X 線は、原子現象の研究と実用化において最も重要な役割を果たします。 彼らの研究により多くの発見がなされ、物質の分析法が開発され、さまざまな分野で活用されています。 ここでは、X 線の種類の 1 つである特性について考えます。 X線.
X線放射は、宇宙空間を秒速約30万kmで伝播する電磁場の状態の高周波変化、すなわち電磁波です。 電磁放射の範囲のスケールでは、X 線は約 10 -8 ～ 5・10 -12 メートルの波長範囲にあり、これは光波よりも数桁短いです。 これは、3・10 16 ～ 6・10 19 Hz の周波数と 10 eV～250 keV、または 1.6・10 -18 ～ 4・10 -14 J のエネルギーに対応します。電磁放射は、重複しているため、むしろ従来のものです。
加速された荷電粒子 (高エネルギー電子) と電場、磁場、および物質の原子との相互作用です。
X 線光子は、特に 1 ナノメートル (10 -9 m) 未満の波長の硬 X 線の場合、高エネルギーと高い透過力およびイオン化力を特徴とします。
X 線は、光電効果 (光吸収) およびインコヒーレント (コンプトン) 散乱の過程で物質と相互作用し、その原子をイオン化します。 光吸収では、X 線光子が原子の電子に吸収されて、原子にエネルギーが移動します。 その値が原子内の電子の結合エネルギーを超えると、原子は原子から離れます。 コンプトン散乱は、より硬い (高エネルギーの) X 線光子の特徴です。 吸収された光子のエネルギーの一部はイオン化に費やされます。 この場合、一次光子の方向に対してある角度で、より低い周波数で二次光子が放出されます。
光線を取得するには、内部に電極が配置されたガラス真空ボトルが使用されます。 電極間の電位差は非常に高く、最大数百キロボルトにする必要があります。 電流によって加熱されたタングステン陰極では、熱電子放出が発生します。つまり、そこから電子が放出され、電位差によって加速されて陽極に衝撃を与えます。 陽極 (対陰極とも呼ばれる) の原子との相互作用の結果として、X 線光子が生成されます。
光子の誕生に至る過程に応じて、X線放射には制動放射や特性放射などの種類があります。
電子は、陽極に接触すると速度が低下する、つまり、原子の電場でエネルギーを失う可能性があります。 このエネルギーは X 線光子の形で放出されます。 このような放射線は制動放射と呼ばれます。
ブレーキの条件が個々の電子によって異なることは明らかです。 これは、異なる量の運動エネルギーが X 線に変換されることを意味します。 その結果、制動放射には異なる周波数の光子が含まれ、それに応じて波長も含まれます。 したがって、そのスペクトルは連続的（連続的）です。 この理由から、「白色」X 線とも呼ばれることがあります。
制動放射光子のエネルギーは、それを生成する電子の運動エネルギーを超えることはできないため、制動放射の最大周波数 (および最小波長) は、アノードに入射する電子の運動エネルギーの最大値に対応します。 後者は、電極に加えられる電位差に依存します。
別のプロセスから発生する別のタイプの X 線があります。 この放射は特性と呼ばれ、これについてはさらに詳しく説明します。
対陰極に到達すると、高速電子は原子の内部に侵入し、下部軌道の 1 つから電子をノックアウトすることができます。つまり、ポテンシャル障壁を克服するのに十分なエネルギーを原子に移動させることができます。 ただし、原子内に電子が占めるより高いエネルギー準位が存在する場合、空になった場所は空のままではなくなります。
原子の電子構造は、他のエネルギーシステムと同様に、エネルギーを最小限に抑えようとすることを忘れてはなりません。 ノックアウトの結果として形成された空孔は、より高い準位の 1 つからの電子で満たされます。 そのエネルギーはより高く、より低いレベルを占め、余剰分を特性 X 線放射の量子の形で放射します。
原子の電子構造は、電子の取り得るエネルギー状態の離散的なセットです。 したがって、電子空孔の置換中に放出される X 線光子も、準位差を反映して厳密に定義されたエネルギー値のみを持つことができます。 その結果、特性Ｘ線のスペクトルは連続的ではなく、線状となる。 このようなスペクトルにより、アノードの物質を特徴付けることが可能になります。したがって、これらの光線の名前が付けられました。 スペクトルの違いがあるからこそ、制動放射と特性 X 線が何を意味するのかが明確になります。
場合によっては、過剰なエネルギーが原子から放出されず、3 番目の電子をノックアウトするために費やされることがあります。 このプロセス、いわゆるオージェ効果は、電子の結合エネルギーが 1 keV を超えない場合に発生しやすくなります。 放出されたオージェ電子のエネルギーは原子のエネルギー準位の構造に依存するため、そのような電子のスペクトルも離散的になります。
X 線スペクトル パターンには、連続的な制動放射スペクトルとともに狭い特性線が存在します。 スペクトルを強度対波長 (周波数) のプロットとして表すと、線の位置に鋭いピークが表示されます。 それらの位置は、アノードの材料によって異なります。 これらの最大値は、あらゆる電位差に存在します。X 線がある場合は、常にピークも存在します。 管の電極の電圧が増加すると、連続 X 線放射と特性 X 線放射の両方の強度が増加しますが、ピークの位置とそれらの強度の比は変化しません。
X線スペクトルのピークは、電子が照射された対陰極の材質に関係なく同じ形状になりますが、材質が異なると異なる周波数に位置し、周波数値の近さに応じて連続して結合します。 シリーズ自体の間では、周波数の差ははるかに大きくなります。 最大値の形状は、アノード材料が純粋な化学元素を表すか、それとも複合物質を表すかにはまったく依存しません。 後者の場合、構成元素の特性 X 線スペクトルが単純に重ね合わされます。
化学元素の原子番号が増加すると、その X 線スペクトルのすべての線が周波数が増加する方向にシフトします。 スペクトルはその形を保ちます。
特性線のスペクトルシフトの現象は、1913 年に英国の物理学者ヘンリー モーズリーによって実験的に発見されました。 これにより、スペクトルの最大値の周波数を化学元素の序数と関連付けることができました。 したがって、特性 X 線放射の波長は、特定の元素と明確に相関していることが判明しました。 一般に、モーズリーの法則は次のように書くことができます: √f = (Z - S n)/n√R、ここで f は周波数、Z は要素の序数、S n はスクリーニング定数、n は主量子数、R はリュードベリ定数です。 この関係は線形であり、モーズリー図では n の値ごとに一連の直線として表示されます。
n の値は、一連の特性 X 線ピークに対応します。 モーズリーの法則により、硬電子によって照射された化学元素のシリアル番号を、X 線スペクトル最大値の測定波長 (周波数に固有の関係がある) から決定することができます。
化学元素の電子殻の構造は同一です。 これは、X 線の特性スペクトルのシフト変化の単調性によって示されます。 周波数シフトは構造的ではなく、各元素に固有の電子殻間のエネルギー差を反映します。
モーズリーの法則で表される厳密な線形関係からはわずかに逸脱しています。 それらは、第一に、いくつかの元素における電子殻の充填順序の特殊性と、第二に、重原子における電子の運動の相対論的効果と関連している。 さらに、原子核の中の中性子の数が変化すると (いわゆる同位体シフト)、線の位置がわずかに変化することがあります。 この効果により、原子構造を詳細に研究することが可能になりました。
モーズリーの法則の意義は極めて大きい。 メンデレーエフの周期系の要素への一貫した適用により、特性最大値の小さなシフトごとにシリアル番号が増加するパターンが確立されました。 これは、要素の順序数の物理的意味の問題の明確化に貢献しました。 Z 値は単なる数値ではありません。原子核の正の電荷であり、原子核を構成する粒子の単位正電荷の合計です。 テーブル内の要素の正しい配置と、テーブル内の空の位置の存在 (当時はまだ存在していました) は、強力な裏付けを得ました。 周期律の有効性が証明された。
さらに、モーズリーの法則は、X線分光法という実験研究の全分野が生まれる基礎となりました。
電子構造がどのように配置されているかを簡単に思い出してみましょう. それは文字 K、L、M、N、O、P、Q、または 1 から 7 までの数字で示される殻で構成されます。主量子数 n、これが可能なエネルギー値を決定します。 外殻では電子のエネルギーが高く、それに応じて外側の電子のイオン化ポテンシャルが低くなります。
シェルには 1 つ以上のサブレベル s、p、d、f、g、h、i が含まれます。 各シェルでは、前のシェルと比較してサブレベルの数が 1 つ増加します。 各サブレベルおよび各シェル内の電子の数は、特定の値を超えることはできません。 それらは、主な量子数に加えて、形状を決定する軌道電子雲の同じ値によって特徴付けられます。 サブレベルには、2s、4d など、属するシェルのラベルが付けられます。
サブレベルには、メインと軌道に加えて、電子の軌道運動量の磁場の方向への投影を決定するもう 1 つの量子数、つまり磁性によって設定されるものが含まれます。 1 つの軌道には、第 4 の量子数であるスピンの値が異なる電子を 2 つまで含めることができます。
特性 X 線放射がどのように発生するかをさらに詳しく考えてみましょう。 このタイプの電磁放射の起源は原子の内部で起こる現象に関連しているため、電子配置の近似で正確に説明するのが最も便利です。
したがって、この放射線の原因は、高エネルギー電子が原子の奥深くまで侵入することによって内殻に電子空孔が形成されることです。 硬い電子が相互作用する確率は、電子雲の密度とともに増加します。 したがって、衝突は最も低い K シェルなど、高密度に詰め込まれた内部シェル内で発生する可能性が最も高くなります。 ここで原子はイオン化され、1s シェルに空孔が形成されます。
この空孔は、シェルからのより高いエネルギーを持った電子によって満たされ、その余剰分は X 線光子によって運び去られます。 この電子は、第 2 シェル L から、第 3 シェル M などから「落下」する可能性があります。 このようにして、特徴的な系列 (この例では K シリーズ) が形成されます。 空孔を埋める電子がどこから来たのかは、系列を指定するときにギリシャ語のインデックスの形で示されます。 「アルファ」は L シェルに由来することを意味し、「ベータ」は M シェルに由来することを意味します。 現在、貝殻を指定するためにギリシャ文字のインデックスをラテン語のインデックスに置き換える傾向があります。
系列内のアルファ ラインの強度は常に最も高くなります。これは、隣接するシェルの空隙を埋める確率が最も高いことを意味します。
これで、特性 X 線量子の最大エネルギーはいくらかという質問に答えることができます。 これは、式E \u003d E n 2 - E n 1に従って、電子遷移が発生するレベルのエネルギー値の差によって決定されます。ここで、E n 2とE n 1は、次のエネルギーです。遷移が発生した電子状態。 このパラメータの最高値は、重元素の原子の可能な最高レベルからの K シリーズ遷移によって与えられます。 ただし、これらの線の強度 (ピークの高さ) は、可能性が最も低いため、最も小さくなります。
電極の電圧が不十分なために硬い電子が K レベルに到達できない場合、L レベルに空孔が形成され、よりエネルギーの低い、より長い波長の L 系列が形成されます。 その後のシリーズも同様の方法で誕生します。
さらに、空孔が満たされると、電子遷移の結果として、その上にあるシェルに新しい空孔が現れます。 これにより、次のシリーズを生成するための条件が作成されます。 電子空孔は準位から準位へと移動し、原子はイオン化されたままの状態で一連の特徴的なスペクトルを放出します。
特性 X 線放射の原子 X 線スペクトルは微細構造によって特徴付けられ、光学スペクトルと同様に線分割で表現されます。
この微細な構造は、エネルギー準位 (電子殻) が密集したコンポーネント (サブシェル) のセットであるという事実によるものです。 サブシェルを特徴付けるために、もう 1 つ、電子の固有磁気モーメントと軌道磁気モーメントの相互作用を反映する内部量子数 j が導入されます。
スピン軌道相互作用の影響により、原子のエネルギー構造はより複雑になり、その結果、特性 X 線放射は、非常に密集した要素の分割線を特徴とするスペクトルを持ちます。
微細構造要素は通常、追加のデジタル インデックスによって示されます。
特性 X 線放射は、スペクトルの微細構造にのみ反映される特徴があります。 電子の最低エネルギー準位への遷移は、その上にある準位の下位サブシェルからは起こりません。 このようなイベントが発生する確率は無視できます。
この放射線は、モーズリーの法則で説明される特徴により、物質分析のためのさまざまな X 線スペクトル法の基礎となります。 X 線スペクトルを分析する場合、結晶による放射線の回折 (波動分散法) または吸収された X 線光子のエネルギーに敏感な検出器 (エネルギー分散法) が使用されます。 ほとんどの電子顕微鏡には、何らかの形式の X 線分光分析アタッチメントが装備されています。
波動分散型分光分析は、特に精度が高いことが特徴です。 特別なフィルターの助けを借りて、スペクトル内の最も強いピークが選択され、そのおかげで正確に既知の周波数を持つほぼ単色の放射を得ることが可能になります。 陽極材料は、所望の周波数の単色ビームが確実に得られるように非常に慎重に選択されます。 研究対象の物質の結晶格子上での回折により、格子の構造を非常に正確に研究することが可能になります。 この方法は、DNA やその他の複雑な分子の研究にも使用されます。
特性 X 線放射の特徴の 1 つは、ガンマ線分光分析でも考慮されます。 これは、特徴的なピークの強度が高いことです。 ガンマ線分光計は、測定を妨げる外部バックグラウンド放射に対して鉛シールドを使用します。 しかし、鉛はガンマ量子を吸収し、内部でイオン化を起こし、その結果、X線領域で活発に放出します。 鉛からの特性 X 線放射の強いピークを吸収するために、追加のカドミウム シールドが使用されます。 次に、それはイオン化され、X 線も放出します。 カドミウムの特徴的なピークを中和するために、3 番目のシールド層である銅が使用されます。銅の X 線最大値は、ガンマ線分光計の動作周波数範囲外にあります。
分光分析では制動放射と特性 X 線の両方が使用されます。 このように、物質の分析では、さまざまな物質による連続X線の吸収スペクトルが研究されます。
X線の基本的性質の研究における発見と功績は、正当にドイツの科学者ヴィルヘルム・コンラート・レントゲンに帰属します。 彼によって発見された X 線の驚くべき特性は、すぐに科学界で大きな反響を呼びました。 とはいえ、1895 年当時、科学者は X 線がどのような利益をもたらし、時には害をもたらすのかほとんど想像できませんでした。
この記事では、この種の放射線が人間の健康にどのような影響を与えるかを見てみましょう。
研究者が興味を持った最初の質問は、X 線放射とは何ですか?ということでした。 多くの実験により、これは紫外線とガンマ線の中間の位置を占める波長 10 -8 cm の電磁放射線であることが確認できました。
神秘的な X 線の破壊的な影響のこれらすべての側面は、その応用の驚くほど広範な側面をまったく排除するものではありません。 X線はどこで使用されますか?
X 線の最も重要な応用は、これらの波の全範囲の非常に短い波長とその独特の特性によって可能になりました。
私たちは、診察や治療の際にのみ X 線に遭遇する人々に対する X 線の影響に興味があるため、X 線のこの応用分野についてのみ考慮します。
彼の発見の特別な重要性にもかかわらず、レントゲンはその使用に関して特許を取得しなかったため、それは全人類にとって貴重な贈り物となった。 第一次世界大戦ではすでに X 線装置が使用され始めており、これにより負傷者の迅速かつ正確な診断が可能になりました。 ここで、医療における X 線の応用分野を 2 つに区別することができます。
X 線診断はさまざまなオプションで使用されます。
これらの方法の違いを見てみましょう。
上記の診断方法はすべて、写真フィルムを照射する X 線の能力と、組織や骨骨格に対する X 線の透過性の違いに基づいています。
X 線が組織に生物学的影響を与える能力は、腫瘍の治療に医学で使用されています。 この放射線の電離効果は、悪性腫瘍の細胞である急速に分裂する細胞に対する効果で最も活発に現れます。
ただし、次のことにも注意してください。 副作用放射線治療に必然的に伴うものです。 実際、造血系、内分泌系、免疫系の細胞も急速に分裂しています。 彼らへの悪影響は放射線障害の兆候を引き起こします。
X線の驚くべき発見から間もなく、X線が人間に影響を与えることが判明しました。
これらのデータは実験動物の実験で得られたものですが、遺伝学者は同様の影響が人体にも当てはまる可能性を示唆しています。
X 線被ばくの影響に関する研究は、許容可能な放射線量に関する国際基準の開発につながりました。
X線検査室を訪れた後、多くの患者は、受けた放射線量が健康にどのような影響を与えるのかを心配します。
身体への一般的な放射線照射の線量は、処置の性質によって異なります。 便宜上、私たちは受ける線量を、人が生涯にわたって伴う自然被曝と比較します。
これらの放射線量は許容基準を満たしていますが、X 線検査の前に患者が不安を感じた場合、患者には特別な防護エプロンの着用を求める権利があります。
一人一人が繰り返しX線検査を受けなければなりません。 しかし、規則があります - この診断方法は妊婦には処方できません。 発生中の胚は非常に脆弱です。 X線は染色体異常を引き起こし、その結果、奇形を持った子供が生まれる可能性があります。 この点で最も影響を受けやすいのは、妊娠 16 週までの年齢です。 さらに、将来の赤ちゃんにとって最も危険なのは、脊椎、骨盤、腹部のX線検査です。
X線が妊娠に悪影響を与えることを知っている医師は、女性の人生におけるこの重要な時期にX線をあらゆる方法で使用することを避けています。
ただし、X 線の副次的な発生源もあります。
妊娠中の母親は、妊婦がもたらす危険を認識する必要があります。
授乳中の母親にとって、放射線診断は危険ではありません。
X 線被ばくによる影響を最小限に抑えるために、いくつかの簡単な手順を実行できます。
ただし、X 線検査後に放射線を除去するための医療処置や特別な措置は必要ありません。
X 線への曝露は間違いなく深刻な結果をもたらしますが、健康診断中はその危険性を過大評価すべきではありません。X 線は体の特定の領域でのみ、非常に迅速に実行されます。 それらの利点は、人体に対するこの手順のリスクを何倍も上回ります。
1895 年、ドイツの物理学者 W. レントゲンは、これまで知られていなかった新しいタイプの電磁放射を発見し、その発見者にちなんで X 線と名付けられました。 W. レントゲンは 50 歳で発見の著者となり、ヴュルツブルク大学の学長の職にあり、当時最高の実験者の一人としての評判を持っていました。 レントゲンの発見の技術的応用を最初に発見した人の一人は、アメリカのエジソンでした。 彼は便利なデモンストレーション装置を作成し、すでに 1896 年 5 月にニューヨークで X 線展示会を開催しました。そこでは、訪問者が発光スクリーンで自分の手を見ることができました。 エジソンの助手が絶え間ないデモンストレーションで受けた重度の火傷で死亡した後、発明者はそれ以上のX線実験を中止した。
X線放射線は、その高い透過力により医療に使用され始めました。 当初、X 線は骨折を検査し、人体の異物を見つけるために使用されました。 現在、X 線に基づいたいくつかの方法があります。 しかし、これらの方法には欠点があります。放射線は皮膚に深い損傷を与える可能性があります。 出現した潰瘍が癌に変化することもよくあります。 多くの場合、指や手を切断しなければなりませんでした。 透視検査（半透明と同義）は、X 線検査の主要な方法の 1 つで、半透明（蛍光）スクリーン上で検査対象の平面ポジティブ画像を取得することから成ります。 透視中、被験者は半透明のスクリーンと X 線管の間にいます。 最新の X 線半透明スクリーンでは、X 線管の電源を入れた瞬間に画像が表示され、電源を切るとすぐに消えます。 蛍光透視法により、心臓の拍動、肋骨の呼吸運動、肺、横隔膜、消化管の蠕動運動などの臓器の機能を研究することが可能になります。 X線透視検査は、胃、消化管、十二指腸の病気、肝臓、胆嚢、胆道の病気の治療に使用されます。 同時に、医療用プローブとマニピュレーターは組織を損傷することなく挿入され、手術中の動作は透視検査によって制御され、モニターに表示されます。
レントゲン撮影 -感光性材料上に固定画像を登録する X 線診断方法 - 特殊です。 写真フィルム (X 線フィルム) または印画紙とその後の写真処理。 デジタル X 線撮影では、画像がコンピュータのメモリに固定されます。 それは、患者のベッドサイドまたは手術室にある、特別に設備の整った X 線室に設置された固定式 X 線診断装置、または移動式およびポータブル型の X 線診断装置で実行されます。 X 線写真では、さまざまな臓器の構造要素が蛍光スクリーンよりもはるかに鮮明に表示されます。 X線撮影はさまざまな病気の発見と予防のために行われます。その主な目的は、さまざまな専門分野の医師が正しく診断を迅速に下せるようにすることです。 X 線画像は、臓器や組織の撮影時の状態のみを捉えます。 ただし、1 枚の X 線写真では、特定の瞬間の解剖学的変化のみが捉えられ、プロセスの静的な情報が得られます。 一定の間隔で撮影された一連の X 線写真を通じて、プロセスのダイナミクス、つまり機能の変化を研究することが可能です。 断層撮影。トモグラフィーという言葉はギリシャ語で次のように翻訳できます。 スライス画像。これは、断層撮影の目的は、研究対象の内部構造の層状画像を取得することであることを意味します。 コンピューター断層撮影は解像度が高いのが特徴で、軟組織の微妙な変化を区別することが可能です。 CT を使用すると、他の方法では検出できないこのような病理学的プロセスを検出できます。 さらに、CT の使用により、診断プロセス中に患者が受ける X 線放射線の線量を減らすことができます。
透視撮影- 臓器や組織の画像を取得できる診断方法は、X 線が発見された 1 年後の 20 世紀末に開発されました。 写真では、硬化、線維症、異物、新生物、進行した程度の炎症、空洞内のガスと浸潤の存在、膿瘍、嚢胞などを見ることができます。 ほとんどの場合、胸部 X 線検査が行われ、結核、肺や胸部の悪性腫瘍、その他の病状を検出できます。
X線治療- これは、関節の特定の病状の治療が行われる現代的な方法です。 この方法による整形外科疾患の治療の主な方向は次のとおりです。 慢性。 関節の炎症過程（関節炎、多発性関節炎）。 変性疾患（変形性関節症、骨軟骨症、変形性脊椎症）。 放射線治療の目的病的に変化した組織の細胞の生命活動の阻害、またはそれらの完全な破壊です。 非腫瘍疾患では、X線治療は炎症反応の抑制、増殖プロセスの阻害、痛みに対する感受性および腺の分泌活動の軽減を目的としています。 生殖腺、造血器官、白血球、悪性腫瘍細胞が X 線に最も敏感であることに留意する必要があります。 それぞれの場合の放射線量は個別に決定されます。
X 線の発見により、レントゲンは 1901 年に第 1 回ノーベル物理学賞を受賞し、ノーベル委員会は彼の発見の実際的な重要性を強調しました。
したがって、X 線は、波長 105 ～ 102 nm の目に見えない電磁放射線です。 X 線は、可視光を通さない一部の物質を透過します。 それらは、物質内の高速電子の減速中（連続スペクトル）、および原子の外側の電子殻から内側の電子殻への電子の遷移中に（線形スペクトル）放出されます。 X 線放射源には、X 線管、一部の放射性同位体、加速器および電子蓄積器 (シンクロトロン放射光) があります。 受信機 - フィルム、発光スクリーン、核放射線検出器。 X線は、X線回折分析、医療、探傷、X線スペクトル分析などに利用されています。
現代の医療診断と特定の病気の治療は、X 線の特性を利用する装置なしでは考えられません。 X 線の発見は 100 年以上前に行われましたが、現在でも人体に対する放射線の悪影響を最小限に抑えるための新しい方法や装置の開発に取り組んでいます。
自然条件下では、X 線束はまれで、特定の放射性同位体によってのみ放出されます。 X線またはX線は、1895年にドイツの科学者ヴィルヘルム・レントゲンによって初めて発見されました。 この発見は、真空に近い条件下での光線の挙動を研究する実験中に偶然起こりました。 実験には、減圧された陰極ガス放電管と蛍光板が含まれており、管が動作し始めると蛍光板が毎回発光し始めました。
奇妙な効果に興味を持ったレントゲンは、目には見えない放射線が、紙、木、ガラス、一部の金属などのさまざまな障害物を透過し、さらには人体をも透過することを示す一連の研究を実施しました。 何が起こっているのか、そのような現象が未知の粒子の流れの発生によって引き起こされるのか、それとも波動の発生によって引き起こされるのかという理解が不足しているにもかかわらず、次のパターンが注目されました。放射線は体の軟組織を容易に通過し、固体の生体組織や無生物を通過すると、さらに困難になります。
この現象を研究したのはレントゲンが最初ではありません。 19 世紀半ば、フランス人のアントワーヌ メイソンとイギリス人のウィリアム クルックスが同様の可能性を研究しました。 しかし、陰極管と医療に使用できる指示薬を最初に発明したのはレントゲンでした。 彼は初めて科学論文を発表し、物理学者としては初のノーベル賞受賞者の称号をもたらした。
1901 年、放射線医学と放射線医学の創始者となった 3 人の科学者の間で実りある共同研究が始まりました。
X線は、 成分電磁放射の全スペクトル。 波長はガンマ線と紫外線の間です。 X 線には、通常の波の特性がすべて備わっています。
X線束を人工的に生成するには、特別な装置、つまりX線管が使用されます。 X 線放射は、高速のタングステン電子と、高温の陽極から蒸発する物質との接触によって発生します。 相互作用を背景に、スペクトルが 100 ～ 0.01 nm、エネルギー範囲が 100 ～ 0.1 MeV の短い電磁波が発生します。 線の波長が 0.2 nm 未満の場合、これは硬放射線です。波長が指定値より長い場合、軟 X 線と呼ばれます。
電子と陽極物質の接触によって生じる運動エネルギーが 99% 熱エネルギーに変換され、X 線になるのはわずか 1% であることは重要です。
X 線は、制動放射と特性光線の 2 種類の光線を重ね合わせたものです。 これらはハンドセット内で同時に生成されます。 したがって、X 線照射と各特定の X 線管の特性、つまりその放射線のスペクトルはこれらの指標に依存し、それらの重ね合わせを表します。
制動放射または連続 X 線は、タングステン フィラメントから蒸発する電子の減速の結果です。
特性 X 線または線 X 線は、X 線管の陽極物質の原子が再配列される瞬間に形成されます。 特性光線の波長は、管の陽極を作るために使用される化学元素の原子番号に直接依存します。
X 線のリストされた特性により、X 線を実際に使用することができます。
イメージングの基礎となる X 線の特性は、一部の物質を分解したり、発光させたりする能力です。
X線を照射すると、硫化カドミウムと硫化亜鉛では緑色、タングステン酸カルシウムでは青色の蛍光が発生します。 この特性は医療用 X 線透視技術に使用され、X 線スクリーンの機能も向上します。
感光性ハロゲン化銀材料に対する X 線の光化学効果 (照明) により、診断、つまり X 線画像の撮影が可能になります。 この特性は、X 線室で検査助手が受ける総線量の測定にも使用されます。 ウェアラブル線量計には、特別な感知テープとインジケーターが付いています。 X 線放射の電離効果により、取得された X 線の定性的特性を決定することができます。
従来の X 線を 1 回照射すると、がんのリスクはわずか 0.001% 増加します。
X 線の使用は、次の業界で許可されています。
X 線の主な用途は医療分野です。 現在、放射線医学の分野には、放射線診断、放射線治療 (X 線治療)、放射線外科が含まれています。 医科大学は、高度に専門化された専門家、つまり放射線科医を輩出します。
X 線の高い透過力とイオン化効果は細胞の DNA 構造に変化を引き起こす可能性があるため、人体にとって危険です。 X 線放射線による害は、受けた放射線量に直接比例します。 さまざまな臓器がさまざまな程度で放射線照射に反応します。 最も影響を受けやすいものは次のとおりです。
X 線放射線を制御せずに使用すると、可逆的および不可逆的な病状を引き起こす可能性があります。
X線被曝の影響:
重要！ X線は放射性物質とは異なり、体内の組織に蓄積しないため、体内からX線を除去する必要がありません。 X 線の有害な影響は、医療機器の電源がオフになるとなくなります。
医療における X 線の使用は、診断 (外傷学、歯科) だけでなく、治療目的でも許可されています。
放射線診断には次の方法があります。
X線治療とは、局所治療法を指します。 ほとんどの場合、この方法はがん細胞を破壊するために使用されます。 放射線照射の効果は外科的切除に匹敵するため、この治療法は放射線手術と呼ばれることがよくあります。
現在、X線治療は次のような方法で行われています。
これらの方法は体に優しく、場合によっては化学療法よりも使用の方が好ましい場合があります。 このような人気は、光線が蓄積せず、体から除去する必要がなく、他の細胞や組織に影響を与えずに選択的な効果があるという事実によるものです。
許容される年間被ばくの基準を示すこの指標には、遺伝的に有意な等価線量 (GED) という独自の名前があります。 この指標には明確な定量的な値はありません。
現在、次の平均的な GZD 標準が施行されています。
X 線放射線は体から排出する必要がなく、強力かつ長時間曝露した場合にのみ危険です。 最新の医療機器は短時間の低エネルギー放射線を使用するため、その使用は比較的無害であると考えられています。
科学者たちが X 線の効果を発見したのは 1890 年代になってからですが、この自然の力を利用した医療における X 線の使用はすぐに終わりました。 今日、人類の利益のために、X 線電磁放射は、発電だけでなく、医学、学術、産業でも使用されています。
さらに、放射線は農業、考古学、宇宙、法執行、地質学（鉱業を含む）、その他多くの活動などの分野で有用な用途があり、核分裂現象を利用して自動車も開発されています。
医療現場では、医師や歯科医はさまざまな核物質や手順を使用して、人体のさまざまな代謝プロセスや病気を診断、監視、治療しています。 その結果、光線を使用した医療処置は、甲状腺の機能亢進から骨癌に至るまでのさまざまな状態を特定して治療することにより、何千人もの命を救ってきました。
これらの医療処置の中で最も一般的なものには、皮膚を通過する光線が使用されます。 画像が撮影されると、骨やその他の構造は皮膚よりも密度が高いため影を落としているように見えますが、これらの影はフィルムやモニター画面上で検出できます。 この効果は、紙とライトの間に鉛筆を置くのと似ています。 鉛筆の影が紙に現れます。 違いは、光線は目に見えないため、写真フィルムのような記録要素が必要になることです。 これにより、医師や歯科医は骨折や歯の問題を確認して X 線の適用を評価できます。
損傷を検出するためだけでなく、医療目的でターゲットを絞った方法で X 線を使用すること。 特に使用される場合、それは癌組織を死滅させ、腫瘍のサイズを縮小し、または痛みを軽減することを目的としています。 たとえば、放射性ヨウ素 (具体的にはヨウ素 131) は、多くの人が苦しんでいる甲状腺がんの治療によく使用されます。
この特性を使用するデバイスもコンピュータに接続され、コンピュータ軸断層撮影またはコンピュータ断層撮影と呼ばれます。
これらの機器は、医師に内臓の輪郭と詳細を示すカラー画像を提供します。 これは、医師が腫瘍、異常なサイズ、またはその他の生理学的または機能的な臓器の問題を検出および特定するのに役立ちます。
さらに、病院や放射線センターでは年間何百万件もの手術が行われています。 このような処置では、医師は微量放射性物質を患者の体内に照射し、膵臓、腎臓、甲状腺、肝臓、脳などの特定の内臓を検査して臨床状態を診断します。
