ในการศึกษาและการใช้งานปรากฏการณ์อะตอมในทางปฏิบัติ รังสีเอกซ์มีบทบาทสำคัญที่สุดประการหนึ่ง จากการวิจัยของพวกเขา ทำให้มีการค้นพบมากมายและพัฒนาวิธีการวิเคราะห์สารที่ใช้ในหลากหลายสาขา ที่นี่เราจะดูลักษณะเฉพาะของรังสีเอกซ์ประเภทหนึ่ง การฉายรังสีเอกซ์.
การแผ่รังสีเอกซ์เป็นการเปลี่ยนแปลงความถี่สูงในสถานะของสนามแม่เหล็กไฟฟ้า โดยแพร่กระจายในอวกาศด้วยความเร็วประมาณ 300,000 กม./วินาที ซึ่งก็คือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ตามขนาดของช่วงรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า รังสีเอกซ์จะอยู่ในช่วงความยาวคลื่นประมาณ 10 -8 ถึง 5∙10 -12 เมตร ซึ่งเป็นขนาดที่สั้นกว่าคลื่นแสงหลายลำดับ ซึ่งสอดคล้องกับความถี่ตั้งแต่ 3∙10 16 ถึง 6∙10 19 Hz และพลังงานตั้งแต่ 10 eV ถึง 250 keV หรือ 1.6∙10 -18 ถึง 4∙10 -14 J ควรสังเกตว่าขอบเขตของช่วงความถี่ของ การแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้านั้นค่อนข้างจะเป็นไปตามอำเภอใจเนื่องจากการทับซ้อนกัน
คือปฏิกิริยาระหว่างอนุภาคที่มีประจุเร่ง (อิเล็กตรอนพลังงานสูง) กับสนามไฟฟ้า สนามแม่เหล็ก และกับอะตอมของสสาร
โฟตอนรังสีเอกซ์มีลักษณะเฉพาะด้วยพลังงานสูงและพลังทะลุทะลวงและไอออไนซ์สูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับรังสีเอกซ์ชนิดแข็งที่มีความยาวคลื่นน้อยกว่า 1 นาโนเมตร (10 -9 เมตร)
รังสีเอกซ์มีปฏิกิริยากับสสาร โดยทำให้อะตอมของมันแตกตัว ในกระบวนการของเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริก (การดูดซับแสง) และการกระเจิงที่ไม่ต่อเนื่องกัน (คอมป์ตัน) ในการดูดซับแสง โฟตอนที่รังสีเอกซ์ซึ่งถูกดูดซับโดยอิเล็กตรอนของอะตอม จะถ่ายโอนพลังงานไปให้กับมัน หากค่าของมันเกินกว่าพลังงานยึดเหนี่ยวของอิเล็กตรอนในอะตอมก็จะออกจากอะตอม การกระเจิงของคอมป์ตันเป็นลักษณะของโฟตอนที่รังสีเอกซ์ที่แข็ง (มีพลัง) พลังงานส่วนหนึ่งของโฟตอนที่ถูกดูดซับนั้นถูกใช้ไปในการแตกตัวเป็นไอออน ในกรณีนี้ ในมุมหนึ่งไปยังทิศทางของโฟตอนหลัก จะมีการปล่อยโฟตอนรองออกมาด้วยความถี่ที่ต่ำกว่า
ในการผลิตคานจะใช้กระบอกสุญญากาศแก้วที่มีอิเล็กโทรดอยู่ข้างใน ความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างอิเล็กโทรดจะต้องสูงมาก สูงถึงหลายร้อยกิโลโวลต์ การปล่อยความร้อนเกิดขึ้นบนแคโทดทังสเตนซึ่งได้รับความร้อนจากกระแสนั่นคืออิเล็กตรอนถูกปล่อยออกมาซึ่งถูกเร่งโดยความต่างศักย์จะโจมตีขั้วบวก อันเป็นผลมาจากการมีปฏิสัมพันธ์กับอะตอมของขั้วบวก (บางครั้งเรียกว่าแอนติแคโทด) โฟตอนของรังสีเอกซ์จึงเกิดขึ้น
ประเภทของรังสีเอกซ์นั้นแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับกระบวนการที่นำไปสู่การสร้างโฟตอน: bremsstrahlung และลักษณะเฉพาะ
เมื่อพบกับขั้วบวกอิเล็กตรอนสามารถชะลอตัวลงนั่นคือสูญเสียพลังงานในสนามไฟฟ้าของอะตอม พลังงานนี้ถูกปล่อยออกมาในรูปของโฟตอนเอ็กซ์เรย์ รังสีประเภทนี้เรียกว่าเบรมสตราลุง
เห็นได้ชัดว่าสภาวะการเบรกจะแตกต่างกันไปตามอิเล็กตรอนแต่ละตัว ซึ่งหมายความว่าพลังงานจลน์ในปริมาณที่แตกต่างกันจะถูกแปลงเป็นรังสีเอกซ์ ด้วยเหตุนี้ bremsstrahlung จึงรวมโฟตอนที่มีความถี่ต่างกันและความยาวคลื่นตามลำดับ ดังนั้นสเปกตรัมจึงต่อเนื่อง (ต่อเนื่อง) บางครั้งจึงเรียกอีกอย่างว่ารังสีเอกซ์ "สีขาว"
พลังงานของโฟตอนเบรมสตราลุงจะต้องไม่เกินพลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนที่สร้างมันขึ้นมา ดังนั้นความถี่สูงสุด (และความยาวคลื่นที่สั้นที่สุด) ของการแผ่รังสีเบรมสตราลุงจึงสอดคล้องกับค่าสูงสุดของพลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนที่ตกกระทบบนขั้วบวก อย่างหลังขึ้นอยู่กับความต่างศักย์ที่ใช้กับอิเล็กโทรด
มีรังสีเอกซ์อีกประเภทหนึ่งซึ่งมีแหล่งกำเนิดเป็นกระบวนการที่แตกต่างกัน รังสีนี้เรียกว่ารังสีลักษณะเฉพาะและเราจะกล่าวถึงรายละเอียดเพิ่มเติม
เมื่อถึงแอนติแคโทดแล้วอิเล็กตรอนเร็วสามารถเจาะเข้าไปในอะตอมและทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากวงโคจรด้านล่างอันใดอันหนึ่งนั่นคือถ่ายโอนพลังงานไปยังมันเพียงพอที่จะเอาชนะสิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นได้ อย่างไรก็ตาม หากมีระดับพลังงานที่สูงกว่าในอะตอมที่ถูกครอบครองโดยอิเล็กตรอน พื้นที่ว่างจะไม่ว่างเปล่า
ต้องจำไว้ว่าโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมก็เหมือนกับระบบพลังงานอื่นๆ มีแนวโน้มที่จะลดพลังงานลง ตำแหน่งว่างที่เกิดจากการน็อคเอาท์จะเต็มไปด้วยอิเล็กตรอนจากระดับที่สูงกว่าระดับใดระดับหนึ่ง พลังงานของมันสูงขึ้น และเมื่อครอบครองระดับที่ต่ำกว่า มันจะปล่อยส่วนเกินออกมาในรูปแบบของควอนตัมของรังสีเอกซ์ที่มีลักษณะเฉพาะ
โครงสร้างทางอิเล็กทรอนิกส์ของอะตอมคือชุดสถานะพลังงานที่เป็นไปได้ของอิเล็กตรอนที่แยกจากกัน ดังนั้นโฟตอนรังสีเอกซ์ที่ปล่อยออกมาในระหว่างการแทนที่ตำแหน่งว่างของอิเล็กตรอนจึงสามารถมีค่าพลังงานที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัดเท่านั้น ซึ่งสะท้อนถึงความแตกต่างในระดับต่างๆ เป็นผลให้รังสีเอกซ์มีลักษณะเฉพาะมีสเปกตรัมที่ไม่ต่อเนื่อง แต่เป็นรูปทรงเส้น สเปกตรัมนี้ทำให้สามารถระบุลักษณะของสารของขั้วบวกได้ - จึงเป็นที่มาของชื่อของรังสีเหล่านี้ ต้องขอบคุณความแตกต่างของสเปกตรัมที่ทำให้ชัดเจนว่าเบรมสตราลุงและรังสีเอกซ์ที่มีลักษณะเฉพาะหมายถึงอะไร
บางครั้งพลังงานส่วนเกินจะไม่ถูกปล่อยออกมาจากอะตอม แต่จะใช้ในการทำให้อิเล็กตรอนตัวที่ 3 หลุดออกไป กระบวนการนี้เรียกว่าเอฟเฟกต์สว่าน มีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นเมื่อพลังงานการจับกับอิเล็กตรอนไม่เกิน 1 keV พลังงานของอิเล็กตรอนสว่านที่ปล่อยออกมานั้นขึ้นอยู่กับโครงสร้างของระดับพลังงานของอะตอม ดังนั้นสเปกตรัมของอิเล็กตรอนดังกล่าวจึงมีลักษณะไม่ต่อเนื่องกันเช่นกัน
เส้นลักษณะเฉพาะแคบๆ ปรากฏอยู่ในภาพสเปกตรัมรังสีเอกซ์พร้อมกับสเปกตรัมเบรมสตราลุงที่ต่อเนื่องกัน หากเราจินตนาการว่าสเปกตรัมเป็นกราฟของความเข้มเทียบกับความยาวคลื่น (ความถี่) เราจะเห็นจุดสูงสุดที่คมชัดที่ตำแหน่งของเส้นนั้น ตำแหน่งของพวกเขาขึ้นอยู่กับวัสดุแอโนด ค่าสูงสุดเหล่านี้มีความต่างศักย์ - หากมีรังสีเอกซ์ ก็จะมีค่าสูงสุดเสมอเช่นกัน เมื่อแรงดันไฟฟ้าบนอิเล็กโทรดของหลอดเพิ่มขึ้น ความเข้มของการแผ่รังสีเอกซ์ทั้งแบบต่อเนื่องและแบบเฉพาะจะเพิ่มขึ้น แต่ตำแหน่งของพีคและอัตราส่วนของความเข้มจะไม่เปลี่ยนแปลง
พีคในสเปกตรัมรังสีเอกซ์จะมีลักษณะเหมือนกันโดยไม่คำนึงถึงวัสดุของแอนติแคโทดที่ถูกฉายรังสีด้วยอิเล็กตรอน แต่สำหรับวัสดุที่แตกต่างกัน พีคเหล่านี้จะอยู่ที่ความถี่ต่างกัน โดยรวมกันเป็นอนุกรมโดยพิจารณาจากความใกล้เคียงของค่าความถี่ ระหว่างซีรีย์นั้นความแตกต่างของความถี่มีความสำคัญมากกว่ามาก ประเภทของค่าสูงสุดไม่ได้ขึ้นอยู่กับว่าวัสดุแอโนดนั้นเป็นองค์ประกอบทางเคมีบริสุทธิ์หรือเป็นสารที่ซับซ้อนแต่อย่างใด ในกรณีหลังนี้ สเปกตรัมรังสีเอกซ์ที่เป็นลักษณะเฉพาะขององค์ประกอบที่เป็นส่วนประกอบจะถูกซ้อนทับกันเพียงอย่างเดียว
เมื่อเลขอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีเพิ่มขึ้น เส้นสเปกตรัมรังสีเอกซ์ทุกเส้นจะเปลี่ยนไปสู่ความถี่ที่สูงขึ้น สเปกตรัมยังคงรูปลักษณ์ของมันไว้
ปรากฏการณ์การเปลี่ยนแปลงสเปกตรัมของเส้นคุณลักษณะถูกค้นพบโดยการทดลองโดยนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ Henry Moseley ในปี 1913 สิ่งนี้ทำให้เขาสามารถเชื่อมต่อความถี่ของสเปกตรัมสูงสุดกับหมายเลขลำดับขององค์ประกอบทางเคมีได้ ดังนั้นความยาวคลื่นของรังสีเอกซ์ที่มีลักษณะเฉพาะจึงสามารถสัมพันธ์กับองค์ประกอบเฉพาะได้อย่างชัดเจน โดยทั่วไป กฎของโมสลีย์สามารถเขียนได้ดังนี้: √f = (Z - S n)/n√R โดยที่ f คือความถี่ Z คือเลขลำดับขององค์ประกอบ S n คือค่าคงที่การคัดกรอง n คือ เลขควอนตัมหลักและ R คือค่าคงที่ของริดเบิร์ก การพึ่งพาอาศัยกันนี้เป็นเส้นตรง และบนแผนภาพโมสลีย์ ดูเหมือนชุดของเส้นตรงสำหรับแต่ละค่าของ n
ค่า n สอดคล้องกับยอดการปล่อยรังสีเอกซ์ที่มีลักษณะเฉพาะแต่ละชุด กฎของโมสลีย์ทำให้สามารถระบุหมายเลขซีเรียลขององค์ประกอบทางเคมีที่ถูกฉายรังสีโดยฮาร์ดอิเล็กตรอน โดยขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นที่วัดได้ (ซึ่งสัมพันธ์กับความถี่โดยเฉพาะ) ของค่าสูงสุดของสเปกตรัมรังสีเอกซ์
โครงสร้างของเปลือกอิเล็กทรอนิกส์ขององค์ประกอบทางเคมีเหมือนกัน สิ่งนี้แสดงให้เห็นด้วยความน่าเบื่อของการเปลี่ยนแปลงการเปลี่ยนแปลงในสเปกตรัมลักษณะของรังสีเอกซ์ การเปลี่ยนความถี่ไม่ได้สะท้อนถึงความแตกต่างเชิงโครงสร้าง แต่เป็นพลังงานที่แตกต่างกันระหว่างเปลือกอิเล็กตรอน ซึ่งมีลักษณะเฉพาะสำหรับแต่ละองค์ประกอบ
มีการเบี่ยงเบนเล็กน้อยจากความสัมพันธ์เชิงเส้นที่เข้มงวดซึ่งแสดงโดยกฎของโมสลีย์ ประการแรกมีความเกี่ยวข้องกับลักษณะเฉพาะของลำดับการเติมเปลือกอิเล็กตรอนขององค์ประกอบบางอย่างและประการที่สองกับผลกระทบเชิงสัมพัทธภาพของการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนของอะตอมหนัก นอกจากนี้ เมื่อจำนวนนิวตรอนในนิวเคลียสเปลี่ยนแปลง (ที่เรียกว่าการเปลี่ยนไอโซโทป) ตำแหน่งของเส้นอาจเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย ผลกระทบนี้ทำให้สามารถศึกษาโครงสร้างอะตอมได้อย่างละเอียด
ความสำคัญของกฎของโมสลีย์นั้นยิ่งใหญ่มาก การประยุกต์ใช้กับองค์ประกอบของระบบคาบของเมนเดเลเยฟอย่างสม่ำเสมอทำให้เกิดรูปแบบของการเพิ่มเลขลำดับที่สอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงเล็กๆ น้อยๆ แต่ละครั้งในจุดสูงสุดของลักษณะเฉพาะ สิ่งนี้ช่วยชี้แจงคำถามเกี่ยวกับความหมายทางกายภาพของเลขลำดับขององค์ประกอบ ค่า Z ไม่ใช่เพียงตัวเลข แต่เป็นประจุไฟฟ้าบวกของนิวเคลียส ซึ่งเป็นผลรวมของประจุบวกของอนุภาคที่ประกอบกันเป็นองค์ประกอบ การวางตำแหน่งองค์ประกอบที่ถูกต้องในตารางและการมีตำแหน่งว่างในนั้น (ยังคงมีอยู่) ได้รับการยืนยันที่มีประสิทธิภาพ ความถูกต้องของกฎหมายเป็นระยะได้รับการพิสูจน์แล้ว
นอกจากนี้กฎของโมสลีย์ยังเป็นพื้นฐานที่ทำให้ทิศทางทั้งหมดของการวิจัยเชิงทดลองเกิดขึ้น - X-ray spectrometry
เรามาทบทวนสั้นๆ ว่าโครงสร้างอิเล็กตรอนมีโครงสร้างอย่างไร ประกอบด้วยเปลือกที่กำหนดด้วยตัวอักษร K, L, M, N, O, P, Q หรือตัวเลขตั้งแต่ 1 ถึง 7 อิเล็กตรอนภายในเปลือกมีลักษณะเฉพาะด้วยควอนตัมหลักที่เหมือนกัน หมายเลข n ซึ่งกำหนดค่าพลังงานที่เป็นไปได้ ในเปลือกนอก พลังงานอิเล็กตรอนจะสูงขึ้น และศักยภาพไอออไนเซชันของอิเล็กตรอนด้านนอกก็ลดลงตามไปด้วย
เชลล์ประกอบด้วยหนึ่งระดับย่อยขึ้นไป: s, p, d, f, g, h, i ในแต่ละเชลล์ จำนวนระดับย่อยจะเพิ่มขึ้นหนึ่งระดับเมื่อเทียบกับระดับก่อนหน้า จำนวนอิเล็กตรอนในแต่ละระดับย่อยและในแต่ละเปลือกต้องไม่เกินค่าที่กำหนด นอกเหนือจากเลขควอนตัมหลักแล้ว ยังมีลักษณะเฉพาะด้วยค่าเดียวกันของเมฆอิเล็กตรอนในวงโคจรที่กำหนดรูปร่าง ระดับย่อยถูกกำหนดโดยเชลล์ที่เป็นของเชลล์นั้น เช่น 2s, 4d และอื่นๆ
ระดับย่อยประกอบด้วยซึ่งระบุไว้นอกเหนือจากหลักและวงโคจรด้วยเลขควอนตัมอื่น - แม่เหล็กซึ่งกำหนดเส้นโครงของโมเมนตัมการโคจรของอิเล็กตรอนไปยังทิศทางของสนามแม่เหล็ก หนึ่งวงโคจรสามารถมีอิเล็กตรอนได้ไม่เกินสองตัว ซึ่งต่างกันในค่าของเลขควอนตัมที่สี่ - สปิน
ให้เราพิจารณารายละเอียดเพิ่มเติมว่ารังสีเอกซ์มีลักษณะเฉพาะเกิดขึ้นได้อย่างไร เนื่องจากต้นกำเนิดของการปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าประเภทนี้เกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นภายในอะตอม จึงสะดวกที่สุดที่จะอธิบายอย่างแม่นยำในการประมาณการกำหนดค่าทางอิเล็กทรอนิกส์
ดังนั้นสาเหตุของการแผ่รังสีนี้คือการก่อตัวของตำแหน่งว่างของอิเล็กตรอนในเปลือกชั้นในซึ่งเกิดจากการแทรกซึมของอิเล็กตรอนพลังงานสูงลึกเข้าไปในอะตอม ความน่าจะเป็นที่อิเล็กตรอนชนิดแข็งจะมีปฏิกิริยาโต้ตอบเพิ่มขึ้นตามความหนาแน่นของเมฆอิเล็กตรอน ดังนั้นการชนจึงมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นภายในเปลือกชั้นในที่อัดแน่น เช่น เปลือกชั้น K ที่ต่ำที่สุด ที่นี่อะตอมถูกแตกตัวเป็นไอออนและเกิดตำแหน่งว่างในเปลือก 1s
ตำแหน่งที่ว่างนี้เต็มไปด้วยอิเล็กตรอนจากเปลือกที่มีพลังงานสูงกว่า ซึ่งส่วนเกินจะถูกพาออกไปโดยโฟตอนของรังสีเอกซ์ อิเล็กตรอนนี้สามารถ "ตก" จากเปลือกที่สอง L จากเปลือกที่สาม M เป็นต้น นี่คือวิธีการสร้างซีรีส์ลักษณะเฉพาะ ในตัวอย่างนี้คือซีรีส์ K ข้อบ่งชี้ว่าอิเล็กตรอนที่มาเติมเต็มตำแหน่งที่ว่างนั้นมาจากที่ใดในรูปของดัชนีกรีกในการกำหนดอนุกรม "Alpha" หมายความว่ามาจากเชลล์ L "เบต้า" หมายความว่ามาจากเชลล์ M ปัจจุบันมีแนวโน้มที่จะแทนที่ดัชนีอักษรกรีกด้วยอักษรละตินที่ใช้เพื่อกำหนดเปลือกหอย
ความเข้มของเส้นอัลฟ่าในชุดค่าสูงสุดเสมอ ซึ่งหมายความว่าความน่าจะเป็นที่จะเติมตำแหน่งที่ว่างจากเชลล์ที่อยู่ใกล้เคียงจะสูงที่สุด
ตอนนี้เราสามารถตอบคำถามได้แล้ว อะไรคือพลังงานสูงสุดของควอนตัมของการแผ่รังสีเอกซ์ที่มีลักษณะเฉพาะ มันถูกกำหนดโดยความแตกต่างของค่าพลังงานของระดับระหว่างที่การเปลี่ยนแปลงของอิเล็กตรอนเกิดขึ้นตามสูตร E = E n 2 - E n 1 โดยที่ E n 2 และ E n 1 เป็นพลังงานของอิเล็กทรอนิกส์ รัฐที่เกิดการเปลี่ยนแปลงระหว่างนั้น ค่าสูงสุดของพารามิเตอร์นี้กำหนดโดยการเปลี่ยนซีรีส์ K จากระดับสูงสุดของอะตอมของธาตุหนัก แต่ความเข้มของเส้นเหล่านี้ (ความสูงของยอดเขา) นั้นต่ำที่สุด เนื่องจากมีความเป็นไปได้น้อยที่สุด
เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าที่อิเล็กโทรดไม่เพียงพอ หากฮาร์ดอิเล็กตรอนไม่สามารถไปถึงระดับ K ได้ มันจะเกิดตำแหน่งว่างที่ระดับ L และซีรีส์ L ที่มีพลังงานน้อยกว่าและมีความยาวคลื่นที่ยาวกว่าจะเกิดขึ้น ซีรีส์ต่อมาก็เกิดในลักษณะเดียวกัน
นอกจากนี้ เมื่อมีการเติมตำแหน่งที่ว่างอันเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงทางอิเล็กทรอนิกส์ ตำแหน่งที่ว่างใหม่จะปรากฏขึ้นในส่วนที่อยู่ด้านบน สิ่งนี้จะสร้างเงื่อนไขสำหรับการสร้างซีรีส์ถัดไป ตำแหน่งที่ว่างของอิเล็กตรอนจะเคลื่อนสูงขึ้นจากระดับหนึ่งไปอีกระดับหนึ่ง และอะตอมจะปล่อยชุดสเปกตรัมที่มีลักษณะเฉพาะออกมาเป็นลำดับในขณะที่ยังคงแตกตัวเป็นไอออน
สเปกตรัมรังสีเอกซ์อะตอมของรังสีเอกซ์ที่มีลักษณะเฉพาะนั้นมีโครงสร้างที่ละเอียด ซึ่งเหมือนกับในสเปกตรัมเชิงแสง จะแสดงออกมาเป็นเส้นแยก
โครงสร้างที่ดีเกิดจากการที่ระดับพลังงาน - เปลือกอิเล็กตรอน - เป็นชุดของส่วนประกอบที่อยู่ใกล้กัน - เปลือกย่อย เพื่อระบุลักษณะเปลือกย่อย จึงมีการใช้หมายเลขควอนตัมภายใน j อีกหมายเลขหนึ่ง ซึ่งสะท้อนถึงปฏิสัมพันธ์ของโมเมนต์แม่เหล็กของอิเล็กตรอนและวงโคจร
เนื่องจากอิทธิพลของปฏิสัมพันธ์ระหว่างการหมุนและวงโคจร โครงสร้างพลังงานของอะตอมจึงมีความซับซ้อนมากขึ้น และด้วยเหตุนี้ รังสีเอกซ์ที่มีลักษณะเฉพาะจึงมีสเปกตรัมที่มีลักษณะเป็นเส้นแยกซึ่งมีองค์ประกอบที่มีระยะห่างกันมาก
องค์ประกอบของโครงสร้างละเอียดมักจะถูกกำหนดโดยดัชนีดิจิทัลเพิ่มเติม
การแผ่รังสีเอกซ์ที่มีลักษณะเฉพาะมีคุณสมบัติที่สะท้อนให้เห็นเฉพาะในโครงสร้างที่ละเอียดของสเปกตรัมเท่านั้น การเปลี่ยนผ่านของอิเล็กตรอนไปสู่ระดับพลังงานที่ต่ำกว่าไม่ได้เกิดขึ้นจากเปลือกย่อยด้านล่างของระดับที่สูงกว่า เหตุการณ์ดังกล่าวมีความน่าจะเป็นเล็กน้อย
การแผ่รังสีนี้ เนื่องด้วยคุณลักษณะที่อธิบายไว้ในกฎของโมสลีย์ จึงเป็นเหตุให้ใช้วิธีการสเปกตรัมรังสีเอกซ์หลายวิธีในการวิเคราะห์สาร เมื่อวิเคราะห์สเปกตรัมรังสีเอกซ์ จะใช้การเลี้ยวเบนของรังสีบนผลึก (วิธีกระจายคลื่น) หรือเครื่องตรวจจับที่ไวต่อพลังงานของโฟตอนรังสีเอกซ์ที่ถูกดูดซับ (วิธีกระจายพลังงาน) กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนส่วนใหญ่จะติดตั้งอุปกรณ์ X-ray spectrometry ไว้ด้วย
สเปกโตรเมตรีแบบกระจายคลื่นมีความแม่นยำเป็นพิเศษ เมื่อใช้ฟิลเตอร์พิเศษ พีคที่รุนแรงที่สุดในสเปกตรัมจะถูกเน้น ทำให้สามารถรับรังสีสีเดียวเกือบจะด้วยความถี่ที่ทราบได้อย่างแม่นยำ วัสดุแอโนดถูกเลือกอย่างระมัดระวังเพื่อให้แน่ใจว่าได้ลำแสงสีเดียวของความถี่ที่ต้องการ การเลี้ยวเบนบนโครงตาข่ายของสสารที่กำลังศึกษาทำให้สามารถศึกษาโครงสร้างโครงตาข่ายได้อย่างแม่นยำ วิธีนี้ยังใช้ในการศึกษา DNA และโมเลกุลเชิงซ้อนอื่นๆ อีกด้วย
คุณสมบัติอย่างหนึ่งของรังสีเอกซ์ที่มีลักษณะเฉพาะนั้นถูกนำมาพิจารณาในแกมมาสเปกโตรเมตรีด้วย นี่คือจุดสูงสุดที่มีคุณลักษณะความเข้มสูง แกมมาสเปกโตรมิเตอร์ใช้สารป้องกันตะกั่วเพื่อป้องกันรังสีพื้นหลังภายนอกที่รบกวนการวัด แต่ตะกั่วที่ดูดซับรังสีแกมมาจะพบกับไอออไนซ์ภายในซึ่งเป็นผลมาจากการที่มันปล่อยรังสีออกมาอย่างแข็งขันในช่วงรังสีเอกซ์ เพื่อดูดซับจุดสูงสุดที่รุนแรงของการแผ่รังสีเอกซ์ที่เป็นลักษณะเฉพาะของตะกั่ว จึงมีการใช้การป้องกันแคดเมียมเพิ่มเติม ในทางกลับกัน มันก็จะแตกตัวเป็นไอออนและปล่อยรังสีเอกซ์ออกมาด้วย เพื่อทำให้จุดสูงสุดของแคดเมียมเป็นกลาง จะใช้ชั้นป้องกันที่สาม - ทองแดง ซึ่งค่าสูงสุดของรังสีเอกซ์นั้นอยู่นอกช่วงความถี่การทำงานของแกมมาสเปกโตรมิเตอร์
สเปกโตรเมทรีใช้ทั้งเบรมสตราลุงและรังสีเอกซ์ที่มีลักษณะเฉพาะ ดังนั้นเมื่อวิเคราะห์สาร จึงทำการศึกษาสเปกตรัมการดูดกลืนแสงของรังสีเอกซ์ต่อเนื่องโดยสารต่างๆ
การค้นพบและข้อดีในการศึกษาคุณสมบัติพื้นฐานของรังสีเอกซ์เป็นของนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันชื่อ Wilhelm Conrad Roentgen คุณสมบัติอันน่าทึ่งของรังสีเอกซ์ที่เขาค้นพบได้รับการสะท้อนอย่างมหาศาลในโลกวิทยาศาสตร์ทันที แม้ว่าย้อนกลับไปในปี พ.ศ. 2438 นักวิทยาศาสตร์ก็แทบจะจินตนาการไม่ออกว่ารังสีเอกซ์อาจก่อให้เกิดประโยชน์และอันตรายอะไรได้บ้าง
เรามาดูกันว่ารังสีประเภทนี้ส่งผลต่อสุขภาพของมนุษย์อย่างไรในบทความนี้
คำถามแรกที่ผู้วิจัยสนใจคือรังสีเอกซ์คืออะไร? การทดลองหลายชุดทำให้สามารถตรวจสอบได้ว่านี่คือรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่น 10 -8 ซม. ซึ่งอยู่ในตำแหน่งกลางระหว่างรังสีอัลตราไวโอเลตและรังสีแกมมา
ผลการทำลายล้างของรังสีเอกซ์ลึกลับทุกแง่มุมเหล่านี้ไม่ได้ยกเว้นการประยุกต์ใช้แง่มุมต่างๆ อย่างกว้างขวางอย่างน่าประหลาดใจเลย การฉายรังสีเอกซ์ใช้ที่ไหน?
การใช้งานรังสีเอกซ์ที่สำคัญที่สุดเกิดขึ้นได้เนื่องจากความยาวคลื่นที่สั้นมากของคลื่นเหล่านี้และคุณสมบัติเฉพาะตัวของคลื่นเหล่านี้
เนื่องจากเราสนใจในผลกระทบของรังสีเอกซ์ต่อผู้ที่พบมันเฉพาะในระหว่างการตรวจสุขภาพหรือการรักษาเท่านั้น ดังนั้นเราจะพิจารณาเพิ่มเติมเฉพาะการใช้รังสีเอกซ์ในส่วนนี้เท่านั้น
แม้ว่าการค้นพบของเขาจะมีความสำคัญเป็นพิเศษ แต่เรินต์เกนก็ไม่ได้จดสิทธิบัตรสำหรับการใช้งาน ทำให้เป็นของขวัญอันล้ำค่าสำหรับมวลมนุษยชาติ ในช่วงสงครามโลกครั้งที่หนึ่งเครื่องเอ็กซ์เรย์เริ่มถูกนำมาใช้ซึ่งทำให้สามารถวินิจฉัยผู้บาดเจ็บได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำ ตอนนี้เราสามารถแยกแยะการใช้รังสีเอกซ์ในทางการแพทย์ได้สองส่วนหลัก:
การวินิจฉัยด้วยเอ็กซ์เรย์ถูกนำมาใช้ในรูปแบบต่างๆ:
ลองดูความแตกต่างระหว่างวิธีการเหล่านี้
วิธีการวินิจฉัยทั้งหมดนี้ขึ้นอยู่กับความสามารถของรังสีเอกซ์ในการส่องสว่างฟิล์มภาพถ่ายและความสามารถในการซึมผ่านที่แตกต่างกันไปยังเนื้อเยื่อและโครงกระดูก
ความสามารถของรังสีเอกซ์ในการส่งผลทางชีวภาพต่อเนื้อเยื่อนั้นใช้ในการแพทย์เพื่อรักษาเนื้องอก ผลกระทบของการแตกตัวเป็นไอออนของรังสีนี้แสดงให้เห็นอย่างแข็งขันที่สุดในผลกระทบต่อเซลล์ที่แบ่งตัวอย่างรวดเร็วซึ่งเป็นเซลล์ของเนื้องอกมะเร็ง
อย่างไรก็ตามคุณควรรู้เกี่ยวกับ ผลข้างเคียงควบคู่ไปกับการฉายรังสีอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ ความจริงก็คือเซลล์ของระบบเม็ดเลือด ต่อมไร้ท่อ และระบบภูมิคุ้มกันก็แบ่งตัวอย่างรวดเร็วเช่นกัน ผลเสียต่อสิ่งเหล่านี้ทำให้เกิดสัญญาณของการเจ็บป่วยจากรังสี
ไม่นานหลังจากการค้นพบรังสีเอกซ์ที่น่าทึ่ง ก็พบว่ารังสีเอกซ์มีผลกระทบต่อมนุษย์
ข้อมูลเหล่านี้ได้มาจากการทดลองกับสัตว์ทดลอง อย่างไรก็ตาม นักพันธุศาสตร์แนะนำว่าผลที่ตามมาที่คล้ายกันอาจขยายไปถึงร่างกายมนุษย์ด้วย
การศึกษาผลกระทบของการสัมผัสรังสีเอกซ์ทำให้สามารถพัฒนามาตรฐานสากลสำหรับปริมาณรังสีที่อนุญาตได้
หลังจากเข้าห้องเอ็กซเรย์แล้ว คนไข้หลายท่านรู้สึกกังวลว่าปริมาณรังสีที่ได้รับจะส่งผลต่อสุขภาพของตนเองอย่างไร?
ปริมาณรังสีทั้งหมดในร่างกายขึ้นอยู่กับลักษณะของหัตถการที่ทำ เพื่อความสะดวกเราจะเปรียบเทียบปริมาณรังสีที่ได้รับกับรังสีธรรมชาติที่มาพร้อมกับบุคคลตลอดชีวิต
ปริมาณรังสีเหล่านี้เป็นไปตามมาตรฐานที่ยอมรับได้ แต่หากผู้ป่วยประสบความวิตกกังวลก่อนเข้ารับการเอ็กซเรย์ เขามีสิทธิ์ขอผ้ากันเปื้อนป้องกันพิเศษ
ทุกคนถูกบังคับให้เข้ารับการตรวจเอ็กซ์เรย์มากกว่าหนึ่งครั้ง แต่มีกฎอยู่ - ไม่สามารถกำหนดวิธีการวินิจฉัยนี้ให้กับหญิงตั้งครรภ์ได้ ตัวอ่อนที่กำลังพัฒนามีความเสี่ยงอย่างยิ่ง การเอ็กซ์เรย์สามารถทำให้เกิดความผิดปกติของโครโมโซมและเป็นผลให้เด็กที่มีความบกพร่องด้านพัฒนาการเกิดได้ ช่วงเวลาที่มีความเสี่ยงมากที่สุดในเรื่องนี้คือการตั้งครรภ์นานถึง 16 สัปดาห์ นอกจากนี้การเอ็กซเรย์บริเวณกระดูกสันหลัง อุ้งเชิงกราน และช่องท้องยังเป็นอันตรายต่อทารกในครรภ์มากที่สุด
เมื่อทราบถึงผลที่เป็นอันตรายของรังสีเอกซ์ต่อการตั้งครรภ์แพทย์ในทุกวิถีทางที่เป็นไปได้จึงหลีกเลี่ยงการใช้รังสีในช่วงเวลาสำคัญในชีวิตของผู้หญิง
อย่างไรก็ตาม มีแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ด้านข้าง:
สตรีมีครรภ์ควรตระหนักถึงอันตรายที่เกิดจากตนเอง
การวินิจฉัยด้วยรังสีเอกซ์ไม่เป็นอันตรายต่อมารดาที่ให้นมบุตร
เพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบเพียงเล็กน้อยจากการสัมผัสรังสีเอกซ์ คุณสามารถทำตามขั้นตอนง่ายๆ ต่อไปนี้:
แต่ไม่จำเป็นต้องมีหัตถการทางการแพทย์หรือมาตรการพิเศษในการกำจัดรังสีหลังจากการเอ็กซเรย์!
แม้จะมีผลกระทบร้ายแรงอย่างไม่ต้องสงสัยจากการได้รับรังสีเอกซ์ แต่ไม่ควรประเมินอันตรายระหว่างการตรวจสุขภาพมากเกินไป - จะดำเนินการเฉพาะในบางพื้นที่ของร่างกายและรวดเร็วมาก ประโยชน์ที่ได้รับจากพวกเขาหลายครั้งเกินความเสี่ยงของขั้นตอนนี้สำหรับร่างกายมนุษย์
ในปี พ.ศ. 2438 นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน W. Roentgen ค้นพบรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดใหม่ที่ไม่รู้จักมาก่อน ซึ่งได้รับการตั้งชื่อว่า X-ray เพื่อเป็นเกียรติแก่ผู้ค้นพบ V. Roentgen กลายเป็นผู้เขียนการค้นพบของเขาเมื่ออายุ 50 ปี โดยดำรงตำแหน่งอธิการบดีของมหาวิทยาลัย Würzburg และมีชื่อเสียงว่าเป็นหนึ่งในนักทดลองที่เก่งที่สุดในยุคของเขา หนึ่งในกลุ่มแรกๆ ที่ค้นพบการประยุกต์ใช้ทางเทคนิคในการค้นพบรังสีเอกซ์คือ American Edison เขาสร้างอุปกรณ์สาธิตที่สะดวกสบายและในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2439 ได้จัดนิทรรศการเอ็กซ์เรย์ในนิวยอร์กซึ่งผู้เยี่ยมชมสามารถตรวจสอบมือของตนเองบนหน้าจอเรืองแสง หลังจากที่ผู้ช่วยของเอดิสันเสียชีวิตจากแผลไหม้อย่างรุนแรงระหว่างการสาธิตอย่างต่อเนื่อง นักประดิษฐ์ก็หยุดการทดลองเพิ่มเติมด้วยรังสีเอกซ์
รังสีเอกซ์เริ่มถูกนำมาใช้ในทางการแพทย์เนื่องจากมีความสามารถในการทะลุทะลวงได้ดีเยี่ยม เริ่มแรกใช้รังสีเอกซ์เพื่อตรวจสอบกระดูกหักและระบุตำแหน่งของสิ่งแปลกปลอมในร่างกายมนุษย์ ปัจจุบันมีหลายวิธีที่ใช้รังสีเอกซ์ แต่วิธีการเหล่านี้มีข้อเสีย: การฉายรังสีอาจทำให้ผิวหนังเสียหายอย่างล้ำลึก แผลที่ปรากฏมักกลายเป็นมะเร็ง ในหลายกรณี จะต้องตัดนิ้วหรือมือออก เอ็กซ์เรย์(คำพ้องความหมายสำหรับ transillumination) เป็นหนึ่งในวิธีการหลักของการตรวจเอ็กซ์เรย์ซึ่งประกอบด้วยการรับภาพบวกระนาบของวัตถุที่กำลังศึกษาบนหน้าจอโปร่งแสง (ฟลูออเรสเซนต์) ในระหว่างการส่องกล้องวัตถุจะอยู่ระหว่างฉากโปร่งแสงกับหลอดเอ็กซ์เรย์ บนหน้าจอการส่งผ่านรังสีเอกซ์สมัยใหม่ รูปภาพจะปรากฏขึ้นเมื่อเปิดหลอดรังสีเอกซ์และหายไปทันทีหลังจากปิดเครื่อง การส่องกล้องด้วยรังสีช่วยให้สามารถศึกษาการทำงานของอวัยวะได้ - การเต้นของหัวใจ, การเคลื่อนไหวทางเดินหายใจของซี่โครง, ปอด, กะบังลม, การบีบตัวของระบบทางเดินอาหาร ฯลฯ Fluoroscopy ใช้ในการรักษาโรคของกระเพาะอาหาร, ระบบทางเดินอาหาร, ลำไส้เล็กส่วนต้น, โรคของตับ, ถุงน้ำดีและทางเดินน้ำดี ในกรณีนี้ อุปกรณ์ตรวจทางการแพทย์และเครื่องมือควบคุมจะถูกสอดเข้าไปโดยไม่ทำลายเนื้อเยื่อ และการกระทำระหว่างการผ่าตัดจะถูกควบคุมโดยการส่องกล้องและมองเห็นได้บนจอภาพ
เอ็กซ์เรย์ -วิธีการวินิจฉัยด้วยเอ็กซ์เรย์พร้อมการลงทะเบียนภาพนิ่งบนวัสดุไวแสง - พิเศษ ฟิล์มถ่ายภาพ (ฟิล์มเอ็กซ์เรย์) หรือกระดาษภาพถ่ายพร้อมการประมวลผลภาพถ่ายในภายหลัง ด้วยการถ่ายภาพรังสีดิจิตอล ภาพจะถูกบันทึกลงในหน่วยความจำคอมพิวเตอร์ โดยดำเนินการบนเครื่องเอ็กซเรย์วินิจฉัย - ติดตั้งอยู่กับที่ ติดตั้งในห้องเอ็กซเรย์ที่มีอุปกรณ์พิเศษ หรือแบบเคลื่อนที่และพกพา - ที่ข้างเตียงของผู้ป่วยหรือในห้องผ่าตัด รังสีเอกซ์แสดงองค์ประกอบโครงสร้างของอวัยวะต่างๆ ได้ชัดเจนกว่าหน้าจอฟลูออเรสเซนต์มาก ทำการเอ็กซเรย์เพื่อระบุและป้องกันโรคต่าง ๆ จุดประสงค์หลักคือการช่วยให้แพทย์ผู้เชี่ยวชาญเฉพาะทางทำการวินิจฉัยได้อย่างถูกต้องและรวดเร็ว ภาพเอ็กซ์เรย์จะบันทึกสภาพของอวัยวะหรือเนื้อเยื่อในเวลาที่ทำการถ่ายภาพเท่านั้น อย่างไรก็ตาม ภาพถ่ายรังสีเอกซ์เพียงภาพเดียวจะบันทึกการเปลี่ยนแปลงทางกายวิภาคในช่วงเวลาหนึ่งเท่านั้น โดยให้กระบวนการที่คงที่ ผ่านชุดภาพรังสีที่ถ่ายในช่วงเวลาหนึ่งคุณสามารถศึกษาพลวัตของกระบวนการนั่นคือการเปลี่ยนแปลงการทำงาน การตรวจเอกซเรย์คำว่าเอกซ์เรย์สามารถแปลได้จากภาษากรีกว่า "ภาพชิ้น"ซึ่งหมายความว่าจุดประสงค์ของการตรวจเอกซเรย์คือเพื่อให้ได้ภาพโครงสร้างภายในของวัตถุที่กำลังศึกษาทีละชั้น การตรวจเอกซเรย์คอมพิวเตอร์นั้นมีความละเอียดสูงซึ่งทำให้สามารถแยกแยะการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในเนื้อเยื่ออ่อนได้ CT ช่วยให้คุณตรวจจับกระบวนการทางพยาธิวิทยาที่ไม่สามารถตรวจพบได้ด้วยวิธีการอื่น นอกจากนี้การใช้ CT ยังช่วยลดปริมาณรังสีเอกซ์ที่ผู้ป่วยได้รับในระหว่างกระบวนการวินิจฉัยอีกด้วย
การถ่ายภาพด้วยรังสี- วิธีการวินิจฉัยที่ช่วยให้สามารถรับภาพอวัยวะและเนื้อเยื่อได้รับการพัฒนาเมื่อปลายศตวรรษที่ 20 หนึ่งปีหลังจากการค้นพบรังสีเอกซ์ ในรูปถ่ายคุณสามารถเห็นเส้นโลหิตตีบ, พังผืด, วัตถุแปลกปลอม, เนื้องอก, การอักเสบในระดับที่พัฒนาแล้ว, การปรากฏตัวของก๊าซและการแทรกซึมในฟันผุ, ฝี, ซีสต์และอื่น ๆ ส่วนใหญ่แล้วการถ่ายภาพด้วยรังสีทรวงอกจะดำเนินการเพื่อตรวจหาวัณโรค เนื้องอกมะเร็งในปอดหรือหน้าอก และโรคอื่น ๆ
การบำบัดด้วยรังสีเอกซ์เป็นวิธีสมัยใหม่ที่ใช้รักษาโรคร่วมบางอย่าง พื้นที่หลักในการรักษาโรคกระดูกและข้อโดยใช้วิธีนี้ ได้แก่: เรื้อรัง กระบวนการอักเสบของข้อต่อ (โรคข้ออักเสบ, polyarthritis); ความเสื่อม (โรคข้อเข่าเสื่อม, โรคกระดูกพรุน, ความผิดปกติของกระดูกสันหลัง) วัตถุประสงค์ของการรักษาด้วยรังสีคือการยับยั้งกิจกรรมที่สำคัญของเซลล์ของเนื้อเยื่อที่เปลี่ยนแปลงทางพยาธิวิทยาหรือการทำลายล้างอย่างสมบูรณ์ สำหรับโรคที่ไม่ใช่เนื้องอก การรักษาด้วยรังสีมีวัตถุประสงค์เพื่อระงับปฏิกิริยาการอักเสบ ระงับกระบวนการเจริญ ลดความไวต่อความเจ็บปวด และการหลั่งของต่อม ควรคำนึงว่าต่อมเพศ อวัยวะสร้างเม็ดเลือด เม็ดเลือดขาว และเซลล์เนื้องอกที่เป็นมะเร็งมีความไวต่อรังสีเอกซ์มากที่สุด ปริมาณรังสีจะถูกกำหนดเป็นรายบุคคลในแต่ละกรณี
สำหรับการค้นพบรังสีเอกซ์ เรินต์เกนได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ครั้งแรกในปี 1901 และคณะกรรมการโนเบลเน้นย้ำถึงความสำคัญในทางปฏิบัติของการค้นพบของเขา
ดังนั้นรังสีเอกซ์จึงเป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่มองไม่เห็นซึ่งมีความยาวคลื่น 105 - 102 นาโนเมตร รังสีเอกซ์สามารถทะลุผ่านวัสดุบางชนิดที่ทึบแสงที่มองเห็นได้ พวกมันถูกปล่อยออกมาในระหว่างการชะลอความเร็วของอิเล็กตรอนเร็วในสสาร (สเปกตรัมต่อเนื่อง) และระหว่างการเปลี่ยนอิเล็กตรอนจากเปลือกอิเล็กตรอนด้านนอกของอะตอมไปยังเซลล์ชั้นใน (สเปกตรัมเส้น) แหล่งที่มาของรังสีเอกซ์ได้แก่ หลอดรังสีเอกซ์ ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีบางชนิด เครื่องเร่ง และอุปกรณ์กักเก็บอิเล็กตรอน (รังสีซินโครตรอน) เครื่องรับ - ฟิล์มถ่ายภาพ, จอฟลูออเรสเซนต์, เครื่องตรวจจับรังสีนิวเคลียร์ รังสีเอกซ์ใช้ในการวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ การแพทย์ การตรวจจับข้อบกพร่อง การวิเคราะห์สเปกตรัมด้วยรังสีเอกซ์ ฯลฯ
การวินิจฉัยและการรักษาโรคบางชนิดในปัจจุบันไม่สามารถจินตนาการได้หากไม่มีอุปกรณ์ที่ใช้คุณสมบัติของรังสีเอกซ์ การค้นพบรังสีเอกซ์เกิดขึ้นเมื่อ 100 กว่าปีที่แล้ว แต่ถึงแม้ขณะนี้งานยังคงดำเนินต่อไปในการสร้างเทคนิคและอุปกรณ์ใหม่ ๆ เพื่อลดผลกระทบด้านลบของรังสีต่อร่างกายมนุษย์
ภายใต้สภาวะธรรมชาติ ฟลักซ์รังสีเอกซ์นั้นหาได้ยากและปล่อยออกมาจากไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีบางชนิดเท่านั้น รังสีเอกซ์หรือรังสีเอกซ์ถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2438 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน วิลเฮล์ม เรินต์เกน การค้นพบนี้เกิดขึ้นโดยบังเอิญระหว่างการทดลองเพื่อศึกษาพฤติกรรมของรังสีแสงในสภาวะที่เข้าใกล้สุญญากาศ การทดลองนี้เกี่ยวข้องกับท่อปล่อยก๊าซแคโทดที่มีความดันลดลงและหน้าจอฟลูออเรสเซนต์ ซึ่งในแต่ละครั้งจะเริ่มเรืองแสงทันทีที่ท่อเริ่มทำงาน
เรินต์เกินสนใจผลประหลาดนี้ จึงได้ทำการศึกษาหลายชุดซึ่งแสดงให้เห็นว่ารังสีที่เกิดขึ้นซึ่งมองไม่เห็นด้วยตาสามารถทะลุผ่านอุปสรรคต่างๆ ได้ เช่น กระดาษ ไม้ แก้ว โลหะบางชนิด และแม้แต่ผ่านร่างกายมนุษย์ แม้จะขาดความเข้าใจในธรรมชาติของสิ่งที่เกิดขึ้นไม่ว่าปรากฏการณ์ดังกล่าวจะเกิดจากการสร้างกระแสของอนุภาคหรือคลื่นที่ไม่รู้จักก็ตาม รูปแบบต่อไปนี้ถูกบันทึกไว้ - รังสีทะลุผ่านเนื้อเยื่ออ่อนของร่างกายได้อย่างง่ายดายและ ยากกว่ามากผ่านเนื้อเยื่อที่มีชีวิตแข็งและสารไม่มีชีวิต
เรินต์เกนไม่ใช่คนแรกที่ศึกษาปรากฏการณ์นี้ ในช่วงกลางศตวรรษที่ 19 มีการสำรวจความเป็นไปได้ที่คล้ายกันโดยชาวฝรั่งเศส Antoine Mason และชาวอังกฤษ William Crookes อย่างไรก็ตาม เรินต์เกนเป็นผู้คิดค้นหลอดแคโทดและเป็นตัวบ่งชี้ที่สามารถนำไปใช้ในทางการแพทย์ได้ เขาเป็นคนแรกที่ตีพิมพ์ผลงานทางวิทยาศาสตร์ซึ่งทำให้เขาได้รับรางวัลโนเบลคนแรกในหมู่นักฟิสิกส์
ในปี พ.ศ. 2444 การทำงานร่วมกันอย่างประสบผลสำเร็จระหว่างนักวิทยาศาสตร์สามคนได้เริ่มต้นขึ้น ซึ่งกลายเป็นบิดาผู้ก่อตั้งสาขารังสีวิทยาและรังสีวิทยา
การเอ็กซเรย์นั้น ส่วนประกอบสเปกตรัมทั่วไปของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ความยาวคลื่นอยู่ระหว่างรังสีแกมมาและรังสีอัลตราไวโอเลต รังสีเอกซ์มีคุณสมบัติเป็นคลื่นตามปกติทั้งหมด:
ในการสร้างฟลักซ์ของรังสีเอกซ์เทียมจะใช้อุปกรณ์พิเศษ - หลอดเอ็กซ์เรย์ การแผ่รังสีเอกซ์เกิดขึ้นเนื่องจากการสัมผัสกับอิเล็กตรอนเร็วจากทังสเตนกับสารที่ระเหยจากขั้วบวกร้อน เมื่อเทียบกับพื้นหลังของการโต้ตอบ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวสั้นจะปรากฏขึ้น ซึ่งอยู่ในสเปกตรัมตั้งแต่ 100 ถึง 0.01 นาโนเมตร และในช่วงพลังงาน 100-0.1 MeV หากความยาวคลื่นของรังสีน้อยกว่า 0.2 นาโนเมตร ถือเป็นรังสีชนิดแข็ง หากความยาวคลื่นมากกว่าค่านี้ เรียกว่ารังสีเอกซ์อ่อน
เป็นสิ่งสำคัญที่พลังงานจลน์ที่เกิดจากการสัมผัสของอิเล็กตรอนและสารแอโนดจะถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อน 99% และมีเพียง 1% เท่านั้นที่เป็นรังสีเอกซ์
รังสีเอกซ์เป็นการซ้อนทับของรังสีสองประเภท - เบรมสตราลุงและลักษณะเฉพาะ พวกมันถูกสร้างขึ้นในหลอดพร้อมกัน ดังนั้นการฉายรังสีเอกซ์และคุณลักษณะของหลอดรังสีเอกซ์แต่ละหลอด - สเปกตรัมรังสี - ขึ้นอยู่กับตัวบ่งชี้เหล่านี้และแสดงถึงการทับซ้อนกัน
Bremsstrahlung หรือรังสีเอกซ์ต่อเนื่องเป็นผลจากการชะลอตัวของอิเล็กตรอนที่ระเหยออกจากไส้หลอดทังสเตน
รังสีเอกซ์ลักษณะหรือเส้นเกิดขึ้นในช่วงเวลาของการปรับโครงสร้างอะตอมของสารของขั้วบวกของหลอดเอ็กซ์เรย์ ความยาวคลื่นของรังสีลักษณะเฉพาะนั้นขึ้นอยู่กับเลขอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีที่ใช้สร้างขั้วบวกของหลอดโดยตรง
คุณสมบัติที่ระบุไว้ของรังสีเอกซ์ช่วยให้สามารถใช้งานได้ในทางปฏิบัติ:
คุณสมบัติของรังสีเอกซ์ที่ใช้ถ่ายภาพคือความสามารถในการสลายตัวหรือทำให้เกิดการเรืองแสงของสารบางชนิด
การฉายรังสีเอกซ์ทำให้เกิดแสงเรืองแสงในแคดเมียมและซิงค์ซัลไฟด์ - สีเขียว และในแคลเซียม tungstate - สีน้ำเงิน คุณสมบัตินี้ใช้ในเทคนิคการถ่ายภาพเอ็กซ์เรย์ทางการแพทย์ และยังเพิ่มฟังก์ชันการทำงานของหน้าจอเอ็กซเรย์อีกด้วย
ผลกระทบทางโฟโตเคมีคอลของรังสีเอกซ์ต่อวัสดุซิลเวอร์เฮไลด์ที่ไวต่อแสง (การสัมผัส) ช่วยให้สามารถวินิจฉัยได้ นั่นคือการถ่ายภาพเอ็กซ์เรย์ คุณสมบัตินี้ยังใช้ในการวัดปริมาณรวมที่ได้รับโดยผู้ช่วยห้องปฏิบัติการในห้องเอ็กซเรย์ เครื่องวัดปริมาตรของร่างกายประกอบด้วยเทปและตัวบ่งชี้ที่ละเอียดอ่อนเป็นพิเศษ ผลไอออไนซ์ของรังสีเอกซ์ทำให้สามารถกำหนดลักษณะเชิงคุณภาพของรังสีเอกซ์ที่เกิดขึ้นได้
การได้รับรังสีเพียงครั้งเดียวจากรังสีเอกซ์แบบธรรมดาจะเพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิดมะเร็งเพียง 0.001%
อนุญาตให้ใช้รังสีเอกซ์ในอุตสาหกรรมต่อไปนี้:
การใช้งานหลักของรังสีเอกซ์อยู่ในวงการแพทย์ ปัจจุบัน แผนกรังสีวิทยาทางการแพทย์ประกอบด้วย: การวินิจฉัยด้วยรังสี รังสีบำบัด (การเอ็กซ์เรย์บำบัด) การผ่าตัดด้วยรังสี มหาวิทยาลัยการแพทย์สำเร็จการศึกษาจากผู้เชี่ยวชาญเฉพาะทางอย่างนักรังสีวิทยา
รังสีเอกซ์มีพลังทะลุทะลวงสูงและเอฟเฟกต์ไอออไนซ์อาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง DNA ของเซลล์ และเป็นอันตรายต่อมนุษย์ อันตรายจากรังสีเอกซ์จะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับปริมาณรังสีที่ได้รับ อวัยวะต่างๆ ตอบสนองต่อรังสีในระดับที่แตกต่างกัน อ่อนแอที่สุด ได้แก่ :
การใช้การฉายรังสีเอกซ์ที่ไม่สามารถควบคุมได้อาจทำให้เกิดโรคที่กลับคืนสภาพเดิมและไม่สามารถกลับคืนสภาพเดิมได้
ผลที่ตามมาของการฉายรังสีเอกซ์:
สำคัญ! รังสีเอกซ์ไม่สะสมในเนื้อเยื่อของร่างกายต่างจากสารกัมมันตภาพรังสี ซึ่งหมายความว่าไม่จำเป็นต้องกำจัดรังสีเอกซ์ออกจากร่างกาย ผลที่เป็นอันตรายของรังสีเอกซ์จะสิ้นสุดลงเมื่อปิดอุปกรณ์ทางการแพทย์
การใช้รังสีเอกซ์ในทางการแพทย์ได้รับอนุญาตไม่เพียงแต่สำหรับการวินิจฉัย (การบาดเจ็บวิทยา, ทันตกรรม) แต่ยังเพื่อวัตถุประสงค์ในการรักษา:
Radiodiagnostics มีเทคนิคดังต่อไปนี้:
การบำบัดด้วยรังสีเอกซ์เป็นวิธีการรักษาเฉพาะที่ ส่วนใหญ่มักจะใช้วิธีนี้ในการทำลายเซลล์มะเร็ง เนื่องจากผลที่ได้เทียบได้กับการผ่าตัดเอาออก วิธีการรักษานี้จึงมักเรียกว่าการผ่าตัดด้วยรังสี
วันนี้การรักษาด้วยรังสีเอกซ์ดำเนินการด้วยวิธีต่อไปนี้:
วิธีการเหล่านี้เป็นวิธีที่อ่อนโยน และในบางกรณีการใช้ก็ดีกว่าการใช้เคมีบำบัด ความนิยมนี้เกิดจากการที่รังสีไม่สะสมและไม่จำเป็นต้องกำจัดออกจากร่างกาย พวกมันมีผลการคัดเลือกโดยไม่ส่งผลกระทบต่อเซลล์และเนื้อเยื่ออื่น ๆ
ตัวบ่งชี้บรรทัดฐานของการสัมผัสรายปีที่อนุญาตนี้มีชื่อของตัวเอง - ปริมาณเทียบเท่าที่มีนัยสำคัญทางพันธุกรรม (GSD) ตัวบ่งชี้นี้ไม่มีค่าเชิงปริมาณที่ชัดเจน
วันนี้มาตรฐาน GZD โดยเฉลี่ยต่อไปนี้มีผลบังคับใช้:
รังสีเอกซ์ไม่จำเป็นต้องกำจัดออกจากร่างกาย และเป็นอันตรายเฉพาะในกรณีที่ได้รับรังสีที่รุนแรงและเป็นเวลานาน อุปกรณ์ทางการแพทย์สมัยใหม่ใช้การฉายรังสีพลังงานต่ำในระยะเวลาอันสั้น ดังนั้นการใช้งานจึงถือว่าไม่เป็นอันตราย
แม้ว่านักวิทยาศาสตร์จะเพิ่งค้นพบผลกระทบของรังสีเอกซ์มาตั้งแต่ปี 1890 แต่การใช้รังสีเอกซ์ในทางการแพทย์เพื่อพลังธรรมชาตินี้ได้ก้าวหน้าไปอย่างรวดเร็ว ปัจจุบัน เพื่อประโยชน์ของมนุษยชาติ การแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าด้วยรังสีเอกซ์ถูกนำมาใช้ในทางการแพทย์ วิชาการ และอุตสาหกรรม ตลอดจนเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า
นอกจากนี้ รังสียังมีประโยชน์ในด้านต่างๆ เช่น เกษตรกรรม โบราณคดี อวกาศ การบังคับใช้กฎหมาย ธรณีวิทยา (รวมถึงเหมืองแร่) และกิจกรรมอื่นๆ อีกมากมาย แม้แต่รถยนต์ก็ยังได้รับการพัฒนาโดยใช้ปรากฏการณ์การแยกตัวของนิวเคลียร์
ในสถานพยาบาล แพทย์และทันตแพทย์ใช้วัสดุนิวเคลียร์และขั้นตอนต่างๆ เพื่อวินิจฉัย ติดตาม และรักษากระบวนการเผาผลาญและโรคต่างๆ ในร่างกายมนุษย์ ผลก็คือ กระบวนการทางการแพทย์ที่ใช้ลำแสงช่วยชีวิตคนได้หลายพันคนด้วยการตรวจจับและรักษาโรคต่างๆ ตั้งแต่ต่อมไทรอยด์ที่โอ้อวดไปจนถึงมะเร็งกระดูก
ขั้นตอนทางการแพทย์ที่พบบ่อยที่สุดเกี่ยวข้องกับการใช้รังสีที่สามารถทะลุผ่านผิวหนังของเราได้ เมื่อถ่ายภาพ กระดูกและโครงสร้างอื่นๆ ของเราดูเหมือนจะทำให้เกิดเงาเนื่องจากมีความหนาแน่นมากกว่าผิวหนังของเรา และสามารถตรวจจับเงาเหล่านี้ได้บนฟิล์มหรือหน้าจอมอนิเตอร์ เอฟเฟกต์จะคล้ายกับการวางดินสอระหว่างแผ่นกระดาษกับแสง จะมองเห็นเงาของดินสอบนกระดาษ ความแตกต่างก็คือรังสีนั้นมองไม่เห็น ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีองค์ประกอบในการบันทึก เช่น ฟิล์มถ่ายภาพ ช่วยให้แพทย์และทันตแพทย์สามารถประเมินการใช้รังสีเอกซ์เมื่อเห็นกระดูกหักหรือปัญหาทางทันตกรรม
การใช้รังสีเอกซ์ในลักษณะที่เป็นเป้าหมายเพื่อวัตถุประสงค์ในการรักษาไม่เพียงแต่เพื่อการตรวจจับความเสียหายเท่านั้น เมื่อใช้โดยเฉพาะ มีจุดมุ่งหมายเพื่อฆ่าเนื้อเยื่อมะเร็ง ลดขนาดเนื้องอก หรือลดความเจ็บปวด ตัวอย่างเช่น ไอโอดีนกัมมันตภาพรังสี (โดยเฉพาะไอโอดีน-131) มักใช้เพื่อรักษามะเร็งต่อมไทรอยด์ ซึ่งเป็นภาวะที่ส่งผลกระทบต่อคนจำนวนมาก
อุปกรณ์ที่ใช้คุณสมบัตินี้ยังเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์และสแกน เรียกว่า: เอกซเรย์คอมพิวเตอร์ตามแนวแกนหรือเอกซเรย์คอมพิวเตอร์
เครื่องมือเหล่านี้ช่วยให้แพทย์ได้รับภาพสีที่แสดงโครงร่างและรายละเอียดของอวัยวะภายใน ช่วยให้แพทย์ตรวจพบและระบุเนื้องอก ความผิดปกติของขนาด หรือปัญหาทางสรีรวิทยาหรืออวัยวะการทำงานอื่นๆ
นอกจากนี้ โรงพยาบาลและศูนย์รังสีวิทยายังดำเนินการหัตถการนับล้านครั้งต่อปี ในขั้นตอนดังกล่าว แพทย์จะปล่อยสารกัมมันตภาพรังสีเล็กน้อยเข้าไปในร่างกายของผู้ป่วยเพื่อดูอวัยวะภายในบางอย่าง เช่น ตับอ่อน ไต ต่อมไทรอยด์ ตับ หรือสมอง เพื่อวินิจฉัยอาการทางคลินิก
