결과적으로 X선이 생성됩니다. 특성 X 선 방사선 : 설명, 동작, 기능

엑스레이

엑스레이 방사선 감마선과 자외선 사이의 전자기 스펙트럼 영역을 차지하며 파장이 10 -14 ~ 10 -7 m인 전자기 방사선입니다. 의학에서는 파장이 5 x 10 -12 ~ 2.5 x 10 -인 X선 방사선입니다. 10은 m, 즉 0.05 - 2.5 옹스트롬, X-ray 진단 자체에는 0.1 옹스트롬으로 사용됩니다. 방사선은 빛의 속도(300,000km/s)로 선형으로 전파되는 양자(광자)의 흐름입니다. 이 양자에는 전하가 없습니다. 양자의 질량은 원자 질량 단위에서 중요하지 않은 부분입니다.

양자의 에너지줄(J) 단위로 측정되지만 실제로는 비체계적 단위를 사용하는 경우가 많습니다. "전자 볼트"(eV) . 1전자볼트는 전자 1개가 전기장에서 1V의 전위차를 통과할 때 얻는 에너지입니다. 1 eV = 1.6 10~ 19 J. 미분 단위는 1000eV에 해당하는 킬로전자볼트(keV)와 100만 eV에 해당하는 메가전자볼트(MeV)입니다.

X선은 X선관, 선형 가속기 및 베타트론을 사용하여 생성됩니다. X선관에서는 음극과 대상 양극 사이의 전위차(수십 킬로볼트)로 인해 양극에 충돌하는 전자가 가속됩니다. X선 방사선은 양극 물질 원자의 전기장에서 빠른 전자가 감속될 때 발생합니다. (bremsstrahlung) 또는 원자의 내부 껍질을 재구성하는 동안 (특성 방사선) . 특성 X선 방사선 이는 불연속적인 특성을 가지며 외부 전자 또는 방사선 양자의 영향으로 양극 물질 원자의 전자가 한 에너지 준위에서 다른 에너지 준위로 이동할 때 발생합니다. Bremsstrahlung 엑스레이 X-ray 튜브의 양극 전압에 따라 연속적인 스펙트럼을 갖습니다. 양극 물질에서 제동할 때 전자는 대부분의 에너지(99%)를 양극 가열에 소비하고 극히 일부(1%)만이 X선 에너지로 변환됩니다. X-ray 진단에서는 Bremsstrahlung 방사선이 가장 자주 사용됩니다.

X선의 기본 특성은 모든 전자기 방사선의 특징이지만 몇 가지 특별한 특징이 있습니다. X선에는 다음과 같은 특성이 있습니다.

- 투명화 - 인간 망막의 민감한 세포는 X선의 파장이 가시광선보다 수천 배 짧기 때문에 X선에 반응하지 않습니다.

- 직선 전파 – 광선은 가시광선처럼 굴절, 편광(특정 평면에서 전파) 및 회절됩니다. 굴절률은 단일성과 거의 다르지 않습니다.

- 관통력 - 가시광선에 불투명한 물질의 상당 층을 흡수하지 않고 침투합니다. 파장이 짧을수록 엑스레이의 투과력은 커집니다.

- 흡수능력 - 신체 조직에 흡수되는 능력이 있으며 모든 엑스레이 진단은 이에 기초합니다. 흡수 능력은 조직의 비중에 따라 달라집니다(높을수록 흡수력도 커집니다). 물체의 두께에 따라; 방사선 경도에 대해;

- 사진 작업 - 사진 유제에서 발견되는 할로겐화은 화합물을 분해하여 X선 이미지를 얻을 수 있습니다.

- 발광 효과 - 다수의 화합물(발광단)의 발광을 유발하는 X선 투과조명 기술은 이를 기반으로 합니다. 빛의 강도는 형광 물질의 구조, 양, X선 광원으로부터의 거리에 따라 달라집니다. 형광체는 형광 투시 스크린에서 연구 중인 물체의 이미지를 얻는 데 사용할 뿐만 아니라 방사선 촬영에서도 강화 스크린을 사용하여 표면층의 방사선 촬영 필름에 대한 방사선 노출을 증가시킬 수 있는 방사선 촬영에도 사용됩니다. 형광물질로 만들어진 것;

- 이온화 효과 - 중성 원자를 양전하 및 음전하 입자로 분해하는 능력이 있으며 선량 측정은 이에 기반합니다. 모든 매체의 이온화 효과는 양이온과 음이온뿐만 아니라 중성 원자와 물질 분자의 자유 전자를 형성하는 것입니다. X선관이 작동하는 동안 X선실의 공기가 이온화되면 공기의 전기 전도도가 증가하고 캐비닛 물체의 정전기 전하가 증가합니다. 이러한 바람직하지 않은 영향을 제거하기 위해 X선실에는 강제 공급 및 배기 환기 장치가 제공됩니다.

- 생물학적 효과 - 생물학적 물체에 영향을 미치며, 대부분의 경우 이 영향은 유해합니다.

- 역제곱 법칙 - X선 방사선의 점 광원의 경우 강도는 광원까지의 거리의 제곱에 비례하여 감소합니다.

현대 의학은 진단과 치료를 위해 많은 의사를 사용합니다. 그 중 일부는 비교적 최근에 사용된 반면 다른 것들은 수십 년 또는 수백 년 동안 실행되었습니다. 또한 110년 전 윌리엄 콘라드 뢴트겐(William Conrad Roentgen)은 과학계와 의학계에 큰 반향을 불러일으킨 놀라운 X선을 발견했습니다. 그리고 이제 전 세계의 의사들이 이를 진료에 사용하고 있습니다. 오늘 대화의 주제는 의학에서의 엑스레이이며, 그 용도에 대해 좀 더 자세히 논의하겠습니다.

엑스레이는 전자기 방사선의 일종입니다. 이는 방사선의 파장뿐만 아니라 조사된 물질의 밀도와 두께에 따라 달라지는 상당한 침투 특성을 특징으로 합니다. 또한 X선은 여러 물질을 빛나게 하고, 살아있는 유기체에 영향을 미치고, 원자를 이온화하고, 일부 광화학 반응을 촉매할 수도 있습니다.

의학에서의 엑스레이 활용

오늘날 엑스레이의 특성으로 인해 엑스레이 진단 및 엑스레이 치료에 널리 사용될 수 있습니다.

엑스레이 진단

X선 진단은 다음을 수행할 때 사용됩니다.

엑스레이(방사선검사);
- 방사선 촬영(이미지)
- 형광검사;
- 엑스레이와 컴퓨터 단층촬영.

엑스레이

이러한 연구를 수행하려면 환자는 X선관과 특수 형광 스크린 사이에 위치해야 합니다. 전문 방사선 전문의가 X선의 필요한 강성을 선택하여 내부 장기와 갈비뼈의 이미지를 화면에 표시합니다.

방사선 촬영

이 연구를 수행하기 위해 환자는 특수 사진 필름이 들어 있는 카세트에 배치됩니다. 엑스레이 기계는 대상물 바로 위에 위치합니다. 결과적으로 내부 장기의 네거티브 이미지가 필름에 나타나며 여기에는 투시 검사보다 더 자세한 여러 가지 작은 세부 사항이 포함되어 있습니다.

형광검사

이 연구는 결핵 탐지를 포함하여 인구에 대한 대량 건강 검진 중에 수행됩니다. 이 경우 대형 스크린의 사진이 특수 필름에 투사됩니다.

단층촬영

단층 촬영을 수행할 때 컴퓨터 빔은 특별히 선택된 조직 단면에서 여러 위치의 장기 이미지를 한 번에 얻는 데 도움이 됩니다. 이 일련의 엑스레이를 단층촬영이라고 합니다.

컴퓨터 단층촬영

이 연구를 통해 X선 스캐너를 사용하여 인체의 단면을 기록할 수 있습니다. 그 후, 데이터가 컴퓨터에 입력되어 하나의 단면 이미지가 생성됩니다.

나열된 각 진단 방법은 사진 필름을 비추는 X선 빔의 특성과 인간의 조직과 뼈가 효과에 따라 투과성이 다르다는 사실을 기반으로 합니다.

엑스레이 치료

엑스레이가 영향을 미치는 능력 특별한 방법으로조직에 종양 형성을 치료하는 데 사용됩니다. 더욱이, 이 방사선의 이온화 특성은 급속한 분열이 가능한 세포에 영향을 미칠 때 특히 두드러집니다. 악성 종양 형성의 세포를 구별하는 것은 바로 이러한 특성입니다.

그러나 엑스레이 치료가 많은 심각한 결과를 초래할 수 있다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 부작용. 이 효과는 조혈, 내분비 및 면역 체계의 상태에 공격적인 영향을 미치며 세포도 매우 빠르게 분열됩니다. 공격적인 영향을 미치면 방사선병의 징후가 나타날 수 있습니다.

X선 방사선이 인간에게 미치는 영향

의사들은 X-레이를 연구하면서 이것이 일광화상과 유사한 피부 변화로 이어질 수 있지만 피부에 더 깊은 손상을 동반한다는 사실을 발견했습니다. 이러한 궤양은 치유되는 데 매우 오랜 시간이 걸립니다. 과학자들은 방사선 조사 시간과 선량을 줄이고 특수 차폐 및 원격 제어 방법을 사용하면 이러한 부상을 피할 수 있음을 발견했습니다.

엑스레이의 공격적인 효과는 혈액 구성의 일시적 또는 영구적 변화, 백혈병에 대한 민감성 및 조기 노화와 같이 장기적으로 나타날 수도 있습니다.

사람에게 엑스레이가 미치는 영향은 방사선을 조사하는 기관과 방사선 조사 기간 등 다양한 요인에 따라 달라집니다. 조혈 기관에 방사선을 조사하면 혈액 질환이 발생할 수 있고, 생식기에 노출되면 불임이 발생할 수 있습니다.

체계적인 조사를 수행하는 것은 신체의 유전적 변화의 발달로 가득 차 있습니다.

X-Ray 진단에서 X-Ray의 실제 피해

검사를 실시할 때 의사는 가능한 최소한의 엑스레이 횟수를 사용합니다. 모든 방사선량은 특정 허용 기준을 충족하며 사람에게 해를 끼칠 수 없습니다. 엑스레이 진단은 이를 수행하는 의사에게만 심각한 위험을 초래합니다. 그리고 현대적인 보호 방법은 광선의 공격성을 최소한으로 줄이는 데 도움이 됩니다.

X선 진단의 가장 안전한 방법에는 사지 방사선 촬영과 치과 X선 촬영이 포함됩니다. 이 순위의 다음 순위는 유방조영술, 컴퓨터 단층촬영, 방사선 촬영 순입니다.

의학에서 엑스레이를 사용하여 인간에게만 이익을 주기 위해서는 지시된 경우에만 도움을 받아 연구를 수행해야 합니다.

엑스레이는 고에너지 전자기 방사선의 일종입니다. 다양한 의학 분야에서 적극적으로 사용됩니다.

X선은 전자기파 규모의 광자 에너지가 자외선과 감마선(~10eV~~1MeV) 사이에 있는 전자기파이며, 이는 ~10^3~~10^-2옹스트롬의 파장에 해당합니다(~ ~10^−7 ~ ~10^−12m). 즉, 자외선과 적외선("열") 광선 사이에 있는 가시광선보다 비교할 수 없을 정도로 강한 방사선입니다.

X선과 감마선 사이의 경계는 조건부로 구별됩니다. 범위가 교차하고 감마선은 1keV의 에너지를 가질 수 있습니다. 그것들은 기원이 다릅니다. 감마선은 원자핵에서 발생하는 과정에서 방출되는 반면, X-선은 전자(자유 전자 껍질과 원자의 전자 껍질에 있는 전자 껍질 모두)와 관련된 과정에서 방출됩니다. 동시에, 어떤 과정에서 광자 자체가 발생했는지 판단하는 것은 불가능합니다. 즉, X선 범위와 감마 범위로의 구분은 대체로 임의적입니다.

X선 범위는 '연성 X선'과 '경성 X선'으로 구분됩니다. 그들 사이의 경계는 2옹스트롬의 파장과 6keV의 에너지에 있습니다.

X선 발생기는 진공이 생성되는 튜브입니다. 거기에는 음전하가 적용되는 음극과 양전하를 띤 양극이 있습니다. 그들 사이의 전압은 수십에서 수백 킬로볼트입니다. X선 광자의 생성은 전자가 음극에서 "분리"되어 고속으로 양극 표면에 충돌할 때 발생합니다. 생성된 X선 방사선을 "bremsstrahlung"이라고 하며, 그 광자는 서로 다른 파장을 갖습니다.

동시에 특성 스펙트럼의 광자가 생성됩니다. 양극 물질의 원자에 있는 전자 중 일부가 여기됩니다. 즉, 더 높은 궤도로 이동한 다음 정상 상태로 돌아와 특정 파장의 광자를 방출합니다. 표준 발생기에서는 두 가지 유형의 X선 방사선이 모두 생성됩니다.

발견의 역사

1895년 11월 8일, 독일 과학자 빌헬름 콘라드 뢴트겐은 "음극선", 즉 음극선관에서 생성된 전자 흐름에 노출되면 특정 물질이 빛나기 시작한다는 사실을 발견했습니다. 그는 특정 X선의 영향으로 이 현상을 설명했습니다. 이것이 현재 여러 언어에서 이 방사선을 부르는 방식입니다. 나중에 V.K. Roentgen은 자신이 발견한 현상을 연구했습니다. 1895년 12월 22일 그는 뷔르츠부르크 대학교에서 이 주제에 관한 보고서를 발표했습니다.

나중에 엑스레이 방사선이 더 일찍 관찰되었다는 것이 밝혀졌지만 그와 관련된 현상은 그다지 중요하지 않았습니다. 음극선 관은 오래 전에 발명되었지만 V.K. 근처의 사진 판이 검게 변하는 것에 대한 엑스레이에는 아무도 관심을 기울이지 않았습니다. 현상. 방사선 침투로 인한 위험도 알려지지 않았습니다.

종류와 신체에 미치는 영향

"X선"은 가장 약한 투과 방사선 유형입니다. 연 X-선에 대한 과도한 노출은 자외선의 영향과 유사하지만 더 심각한 형태입니다. 피부에 화상이 생기지만 손상이 더 깊고 훨씬 더 느리게 치유됩니다.

하드 엑스레이는 방사선병을 유발할 수 있는 본격적인 전리 방사선입니다. X선 양자는 인체의 조직을 구성하는 단백질 분자뿐만 아니라 게놈의 DNA 분자도 분해할 수 있습니다. 그러나 X선 양자가 물 분자를 분해하더라도 아무런 차이가 없습니다. 이 경우 화학적으로 활성인 자유 라디칼인 H와 OH가 형성되어 그 자체로 단백질과 DNA에 영향을 미칠 수 있습니다. 방사선병은 더 심한 형태로 발생하며 조혈 기관이 더 많은 영향을 받습니다.

엑스레이에는 돌연변이 유발성과 발암성 활성이 있습니다. 이는 방사선 조사 중에 세포에서 자발적인 돌연변이가 발생할 가능성이 증가하고 때로는 건강한 세포가 암세포로 변질될 수 있음을 의미합니다. 악성 종양의 가능성 증가는 엑스레이를 포함한 모든 방사선 노출의 표준 결과입니다. 엑스레이는 가장 덜 위험한 유형의 침투 방사선이지만 여전히 위험할 수 있습니다.

X선 방사선: 적용 및 작동 원리

엑스레이 방사선은 의학뿐만 아니라 인간 활동의 다른 영역에서도 사용됩니다.

투시검사 및 컴퓨터 단층촬영

엑스레이의 가장 일반적인 용도는 투시법입니다. 인체의 "엑스레이"를 사용하면 두 뼈(가장 명확하게 표시됨)와 내부 장기의 상세한 이미지를 얻을 수 있습니다.

엑스레이에서 신체 조직의 다양한 투명도는 화학적 구성과 관련이 있습니다. 뼈의 구조적 특징은 칼슘과 인이 많이 함유되어 있다는 것입니다. 다른 조직은 주로 탄소, 수소, 산소 및 질소로 구성됩니다. 인 원자의 무게는 산소 원자의 거의 두 배이고, 칼슘 원자의 무게는 2.5배입니다(탄소, 질소 및 수소는 산소보다 훨씬 가볍습니다). 이와 관련하여 뼈의 X선 광자 흡수가 훨씬 높습니다.

2차원 "사진" 외에도 방사선 촬영을 통해 장기의 3차원 이미지를 생성할 수 있습니다. 이러한 유형의 방사선 촬영을 컴퓨터 단층 촬영이라고 합니다. 이러한 목적으로 연 엑스레이가 사용됩니다. 하나의 이미지에서 받는 방사선의 양은 적습니다. 이는 고도 10km의 비행기를 타고 2시간 비행하는 동안 받는 방사선과 거의 같습니다.

X선 결함 탐지를 통해 제품의 사소한 내부 결함을 탐지할 수 있습니다. 많은 물질(예: 금속)은 구성 물질의 높은 원자 질량으로 인해 "투명도"가 낮기 때문에 하드 X선을 사용합니다.

X선 회절 및 X선 형광 분석

X선은 개별 원자를 자세히 조사할 수 있는 특성을 가지고 있습니다. X선 회절 분석은 화학(생화학 포함) 및 결정학에서 활발히 사용됩니다. 작동 원리는 결정 원자 또는 복잡한 분자에 대한 X선의 회절 산란입니다. X선 회절 분석을 사용하여 DNA 분자의 구조를 결정했습니다.

X선 형광 분석을 통해 신속하게 확인할 수 있습니다. 화학적 구성 요소물질.

방사선요법에는 다양한 형태가 있지만 모두 전리 방사선을 사용합니다. 방사선 치료는 미립자와 파동의 2가지 유형으로 구분됩니다. 미립자는 알파 입자(헬륨 원자의 핵), 베타 입자(전자), 중성자, 양성자 및 중이온의 플럭스를 사용합니다. 웨이브는 전자기 스펙트럼의 광선(엑스레이 및 감마선)을 사용합니다.

방사선 치료 방법은 주로 암 치료에 사용됩니다. 사실 방사선은 주로 활발하게 분열하는 세포에 영향을 미치기 때문에 조혈 기관이 많은 고통을 받는 이유입니다(세포가 지속적으로 분열되어 점점 더 많은 새로운 적혈구를 생성함). 암세포는 또한 지속적으로 분열하며 건강한 조직보다 방사선에 더 취약합니다.

암세포의 활동을 억제하는 동시에 건강한 세포에는 적당한 효과를 주는 수준의 방사선이 사용됩니다. 방사선의 영향으로 발생하는 것은 세포의 파괴가 아니라 게놈, 즉 DNA 분자의 손상입니다. 게놈이 파괴된 세포는 한동안 존재할 수 있지만 더 이상 분열할 수 없습니다. 즉, 종양 성장이 멈춥니다.

엑스레이 치료는 가장 가벼운 형태의 방사선 치료입니다. 파동 방사선은 미립자 방사선보다 부드럽고, X선은 감마 방사선보다 부드럽습니다.

임신 중

임신 중에 전리 방사선을 사용하는 것은 위험합니다. 엑스레이는 돌연변이를 유발하며 태아에게 문제를 일으킬 수 있습니다. 엑스레이 요법은 임신과 양립할 수 없습니다. 이미 낙태를 결정한 경우에만 사용할 수 있습니다. 투시법에 대한 제한은 더 온화하지만 첫 달에는 엄격히 금지됩니다.

꼭 필요한 경우에는 X선 검사를 자기공명영상으로 대체합니다. 그러나 첫 삼 분기에는 그들은 그것을 피하려고 노력합니다 (이 방법은 최근에 나타 났으며 해로운 결과가 없다고 절대적으로 말할 수 있습니다).

최소 1mSv(기존 단위에서는 100mR)의 총 선량에 노출되면 분명한 위험이 발생합니다. 간단한 엑스레이(예: 형광 검사를 받을 때)를 사용하면 환자가 받는 방사선의 양이 약 50배 더 적습니다. 이러한 용량을 한 번에 투여받기 위해서는 정밀 컴퓨터 단층촬영을 받아야 합니다.

즉, 임신 초기 단계에서 1-2 x "엑스레이" 자체가 심각한 결과를 위협하지는 않습니다 (그러나 위험을 감수하지 않는 것이 좋습니다).

그것으로 치료

엑스레이는 주로 악성 종양과의 싸움에 사용됩니다. 이 방법은 매우 효과적이기 때문에 좋습니다. 즉, 종양을 죽입니다. 건강한 조직이 조금 더 나아지고 부작용이 많다는 점에서 좋지 않습니다. 조혈 기관은 특히 위험합니다.

실제로 X선이 건강한 조직에 미치는 영향을 줄이기 위해 다양한 방법이 사용됩니다. 광선은 종양이 교차 영역에 있도록 각도로 향합니다 (이로 인해 에너지의 주요 흡수가 바로 거기에서 발생합니다). 때때로 절차는 움직이는 동안 수행됩니다. 환자의 신체는 종양을 통과하는 축을 중심으로 방사선원을 기준으로 회전합니다. 이 경우 건강한 조직은 가끔씩만 조사 영역에 있고 아픈 조직은 지속적으로 노출됩니다.

엑스레이는 특정 관절염 및 유사한 질병, 피부 질환의 치료에 사용됩니다. 이 경우 통증증후군이 50~90% 감소됩니다. 사용되는 방사선은 더 약하기 때문에 종양 치료에서 발생하는 것과 유사한 부작용은 관찰되지 않습니다.

X선 방사선(동의어 X선)은 광범위한 파장(8·10-6~10-12cm)을 가집니다. X선 방사선은 하전 입자, 가장 흔히 전자가 물질 원자의 전기장에서 감속될 때 발생합니다. 이 경우 형성된 양자는 서로 다른 에너지를 가지며 연속적인 스펙트럼을 형성합니다. 이러한 스펙트럼에서 양자의 최대 에너지는 입사 전자의 에너지와 같습니다. (cm) 단위로 킬로전자볼트로 표현되는 X선 양자의 최대 에너지는 킬로볼트로 표현되는 관에 인가되는 전압의 크기와 수치적으로 동일합니다. X선이 물질을 통과할 때 원자의 전자와 상호 작용합니다. 최대 100keV의 에너지를 갖는 X선 양자의 경우 가장 특징적인 상호 작용 유형은 광전 효과입니다. 이러한 상호 작용의 결과로 양자의 에너지는 원자 껍질에서 전자를 떼어 내고 운동 에너지를 전달하는 데 완전히 소비됩니다. X선 양자의 에너지가 증가함에 따라 광전 효과의 확률은 감소하고 자유 전자에 의한 양자의 산란 과정(소위 콤프턴 효과)이 우세해집니다. 이러한 상호작용의 결과로 2차 전자도 생성되고, 또한 1차 양자보다 낮은 에너지를 갖는 양자가 방출된다. X선 양자의 에너지가 1메가전자볼트를 초과하면 전자와 양전자가 형성되는 소위 페어링 효과가 발생할 수 있습니다(참조). 결과적으로 물질을 통과할 때 X선 방사선의 에너지가 감소합니다. 즉, 강도가 감소합니다. 낮은 에너지 양자의 흡수가 더 큰 확률로 발생하기 때문에 X선 방사선은 더 높은 에너지 양자로 풍부해집니다. X선 방사선의 이러한 특성은 양자의 평균 에너지, 즉 경도를 높이는 데 사용됩니다. 특수 필터를 사용하면 X선 방사선의 경도가 증가합니다(참조). X선 방사선은 X선 진단(참조) 및 (참조)에 사용됩니다. 이온화 방사선을 참조하십시오.

X선 방사선(동의어: X선, X선)은 파장이 250~0.025A(또는 5·10-2~5·10 2keV의 에너지 양자)인 양자 전자기 방사선입니다. 1895년에 V.K.뢴트겐(V.K. Roentgen)에 의해 발견되었습니다. 에너지 양자가 500keV를 초과하는 X선 방사선에 인접한 전자기 방사선의 스펙트럼 영역을 감마선이라고 합니다(참조). 에너지 양자가 0.05kev 미만인 방사선은 자외선을 구성합니다(참조).

따라서 전파와 가시광선을 모두 포함하는 광범위한 전자기 복사 스펙트럼 중 상대적으로 작은 부분을 나타내는 X선 복사는 다른 전자기 복사와 마찬가지로 빛의 속도(진공 약 30만km/km)로 전파됩니다. 초) 파장 λ(한 번의 진동 기간 동안 방사선이 이동하는 거리)를 특징으로 합니다. X선 방사선은 또한 여러 다른 파동 특성(굴절, 간섭, 회절)을 가지고 있지만 가시광선, 전파와 같은 긴 파장의 방사선보다 관찰하기가 훨씬 더 어렵습니다.

X-선 스펙트럼: a1 - 310 kV에서의 연속 제동 스펙트럼; a - 250kV의 연속 브레이크 스펙트럼, a1 - 1mm Cu로 필터링된 스펙트럼, a2 - 2mm Cu로 필터링된 스펙트럼, b - K 시리즈 텅스텐 라인.

X선 방사선을 생성하기 위해 빠른 전자가 양극 물질의 원자와 상호 작용할 때 방사선이 발생하는 X선 튜브(참조)가 사용됩니다. X선 방사선에는 Bremsstrahlung 방사선과 특성 방사선 방사선의 두 가지 유형이 있습니다. Bremsstrahlung X선은 일반 백색광과 유사한 연속 스펙트럼을 갖습니다. 파장에 따른 강도 분포(그림)는 최대값을 갖는 곡선으로 표시됩니다. 장파 쪽으로 곡선은 평평하게 떨어지고, 단파 쪽으로 갈수록 가파르게 떨어지며 연속 스펙트럼의 단파 경계라고 불리는 특정 파장(λ0)에서 끝납니다. λ0의 값은 관의 전압에 반비례합니다. Bremsstrahlung은 빠른 전자가 원자핵과 상호 작용할 때 발생합니다. Bremsstrahlung의 강도는 양극 전류의 강도, 튜브 양단의 전압의 제곱 및 양극 물질의 원자 번호(Z)에 정비례합니다.

X선관에서 가속된 전자의 에너지가 양극 물질의 임계값(이 에너지는 관의 이 물질에 대한 임계 전압 Vcr에 의해 결정됨)을 초과하면 특성 방사선이 발생합니다. 특성 스펙트럼은 선으로 되어 있으며, 스펙트럼 선은 문자 K, L, M, N으로 지정된 계열을 형성합니다.

K 시리즈는 가장 짧은 파장이고 L 시리즈는 더 긴 파장이며 M 및 N 시리즈는 무거운 원소에서만 관찰됩니다(K 시리즈의 텅스텐 Vcr은 69.3kV, L 시리즈의 경우 12.1kV). 특징적인 방사선은 다음과 같이 발생합니다. 빠른 전자는 원자 전자를 내부 껍질에서 밀어냅니다. 원자는 여기된 다음 다시 바닥 상태로 돌아갑니다. 이 경우, 덜 결합된 외부 껍질의 전자가 내부 껍질의 빈 공간을 채우고, 여기 상태와 바닥 상태의 원자 에너지 간의 차이와 동일한 에너지로 특성 방사선의 광자가 방출됩니다. 이 차이(따라서 광자 에너지)는 각 요소의 특정 값 특성을 갖습니다. 이 현상은 원소의 X선 스펙트럼 분석의 기초가 됩니다. 그림은 브레름스트랄룽의 연속 스펙트럼 배경에 대한 텅스텐의 선 스펙트럼을 보여줍니다.

X선관에서 가속된 전자의 에너지는 거의 전부 열에너지로 변환되고(양극은 매우 뜨거워짐), 단지 작은 부분(100kV에 가까운 전압에서 약 1%)만이 제동에너지로 변환됩니다.

의학에서 X선을 사용하는 것은 물질의 X선 흡수 법칙에 기초합니다. X선 복사의 흡수는 흡수 물질의 광학적 특성과 완전히 무관합니다. 엑스레이실에서 직원을 보호하는 데 사용되는 무색 투명한 납유리는 엑스레이를 거의 완전히 흡수합니다. 대조적으로, 빛에 투명하지 않은 종이는 엑스레이를 감쇠시키지 않습니다.

흡수층을 통과하는 균일한(즉, 특정 파장) X선 빔의 강도는 지수 법칙(e-x)에 따라 감소합니다. 여기서 e는 자연 로그(2.718)의 밑이고 지수 x는 제품과 동일질량 감쇠 계수(μ/p) cm 2 /g(흡수체 두께당)(여기서 p는 물질의 밀도(g/cm 3)). X선 방사선의 감쇠는 산란과 흡수로 인해 발생합니다. 따라서 질량 감쇠 계수는 질량 흡수 계수와 산란 계수의 합입니다. 질량 흡수 계수는 흡수체의 원자 번호(Z)가 증가하고(Z3 또는 Z5에 비례) 파장이 증가함에 따라(λ3에 비례) 급격하게 증가합니다. 파장에 대한 이러한 의존성은 계수가 점프를 나타내는 경계에서 흡수 대역 내에서 관찰됩니다.

질량 산란 계수는 물질의 원자 번호가 증가함에 따라 증가합니다. λ≥0.3Å에서 산란 계수는 파장에 의존하지 않습니다.<0,ЗÅ он уменьшается с уменьшением λ.

파장이 감소함에 따라 흡수 및 산란 계수가 감소하면 X선 방사선의 투과력이 증가합니다. 뼈의 질량 흡수 계수[흡수는 주로 Ca 3 (PO 4) 2 에 의한 것임]는 흡수가 주로 물로 인한 연조직의 경우보다 거의 70배 더 큽니다. 이것은 방사선 사진에서 연조직의 배경에 비해 뼈의 그림자가 그토록 뚜렷하게 나타나는 이유를 설명합니다.

강도 감소와 함께 매체를 통한 불균일 X선 빔의 전파는 스펙트럼 구성의 변화와 방사선 품질의 변화를 동반합니다. 스펙트럼의 장파 부분은 다음과 같습니다. 단파 부분보다 더 많이 흡수되면 방사선이 더 균일해집니다. 스펙트럼의 장파 부분을 필터링하면 인체 깊숙한 곳에 위치한 병변의 X선 치료 중에 심부 선량과 표면 선량 사이의 비율을 향상시킬 수 있습니다(X선 필터 참조). 불균일한 X선 빔의 품질을 특성화하기 위해 방사선을 절반으로 감쇠시키는 물질 층인 "반감쇠층(L)"이라는 개념이 사용됩니다. 이 층의 두께는 튜브의 전압, 필터의 두께 및 재질에 따라 달라집니다. 반감쇠층을 측정하기 위해 셀로판(최대 12keV 에너지), 알루미늄(20-100keV), 구리(60-300keV), 납 및 구리(>300keV)가 사용됩니다. 80-120kV의 전압에서 생성된 X선의 경우, 구리 1mm는 필터링 용량에서 알루미늄 26mm에 해당하고, 납 1mm는 알루미늄 50.9mm에 해당합니다.

X선 방사선의 흡수 및 산란은 미립자 특성에 기인합니다. X선 방사선은 미립자(입자)의 흐름으로 원자와 상호작용합니다. 각 광자는 특정 에너지(X선 방사선의 파장에 반비례)를 갖습니다. X선 광자의 에너지 범위는 0.05-500keV입니다.

X선 복사의 흡수는 광전 효과로 인해 발생합니다. 전자 껍질에 의한 광자의 흡수는 전자 방출을 동반합니다. 원자는 여기되어 바닥 상태로 돌아가 특유의 방사선을 방출합니다. 방출된 광전자는 광자의 모든 에너지(원자 내 전자의 결합 에너지를 뺀)를 운반합니다.

X선 산란은 산란 매체의 전자에 의해 발생합니다. 고전적인 산란(방사선의 파장은 변하지 않지만 전파 방향은 바뀜)과 파장 변화에 따른 산란(컴프턴 효과)(산란된 방사선의 파장이 입사 방사선의 파장보다 큼)이 구별됩니다. ). 후자의 경우 광자는 움직이는 공처럼 행동하고 Comton의 비유적인 표현에 따르면 광자와 전자로 당구를 치는 것과 같이 광자의 산란이 발생합니다. 전자와 충돌하면 광자가 에너지의 일부를 전달하여 산란되어 에너지가 적고 (따라서 산란 방사선의 파장이 증가함) 전자는 반동 에너지로 원자 밖으로 날아갑니다 (이 전자를 콤프턴 전자 또는 반동 전자라고 함). X선 에너지의 흡수는 2차 전자(Compton 및 광전자)가 형성되고 에너지가 전달되는 동안 발생합니다. 물질의 단위질량에 전달되는 X선 방사선의 에너지에 따라 X선 방사선의 흡수선량이 결정됩니다. 이 선량의 단위 1 rad는 100 erg/g에 해당합니다. 흡수된 에너지로 인해 흡수체 물질에서 X선 선량 측정에 중요한 여러 가지 2차 공정이 발생합니다. 이는 X선 방사선 측정 방법의 기반이 되기 때문입니다. (선량 측정 참조).

모든 가스와 많은 액체, 반도체 및 유전체는 X선에 노출되면 전기 전도성을 높입니다. 전도도는 파라핀, 운모, 고무, 호박색과 같은 최고의 절연 재료로 감지됩니다. 전도도의 변화는 매체의 이온화, 즉 중성 분자가 양이온과 음이온으로 분리되면서 발생합니다(이온화는 2차 전자에 의해 생성됨). 공기 중 이온화는 뢴트겐 단위로 측정되는 X선 노출 선량(공기 중 선량)을 결정하는 데 사용됩니다(이온화 방사선 선량 참조). 1r의 선량에서 공기 중 흡수선량은 0.88rad입니다.

X선 방사선의 영향으로 물질 분자의 여기(및 이온 재결합 중)의 결과로 많은 경우 물질의 가시광선이 여기됩니다. 높은 강도의 X선 방사선에서는 공기, 종이, 파라핀 등(금속 제외)에서 가시광선이 관찰됩니다. 가시광선 발광의 가장 높은 수율은 Zn·CdS·Ag-인 및 투시 스크린에 사용되는 기타 결정질 형광체에 의해 제공됩니다.

X선 방사선의 영향으로 할로겐화은 화합물의 분해(X선 사진에 사용되는 사진 효과), 물 및 과산화수소 수용액의 분해, 특성 변화 등 다양한 화학 과정이 물질에서 발생할 수도 있습니다. 셀룰로이드(탁도 및 장뇌 방출), 파라핀(탁도 및 표백) .

완전한 변환의 결과로 화학적으로 불활성인 물질인 X선 방사선에 의해 흡수된 모든 에너지가 열로 변환됩니다. 매우 적은 양의 열을 측정하려면 매우 민감한 방법이 필요하지만 X선 방사선의 절대 측정을 위한 주요 방법입니다.

X선 방사선 노출로 인한 2차 생물학적 영향은 의료용 X선 요법의 기초입니다(참조). 양자가 6-16 keV(유효 파장 2-5 Å)인 X선 방사선은 인체의 피부 조직에 거의 완전히 흡수됩니다. 이를 경계 광선 또는 때로는 Bucca 광선(Bucca 광선 참조)이라고 합니다. 심부 X선 치료에는 100~300keV의 유효 에너지 양자를 갖는 하드 필터링된 방사선이 사용됩니다.

X선 방사선의 생물학적 효과는 X선 치료뿐만 아니라 X선 진단 및 방사선 보호를 사용해야 하는 X선 방사선과 접촉하는 기타 모든 경우에도 고려해야 합니다. (보다).

RF 교육을 위한 연방 기관

주립 교육 기관

고등 전문 교육

모스크바 주립 철강 및 합금 연구소

(기술대학교)

노보트로이츠키 지점

OED학과

코스 작업

분야: 물리학

주제: 엑스레이

학생: Nedorezova N.A.

그룹: EiU-2004-25, 번호 Z.K.: 04N036

확인자: Ozhegova S.M.

소개

제1장 엑스레이의 발견

1.1 Roentgen Wilhelm Conrad의 전기

1.2 엑스레이의 발견

제2장 X선 방사선

2.1 X선 소스

2.2 엑스레이의 특성

2.3 X선 검출

2.4 엑스레이의 사용

제3장. 야금학에서의 X선 응용

3.1 결정 구조 결함 분석

3.2 스펙트럼 분석

결론

사용된 소스 목록

응용

소개

엑스레이실을 통과하지 않은 사람은 드물었다. 엑스레이 이미지는 누구에게나 친숙합니다. 1995년은 이 발견이 이루어진 지 100주년이 되는 해였습니다. 한 세기 전에 그것이 불러일으켰던 엄청난 관심을 상상하기는 어렵습니다. 사람의 손에는 보이지 않는 것을 볼 수 있는 장치가 있었습니다.

정도는 다르지만 모든 물질에 침투할 수 있는 이 보이지 않는 방사선은 약 10-8cm 파장의 전자기 방사선을 나타내며 이를 발견한 빌헬름 뢴트겐을 기리기 위해 X선 방사선이라고 불렸습니다.

가시광선과 마찬가지로 X선도 사진 필름을 검게 만듭니다. 이 속성은 의학, 산업 및 과학 연구에 중요합니다. 연구 중인 물체를 통과한 후 사진 필름에 떨어지는 X선 방사선은 물체의 내부 구조를 묘사합니다. X선 방사선의 투과력은 재료에 따라 다르기 때문에 물체의 투명도가 낮은 부분은 방사선이 잘 통과하는 부분보다 사진에서 더 밝은 영역을 생성합니다. 따라서 뼈 조직은 피부와 내부 장기를 구성하는 조직보다 X-레이에 덜 투명합니다. 따라서 엑스레이에서 뼈는 더 밝은 부분으로 나타나며 방사선에 덜 투명한 골절 부위를 매우 쉽게 감지할 수 있습니다. 엑스레이는 또한 치과에서 치아 뿌리의 충치와 농양을 탐지하는 데 사용되며, 산업계에서는 주물, 플라스틱 및 고무의 균열을 탐지하고, 화학에서는 화합물을 분석하고, 물리학에서는 결정의 구조를 연구하는 데 사용됩니다.

Roentgen의 발견에 이어 이 방사선의 많은 새로운 특성과 응용을 발견한 다른 연구자들의 실험이 이어졌습니다. M. Laue, W. Friedrich 및 P. Knipping은 1912년에 결정을 통과하는 X선의 회절을 입증한 데 큰 공헌을 했습니다. 1913년에 가열된 음극을 갖춘 고진공 X선관을 발명한 W. Coolidge; 1913년에 방사선의 파장과 원소의 원자 번호 사이의 관계를 확립한 G. Moseley; X선 구조 분석의 기초를 개발한 공로로 1915년 노벨상을 받은 G. 브래그와 L. 브래그.

본 교과목의 목적은 X선 방사선 현상, 발견의 역사, 특성을 연구하고 그 응용 범위를 파악하는 것입니다.

제1장 엑스레이의 발견

1.1 Roentgen Wilhelm Conrad의 전기

Wilhelm Conrad Roentgen은 1845년 3월 17일 네덜란드와 국경을 접하고 있는 독일 지역의 Lenepe 시에서 태어났습니다. 그는 나중에 아인슈타인이 공부했던 고등 기술 학교(폴리테크닉)에서 취리히의 기술 교육을 받았습니다. 물리학에 대한 그의 열정으로 인해 그는 1866년 학교를 졸업한 후에도 물리학 교육을 계속했습니다.

1868년 철학 박사 학위 논문을 옹호한 후 그는 처음에는 취리히에서, 그 다음에는 기센에서, 그 다음에는 스트라스부르에서(1874-1879) Kundt 밑에서 물리학과의 조교로 일했습니다. 여기서 뢴트겐은 좋은 실험학교를 거쳐 일류 실험자가 되었습니다. Roentgen은 소련 물리학 A.F.의 창시자 중 한 명인 그의 학생과 함께 중요한 연구 중 일부를 수행했습니다. Ioffe.

과학 연구는 전자기학, 결정 물리학, 광학, 분자 물리학과 관련이 있습니다.

1895년에 그는 나중에 X선이라고 불리는 자외선(X선)보다 파장이 짧은 방사선을 발견하고 반사, 흡수, 공기 이온화 등의 특성을 연구했습니다. 그는 경사진 백금 대전음극과 오목형 음극인 X선 생성용 튜브의 올바른 디자인을 제안했습니다. 그는 X선을 사용하여 사진을 찍은 최초의 사람이었습니다. 그는 1885년에 전기장 내에서 이동하는 유전체의 자기장(소위 "X선 전류")을 발견했습니다. 그의 경험은 자기장이 전하의 이동에 의해 생성되며 X선 전류 생성에 중요하다는 것을 분명히 보여주었습니다. X. Lorentz의 전자 이론. 상당수의 Roentgen의 작품은 액체, 기체, 결정, 전자기 현상의 연구 특성에 전념하고 결정의 전기 현상과 광학 현상 사이의 관계를 발견했습니다.그의 이름을 딴 광선의 발견 뢴트겐은 물리학자 중 최초로 1901년에 노벨상을 수상했습니다.

1900년부터 생애 마지막 날(1923년 2월 10일 사망)까지 그는 뮌헨 대학교에서 근무했습니다.

1.2 엑스레이의 발견

19세기 말 가스를 통한 전기 통과 현상에 대한 관심이 높아졌습니다. 패러데이는 또한 이러한 현상을 진지하게 연구하고 다양한 방전 형태를 설명했으며 희박 가스의 빛나는 기둥에서 어두운 공간을 발견했습니다. 패러데이 암흑 공간은 푸르스름한 음극 발광과 분홍빛 양극 발광을 분리합니다.

가스 희박성이 더욱 증가하면 글로우의 특성이 크게 변경됩니다. 수학자 플뤼커(Plücker, 1801-1868)는 1859년에 충분히 강한 진공 상태에서 음극에서 나오는 약한 푸른 빛의 광선이 양극에 도달하여 튜브 유리를 빛나게 하는 것을 발견했습니다. 1869년 Plücker의 학생 Hittorf(1824-1914)는 교사의 연구를 계속하여 고체가 음극과 이 표면 사이에 배치되면 튜브의 형광 표면에 뚜렷한 그림자가 나타나는 것을 보여주었습니다.

Goldstein(1850-1931)은 광선의 특성을 연구하여 이를 음극선(1876)이라고 불렀습니다. 3년 후, 윌리엄 크룩스(1832-1919)는 음극선의 물질적 성질을 증명하고 이를 특별한 네 번째 상태의 물질인 "복사 물질"이라고 불렀습니다. 그의 증거는 설득력 있고 시각적이었습니다. "크룩스 관"을 사용한 실험은 나중에 모든 물리학 교실에서 시연되었습니다. Crookes 관의 자기장에 의한 음극선의 편향은 학교에서 고전적인 시연이 되었습니다.

그러나 음극선의 전기적 편향에 대한 실험은 그다지 설득력이 없었습니다. Hertz는 그러한 편차를 감지하지 못했고 음극선이 에테르의 진동 과정이라는 결론에 도달했습니다. 음극선을 실험하는 Hertz의 학생 F. Lenard는 1893년에 음극선이 알루미늄 호일로 덮인 창문을 통과하여 창문 뒤 공간에서 빛을 발산한다는 것을 보여주었습니다. Hertz는 1892년에 출판된 그의 마지막 논문을 얇은 금속 몸체를 통과하는 음극선의 통과 현상에 전념했습니다. 그것은 다음과 같은 말로 시작되었습니다.

“음극선은 고체를 통과하는 능력 면에서 빛과 크게 다릅니다.” 금, 은, 백금, 알루미늄 등의 잎을 통과하는 음극선의 통과에 대한 실험 결과를 설명하면서 Hertz는 다음과 같이 지적합니다. 현상의 특별한 차이를 관찰할 수 없습니다. 광선은 잎을 직선으로 통과하지 않고 회절에 의해 산란됩니다. 음극선의 특성은 아직 명확하지 않습니다.

1895년 말에 Würzburg 교수 Wilhelm Conrad Roentgen이 실험한 것은 Crookes, Lenard 및 다른 사람들의 튜브였습니다. 일단 실험이 끝나면 튜브를 검은 판지 덮개로 덮고 조명을 끄었지만 그렇지 않았습니다. 그러나 그는 튜브에 전력을 공급하는 인덕터를 끄면서 튜브 근처에 있는 바륨 신옥사이드에서 스크린의 빛을 발견했습니다. 이러한 상황에 충격을 받은 Roentgen은 화면을 실험하기 시작했습니다. 1895년 12월 28일자 그의 첫 번째 보고서인 "새로운 종류의 광선에 대하여"에서 그는 이러한 첫 번째 실험에 대해 다음과 같이 썼습니다. "이산화황 바륨 백금으로 코팅된 종이 조각이 덮개로 덮인 튜브에 접근했을 때 상당히 단단히 고정된 얇은 검정색 판지로, 방전할 때마다 밝은 빛으로 깜박입니다. 형광을 발하기 시작합니다. 형광은 충분히 어두워지면 볼 수 있으며 종이의 측면이 블루 산화물 바륨으로 코팅되어 있는지 또는 블루 산화물 바륨으로 덮여 있지 않은지 여부에 따라 달라지지 않습니다. 튜브에서 2미터 떨어진 곳에서도 형광이 눈에 띕니다.”

주의 깊게 조사한 결과 뢴트겐은 "태양의 가시광선과 자외선 또는 전기 아크 광선에 투명하지 않은 검은색 판지가 형광을 일으키는 물질에 의해 투과된다는 사실을 발견했습니다." 뢴트겐은 이 "물질, " 그는 다양한 물질에 대해 간단히 "X-선"이라고 불렀습니다. 그는 광선이 종이, 나무, 단단한 고무, 얇은 금속층을 자유롭게 통과하지만 납에 의해 강하게 지연된다는 것을 발견했습니다.

그런 다음 그는 놀라운 경험을 다음과 같이 설명합니다.

"방전관과 스크린 사이에 손을 대면 손 자체의 그림자의 희미한 윤곽선에 뼈의 어두운 그림자가 보입니다." 이것은 인체에 대한 최초의 투시 검사였습니다. Roentgen도 얻었습니다. 최초의 엑스레이 이미지를 손에 적용하여 촬영했습니다.

이 사진들은 큰 인상을 남겼습니다. 발견은 아직 완료되지 않았고 X-ray 진단은 이미 시작되었습니다. 영국의 물리학자 슈스터(Schuster)는 “내 연구실에는 신체의 여러 부위에 바늘이 꽂혀 있다고 의심되는 환자를 데려오는 의사들로 넘쳐났습니다.”라고 썼습니다.

이미 첫 번째 실험 이후 뢴트겐은 X선이 음극선과 다르며 전하를 운반하지 않고 자기장에 의해 편향되지 않고 음극선에 의해 여기된다는 사실을 확고히 확립했습니다." X선은 음극선과 동일하지 않습니다. , 그러나 방전관의 유리벽에 의해 흥분됩니다.”라고 Roentgen은 썼습니다.

그는 또한 유리뿐만 아니라 금속에서도 여기된다는 사실을 확인했습니다.

음극선은 "에테르에서 발생하는 현상"이라는 헤르츠-레나드 가설을 언급한 후 Roentgen은 "우리의 광선에 대해서도 비슷한 것을 말할 수 있다"고 지적합니다. 그러나 그는 광선의 파동 특성을 발견할 수 없었으며 광선은 "지금까지 알려진 자외선, 가시광선, 적외선과 다르게 행동합니다." Roentgen에 따르면 광선의 화학적 및 발광 작용은 자외선과 유사합니다. 그의 첫 번째 메시지에서 그는 나중에 그것이 에테르의 종파일 수 있다는 가정을 남겼다고 말했습니다.

Roentgen의 발견은 과학계에 큰 관심을 불러일으켰습니다. 그의 실험은 전 세계 거의 모든 실험실에서 반복되었습니다. 모스크바에서는 P.N. Lebedev. 상트페테르부르크에서 라디오 발명가 A.S. 포포프는 엑스레이를 실험하고 공개 강연에서 시연하며 다양한 엑스레이 이미지를 얻었습니다. 캠브리지 D.D. Thomson은 즉시 X선의 이온화 효과를 사용하여 가스를 통한 전기 흐름을 연구했습니다. 그의 연구는 전자의 발견으로 이어졌습니다.

제2장 X선 방사선

X선 방사선은 전자기 이온화 방사선으로, 10 -4 ~ 10 3 (10 -12 ~ 10 -5 cm)의 파장 내에서 감마선과 자외선 사이의 스펙트럼 영역을 차지합니다.R. 엘. 파장 λ< 2 условно называются жёсткими, с λ >2 - 부드러움.

2.1 X선 소스

가장 일반적인 엑스레이 소스는 엑스레이 튜브입니다. - 전기 진공 장치 , X 선 방사선의 소스로 사용됩니다. 이러한 방사선은 음극에서 방출된 전자가 감속되어 양극(반음극)에 부딪힐 때 발생합니다. 이 경우 양극과 음극 사이의 공간에서 강한 전기장에 의해 가속된 전자의 에너지는 부분적으로 X선 에너지로 변환됩니다. X선관의 방사선은 양극 물질의 특성 방사선에 제동 X선 방사선이 중첩된 것입니다. X선관은 다음과 같이 구별됩니다. 전자의 흐름을 얻는 방법 - 열이온(가열) 음극, 전계 방출(팁) 음극, 양이온이 충격을 받는 음극 및 방사성(β) 전자 소스를 사용하여; 진공 방법에 따라 - 밀봉되고 분리 가능합니다. 방사선 시간별 - 연속, 펄스; 양극 냉각 유형별 - 물, 오일, 공기, 복사 냉각; 초점 크기별(양극의 방사 영역) - 매크로초점, 샤프포커스 및 마이크로초점; 모양에 따라 - 고리 모양, 원형 모양, 선 모양; 정전기, 자기, 전자기 포커싱을 사용하여 양극에 전자를 집중시키는 방법에 따라.

X선 튜브는 X선 구조 분석에 사용됩니다. (부록 1), X선 스펙트럼 분석, 결함 검출 (부록 1), 엑스레이 진단 (부록 1), 엑스레이 치료 , 엑스레이 현미경 및 미세 방사선 촬영. 모든 분야에서 가장 널리 사용되는 것은 열이온 음극, 수냉식 양극 및 정전기 전자 포커싱 시스템을 갖춘 밀봉된 X선 튜브입니다(부록 2). 엑스레이 튜브의 열이온 음극은 일반적으로 전류에 의해 가열되는 나선형 또는 직선형 텅스텐 와이어 필라멘트입니다. 양극의 작업 부분(금속 거울 표면)은 전자 흐름에 수직으로 또는 특정 각도로 위치합니다. 고에너지 및 고강도 X선 방사선의 연속 스펙트럼을 얻기 위해 Au와 W로 만들어진 양극이 사용됩니다. 구조 분석에서는 Ti, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Ag로 구성된 양극이 있는 X선 튜브가 사용됩니다.

X선관의 주요 특성은 최대 허용 가속 전압(1~500kV), 전자 전류(0.01mA~1A), 양극에서 소비되는 특정 전력(10~104W/mm2), 총 전력 소비입니다. (0.002W - 60kW) 및 초점 크기(1μm - 10mm). 엑스선관의 효율은 0.1~3%이다.

일부 방사성 동위원소는 X선의 소스 역할도 할 수 있습니다. : 그들 중 일부는 직접 X선을 방출하고, 다른 핵 방사선(전자 또는 람다 입자)은 X선을 방출하는 금속 표적에 충격을 가합니다. 동위원소 소스에서 나오는 X선 방사선의 강도는 X선 튜브에서 나오는 방사선 강도보다 몇 배나 낮지만, 동위원소 소스의 크기, 무게 및 비용은 X선 튜브를 설치하는 것보다 비교할 수 없을 정도로 작습니다.

수 GeV의 에너지를 갖는 싱크로트론과 전자 저장 링은 10~100 정도의 λ를 갖는 연X선 소스 역할을 할 수 있습니다. 싱크로트론에서 나오는 X선 복사 강도는 이 스펙트럼 영역에서 X선 관의 강도보다 2~3배 정도 높습니다.

X선의 자연적인 광원은 태양과 기타 우주 물체입니다.

2.2 엑스레이의 특성

X선 생성 메커니즘에 따라 스펙트럼은 연속(bremsstrahlung) 또는 선(특성)일 수 있습니다. 연속 X선 스펙트럼은 고속 하전 입자가 표적 원자와 상호 작용할 때 감속한 결과로 방출됩니다. 이 스펙트럼은 표적이 전자로 충격을 받을 때만 상당한 강도에 도달합니다. Bremsstrahlung X선의 강도는 고주파 경계 0까지의 모든 주파수에 걸쳐 분포되며, 여기서 광자 에너지 h 0(h는 플랑크 상수입니다) )는 충격을 가하는 전자의 에너지 eV와 같습니다(e는 전자의 전하이고, V는 전자가 전달하는 가속 장의 전위차입니다). 이 주파수는 스펙트럼 0 = hc/eV(c는 빛의 속도)의 단파 경계에 해당합니다.

선 방사선은 내부 껍질 중 하나에서 전자가 방출되면서 원자가 이온화 된 후에 발생합니다. 이러한 이온화는 전자와 같은 빠른 입자와 원자의 충돌(1차 X선) 또는 원자에 의한 광자 흡수(형광 X선)로 인해 발생할 수 있습니다. 이온화된 원자는 높은 에너지 준위 중 하나의 초기 양자 상태에 있으며 10 -16 -10 -15초 후에 더 낮은 에너지를 갖는 최종 상태로 전환됩니다. 이 경우 원자는 특정 주파수의 광자 형태로 과도한 에너지를 방출할 수 있습니다. 이러한 방사선의 스펙트럼에서 선의 주파수는 각 원소의 원자의 특성이므로 선 X선 스펙트럼을 특성이라고 합니다. 원자 번호 Z에 대한 이 스펙트럼 선의 주파수 의존성은 Moseley의 법칙에 의해 결정됩니다.

모즐리의 법칙, 화학 원소의 특성 X선 방사선의 스펙트럼 선의 주파수를 원자 번호와 연관시키는 법칙입니다. G. Moseley가 실험적으로 확립함 1913년. Moseley의 법칙에 따르면, 요소의 특성 복사의 스펙트럼 선의 주파수 ∅의 제곱근은 다음과 같습니다. 선형 함수일련번호 Z:

여기서 R은 리드베리 상수입니다. , Sn - 스크리닝 상수, n - 주양자수. Moseley 다이어그램(부록 3)에서 Z에 대한 의존성은 일련의 직선(n = 1, 2, 3 값에 해당하는 K-, L-, M- 등 계열)입니다.

모즐리의 법칙은 주기율표에서 원소의 올바른 배치에 대한 반박할 수 없는 증거였습니다. 디. Mendeleev는 Z의 물리적 의미를 명확히 하는 데 기여했습니다.

Moseley의 법칙에 따라 X선 특성 스펙트럼은 광학 스펙트럼에 고유한 주기 패턴을 나타내지 않습니다. 이는 특성 X선 스펙트럼에 나타나는 모든 원소 원자의 내부 전자 껍질이 유사한 구조를 가지고 있음을 나타냅니다.

이후의 실험에서는 외부 채우기 순서 변경과 관련된 요소의 전이 그룹에 대한 선형 의존성에서 약간의 편차가 있음이 밝혀졌습니다. 전자 껍질, 상대론적 효과의 결과로 나타나는 무거운 원자의 경우에도 마찬가지입니다(조건부로 내부 속도가 빛의 속도와 비슷하다는 사실로 설명됨).

핵 내의 핵자 수(등장성 이동), 외부 전자 껍질의 상태(화학적 이동) 등 다양한 요인에 따라 모슬리 다이어그램의 스펙트럼 선 위치가 약간 변경될 수 있습니다. 이러한 변화를 연구하면 원자에 대한 자세한 정보를 얻을 수 있습니다.

매우 얇은 대상에서 방출되는 Bremsstrahlung X선은 0 근처에서 완전히 편광됩니다. 0이 감소할수록 편광 정도는 감소합니다. 특성 방사선은 일반적으로 편광되지 않습니다.

X선이 물질과 상호 작용하면 광전 효과가 발생할 수 있습니다. , X 선의 흡수 및 산란에 수반되는 광전 효과는 X 선 광자를 흡수하는 원자가 내부 전자 중 하나를 방출 한 후 복사 전이를 만들어 특성 방사선의 광자 또는 비방사 전이에서 두 번째 전자를 방출합니다(오제 전자). 비금속 결정(예: 암염)에 대한 X선의 영향으로 원자 격자의 일부 위치에 추가 양전하를 갖는 이온이 나타나고 그 근처에 과도한 전자가 나타납니다. X선 여기자라고 불리는 결정 구조의 이러한 교란 , 색상의 중심이며 온도가 크게 증가해야만 사라집니다.

X선이 두께 x의 물질 층을 통과할 때 초기 강도 I 0은 I = I 0 e - μ x 값으로 감소합니다. 여기서 μ는 감쇠 계수입니다. I의 약화는 물질에 의한 X선 광자의 흡수와 산란 중 방향의 변화라는 두 가지 과정으로 인해 발생합니다. 스펙트럼의 장파 영역에서는 X선 흡수가 우세하고, 단파 영역에서는 산란이 우세합니다. Z와 λ가 증가함에 따라 흡수 정도는 급격히 증가합니다. 예를 들어, 하드 엑스레이는 ~ 10cm의 공기층을 자유롭게 통과합니다. 3cm 두께의 알루미늄 판은 λ = 0.027로 X선을 절반으로 감쇠시킵니다. 연X선은 공기 중에 많이 흡수되므로 진공 상태나 흡수력이 약한 가스(예: He)에서만 사용 및 연구가 가능합니다. X선이 흡수되면 물질의 원자가 이온화됩니다.

살아있는 유기체에 대한 X선의 효과는 조직에서 유발되는 이온화에 따라 유익할 수도 해로울 수도 있습니다. X선의 흡수는 λ에 따라 달라지므로 그 강도는 X선의 생물학적 효과를 측정하는 척도가 될 수 없습니다. X선 측정은 X선이 물질에 미치는 영향을 정량적으로 측정하는 데 사용됩니다. , 측정 단위는 엑스레이입니다.

Z와 λ가 큰 영역에서 X선의 산란은 주로 λ의 변화 없이 발생하므로 간섭성 산란(coherent Scattering)이라 하고, Z와 λ가 작은 영역에서는 원칙적으로 증가한다(비간섭 산란). X선의 비간섭성 산란에는 콤프턴(Compton)과 라만(Raman)이라는 두 가지 알려진 유형이 있습니다. 비탄성 미립자 산란의 성질을 갖는 콤프턴 산란에서는 X선 광자에 의해 부분적으로 에너지가 손실되어 반동 전자가 원자 껍질 밖으로 날아갑니다. 이 경우 광자 에너지가 감소하고 방향이 변경됩니다. λ의 변화는 산란 각도에 따라 달라집니다. 가벼운 원자에 고에너지 X선 광자가 라만 산란되는 동안 에너지의 작은 부분이 원자를 이온화하는 데 소비되고 광자의 운동 방향이 변경됩니다. 이러한 광자의 변화는 산란 각도에 의존하지 않습니다.

X선의 굴절률 n은 1과 매우 작은 차이(δ = 1-n ≒ 10 -6 -10 -5)입니다. 매질에서 X선의 위상 속도는 진공에서 빛의 속도보다 빠릅니다. 한 매체에서 다른 매체로 이동할 때 X선의 편향은 매우 작습니다(호의 몇 분). X선이 진공 상태에서 신체 표면에 아주 작은 각도로 떨어지면 완전히 외부로 반사됩니다.

2.3 X선 검출

인간의 눈은 엑스레이에 민감하지 않습니다. 엑스레이

광선은 Ag와 Br의 양이 증가된 특수 X선 사진 필름을 사용하여 기록됩니다. 지역 λ에서<0,5 чувствительность этих плёнок быстро падает и может быть искусственно повышена плотно прижатым к плёнке флуоресцирующим экраном. В области λ>5, 일반 포지티브 사진 필름의 감도는 상당히 높으며 그 입자는 X선 필름의 입자보다 훨씬 작기 때문에 해상도가 높아집니다. 수십 및 수백 단위의 λ에서 X선은 광유제의 가장 얇은 표면층에만 작용합니다. 필름의 감도를 높이기 위해 발광 오일로 감광 처리합니다. X선 진단 및 결함 탐지에서 전자사진은 때때로 X선을 기록하는 데 사용됩니다. (전자 방사선 촬영).

이온화 챔버를 사용하여 고강도 X선을 기록할 수 있습니다. (부록 4), λ에서 중간 및 낮은 강도의 X선< 3 - сцинтилляционным счётчиком NaI(Tl) 결정(부록 5), 0.5< λ < 5 - счётчиком Гейгера - Мюллера (부록 6) 및 봉인된 비례 계수기 (부록 7), 1< λ < 100 - проточным пропорциональным счётчиком, при λ < 120 - полупроводниковым детектором (부록 8). 매우 큰 λ 영역(수십에서 1000까지)에서는 입력에 다양한 광음극이 있는 개방형 2차 전자 증배기를 사용하여 X선을 등록할 수 있습니다.

2.4 엑스레이의 사용

엑스레이는 의학에서 엑스레이 진단을 위해 가장 널리 사용됩니다. 그리고 방사선요법 . X선 결함 탐지는 다양한 기술 분야에서 중요합니다. 예를 들어 주조의 내부 결함(쉘, 슬래그 함유물), 레일의 균열 및 용접 결함을 감지합니다.

X선 구조 분석 무기 및 유기 분자에서 광물 및 화합물의 결정 격자에서 원자의 공간 배열을 설정할 수 있습니다. 이미 해독된 수많은 원자 구조를 바탕으로 X선 회절 패턴을 사용하여 역 문제도 해결할 수 있습니다. 다결정질 물질, 예를 들어 합금강, 합금, 광석, 달 토양, 이 물질의 결정질 구성이 확립될 수 있습니다. 위상 분석이 수행되었습니다. R. l의 수많은 응용. 재료의 방사선 촬영은 고체의 특성을 연구하는 데 사용됩니다. .

엑스레이 현미경 예를 들어 세포나 미생물의 이미지를 얻고 내부 구조를 볼 수 있습니다. X선 분광학 X선 스펙트럼을 사용하여 다양한 물질의 전자 상태 밀도의 에너지 분포를 연구하고, 화학 결합의 특성을 조사하고, 고체와 분자에서 이온의 유효 전하를 찾습니다. X선 스펙트럼 분석 특성 스펙트럼 선의 위치와 강도를 기반으로 물질의 정성적, 정량적 구성을 결정할 수 있으며 야금 공장, 시멘트 공장, 가공 공장에서 재료 구성에 대한 비파괴 검사를 명시적으로 수행하는 데 사용됩니다. 이러한 기업을 자동화할 때 X선 분광계와 양자 측정기가 물질 구성에 대한 센서로 사용됩니다.

우주에서 나오는 엑스레이는 우주체의 화학적 구성과 우주에서 일어나는 물리적 과정에 대한 정보를 전달합니다. X선 천문학은 우주 X선을 연구합니다. . 강력한 X선은 방사선 화학에서 특정 반응, 재료의 중합 및 유기 물질의 분해를 자극하는 데 사용됩니다. X선은 또한 식품 산업, 법의학, 고고학 등에서 실수로 식품에 들어간 이물질을 식별하기 위해 후기 회화 층 아래에 숨겨진 고대 회화를 탐지하는 데에도 사용됩니다.

제3장. 야금학에서의 X선 응용

X선 회절 분석의 주요 작업 중 하나는 재료 또는 재료의 상 구성을 결정하는 것입니다. X선 회절 방법은 직접적이며 신뢰성이 높고 속도가 빠르며 상대적으로 저렴하다는 특징이 있습니다. 이 방법은 필요하지 않습니다. 많은 분량물질의 경우, 부품을 파괴하지 않고 분석을 수행할 수 있습니다. 정성적 단계 분석의 적용 분야는 연구와 생산 관리 모두에서 매우 다양합니다. 야금생산의 출발물질, 합성제품, 가공의 조성, 열 및 화학열 처리 시 상변화 결과를 확인하고, 각종 코팅, 박막 등을 분석할 수 있습니다.

자체 결정 구조를 갖는 각 단계는 최대 및 그 이하에서 이 단계에만 고유한 평면 간 거리 d/n의 특정 이산 값 세트를 특징으로 합니다. Wulff-Bragg 방정식에서 다음과 같이, 평면 간 거리의 각 값은 특정 각도 θ(주어진 파장 λ에 대해)에서 다결정 샘플의 X선 회절 패턴의 선에 해당합니다. 따라서 X선 회절 패턴의 각 위상에 대한 특정 평면간 거리 세트는 특정 선 시스템(회절 최대값)에 해당합니다. X선 회절 패턴에서 이들 선의 상대적 강도는 주로 상의 구조에 따라 달라집니다. 따라서 X선 이미지에서 선의 위치(각도 θ)를 결정하고 X선 이미지가 촬영된 방사선의 파장을 알면 평면간 거리 d/의 값을 결정할 수 있습니다. n Wulff-Bragg 공식을 사용하여:

/n = λ/(2sin θ). (1)

연구 중인 물질에 대한 d/n 세트를 결정하고 이를 순수 물질 및 다양한 화합물에 대해 이전에 알려진 d/n 데이터와 비교함으로써 주어진 물질을 구성하는 상을 결정하는 것이 가능합니다. 결정되는 것은 화학적 조성이 아니라 상(phase)이라는 점을 강조해야 하지만, 특정 상의 원소 조성에 대한 추가 데이터가 존재하는 경우 화학적 조성이 때때로 추론될 수 있습니다. 연구 대상 물질의 화학적 조성을 알고 있으면 정성적 위상 분석 작업이 크게 단순화됩니다. 왜냐하면 주어진 경우에 가능한 위상에 대해 예비 가정을 할 수 있기 때문입니다.

위상 분석에서 가장 중요한 것은 d/n 및 선 강도를 정확하게 측정하는 것입니다. 원칙적으로 회절계를 사용하면 더 쉽게 달성할 수 있지만, 정성 분석을 위한 광분석법은 주로 감도(샘플에서 소량의 위상 존재를 감지하는 능력)와 분석의 단순성 측면에서 몇 가지 장점이 있습니다. 실험적 기술.

X선 회절 패턴에서 d/n 계산은 Wulff-Bragg 방정식을 사용하여 수행됩니다.

이 방정식에서 λ 값은 일반적으로 λ α 평균 K-계열로 사용됩니다.

λ α av = (2λ α1 + λ α2) /3 (2)

때때로 선 Kα1이 사용됩니다. X-ray 사진의 모든 라인에 대한 회절 각도 θ를 결정하면 방정식 (1)을 사용하여 d/n을 계산하고 β-라인을 분리할 수 있습니다((β-선)에 대한 필터가 없는 경우).

3.1 결정 구조 결함 분석

모든 실제 단결정, 특히 다결정 재료에는 특정 구조적 결함(점 결함, 전위, 다양한 유형의 인터페이스, 미세 및 거대 응력)이 포함되어 있으며 이는 구조에 민감한 모든 특성 및 프로세스에 매우 큰 영향을 미칩니다.

구조적 결함은 다양한 성질의 결정 격자에 교란을 일으키고 결과적으로 회절 패턴의 다양한 유형의 변화를 유발합니다. 원자 간 및 평면 간 거리의 변화는 회절 최대값의 이동을 유발하고 미세 응력 및 하부 구조 분산은 회절 최대값의 확대로 이어집니다. 격자 미세 왜곡은 이러한 최대값의 강도 변화로 이어지며, 전위의 존재는 X선 통과 중에 변칙 현상을 일으키고 결과적으로 X선 지형도와 대조적으로 국부적 불균일성을 유발합니다.

결과적으로 X선 회절 분석은 구조적 결함, 유형 및 농도, 분포 특성을 연구하는 데 가장 유용한 방법 중 하나입니다.

고정식 회절계에서 구현되는 기존의 직접 X선 회절 방법은 설계 기능으로 인해 부품이나 물체에서 잘라낸 작은 샘플에서만 응력과 변형률을 정량적으로 측정할 수 있습니다.

따라서 현재 고정식에서 휴대용 소형 X선 회절계로 전환되고 있으며, 이는 제조 및 작동 단계에서 파손되지 않고 부품이나 물체의 재료에 대한 응력을 평가할 수 있습니다.

DRP * 1 시리즈의 휴대용 X선 회절계를 사용하면 파손 없이 대형 부품, 제품 및 구조물의 잔류 응력과 유효 응력을 모니터링할 수 있습니다.

Windows 환경의 프로그램을 사용하면 "sin 2 ψ" 방법을 사용하여 실시간으로 응력을 확인할 수 있을 뿐만 아니라 상 구성 및 질감의 변화도 모니터링할 수 있습니다. 선형 좌표 검출기는 회절 각도 2θ = 43°에서 동시 등록을 제공합니다. 높은 광도와 낮은 전력(5W)을 갖춘 "Fox" 유형의 소형 X선관은 조사 영역에서 25cm 거리에서 방사선 수준이 다음과 동일한 장치의 방사선학적 안전을 보장합니다. 자연 배경 수준. DRP 시리즈의 장치는 이러한 기술 작업을 최적화하기 위해 절단, 연삭, 열처리, 용접, 표면 경화 중 금속 성형의 다양한 단계에서 응력을 결정하는 데 사용됩니다. 작동 중 특히 중요한 제품 및 구조물에서 유도된 잔류 압축 응력 수준의 저하를 모니터링하면 제품이 파괴되기 전에 서비스를 중단하여 가능한 사고와 재해를 예방할 수 있습니다.

3.2 스펙트럼 분석

물질의 원자 결정 구조와 상 조성을 결정하는 것과 함께 전체 특성화학 성분을 결정하는 것이 필수입니다.

점점 더 다양한 소위 스펙트럼 분석의 도구적 방법이 이러한 목적을 위해 실제로 사용됩니다. 그들 각각은 고유한 장점과 응용 프로그램을 가지고 있습니다.

많은 경우 중요한 요구 사항 중 하나는 사용된 방법이 분석 대상의 안전을 보장한다는 것입니다. 이 섹션에서 논의되는 것은 바로 이러한 분석 방법입니다. 이 섹션에 설명된 분석 방법을 선택하는 다음 기준은 해당 지역성입니다.

형광 X선 스펙트럼 분석 방법은 상당히 단단한 X선 방사선(X선관에서 나온)이 분석 대상에 침투하여 약 수 마이크로미터 두께의 층에 침투하는 것을 기반으로 합니다. 물체에 나타나는 특징적인 X선 방사선을 통해 물체의 화학적 구성에 대한 평균 데이터를 얻을 수 있습니다.

물질의 원소 조성을 결정하기 위해 X선 튜브의 양극에 배치되고 전자 충격을 받은 샘플의 특성 X선 방사선 스펙트럼 분석(방출 방법 또는 X선관이나 기타 광원에서 나오는 단단한 X선으로 조사된 시료의 2차(형광) X선 방사선 스펙트럼 - 형광법.

방출 방법의 단점은 첫째로 X선관의 양극에 시료를 놓은 다음 진공 펌프로 펌핑해야 한다는 것입니다. 분명히 이 방법은 가용성 및 휘발성 물질에는 적합하지 않습니다. 두 번째 단점은 내화물도 전자 충격에 의해 손상된다는 사실과 관련이 있습니다. 형광법은 이러한 단점이 없으므로 적용 범위가 훨씬 넓습니다. 형광법의 장점은 Bremsstrahlung 방사선이 없다는 것인데, 이는 분석의 감도를 향상시킵니다. 측정된 파장과 화학 원소의 스펙트럼 선 표를 비교하는 것이 정성 분석의 기초가 되며, 시료 물질을 구성하는 다양한 원소의 스펙트럼 선 강도의 상대값이 정량 분석의 기초가 됩니다. 특성 X선 방사선의 여기 메커니즘을 조사한 결과 하나 또는 다른 계열(K 또는 L, M 등)의 방사선이 동시에 발생하고 계열 내 선 강도 비율이 항상 일정하다는 것이 분명합니다. . 따라서 하나 또는 다른 요소의 존재는 개별 라인이 아니라 일련의 라인 전체에 의해 설정됩니다(주어진 요소의 내용을 고려하여 가장 약한 요소 제외). 상대적으로 가벼운 요소의 경우 K 시리즈 라인 분석이 사용되며 무거운 요소의 경우 L 시리즈 라인 분석이 사용됩니다. 다양한 조건(사용된 장비 및 분석 대상 요소에 따라 다름)에서는 특성 스펙트럼의 다양한 영역이 가장 편리할 수 있습니다.

X선 스펙트럼 분석의 주요 특징은 다음과 같습니다.

중원소에 대한 X선 특성 스펙트럼의 단순성(광학 스펙트럼과 비교)으로 인해 분석이 단순화됩니다(선 수가 적고 상대 배열의 유사성, 서수가 증가하면 스펙트럼이 자연스럽게 이동함). 단파 영역에 대한 정량 분석의 비교 단순성).

분석 중인 원소의 원자 상태(자유 또는 화합물 상태)로부터 파장의 독립성. 이는 특징적인 X 선 방사선의 출현이 내부 전자 수준의 여기와 관련되어 있으며 대부분의 경우 원자의 이온화 정도에 따라 실제로 변하지 않는다는 사실 때문입니다.

외부 껍질의 전자 구조의 유사성으로 인해 광학 범위에서 스펙트럼의 작은 차이가 있고 화학적 특성이 거의 다르지 않은 희토류 및 기타 요소를 분석에서 분리할 수 있는 능력입니다.

X선 형광 분광법은 “비파괴” 방식이므로 얇은 금속 시트, 호일 등 얇은 시료를 분석할 때 기존 광학 분광법에 비해 장점이 있습니다.

X선 형광 분광계는 특히 야금 기업에서 널리 사용되며, 그중에는 결정된 값의 1% 미만의 오류로 원소(Na 또는 Mg에서 U까지)의 신속한 정량 분석을 제공하는 다중 채널 분광계 또는 정량계가 있습니다. 감도 임계값은 10 -3 ... 10 -4% 입니다.

엑스레이 빔

X선 방사선의 스펙트럼 구성을 결정하는 방법

분광계는 결정 회절형과 무결정형의 두 가지 유형으로 구분됩니다.

자연 회절 격자(결정)를 사용하여 X선을 스펙트럼으로 분해하는 것은 본질적으로 유리에 주기선 형태의 인공 회절 격자를 사용하여 일반 광선의 스펙트럼을 얻는 것과 유사합니다. 회절 최대값의 형성 조건은 거리 d hkl만큼 떨어진 평행 원자 평면 시스템의 "반사" 조건으로 쓸 수 있습니다.

정성 분석을 수행할 때, 한 선(보통 특정 결정 분석기에 적합한 스펙트럼 계열 중 가장 강렬한 선)으로 샘플 내 특정 원소의 존재를 판단할 수 있습니다. 결정 회절 분광계의 분해능은 주기율표에서 인접한 위치에 있는 짝수 원소의 특성선을 분리하는 데 충분합니다. 그러나 우리는 또한 서로 다른 요소의 서로 다른 선의 겹침과 반사의 겹침도 고려해야 합니다. 다른 순서. 분석 라인을 선택할 때 이러한 상황을 고려해야 합니다. 동시에 장치의 해상도를 향상시킬 수 있는 가능성도 활용해야 합니다.

결론

따라서 X선은 파장이 10 5 - 10 2 nm인 눈에 보이지 않는 전자기 방사선입니다. X선은 가시광선에 불투명한 일부 물질을 투과할 수 있습니다. 물질 내에서 빠른 전자가 감속하는 동안(연속 스펙트럼), 그리고 원자의 외부 전자 껍질에서 내부 전자 껍질로 전자가 전이하는 동안(선 스펙트럼) 방출됩니다. X선 방사선원은 X선관, 일부 방사성 동위원소, 가속기 및 전자 저장 장치(싱크로트론 방사선)입니다. 수신기 - 사진 필름, 형광 스크린, 핵 방사선 검출기. X선은 X선 회절 분석, 의학, 결함 탐지, X선 스펙트럼 분석 등에 사용됩니다.

V. Roentgen 발견의 긍정적인 측면을 고려한 후에는 유해한 생물학적 효과에 주목할 필요가 있습니다. X선 방사선은 심각한 일광화상(홍반)과 같은 증상을 유발할 수 있지만 피부에 더 깊고 영구적인 손상을 동반하는 것으로 밝혀졌습니다. 나타나는 궤양은 종종 암으로 변합니다. 많은 경우 손가락이나 손을 절단해야 했습니다. 사망자도 발생했습니다.

노출 시간과 선량을 줄이고, 차폐(예: 납)와 원격 제어 장치를 사용하면 피부 손상을 피할 수 있는 것으로 밝혀졌습니다. 그러나 X-선 조사의 다른 장기적인 결과가 점차 나타나게 되었고, 이는 실험 동물에서 확인되고 연구되었습니다. X선 및 기타 전리 방사선(예: 방사성 물질에서 방출되는 감마선)으로 인한 영향은 다음과 같습니다.

) 비교적 적은 양의 방사선 조사 후 혈액 조성의 일시적인 변화;

) 장기간 과도한 방사선 조사 후 혈액 조성의 돌이킬 수 없는 변화(용혈성 빈혈);

) 암 발병률 증가(백혈병 포함);

) 더 빠른 노화와 더 빠른 사망;

) 백내장의 발생.

X선 방사선이 인체에 미치는 생물학적 영향은 방사선량 수준과 신체의 어느 기관이 방사선에 노출되었는지에 따라 결정됩니다.

X선 방사선이 인체에 미치는 영향에 대한 지식이 축적됨에 따라 다양한 참고 간행물에 게시된 허용 방사선량에 대한 국내 및 국제 표준이 개발되었습니다.

X선 방사선의 유해한 영향을 피하기 위해 다음과 같은 제어 방법이 사용됩니다.

) 적절한 장비의 가용성

) 안전 규정 준수 여부를 모니터링하고,

) 장비의 올바른 사용.

사용된 소스 목록

1) Blokhin M.A., X선 물리학, 2판, M., 1957;

) Blokhin M.A., X선 스펙트럼 연구 방법, M., 1959;

) 엑스레이. 앉았다. 편집자 엄마. Blokhina, 당. 그와 함께. 및 영어, M., 1960;

) Kharaja F., X선 기술 일반 과정, 3판, M. - L., 1966;

) Mirkin L.I., 다결정의 X선 구조 분석 핸드북, M., 1961;

) Vainshtein E.E., Kahana M.M., X선 분광법에 대한 참조 표, M., 1953.

) 엑스레이 및 전자 광학 분석. Gorelik S.S., Skakov Yu.A., Rastorguev L.N.: 교과서. 대학 매뉴얼입니다. - 4판. 추가하다. 그리고 재 작업했습니다. - M .: "MISiS", 2002. - 360p.

응용

부록 1

엑스레이 튜브의 일반 모습

부록 2

구조 분석을 위한 X선관 다이어그램

구조 분석을 위한 X선관 다이어그램: 1 - 금속 양극 컵(보통 접지됨); 2 - X선 방출을 위한 베릴륨 창; 3 - 열이온 음극; 4 - 유리 플라스크, 음극에서 튜브의 양극 부분을 분리합니다. 5 - 필라멘트 전압과 높은 (애노드에 상대적인) 전압이 공급되는 음극 단자. 6 - 정전기 전자 포커싱 시스템; 7 - 양극(양극 방지); 8 - 양극 컵을 냉각시키는 흐르는 물의 입구 및 출구용 파이프.

부록 3

모즐리 다이어그램