dokter dari berbagai spesialisasi dengan benar dan cepat membuat diagnosis. Gambar x-ray menangkap keadaan organ atau jaringan hanya pada saat pemaparan. Namun, satu radiografi hanya menangkap perubahan anatomi pada saat tertentu, ini memberikan proses yang statis; melalui serangkaian radiografi yang diambil pada interval tertentu, dimungkinkan untuk mempelajari dinamika proses, yaitu perubahan fungsional. Tomografi. Kata tomografi dapat diterjemahkan dari bahasa Yunani sebagai gambar irisan. Artinya tujuan tomografi adalah untuk mendapatkan gambaran berlapis dari struktur internal objek penelitian. Computed tomography ditandai dengan resolusi tinggi, yang memungkinkan untuk membedakan perubahan halus pada jaringan lunak. CT memungkinkan untuk mendeteksi proses patologis yang tidak dapat dideteksi dengan metode lain. Selain itu, penggunaan CT memungkinkan pengurangan dosis radiasi sinar-X yang diterima pasien selama proses diagnostik.
Fluorografi- metode diagnostik yang memungkinkan Anda mendapatkan gambar organ dan jaringan, dikembangkan pada akhir abad ke-20, setahun setelah sinar-X ditemukan. Pada gambar terlihat sklerosis, fibrosis, benda asing, neoplasma, radang yang telah berkembang derajatnya, adanya gas dan infiltrasi pada rongga, abses, kista, dan lain sebagainya. Paling sering, rontgen dada dilakukan, yang memungkinkan untuk mendeteksi tuberkulosis, tumor ganas di paru-paru atau dada, dan patologi lainnya.
terapi sinar-X- Ini adalah metode modern yang digunakan untuk mengobati patologi sendi tertentu. Arah utama pengobatan penyakit ortopedi dengan metode ini adalah: Kronis. Proses peradangan sendi (arthritis, polyarthritis); Degeneratif (osteoarthritis, osteochondrosis, deformasi spondylosis). Tujuan radioterapi adalah penghambatan aktivitas vital sel-sel jaringan yang berubah secara patologis atau kehancuran totalnya. Pada penyakit non-tumor, terapi sinar-X ditujukan untuk menekan reaksi inflamasi, menghambat proses proliferasi, mengurangi sensitivitas nyeri dan aktivitas sekresi kelenjar. Perlu diingat bahwa kelenjar kelamin, organ hematopoietik, leukosit, dan sel tumor ganas paling sensitif terhadap sinar-X. Dosis radiasi dalam setiap kasus ditentukan secara individual.
Untuk penemuan sinar-X, Roentgen dianugerahi Hadiah Nobel Fisika pertama pada tahun 1901, dan Komite Nobel menekankan pentingnya penemuannya secara praktis.
Jadi, sinar-X adalah radiasi elektromagnetik yang tidak terlihat dengan panjang gelombang 105 - 102 nm. Sinar-X dapat menembus beberapa bahan yang buram terhadap cahaya tampak. Mereka dipancarkan selama perlambatan elektron cepat dalam materi (spektrum kontinu) dan selama transisi elektron dari kulit elektron terluar atom ke kulit dalam (spektrum linier). Sumber radiasi sinar-X adalah: tabung sinar-X, beberapa isotop radioaktif, akselerator dan akumulator elektron (radiasi sinkrotron). Penerima - film, layar bercahaya, detektor radiasi nuklir. Sinar-X digunakan dalam analisis difraksi sinar-X, kedokteran, deteksi cacat, analisis spektral sinar-X, dll.
Diagnosis medis modern dan pengobatan penyakit tertentu tidak dapat dibayangkan tanpa perangkat yang menggunakan sifat sinar-X. Penemuan sinar-X terjadi lebih dari 100 tahun yang lalu, tetapi bahkan sekarang pekerjaan terus dilakukan untuk menciptakan metode dan peralatan baru untuk meminimalkan efek negatif radiasi pada tubuh manusia.
Dalam kondisi alami, fluks sinar-X jarang terjadi dan hanya dipancarkan oleh isotop radioaktif tertentu. Sinar-X atau sinar-X baru ditemukan pada tahun 1895 oleh ilmuwan Jerman Wilhelm Röntgen. Penemuan ini terjadi secara kebetulan, selama percobaan untuk mempelajari perilaku sinar cahaya dalam kondisi mendekati vakum. Eksperimen tersebut melibatkan tabung pelepasan gas katoda dengan tekanan rendah dan layar fluoresen, yang setiap kali mulai bersinar pada saat tabung mulai bekerja.
Tertarik dengan efek aneh, Roentgen melakukan serangkaian penelitian yang menunjukkan bahwa radiasi yang dihasilkan, yang tidak terlihat oleh mata, mampu menembus berbagai rintangan: kertas, kayu, kaca, beberapa logam, dan bahkan melalui tubuh manusia. Terlepas dari kurangnya pemahaman tentang sifat dari apa yang terjadi, apakah fenomena seperti itu disebabkan oleh aliran partikel atau gelombang yang tidak diketahui, pola berikut telah dicatat - radiasi dengan mudah melewati jaringan lunak tubuh, dan jauh lebih sulit melalui jaringan hidup padat dan zat mati.
Roentgen bukanlah yang pertama mempelajari fenomena ini. Di pertengahan abad ke-19, Antoine Mason dari Prancis dan William Crookes dari Inggris mempelajari kemungkinan serupa. Namun, Roentgen-lah yang pertama kali menemukan tabung katoda dan indikator yang dapat digunakan dalam pengobatan. Dia adalah orang pertama yang menerbitkan karya ilmiah, yang memberinya gelar peraih Nobel pertama di antara fisikawan.
Pada tahun 1901, kolaborasi yang bermanfaat dimulai antara tiga ilmuwan, yang menjadi bapak pendiri radiologi dan radiologi.
Sinar-X adalah komponen spektrum total radiasi elektromagnetik. Panjang gelombang antara sinar gamma dan ultraviolet. Sinar-X memiliki semua sifat gelombang yang biasa:
Untuk menghasilkan fluks sinar-X secara artifisial, perangkat khusus digunakan - tabung sinar-X. Radiasi sinar-X muncul dari kontak elektron tungsten cepat dengan zat yang menguap dari anoda panas. Terhadap latar belakang interaksi, gelombang elektromagnetik pendek muncul, yang berada dalam spektrum 100 hingga 0,01 nm dan dalam kisaran energi 100-0,1 MeV. Jika panjang gelombang sinar kurang dari 0,2 nm - ini adalah radiasi keras, jika panjang gelombang lebih besar dari nilai yang ditentukan, disebut sinar-x lunak.
Penting bahwa energi kinetik yang timbul dari kontak elektron dan zat anoda 99% diubah menjadi energi panas dan hanya 1% sinar-X.
Radiasi-X adalah superposisi dari dua jenis sinar - bremsstrahlung dan karakteristik. Mereka dihasilkan di handset secara bersamaan. Oleh karena itu, iradiasi sinar-X dan karakteristik masing-masing tabung sinar-X tertentu - spektrum radiasinya, bergantung pada indikator ini, dan merepresentasikan superposisinya.
Bremsstrahlung atau sinar-X terus menerus adalah hasil dari perlambatan elektron yang menguap dari filamen tungsten.
Sinar-X karakteristik atau garis terbentuk pada saat penataan ulang atom-atom zat anoda tabung sinar-X. Panjang gelombang sinar karakteristik secara langsung bergantung pada nomor atom unsur kimia yang digunakan untuk membuat anoda tabung.
Properti sinar-X yang terdaftar memungkinkannya untuk digunakan dalam praktik:
Sifat sinar-x yang menjadi dasar pencitraan adalah kemampuan untuk menguraikan atau menyebabkan beberapa zat bercahaya.
Iradiasi sinar-X menyebabkan pendaran fluoresen pada kadmium dan seng sulfida berwarna hijau, dan pada kalsium tungstat berwarna biru. Properti ini digunakan dalam teknik transiluminasi sinar-X medis, dan juga meningkatkan fungsionalitas layar sinar-X.
Efek fotokimia sinar-X pada bahan perak halida peka cahaya (iluminasi) memungkinkan untuk melakukan diagnostik - untuk mengambil gambar sinar-X. Properti ini juga digunakan dalam mengukur jumlah dosis total yang diterima asisten laboratorium di ruang sinar-X. Dosimeter yang dapat dikenakan memiliki pita dan indikator sensitif khusus. Efek pengion dari radiasi sinar-X memungkinkan untuk menentukan karakteristik kualitatif dari sinar-X yang diperoleh.
Paparan tunggal terhadap sinar-X konvensional meningkatkan risiko kanker hanya sebesar 0,001%.
Penggunaan sinar-X dapat diterima di industri berikut:
Aplikasi utama sinar-X adalah di bidang medis. Saat ini, bagian radiologi medis meliputi: radiodiagnostik, radioterapi (terapi sinar-X), radiosurgery. Universitas kedokteran menghasilkan spesialis yang sangat terspesialisasi - ahli radiologi.
Daya tembus dan efek pengion sinar-X yang tinggi dapat menyebabkan perubahan struktur DNA sel sehingga berbahaya bagi manusia. Kerugian dari radiasi sinar-X berbanding lurus dengan dosis radiasi yang diterima. Organ yang berbeda merespons iradiasi dengan derajat yang berbeda-beda. Yang paling rentan termasuk:
Penggunaan radiasi sinar-X yang tidak terkontrol dapat menyebabkan patologi reversibel dan ireversibel.
Konsekuensi paparan sinar-X:
Penting! Berbeda dengan zat radioaktif, sinar-X tidak menumpuk di jaringan tubuh, yang berarti tidak perlu mengeluarkan sinar-X dari tubuh. Efek berbahaya dari sinar-X berakhir saat perangkat medis dimatikan.
Penggunaan sinar-X dalam pengobatan diperbolehkan tidak hanya untuk diagnostik (traumatologi, kedokteran gigi), tetapi juga untuk tujuan terapeutik:
Radiodiagnostik mencakup metode berikut:
Terapi sinar-X mengacu pada metode pengobatan lokal. Paling sering, metode ini digunakan untuk menghancurkan sel kanker. Karena efek paparan sebanding dengan operasi pengangkatan, metode perawatan ini sering disebut radiosurgery.
Hari ini, perawatan x-ray dilakukan dengan cara berikut:
Metode ini lembut, dan penggunaannya lebih disukai daripada kemoterapi dalam beberapa kasus. Popularitas seperti itu disebabkan oleh fakta bahwa sinar tidak menumpuk dan tidak perlu dikeluarkan dari tubuh, mereka memiliki efek selektif, tanpa mempengaruhi sel dan jaringan lain.
Indikator norma paparan tahunan yang diizinkan ini memiliki namanya sendiri - dosis setara yang signifikan secara genetik (GED). Tidak ada nilai kuantitatif yang jelas untuk indikator ini.
Saat ini, standar GZD rata-rata berikut berlaku:
Radiasi sinar-X tidak memerlukan ekskresi dari tubuh, dan berbahaya hanya jika terjadi paparan yang intens dan berkepanjangan. Peralatan medis modern menggunakan radiasi energi rendah dengan durasi pendek, sehingga penggunaannya dianggap relatif tidak berbahaya.
Meskipun para ilmuwan baru menemukan efek sinar-X sejak tahun 1890-an, penggunaan sinar-X dalam pengobatan untuk kekuatan alam ini berlalu dengan cepat. Saat ini, untuk kepentingan umat manusia, radiasi elektromagnetik sinar-X digunakan dalam kedokteran, akademisi dan industri, serta untuk pembangkit listrik.
Selain itu, radiasi memiliki aplikasi yang berguna di berbagai bidang seperti pertanian, arkeologi, ruang angkasa, penegakan hukum, geologi (termasuk pertambangan) dan banyak kegiatan lainnya, bahkan mobil dikembangkan menggunakan fenomena fisi nuklir.
Dalam pengaturan perawatan kesehatan, dokter dan dokter gigi menggunakan berbagai bahan dan prosedur nuklir untuk mendiagnosis, memantau, dan mengobati berbagai proses metabolisme dan penyakit dalam tubuh manusia. Akibatnya, prosedur medis menggunakan sinar telah menyelamatkan ribuan nyawa dengan mengidentifikasi dan mengobati kondisi mulai dari tiroid yang terlalu aktif hingga kanker tulang.
Prosedur medis yang paling umum melibatkan penggunaan sinar yang dapat melewati kulit kita. Saat gambar diambil, tulang kita dan struktur lainnya tampak menghasilkan bayangan karena lebih padat daripada kulit kita, dan bayangan ini dapat dideteksi pada film atau layar monitor. Efeknya mirip dengan menempatkan pensil di antara selembar kertas dan cahaya. Bayangan dari pensil akan terlihat di selembar kertas. Perbedaannya adalah sinar tidak terlihat, sehingga diperlukan elemen perekam, seperti film fotografi. Hal ini memungkinkan dokter dan dokter gigi untuk mengevaluasi penerapan sinar-X dengan melihat patah tulang atau masalah gigi.
Penggunaan radiasi sinar-X secara terarah untuk keperluan medis, tidak hanya untuk mendeteksi kerusakan. Bila digunakan secara khusus, ini dimaksudkan untuk membunuh jaringan kanker, mengecilkan ukuran tumor, atau menghilangkan rasa sakit. Misalnya, yodium radioaktif (khususnya yodium-131) sering digunakan untuk mengobati kanker tiroid, suatu kondisi yang diderita banyak orang.
Perangkat yang menggunakan properti ini juga terhubung ke komputer dan memindai, disebut: computed axial tomography atau computed tomography.
Instrumen ini memberi dokter gambar berwarna yang menunjukkan garis besar dan detail organ dalam. Ini membantu dokter mendeteksi dan mengidentifikasi tumor, ukuran abnormal, atau masalah organ fisiologis atau fungsional lainnya.
Selain itu, rumah sakit dan pusat radiologi melakukan jutaan prosedur setiap tahunnya. Dalam prosedur tersebut, dokter menembakkan sedikit zat radioaktif ke dalam tubuh pasien untuk melihat organ dalam tertentu, seperti pankreas, ginjal, tiroid, hati, atau otak, untuk mendiagnosis kondisi klinis.
