Рентген туяа
рентген туяа гамма болон хэт ягаан туяаны хоорондох цахилгаан соронзон спектрийн мужийг эзэлдэг бөгөөд 10 -14-10 -7 м долгионы урттай цахилгаан соронзон цацраг юм.5 х 10 -12-аас 2,5 х 10 -10 долгионы урттай рентген цацрагийг ашигладаг. анагаах ухаанд m, өөрөөр хэлбэл 0.05 - 2.5 angstrom, үнэндээ рентген оношлогоонд - 0.1 angstrom. Цацраг гэдэг нь гэрлийн хурдаар (300,000 км/с) шулуун шугамаар тархдаг квантуудын (фотон) урсгал юм. Эдгээр квантуудад цахилгаан цэнэг байхгүй. Квантын масс нь атомын массын нэгжийн ач холбогдолгүй хэсэг юм.
Квантын энергиЖоул (J) -ээр хэмжигддэг боловч бодит байдал дээр тэд ихэвчлэн системээс гадуурх нэгжийг ашигладаг "электрон вольт" (eV) . Нэг электрон вольт нь цахилгаан орон дахь 1 вольтын потенциалын зөрүүг дамжин өнгөрөхөд нэг электрон олж авах энерги юм. 1 эВ \u003d 1.6 10 ~ 19 Ж. Дериватив нь мянган эВ-тэй тэнцэх килоэлектрон вольт (кеВ), сая эВ-тэй тэнцүү мегаэлектрон вольт (МеВ) юм.
Рентген туяаг рентген хоолой, шугаман хурдасгуур, бетатрон ашиглан хийдэг. Рентген хоолойд катод ба зорилтот анодын хоорондох потенциалын зөрүү (хэдэн арван киловольт) нь анодыг бөмбөгдөх электронуудыг хурдасгадаг. Анодын бодисын атомын цахилгаан талбарт хурдан электронууд удаашрах үед рентген туяа үүсдэг. (bremsstrahlung) эсвэл атомын дотоод бүрхүүлийг дахин зохион байгуулах үед (онцлог цацраг) . Онцлог рентген туяа нь салангид шинж чанартай бөгөөд анодын бодисын атомуудын электронууд гадны электронууд эсвэл цацрагийн квантуудын нөлөөн дор нэг энергийн түвшингээс нөгөөд шилжих үед үүсдэг. Bremsstrahlung рентген зураг рентген хоолой дээрх анодын хүчдэлээс хамаарч тасралтгүй спектртэй байна. Анодын материалд удаашрах үед электронууд эрчим хүчнийхээ ихэнх хэсгийг анодыг халаахад зарцуулдаг (99%) бөгөөд зөвхөн багахан хэсэг нь (1%) рентген энерги болж хувирдаг. Рентген оношлогоонд ихэвчлэн bremsstrahlung ашигладаг.
Рентген туяаны үндсэн шинж чанарууд нь бүх цахилгаан соронзон цацрагийн шинж чанар боловч зарим онцлог шинж чанарууд байдаг. Рентген туяа нь дараахь шинж чанартай байдаг.
- үл үзэгдэх байдал Хүний нүдний торлог бүрхэвчийн мэдрэмтгий эсүүд рентген туяанд хариу үйлдэл үзүүлэхгүй, учир нь тэдний долгионы урт нь харагдах гэрлээс хэдэн мянга дахин бага байдаг;
- шулуун шугаман тархалт - туяа нь үзэгдэх гэрэл шиг хугарч, туйлширч (тодорхой хавтгайд тархдаг) ба сарнидаг. Хугарлын илтгэгч нь нэгдмэл байдлаас маш бага ялгаатай;
- нэвтрэх хүч - харагдахуйц гэрэлд тунгалаг бус бодисын мэдэгдэхүйц давхаргаар мэдэгдэхүйц шингээлтгүйгээр нэвтрэн орох. Долгионы урт богино байх тусам рентген туяаг нэвтрүүлэх хүч их байх болно;
- шингээх чадвар - биеийн эд эсэд шингэх чадвартай, энэ нь бүх рентген оношлогооны үндэс юм. Шингээх чадвар нь эд эсийн тодорхой таталцлаас хамаардаг (илүү их байх тусам шингээлт их байх болно); объектын зузаан дээр; цацрагийн хатуулаг дээр;
- гэрэл зургийн үйлдэл - рентген туяа авах боломжтой мөнгөн галидын нэгдлүүдийг, түүний дотор гэрэл зургийн эмульсийг задлах;
- гэрэлтэгч нөлөө - хэд хэдэн химийн нэгдлүүдийн гэрэлтэлтийг үүсгэдэг (фосфор), энэ нь рентген туяа дамжуулах техникийн үндэс суурь юм. Гэрэлтэлтийн эрч хүч нь флюресцент бодисын бүтэц, түүний хэмжээ, рентген туяаны эх үүсвэрээс хол зайд хамаарна. Фосфорыг зөвхөн флюроскопийн дэлгэц дээр судалж буй объектын дүрсийг авахын тулд төдийгүй рентген зураглалд ашигладаг бөгөөд энэ нь эрчимжүүлэгч дэлгэцийн тусламжтайгаар кассет дахь радиографийн хальсанд цацрагийн нөлөөллийг нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог. гадаргуугийн давхарга нь флюресцент бодисоор хийгдсэн;
- ионжуулах үйлдэл - төвийг сахисан атомыг эерэг ба сөрөг цэнэгтэй бөөмс болгон задлах чадвартай, дозиметр нь үүн дээр суурилдаг. Аливаа орчны иончлолын нөлөө нь түүний дотор эерэг ба сөрөг ионууд, түүнчлэн төвийг сахисан атом, бодисын молекулуудаас чөлөөт электронууд үүсэх явдал юм. Рентген хоолойг ажиллуулах явцад рентген өрөөнд агаарыг ионжуулах нь агаарын цахилгаан дамжуулах чанарыг нэмэгдүүлэх, кабинетийн объектуудын статик цахилгаан цэнэгийг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг. Рентген туяаны өрөөнд ийм хүсээгүй нөлөөллийг арилгахын тулд албадан хангамж, яндангийн агааржуулалтыг хангадаг;
- биологийн үйлдэл - биологийн объектод нөлөөлөх, ихэнх тохиолдолд энэ нөлөө нь хортой байдаг;
- урвуу квадрат хууль - рентген цацрагийн цэгийн эх үүсвэрийн хувьд эрчим нь эх үүсвэр хүртэлх зайны квадраттай пропорциональ буурдаг.
Орчин үеийн анагаах ухаан нь олон эмч нарыг оношлох, эмчлэхэд ашигладаг. Тэдний зарим нь харьцангуй саяхан ашиглагдаж байсан бол зарим нь арав гаруй, бүр хэдэн зуун жилийн турш дадлагажиж ирсэн. Мөн зуун арван жилийн өмнө Уильям Конрад Рентген гайхалтай рентген туяаг олж илрүүлсэн нь шинжлэх ухаан, анагаах ухааны ертөнцөд ихээхэн резонанс үүсгэсэн. Одоо дэлхий даяар эмч нар тэдгээрийг практикт ашиглаж байна. Бидний өнөөдрийн ярианы сэдэв нь анагаах ухаанд рентген туяа байх болно, бид тэдгээрийн хэрэглээг арай илүү нарийвчлан авч үзэх болно.
Рентген туяа нь цахилгаан соронзон цацрагийн нэг төрөл юм. Эдгээр нь цацрагийн долгионы урт, түүнчлэн цацрагийн материалын нягт, зузаан зэргээс шалтгаалдаг мэдэгдэхүйц нэвтрэлтийн шинж чанараараа тодорхойлогддог. Үүнээс гадна рентген туяа нь олон тооны бодисыг гэрэлтүүлж, амьд организмд нөлөөлж, атомыг ионжуулж, зарим фотохимийн урвалыг хурдасгадаг.
Анагаах ухаанд рентген туяа хэрэглэх
Өнөөдрийг хүртэл рентген туяаны шинж чанар нь рентген туяаны оношлогоо, рентген эмчилгээнд өргөнөөр ашиглах боломжийг олгодог.
Рентген туяаны оношлогоо
Рентген шинжилгээг дараахь тохиолдолд ашигладаг.
Рентген туяа (дамжуулах);
- рентген зураг (зураг);
- флюрографи;
- Рентген болон компьютерийн томографи.
Флюроскопи
Ийм судалгааг хийхийн тулд өвчтөн рентген туяа болон тусгай флюресцент дэлгэцийн хооронд өөрийгөө байрлуулах хэрэгтэй. Мэргэшсэн радиологич нь рентген туяаны шаардлагатай хатуулгийг сонгож, дотоод эрхтнүүд, түүнчлэн хавирганы зургийг дэлгэцэн дээр хүлээн авдаг.
Рентген зураг
Энэ судалгаанд зориулж өвчтөнийг тусгай хальс агуулсан кассет дээр байрлуулна. Рентген аппаратыг объектын дээр шууд байрлуулна. Үүний үр дүнд дотоод эрхтнүүдийн сөрөг дүр төрх нь флюроскопийн үзлэгээс илүү нарийн ширхэгтэй хэд хэдэн нарийн ширийн зүйлийг агуулсан хальсан дээр гарч ирдэг.
Флюрографи
Энэхүү судалгааг хүн амын олон нийтийн эрүүл мэндийн үзлэг, түүний дотор сүрьеэ өвчнийг илрүүлэх зорилгоор хийдэг. Үүний зэрэгцээ том дэлгэцийн зургийг тусгай хальсан дээр буулгадаг.
Томографи
Томографи хийхдээ компьютерийн цацраг нь эрхтнүүдийн зургийг нэг дор хэд хэдэн газарт авах боломжийг олгодог: тусгайлан сонгосон хөндлөн огтлолын хэсгүүдэд. Энэ цуврал рентген туяаг томограф гэж нэрлэдэг.
Компьютерийн томограф
Ийм судалгаа нь рентген сканнер ашиглан хүний биеийн хэсгүүдийг бүртгэх боломжийг олгодог. Өгөгдлийг компьютерт оруулсны дараа хөндлөн огтлолын нэг зургийг авна.
Жагсаалтад орсон оношлогооны аргууд тус бүр нь хальсыг гэрэлтүүлэх рентген туяаны шинж чанар, түүнчлэн хүний эд, ясны араг яс нь тэдгээрийн нөлөөгөөр нэвчүүлэх чадвараараа ялгаатай байдаг.
Рентген туяа эмчилгээ
Рентген туяа нөлөөлөх чадвар онцгой байдлаарэд дээр нь хавдрын формацийг эмчлэхэд ашигладаг. Үүний зэрэгцээ, энэхүү цацрагийн ионжуулагч чанар нь хурдан хуваагдах чадвартай эсүүдэд өртөх үед ялангуяа мэдэгдэхүйц байдаг. Энэ нь хорт хавдрын формацийн эсийг ялгах эдгээр чанарууд юм.
Гэсэн хэдий ч рентген эмчилгээ нь маш их ноцтой үр дагаварт хүргэж болзошгүйг тэмдэглэх нь зүйтэй сөрөг нөлөө. Ийм нөлөө нь гематопоэтик, дотоод шүүрлийн болон дархлааны тогтолцооны төлөв байдалд хүчтэй нөлөөлдөг бөгөөд эсүүд нь маш хурдан хуваагддаг. Тэдэнд түрэмгий нөлөө үзүүлэх нь цацрагийн өвчний шинж тэмдэг үүсгэдэг.
Рентген цацрагийн хүнд үзүүлэх нөлөө
Рентген туяаг судлах явцад эмч нар наранд түлэгдэхтэй төстэй арьсны өөрчлөлтөд хүргэдэг боловч арьсны гүн гэмтлийг дагалддаг болохыг тогтоожээ. Ийм шарх нь маш удаан эдгэрдэг. Эрдэмтэд цацрагийн цаг хугацаа, тунг багасгахаас гадна тусгай хамгаалалт, алсын удирдлагатай аргыг хэрэглэснээр ийм гэмтэлээс зайлсхийх боломжтой болохыг тогтоожээ.
Рентген туяаны түрэмгий нөлөө нь удаан хугацаанд илэрч болно: цусны найрлага дахь түр зуурын эсвэл байнгын өөрчлөлт, лейкемид өртөмтгий болох, эрт хөгшрөлт.
Рентген туяа нь хүнд үзүүлэх нөлөө нь олон хүчин зүйлээс шалтгаална: аль эрхтэнд цацраг туяа, хэр удаан үргэлжлэх вэ. Цус төлжүүлэх эрхтнүүдийн цацраг туяа нь цусны өвчинд хүргэдэг бөгөөд бэлэг эрхтний эрхтэнд өртөх нь үргүйдэлд хүргэдэг.
Системчилсэн цацраг туяа хийх нь бие махбодид генетикийн өөрчлөлтийг бий болгоход хүргэдэг.
Рентген оношлогоонд рентген туяаны бодит хор хөнөөл
Шалгалтын явцад эмч нар хамгийн бага боломжтой рентген туяаг ашигладаг. Цацрагийн бүх тун нь хүлээн зөвшөөрөгдсөн тодорхой стандартад нийцдэг бөгөөд хүнд хор хөнөөл учруулахгүй. Рентген туяаны оношлогоо нь зөвхөн үүнийг хийдэг эмч нарт ихээхэн аюул учруулдаг. Дараа нь орчин үеийн хамгаалалтын аргууд нь цацрагийн түрэмгийллийг хамгийн бага хэмжээнд хүртэл бууруулахад тусалдаг.
Цацраг оношилгооны хамгийн найдвартай аргууд бол мөчний рентген зураг, шүдний рентген зураг юм. Энэ үнэлгээний дараагийн байранд маммографи, дараа нь компьютерийн томографи, дараа нь рентген зураг орно.
Анагаах ухаанд рентген туяаг ашиглах нь зөвхөн хүнд ашиг тусаа өгөхийн тулд зөвхөн заалтын дагуу тэдний тусламжтайгаар судалгаа хийх шаардлагатай.
Рентген туяа нь өндөр энерги бүхий цахилгаан соронзон цацрагийн нэг төрөл юм. Энэ нь анагаах ухааны янз бүрийн салбарт идэвхтэй ашиглагддаг.
Рентген туяа нь цахилгаан соронзон долгионы хэмжүүр дэх фотоны энерги нь хэт ягаан туяа ба гамма цацрагийн хооронд (~10 эВ-ээс ~1 МэВ хүртэл) байдаг цахилгаан соронзон долгион бөгөөд энэ нь ~10^3-аас ~10^−2 ангстром хүртэлх долгионы урттай тохирч байна. ~10^−7-аас ~10^−12 м хүртэл). Өөрөөр хэлбэл, энэ нь хэт ягаан болон хэт улаан туяаны ("дулааны") туяаны хооронд байдаг харагдах гэрлээс харьцуулшгүй хатуу цацраг юм.
Рентген туяа ба гамма цацрагийн хоорондох хил хязгаарыг нөхцөлт байдлаар ялгадаг: тэдгээрийн хүрээ огтлолцдог, гамма туяа нь 1 кВ энергитэй байж болно. Тэдгээр нь гарал үүслийн хувьд ялгаатай: гамма туяа нь атомын цөмд тохиолддог процессуудын үед ялгардаг бол рентген туяа нь электронуудтай (чөлөөт болон атомын электрон бүрхүүлд байдаг) үйл явцын үед ялгардаг. Үүний зэрэгцээ фотон өөрөө ямар процессын явцад үүссэнийг тодорхойлох боломжгүй, өөрөөр хэлбэл рентген болон гамма мужид хуваагдах нь ихэвчлэн дур зоргоороо байдаг.
Рентген туяаг "зөөлөн рентген" ба "хатуу" гэж хуваадаг. Тэдний хоорондох хил нь 2 ангстром ба 6 кеВ энергийн долгионы уртын түвшинд оршдог.
Рентген үүсгүүр нь вакуум үүсгэдэг хоолой юм. Электродууд байдаг - сөрөг цэнэгтэй катод, эерэг цэнэгтэй анод. Тэдний хоорондох хүчдэл нь хэдэн арван, хэдэн зуун киловольт юм. Рентген туяаны фотон үүсэх нь электронууд катодоос "тасарч" анодын гадаргуу руу өндөр хурдтайгаар унах үед үүсдэг. Үүссэн рентген цацрагийг "bremsstrahlung" гэж нэрлэдэг бөгөөд түүний фотонууд өөр өөр долгионы урттай байдаг.
Үүний зэрэгцээ шинж чанарын спектрийн фотонууд үүсдэг. Анодын бодисын атом дахь электронуудын нэг хэсэг нь өдөөгдөж, өөрөөр хэлбэл өндөр тойрог замд очиж, дараа нь хэвийн төлөвтөө буцаж, тодорхой долгионы урттай фотонуудыг ялгаруулдаг. Хоёр төрлийн рентген туяаг стандарт генератороор үйлдвэрлэдэг.
1895 оны 11-р сарын 8-нд Германы эрдэмтэн Вильгельм Конрад Рентген "катодын туяа", өөрөөр хэлбэл катодын цацрагийн хоолойгоор үүсгэгдсэн электронуудын урсгалын нөлөөн дор зарим бодисууд гэрэлтэж эхэлдэг болохыг олж мэдэв. Тэрээр энэ үзэгдлийг тодорхой рентген туяаны нөлөөгөөр тайлбарласан тул одоо олон хэлээр энэ цацрагийг ("рентген") гэж нэрлэдэг. Дараа нь В.К. Рентген өөрийн нээсэн үзэгдлээ судалжээ. 1895 оны 12-р сарын 22-нд тэрээр Вюрцбургийн их сургуульд энэ сэдвээр лекц уншив.
Хожим нь рентген туяаг урьд өмнө нь ажиглаж байсан боловч үүнтэй холбоотой үзэгдлүүдэд тийм ч их ач холбогдол өгөөгүй нь тогтоогдсон. Катодын цацрагийн хоолойг нэлээд эртнээс зохион бүтээсэн боловч В.К. Рентген зураг, түүний ойролцоох гэрэл зургийн ялтсуудыг харлуулахыг хэн ч анхаарч үзээгүй. үзэгдэл. Цацрагийн цацрагийн аюул бас тодорхойгүй байв.
"Рентген туяа" нь нэвтрэн орох цацрагийн хамгийн зөөлөн төрөл юм. Зөөлөн рентген туяанд хэт их өртөх нь хэт ягаан туяатай төстэй боловч илүү хүнд хэлбэрээр илэрдэг. Арьсан дээр түлэгдэлт үүсдэг боловч гэмтэл нь илүү гүнзгий бөгөөд илүү удаан эдгэрдэг.
Хатуу рентген бол цацрагийн өвчинд хүргэдэг бүрэн хэмжээний ионжуулагч цацраг юм. Рентген туяаны квантууд нь хүний биеийн эд эсийг бүрдүүлдэг уургийн молекулууд, мөн геномын ДНХ молекулуудыг эвдэж чаддаг. Хэдийгээр рентген квант усны молекулыг эвдсэн ч хамаагүй: энэ тохиолдолд химийн идэвхтэй H ба OH чөлөөт радикалууд үүсдэг бөгөөд тэдгээр нь уураг, ДНХ дээр ажиллах чадвартай байдаг. Цацрагийн өвчин илүү хүнд хэлбэрээр явагдах тусам гематопоэтик эрхтэнүүд илүү их өртдөг.
Рентген туяа нь мутаген болон хорт хавдар үүсгэх нөлөөтэй байдаг. Энэ нь цацрагийн үед эсэд аяндаа мутаци үүсэх магадлал нэмэгдэж, заримдаа эрүүл эсүүд хорт хавдар болж хувирдаг гэсэн үг юм. Хорт хавдрын магадлалыг нэмэгдүүлэх нь рентген туяа зэрэг аливаа өртөлтийн стандарт үр дагавар юм. Рентген туяа нь нэвчдэг цацрагийн хамгийн бага аюултай төрөл боловч тэдгээр нь аюултай хэвээр байна.
Рентген цацрагийг анагаах ухаан, түүнчлэн хүний үйл ажиллагааны бусад салбарт ашигладаг.
Рентген туяаны хамгийн түгээмэл хэрэглээ бол флюроскопи юм. Хүний биеийн "трансиллюминаци" нь ясны (тэдгээр нь хамгийн тод харагддаг) болон дотоод эрхтнүүдийн дүрсийг хоёуланг нь нарийвчлан авах боломжийг олгодог.
Рентген туяанд биеийн эд эсийн янз бүрийн ил тод байдал нь тэдгээрийн химийн найрлагатай холбоотой байдаг. Ясны бүтцийн онцлог нь маш их кальци, фосфор агуулдаг. Бусад эдүүд нь голчлон нүүрстөрөгч, устөрөгч, хүчилтөрөгч, азотоос бүрддэг. Фосфорын атом нь хүчилтөрөгчийн атомын жингээс бараг хоёр дахин, кальцийн атомаас 2.5 дахин их байдаг (нүүрстөрөгч, азот, устөрөгч нь хүчилтөрөгчөөс ч хөнгөн). Үүнтэй холбоотойгоор ясанд рентген фотоны шингээлт илүү өндөр байдаг.
Хоёр хэмжээст "зураг" -аас гадна рентген зураг нь эрхтний гурван хэмжээст дүрсийг бий болгох боломжийг олгодог: энэ төрлийн рентген зургийг компьютерийн томограф гэж нэрлэдэг. Эдгээр зорилгоор зөөлөн рентген туяаг ашигладаг. Нэг зураг дээр хүлээн авсан өртөлтийн хэмжээ бага байна: энэ нь 10 км-ийн өндөрт онгоцонд 2 цагийн нислэгийн үеэр хүлээн авсан өртөлттэй ойролцоо байна.
Рентген туяаны согогийг илрүүлэх нь бүтээгдэхүүний дотоод жижиг согогийг илрүүлэх боломжийг олгодог. Хатуу рентген туяаг үүнд ашигладаг, учир нь олон материал (жишээлбэл, металл) нь тэдгээрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн атомын массын өндөр тул "тунгалаг" чанар муутай байдаг.
Рентген туяа нь бие даасан атомуудыг нарийвчлан судлах боломжийг олгодог шинж чанартай байдаг. Рентген туяаны дифракцийн шинжилгээг хими (биохими орно) болон талстографид идэвхтэй ашигладаг. Түүний үйл ажиллагааны зарчим бол талстуудын атомууд эсвэл нарийн төвөгтэй молекулуудын рентген туяаны дифракцийн тархалт юм. Рентген туяаны дифракцийн шинжилгээг ашиглан ДНХ молекулын бүтцийг тодорхойлсон.
Рентген флюресценцийн шинжилгээ нь хурдан тодорхойлох боломжийг олгодог химийн найрлагабодисууд.
Цацраг туяа эмчилгээний олон хэлбэр байдаг ч бүгд ионжуулагч цацрагийг ашигладаг. Цацраг туяа эмчилгээ нь корпускуляр, долгион гэсэн 2 төрөлд хуваагддаг. Корпускуляр нь альфа бөөмс (гелийн атомын цөм), бета тоосонцор (электрон), нейтрон, протон, хүнд ионуудын урсгалыг ашигладаг. Долгион нь цахилгаан соронзон спектрийн цацрагийг ашигладаг - рентген болон гамма.
Цацраг туяа эмчилгээний аргыг голчлон хавдрын өвчнийг эмчлэхэд ашигладаг. Цацраг туяа нь юуны түрүүнд идэвхтэй хуваагддаг эсүүдэд нөлөөлдөг тул гематопоэтик эрхтнүүд ийм байдлаар зовж шаналж байдаг (эсүүд нь байнга хуваагдаж, улам олон шинэ улаан эсийг үүсгэдэг). Хорт хавдрын эсүүд мөн байнга хуваагддаг бөгөөд эрүүл эдээс илүү цацраг туяанд өртөмтгий байдаг.
Хорт хавдрын эсийн үйл ажиллагааг дарангуйлдаг цацраг туяа нь эрүүл эсүүдэд дунд зэрэг нөлөөлдөг. Цацрагийн нөлөөн дор энэ нь эсийг устгах биш, харин тэдний геном болох ДНХ молекулыг гэмтээх явдал юм. Устсан геномтой эс хэсэг хугацаанд оршин тогтнож болох ч цаашид хуваагдаж чадахгүй, өөрөөр хэлбэл хавдрын өсөлт зогсдог.
Цацрагийн эмчилгээ нь цацраг туяа эмчилгээний хамгийн хөнгөн хэлбэр юм. Долгионы цацраг нь корпускуляр цацрагаас зөөлөн, рентген туяа нь гамма цацрагаас зөөлөн байдаг.
Жирэмсэн үед ионжуулагч цацраг хэрэглэх нь аюултай. Рентген туяа нь мутаген шинж чанартай бөгөөд урагт эмгэг үүсгэдэг. Рентген туяа эмчилгээ нь жирэмслэлттэй нийцдэггүй: үр хөндөлт хийлгэхээр аль хэдийн шийдсэн тохиолдолд л хэрэглэж болно. Флюроскопи хийх хязгаарлалт нь илүү зөөлөн боловч эхний саруудад үүнийг хатуу хориглодог.
Яаралтай тохиолдолд рентген шинжилгээг соронзон резонансын дүрслэлээр солино. Гэхдээ эхний гурван сард тэд үүнээс зайлсхийхийг хичээдэг (энэ арга нь саяхан гарч ирсэн бөгөөд энэ нь хортой үр дагавар гарахгүй байх талаар бүрэн итгэлтэйгээр ярих болно).
Нийт тунг дор хаяж 1 мЗв (хуучин нэгжид - 100 мР) хэрэглэх үед хоёрдмол утгагүй аюул үүсдэг. Энгийн рентген зураг (жишээлбэл, флюорографи хийх үед) өвчтөн 50 дахин бага хүлээн авдаг. Ийм тунг нэг дор авахын тулд нарийвчилсан тооцоолсон томографи хийлгэх шаардлагатай.
Өөрөөр хэлбэл, жирэмсний эхний үе шатанд 1-2 дахин "рентген" авах нь ноцтой үр дагаварт хүргэхгүй (гэхдээ эрсдэлд орохгүй байх нь дээр).
Рентген туяаг голчлон хорт хавдартай тэмцэхэд ашигладаг. Энэ арга нь сайн, учир нь энэ нь өндөр үр дүнтэй байдаг: энэ нь хавдрыг устгадаг. Энэ нь муу, учир нь эрүүл эдүүд тийм ч сайн биш, олон тооны гаж нөлөө байдаг. Гематопоэзийн эрхтнүүд онцгой эрсдэлтэй байдаг.
Практикт рентген туяаны эрүүл эдэд үзүүлэх нөлөөг багасгахын тулд янз бүрийн аргыг хэрэглэдэг. Цацрагууд нь тэдний огтлолцлын бүсэд хавдар гарч ирэхээр өнцгөөр чиглэгддэг (үүний улмаас энергийн гол шингээлт яг тэнд л тохиолддог). Заримдаа процедурыг хөдөлгөөнөөр гүйцэтгэдэг: өвчтөний бие нь хавдараар дамжин өнгөрөх тэнхлэгийн эргэн тойронд цацрагийн эх үүсвэртэй харьцуулахад эргэлддэг. Үүний зэрэгцээ эрүүл эдүүд цацраг туяаны бүсэд зөвхөн заримдаа, өвчтэй хүмүүс байнга байдаг.
Рентген туяа нь зарим артроз болон үүнтэй төстэй өвчин, түүнчлэн арьсны өвчний эмчилгээнд ашиглагддаг. Энэ тохиолдолд өвдөлтийн хам шинж 50-90% -иар буурдаг. Энэ тохиолдолд цацрагийг илүү зөөлөн хэрэглэдэг тул хавдрын эмчилгээнд тохиолддог гаж нөлөө ажиглагддаггүй.
Рентген цацраг (рентген туяатай ижил утгатай) нь өргөн хүрээний долгионы урттай (8 · 10 -6-аас 10 -12 см) юм. Бодисын атомын цахилгаан талбарт цэнэглэгдсэн хэсгүүд, ихэвчлэн электронууд удаашрах үед рентген цацраг үүсдэг. Үүссэн квантууд нь өөр өөр энергитэй бөгөөд тасралтгүй спектр үүсгэдэг. Ийм спектр дэх фотоны хамгийн их энерги нь ирж буй электронуудын энергитэй тэнцүү байна. (Харна уу) килоэлектрон-вольтоор илэрхийлэгдсэн рентген квантуудын хамгийн их энерги нь киловольтоор илэрхийлэгдсэн хоолойд хэрэглэсэн хүчдэлийн хэмжээтэй тэнцүү байна. Бодисоор дамжин өнгөрөх үед рентген туяа нь түүний атомын электронуудтай харилцан үйлчилдэг. 100 кВ хүртэлх энергитэй рентген квантуудын хувьд харилцан үйлчлэлийн хамгийн онцлог хэлбэр нь фотоэлектрик эффект юм. Ийм харилцан үйлчлэлийн үр дүнд квант энерги нь атомын бүрхүүлээс электроныг сугалж, түүнд кинетик энерги өгөхөд бүрэн зарцуулагддаг. Рентген туяаны квант энерги нэмэгдэхийн хэрээр фотоэлектрик эффектийн магадлал буурч, чөлөөт электронууд дээр квантуудыг тараах үйл явц давамгайлах болно - Комптон эффект гэж нэрлэгддэг. Ийм харилцан үйлчлэлийн үр дүнд хоёрдогч электрон үүсэх ба үүнээс гадна анхдагч квантаас бага энергитэй квант гарч ирдэг. Хэрэв рентген квантийн энерги нь нэг мегаэлектрон-вольтоос хэтэрвэл электрон ба позитрон үүсдэг хосын эффект гэж нэрлэгддэг (харна уу). Үүний үр дүнд бодисоор дамжин өнгөрөхөд рентген цацрагийн энерги буурдаг, өөрөөр хэлбэл түүний эрч хүч буурдаг. Энэ тохиолдолд бага энергитэй квантуудыг шингээх магадлал өндөр байдаг тул рентген цацраг нь илүү их энергитэй кванттараар баяждаг. Рентген цацрагийн энэ шинж чанарыг квантуудын дундаж энергийг нэмэгдүүлэх, өөрөөр хэлбэл түүний хатуу байдлыг нэмэгдүүлэхэд ашигладаг. Рентген цацрагийн хатуулгийн өсөлтийг тусгай шүүлтүүр ашиглан хийдэг (үзнэ үү). Рентген цацрагийг рентген оношлогоонд ашигладаг (харна уу) ба (харна уу). Мөн ионжуулагч цацрагийг үзнэ үү.
Рентген цацраг (синоним: рентген, рентген) - 250-аас 0.025 А долгионы урттай квант цахилгаан соронзон цацраг (эсвэл 5 10 -2-аас 5 10 2 кеВ хүртэлх энергийн квант). 1895 онд үүнийг В.К.Рентген нээжээ. Рентген туяатай зэргэлдээх цахилгаан соронзон цацрагийн спектрийн мужийг энергийн квантууд нь 500 кеВ-ээс их байвал гамма цацраг гэж нэрлэдэг (харна уу); Эрчим хүчний квант нь 0.05 кеВ-ээс бага цацраг нь хэт ягаан туяа (харна уу).
Тиймээс радио долгион ба үзэгдэх гэрлийн аль алиныг нь багтаасан цахилгаан соронзон цацрагийн өргөн хүрээний харьцангуй бага хэсгийг төлөөлдөг рентген цацраг нь аливаа цахилгаан соронзон цацрагийн нэгэн адил гэрлийн хурдаар (вакуум орчинд 300 мянга орчим км / с) тархдаг. ) ба долгионы уртаар тодорхойлогддог λ (цацрагын нэг хэлбэлзлийн хугацаанд тархах зай). Рентген цацраг нь бусад олон долгионы шинж чанартай байдаг (хугарал, хөндлөнгийн оролцоо, дифракц) гэхдээ тэдгээрийг ажиглах нь илүү урт долгионы цацрагаас хамаагүй хэцүү байдаг: харагдах гэрэл, радио долгион.
Рентген спектрүүд: a1 - 310 кВ-ын тасралтгүй bremsstrahlung спектр; a - 250 кВ-ын тасралтгүй bremsstrahlung спектр, a1 - 1 мм Cu-ээр шүүсэн спектр, a2 - 2 мм Cu-ээр шүүсэн спектр, b - вольфрамын шугамын K-цуврал.
Рентген туяа үүсгэхийн тулд рентген хоолойг ашигладаг (харна уу), хурдан электронууд анодын бодисын атомуудтай харилцан үйлчлэх үед цацраг туяа үүсдэг. Хоёр төрлийн рентген туяа байдаг: bremsstrahlung болон шинж чанар. Тасралтгүй спектртэй байдаг Bremsstrahlung рентген цацраг нь энгийн цагаан гэрэлтэй төстэй юм. Долгионы уртаас хамаарч эрчмийн тархалтыг (Зураг) хамгийн их нь муруйгаар илэрхийлнэ; урт долгионы чиглэлд муруй зөөлөн унах ба богино долгионы чиглэлд эгц бөгөөд тодорхой долгионы уртад (λ0) тасарч, тасралтгүй спектрийн богино долгионы хил гэж нэрлэдэг. λ0-ийн утга нь хоолой дээрх хүчдэлтэй урвуу хамааралтай байна. Bremsstrahlung нь атомын цөмтэй хурдан электронуудын харилцан үйлчлэлээс үүсдэг. Бремсстрахлунгийн эрчим нь анодын гүйдлийн хүч, хоолойн хүчдэлийн квадрат, анодын материалын атомын дугаар (Z) -тай шууд пропорциональ байна.
Хэрэв рентген хоолойд хурдассан электронуудын энерги нь анодын бодисын чухал утгаас хэтэрсэн бол (энэ энерги нь энэ бодисын хувьд чухал ач холбогдолтой Vcr хоолойн хүчдэлээр тодорхойлогддог) цацраг туяа үүсдэг. Онцлог спектр нь шугам, түүний спектрийн шугамууд нь K, L, M, N үсгээр тэмдэглэгдсэн цуврал үүсгэдэг.
K цуврал нь хамгийн богино долгионы урт, L цуврал нь урт долгионы урт, M ба N цуврал нь зөвхөн хүнд элементүүдэд ажиглагддаг (K цувралын вольфрамын Vcr нь 69.3 кв, L цувралын хувьд - 12.1 кв). Онцлог цацраг нь дараах байдлаар үүсдэг. Хурдан электронууд нь атомын электронуудыг дотоод бүрхүүлээс гаргаж авдаг. Атом нь өдөөгдөж, дараа нь үндсэн төлөв рүү буцдаг. Энэ тохиолдолд гаднах, бага холбоо бүхий бүрхүүлээс электронууд дотоод бүрхүүлд суллагдсан орон зайг дүүргэж, өдөөгдсөн болон үндсэн төлөв дэх атомын энергийн зөрүүтэй тэнцэх энергитэй шинж чанарын цацрагийн фотонууд ялгардаг. Энэ ялгаа (мөн фотоны энерги) нь элемент бүрийн онцлог шинж чанартай байдаг. Энэ үзэгдэл нь элементүүдийн рентген спектрийн шинжилгээний үндэс юм. Зураг дээр бремстрахлунг тасралтгүй спектрийн дэвсгэр дээр вольфрамын шугамын спектрийг харуулав.
Рентген хоолойд хурдассан электронуудын энерги нь бараг бүхэлдээ дулааны энерги болж хувирдаг (энэ тохиолдолд анод маш их халдаг), зөвхөн өчүүхэн хэсэг нь (100 кВ-ын ойролцоо хүчдэлийн 1% орчим) bremsstrahlung энерги болж хувирдаг. .
Анагаах ухаанд рентген туяаг ашиглах нь рентген туяаг бодисоор шингээх хуулиуд дээр суурилдаг. Рентген туяаг шингээх нь шингээгч материалын оптик шинж чанараас бүрэн хамаардаггүй. Рентген туяаны өрөөнд ажилчдыг хамгаалахад ашигладаг өнгөгүй, тунгалаг хар тугалгатай шил нь рентген туяаг бараг бүрэн шингээдэг. Үүний эсрэгээр, гэрэлд тунгалаг биш цаас нь рентген туяаг сулруулдаггүй.
Рентген цацрагийн нэгэн төрлийн (өөрөөр хэлбэл тодорхой долгионы урттай) туяа шингээгч давхаргаар дамжин өнгөрөхөд экспоненциал хуулийн дагуу буурдаг (e-x), энд e нь натурал логарифмын суурь (2.718) ба илтгэгч x бүтээгдэхүүнтэй тэнцүү байнамассын сулралтын коэффициент (μ / p) см 2 / г шингээгчийн зузаан тутамд г / см 2 (энд p нь г / см 3 дахь бодисын нягт юм). Рентген туяа нь тархалт ба шингээлтийн аль алинаар нь сулардаг. Үүний дагуу массын сулралтын коэффициент нь массын шингээлт ба тархалтын коэффициентүүдийн нийлбэр юм. Массын шингээлтийн коэффициент нь шингээгчийн атомын тоо (Z) нэмэгдэхэд (Z3 эсвэл Z5-тай пропорциональ), долгионы урт (λ3-тай пропорциональ) нэмэгдэх тусам огцом нэмэгддэг. Долгионы уртаас энэ хамаарал нь шингээлтийн зурваст ажиглагддаг бөгөөд тэдгээрийн хил дээр коэффициент нь үсрэлтийг харуулдаг.
Бодисын атомын тоо нэмэгдэх тусам массын тархалтын коэффициент нэмэгддэг. λ≥0,3Å-ийн хувьд тархалтын коэффициент нь долгионы уртаас хамаарахгүй, λ-ийн хувьд<0,ЗÅ он уменьшается с уменьшением λ.
Долгионы урт багасах тусам шингээлт ба тархалтын коэффициент буурах нь рентген туяа нэвтрүүлэх чадварыг нэмэгдүүлдэг. Ясны массын шингээлтийн коэффициент [шингээлт нь голчлон Ca 3 (PO 4) 2 ] нь шингээлт нь ихэвчлэн уснаас хамаардаг зөөлөн эдээс бараг 70 дахин их байдаг. Энэ нь ясны сүүдэр яагаад зөөлөн эдүүдийн дэвсгэр дээр рентген зураг дээр маш тод харагддагийг тайлбарладаг.
Нэг төрлийн бус рентген туяа ямар ч орчинд тархах нь эрчимжилт буурахын зэрэгцээ спектрийн найрлага өөрчлөгдөх, цацрагийн чанарын өөрчлөлт дагалддаг: спектрийн урт долгионы хэсэг нь шингэдэг. богино долгионы хэсгээс илүү их байх тусам цацраг нь жигд болно. Спектрийн урт долгионы хэсгийг шүүж авах нь хүний биеийн гүнд байрлах голомтыг рентгенээр эмчлэх явцад гүн ба гадаргуугийн тун хоорондын харьцааг сайжруулах боломжийг олгодог (рентген туяа шүүлтүүрийг үзнэ үү). Нэг төрлийн бус рентген туяаны чанарыг тодорхойлохын тулд "хагас сулралтын давхарга (L)" гэсэн ойлголтыг ашигладаг - цацрагийг хагасаар бууруулдаг бодисын давхарга. Энэ давхаргын зузаан нь хоолой дээрх хүчдэл, шүүлтүүрийн зузаан, материалаас хамаарна. Целофан (12 кВ хүртэл эрчим хүч), хөнгөн цагаан (20-100 кеВ), зэс (60-300 кВ), хар тугалга, зэс (>300 кеВ) хагас унтралттай давхаргыг хэмжихэд ашигладаг. 80-120 кВ-ын хүчдэлд үүссэн рентген цацрагийн хувьд 1 мм зэс нь 26 мм хөнгөн цагаан, 1 мм хар тугалга нь 50.9 мм хөнгөн цагааны шүүлтүүртэй тэнцэнэ.
Рентген туяаг шингээх, тараах нь түүний корпускуляр шинж чанартай холбоотой; Рентген цацраг нь атомуудтай харилцан үйлчилдэг корпускулууд (бөөмүүд) - фотонууд бөгөөд тус бүр нь тодорхой энергитэй байдаг (рентген цацрагийн долгионы урттай урвуу хамааралтай). Рентген фотонуудын энергийн хүрээ 0.05-500 кВ байна.
Рентген цацрагийг шингээх нь фотоэлектрик эффектээс шалтгаална: фотоныг электрон бүрхүүлээр шингээх нь электрон ялгарах дагалддаг. Атом нь өдөөгдөж, үндсэн төлөвтөө буцаж ирэхдээ өвөрмөц цацраг ялгаруулдаг. Ялгарсан фотоэлектрон нь фотоны бүх энергийг (атом дахь электроныг холбох энергийг хассан) авч явдаг.
Рентген цацрагийн тархалт нь тархалтын орчны электронуудаас үүдэлтэй. Сонгодог тархалт (цацрагийн долгионы урт өөрчлөгддөггүй, харин тархалтын чиглэл өөрчлөгддөг) ба долгионы уртын өөрчлөлттэй тархалт - Комптон эффект (тарсан цацрагийн долгионы урт нь туссанаас их байдаг) байдаг. Сүүлчийн тохиолдолд фотон нь хөдөлж буй бөмбөлөг шиг ажилладаг бөгөөд фотонуудын тархалт нь Комнтоны дүрслэлийн хэлснээр фотон ба электронтой билльярдын тоглоом шиг тохиолддог: электронтой мөргөлдөхөд фотон энергийнхаа нэг хэсгийг шилжүүлдэг. түүн рүү тархаж, аль хэдийн бага энергитэй (тарсан цацрагийн долгионы урт нэмэгддэг) электрон нь буцах энергитэй атомаас нисдэг (эдгээр электронуудыг Комптон электронууд буюу буцах электронууд гэж нэрлэдэг). Рентген энергийг шингээх нь хоёрдогч электронууд (Комптон ба фотоэлектронууд) үүсэх, тэдгээрт энерги шилжүүлэх үед тохиолддог. Бодисын нэгж масс руу шилжсэн рентген туяаны энерги нь рентген туяаны шингэсэн тунг тодорхойлдог. Энэ тунгийн нэгж 1 рад нь 100 эрг/г-тай тохирч байна. Шингээгчийн бодис дахь шингэсэн энергийн улмаас рентген туяа хэмжих аргууд нь тэдгээрт суурилдаг тул рентген дозиметрийн хувьд чухал ач холбогдолтой хэд хэдэн хоёрдогч процесс явагддаг. (Дозиметрийг үзнэ үү).
Бүх хий, олон шингэн, хагас дамжуулагч, диэлектрик нь рентген туяаны нөлөөн дор цахилгаан дамжуулах чанарыг нэмэгдүүлдэг. Дамжуулах чадварыг хамгийн сайн тусгаарлагч материалаар олдог: парафин, гялтгануур, резин, хув. Дамжуулах чадварын өөрчлөлт нь орчны иончлол, өөрөөр хэлбэл төвийг сахисан молекулуудыг эерэг ба сөрөг ион болгон хуваахтай холбоотой (иончлолыг хоёрдогч электронууд үүсгэдэг). Агаар дахь ионжуулалтыг рентген туяанд өртөх тунг (агаар дахь тунг) тодорхойлоход ашигладаг бөгөөд үүнийг рентгенээр хэмждэг (Ионжуулагч цацрагийн тунг үзнэ үү). 1 r тунгаар агаарт шингэсэн тун нь 0.88 рад байна.
Рентген туяаны нөлөөн дор бодисын молекулуудын өдөөлт (мөн ионуудыг дахин нэгтгэх үед) үр дүнд олон тохиолдолд бодисын харагдахуйц гэрэлтдэг. Рентген цацрагийн өндөр эрчимтэй үед агаар, цаас, парафин гэх мэт харагдахуйц гэрэлтдэг (металууд нь үл хамаарах зүйл юм). Үзэгдэх гэрлийн хамгийн их гарцыг флюроскопийн дэлгэцэнд ашигладаг Zn·CdS·Ag-фосфор болон бусад талст фосфорууд өгдөг.
Рентген туяаны нөлөөн дор бодист янз бүрийн химийн процессууд явагддаг: мөнгөн галидын задрал (рентген туяанд ашигладаг гэрэл зургийн эффект), ус ба устөрөгчийн хэт ислийн усан уусмалын задрал, бодисын солилцооны өөрчлөлт. целлюлоидын шинж чанар (бүрхэх, гавар ялгаруулах), парафин (үүллэх, цайруулах) .
Бүрэн хувиргасны үр дүнд химийн идэвхгүй бодис шингэсэн бүх рентген энерги дулаан болж хувирдаг. Маш бага хэмжээний дулааныг хэмжих нь өндөр мэдрэмжтэй аргуудыг шаарддаг боловч рентген туяаг үнэмлэхүй хэмжих гол арга юм.
Рентген туяанд өртөхөөс үүсэх хоёрдогч биологийн нөлөө нь эмнэлгийн туяа эмчилгээний үндэс болдог (үзнэ үү). Квант нь 6-16 кВ (2-оос 5 А хүртэл үр дүнтэй долгионы урт) бүхий рентген туяа нь хүний биеийн эд эсийн арьсны бүрхэвчээр бараг бүрэн шингэдэг; тэдгээрийг хилийн туяа, эсвэл заримдаа Bucca туяа гэж нэрлэдэг (Bucca туяаг үзнэ үү). Гүн рентген эмчилгээнд 100-300 кВ-ын үр дүнтэй энергийн квант бүхий хатуу шүүсэн цацрагийг ашигладаг.
Рентген туяаны биологийн нөлөөг зөвхөн рентген эмчилгээнд төдийгүй рентген оношлогоонд, мөн цацрагийн хамгаалалт хэрэглэх шаардлагатай рентген туяатай харьцах бусад бүх тохиолдолд анхаарч үзэх хэрэгтэй. үзнэ үү).
ОРОСЫН ХОЛБООНЫ БОЛОВСРОЛЫН ХОЛБООНЫ АГЕНТЛАГА
УЛСЫН БОЛОВСРОЛЫН БАЙГУУЛЛАГА
ДЭЭД МЭРГЭЖЛИЙН БОЛОВСРОЛ
МОСКВА УЛСЫН ГАН, хайлшийн дээд сургууль
(ТЕХНОЛОГИЙН ИХ СУРГУУЛЬ)
НОВОТРОЙЦКИЙН САЛБАР
OEND-ийн тэнхим
СУРГАЛТЫН АЖИЛ
Хичээл: Физик
Сэдэв: Рентген туяа
Оюутан: Недорезова Н.А.
Бүлэг: EiU-2004-25, No З.К.: 04Н036
Шалгасан: Ожегова С.М.
Оршил
1-р бүлэг
1.1 Рентген Вильгельм Конрадын намтар
1.2 Рентген туяаг илрүүлэх
2-р бүлэг
2.1 Рентген туяаны эх үүсвэр
2.2 Рентген туяаны шинж чанар
2.3 Рентген туяаг бүртгэх
2.4 Рентген туяа хэрэглэх
3-р бүлэг
3.1 Кристал бүтцийн согогийн шинжилгээ
3.2 Спектрийн шинжилгээ
Дүгнэлт
Ашигласан эх сурвалжуудын жагсаалт
Хэрэглээ
Ховор хүн рентгений өрөөнд ороогүй байна. Рентген туяанд авсан зургууд хүн бүрт танил байдаг. 1995 онд энэ нээлт 100 жилийн настай. Зуун жилийн өмнө ямар их сонирхлыг төрүүлснийг төсөөлөхөд бэрх юм. Хүний гарт үл үзэгдэх зүйлийг харах боломжтой төхөөрөмж байв.
10-8 см орчим долгионы урттай цахилгаан соронзон цацраг болох бүх бодис руу янз бүрийн хэмжээгээр нэвтрэн орох чадвартай энэхүү үл үзэгдэх цацрагийг нээсэн Вильгельм Рентгений хүндэтгэлд зориулж рентген цацраг гэж нэрлэжээ.
Үзэгдэх гэрлийн нэгэн адил рентген туяа нь гэрэл зургийн хальсыг харлуулдаг. Энэ өмч нь анагаах ухаан, үйлдвэрлэл, шинжлэх ухааны судалгаанд ихээхэн ач холбогдолтой юм. Судалгаанд хамрагдаж буй объектоор дамжин өнгөрч, дараа нь хальсан дээр унах үед рентген туяа нь түүний дотоод бүтцийг дүрсэлдэг. Рентген цацрагийг нэвтрүүлэх чадвар нь янз бүрийн материалын хувьд өөр өөр байдаг тул объектын тунгалаг бус хэсэг нь цацраг сайн нэвтэрдэг хэсгүүдээс гэрэл зургийн илүү тод хэсгийг өгдөг. Тиймээс ясны эдүүд нь арьс, дотоод эрхтнүүдийг бүрдүүлдэг эдээс рентген туяанд бага тунгалаг байдаг. Тиймээс рентген зураг дээр ясыг илүү хөнгөн газар гэж зааж өгөх бөгөөд цацраг туяанд бага тунгалаг байдаг хугарлын газрыг амархан илрүүлэх боломжтой. Рентген дүрслэлийг шүдний эмчилгээнд мөн шүдний үндэс дэх цоорол, буглаа илрүүлэх, түүнчлэн үйлдвэрлэлд цутгамал, хуванцар, резин зэрэгт ан цавыг илрүүлэх, химийн салбарт нэгдлүүдийг шинжлэх, физикт талстуудын бүтцийг судлахад ашигладаг. .
Рентгений нээлтийн дараа бусад судлаачид туршилт хийж, энэ цацрагийн олон шинэ шинж чанар, хэрэглээг нээсэн. М.Лауэ, В.Фридрих, П.Книпинг нар 1912 онд болороор дамжин өнгөрөх рентген туяаны дифракцийг харуулсан томоохон хувь нэмэр оруулсан; 1913 онд халсан катод бүхий өндөр вакуум рентген хоолойг зохион бүтээсэн В.Кулиж; 1913 онд цацрагийн долгионы урт ба элементийн атомын дугаар хоорондын хамаарлыг тогтоосон Г.Мозели; Рентген туяаны дифракцийн шинжилгээний үндсийг боловсруулсны төлөө 1915 онд Нобелийн шагнал хүртсэн Г., Л.Брагги нар.
Энэхүү курсын ажлын зорилго нь рентген туяаны үзэгдэл, нээлтийн түүх, шинж чанарыг судлах, түүний хэрэглээний хамрах хүрээг тодорхойлох явдал юм.
Вильгельм Конрад Рентген 1845 оны 3-р сарын 17-нд Германы Голландтай хиллэдэг Ленепе хотод төржээ. Тэрээр Техникийн боловсролоо Цюрихт Эйнштейний дараа суралцаж байсан Дээд Техникийн Сургуульд (Политехник) авсан. Физикийн хичээлд дурласан нь түүнийг 1866 онд сургуулиа орхисны дараа биеийн тамирын хичээлээ үргэлжлүүлэхэд хүргэв.
1868 онд тэрээр философийн ухааны докторын зэрэг хамгаалж, физикийн тэнхимийн туслахаар ажиллаж, эхлээд Цюрих, дараа нь Гиссен, дараа нь Страсбург (1874-1879) хотод Кундттай хамт ажилласан. Энд Рентген туршилтын сайн сургуульд суралцаж, нэгдүгээр зэрэглэлийн туршилтчин болжээ. Рентген чухал судалгааныхаа нэг хэсгийг өөрийн шавь, Зөвлөлтийн физикийг үндэслэгчдийн нэг А.Ф. Иоффе.
Шинжлэх ухааны судалгаа нь цахилгаан соронзон, болор физик, оптик, молекулын физиктэй холбоотой.
1895 онд тэрээр хэт ягаан туяаны (рентген туяа) долгионы уртаас богино долгионы урттай цацрагийг нээж, хожим нь рентген туяа гэж нэрлэж, тэдгээрийн шинж чанарыг судалжээ: агаарыг тусгах, шингээх, ионжуулах чадвар гэх мэт. Тэрээр рентген туяа авах хоолойн зөв загварыг санал болгосон - налуу цагаан алтны антикатод ба хотгор катод: тэрээр рентген туяа ашиглан гэрэл зураг авсан анхны хүн байв. Тэрээр 1885 онд цахилгаан талбарт хөдөлж буй диэлектрикийн соронзон орныг ("рентген гүйдэл" гэж нэрлэдэг) нээсэн бөгөөд түүний туршлага нь соронзон орон нь хөдөлж буй цэнэгүүдээс үүсдэг болохыг тодорхой харуулсан бөгөөд X. Лоренцын бүтээлийг бий болгоход чухал ач холбогдолтой байв. электрон онол.Рентгений нэлээд олон бүтээл нь шингэн, хий, талст, цахилгаан соронзон үзэгдлийн шинж чанарыг судлахад зориулагдсан бөгөөд талст дахь цахилгаан ба оптик үзэгдлүүдийн хоорондын хамаарлыг нээсэн. Рентген 1901 онд өөрийн нэрээр нэрлэгдсэн туяаг нээсэн. физикчдээс анх удаа Нобелийн шагнал хүртсэн.
1900 оноос амьдралынхаа сүүлчийн өдрүүд хүртэл (1923 оны 2-р сарын 10-нд нас барсан) Мюнхений их сургуульд ажилласан.
19-р зууны төгсгөл хийгээр дамжин цахилгаан гүйдэл дамжих үзэгдлийн сонирхол нэмэгдсэнээр тэмдэглэгдсэн. Фарадей хүртэл эдгээр үзэгдлийг нухацтай судалж, ялгарах янз бүрийн хэлбэрийг дүрсэлж, ховордсон хийн гэрэлтдэг баганад харанхуй орон зайг олж илрүүлсэн. Фарадей харанхуй орон зай нь хөхөвтөр, катодын туяаг ягаан, анодын туяанаас тусгаарладаг.
Цаашид хий ховордох нь гэрэлтэх шинж чанарыг эрс өөрчилдөг. Математикч Плюкер (1801-1868) 1859 онд хангалттай хүчтэй ховордсон, катодоос ялгарч буй сул хөхөвтөр туяаг анод руу хүрч, хоолойн шилийг гэрэлтүүлэхэд хүргэсэн. 1869 онд Плюкерийн шавь Гитторф (1824-1914) багшийнхаа судалгааг үргэлжлүүлж, катод ба энэ гадаргуугийн хооронд хатуу биет байрлуулсан бол хоолойн флюресцент гадаргуу дээр тодорхой сүүдэр гарч ирдэг болохыг харуулсан.
Голдштейн (1850-1931) цацрагийн шинж чанарыг судалж, тэдгээрийг катодын цацраг гэж нэрлэжээ (1876). Гурван жилийн дараа Виллиам Крукс (1832-1919) катодын цацрагийн материаллаг шинж чанарыг нотлон "цацрагт бодис" буюу тусгай дөрөв дэх төлөвт байгаа бодис гэж нэрлэжээ.Түүний нотлох баримтууд үнэмшилтэй бөгөөд тодорхой байсан."Круксийн хоолой"-ны туршилтыг харуулсан. дараа нь бүх биеийн тамирын ангиудад . Круксийн хоолойд соронзон орны нөлөөгөөр катодын цацрагийн хазайлт нь сургуулийн сонгодог үзүүлбэр болжээ.
Гэсэн хэдий ч катодын цацрагийн цахилгаан хазайлтын туршилтууд тийм ч үнэмшилтэй байсангүй. Герц ийм хазайлтыг илрүүлээгүй бөгөөд катодын цацраг нь эфир дэх хэлбэлзлийн процесс юм гэсэн дүгнэлтэд хүрсэн. Герцийн шавь Ф.Ленард 1893 онд катодын туяаг туршиж үзэхэд тэдгээр нь хөнгөн цагаан тугалган цаасаар бүрхэгдсэн цонхоор дамжин өнгөрч, цонхны арын орон зайд гэрэлтдэг болохыг харуулсан. Герц 1892 онд хэвлэгдсэн сүүлчийн өгүүлэлээ катодын цацраг нимгэн металл биеээр дамжин өнгөрөх үзэгдлийн тухай өгүүлэхдээ дараах үгээр эхэлжээ.
"Катодын туяа нь хатуу биетийг нэвтлэх чадвараараа гэрлээс ихээхэн ялгаатай." Алт, мөнгө, цагаан алт, хөнгөн цагаан гэх мэт навчаар катодын цацрагийг нэвтрүүлэх туршилтын үр дүнг тайлбарлахдаа Герц тэмдэглэв. үзэгдлийн ямар нэгэн онцгой ялгааг ажиглах Цацрагууд нь шулуун шугамаар навчаар дамжин өнгөрдөггүй, харин дифракцаар тархдаг.Катодын цацрагийн шинж чанар нь тодорхойгүй хэвээр байв.
1895 оны сүүлээр Вюрцбургийн профессор Вильгельм Конрад Рентген Крукес, Ленард болон бусад хүмүүсийн ийм хоолойгоор туршилт хийжээ. Нэг удаа туршилт дууссаны дараа хоолойг хар картон бүрээсээр хааж, гэрлийг унтраасан боловч хоолойг тэжээж байсан индукторыг унтраасангүй, тэр хоолойны ойролцоо байрлах барийн цианогенээс дэлгэцийн гэрэлтэж байгааг анзаарав. Энэ нөхцөл байдалд цочирдсон Рентген дэлгэцэн дээр туршилт хийж эхлэв. 1895 оны 12-р сарын 28-ны өдрийн "Шинэ төрлийн цацрагийн тухай" анхны илтгэлдээ тэрээр эдгээр анхны туршилтуудын талаар бичжээ: "Барийн цагаан цианидаар бүрсэн цаас, хуруу шилэнд ойртох үед нимгэн хар картон бүрээсээр битүүмжилсэн. Энэ нь түүнд маш сайн таарч, ялгарах бүрт хурц гэрлээр анивчдаг: энэ нь флюресцент болж эхэлдэг. Флюресценц нь хангалттай харанхуйлах үед харагдах бөгөөд бид цаасыг барийн синерогенээр бүрсэн эсвэл барийн синерогенээр бүрээгүй цаасыг авчрах эсэхээс үл хамаарна. Флюресцент нь хоолойноос хоёр метрийн зайд ч мэдэгдэхүйц юм."
Нарны харагдах ба хэт ягаан туяа, цахилгаан нумын цацрагт ч ил тод хар картон цаасыг ямар нэгэн флюресцент бодис нэвт шингээдэггүй болохыг Рентген нарийн шинжилгээгээр харуулжээ. "Рентген туяа" гэж нэрлэсэн бөгөөд янз бүрийн бодисуудад зориулж "Рентген туяа" гэж нэрлэсэн. Тэрээр цацраг нь цаас, мод, эбонит, металлын нимгэн давхаргаар чөлөөтэй нэвтэрдэг боловч хар тугалгад хүчтэй саатдаг болохыг олж мэдсэн.
Дараа нь тэр шуугиан дэгдээсэн туршлагыг тайлбарлав:
"Хэрэв та гараа гадагшлуулах хоолой болон дэлгэцийн хооронд барьвал гарны сүүдрийн бүдэгхэн тоймоос ясны бараан сүүдрийг харж болно." Энэ бол хүний биед хийсэн анхны рентген шинжилгээ байв.
Эдгээр зургууд нь асар их сэтгэгдэл төрүүлсэн; нээлт хараахан дуусаагүй байсан бөгөөд рентген оношилгоо аль хэдийн аялалаа эхлүүлсэн байв. Английн физикч Шустер "Миний лаборатори эмч нар биеийнх нь янз бүрийн хэсэгт зүү тавьсан гэж сэжиглэсэн өвчтөнүүдийг авчрахаар дүүрэн байсан" гэж бичжээ.
Эхний туршилтуудын дараа Рентген рентген туяа нь катодын туяанаас ялгаатай, цэнэг тээдэггүй, соронзон орны нөлөөгөөр хазайдаггүй, харин катодын туяагаар өдөөгддөг гэдгийг баттай тогтоожээ. туяа, гэхдээ тэдгээр нь гадагшлуулах хоолойн шилэн хананд догдолж байдаг "гэж Рентген бичжээ.
Тэрээр мөн тэд зөвхөн шилэнд төдийгүй металлаар ч сэтгэл хөдөлдөг болохыг тогтоожээ.
Катодын цацраг нь "эфирт тохиолддог үзэгдэл" гэсэн Герц-Ленардын таамаглалыг дурдаж, Рентген "бид өөрсдийн цацрагийн талаар ижил төстэй зүйлийг хэлж чадна" гэж онцолжээ. Гэсэн хэдий ч тэрээр цацрагийн долгионы шинж чанарыг илрүүлж чадаагүй бөгөөд тэдгээр нь "одоо хүртэл мэдэгдэж байсан хэт ягаан туяа, харагдахуйц, хэт улаан туяанаас өөрөөр ажилладаг." Химийн болон гэрэлтдэг үйлдлээр тэд Рентгений хэлснээр хэт ягаан туяатай төстэй юм. зурвас, тэд эфирт уртааш долгион байж болно гэсэн хожим үлдсэн таамаглалыг илэрхийлэв.
Рентгений нээлт шинжлэх ухааны ертөнцөд ихээхэн сонирхлыг төрүүлэв. Түүний туршилтууд дэлхийн бараг бүх лабораторид давтагдсан. Москвад тэднийг П.Н. Лебедев. Санкт-Петербургт радио зохион бүтээгч А.С. Попов рентген туяагаар туршилт хийж, олон нийтийн лекц дээр үзүүлж, янз бүрийн рентген туяаг хүлээн авав. Кембрижид Д.Д. Томсон нэн даруй рентген туяаны ионжуулагч нөлөөг ашиглан цахилгаан гүйдлийг хийгээр дамжуулж байгааг судалжээ. Түүний судалгаа электроныг нээхэд хүргэсэн.
Рентген цацраг - цахилгаан соронзон ионжуулагч цацраг, гамма болон хэт ягаан туяаны хоорондох спектрийн бүсийг 10 -4-10 3 (10 -12-аас 10 -5 см хүртэл) долгионы уртад эзэлдэг. л. долгионы урттай λ< 2 условно называются жёсткими, с λ >2 - зөөлөн.
Рентген туяаны хамгийн түгээмэл эх үүсвэр бол рентген хоолой юм.
Рентген туяаны гуурсыг рентген бүтцийн шинжилгээнд ашигладаг
Рентген хоолойн гол шинж чанарууд нь зөвшөөрөгдөх хамгийн их хурдасгах хүчдэл (1-500 кВ), электрон гүйдэл (0.01 мА - 1А), анодоор ялгарах тодорхой хүч (10-10 4 Вт / мм 2), нийт эрчим хүчний хэрэглээ юм. (0.002 Вт - 60 кВт) ба фокусын хэмжээ (1 мкм - 10 мм). Рентген хоолойн үр ашиг 0.1-3% байна.
Зарим цацраг идэвхт изотопууд нь рентген туяаны эх үүсвэр болж чаддаг.
Хэд хэдэн ГэВ энергитэй синхротрон ба электрон хадгалах цагиргууд нь арав, зуутын дарааллаар λ бүхий зөөлөн рентген туяаны эх үүсвэр болж чаддаг. Синхротронуудын рентген цацраг нь эрчмийн хувьд спектрийн заасан бүс дэх рентген туяаны цацрагаас 2-3 магнитудын дарааллаар илүү байна.
Рентген цацрагийн байгалийн эх үүсвэр - нар болон бусад сансрын объектууд.
Рентген туяа үүсэх механизмаас хамааран тэдгээрийн спектр нь тасралтгүй (bremsstrahlung) эсвэл шугам (шинж чанар) байж болно. Зорилтот атомуудтай харилцан үйлчлэлцэх үед тэдний удаашралын үр дүнд хурдан цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн тасралтгүй рентген спектрийг ялгаруулдаг; Энэ спектр нь бай электронуудаар бөмбөгдөх үед л мэдэгдэхүйц эрчимтэй болдог. Рентген туяаны эрчим нь өндөр давтамжийн 0 хязгаар хүртэл бүх давтамжуудад тархдаг бөгөөд энэ үед фотоны энерги h 0 (h нь Планкийн тогтмол юм)
Шугаман цацраг нь атомын иончлолын дараа түүний дотоод бүрхүүлийн аль нэгээс электрон ялгардаг. Ийм иончлол нь электрон (анхдагч рентген туяа) гэх мэт хурдан бөөмстэй атом мөргөлдсөний үр дүн эсвэл атомын фотоныг шингээх (флюресцент рентген туяа) байж болно. Ионжсон атом нь эрчим хүчний өндөр түвшний аль нэгэнд анхны квант төлөвт орж, 10 -16 -10 -15 секундын дараа бага энергитэй эцсийн төлөвт шилждэг. Энэ тохиолдолд атом нь тодорхой давтамжийн фотон хэлбэрээр илүүдэл энерги ялгаруулж чаддаг. Ийм цацрагийн спектрийн шугамын давтамж нь элемент бүрийн атомын шинж чанартай байдаг тул рентген спектрийн шугамыг шинж чанар гэж нэрлэдэг. Энэ спектрийн шугамын давтамжийн Z атомын дугаараас хамаарах хамаарлыг Мозелийн хуулиар тодорхойлно.
Мозелийн хууль, серийн дугаартай химийн элементийн шинж чанарын рентген туяаны спектрийн шугамын давтамжтай холбоотой хууль. G. Moseley туршилтаар суурилуулсан
Энд R нь Ридбергийн тогтмол
Мозелийн хууль нь элементүүдийн үелэх систем дэх элементүүдийг зөв байршуулсны няцаашгүй нотолгоо байв.
Мозелийн хуулийн дагуу рентген туяаны шинж чанарын спектр нь оптик спектрт хамаарах үечилсэн хэв маягийг харуулдаггүй. Энэ нь рентген туяаны спектрийн шинж чанарт харагдах бүх элементийн атомын дотоод электрон бүрхүүлүүд ижил төстэй бүтэцтэй болохыг харуулж байна.
Дараа нь туршилтууд нь гаднах хэсгийг дүүргэх дарааллын өөрчлөлттэй холбоотой элементүүдийн шилжилтийн бүлгүүдийн шугаман хамаарлаас зарим хазайлтыг илрүүлсэн. электрон бүрхүүлүүд, түүнчлэн хүнд атомуудын хувьд харьцангуй нөлөөллийн үр дүнд гарч ирдэг (дотоод хурдыг гэрлийн хурдтай харьцуулж болохуйц нөхцөлтэйгээр тайлбарладаг).
Олон тооны хүчин зүйлээс хамааран - цөм дэх нуклонуудын тоо (изотоник шилжилт), гадаад электрон бүрхүүлийн төлөв байдал (химийн шилжилт) гэх мэт - Мозелийн диаграм дээрх спектрийн шугамын байрлал бага зэрэг өөрчлөгдөж болно. Эдгээр шилжилтийг судлах нь атомын талаар дэлгэрэнгүй мэдээлэл авах боломжийг олгодог.
Маш нимгэн байнуудаас ялгарах рентген туяа нь 0-ийн ойролцоо бүрэн туйлширсан; 0 буурах тусам туйлшралын зэрэг буурна. Онцлог цацраг нь дүрмээр бол туйлширдаггүй.
Рентген туяа нь бодистой харилцан үйлчлэх үед фотоэлектрик эффект үүсч болно.
Рентген туяа нь x зузаантай бодисын давхаргаар дамжин өнгөрөхөд тэдгээрийн анхны эрчим I 0 нь I = I 0 e - μ x утга хүртэл буурдаг бөгөөд μ нь сулралтын коэффициент юм. I-ийн сулрал нь рентген туяаны фотоныг бодисоор шингээх, сарних үед чиглэлийг өөрчлөх гэсэн хоёр процессын улмаас үүсдэг. Спектрийн урт долгионы бүсэд рентген туяаны шингээлт давамгайлдаг, богино долгионы бүсэд тэдгээрийн тархалт давамгайлдаг. Шингээлтийн зэрэг нь Z ба λ нэмэгдэх тусам хурдацтай нэмэгддэг. Жишээлбэл, хатуу рентген туяа нь агаарын давхаргад ~ 10 см чөлөөтэй нэвтэрдэг; 3 см зузаантай хөнгөн цагаан хавтан нь рентген туяаг λ = 0.027 хагасаар сулруулдаг; зөөлөн рентген туяа нь агаарт ихээхэн шингэдэг бөгөөд тэдгээрийг ашиглах, судлах нь зөвхөн вакуум эсвэл сул шингээгч хий (жишээ нь, He) юм. Рентген туяаг шингээх үед бодисын атомууд ионждог.
Рентген туяа нь амьд организмд үзүүлэх нөлөө нь эд эсэд иончлох чадвараас хамааран ашигтай эсвэл хортой байж болно. Рентген туяаны шингээлт нь λ-ээс хамаардаг тул тэдгээрийн эрчим нь рентген туяаны биологийн нөлөөллийн хэмжүүр болж чадахгүй. Рентген туяаны хэмжилтийг рентген туяаны материалд үзүүлэх нөлөөг хэмжихэд ашигладаг.
Том Z ба λ-ийн бүсэд рентген туяаны тархалт нь голчлон λ-ийн өөрчлөлтгүйгээр явагддаг бөгөөд үүнийг уялдаа холбоотой тархалт гэж нэрлэдэг бол жижиг Z ба λ бүсэд дүрмээр бол нэмэгддэг (холбоотой тархалт). Комптон ба Раман гэсэн 2 төрлийн уялдаа холбоогүй рентген сарнилт байдаг. Уян хатан бус корпускуляр тархалтын шинж чанартай Комптон сарнилтад рентген фотоны хэсэгчилсэн энергийн улмаас буцах электрон атомын бүрхүүлээс нисдэг. Энэ тохиолдолд фотоны энерги буурч, түүний чиглэл өөрчлөгдөнө; λ-ийн өөрчлөлт нь тархалтын өнцгөөс хамаарна. Раман өндөр энергитэй рентген фотоныг гэрлийн атомаар тараах үед түүний энергийн багахан хэсэг нь атомыг ионжуулахад зарцуулагдаж, фотоны хөдөлгөөний чиглэл өөрчлөгддөг. Ийм фотонуудын өөрчлөлт нь тархалтын өнцгөөс хамаардаггүй.
Рентген цацрагийн хугарлын илтгэгч n нь 1-ээс маш бага хэмжээгээр ялгаатай δ = 1-n ≈ 10 -6 -10 -5 . Орчуулагч дахь рентген туяаны фазын хурд нь вакуум дахь гэрлийн хурдаас их байна. Нэг орчноос нөгөөд шилжих үед рентген туяаны хазайлт маш бага (хэдхэн нуман минут). Рентген туяа нь вакуумаас биеийн гадаргуу дээр маш бага өнцгөөр унах үед тэдгээрийн бүрэн гаднах тусгал үүсдэг.
Хүний нүд рентген туяанд мэдрэмтгий байдаггүй. Рентген туяа
цацрагийг их хэмжээний Ag, Br агуулсан тусгай рентген хальс ашиглан бүртгэдэг. Бүс нутагт λ<0,5 чувствительность этих плёнок быстро падает и может быть
искусственно повышена плотно прижатым к плёнке флуоресцирующим экраном. В
области λ>5, энгийн эерэг хальсны мэдрэмж нь нэлээд өндөр бөгөөд түүний үр тариа нь рентген хальсны ширхэгээс хамаагүй бага бөгөөд энэ нь нарийвчлалыг нэмэгдүүлдэг. Арав ба зуутын дарааллын λ үед рентген туяа нь зөвхөн гэрэл зургийн эмульсийн хамгийн нимгэн гадаргуугийн давхарга дээр ажилладаг; хальсны мэдрэмжийг нэмэгдүүлэхийн тулд гэрэлтэгч тосоор мэдрэмтгий болгодог. Рентген туяаг оношлох, согог илрүүлэхэд заримдаа электрофотографийг рентген туяаг бүртгэхэд ашигладаг.
Ионжуулалтын камер ашиглан өндөр эрчимтэй рентген туяаг бүртгэж болно
Анагаах ухаанд рентген туяаг оношлоход хамгийн өргөн хэрэглэгддэг.
Рентген туяаны бүтцийн шинжилгээ
Рентген туяаны микроскоп
Сансар огторгуйгаас ирж буй рентген туяа нь сансрын биетүүдийн химийн найрлага, сансарт болж буй физик үйл явцын талаарх мэдээллийг агуулдаг. Рентген одон орон судлал нь сансрын рентген туяаг судалдаг
Рентген туяаны дифракцийн шинжилгээний гол ажлуудын нэг бол материалын бодит эсвэл фазын найрлагыг тодорхойлох явдал юм. Рентген туяаны дифракцийн арга нь шууд бөгөөд өндөр найдвартай, хурдацтай, харьцангуй хямд байдлаар тодорхойлогддог. Энэ арга нь шаардлагагүй юм их тоободис, шинжилгээг хэсгийг устгахгүйгээр хийж болно. Чанарын фазын шинжилгээний хэрэглээний талбарууд нь шинжлэх ухааны судалгаа, үйлдвэрлэлд хяналт тавихад маш олон янз байдаг. Та металлургийн үйлдвэрлэлийн түүхий эд материалын найрлага, синтезийн бүтээгдэхүүн, боловсруулалт, дулааны болон хими-дулааны боловсруулалтын үеийн фазын өөрчлөлтийн үр дүнг шалгаж, янз бүрийн бүрээс, нимгэн хальс гэх мэтийг шинжлэх боломжтой.
Фаз бүр нь өөрийн гэсэн болор бүтэцтэй бөгөөд зөвхөн энэ үе шатанд хамаарах хамгийн дээд ба түүнээс доош d/n хоорондын зайны тодорхой багц утгуудаар тодорхойлогддог. Вульф-Браггийн тэгшитгэлээс харахад хавтгай хоорондын зайны утга бүр нь тодорхой θ өнцгөөр (λ долгионы уртын өгөгдсөн утгын үед) поликристал дээжээс авсан рентген зураг дээрх шугамтай тохирч байна. Тиймээс тодорхой шугамын систем (дифракцийн максимум) нь рентген туяаны дифракцийн хэв маягийн үе шат бүрийн хувьд тодорхой хавтгай хоорондын зайтай тохирч байх болно. Рентген зураг дээрх эдгээр шугамын харьцангуй эрч хүч нь үндсэндээ фазын бүтцээс хамаарна. Тиймээс рентген зураг дээрх шугамын байршлыг (түүний өнцөг θ) тодорхойлж, рентген зураг авсан цацрагийн долгионы уртыг мэдэж авснаар Wulf ашиглан хавтгай хоорондын зайны d/n утгыг тодорхойлох боломжтой болно. -Браггийн томъёо:
/n = λ/ (2sin θ). (1)
Судалгаанд хамрагдаж буй материалын d/n-ийн багцыг тодорхойлж, цэвэр бодис, тэдгээрийн төрөл бүрийн нэгдлүүдийн хувьд урьд нь мэдэгдэж байсан d/n өгөгдөлтэй харьцуулж үзээд өгөгдсөн материал аль фазаас бүрдэхийг тодорхойлох боломжтой. Химийн найрлага биш харин үе шатууд тодорхойлогддог гэдгийг онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй, гэхдээ тодорхой фазын элементийн найрлагын талаар нэмэлт мэдээлэл байгаа тохиолдолд сүүлчийнх нь заримдаа дүгнэлт хийж болно. Хэрэв судалж буй материалын химийн найрлагыг мэддэг бол чанарын фазын шинжилгээний ажлыг ихээхэн хөнгөвчлөх болно, учир нь энэ тохиолдолд боломжит үе шатуудын талаар урьдчилсан таамаглал гаргах боломжтой болно.
Фазын шинжилгээний гол зүйл бол d/n болон шугамын эрчимийг зөв хэмжих явдал юм. Хэдийгээр дифрактометр ашиглан үүнийг хийхэд хялбар боловч чанарын шинжилгээ хийх фото арга нь мэдрэмтгий чанар (дээжинд бага хэмжээний фаз байгаа эсэхийг илрүүлэх чадвар), түүнчлэн энгийн байдлын хувьд зарим давуу талтай байдаг. туршилтын техник.
Рентген туяанаас d/n-ийн тооцоог Вульф-Браггийн тэгшитгэлийг ашиглан гүйцэтгэнэ.
Энэ тэгшитгэлд λ-ийн утгын хувьд λ α cf K цувралыг ихэвчлэн ашигладаг:
λ α cf = (2λ α1 + λ α2) /3 (2)
Заримдаа K α1 шугамыг ашигладаг. Бүх рентген шугамын дифракцийн өнцгийг θ тодорхойлох нь (1) тэгшитгэлийн дагуу d / n-ийг тооцоолж, β-шугамуудыг салгах боломжийг олгоно (хэрэв (β-туяа) шүүлтүүр байхгүй бол).
Бүх бодит нэг талст, тэр ч байтугай поликристал материалууд нь бүтцийн тодорхой согогуудыг (цэгэн гажиг, мултрал, янз бүрийн төрлийн интерфэйс, микро ба макростресс) агуулдаг бөгөөд энэ нь бүх бүтцийн мэдрэмтгий шинж чанар, процесст маш хүчтэй нөлөө үзүүлдэг.
Бүтцийн согогууд нь янз бүрийн шинж чанартай болор торны гажуудлыг үүсгэдэг бөгөөд үүний үр дүнд дифракцийн хэв маягийн янз бүрийн хэлбэрүүд өөрчлөгддөг: атом хоорондын болон хавтгай хоорондын зайны өөрчлөлт нь дифракцийн максимум, микростресс, дэд бүтцийн тархалт өөрчлөгдөхөд хүргэдэг. Дифракцийн максимум, торны бичил гажуудал - эдгээр максимумуудын эрчмийг өөрчлөх, мултрах байдал нь рентген туяаг нэвтрүүлэх явцад хэвийн бус үзэгдлийг үүсгэдэг, улмаар рентген топограмм дээрх орон нутгийн тодосгогч нэг төрлийн бус байдал гэх мэт.
Үүний үр дүнд рентген туяаны дифракцийн шинжилгээ нь бүтцийн согог, тэдгээрийн төрөл, концентраци, тархалтын шинж чанарыг судлах хамгийн мэдээлэл сайтай аргуудын нэг юм.
Хөдөлгөөнгүй дифрактометр дээр хэрэгждэг уламжлалт шууд рентген туяаны арга нь дизайны онцлогоос шалтгаалан зөвхөн эд анги эсвэл объектоос огтолж авсан жижиг дээж дээр хүчдэл, омог тоон тодорхойлох боломжийг олгодог.
Тиймээс одоогийн байдлаар суурин төхөөрөмжөөс зөөврийн жижиг хэмжээтэй рентген дифрактометр рүү шилжиж байгаа бөгөөд эд анги, объектын материал дахь стрессийг үйлдвэрлэх, ашиглах үе шатанд устгахгүйгээр үнэлдэг.
DRP * 1 цувралын зөөврийн рентген дифрактометрүүд нь том хэмжээтэй эд анги, бүтээгдэхүүн, байгууламжийн үлдэгдэл ба үр дүнтэй стрессийг устгахгүйгээр хянах боломжтой болгодог.
Windows орчин дахь програм нь бодит цаг хугацаанд "sin 2 ψ" аргыг ашиглан стрессийг тодорхойлохоос гадна фазын бүтэц, бүтэц дэх өөрчлөлтийг хянах боломжийг олгодог. Шугаман координатын детектор нь дифракцийн 2θ = 43 ° өнцгөөр нэгэн зэрэг бүртгэлийг хангадаг. "Фокс" төрлийн өндөр гэрэлтэх, бага чадалтай (5 Вт) жижиг хэмжээтэй рентген туяа нь цацрагийн цацрагийн аюулгүй байдлыг хангадаг бөгөөд цацраг туяанаас 25 см-ийн зайд цацрагийн түвшин ижил байна. байгалийн суурь түвшин. DRP цувралын төхөөрөмжүүд нь эдгээр технологийн үйл ажиллагааг оновчтой болгохын тулд металл үүсгэх, зүсэх, нунтаглах, дулааны боловсруулалт, гагнах, гадаргууг хатууруулах янз бүрийн үе шатанд стрессийг тодорхойлоход ашиглагддаг. Ашиглалтын явцад онцгой чухал бүтээгдэхүүн, байгууламжид үүссэн үлдэгдэл шахалтын даралтын түвшинг бууруулах хяналт нь бүтээгдэхүүнийг устгахаас өмнө ашиглалтаас гаргаж, болзошгүй осол, сүйрлээс урьдчилан сэргийлэх боломжийг олгодог.
Материалын атомын болор бүтэц, фазын найрлагыг тодорхойлохын зэрэгцээ бүрэн шинж чанаруудтүүний химийн найрлагыг заавал тодорхойлох шаардлагатай.
Практикт эдгээр зорилгоор спектрийн шинжилгээний янз бүрийн багажийн аргуудыг улам бүр ашиглаж байна. Тэд тус бүр өөрийн гэсэн давуу тал, хэрэглээтэй байдаг.
Ихэнх тохиолдолд чухал шаардлагуудын нэг нь ашигласан арга нь шинжилж буй объектын аюулгүй байдлыг хангах явдал юм; Энэ хэсэгт дүн шинжилгээ хийх эдгээр аргуудыг авч үзэх болно. Энэ хэсэгт тайлбарласан шинжилгээний аргуудыг сонгосон дараагийн шалгуур бол тэдгээрийн нутаг дэвсгэр юм.
Флюресцент рентген спектрийн шинжилгээний арга нь хэд хэдэн микрометрийн зузаантай давхаргад нэвчдэг нэлээд хатуу рентген туяа (рентген хоолойноос) шинжлэгдсэн объект руу нэвтрэхэд суурилдаг. Энэ тохиолдолд объектод үүсэх рентген цацрагийн шинж чанар нь түүний химийн найрлагын талаар дундаж мэдээллийг авах боломжийг олгодог.
Бодисын элементийн найрлагыг тодорхойлохын тулд рентген хоолойн анод дээр байрлуулсан, электрон бөмбөгдөлтөд өртсөн дээжийн шинж чанарын рентген спектрийн шинжилгээ - ялгаруулах арга эсвэл спектрийн шинжилгээг ашиглаж болно. рентген хоолой эсвэл бусад эх үүсвэрээс хатуу рентген туяагаар цацраг туяанд өртсөн дээжийн хоёрдогч (флюресцент) рентген туяа - флюресцент арга.
Ялгарлын аргын сул тал нь нэгдүгээрт, дээжийг рентген хоолойн анод дээр байрлуулж, дараа нь вакуум насосоор нүүлгэн шилжүүлэх; Энэ арга нь хайлдаг, дэгдэмхий бодисуудад тохиромжгүй нь ойлгомжтой. Хоёр дахь дутагдал нь галд тэсвэртэй объектууд хүртэл электрон бөмбөгдөлтөд өртдөгтэй холбоотой юм. Флюресцент арга нь эдгээр дутагдалтай тул илүү өргөн хүрээтэй хэрэглээтэй байдаг. Флюресценцийн аргын давуу тал нь мөн bremsstrahlung байхгүй тул шинжилгээний мэдрэмжийг сайжруулдаг. Хэмжсэн долгионы уртыг химийн элементүүдийн спектрийн шугамын хүснэгттэй харьцуулах нь чанарын шинжилгээний үндэс бөгөөд дээжийг бүрдүүлэгч янз бүрийн элементүүдийн спектрийн шугамын харьцангуй эрчим нь тоон шинжилгээний үндэс болдог. Рентген цацрагийн шинж чанарыг өдөөх механизмыг авч үзэхэд нэг буюу өөр цувралын цацрагууд (K эсвэл L, M гэх мэт) нэгэн зэрэг үүсдэг бөгөөд цуврал доторх шугамын эрчмийн харьцаа үргэлж байдаг нь тодорхой байна. тогтмол. Тиймээс, энэ эсвэл бусад элемент байгаа эсэхийг бие даасан шугамаар биш, харин бүхэлд нь (энэ элементийн агуулгыг харгалзан хамгийн сул хэсгүүдээс бусад) цуврал шугамаар тогтоодог. Харьцангуй хөнгөн элементүүдийн хувьд K цувралын шугамын шинжилгээг, хүнд элементүүдийн хувьд L цувралын шугамыг ашигладаг; өөр өөр нөхцөлд (ашигласан төхөөрөмж болон шинжилж буй элементүүдээс хамаарч) шинж чанарын спектрийн өөр өөр бүсүүд хамгийн тохиромжтой байж болно.
Рентген спектрийн шинжилгээний үндсэн шинж чанарууд нь дараах байдалтай байна.
Хүнд элементийн хувьд ч гэсэн рентген туяаны шинж чанарын спектрийн энгийн байдал (оптик спектртэй харьцуулахад), энэ нь шинжилгээг хялбаршуулдаг (шугамуудын тоо бага; тэдгээрийн харилцан зохион байгуулалтын ижил төстэй байдал; серийн дугаар нэмэгдэхийн хэрээр спектрийн тогтмол шилжилт). богино долгионы муж үүсдэг; тоон шинжилгээний харьцуулсан хялбар байдал).
Шинжилсэн элементийн атомын төлөвөөс долгионы уртын бие даасан байдал (чөлөөт эсвэл химийн нэгдэл). Энэ нь рентген туяа үүсэх нь дотоод электрон түвшний өдөөлттэй холбоотой байдаг бөгөөд энэ нь ихэнх тохиолдолд атомын иончлолын зэрэгтэй бараг өөрчлөгддөггүй.
Гаднах бүрхүүлийн электрон бүтцийн ижил төстэй байдал, химийн шинж чанараараа маш бага ялгаатай байдгаас шалтгаалан оптик муж дахь спектрийн хувьд бага зэргийн ялгаа бүхий газрын ховор элемент болон бусад зарим элементүүдийг шинжлэхэд тусгаарлах боломж.
Рентген флюресценцийн спектроскопи нь "үл эвдэх" шинж чанартай тул нимгэн дээжийг шинжлэхэд ердийн оптик спектроскопоос давуу талтай байдаг - нимгэн металл хуудас, тугалган цаас гэх мэт.
Рентген флюресценцийн спектрометрүүд, тэдгээрийн дотор олон сувгийн спектрометр эсвэл квантометрүүд нь тодорхойлогдсон утгын 1% -иас бага алдаатай элементүүдийн (Na эсвэл Mg-ээс U хүртэл) шууд тоон шинжилгээг өгдөг, мэдрэмжийн босго нь 10-3 ... 10-4%.
рентген туяа
Рентген туяаны спектрийн найрлагыг тодорхойлох арга
Спектрометрийг болор-дифракц ба талстгүй гэсэн хоёр төрөлд хуваадаг.
Рентген цацрагийг байгалийн дифракцийн тор буюу болор ашиглан спектр болгон задлах нь шилэн дээр үе үе цохих хэлбэрээр хиймэл дифракцийн тор ашиглан энгийн гэрлийн цацрагийн спектрийг олж авахтай үндсэндээ төстэй юм. Дифракцийн максимум үүсэх нөхцөлийг d hkl зайгаар тусгаарлагдсан параллель атомын хавтгайн системээс "тусгал" гэж бичиж болно.
Чанарын шинжилгээ хийхдээ дээжинд элемент байгаа эсэхийг нэг шугамаар дүгнэж болно - ихэвчлэн тухайн анализаторын талстад тохирох спектрийн цувралын хамгийн эрчимтэй шугам юм. Кристал дифракцийн спектрометрийн нарийвчлал нь үелэх систем дэх байрлалтай зэргэлдээх элементүүдийн шинж чанарын шугамыг салгахад хангалттай. Гэсэн хэдий ч бид янз бүрийн элементүүдийн янз бүрийн шугамыг ногдуулах, мөн тусгалыг ногдуулах зэргийг харгалзан үзэх ёстой. өөр дараалал. Аналитик шугамыг сонгохдоо энэ нөхцөл байдлыг анхаарч үзэх хэрэгтэй. Үүний зэрэгцээ төхөөрөмжийн нарийвчлалыг сайжруулах боломжийг ашиглах шаардлагатай байна.
Тиймээс рентген туяа нь 10 5 - 10 2 нм долгионы урттай үл үзэгдэх цахилгаан соронзон цацраг юм. Рентген туяа нь харагдахуйц гэрэлд тунгалаг бус зарим материалыг нэвтэрч чаддаг. Эдгээр нь бодис дахь хурдан электронуудыг удаашруулах (тасралтгүй спектр) болон атомын гаднах электрон бүрхүүлээс дотоод руу (шугаман спектр) шилжих үед ялгардаг. Рентген цацрагийн эх үүсвэр нь: рентген хоолой, зарим цацраг идэвхт изотопууд, электрон хурдасгуур ба аккумляторууд (синхротрон цацраг). Хүлээн авагч - кино, гэрэлтэгч дэлгэц, цөмийн цацрагийн мэдрэгч. Рентген цацрагийг рентген туяаны дифракцийн шинжилгээ, анагаах ухаан, согог илрүүлэх, рентген спектрийн шинжилгээ гэх мэт ажилд ашигладаг.
В.Рентгений нээлтийн эерэг талуудыг авч үзээд түүний биологийн хортой нөлөөг тэмдэглэх нь зүйтэй. Рентген туяа нь наранд түлэгдэх (улайлт) гэх мэт зүйлийг үүсгэж болох нь тогтоогдсон боловч арьсны гүн гүнзгий, байнгын гэмтэл дагалддаг. Харагдах шарх нь ихэвчлэн хорт хавдар болж хувирдаг. Ихэнх тохиолдолд хуруу, гараа тайрах шаардлагатай болдог. Мөн нас барсан тохиолдол гарсан.
Хамгаалах (жишээ нь хар тугалга) болон алсын удирдлага ашиглан өртөх хугацаа, тунг багасгах замаар арьсны гэмтэлээс зайлсхийх боломжтой болохыг тогтоожээ. Гэвч аажмаар рентген туяанд өртөх бусад, илүү урт хугацааны үр нөлөө илэрч, дараа нь туршилтын амьтдад батлагдаж, судлагдсан. Рентген болон бусад ионжуулагч цацраг (цацраг идэвхт материалаас ялгарах гамма туяа гэх мэт)-ийн нөлөөнд дараахь зүйлс орно.
) харьцангуй бага хэмжээний илүүдэл өртсөний дараа цусны найрлага дахь түр зуурын өөрчлөлт;
) удаан хугацаагаар хэт их өртсөний дараа цусны найрлага дахь эргэлт буцалтгүй өөрчлөлт (цус задралын цус багадалт);
) хорт хавдрын өвчлөлийн өсөлт (лейкеми орно);
) хурдан хөгшрөлт, эрт нас баралт;
) катаракт үүсэх.
Рентген туяа хүний биед үзүүлэх биологийн нөлөөллийг цацрагийн тунгийн түвшин, мөн биеийн аль эрхтэн цацрагт өртсөнөөс хамаарна.
Рентген цацрагийн хүний биед үзүүлэх нөлөөллийн талаарх мэдлэгийг хуримтлуулах нь цацрагийн зөвшөөрөгдөх тунгийн үндэсний болон олон улсын стандартыг боловсруулахад хүргэсэн бөгөөд янз бүрийн лавлах номонд хэвлэгдсэн.
Рентген туяаны хортой нөлөөллөөс зайлсхийхийн тулд хяналтын аргуудыг ашигладаг.
) зохих тоног төхөөрөмж байгаа эсэх,
) аюулгүй ажиллагааны дүрмийг дагаж мөрдөхөд хяналт тавих,
) тоног төхөөрөмжийг зөв ашиглах.
1) Блохин М.А., Рентген туяаны физик, 2-р хэвлэл, М., 1957;
) Блохин М.А., Рентген спектр судлалын аргууд, М., 1959;
) Рентген туяа. Бямба. ed. М.А. Блохин, транс. түүнтэй хамт. ба Англи хэл, М., 1960;
) Хаража Ф., Рентген инженерийн ерөнхий курс, 3-р хэвлэл, М. - Л., 1966;
) Миркин Л.И., Поликристалын рентген дифракцийн шинжилгээний гарын авлага, М., 1961;
) Weinstein E.E., Kakhana M.M., Reference tables on Rentgen spectroscopy, M., 1953.
) Рентген болон электрон-оптик шинжилгээ. Горелик С.С., Скаков Ю.А., Расторгуев Л.Н.: Прок. Их дээд сургуулиудын тэтгэмж. - 4-р хэвлэл. Нэмэх. Мөн дахин ажилчин. - М.: "MISiS", 2002. - 360 х.
Хавсралт 1
Рентген хоолойн ерөнхий дүр төрх
Хавсралт 2
Бүтцийн шинжилгээнд зориулсан рентген хоолойн схем
Бүтцийн шинжилгээнд зориулсан рентген хоолойн схем: 1 - металл анодын шил (ихэвчлэн газардуулгатай); 2 - рентген туяаны гаралтын хувьд бериллээр хийсэн цонх; 3 - термионы катод; 4 - хоолойн анодын хэсгийг катодоос тусгаарлах шилэн чийдэн; 5 - судалтай хүчдэлийг ашигладаг катодын терминалууд, түүнчлэн өндөр (анодтой харьцуулахад) хүчдэл; 6 - электроныг төвлөрүүлэх цахилгаан статик систем; 7 - анод (антикатод); 8 - анодын шилийг хөргөх урсгал усны оролт, гаралтын салбар хоолой.
Хавсралт 3
Мозелийн диаграм
Рентген туяаны K-, L- ба M-цувралын Мозели диаграм. Абсцисса нь Z элементийн серийн дугаар, ординатыг - ( -тайгэрлийн хурд).
Хавсралт 4
Ионжуулалтын камер.
Зураг 1. Цилиндр иончлолын камерын хэсэг: 1 - сөрөг электродын үүрэг гүйцэтгэдэг камерын цилиндр бие; 2 - эерэг электродын үүрэг гүйцэтгэдэг цилиндр саваа; 3 - тусгаарлагч.
Цагаан будаа. 2. Одоогийн иончлолын камерыг асаах схем: V - камерын электрод дээрх хүчдэл; G нь иончлолын гүйдлийг хэмждэг гальванометр юм.
Цагаан будаа. 3. Иончлолын камерын гүйдлийн хүчдэлийн шинж чанар.
Цагаан будаа. 4. Импульсийн иончлолын камерыг асаах схем: C - цуглуулах электродын багтаамж; R нь эсэргүүцэл юм.
Хавсралт 5
Сцинтилляцийн тоолуур.
Сцинтилляцийн тоолуурын схем: гэрлийн кванттар (фотонууд) фотокатодоос электронуудыг "цохих"; динодоос динод руу шилжихэд электрон нуранги үрждэг.
Хавсралт 6
Гейгер-Мюллерийн тоолуур.
Цагаан будаа. 1. Шилэн Гейгер-Мюллер тоолуурын схем: 1 - герметик битүүмжилсэн шилэн хоолой; 2 - катод (зэвэрдэггүй ган хоолой дээр зэсийн нимгэн давхарга); 3 - катодын гаралт; 4 - анод (нимгэн сунгасан утас).
Цагаан будаа. 2. Гейгер-Мюллерийн тоолуурыг асаах схем.
Цагаан будаа. 3. Гейгер-Мюллерийн тоолуурын тоолох шинж чанар.
Хавсралт 7
пропорциональ тоолуур.
Пропорциональ тоолуурын схем: a - электрон шилжилтийн бүс; b - хийн олшруулах талбай.
Хавсралт 8
Хагас дамжуулагч мэдрэгч
Хагас дамжуулагч мэдрэгч; мэдрэмтгий хэсгийг ангаахайгаар тодруулсан; n - электрон дамжуулалт бүхий хагас дамжуулагчийн муж, p - нүхтэй, i - дотоод дамжуулалттай; a - цахиурын гадаргуугийн саадыг илрүүлэгч; b - дрифт германий-литийн хавтгай детектор; c - германий-литийн коаксиаль илрүүлэгч.
