X-ray
radiasi sinar-X menempati wilayah spektrum elektromagnetik antara radiasi gamma dan ultraviolet dan merupakan radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang 10 -14 hingga 10 -7 m Dalam kedokteran, radiasi sinar-X dengan panjang gelombang 5 x 10 -12 hingga 2,5 x 10 - 10 digunakan m, yaitu 0,05 - 2,5 angstrom, dan untuk diagnostik sinar-X itu sendiri - 0,1 angstrom. Radiasi adalah aliran kuanta (foton) yang merambat secara linier dengan kecepatan cahaya (300.000 km/s). Kuanta ini tidak memiliki muatan listrik. Massa kuantum adalah bagian yang tidak signifikan dari satuan massa atom.
Energi kuanta diukur dalam Joule (J), namun dalam praktiknya sering menggunakan satuan non-sistemik "elektron-volt" (eV) . Satu elektron volt adalah energi yang diperoleh satu elektron ketika melewati beda potensial 1 volt dalam medan listrik. 1 eV = 1,6 10~ 19 J. Turunannya adalah kiloelektron-volt (keV), sama dengan seribu eV, dan megaelektron-volt (MeV), sama dengan satu juta eV.
Sinar-X diproduksi menggunakan tabung sinar-X, akselerator linier, dan betatron. Dalam tabung sinar-X, beda potensial antara katoda dan anoda target (puluhan kilovolt) mempercepat elektron membombardir anoda. Radiasi sinar-X terjadi ketika elektron cepat diperlambat dalam medan listrik atom zat anoda (bremsstrahlung) atau selama restrukturisasi kulit bagian dalam atom (radiasi karakteristik) . Karakteristik radiasi sinar-X memiliki sifat diskrit dan terjadi ketika elektron atom zat anoda berpindah dari satu tingkat energi ke tingkat energi lainnya di bawah pengaruh elektron eksternal atau kuanta radiasi. Sinar-X Bremsstrahlung mempunyai spektrum kontinu tergantung pada tegangan anoda pada tabung sinar-X. Ketika direm pada zat anoda, elektron menghabiskan sebagian besar energinya untuk memanaskan anoda (99%) dan hanya sebagian kecil (1%) yang diubah menjadi energi sinar-X. Dalam diagnostik sinar-X, radiasi bremsstrahlung paling sering digunakan.
Sifat dasar sinar-X merupakan karakteristik dari semua radiasi elektromagnetik, namun terdapat beberapa ciri khusus. Sinar-X mempunyai sifat-sifat sebagai berikut:
- tembus pandang - sel-sel sensitif retina manusia tidak bereaksi terhadap sinar-X, karena panjang gelombangnya ribuan kali lebih pendek daripada panjang gelombang cahaya tampak;
- perambatan lurus – sinar dibiaskan, terpolarisasi (menyebar pada bidang tertentu) dan terdifraksi, seperti cahaya tampak. Indeks bias hanya sedikit berbeda dari satu;
- daya tembus - menembus tanpa penyerapan yang signifikan melalui lapisan signifikan zat yang tidak tembus cahaya tampak. Semakin pendek panjang gelombangnya, semakin besar daya tembus sinar-x;
- kapasitas penyerapan - memiliki kemampuan untuk diserap oleh jaringan tubuh, semua diagnostik sinar-X didasarkan pada hal ini. Kapasitas penyerapan tergantung pada berat jenis jaringan (semakin tinggi, semakin besar penyerapannya); pada ketebalan benda; pada kekerasan radiasi;
- aksi fotografi - menguraikan senyawa perak halida, termasuk yang ditemukan dalam emulsi fotografi, yang memungkinkan diperolehnya gambar sinar-X;
- efek bercahaya - menyebabkan pendaran sejumlah senyawa kimia (luminofor), teknik transiluminasi sinar-X didasarkan pada hal ini. Intensitas cahaya tergantung pada struktur zat fluoresen, jumlah dan jaraknya dari sumber sinar-X. Fosfor digunakan tidak hanya untuk memperoleh gambar objek yang diteliti pada layar fluoroskopi, tetapi juga dalam radiografi, yang memungkinkan untuk meningkatkan paparan radiasi pada film radiografi dalam kaset karena penggunaan layar intensif, lapisan permukaan. yang terbuat dari zat berpendar;
- efek ionisasi - mempunyai kemampuan menyebabkan peluruhan atom netral menjadi partikel bermuatan positif dan negatif, dosimetri didasarkan pada hal ini. Efek ionisasi media apa pun adalah pembentukan ion positif dan negatif di dalamnya, serta elektron bebas dari atom netral dan molekul suatu zat. Ionisasi udara di ruang sinar-X selama pengoperasian tabung sinar-X menyebabkan peningkatan konduktivitas listrik udara dan peningkatan muatan listrik statis pada benda-benda kabinet. Untuk menghilangkan efek yang tidak diinginkan tersebut, pasokan paksa dan ventilasi pembuangan disediakan di ruang sinar-X;
- efek biologis - berdampak pada objek biologis, dalam banyak kasus dampak ini berbahaya;
- hukum kuadrat terbalik - untuk sumber titik radiasi sinar-X, intensitasnya berkurang sebanding dengan kuadrat jarak ke sumber.
Pengobatan modern menggunakan banyak dokter untuk diagnosis dan terapi. Beberapa di antaranya baru digunakan, sementara yang lain telah dipraktikkan selama puluhan atau bahkan ratusan tahun. Juga, seratus sepuluh tahun yang lalu, William Conrad Roentgen menemukan sinar-X yang menakjubkan, yang menyebabkan resonansi yang signifikan dalam dunia ilmiah dan medis. Dan sekarang para dokter di seluruh dunia menggunakannya dalam praktik mereka. Topik pembicaraan kita hari ini adalah sinar-X dalam pengobatan; kita akan membahas penggunaannya secara lebih rinci.
Sinar-X adalah salah satu jenis radiasi elektromagnetik. Mereka dicirikan oleh kualitas penetrasi yang signifikan, yang bergantung pada panjang gelombang radiasi, serta kepadatan dan ketebalan bahan yang diiradiasi. Selain itu, sinar-X dapat menyebabkan sejumlah zat bersinar, mempengaruhi organisme hidup, mengionisasi atom, dan juga mengkatalisis beberapa reaksi fotokimia.
Penerapan sinar-X dalam pengobatan
Saat ini, sifat-sifat sinar-X memungkinkan penggunaannya secara luas dalam diagnostik sinar-X dan terapi sinar-X.
Diagnostik sinar-X
Diagnostik sinar-X digunakan saat melakukan:
X-ray (radioskopi);
- radiografi (gambar);
- fluorografi;
- X-ray dan tomografi komputer.
sinar-X
Untuk melakukan penelitian semacam itu, pasien harus memposisikan dirinya di antara tabung sinar-X dan layar fluoresen khusus. Seorang ahli radiologi spesialis memilih kekakuan sinar-X yang diperlukan, memperoleh gambar organ dalam, serta tulang rusuk di layar.
Radiografi
Untuk melakukan penelitian ini, pasien ditempatkan pada kaset yang berisi film fotografi khusus. Mesin X-ray ditempatkan tepat di atas objek. Akibatnya, gambaran negatif organ dalam muncul di film, yang berisi sejumlah detail kecil, lebih detail dibandingkan saat pemeriksaan fluoroskopi.
Fluorografi
Penelitian ini dilakukan pada saat pemeriksaan kesehatan massal terhadap masyarakat, termasuk untuk mendeteksi penyakit tuberkulosis. Dalam hal ini, gambar dari layar besar diproyeksikan ke film khusus.
Tomografi
Saat melakukan tomografi, sinar komputer membantu memperoleh gambar organ di beberapa tempat sekaligus: pada bagian jaringan yang dipilih secara khusus. Rangkaian sinar-X ini disebut tomogram.
Tomogram komputer
Penelitian ini memungkinkan Anda merekam bagian tubuh manusia menggunakan pemindai sinar-X. Setelah itu, data tersebut dimasukkan ke dalam komputer sehingga menghasilkan satu gambar penampang.
Masing-masing metode diagnostik ini didasarkan pada sifat sinar X-ray untuk menerangi film fotografi, serta pada fakta bahwa jaringan dan tulang manusia berbeda dalam permeabilitas terhadap efeknya.
Terapi sinar-X
Kemampuan sinar-X untuk mempengaruhi dengan cara yang khusus pada jaringan digunakan untuk pengobatan pembentukan tumor. Selain itu, kualitas pengion dari radiasi ini terutama terlihat ketika mempengaruhi sel-sel yang mampu membelah dengan cepat. Kualitas inilah yang membedakan sel-sel formasi onkologis ganas.
Namun, perlu dicatat bahwa terapi sinar-X dapat menyebabkan banyak masalah serius efek samping. Efek ini memiliki efek agresif pada keadaan sistem hematopoietik, endokrin dan kekebalan tubuh, yang sel-selnya juga membelah dengan sangat cepat. Pengaruh agresif terhadap mereka dapat menyebabkan tanda-tanda penyakit radiasi.
Pengaruh radiasi sinar-X pada manusia
Saat mempelajari sinar-X, dokter menemukan bahwa sinar-X dapat menyebabkan perubahan pada kulit yang menyerupai sengatan matahari, namun disertai dengan kerusakan yang lebih dalam pada kulit. Luka seperti ini membutuhkan waktu yang sangat lama untuk sembuh. Para ilmuwan telah menemukan bahwa cedera seperti itu dapat dihindari dengan mengurangi waktu dan dosis radiasi, serta menggunakan metode pelindung khusus dan kendali jarak jauh.
Efek agresif sinar-X juga dapat muncul dalam jangka panjang: perubahan sementara atau permanen pada komposisi darah, kerentanan terhadap leukemia, dan penuaan dini.
Efek sinar-X pada seseorang bergantung pada banyak faktor: organ mana yang disinari dan berapa lama. Iradiasi pada organ hematopoietik dapat menyebabkan penyakit darah, dan paparan pada alat kelamin dapat menyebabkan kemandulan.
Melakukan penyinaran secara sistematis penuh dengan berkembangnya perubahan genetik dalam tubuh.
Bahaya nyata sinar-X dalam diagnostik sinar-X
Saat melakukan pemeriksaan, dokter menggunakan sinar X dalam jumlah seminimal mungkin. Semua dosis radiasi memenuhi standar tertentu yang dapat diterima dan tidak dapat membahayakan seseorang. Diagnostik sinar-X menimbulkan bahaya yang signifikan hanya bagi dokter yang melakukannya. Dan metode perlindungan modern membantu mengurangi agresi sinar seminimal mungkin.
Metode diagnostik sinar-X yang paling aman meliputi radiografi ekstremitas, serta rontgen gigi. Peringkat berikutnya dalam peringkat ini adalah mamografi, diikuti oleh computerized tomography, dan kemudian radiografi.
Agar penggunaan sinar-X dalam pengobatan hanya memberikan manfaat bagi manusia, maka perlu dilakukan penelitian dengan bantuannya hanya jika ada indikasi.
Sinar-X adalah jenis radiasi elektromagnetik berenergi tinggi. Ini secara aktif digunakan di berbagai cabang kedokteran.
Sinar-X adalah gelombang elektromagnetik yang energi fotonnya pada skala gelombang elektromagnetik berada di antara radiasi ultraviolet dan radiasi gamma (dari ~10 eV hingga ~1 MeV), yang sesuai dengan panjang gelombang dari ~10^3 hingga ~10^−2 angstrom ( dari ~10^−7 hingga ~10^−12 m). Artinya, radiasi ini jauh lebih keras daripada cahaya tampak, yang berada pada skala antara sinar ultraviolet dan inframerah (“termal”).
Batas antara sinar-X dan radiasi gamma dibedakan secara kondisional: jangkauannya berpotongan, sinar gamma dapat memiliki energi 1 keV. Asal usulnya berbeda: sinar gamma dipancarkan selama proses yang terjadi di inti atom, sedangkan sinar-X dipancarkan selama proses yang melibatkan elektron (baik yang bebas maupun yang terletak di kulit elektron atom). Pada saat yang sama, tidak mungkin untuk menentukan dari foton itu sendiri selama proses kemunculannya, yaitu pembagian menjadi rentang sinar-X dan gamma sebagian besar bersifat sewenang-wenang.
Rentang sinar X dibagi menjadi “sinar X lunak” dan “sinar X keras”. Batas antara keduanya terletak pada panjang gelombang 2 angstrom dan energi 6 keV.
Generator sinar-X adalah tabung tempat ruang hampa tercipta. Ada elektroda yang terletak di sana - katoda, yang diberi muatan negatif, dan anoda bermuatan positif. Tegangan di antara keduanya puluhan hingga ratusan kilovolt. Pembangkitan foton sinar-X terjadi ketika elektron “putus” dari katoda dan menabrak permukaan anoda dengan kecepatan tinggi. Radiasi sinar-X yang dihasilkan disebut “bremsstrahlung”; fotonnya memiliki panjang gelombang yang berbeda.
Pada saat yang sama, foton dengan spektrum karakteristik dihasilkan. Beberapa elektron dalam atom zat anoda tereksitasi, yaitu berpindah ke orbit yang lebih tinggi, dan kemudian kembali ke keadaan normal, memancarkan foton dengan panjang gelombang tertentu. Dalam generator standar, kedua jenis radiasi sinar-X dihasilkan.
Pada tanggal 8 November 1895, ilmuwan Jerman Wilhelm Conrad Roentgen menemukan bahwa zat tertentu mulai bersinar ketika terkena “sinar katoda”, yaitu aliran elektron yang dihasilkan oleh tabung sinar katoda. Dia menjelaskan fenomena ini dengan pengaruh sinar-X tertentu - begitulah sebutan radiasi ini dalam banyak bahasa. Kemudian V.K. Roentgen mempelajari fenomena yang ditemukannya. Pada tanggal 22 Desember 1895, dia memberikan laporan tentang topik ini di Universitas Würzburg.
Belakangan ternyata radiasi sinar-X telah diamati lebih awal, namun fenomena yang terkait dengannya tidak terlalu dianggap penting. Tabung sinar katoda telah ditemukan sejak lama, tetapi sebelum V.K. Tidak ada yang terlalu memperhatikan sinar-X tentang menghitamnya pelat fotografi di dekatnya, dll. fenomena. Bahaya yang ditimbulkan oleh radiasi tembus juga belum diketahui.
“X-ray” adalah jenis radiasi penetrasi yang paling ringan. Paparan sinar X lembut yang berlebihan menyerupai efek radiasi ultraviolet, namun dalam bentuk yang lebih parah. Luka bakar terjadi pada kulit, namun kerusakannya lebih dalam dan penyembuhannya jauh lebih lambat.
Sinar-X keras adalah radiasi pengion lengkap yang dapat menyebabkan penyakit radiasi. Kuanta sinar-X dapat memecah molekul protein yang menyusun jaringan tubuh manusia, serta molekul DNA dalam genom. Tetapi bahkan jika kuantum sinar-X memecah molekul air, tidak ada bedanya: dalam hal ini, radikal bebas H dan OH yang aktif secara kimia akan terbentuk, yang mampu mempengaruhi protein dan DNA. Penyakit radiasi terjadi dalam bentuk yang lebih parah, semakin banyak organ hematopoietik yang terpengaruh.
Sinar-X memiliki aktivitas mutagenik dan karsinogenik. Ini berarti kemungkinan mutasi spontan pada sel selama iradiasi meningkat, dan terkadang sel sehat dapat berubah menjadi sel kanker. Peningkatan kemungkinan tumor ganas merupakan konsekuensi standar dari paparan radiasi apa pun, termasuk sinar-X. Sinar-X adalah jenis radiasi tembus yang paling tidak berbahaya, namun tetap bisa berbahaya.
Radiasi sinar-X digunakan dalam pengobatan dan bidang aktivitas manusia lainnya.
Penggunaan sinar-X yang paling umum adalah fluoroskopi. “X-ray” pada tubuh manusia memungkinkan Anda memperoleh gambaran detail tulang (terlihat paling jelas) dan gambar organ dalam.
Perbedaan transparansi jaringan tubuh pada sinar-X dikaitkan dengan komposisi kimianya. Ciri-ciri struktur tulang adalah mengandung banyak kalsium dan fosfor. Jaringan lain sebagian besar terdiri dari karbon, hidrogen, oksigen dan nitrogen. Sebuah atom fosfor memiliki berat hampir dua kali lipat atom oksigen, dan atom kalsium 2,5 kali lipat (karbon, nitrogen, dan hidrogen bahkan lebih ringan dari oksigen). Dalam hal ini, penyerapan foton sinar-X pada tulang jauh lebih tinggi.
Selain “gambar” dua dimensi, radiografi juga memungkinkan pembuatan gambar tiga dimensi suatu organ: jenis radiografi ini disebut tomografi komputer. Untuk tujuan ini, rontgen lunak digunakan. Jumlah radiasi yang diterima dari satu gambar kecil: kira-kira sama dengan radiasi yang diterima selama 2 jam penerbangan di pesawat pada ketinggian 10 km.
Deteksi cacat sinar-X memungkinkan Anda mendeteksi cacat internal kecil pada produk. Ia menggunakan sinar-X yang keras, karena banyak bahan (logam, misalnya) kurang “transparan” karena tingginya massa atom zat penyusunnya.
Sinar-X memiliki sifat yang memungkinkannya memeriksa atom individu secara detail. Analisis difraksi sinar-X secara aktif digunakan dalam bidang kimia (termasuk biokimia) dan kristalografi. Prinsip kerjanya adalah hamburan difraksi sinar-X pada atom kristal atau molekul kompleks. Dengan menggunakan analisis difraksi sinar-X, struktur molekul DNA ditentukan.
Analisis fluoresensi sinar-X memungkinkan Anda menentukan dengan cepat komposisi kimia zat.
Ada banyak bentuk radioterapi, namun semuanya melibatkan penggunaan radiasi pengion. Radioterapi dibagi menjadi 2 jenis: korpuskular dan gelombang. Corpuscular menggunakan fluks partikel alfa (inti atom helium), partikel beta (elektron), neutron, proton, dan ion berat. Gelombang menggunakan sinar spektrum elektromagnetik - sinar-x dan gamma.
Metode radioterapi digunakan terutama untuk pengobatan kanker. Faktanya adalah bahwa radiasi terutama mempengaruhi sel-sel yang aktif membelah, itulah sebabnya organ hematopoietik sangat menderita (sel-selnya terus membelah, menghasilkan lebih banyak sel darah merah baru). Sel kanker juga terus membelah dan lebih rentan terhadap radiasi dibandingkan jaringan sehat.
Tingkat radiasi yang digunakan menekan aktivitas sel kanker sekaligus memberikan efek moderat pada sel sehat. Di bawah pengaruh radiasi, yang terjadi bukanlah penghancuran sel, tetapi kerusakan pada genomnya - molekul DNA. Sebuah sel dengan genom yang hancur dapat bertahan untuk beberapa waktu, tetapi tidak dapat membelah lagi, yaitu pertumbuhan tumor terhenti.
Terapi sinar-X adalah bentuk radioterapi yang paling ringan. Radiasi gelombang lebih lembut dari radiasi sel, dan sinar-X lebih lembut dari radiasi gamma.
Menggunakan radiasi pengion selama kehamilan berbahaya. Sinar-X bersifat mutagenik dan dapat menyebabkan masalah pada janin. Terapi sinar-X tidak sesuai dengan kehamilan: terapi ini hanya dapat digunakan jika sudah diputuskan untuk melakukan aborsi. Pembatasan fluoroskopi lebih ringan, namun pada bulan-bulan pertama juga dilarang keras.
Jika benar-benar diperlukan, pemeriksaan sinar-X diganti dengan pencitraan resonansi magnetik. Namun pada trimester pertama mereka juga mencoba menghindarinya (metode ini muncul baru-baru ini, dan kita dapat mengatakan dengan pasti bahwa tidak ada konsekuensi yang berbahaya).
Bahaya yang jelas muncul ketika terkena dosis total minimal 1 mSv (dalam unit lama - 100 mR). Dengan rontgen sederhana (misalnya saat menjalani fluorografi), pasien menerima sekitar 50 kali lebih sedikit. Untuk menerima dosis seperti itu pada satu waktu, Anda perlu menjalani pemeriksaan tomografi komputer yang terperinci.
Artinya, fakta 1-2 x “X-ray” itu sendiri pada tahap awal kehamilan tidak mengancam akibat yang serius (tetapi lebih baik tidak mengambil risiko).
Sinar-X digunakan terutama untuk melawan tumor ganas. Cara ini bagus karena sangat efektif: membunuh tumor. Hal ini buruk karena jaringan yang sehat tidak memberikan hasil yang lebih baik dan terdapat banyak efek samping. Organ hematopoietik berada dalam bahaya khusus.
Dalam praktiknya, berbagai metode digunakan untuk mengurangi dampak sinar-X pada jaringan sehat. Sinar diarahkan pada suatu sudut sehingga tumor berada di area perpotongannya (karena itu, penyerapan energi utama terjadi di sana). Kadang-kadang prosedur ini dilakukan sambil bergerak: tubuh pasien berputar relatif terhadap sumber radiasi di sekitar sumbu yang melewati tumor. Dalam hal ini, jaringan sehat hanya sesekali berada di zona iradiasi, dan jaringan yang sakit terus-menerus terpapar.
Sinar-X digunakan dalam pengobatan arthrosis tertentu dan penyakit serupa, serta penyakit kulit. Dalam hal ini, sindrom nyeri berkurang 50-90%. Karena radiasi yang digunakan lebih lembut, tidak ada efek samping yang serupa dengan yang terjadi dalam pengobatan tumor.
Radiasi sinar-X (sinonimnya sinar-X) memiliki rentang panjang gelombang yang luas (dari 8·10 -6 hingga 10 -12 cm). Radiasi sinar-X terjadi ketika partikel bermuatan, paling sering elektron, mengalami perlambatan dalam medan listrik atom suatu zat. Kuanta yang terbentuk dalam hal ini memiliki energi yang berbeda-beda dan membentuk spektrum kontinu. Energi maksimum kuanta dalam spektrum tersebut sama dengan energi elektron yang datang. Dalam (cm.) energi maksimum kuanta sinar-X, dinyatakan dalam kiloelektron-volt, secara numerik sama dengan besarnya tegangan yang diterapkan pada tabung, dinyatakan dalam kilovolt. Ketika sinar-X melewati suatu zat, mereka berinteraksi dengan elektron atomnya. Untuk kuanta sinar-X dengan energi hingga 100 keV, jenis interaksi yang paling khas adalah efek fotolistrik. Sebagai hasil dari interaksi tersebut, energi kuantum dihabiskan sepenuhnya untuk merobek elektron dari kulit atom dan memberikan energi kinetik padanya. Ketika energi kuantum sinar-X meningkat, kemungkinan efek fotolistrik menurun dan proses hamburan kuantum oleh elektron bebas - yang disebut efek Compton - menjadi dominan. Sebagai hasil dari interaksi tersebut, elektron sekunder juga terbentuk dan, sebagai tambahan, sebuah kuantum dipancarkan dengan energi yang lebih rendah dari energi kuantum primer. Jika energi kuantum sinar-X melebihi satu megaelektron-volt, apa yang disebut efek berpasangan dapat terjadi, di mana elektron dan positron terbentuk (lihat). Akibatnya, ketika melewati suatu zat, energi radiasi sinar-X berkurang, yaitu intensitasnya berkurang. Karena penyerapan kuanta berenergi rendah lebih mungkin terjadi, radiasi sinar-X diperkaya dengan kuanta berenergi lebih tinggi. Sifat radiasi sinar-X ini digunakan untuk meningkatkan energi rata-rata kuanta, yaitu meningkatkan kekerasannya. Peningkatan kekerasan radiasi sinar-X dicapai dengan menggunakan filter khusus (lihat). Radiasi sinar-X digunakan untuk diagnostik sinar-X (lihat) dan (lihat). Lihat juga Radiasi pengion.
Radiasi sinar-X (sinonim: sinar-x, sinar-x) adalah radiasi elektromagnetik kuantum dengan panjang gelombang 250 hingga 0,025 A (atau kuanta energi dari 5·10 -2 hingga 5·10 2 keV). Pada tahun 1895 ditemukan oleh VK Roentgen. Daerah spektral radiasi elektromagnetik yang berdekatan dengan radiasi sinar-X, yang kuanta energinya melebihi 500 keV, disebut radiasi gamma (lihat); radiasi yang kuanta energinya di bawah 0,05 kev merupakan radiasi ultraviolet (lihat).
Jadi, mewakili sebagian kecil dari spektrum radiasi elektromagnetik yang luas, yang mencakup gelombang radio dan cahaya tampak, radiasi sinar-X, seperti radiasi elektromagnetik lainnya, merambat dengan kecepatan cahaya (dalam ruang hampa sekitar 300 ribu km/ detik) dan dicirikan oleh panjang gelombang λ ( jarak yang ditempuh radiasi dalam satu periode osilasi). Radiasi sinar-X juga memiliki sejumlah sifat gelombang lainnya (refraksi, interferensi, difraksi), tetapi sifat-sifat tersebut jauh lebih sulit diamati daripada radiasi dengan panjang gelombang lebih panjang: cahaya tampak, gelombang radio.
Spektrum sinar-X: a1 - spektrum bremsstrahlung kontinu pada 310 kV; a - spektrum rem kontinu pada 250 kV, a1 - spektrum disaring dengan 1 mm Cu, a2 - spektrum disaring dengan 2 mm Cu, garis tungsten seri b - K.
Untuk menghasilkan radiasi sinar-X, digunakan tabung sinar-X (lihat), di mana radiasi terjadi ketika elektron cepat berinteraksi dengan atom-atom zat anoda. Ada dua jenis radiasi sinar-X: bremsstrahlung dan karakteristik. Sinar-X Bremsstrahlung memiliki spektrum kontinu, mirip dengan cahaya putih biasa. Distribusi intensitas tergantung pada panjang gelombang (Gbr.) diwakili oleh kurva dengan maksimum; menuju gelombang panjang kurvanya turun datar, dan menuju gelombang pendek turun tajam dan berakhir pada panjang gelombang tertentu (λ0), yang disebut batas gelombang pendek dari spektrum kontinu. Nilai λ0 berbanding terbalik dengan tegangan pada tabung. Bremsstrahlung terjadi ketika elektron cepat berinteraksi dengan inti atom. Intensitas bremsstrahlung berbanding lurus dengan kuat arus anoda, kuadrat tegangan melintasi tabung dan nomor atom (Z) zat anoda.
Jika energi elektron yang dipercepat dalam tabung sinar-X melebihi nilai kritis zat anoda (energi ini ditentukan oleh tegangan Vcr kritis pada zat tersebut pada tabung), maka terjadi radiasi karakteristik. Spektrum karakteristiknya berjajar; garis spektralnya membentuk seri, ditandai dengan huruf K, L, M, N.
Deret K adalah panjang gelombang terpendek, deret L memiliki panjang gelombang lebih panjang, deret M dan N hanya diamati pada unsur berat (Vcr tungsten untuk deret K adalah 69,3 kV, untuk deret L - 12,1 kV). Karakteristik radiasi timbul sebagai berikut. Elektron cepat mengeluarkan elektron atom dari kulit dalamnya. Atom tereksitasi dan kemudian kembali ke keadaan dasar. Dalam hal ini, elektron dari kulit terluar yang kurang terikat mengisi ruang yang kosong di kulit dalam, dan foton radiasi karakteristik dipancarkan dengan energi yang sama dengan perbedaan antara energi atom dalam keadaan tereksitasi dan keadaan dasar. Perbedaan ini (dan karenanya energi foton) memiliki nilai tertentu yang merupakan karakteristik setiap elemen. Fenomena ini mendasari analisis spektral sinar-X terhadap unsur-unsur. Gambar tersebut menunjukkan spektrum garis tungsten dengan latar belakang spektrum bremsstrahlung yang kontinu.
Energi elektron yang dipercepat dalam tabung sinar-X diubah hampir seluruhnya menjadi energi panas (anoda menjadi sangat panas), hanya sebagian kecil (sekitar 1% pada tegangan mendekati 100 kV) yang diubah menjadi energi bremsstrahlung.
Penggunaan sinar-X dalam pengobatan didasarkan pada hukum penyerapan sinar-X oleh materi. Penyerapan radiasi sinar-X sama sekali tidak tergantung pada sifat optik zat penyerapnya. Kaca timbal yang tidak berwarna dan transparan, digunakan untuk melindungi personel di ruang rontgen, hampir menyerap sinar-x sepenuhnya. Sebaliknya, selembar kertas yang tidak tembus cahaya tidak akan melemahkan sinar X.
Intensitas berkas sinar-X homogen (yaitu, dengan panjang gelombang tertentu) yang melewati lapisan penyerap berkurang menurut hukum eksponensial (ex), di mana e adalah basis logaritma natural (2,718), dan eksponen x sama dengan produknya koefisien atenuasi massa (μ/p) cm 2 /g per ketebalan penyerap dalam g/cm 2 (di sini p adalah massa jenis zat dalam g/cm 3). Redaman radiasi sinar-X terjadi karena hamburan dan penyerapan. Oleh karena itu, koefisien redaman massa adalah jumlah dari koefisien serapan massa dan hamburan. Koefisien serapan massa meningkat tajam dengan meningkatnya nomor atom (Z) penyerap (sebanding dengan Z3 atau Z5) dan dengan bertambahnya panjang gelombang (sebanding dengan λ3). Ketergantungan pada panjang gelombang ini diamati dalam pita serapan, pada batas-batas yang menunjukkan lompatan koefisien.
Koefisien hamburan massa meningkat seiring dengan bertambahnya nomor atom suatu zat. Pada λ≥0.3Å koefisien hamburan tidak bergantung pada panjang gelombang, pada λ<0,ЗÅ он уменьшается с уменьшением λ.
Penurunan koefisien serapan dan hamburan dengan menurunnya panjang gelombang menyebabkan peningkatan daya tembus radiasi sinar-X. Koefisien penyerapan massa pada tulang [penyerapan terutama disebabkan oleh Ca 3 (PO 4) 2 ] hampir 70 kali lebih besar dibandingkan jaringan lunak, dimana penyerapan terutama disebabkan oleh air. Hal ini menjelaskan mengapa bayangan tulang terlihat begitu tajam dengan latar belakang jaringan lunak pada radiografi.
Perambatan berkas sinar-X yang tidak seragam melalui media apa pun, seiring dengan penurunan intensitas, disertai dengan perubahan komposisi spektral dan perubahan kualitas radiasi: bagian spektrum gelombang panjang adalah diserap lebih besar daripada bagian gelombang pendek, radiasi menjadi lebih seragam. Menyaring bagian spektrum gelombang panjang memungkinkan, selama terapi sinar-X pada lesi yang terletak jauh di dalam tubuh manusia, untuk meningkatkan rasio antara dosis dalam dan dosis permukaan (lihat filter sinar-X). Untuk mengkarakterisasi kualitas pancaran sinar-X yang tidak homogen, digunakan konsep "lapisan setengah atenuasi (L)" - lapisan zat yang melemahkan radiasi hingga setengahnya. Ketebalan lapisan ini tergantung pada tegangan pada tabung, ketebalan dan bahan filter. Untuk mengukur lapisan setengah atenuasi, digunakan plastik (energi hingga 12 keV), aluminium (20-100 keV), tembaga (60-300 keV), timbal dan tembaga (>300 keV). Untuk sinar-X yang dihasilkan pada tegangan 80-120 kV, kapasitas penyaringan 1 mm tembaga setara dengan 26 mm aluminium, 1 mm timbal setara dengan 50,9 mm aluminium.
Penyerapan dan hamburan radiasi sinar-X disebabkan oleh sifat selnya; Radiasi sinar-X berinteraksi dengan atom sebagai aliran sel (partikel) – foton yang masing-masing mempunyai energi tertentu (berbanding terbalik dengan panjang gelombang radiasi sinar-X). Kisaran energi foton sinar-X adalah 0,05-500 keV.
Penyerapan radiasi sinar-X disebabkan oleh efek fotolistrik: penyerapan foton oleh kulit elektron disertai dengan pelepasan elektron. Atom tereksitasi dan, kembali ke keadaan dasar, memancarkan radiasi karakteristik. Fotoelektron yang dipancarkan menghilangkan seluruh energi foton (dikurangi energi ikat elektron dalam atom).
Hamburan sinar-X disebabkan oleh elektron dalam medium hamburan. Perbedaan dibuat antara hamburan klasik (panjang gelombang radiasi tidak berubah, tetapi arah rambatnya berubah) dan hamburan dengan perubahan panjang gelombang - efek Compton (panjang gelombang radiasi yang tersebar lebih besar daripada panjang gelombang radiasi yang datang. ). Dalam kasus terakhir, foton berperilaku seperti bola yang bergerak, dan hamburan foton terjadi, menurut ekspresi kiasan Comton, seperti bermain biliar dengan foton dan elektron: bertabrakan dengan elektron, foton mentransfer sebagian energinya ke elektron dan tersebar, memiliki energi lebih sedikit (dengan demikian, panjang gelombang radiasi yang tersebar meningkat), sebuah elektron terbang keluar dari atom dengan energi mundur (elektron ini disebut elektron Compton, atau elektron mundur). Penyerapan energi sinar-X terjadi selama pembentukan elektron sekunder (Compton dan fotoelektron) dan transfer energi ke elektron tersebut. Energi radiasi sinar-X yang ditransfer ke suatu satuan massa suatu zat menentukan dosis radiasi sinar-X yang diserap. Satuan dosis ini 1 rad sama dengan 100 erg/g. Karena energi yang diserap, sejumlah proses sekunder terjadi pada zat penyerap, yang penting untuk dosimetri sinar-X, karena pada proses inilah metode pengukuran radiasi sinar-X didasarkan. (lihat Dosimetri).
Semua gas dan banyak cairan, semikonduktor dan dielektrik meningkatkan konduktivitas listrik ketika terkena sinar-X. Konduktivitas terdeteksi oleh bahan isolasi terbaik: parafin, mika, karet, amber. Perubahan konduktivitas disebabkan oleh ionisasi medium, yaitu pemisahan molekul netral menjadi ion positif dan negatif (ionisasi dihasilkan oleh elektron sekunder). Ionisasi di udara digunakan untuk menentukan dosis paparan sinar-X (dosis di udara), yang diukur dalam roentgen (lihat Dosis Radiasi Pengion). Pada dosis 1 r, dosis serap di udara adalah 0,88 rad.
Di bawah pengaruh radiasi sinar-X, sebagai akibat dari eksitasi molekul suatu zat (dan selama rekombinasi ion), dalam banyak kasus pancaran cahaya yang terlihat dari suatu zat tereksitasi. Pada radiasi sinar-X intensitas tinggi, cahaya tampak diamati di udara, kertas, parafin, dll. (dengan pengecualian logam). Hasil pendaran tampak tertinggi disediakan oleh fosfor kristal seperti Zn·CdS·Ag-fosfor dan lainnya yang digunakan untuk layar fluoroskopi.
Di bawah pengaruh radiasi sinar-X, berbagai proses kimia juga dapat terjadi dalam suatu zat: penguraian senyawa perak halida (efek fotografi yang digunakan dalam fotografi sinar-X), penguraian air dan larutan hidrogen peroksida dalam air, perubahan sifat. seluloid (kekeruhan dan pelepasan kapur barus), parafin (kekeruhan dan pemutihan).
Sebagai hasil dari konversi sempurna, seluruh energi yang diserap oleh zat kimia inert, radiasi sinar-X, diubah menjadi panas. Mengukur jumlah panas yang sangat kecil memerlukan metode yang sangat sensitif, namun merupakan metode utama untuk pengukuran absolut radiasi sinar-X.
Efek biologis sekunder dari paparan radiasi sinar-X adalah dasar dari terapi sinar-X medis (lihat). Radiasi sinar-X, yang kuanta 6-16 keV (panjang gelombang efektif 2 hingga 5 Å), hampir seluruhnya diserap oleh jaringan kulit tubuh manusia; ini disebut sinar batas, atau terkadang sinar Bucca (lihat sinar Bucca). Untuk terapi sinar-X dalam, digunakan radiasi terfilter keras dengan kuanta energi efektif 100 hingga 300 keV.
Efek biologis radiasi sinar-X harus diperhitungkan tidak hanya selama terapi sinar-X, tetapi juga selama diagnostik sinar-X, serta dalam semua kasus kontak dengan radiasi sinar-X lainnya yang memerlukan penggunaan proteksi radiasi. (melihat).
BADAN FEDERAL UNTUK PENDIDIKAN RF
LEMBAGA PENDIDIKAN NEGARA
PENDIDIKAN PROFESIONAL TINGGI
INSTITUT BAJA DAN PADUAN NEGARA MOSKOW
(UNIVERSITAS TEKNOLOGI)
CABANG NOVOTROITSKY
Departemen OED
PEKERJAAN KURSUS
Disiplin: Fisika
Topik: X-RAY
Siswa: Nedorezova N.A.
Golongan: EiU-2004-25, No. Z.K.: 04N036
Diperiksa oleh: Ozhegova S.M.
Perkenalan
Bab 1. Penemuan Sinar-X
1.1 Biografi Roentgen Wilhelm Conrad
1.2 Penemuan sinar-X
Bab 2. Radiasi sinar-X
2.1 Sumber sinar-X
2.2 Sifat sinar-X
2.3 Deteksi sinar-X
2.4 Penggunaan sinar-X
Bab 3. Penerapan sinar-X dalam metalurgi
3.1 Analisis ketidaksempurnaan struktur kristal
3.2 Analisis spektral
Kesimpulan
Daftar sumber yang digunakan
Aplikasi
Jarang ada orang yang tidak melewati ruang rontgen. Gambar sinar-X sudah tidak asing lagi bagi semua orang. Tahun 1995 menandai peringatan seratus tahun penemuan ini. Sulit membayangkan besarnya minat yang ditimbulkannya seabad yang lalu. Di tangan seorang pria ada sebuah alat yang memungkinkan untuk melihat yang tak kasat mata.
Radiasi tak terlihat ini, yang mampu menembus, meskipun pada tingkat yang berbeda-beda, ke semua zat, mewakili radiasi elektromagnetik dengan panjang gelombang sekitar 10 -8 cm, disebut radiasi sinar-X, untuk menghormati Wilhelm Roentgen yang menemukannya.
Seperti cahaya tampak, sinar-X menyebabkan film fotografi menjadi hitam. Properti ini penting untuk kedokteran, industri dan penelitian ilmiah. Melewati objek yang diteliti dan kemudian jatuh ke film fotografi, radiasi sinar-X menggambarkan struktur internalnya. Karena daya tembus radiasi sinar-X bervariasi untuk bahan yang berbeda, bagian objek yang kurang transparan menghasilkan area yang lebih terang dalam foto dibandingkan bagian yang dapat ditembus dengan baik oleh radiasi. Dengan demikian, jaringan tulang kurang transparan terhadap sinar-X dibandingkan jaringan yang menyusun kulit dan organ dalam. Oleh karena itu, pada x-ray, tulang akan tampak sebagai area yang lebih terang dan lokasi fraktur, yang kurang transparan terhadap radiasi, dapat dideteksi dengan mudah. Sinar-X juga digunakan dalam kedokteran gigi untuk mendeteksi karies dan abses pada akar gigi, serta dalam industri untuk mendeteksi retakan pada coran, plastik dan karet, dalam kimia untuk menganalisis senyawa, dan dalam fisika untuk mempelajari struktur kristal.
Penemuan Roentgen diikuti oleh eksperimen peneliti lain yang menemukan banyak sifat dan penerapan baru dari radiasi ini. Kontribusi besar diberikan oleh M. Laue, W. Friedrich dan P. Knipping, yang pada tahun 1912 mendemonstrasikan difraksi sinar-X yang melewati kristal; W. Coolidge, yang pada tahun 1913 menemukan tabung sinar-X vakum tinggi dengan katoda yang dipanaskan; G. Moseley, yang pada tahun 1913 menetapkan hubungan antara panjang gelombang radiasi dan nomor atom suatu unsur; G. dan L. Bragg, yang menerima Hadiah Nobel pada tahun 1915 karena mengembangkan dasar-dasar analisis struktur sinar-X.
Tujuan dari tugas mata kuliah ini adalah untuk mempelajari fenomena radiasi sinar-X, sejarah penemuan, sifat-sifatnya dan mengidentifikasi ruang lingkup penerapannya.
Wilhelm Conrad Roentgen lahir pada tanggal 17 Maret 1845 di wilayah Jerman yang berbatasan dengan Belanda, di kota Lenepe. Ia menerima pendidikan tekniknya di Zurich di Sekolah Tinggi Teknik (Politeknik) yang sama tempat Einstein kemudian belajar. Kecintaannya pada fisika memaksanya, setelah lulus sekolah pada tahun 1866, untuk melanjutkan pendidikan fisika.
Setelah mempertahankan disertasinya untuk gelar Doktor Filsafat pada tahun 1868, ia bekerja sebagai asisten di departemen fisika, pertama di Zurich, kemudian di Giessen, dan kemudian di Strasbourg (1874-1879) di bawah Kundt. Di sini Roentgen melewati sekolah eksperimen yang bagus dan menjadi eksperimen kelas satu. Roentgen melakukan beberapa penelitian penting bersama muridnya, salah satu pendiri fisika Soviet A.F. aku tidak tahu.
Penelitian ilmiah berkaitan dengan elektromagnetisme, fisika kristal, optik, fisika molekuler.
Pada tahun 1895 ia menemukan radiasi dengan panjang gelombang lebih pendek dari sinar ultraviolet (sinar-X), yang kemudian disebut sinar-X, dan mempelajari sifat-sifatnya: kemampuan untuk memantulkan, menyerap, mengionisasi udara, dll. Dia mengusulkan desain tabung yang benar untuk menghasilkan sinar-X - antikatoda platina miring dan katoda cekung: dia adalah orang pertama yang mengambil foto menggunakan sinar-X. Ia menemukan medan magnet dielektrik yang bergerak dalam medan listrik (yang disebut “arus sinar-X”) pada tahun 1885. Pengalamannya dengan jelas menunjukkan bahwa medan magnet diciptakan oleh muatan yang bergerak, dan penting untuk penciptaan medan magnet. teori elektronik oleh X. Lorentz Sejumlah besar karya Roentgen dikhususkan untuk mempelajari sifat-sifat cairan, gas, kristal, fenomena elektromagnetik, menemukan hubungan antara fenomena listrik dan optik dalam kristal.Untuk penemuan sinar yang menyandang namanya , Roentgen adalah fisikawan pertama yang dianugerahi Hadiah Nobel pada tahun 1901.
Dari tahun 1900 hingga hari-hari terakhir hidupnya (meninggal pada 10 Februari 1923), ia bekerja di Universitas Munich.
Akhir abad ke-19 ditandai dengan meningkatnya minat terhadap fenomena aliran listrik melalui gas. Faraday juga secara serius mempelajari fenomena ini, mendeskripsikan berbagai bentuk pelepasan, dan menemukan ruang gelap dalam kolom gas yang dijernihkan. Ruang gelap Faraday memisahkan cahaya katoda kebiruan dari cahaya anodik merah muda.
Peningkatan lebih lanjut dalam penghalusan gas secara signifikan mengubah sifat cahaya. Ahli matematika Plücker (1801-1868) menemukan pada tahun 1859, pada ruang hampa yang cukup kuat, seberkas sinar kebiruan lemah yang memancar dari katoda, mencapai anoda dan menyebabkan kaca tabung bersinar. Murid Plücker, Hittorf (1824-1914) pada tahun 1869 melanjutkan penelitian gurunya dan menunjukkan bahwa bayangan berbeda muncul pada permukaan fluoresen tabung jika benda padat ditempatkan di antara katoda dan permukaan ini.
Goldstein (1850-1931), mempelajari sifat-sifat sinar, menyebutnya sinar katoda (1876). Tiga tahun kemudian, William Crookes (1832-1919) membuktikan sifat material dari sinar katoda dan menyebutnya sebagai “materi radiasi,” suatu zat dalam keadaan khusus keempat. Buktinya meyakinkan dan visual. Eksperimen dengan “tabung Crookes” kemudian dilakukan didemonstrasikan di semua kelas fisika. Pembelokan berkas katoda oleh medan magnet dalam tabung Crookes menjadi demonstrasi klasik di sekolah.
Namun percobaan tentang defleksi listrik sinar katoda tidak begitu meyakinkan. Hertz tidak mendeteksi penyimpangan tersebut dan sampai pada kesimpulan bahwa sinar katoda adalah proses osilasi dalam eter. Murid Hertz, F. Lenard, yang bereksperimen dengan sinar katoda, menunjukkan pada tahun 1893 bahwa sinar tersebut melewati jendela yang dilapisi aluminium foil dan menyebabkan cahaya di ruang di belakang jendela. Hertz mendedikasikan artikel terakhirnya, yang diterbitkan pada tahun 1892, tentang fenomena lewatnya sinar katoda melalui benda logam tipis. Artikel tersebut dimulai dengan kata-kata:
“Sinar katoda berbeda dari cahaya dalam hal yang signifikan sehubungan dengan kemampuannya untuk menembus benda padat.” Menggambarkan hasil percobaan pada lintasan sinar katoda melalui daun emas, perak, platinum, aluminium, dll., Hertz mencatat bahwa dia melakukannya tidak mengamati adanya perbedaan khusus pada fenomena tersebut. Sinar tidak melewati daun secara lurus, tetapi dihamburkan secara difraksi. Sifat sinar katoda masih belum jelas.
Dengan tabung Crookes, Lenard, dan lainnya inilah profesor Würzburg Wilhelm Conrad Roentgen bereksperimen pada akhir tahun 1895. Suatu ketika, di akhir percobaan, menutup tabung dengan penutup karton hitam, mematikan lampu, tetapi tidak namun mematikan induktor yang memberi daya pada tabung, dia melihat cahaya layar dari barium sinoksida yang terletak di dekat tabung. Karena keadaan ini, Roentgen mulai bereksperimen dengan layar. Dalam laporan pertamanya, “On a New Kind of Rays,” tertanggal 28 Desember 1895, dia menulis tentang eksperimen pertama ini: “Sepotong kertas dilapisi dengan barium platinum sulfur dioksida, ketika didekatkan ke tabung yang ditutupi dengan penutup yang terbuat dari karton hitam tipis yang cukup rapat, dengan setiap pelepasannya ia berkedip dengan cahaya terang: ia mulai berpendar. Fluoresensi terlihat jika cukup gelap dan tidak bergantung pada apakah kertas disajikan dengan sisi dilapisi barium biru oksida atau tidak dilapisi barium biru oksida. Fluoresensi terlihat bahkan pada jarak dua meter dari tabung.”
Pemeriksaan yang cermat menunjukkan bahwa Roentgen “bahwa karton hitam, yang tidak transparan terhadap sinar tampak dan ultraviolet matahari, atau terhadap sinar busur listrik, ditembus oleh suatu zat yang menyebabkan fluoresensi.” Roentgen memeriksa daya tembus “zat” ini. " yang ia sebut sebagai "sinar-X" singkatnya, untuk berbagai zat. Ia menemukan bahwa sinar tersebut dapat melewati kertas, kayu, karet keras, lapisan tipis logam dengan bebas, tetapi sangat terhambat oleh timah.
Dia kemudian menggambarkan pengalaman sensasional tersebut:
“Jika Anda memegang tangan Anda di antara tabung pelepasan dan layar, Anda dapat melihat bayangan gelap tulang dalam garis samar bayangan tangan itu sendiri.” Ini adalah pemeriksaan fluoroskopi pertama pada tubuh manusia. gambar X-ray pertama dengan mengaplikasikannya ke tangannya.
Gambar-gambar ini memberikan kesan yang sangat besar; penemuannya belum selesai, dan diagnostik sinar-X telah memulai perjalanannya. “Laboratorium saya dibanjiri dokter yang membawa pasien yang mencurigai mereka mempunyai jarum di berbagai bagian tubuh,” tulis fisikawan Inggris Schuster.
Setelah percobaan pertama, Roentgen dengan tegas menetapkan bahwa sinar-X berbeda dari sinar katoda, sinar-X tidak membawa muatan dan tidak dibelokkan oleh medan magnet, tetapi tereksitasi oleh sinar katoda." Sinar-X tidak identik dengan sinar katoda. , tapi tereksitasi oleh mereka di dinding kaca tabung pelepasan”, tulis Roentgen.
Dia juga menemukan bahwa mereka tereksitasi tidak hanya pada kaca, tetapi juga pada logam.
Setelah menyebutkan hipotesis Hertz-Lennard bahwa sinar katoda “adalah fenomena yang terjadi di eter,” Roentgen menunjukkan bahwa “kita dapat mengatakan hal serupa tentang sinar kita.” Namun, ia tidak dapat menemukan sifat gelombang dari sinar tersebut; sinar tersebut “berperilaku berbeda dari sinar ultraviolet, sinar tampak, dan inframerah yang dikenal sampai sekarang.” Dalam sifat kimia dan pendarannya, menurut Roentgen, sinar tersebut mirip dengan sinar ultraviolet. pesan pertamanya, dia menyatakan asumsi yang ditinggalkan kemudian bahwa itu mungkin gelombang longitudinal di eter.
Penemuan Roentgen membangkitkan minat besar dalam dunia ilmiah. Eksperimennya diulangi di hampir semua laboratorium di dunia. Di Moskow hal itu diulangi oleh P.N. Lebedev. Di St. Petersburg, penemu radio A.S. Popov bereksperimen dengan sinar-X, mendemonstrasikannya pada kuliah umum, dan memperoleh berbagai gambar sinar-X. Di Cambridge D.D. Thomson segera menggunakan efek ionisasi sinar-X untuk mempelajari aliran listrik melalui gas. Penelitiannya mengarah pada penemuan elektron.
Radiasi sinar-X adalah radiasi pengion elektromagnetik yang menempati wilayah spektral antara radiasi gamma dan ultraviolet dalam panjang gelombang 10 -4 hingga 10 3 (dari 10 -12 hingga 10 -5 cm).R. aku. dengan panjang gelombang λ< 2 условно называются жёсткими, с λ >2 - lembut.
Sumber sinar X yang paling umum adalah tabung sinar X.
Tabung sinar-X digunakan dalam analisis struktur sinar-X
Karakteristik utama tabung sinar-X adalah tegangan percepatan maksimum yang diizinkan (1-500 kV), arus elektron (0,01 mA - 1A), daya spesifik yang dihamburkan oleh anoda (10-10 4 W/mm 2), total konsumsi daya (0,002 W - 60 kW) dan ukuran fokus (1 µm - 10 mm). Efisiensi tabung sinar-X adalah 0,1-3%.
Beberapa isotop radioaktif juga dapat berfungsi sebagai sumber sinar-X.
Sinkronisasi dan cincin penyimpan elektron dengan energi beberapa GeV dapat berfungsi sebagai sumber sinar-X lembut dengan orde puluhan dan ratusan. Intensitas radiasi sinar-X dari sinkrotron melebihi intensitas tabung sinar-X di wilayah spektrum ini sebesar 2-3 kali lipat.
Sumber alami sinar-X adalah Matahari dan benda luar angkasa lainnya.
Tergantung pada mekanisme pembangkitan sinar-X, spektrumnya dapat berupa kontinu (bremsstrahlung) atau garis (karakteristik). Spektrum sinar-X kontinu dipancarkan oleh partikel bermuatan cepat sebagai akibat perlambatannya ketika berinteraksi dengan atom target; spektrum ini mencapai intensitas yang signifikan hanya ketika target dibombardir dengan elektron. Intensitas sinar-X bremsstrahlung didistribusikan ke semua frekuensi hingga batas frekuensi tinggi 0, di mana energi foton h 0 (h adalah konstanta Planck
Radiasi garis terjadi setelah ionisasi atom dengan pengusiran elektron dari salah satu kulit bagian dalamnya. Ionisasi tersebut dapat terjadi akibat tumbukan suatu atom dengan partikel cepat seperti elektron (sinar-X primer), atau penyerapan foton oleh atom (sinar-X fluoresen). Atom terionisasi berada dalam keadaan kuantum awal pada salah satu tingkat energi tinggi dan setelah 10 -16 -10 -15 detik ia berpindah ke keadaan akhir dengan energi lebih rendah. Dalam hal ini, atom dapat memancarkan kelebihan energi berupa foton dengan frekuensi tertentu. Frekuensi garis-garis pada spektrum radiasi tersebut merupakan ciri atom-atom setiap unsur, oleh karena itu spektrum garis sinar-X disebut ciri. Ketergantungan frekuensi garis spektrum ini pada nomor atom Z ditentukan oleh hukum Moseley.
Hukum Moseley, hukum yang menghubungkan frekuensi garis spektrum karakteristik radiasi sinar-X suatu unsur kimia dengan nomor atomnya. Secara eksperimental ditetapkan oleh G. Moseley
dimana R adalah konstanta Rydberg
Hukum Moseley adalah bukti tak terbantahkan tentang penempatan unsur yang benar dalam tabel periodik unsur
Sesuai dengan hukum Moseley, spektrum karakteristik sinar-X tidak mengungkapkan pola periodik yang melekat pada spektrum optik. Hal ini menunjukkan bahwa kulit elektron internal atom semua unsur, yang muncul dalam spektrum sinar-X karakteristik, memiliki struktur yang serupa.
Eksperimen selanjutnya mengungkapkan beberapa penyimpangan dari ketergantungan linier untuk kelompok transisi unsur yang terkait dengan perubahan urutan pengisian unsur luar cangkang elektronik, serta atom berat, yang muncul sebagai akibat dari efek relativistik (dijelaskan secara kondisional oleh fakta bahwa kecepatan internal sebanding dengan kecepatan cahaya).
Bergantung pada sejumlah faktor - jumlah nukleon dalam inti (pergeseran isotonik), keadaan kulit elektron terluar (pergeseran kimia), dll. - posisi garis spektral pada diagram Moseley mungkin sedikit berubah. Mempelajari pergeseran ini memungkinkan kita memperoleh informasi rinci tentang atom.
Sinar-X Bremsstrahlung yang dipancarkan oleh target yang sangat tipis terpolarisasi sempurna mendekati 0; Ketika 0 berkurang, derajat polarisasi menurun. Radiasi karakteristik biasanya tidak terpolarisasi.
Ketika sinar-X berinteraksi dengan materi, efek fotolistrik dapat terjadi.
Ketika sinar-X melewati lapisan zat dengan ketebalan x, intensitas awalnya I 0 berkurang hingga nilai I = I 0 e - μ x di mana μ adalah koefisien atenuasi. Melemahnya I terjadi karena dua proses: penyerapan foton sinar-X oleh materi dan perubahan arahnya selama hamburan. Di wilayah spektrum gelombang panjang, serapan sinar-X mendominasi, di wilayah gelombang pendek hamburannya mendominasi. Derajat serapan meningkat pesat dengan meningkatnya Z dan λ. Misalnya, sinar-X keras dengan bebas menembus lapisan udara ~ 10 cm; pelat aluminium setebal 3 cm melemahkan sinar-X dengan λ = 0,027 setengahnya; sinar-X lembut diserap secara signifikan di udara dan penggunaan serta penelitiannya hanya mungkin dilakukan dalam ruang hampa atau dalam gas dengan daya serap lemah (misalnya, He). Ketika sinar-X diserap, atom-atom zat menjadi terionisasi.
Efek sinar-X pada organisme hidup dapat menguntungkan atau merugikan tergantung pada ionisasi yang ditimbulkannya pada jaringan. Karena penyerapan sinar-X bergantung pada λ, intensitasnya tidak dapat digunakan sebagai ukuran efek biologis sinar-X. Pengukuran sinar-X digunakan untuk mengukur secara kuantitatif pengaruh sinar-X terhadap suatu materi.
Hamburan sinar-X di daerah Z besar dan λ terjadi terutama tanpa mengubah λ dan disebut hamburan koheren, dan di daerah Z kecil dan λ, biasanya meningkat (hamburan tidak koheren). Ada 2 jenis hamburan sinar-X yang tidak koheren - Compton dan Raman. Pada hamburan Compton yang bersifat hamburan sel inelastis, akibat hilangnya sebagian energi oleh foton sinar-X, elektron mundur terbang keluar dari kulit atom. Dalam hal ini, energi foton berkurang dan arahnya berubah; perubahan λ tergantung pada sudut hamburan. Selama hamburan Raman foton sinar-X berenergi tinggi pada atom ringan, sebagian kecil energinya dihabiskan untuk mengionisasi atom dan arah gerak foton berubah. Perubahan foton tersebut tidak bergantung pada sudut hamburan.
Indeks bias n untuk sinar-X berbeda dari 1 dengan jumlah yang sangat kecil δ = 1-n ≈ 10 -6 -10 -5. Kecepatan fasa sinar-X dalam medium lebih besar dibandingkan kecepatan cahaya dalam ruang hampa. Lendutan sinar-X ketika berpindah dari satu medium ke medium lainnya sangat kecil (busur beberapa menit). Ketika sinar-X jatuh dari ruang hampa ke permukaan benda dengan sudut yang sangat kecil, sinar-X tersebut dipantulkan seluruhnya ke luar.
Mata manusia tidak sensitif terhadap sinar-X. sinar-X
Sinar tersebut direkam menggunakan film fotografi sinar-X khusus yang mengandung Ag dan Br dalam jumlah yang meningkat. Di wilayah λ<0,5 чувствительность этих плёнок быстро падает и может быть
искусственно повышена плотно прижатым к плёнке флуоресцирующим экраном. В
области λ>5, sensitivitas film fotografi positif biasa cukup tinggi, dan butirannya jauh lebih kecil daripada butiran film sinar-X, sehingga meningkatkan resolusi. Pada λ orde puluhan dan ratusan, sinar-X hanya bekerja pada lapisan permukaan tertipis dari fotoemulsi; Untuk meningkatkan sensitivitas film, film ini disensitisasi dengan minyak luminescent. Dalam diagnostik sinar-X dan deteksi cacat, elektrofotografi terkadang digunakan untuk merekam sinar-X.
Sinar-X dengan intensitas tinggi dapat direkam menggunakan ruang ionisasi
Sinar-X paling banyak digunakan dalam pengobatan untuk diagnostik sinar-X.
Analisis struktur sinar-X
Mikroskop sinar-X
Sinar-X yang datang dari luar angkasa membawa informasi tentang komposisi kimia benda kosmik dan proses fisik yang terjadi di luar angkasa. Astronomi sinar-X mempelajari sinar-X kosmik.
Salah satu tugas utama analisis difraksi sinar-X adalah menentukan komposisi bahan atau fasa suatu bahan. Metode difraksi sinar-X bersifat langsung dan ditandai dengan keandalan yang tinggi, kecepatan dan relatif murah. Metode ini tidak memerlukan jumlah besar zat, analisis dapat dilakukan tanpa merusak bagian tersebut. Area penerapan analisis fase kualitatif sangat beragam, baik untuk penelitian maupun pengendalian dalam produksi. Anda dapat memeriksa komposisi bahan awal produksi metalurgi, produk sintesis, pemrosesan, hasil perubahan fasa selama perlakuan termal dan kimia-termal, menganalisis berbagai pelapis, film tipis, dll.
Setiap fase, yang memiliki struktur kristalnya sendiri, dicirikan oleh serangkaian nilai diskrit jarak antarplanar d/n, yang hanya melekat pada fase ini, dari maksimum dan di bawahnya. Sebagai berikut dari persamaan Wulff-Bragg, setiap nilai jarak antarplanar berhubungan dengan garis pada pola difraksi sinar-x dari sampel polikristalin pada sudut tertentu θ (untuk panjang gelombang tertentu λ). Jadi, himpunan jarak antarplanar tertentu untuk setiap fase dalam pola difraksi sinar-X akan sesuai dengan sistem garis tertentu (difraksi maxima). Intensitas relatif garis-garis ini dalam pola difraksi sinar-X terutama bergantung pada struktur fase. Oleh karena itu, dengan menentukan letak garis-garis pada citra sinar-X (sudutnya θ) dan mengetahui panjang gelombang radiasi pada saat pengambilan citra sinar-X, kita dapat menentukan nilai jarak antarplanar d/ n menggunakan rumus Wulff-Bragg:
/n = λ/ (2sin θ). (1)
Dengan menentukan himpunan d/n untuk bahan yang diteliti dan membandingkannya dengan data d/n yang telah diketahui sebelumnya untuk zat murni dan berbagai senyawanya, maka dimungkinkan untuk menentukan fasa mana yang membentuk bahan tersebut. Harus ditekankan bahwa yang ditentukan adalah fasanya, dan bukan komposisi kimianya, tetapi komposisi kimianya kadang-kadang dapat disimpulkan jika terdapat data tambahan mengenai komposisi unsur suatu fasa tertentu. Tugas analisis fase kualitatif sangat disederhanakan jika komposisi kimia bahan yang dipelajari diketahui, karena asumsi awal dapat dibuat tentang fase yang mungkin terjadi dalam kasus tertentu.
Hal utama untuk analisis fase adalah mengukur d/n dan intensitas garis secara akurat. Meskipun hal ini pada prinsipnya lebih mudah dicapai dengan menggunakan difraktometer, metode foto untuk analisis kualitatif mempunyai beberapa keunggulan, terutama dalam hal sensitivitas (kemampuan untuk mendeteksi keberadaan sejumlah kecil fase dalam sampel), serta kesederhanaan metodenya. teknik eksperimental.
Perhitungan d/n dari pola difraksi sinar-x dilakukan dengan menggunakan persamaan Wulff-Bragg.
Nilai λ pada persamaan ini biasanya menggunakan λ α rata-rata K-series:
λ α av = (2λ α1 + λ α2) /3 (2)
Terkadang garis K α1 digunakan. Menentukan sudut difraksi θ untuk semua garis foto sinar-X memungkinkan Anda menghitung d/n menggunakan persamaan (1) dan memisahkan garis β (jika tidak ada filter untuk (sinar β).
Semua bahan kristal tunggal dan, khususnya, polikristalin nyata mengandung ketidaksempurnaan struktural tertentu (cacat titik, dislokasi, berbagai jenis antarmuka, tekanan mikro dan makro), yang memiliki pengaruh yang sangat kuat pada semua sifat dan proses yang sensitif terhadap struktur.
Ketidaksempurnaan struktural menyebabkan gangguan pada kisi kristal yang sifatnya berbeda dan, sebagai konsekuensinya, berbagai jenis perubahan pola difraksi: perubahan jarak antar atom dan antarplanar menyebabkan pergeseran maksimum difraksi, tekanan mikro dan dispersi substruktur menyebabkan perluasan maksimum difraksi, mikrodistorsi kisi menyebabkan perubahan intensitas maksimum ini, adanya dislokasi menyebabkan fenomena anomali selama lewatnya sinar-X dan, akibatnya, ketidakhomogenan lokal yang kontras pada topogram sinar-X, dll.
Hasilnya, analisis difraksi sinar-X adalah salah satu metode paling informatif untuk mempelajari ketidaksempurnaan struktural, jenis dan konsentrasinya, serta sifat distribusinya.
Metode difraksi sinar-X langsung tradisional, yang diterapkan pada difraktometer stasioner, karena fitur desainnya, memungkinkan penentuan tegangan dan regangan secara kuantitatif hanya pada sampel kecil yang dipotong dari bagian atau benda.
Oleh karena itu, saat ini terdapat transisi dari difraktometer sinar-X stasioner ke portabel berukuran kecil, yang memberikan penilaian tegangan pada material suatu bagian atau benda tanpa kerusakan pada tahap pembuatan dan pengoperasiannya.
Difraktometer sinar-X portabel dari seri DRP*1 memungkinkan Anda memantau tegangan sisa dan efektif pada sebagian besar, produk, dan struktur tanpa kerusakan
Program di lingkungan Windows memungkinkan tidak hanya untuk menentukan tegangan menggunakan metode “sin 2 ψ” secara real time, tetapi juga untuk memantau perubahan komposisi fase dan tekstur. Detektor koordinat linier menyediakan registrasi simultan pada sudut difraksi 2θ = 43°. Tabung sinar-X berukuran kecil tipe "Fox" dengan luminositas tinggi dan daya rendah (5 W) menjamin keamanan radiologi perangkat, dimana pada jarak 25 cm dari area iradiasi tingkat radiasi sama dengan tingkat latar belakang alami. Perangkat seri DRP digunakan dalam menentukan tegangan pada berbagai tahap pembentukan logam, selama pemotongan, penggilingan, perlakuan panas, pengelasan, pengerasan permukaan untuk mengoptimalkan operasi teknologi ini. Memantau penurunan tingkat tegangan tekan sisa yang diinduksi pada produk dan struktur kritis selama pengoperasiannya memungkinkan produk dihentikan penggunaannya sebelum dihancurkan, sehingga mencegah kemungkinan kecelakaan dan bencana.
Serta menentukan struktur kristal atom dan komposisi fasa bahan pembuatnya karakteristik penuh Penting untuk menentukan komposisi kimianya.
Semakin banyak, berbagai metode analisis spektral instrumental digunakan dalam praktik untuk tujuan ini. Masing-masing mempunyai kelebihan dan aplikasinya masing-masing.
Salah satu persyaratan penting dalam banyak kasus adalah bahwa metode yang digunakan menjamin keamanan objek yang dianalisis; Metode analisis inilah yang dibahas pada bagian ini. Kriteria berikutnya yang digunakan untuk memilih metode analisis yang dijelaskan dalam bagian ini adalah lokalitasnya.
Metode analisis spektral sinar-X fluoresen didasarkan pada penetrasi radiasi sinar-X yang cukup keras (dari tabung sinar-X) ke dalam objek yang dianalisis, menembus lapisan dengan ketebalan sekitar beberapa mikrometer. Karakteristik radiasi sinar-X yang muncul pada suatu benda memungkinkan diperolehnya data rata-rata komposisi kimianya.
Untuk menentukan komposisi unsur suatu zat, Anda dapat menggunakan analisis spektrum karakteristik radiasi sinar-X dari sampel yang ditempatkan pada anoda tabung sinar-X dan dibombardir dengan elektron - metode emisi, atau analisis dari spektrum radiasi sinar-X sekunder (fluoresen) dari sampel yang diiradiasi dengan sinar-X keras dari tabung sinar-X atau sumber lain - metode fluoresen.
Kerugian dari metode emisi adalah, pertama, perlunya menempatkan sampel pada anoda tabung sinar-X dan kemudian memompanya keluar dengan pompa vakum; Jelasnya, metode ini tidak cocok untuk zat yang mudah melebur dan mudah menguap. Kelemahan kedua terkait dengan fakta bahwa benda tahan api pun dapat rusak akibat pemboman elektron. Metode fluoresen bebas dari kelemahan ini dan oleh karena itu mempunyai penerapan yang lebih luas. Keuntungan metode fluoresen juga adalah tidak adanya radiasi bremsstrahlung, yang meningkatkan sensitivitas analisis. Perbandingan panjang gelombang yang diukur dengan tabel garis spektral unsur kimia menjadi dasar analisis kualitatif, dan nilai relatif intensitas garis spektral berbagai unsur yang membentuk zat sampel menjadi dasar analisis kuantitatif. Dari pemeriksaan mekanisme eksitasi karakteristik radiasi sinar-X, jelas bahwa radiasi suatu rangkaian tertentu (K atau L, M, dsb.) timbul secara bersamaan, dan perbandingan intensitas garis dalam rangkaian tersebut selalu konstan. . Oleh karena itu, keberadaan suatu unsur tertentu ditentukan bukan oleh garis-garis individual, melainkan oleh serangkaian garis secara keseluruhan (kecuali yang terlemah, dengan memperhatikan kandungan unsur tertentu). Untuk elemen yang relatif ringan, analisis garis seri K digunakan, untuk elemen berat - garis seri L; dalam kondisi yang berbeda (tergantung pada peralatan yang digunakan dan elemen yang dianalisis), wilayah spektrum karakteristik yang berbeda mungkin paling sesuai.
Fitur utama analisis spektral sinar-X adalah sebagai berikut.
Kesederhanaan spektrum karakteristik sinar-X bahkan untuk unsur berat (dibandingkan dengan spektrum optik), yang menyederhanakan analisis (jumlah garis yang sedikit; kesamaan dalam susunan relatifnya; dengan peningkatan bilangan urut, terjadi pergeseran spektrum secara alami ke wilayah gelombang pendek, kesederhanaan komparatif analisis kuantitatif).
Kemerdekaan panjang gelombang dari keadaan atom unsur yang dianalisis (bebas atau dalam senyawa kimia). Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa munculnya karakteristik radiasi sinar-X dikaitkan dengan eksitasi tingkat elektronik internal, yang dalam banyak kasus praktis tidak berubah tergantung pada derajat ionisasi atom.
Kemampuan untuk memisahkan dalam analisis tanah jarang dan beberapa unsur lain yang memiliki perbedaan spektrum kecil dalam rentang optik karena kesamaan struktur elektronik kulit terluar dan perbedaan yang sangat kecil dalam sifat kimianya.
Metode spektroskopi fluoresensi sinar-X bersifat “non-destruktif”, sehingga memiliki keunggulan dibandingkan metode spektroskopi optik konvensional ketika menganalisis sampel tipis - lembaran logam tipis, foil, dll.
Spektrometer fluoresensi sinar-X telah banyak digunakan di perusahaan metalurgi, termasuk spektrometer multisaluran atau kuantometer yang menyediakan analisis kuantitatif cepat unsur-unsur (dari Na atau Mg ke U) dengan kesalahan kurang dari 1% dari nilai yang ditentukan, ambang sensitivitas dari 10 -3 ... 10 -4% .
sinar x-ray
Metode untuk menentukan komposisi spektral radiasi sinar-X
Spektrometer dibagi menjadi dua jenis: difraksi kristal dan bebas kristal.
Penguraian sinar-X menjadi suatu spektrum menggunakan kisi difraksi alami - kristal - pada hakikatnya mirip dengan memperoleh spektrum sinar cahaya biasa dengan menggunakan kisi difraksi buatan berupa garis-garis periodik pada kaca. Syarat terbentuknya maksimum difraksi dapat ditulis sebagai syarat “pantulan” dari sistem bidang atom sejajar yang dipisahkan oleh jarak d hkl.
Saat melakukan analisis kualitatif, seseorang dapat menilai keberadaan unsur tertentu dalam sampel dengan satu garis - biasanya garis paling intens dari rangkaian spektral yang cocok untuk penganalisis kristal tertentu. Resolusi spektrometer difraksi kristal cukup untuk memisahkan garis karakteristik unsur genap yang berdekatan posisinya dalam tabel periodik. Namun, kita juga harus memperhitungkan tumpang tindih garis yang berbeda dari elemen yang berbeda, serta tumpang tindih refleksi urutan yang berbeda. Keadaan ini harus diperhitungkan ketika memilih jalur analitis. Pada saat yang sama, perlu memanfaatkan kemungkinan untuk meningkatkan resolusi perangkat.
Jadi, sinar-X adalah radiasi elektromagnetik tak kasat mata dengan panjang gelombang 10 5 - 10 2 nm. Sinar-X dapat menembus beberapa material yang buram terhadap cahaya tampak. Mereka dipancarkan selama perlambatan elektron cepat dalam suatu zat (spektrum kontinu) dan selama transisi elektron dari kulit elektron terluar suatu atom ke kulit elektron dalam (spektrum garis). Sumber radiasi sinar-X adalah: tabung sinar-X, beberapa isotop radioaktif, akselerator dan alat penyimpan elektron (radiasi sinkrotron). Penerima - film fotografi, layar fluoresen, detektor radiasi nuklir. Sinar-X digunakan dalam analisis difraksi sinar-X, kedokteran, deteksi cacat, analisis spektral sinar-X, dll.
Setelah mempertimbangkan aspek positif dari penemuan V. Roentgen, perlu diperhatikan efek biologisnya yang berbahaya. Ternyata radiasi sinar-X dapat menyebabkan kulit terbakar parah (eritema), namun disertai kerusakan yang lebih dalam dan permanen pada kulit. Bisul yang muncul seringkali berubah menjadi kanker. Dalam banyak kasus, jari atau tangan harus diamputasi. Ada juga kematian.
Telah ditemukan bahwa kerusakan kulit dapat dihindari dengan mengurangi waktu dan dosis pemaparan, menggunakan pelindung (misalnya timbal) dan kendali jarak jauh. Namun konsekuensi lain yang lebih jangka panjang dari paparan sinar-X secara bertahap muncul, yang kemudian dikonfirmasi dan dipelajari pada hewan percobaan. Efek yang disebabkan oleh sinar-X dan radiasi pengion lainnya (seperti radiasi gamma yang dipancarkan bahan radioaktif) meliputi:
) perubahan sementara komposisi darah setelah radiasi berlebih yang relatif kecil;
) perubahan komposisi darah yang ireversibel (anemia hemolitik) setelah radiasi berlebihan yang berkepanjangan;
) peningkatan kejadian kanker (termasuk leukemia);
) penuaan lebih cepat dan kematian lebih awal;
) terjadinya katarak.
Dampak biologis radiasi sinar-X terhadap tubuh manusia ditentukan oleh tingkat dosis radiasi, serta organ tubuh mana yang terkena radiasi.
Akumulasi pengetahuan tentang efek radiasi sinar-X pada tubuh manusia telah mengarah pada pengembangan standar nasional dan internasional mengenai dosis radiasi yang diizinkan, yang diterbitkan dalam berbagai publikasi referensi.
Untuk menghindari efek berbahaya dari radiasi sinar-X, metode pengendalian digunakan:
) ketersediaan peralatan yang memadai,
) memantau kepatuhan terhadap peraturan keselamatan,
) penggunaan peralatan yang benar.
1) Blokhin M.A., Fisika sinar-X, edisi ke-2, M., 1957;
) Blokhin M.A., Metode studi spektral sinar-X, M., 1959;
) Sinar X. Duduk. diedit oleh MA. Blokhina, jalur. dengan dia. dan Bahasa Inggris, M., 1960;
) Kharaja F., Kursus umum teknologi sinar-X, edisi ke-3, M. - L., 1966;
) Mirkin L.I., Buku Pegangan Analisis Struktur Sinar-X Polikristal, M., 1961;
) Vainshtein E.E., Kahana M.M., Tabel referensi spektroskopi sinar-X, M., 1953.
) Analisis sinar-X dan elektron-optik. Gorelik S.S., Skakov Yu.A., Rastorguev L.N.: Buku Teks. Sebuah manual untuk universitas. - edisi ke-4. Menambahkan. Dan dikerjakan ulang. - M.: "MISiS", 2002. - 360 hal.
Lampiran 1
Pandangan umum tabung sinar-X
Lampiran 2
Diagram tabung sinar-X untuk analisis struktur
Diagram tabung sinar-X untuk analisis struktur: 1 - cangkir anoda logam (biasanya dibumikan); 2 - jendela berilium untuk emisi sinar-X; 3 - katoda termionik; 4 - labu kaca yang mengisolasi bagian anoda tabung dari katoda; 5 - terminal katoda, tempat tegangan filamen disuplai, serta tegangan tinggi (relatif terhadap anoda); 6 - sistem pemfokusan elektron elektrostatis; 7 - anoda (anti-katoda); 8 - pipa untuk saluran masuk dan keluar air mengalir yang mendinginkan cangkir anoda.
Lampiran 3
Diagram Moseley
Diagram Moseley untuk karakteristik radiasi sinar-X seri K-, L- dan M. Sumbu absis menunjukkan nomor urut elemen Z, dan sumbu ordinat menunjukkan ( Dengan- kecepatan cahaya).
Lampiran 4
Ruang ionisasi.
Gambar.1. Penampang ruang ionisasi silinder: 1 - badan ruang silinder, berfungsi sebagai elektroda negatif; 2 - batang silinder yang berfungsi sebagai elektroda positif; 3 - isolator.
Beras. 2. Diagram sirkuit untuk menyalakan ruang ionisasi arus: V - tegangan pada elektroda ruang; G - galvanometer mengukur arus ionisasi.
Beras. 3. Karakteristik arus-tegangan ruang ionisasi.
Beras. 4. Diagram koneksi ruang ionisasi pulsa: C - kapasitas elektroda pengumpul; R - resistensi.
Lampiran 5
Penghitung kilau.
Sirkuit penghitung kilau: kuanta cahaya (foton) “mematikan” elektron dari fotokatoda; berpindah dari dynode ke dynode, longsoran elektron berlipat ganda.
Lampiran 6
Penghitung Geiger-Muller.
Beras. 1. Diagram penghitung kaca Geiger-Müller: 1 - tabung kaca yang tertutup rapat; 2 - katoda (lapisan tipis tembaga pada tabung baja tahan karat); 3 - keluaran katoda; 4 - anoda (benang tipis yang diregangkan).
Beras. 2. Diagram sirkuit untuk menghubungkan pencacah Geiger-Müller.
Beras. 3. Menghitung karakteristik pencacah Geiger-Müller.
Lampiran 7
Penghitung proporsional.
Skema pencacah proporsional: a - daerah pergeseran elektron; b - wilayah peningkatan gas.
Lampiran 8
Detektor semikonduktor
Detektor semikonduktor; Area sensitif disorot dengan bayangan; n - wilayah semikonduktor dengan konduktivitas elektronik, p - dengan konduktivitas lubang, i - dengan konduktivitas intrinsik; a - detektor penghalang permukaan silikon; b - detektor planar germanium-litium melayang; c - detektor koaksial germanium-litium.
