รังสีเอ็กซ์เรย์

รังสีเอ็กซ์เรย์ ตรงบริเวณสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าระหว่างรังสีแกมมาและรังสีอัลตราไวโอเลตและเป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่น 10 -14 ถึง 10 -7 ม. ใช้รังสีเอกซ์ที่มีความยาวคลื่น 5 x 10 -12 ถึง 2.5 x 10 -10 ในยา m นั่นคือ 0.05 - 2.5 อังสตรอมและจริง ๆ แล้วสำหรับการวินิจฉัยด้วยรังสีเอกซ์ - 0.1 อังสตรอม การแผ่รังสีเป็นกระแสของควอนตัม (โฟตอน) ที่แพร่กระจายเป็นเส้นตรงด้วยความเร็วแสง (300,000 กม./วินาที) ควอนตั้มเหล่านี้ไม่มีประจุไฟฟ้า มวลของควอนตัมเป็นส่วนที่ไม่มีนัยสำคัญของหน่วยมวลอะตอม

พลังงานควอนตัมหน่วยวัดเป็นจูล (J) แต่ในทางปฏิบัติมักใช้หน่วยนอกระบบ "อิเล็กตรอนโวลต์" (eV) . หนึ่งอิเล็กตรอนโวลต์คือพลังงานที่อิเล็กตรอนหนึ่งตัวได้รับเมื่อผ่านความต่างศักย์ 1 โวลต์ในสนามไฟฟ้า 1 eV \u003d 1.6 10 ~ 19 J. อนุพันธ์คือกิโลอิเล็กตรอนโวลต์ (keV) เท่ากับหนึ่งพัน eV และเมกะอิเล็กตรอนโวลต์ (MeV) เท่ากับหนึ่งล้าน eV

ได้รับรังสีเอกซ์โดยใช้หลอดเอ็กซ์เรย์ เครื่องเร่งเชิงเส้น และเบตาตรอน ในหลอดรังสีเอกซ์ ความต่างศักย์ระหว่างแคโทดกับแอโนดเป้าหมาย (หลายสิบกิโลโวลต์) จะเร่งอิเล็กตรอนที่พุ่งเข้าหาแอโนด รังสีเอกซ์เกิดขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนเร็วลดความเร็วลงในสนามไฟฟ้าของอะตอมของสารแอโนด (เบรมส์สตราห์ลุง) หรือเมื่อจัดเรียงเปลือกชั้นในของอะตอมใหม่ (รังสีลักษณะเฉพาะ) . ลักษณะเฉพาะของรังสีเอกซ์ มีลักษณะไม่ต่อเนื่องและเกิดขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนของอะตอมของสารแอโนดผ่านจากระดับพลังงานหนึ่งไปยังอีกระดับหนึ่งภายใต้อิทธิพลของอิเล็กตรอนภายนอกหรือควอนตาของรังสี เบรมส์สตราห์ปอด เอ็กซ์เรย์ มีสเปกตรัมต่อเนื่องขึ้นอยู่กับแรงดันแอโนดบนหลอดเอ็กซ์เรย์ เมื่อวัสดุแอโนดลดความเร็วลง อิเล็กตรอนจะใช้พลังงานส่วนใหญ่ไปกับการให้ความร้อนแก่แอโนด (99%) และมีเพียงเศษส่วนเล็กน้อย (1%) เท่านั้นที่ถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานรังสีเอกซ์ ในการวินิจฉัย X-ray มักใช้ bremsstrahlung

คุณสมบัติพื้นฐานของรังสีเอกซ์เป็นลักษณะของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งหมด แต่มีคุณสมบัติบางอย่าง รังสีเอกซ์มีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

- ล่องหน - เซลล์ที่ไวต่อเรตินาของมนุษย์ไม่ตอบสนองต่อรังสีเอกซ์ เนื่องจากความยาวคลื่นของมันนั้นเล็กกว่าแสงที่ตามองเห็นหลายพันเท่า

- การขยายพันธุ์เป็นเส้นตรง - รังสีหักเห โพลาไรซ์ (แผ่กระจายในระนาบหนึ่ง) และหักเหเหมือนแสงที่ตามองเห็น ดัชนีการหักเหของแสงแตกต่างจากความสามัคคีเพียงเล็กน้อย

- พลังทะลุทะลวง - แทรกซึมโดยไม่มีการดูดซับที่สำคัญผ่านชั้นสำคัญของสารที่ทึบแสงต่อแสงที่มองเห็นได้ ยิ่งความยาวคลื่นสั้นลง พลังทะลุทะลวงของรังสีเอกซ์ก็ยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

- การดูดซึม - มีความสามารถในการดูดซึมโดยเนื้อเยื่อของร่างกายซึ่งเป็นพื้นฐานของการวินิจฉัยด้วยรังสีเอกซ์ทั้งหมด ความสามารถในการดูดซับขึ้นอยู่กับความถ่วงจำเพาะของเนื้อเยื่อ (ยิ่งมาก การดูดซึมก็จะยิ่งมากขึ้น) กับความหนาของวัตถุ ความแข็งของรังสี

- การถ่ายภาพ - สลายสารประกอบซิลเวอร์เฮไลด์ รวมทั้งที่พบในอิมัลชันการถ่ายภาพ ซึ่งทำให้สามารถรับรังสีเอกซ์ได้

- การกระทำเรืองแสง - ทำให้เกิดการเรืองแสงของสารประกอบทางเคมีจำนวนหนึ่ง (สารเรืองแสง) ซึ่งเป็นพื้นฐานของเทคนิคการส่งรังสีเอกซ์ ความเข้มของการเรืองแสงขึ้นอยู่กับโครงสร้างของสารเรืองแสง ปริมาณ และระยะทางจากแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ สารเรืองแสงไม่เพียงใช้เพื่อให้ได้ภาพของวัตถุที่กำลังศึกษาบนจอฟลูออโรสโคปิกเท่านั้น แต่ยังใช้ในการถ่ายภาพรังสีด้วย ซึ่งสารเรืองแสงเหล่านี้ทำให้สามารถเพิ่มการเปิดรับรังสีไปยังฟิล์มภาพรังสีในเทปคาสเซ็ตเนื่องจากการใช้หน้าจอแบบเพิ่มความเข้ม ชั้นผิวที่ทำจากสารเรืองแสง

- การดำเนินการไอออไนเซชัน - มีความสามารถในการทำให้เกิดการสลายตัวของอะตอมที่เป็นกลางเป็นอนุภาคที่มีประจุบวกและประจุลบ การวัดปริมาณรังสีขึ้นอยู่กับสิ่งนี้ ผลของการแตกตัวเป็นไอออนของตัวกลางใดๆ คือการก่อตัวของไอออนบวกและลบในตัวมัน เช่นเดียวกับอิเล็กตรอนอิสระจากอะตอมและโมเลกุลที่เป็นกลางของสาร ไอออนไนซ์ของอากาศในห้องเอ็กซเรย์ระหว่างการทำงานของหลอดเอ็กซ์เรย์ทำให้ค่าการนำไฟฟ้าของอากาศเพิ่มขึ้น เพิ่มประจุไฟฟ้าสถิตบนวัตถุของตู้ เพื่อกำจัดอิทธิพลที่ไม่พึงประสงค์ดังกล่าวในห้องเอ็กซ์เรย์จึงมีการจัดหาแหล่งจ่ายและระบายอากาศแบบบังคับ

- การกระทำทางชีวภาพ - มีผลกระทบต่อวัตถุทางชีวภาพ ในกรณีส่วนใหญ่ผลกระทบนี้เป็นอันตราย

- กฎกำลังสองผกผัน - สำหรับจุดกำเนิดของรังสีเอกซ์ ความเข้มจะลดลงตามสัดส่วนกำลังสองของระยะทางถึงแหล่งกำเนิด

การแพทย์แผนปัจจุบันใช้แพทย์หลายคนในการวินิจฉัยและบำบัด บางส่วนมีการใช้ค่อนข้างเร็วในขณะที่บางส่วนได้รับการฝึกฝนมานานกว่าหนึ่งโหลหรือหลายร้อยปี นอกจากนี้ เมื่อร้อยสิบปีที่แล้ว วิลเลียม คอนราด เรินต์เกน ค้นพบรังสีเอกซ์ที่น่าทึ่ง ซึ่งก่อให้เกิดเสียงสะท้อนที่สำคัญในโลกวิทยาศาสตร์และการแพทย์ และตอนนี้แพทย์ทั่วโลกใช้พวกเขาในการปฏิบัติของพวกเขา หัวข้อของการสนทนาในวันนี้คือ X-rays ในทางการแพทย์ เราจะหารือเกี่ยวกับการประยุกต์ใช้ในรายละเอียดเพิ่มเติมอีกเล็กน้อย

รังสีเอกซ์เป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่ง มีคุณสมบัติการทะลุทะลวงที่สำคัญ ซึ่งขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นของรังสี เช่นเดียวกับความหนาแน่นและความหนาของวัสดุที่ฉายรังสี นอกจากนี้ รังสีเอกซ์ยังทำให้เกิดการเรืองแสงของสารหลายชนิด ส่งผลกระทบต่อสิ่งมีชีวิต ทำให้อะตอมแตกตัวเป็นไอออน และยังกระตุ้นปฏิกิริยาโฟโตเคมีบางชนิดอีกด้วย

การใช้รังสีเอกซ์ในทางการแพทย์

ในปัจจุบัน คุณสมบัติของรังสีเอกซ์ช่วยให้สามารถใช้รังสีวินิจฉัยและการรักษาด้วยรังสีเอกซ์ได้อย่างกว้างขวาง

การวินิจฉัยเอ็กซ์เรย์

ใช้การวินิจฉัย X-ray เมื่อดำเนินการ:

เอ็กซ์เรย์ (ส่ง);
- การถ่ายภาพรังสี (ภาพ);
- การถ่ายภาพรังสี
- เอกซเรย์และเอกซเรย์คอมพิวเตอร์

ฟลูออโรสโคป

ในการดำเนินการศึกษาดังกล่าว ผู้ป่วยต้องจัดตำแหน่งตัวเองระหว่างหลอดเอ็กซ์เรย์และจอเรืองแสงพิเศษ นักรังสีวิทยาผู้เชี่ยวชาญเลือกความแข็งที่ต้องการของรังสีเอกซ์ รับภาพอวัยวะภายในและกระดูกซี่โครงบนหน้าจอ

การถ่ายภาพรังสี

สำหรับการศึกษานี้ ผู้ป่วยจะถูกวางไว้บนเทปที่มีฟิล์มพิเศษ เครื่องเอ็กซ์เรย์วางอยู่เหนือวัตถุโดยตรง เป็นผลให้ภาพเชิงลบของอวัยวะภายในปรากฏบนฟิล์ม ซึ่งมีรายละเอียดจำนวนมาก ซึ่งมีรายละเอียดมากกว่าในระหว่างการตรวจด้วยแสง

การถ่ายภาพรังสี

การศึกษานี้ดำเนินการระหว่างการตรวจสุขภาพของประชากรรวมถึงการตรวจหาวัณโรค ในเวลาเดียวกัน ภาพจากหน้าจอขนาดใหญ่จะถูกฉายลงบนฟิล์มพิเศษ

การตรวจเอกซเรย์

เมื่อทำการตรวจเอกซเรย์ลำแสงคอมพิวเตอร์จะช่วยให้ได้ภาพอวัยวะในหลาย ๆ ที่พร้อมกัน: ในส่วนเนื้อเยื่อตามขวางที่เลือกเป็นพิเศษ ชุดของรังสีเอกซ์นี้เรียกว่าโทโมแกรม

โทโมแกรมคอมพิวเตอร์

การศึกษาดังกล่าวทำให้คุณสามารถลงทะเบียนส่วนต่างๆ ของร่างกายมนุษย์ได้โดยใช้เครื่องสแกนเอ็กซ์เรย์ หลังจากป้อนข้อมูลลงในคอมพิวเตอร์แล้วจะได้ภาพตัดขวาง 1 ภาพ

วิธีการวินิจฉัยแต่ละรายการขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของลำแสง X-ray เพื่อให้ฟิล์มสว่างขึ้น เช่นเดียวกับข้อเท็จจริงที่ว่าเนื้อเยื่อของมนุษย์และโครงกระดูกกระดูกมีความสามารถในการซึมผ่านที่แตกต่างกันไปตามผลของมัน

การรักษาด้วยรังสีเอกซ์

ความสามารถของรังสีเอกซ์ที่จะมีอิทธิพล ด้วยวิธีพิเศษบนเนื้อเยื่อใช้สำหรับการรักษาการก่อตัวของเนื้องอก ในขณะเดียวกัน คุณสมบัติการแตกตัวเป็นไอออนของรังสีนี้จะสังเกตเห็นได้ชัดเจนเป็นพิเศษเมื่อสัมผัสกับเซลล์ที่มีความสามารถในการแบ่งตัวอย่างรวดเร็ว เป็นคุณสมบัติเหล่านี้ที่แยกแยะเซลล์ของการก่อมะเร็งที่ร้ายกาจ

อย่างไรก็ตาม เป็นที่น่าสังเกตว่าการรักษาด้วยรังสีเอกซ์อาจทำให้เกิดอาการร้ายแรงได้มากมาย ผลข้างเคียง. ผลกระทบดังกล่าวส่งผลกระทบอย่างรุนแรงต่อสถานะของเม็ดเลือด ต่อมไร้ท่อ และระบบภูมิคุ้มกัน ซึ่งเซลล์เหล่านี้แบ่งตัวอย่างรวดเร็วเช่นกัน อิทธิพลที่ก้าวร้าวต่อพวกเขาอาจทำให้เกิดสัญญาณของการเจ็บป่วยจากรังสี

ผลกระทบของรังสีเอกซ์ต่อมนุษย์

ในระหว่างการศึกษารังสีเอกซ์ แพทย์พบว่าสามารถนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงของผิวหนังที่คล้ายกับการถูกแดดเผา แต่มาพร้อมกับความเสียหายที่ลึกกว่าต่อผิวหนัง แผลดังกล่าวรักษาเป็นเวลานาน นักวิทยาศาสตร์พบว่าสามารถหลีกเลี่ยงรอยโรคดังกล่าวได้โดยการลดเวลาและปริมาณรังสี รวมถึงใช้วิธีป้องกันแบบพิเศษและการควบคุมระยะไกล

อิทธิพลที่รุนแรงของรังสีเอกซ์ยังสามารถแสดงออกมาในระยะยาว: การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของเลือดชั่วคราวหรือถาวร ความไวต่อมะเร็งเม็ดเลือดขาวและการแก่ก่อนวัย

ผลกระทบของรังสีเอกซ์ต่อบุคคลขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย: อวัยวะใดได้รับการฉายรังสีและนานเท่าใด การฉายรังสีของอวัยวะสร้างเม็ดเลือดสามารถนำไปสู่โรคเลือด และการสัมผัสกับอวัยวะสืบพันธุ์สามารถนำไปสู่การมีบุตรยาก

การฉายรังสีอย่างเป็นระบบนั้นเต็มไปด้วยการพัฒนาของการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมในร่างกาย

อันตรายที่แท้จริงของรังสีเอกซ์ในการวินิจฉัยด้วยรังสีเอกซ์

ในระหว่างการตรวจ แพทย์จะใช้รังสีเอกซ์ในปริมาณที่น้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ ปริมาณรังสีทั้งหมดเป็นไปตามมาตรฐานที่ยอมรับได้และไม่เป็นอันตรายต่อบุคคล การวินิจฉัยด้วยรังสีเอกซ์ก่อให้เกิดอันตรายอย่างมากต่อแพทย์ที่ดำเนินการเท่านั้น จากนั้นวิธีการป้องกันที่ทันสมัยช่วยลดการรุกรานของรังสีให้เหลือน้อยที่สุด

วิธีที่ปลอดภัยที่สุดในการวินิจฉัยด้วยรังสี ได้แก่ การถ่ายภาพรังสีของแขนขาเช่นเดียวกับการเอ็กซ์เรย์ฟัน อันดับต่อไปคือการตรวจเต้านม ตามด้วยการตรวจเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ และหลังจากนั้นคือการถ่ายภาพรังสี

เพื่อให้การใช้รังสีเอกซ์ในทางการแพทย์ก่อให้เกิดประโยชน์ต่อบุคคลเท่านั้นจำเป็นต้องทำการวิจัยด้วยความช่วยเหลือตามข้อบ่งชี้เท่านั้น

รังสีเอกซ์เป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าพลังงานสูงชนิดหนึ่ง มีการใช้อย่างแข็งขันในสาขาการแพทย์ต่างๆ

รังสีเอกซ์คือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งพลังงานโฟตอนในระดับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอยู่ระหว่างรังสีอัลตราไวโอเลตและรังสีแกมมา (ตั้งแต่ ~10 eV ถึง ~1 MeV) ซึ่งสอดคล้องกับความยาวคลื่นตั้งแต่ ~10^3 ถึง ~10^−2 อังสตรอม ( ตั้งแต่ ~10^−7 ถึง ~10^−12 ม.) นั่นคือ เป็นรังสีที่แรงกว่าแสงที่มองเห็นอย่างหาที่เปรียบไม่ได้ ซึ่งอยู่ในระดับนี้ระหว่างรังสีอัลตราไวโอเลตและอินฟราเรด (“ความร้อน”)

ขอบเขตระหว่างรังสีเอกซ์และรังสีแกมมานั้นแตกต่างกันตามเงื่อนไข: ช่วงของพวกมันตัดกัน รังสีแกมมาสามารถมีพลังงานได้ 1 keV รังสีแกมมาถูกปล่อยออกมาในระหว่างกระบวนการที่เกิดขึ้นในนิวเคลียสของอะตอม ในขณะที่รังสีเอกซ์ถูกปล่อยออกมาในระหว่างกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับอิเล็กตรอน (ทั้งอิสระและที่อยู่ในเปลือกอิเล็กตรอนของอะตอม) ในขณะเดียวกันก็เป็นไปไม่ได้ที่จะระบุจากโฟตอนเองในระหว่างกระบวนการที่เกิดขึ้น นั่นคือการแบ่งช่วงรังสีเอกซ์และแกมมาเป็นส่วนใหญ่โดยพลการ

ช่วงการเอ็กซ์เรย์แบ่งออกเป็น "การเอ็กซ์เรย์แบบอ่อน" และ "แบบแข็ง" ขอบเขตระหว่างพวกมันอยู่ที่ระดับความยาวคลื่น 2 อังสตรอมและพลังงาน 6 keV

เครื่องกำเนิดรังสีเอกซ์เป็นหลอดที่สร้างสุญญากาศ มีขั้วไฟฟ้า - แคโทดซึ่งใช้ประจุลบและขั้วบวกที่มีประจุบวก แรงดันไฟฟ้าระหว่างพวกเขาคือหลายสิบถึงหลายร้อยกิโลโวลต์ การสร้างโฟตอนรังสีเอกซ์เกิดขึ้นเมื่ออิเล็กตรอน "แตกออก" จากแคโทดและชนเข้ากับพื้นผิวแอโนดด้วยความเร็วสูง รังสีเอกซ์ที่เกิดขึ้นเรียกว่า "เบรมสตราห์ลุง" โฟตอนมีความยาวคลื่นต่างกัน

ในเวลาเดียวกัน โฟตอนของสเปกตรัมลักษณะเฉพาะจะถูกสร้างขึ้น ส่วนหนึ่งของอิเล็กตรอนในอะตอมของสารแอโนดนั้นตื่นเต้น นั่นคือมันจะขึ้นสู่วงโคจรที่สูงขึ้น จากนั้นจะกลับสู่สภาวะปกติโดยปล่อยโฟตอนที่มีความยาวคลื่นหนึ่งออกมา รังสีเอกซ์ทั้งสองประเภทผลิตขึ้นในเครื่องกำเนิดมาตรฐาน

ประวัติการค้นพบ

เมื่อวันที่ 8 พฤศจิกายน พ.ศ. 2438 นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน Wilhelm Konrad Roentgen ค้นพบว่าสารบางชนิดเริ่มเรืองแสงภายใต้อิทธิพลของ "รังสีแคโทด" ซึ่งก็คือการไหลของอิเล็กตรอนที่เกิดจากหลอดรังสีแคโทด เขาอธิบายปรากฏการณ์นี้จากอิทธิพลของรังสีเอกซ์บางประเภท ดังนั้น ("รังสีเอกซ์") จึงเรียกรังสีนี้ในหลายภาษา ต่อมา V.K. เรินต์เกนศึกษาปรากฏการณ์ที่เขาค้นพบ เมื่อวันที่ 22 ธันวาคม พ.ศ. 2438 เขาได้บรรยายในหัวข้อนี้ที่มหาวิทยาลัยเวือร์ซบวร์ก

ต่อมาปรากฎว่ามีการสังเกตรังสีเอกซ์มาก่อน แต่ปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องก็ไม่ได้ให้ความสำคัญมากนัก หลอดรังสีแคโทดถูกประดิษฐ์ขึ้นเมื่อนานมาแล้ว แต่ก่อน V.K. เอ็กซเรย์ไม่มีใครให้ความสนใจมากนักกับการทำให้เพลตถ่ายภาพใกล้เป็นสีดำ ฯลฯ ปรากฏการณ์. อันตรายที่เกิดจากรังสีทะลุทะลวงยังไม่ทราบ

ประเภทและผลกระทบต่อร่างกาย

“เอ็กซ์เรย์” เป็นรังสีทะลุทะลวงที่อ่อนที่สุด การได้รับรังสีเอกซ์แบบอ่อนมากเกินไปนั้นคล้ายกับการได้รับรังสีอัลตราไวโอเลต แต่ในรูปแบบที่รุนแรงกว่า แผลไหม้ก่อตัวขึ้นที่ผิวหนัง แต่แผลจะลึกกว่าและหายช้ากว่ามาก

Hard X-ray เป็นรังสีไอออไนซ์เต็มรูปแบบที่สามารถนำไปสู่ความเจ็บป่วยจากรังสี รังสีเอ็กซ์ควอนตัมสามารถทำลายโมเลกุลโปรตีนที่ประกอบกันเป็นเนื้อเยื่อของร่างกายมนุษย์ เช่นเดียวกับโมเลกุลดีเอ็นเอของจีโนม แต่ถึงแม้ควอนตัมรังสีเอกซ์จะทำลายโมเลกุลของน้ำ ก็ไม่สำคัญ ในกรณีนี้ อนุมูลอิสระที่ออกฤทธิ์ทางเคมี H และ OH จะก่อตัวขึ้น ซึ่งตัวมันเองสามารถทำหน้าที่กับโปรตีนและดีเอ็นเอได้ การเจ็บป่วยจากรังสีจะเกิดขึ้นในรูปแบบที่รุนแรงมากขึ้น อวัยวะเม็ดเลือดได้รับผลกระทบมากขึ้น

รังสีเอกซ์มีฤทธิ์ก่อกลายพันธุ์และก่อมะเร็ง ซึ่งหมายความว่าความน่าจะเป็นของการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นเองในเซลล์ระหว่างการฉายรังสีจะเพิ่มขึ้น และบางครั้งเซลล์ที่แข็งแรงสามารถเสื่อมสภาพไปเป็นเซลล์มะเร็งได้ การเพิ่มโอกาสของเนื้องอกมะเร็งเป็นผลมาตรฐานของการสัมผัสใด ๆ รวมถึงรังสีเอกซ์ รังสีเอกซ์เป็นรังสีทะลุทะลวงประเภทที่อันตรายน้อยที่สุด แต่ก็ยังสามารถเป็นอันตรายได้

รังสีเอกซ์: การใช้งานและวิธีการทำงาน

รังสีเอกซ์ใช้ในการแพทย์เช่นเดียวกับกิจกรรมอื่น ๆ ของมนุษย์

ฟลูออโรสโคปและเอกซเรย์คอมพิวเตอร์

การใช้รังสีเอกซ์ที่พบมากที่สุดคือการส่องกล้อง "การเปลี่ยนแสง" ของร่างกายมนุษย์ช่วยให้คุณได้ภาพที่ละเอียดของทั้งกระดูก (มองเห็นได้ชัดเจนที่สุด) และภาพของอวัยวะภายใน

ความโปร่งใสที่แตกต่างกันของเนื้อเยื่อในร่างกายในรังสีเอกซ์นั้นสัมพันธ์กับองค์ประกอบทางเคมี ลักษณะโครงสร้างของกระดูกคือมีแคลเซียมและฟอสฟอรัสมาก เนื้อเยื่ออื่นๆ ประกอบด้วยคาร์บอน ไฮโดรเจน ออกซิเจน และไนโตรเจนเป็นส่วนใหญ่ อะตอมของฟอสฟอรัสมีน้ำหนักมากกว่าอะตอมของออกซิเจนเกือบสองเท่าและอะตอมของแคลเซียม - 2.5 เท่า (คาร์บอนไนโตรเจนและไฮโดรเจนนั้นเบากว่าออกซิเจนด้วยซ้ำ) ในเรื่องนี้การดูดซึมโฟตอนของรังสีเอกซ์ในกระดูกจะสูงขึ้นมาก

นอกเหนือจาก "รูปภาพ" สองมิติแล้ว การถ่ายภาพรังสียังทำให้สามารถสร้างภาพสามมิติของอวัยวะได้ การถ่ายภาพรังสีประเภทนี้เรียกว่าการตรวจเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ เพื่อจุดประสงค์เหล่านี้จะใช้รังสีเอกซ์แบบอ่อน ปริมาณแสงที่ได้รับในภาพเดียวมีน้อย: โดยประมาณเท่ากับปริมาณแสงที่ได้รับระหว่างการบิน 2 ชั่วโมงบนเครื่องบินที่ระดับความสูง 10 กม.

การตรวจจับข้อบกพร่องด้วยรังสีเอกซ์ช่วยให้คุณตรวจจับข้อบกพร่องภายในเล็กๆ น้อยๆ ในผลิตภัณฑ์ได้ มีการใช้รังสีเอกซ์แบบแข็งเนื่องจากวัสดุหลายชนิด (เช่น โลหะ) มี "โปร่งแสง" ต่ำเนื่องจากมวลอะตอมสูงของสารที่เป็นส่วนประกอบ

การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์และการวิเคราะห์การเรืองแสงของรังสีเอกซ์

รังสีเอกซ์มีคุณสมบัติที่ช่วยให้สามารถตรวจสอบอะตอมแต่ละตัวได้อย่างละเอียด การวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ถูกนำมาใช้อย่างแข็งขันในด้านเคมี (รวมถึงชีวเคมี) และผลึกศาสตร์ หลักการทำงานของมันคือการกระเจิงของรังสีเอกซ์โดยอะตอมของผลึกหรือโมเลกุลที่ซับซ้อน โดยใช้การวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ เพื่อกำหนดโครงสร้างของโมเลกุลดีเอ็นเอ

การวิเคราะห์การเรืองแสงด้วยรังสีเอกซ์ช่วยให้คุณระบุได้อย่างรวดเร็ว องค์ประกอบทางเคมีสาร

รังสีรักษามีหลายรูปแบบ แต่ทั้งหมดเกี่ยวข้องกับการใช้รังสีไอออไนซ์ รังสีรักษาแบ่งออกเป็น 2 ประเภทคือ กายภาพและคลื่น ร่างกายใช้การไหลของอนุภาคแอลฟา (นิวเคลียสของอะตอมฮีเลียม) อนุภาคบีตา (อิเล็กตรอน) นิวตรอน โปรตอน ไอออนหนัก คลื่นใช้รังสีของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า - รังสีเอกซ์และแกมมา

วิธีการฉายรังสีใช้เป็นหลักในการรักษาโรคมะเร็ง ความจริงก็คือ รังสีส่วนใหญ่ส่งผลต่อการแบ่งเซลล์อย่างแข็งขัน ซึ่งเป็นสาเหตุที่อวัยวะสร้างเม็ดเลือดต้องทนทุกข์ทรมานด้วยวิธีนี้ (เซลล์ของพวกมันมีการแบ่งตัวอย่างต่อเนื่อง ผลิตเซลล์เม็ดเลือดแดงใหม่มากขึ้นเรื่อยๆ) เซลล์มะเร็งยังมีการแบ่งตัวอย่างต่อเนื่องและมีความเสี่ยงต่อรังสีมากกว่าเนื้อเยื่อปกติ

มีการใช้รังสีในระดับที่ยับยั้งการทำงานของเซลล์มะเร็ง ในขณะที่มีผลกระทบต่อสุขภาพในระดับปานกลาง ภายใต้อิทธิพลของรังสีไม่ใช่การทำลายเซลล์เช่นนี้ แต่เป็นการทำลายจีโนม - โมเลกุลดีเอ็นเอ เซลล์ที่มีจีโนมที่ถูกทำลายอาจมีอยู่ระยะหนึ่ง แต่ไม่สามารถแบ่งตัวได้อีกต่อไป นั่นคือ การเติบโตของเนื้องอกจะหยุดลง

รังสีรักษาเป็นรูปแบบรังสีรักษาที่ไม่รุนแรงที่สุด รังสีคลื่นจะอ่อนกว่ารังสีของกล้ามเนื้อ ส่วนรังสีเอกซ์จะอ่อนกว่ารังสีแกมมา

ระหว่างตั้งครรภ์

การใช้รังสีไอออไนซ์ในระหว่างตั้งครรภ์เป็นอันตราย รังสีเอกซ์เป็นสารก่อกลายพันธุ์และอาจทำให้เกิดความผิดปกติของทารกในครรภ์ได้ การรักษาด้วยรังสีเอกซ์ไม่สอดคล้องกับการตั้งครรภ์: สามารถใช้ได้เฉพาะเมื่อมีการตัดสินใจทำแท้งแล้วเท่านั้น ข้อ จำกัด ในการส่องกล้องนั้นนุ่มนวลกว่า แต่ในช่วงเดือนแรกก็ห้ามใช้โดยเด็ดขาดเช่นกัน

ในกรณีฉุกเฉิน การตรวจเอ็กซ์เรย์จะถูกแทนที่ด้วยการถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก แต่ในช่วงไตรมาสแรกพวกเขาก็พยายามหลีกเลี่ยงเช่นกัน (วิธีนี้เพิ่งปรากฏขึ้นเมื่อเร็ว ๆ นี้และแน่นอนว่าจะพูดถึงการไม่มีผลที่ตามมาที่เป็นอันตราย)

อันตรายที่ชัดเจนเกิดขึ้นเมื่อสัมผัสกับปริมาณรวมอย่างน้อย 1 mSv (ในหน่วยเก่า - 100 mR) ด้วยการเอ็กซเรย์อย่างง่าย (เช่น เมื่อทำการถ่ายภาพด้วยรังสี) ผู้ป่วยจะได้รับน้อยกว่าประมาณ 50 เท่า ในการรับปริมาณดังกล่าวในแต่ละครั้ง คุณต้องได้รับการตรวจเอกซเรย์คอมพิวเตอร์โดยละเอียด

นั่นคือความจริงเพียง 1-2 เท่าของ "เอ็กซ์เรย์" ในช่วงเริ่มต้นของการตั้งครรภ์ไม่ได้คุกคามด้วยผลร้ายแรง (แต่เป็นการดีกว่าที่จะไม่เสี่ยง)

การรักษาด้วยค่ะ

รังสีเอกซ์ใช้เป็นหลักในการต่อสู้กับเนื้องอกมะเร็ง วิธีนี้เป็นวิธีที่ดีเพราะมีประสิทธิภาพสูง: สามารถฆ่าเนื้องอกได้ มันไม่ดีเพราะเนื้อเยื่อที่แข็งแรงไม่ได้ดีขึ้นมากนัก มีผลข้างเคียงมากมาย อวัยวะของเม็ดเลือดมีความเสี่ยงเป็นพิเศษ

ในทางปฏิบัติ มีการใช้วิธีการต่างๆ เพื่อลดผลกระทบของรังสีเอกซ์ต่อเนื้อเยื่อที่แข็งแรง ลำแสงถูกนำไปทำมุมในลักษณะที่เนื้องอกปรากฏขึ้นในบริเวณจุดตัด (ด้วยเหตุนี้การดูดซับพลังงานหลักจึงเกิดขึ้นที่นั่น) บางครั้งขั้นตอนจะดำเนินการในการเคลื่อนไหว: ร่างกายของผู้ป่วยจะหมุนเมื่อเทียบกับแหล่งกำเนิดรังสีรอบแกนที่ผ่านเนื้องอก ในขณะเดียวกันเนื้อเยื่อที่มีสุขภาพดีจะอยู่ในเขตฉายรังสีในบางครั้งเท่านั้นและผู้ป่วย - ตลอดเวลา

รังสีเอกซ์ใช้ในการรักษาโรคข้ออักเสบและโรคที่คล้ายคลึงกันรวมถึงโรคผิวหนัง ในกรณีนี้อาการปวดจะลดลง 50-90% เนื่องจากรังสีที่ใช้ในกรณีนี้จะอ่อนกว่า จึงไม่พบผลข้างเคียงที่คล้ายกับที่เกิดขึ้นในการรักษาเนื้องอก

รังสีเอกซ์ (ชื่อพ้องกับรังสีเอกซ์) มีความยาวคลื่นหลากหลาย (ตั้งแต่ 8·10 -6 ถึง 10 -12 ซม.) รังสีเอกซ์เกิดขึ้นเมื่ออนุภาคที่มีประจุ ซึ่งส่วนใหญ่มักเป็นอิเล็กตรอน ลดความเร็วลงในสนามไฟฟ้าของอะตอมของสาร ควอนตั้มที่ได้จะมีพลังงานต่างกันและสร้างสเปกตรัมที่ต่อเนื่องกัน พลังงานโฟตอนสูงสุดในสเปกตรัมดังกล่าวจะเท่ากับพลังงานของอิเล็กตรอนที่ตกกระทบ ใน (ดู) พลังงานสูงสุดของควอนตัมรังสีเอกซ์ ซึ่งแสดงเป็นกิโลอิเล็กตรอน-โวลต์ จะเท่ากับขนาดของแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับหลอด ซึ่งแสดงเป็นกิโลโวลต์ เมื่อผ่านสาร รังสีเอกซ์จะทำปฏิกิริยากับอิเล็กตรอนของอะตอม สำหรับรังสีเอกซ์ควอนตัมที่มีพลังงานสูงถึง 100 keV ประเภทของปฏิสัมพันธ์ที่มีลักษณะเฉพาะมากที่สุดคือเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริก อันเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ดังกล่าว พลังงานควอนตัมถูกใช้ไปอย่างสมบูรณ์ในการดึงอิเล็กตรอนออกจากเปลือกอะตอมและจ่ายพลังงานจลน์ให้กับมัน ด้วยการเพิ่มพลังงานของควอนตัมรังสีเอกซ์ ความน่าจะเป็นของโฟโตอิเล็กทริกเอฟเฟกต์จึงลดลง และกระบวนการกระเจิงของควอนตัมบนอิเล็กตรอนอิสระกลายเป็นสิ่งเด่น ซึ่งเรียกว่าเอฟเฟกต์คอมป์ตัน อันเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ดังกล่าว อิเล็กตรอนทุติยภูมิก็ก่อตัวขึ้น นอกจากนี้ ควอนตัมจะบินออกไปด้วยพลังงานที่ต่ำกว่าพลังงานของควอนตัมปฐมภูมิ หากพลังงานของควอนตัมรังสีเอกซ์มีมากกว่าหนึ่งเมกะอิเล็กตรอน-โวลต์ จะเกิดผลที่เรียกว่าการจับคู่ ซึ่งจะเกิดอิเล็กตรอนและโพซิตรอนขึ้น (ดู) ดังนั้นเมื่อผ่านสาร พลังงานของรังสีเอกซ์จะลดลง กล่าวคือ ความเข้มของรังสีจะลดลง เนื่องจากควอนตัมพลังงานต่ำมีแนวโน้มที่จะถูกดูดซับในกรณีนี้ รังสีเอกซ์จึงเสริมด้วยควอนตั้มพลังงานสูง คุณสมบัติของรังสีเอกซ์นี้ใช้เพื่อเพิ่มพลังงานเฉลี่ยของควอนตั้ม เช่น เพื่อเพิ่มความแข็งแกร่ง การเพิ่มความแข็งของรังสีเอกซ์ทำได้โดยใช้ตัวกรองพิเศษ (ดู) รังสีเอกซ์ใช้สำหรับการวินิจฉัยด้วยรังสีเอกซ์ (ดู) และ (ดู) ดูเพิ่มเติมที่ รังสีไอออไนซ์

รังสีเอกซ์ (คำพ้องความหมาย: รังสีเอกซ์, รังสีเอกซ์) - รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าควอนตัมที่มีความยาวคลื่น 250 ถึง 0.025 A (หรือพลังงานควอนตัมตั้งแต่ 5 10 -2 ถึง 5 10 2 keV) ในปี 1895 มันถูกค้นพบโดย V.K. Roentgen พื้นที่สเปกตรัมของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่อยู่ติดกับรังสีเอกซ์ซึ่งมีพลังงานมากกว่า 500 keV เรียกว่ารังสีแกมมา (ดู); รังสีที่มีควอนตัมพลังงานต่ำกว่า 0.05 keV คือรังสีอัลตราไวโอเลต (ดู)

ดังนั้นการแผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าซึ่งรวมถึงคลื่นวิทยุและแสงที่มองเห็นได้เป็นส่วนน้อยซึ่งรวมถึงคลื่นวิทยุและแสงที่มองเห็นได้รังสีเอกซ์เช่นเดียวกับรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าใด ๆ แพร่กระจายด้วยความเร็วแสง (ประมาณ 300,000 กม. / วินาทีในสุญญากาศ ) และถูกกำหนดโดยความยาวคลื่น λ ( ระยะทางที่รังสีแพร่กระจายในช่วงหนึ่งของการสั่น) รังสีเอกซ์ยังมีคุณสมบัติทางคลื่นอื่นๆ อีกหลายประการ (การหักเห การแทรกสอด การเลี้ยวเบน) แต่สังเกตได้ยากกว่ารังสีที่มีความยาวคลื่นยาวกว่ามาก ได้แก่ แสงที่มองเห็นได้ คลื่นวิทยุ

X-ray spectra: a1 - สเปกตรัม bremsstrahlung ต่อเนื่องที่ 310 kV; a - สเปกตรัม bremsstrahlung ต่อเนื่องที่ 250 kV, a1 - สเปกตรัมกรองโดย 1 mm Cu, a2 - สเปกตรัมกรองโดย 2 mm Cu, b - K-series ของเส้นทังสเตน

ในการสร้างรังสีเอกซ์จะใช้หลอดรังสีเอกซ์ (ดู) ซึ่งรังสีเกิดขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนเร็วมีปฏิสัมพันธ์กับอะตอมของสารแอโนด รังสีเอกซ์มีสองประเภท: bremsstrahlung และลักษณะเฉพาะ รังสีเอกซเรย์เบรมส์สตราห์ปอดซึ่งมีสเปกตรัมต่อเนื่องคล้ายกับแสงสีขาวทั่วไป การกระจายความเข้มขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น (รูปที่) แสดงด้วยเส้นโค้งที่มีค่าสูงสุด ในทิศทางของคลื่นยาว เส้นโค้งจะตกลงอย่างนุ่มนวล และในทิศทางของคลื่นสั้น เส้นโค้งจะชันและแตกออกที่ความยาวคลื่นหนึ่ง (λ0) ซึ่งเรียกว่าขอบเขตความยาวคลื่นสั้นของสเปกตรัมต่อเนื่อง ค่า λ0 จะแปรผกผันกับแรงดันบนหลอด Bremsstrahlung เกิดจากการทำงานร่วมกันของอิเล็กตรอนเร็วกับนิวเคลียสของอะตอม ความเข้มของเบรมสตราห์ปอดเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความแรงของกระแสแอโนด กำลังสองของแรงดันไฟฟ้าของท่อ และเลขอะตอม (Z) ของวัสดุแอโนด

หากพลังงานของอิเล็กตรอนที่ถูกเร่งในหลอดรังสีเอกซ์มีค่าเกินค่าวิกฤติของสารแอโนด (พลังงานนี้ถูกกำหนดโดยแรงดันไฟฟ้าของหลอด Vcr ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อสารนี้) ก็จะเกิดการแผ่รังสีลักษณะเฉพาะขึ้น สเปกตรัมลักษณะเฉพาะคือเส้น เส้นสเปกตรัมสร้างเป็นชุด ซึ่งเขียนแทนด้วยตัวอักษร K, L, M, N

ซีรีส์ K มีความยาวคลื่นสั้นที่สุด ซีรีส์ L มีความยาวคลื่นที่ยาวกว่า ซีรีส์ M และ N สังเกตได้ในธาตุหนักเท่านั้น (Vcr ของทังสเตนสำหรับซีรีส์ K คือ 69.3 kv สำหรับซีรีส์ L - 12.1 kv) ลักษณะการแผ่รังสีเกิดขึ้นดังนี้ อิเล็กตรอนเร็วกระแทกอิเล็กตรอนของอะตอมออกจากเปลือกชั้นใน อะตอมจะตื่นเต้นและกลับสู่สถานะพื้น ในกรณีนี้ อิเล็กตรอนจากเปลือกชั้นนอกที่มีพันธะน้อยกว่าจะเติมช่องว่างในชั้นใน และโฟตอนของรังสีลักษณะเฉพาะที่มีพลังงานเท่ากับความแตกต่างระหว่างพลังงานของอะตอมในสถานะกระตุ้นและสถานะพื้นจะถูกปล่อยออกมา ความแตกต่างนี้ (และด้วยเหตุนี้พลังงานของโฟตอน) จึงมีค่าบางอย่าง ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของแต่ละองค์ประกอบ ปรากฏการณ์นี้รองรับการวิเคราะห์สเปกตรัมขององค์ประกอบด้วยรังสีเอกซ์ รูปนี้แสดงเส้นสเปกตรัมของทังสเตนตัดกับพื้นหลังของสเปกตรัมต่อเนื่องของเบรมสตราห์ลุง

พลังงานของอิเล็กตรอนที่ถูกเร่งในหลอดเอ็กซ์เรย์จะถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อนเกือบทั้งหมด (ในกรณีนี้ขั้วบวกจะได้รับความร้อนสูง) มีเพียงส่วนที่ไม่มีนัยสำคัญ (ประมาณ 1% ที่แรงดันไฟฟ้าใกล้กับ 100 kV) เท่านั้นที่ถูกแปลงเป็นพลังงานเบรมส์สตราห์ปอด .

การใช้รังสีเอกซ์ในทางการแพทย์เป็นไปตามกฎการดูดกลืนรังสีเอกซ์ตามสสาร การดูดกลืนรังสีเอกซ์ไม่ขึ้นกับคุณสมบัติทางแสงของวัสดุดูดซับโดยสิ้นเชิง กระจกตะกั่วใสไร้สีที่ใช้เพื่อป้องกันบุคลากรในห้องเอ็กซเรย์จะดูดซับรังสีเอ็กซเรย์ได้เกือบหมด ในทางตรงกันข้าม แผ่นกระดาษที่ไม่โปร่งใสต่อแสงจะไม่ลดทอนรังสีเอกซ์

ความเข้มของลำแสงเอกซ์เรย์ที่เป็นเนื้อเดียวกัน (เช่น ความยาวคลื่นหนึ่ง) เมื่อผ่านชั้นดูดซับจะลดลงตามกฎเลขชี้กำลัง (e-x) โดยที่ e เป็นฐานของลอการิทึมธรรมชาติ (2.718) และ เลขยกกำลัง x มีค่าเท่ากับสินค้าค่าสัมประสิทธิ์การลดทอนมวล (μ / p) cm 2 /g ต่อความหนาของโช้คเป็น g / cm 2 (ในที่นี้ p คือความหนาแน่นของสารใน g / cm 3) รังสีเอกซ์ถูกลดทอนทั้งการกระเจิงและการดูดกลืน ดังนั้น ค่าสัมประสิทธิ์การลดทอนมวลจึงเป็นผลรวมของค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนมวลและการกระเจิง ค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนมวลเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่อเลขอะตอม (Z) ของตัวดูดซับเพิ่มขึ้น (ตามสัดส่วนของ Z3 หรือ Z5) และด้วยความยาวคลื่นที่เพิ่มขึ้น (ตามสัดส่วนของ λ3) การพึ่งพาความยาวคลื่นนี้สังเกตได้ภายในแถบการดูดกลืนแสง ที่ขอบเขตที่ค่าสัมประสิทธิ์แสดงการกระโดด

ค่าสัมประสิทธิ์การกระเจิงมวลเพิ่มขึ้นตามเลขอะตอมของสารที่เพิ่มขึ้น สำหรับ λ≥0,3Å ค่าสัมประสิทธิ์การกระเจิงไม่ขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น สำหรับ λ<0,ЗÅ он уменьшается с уменьшением λ.

การลดลงของค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนและการกระเจิงเมื่อความยาวคลื่นลดลงทำให้พลังทะลุทะลวงของรังสีเอกซ์เพิ่มขึ้น ค่าสัมประสิทธิ์การดูดซับมวลของกระดูก [การดูดซึมส่วนใหญ่เกิดจาก Ca 3 (PO 4) 2 ] สูงกว่าเนื้อเยื่ออ่อนเกือบ 70 เท่า ซึ่งการดูดซึมส่วนใหญ่เกิดจากน้ำ สิ่งนี้อธิบายได้ว่าทำไมเงาของกระดูกจึงโดดเด่นอย่างมากบนภาพเอ็กซ์เรย์ตัดกับพื้นหลังของเนื้อเยื่ออ่อน

การแพร่กระจายของลำแสงเอกซ์เรย์ที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันผ่านสื่อใด ๆ พร้อมกับการลดความเข้มจะมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบสเปกตรัม การเปลี่ยนแปลงในคุณภาพของรังสี: ส่วนคลื่นยาวของสเปกตรัมถูกดูดซับไปยัง ในระดับที่มากกว่าส่วนคลื่นสั้น การแผ่รังสีจะมีความสม่ำเสมอมากกว่า การกรองส่วนที่มีความยาวคลื่นยาวของสเปกตรัมออกทำให้สามารถปรับปรุงอัตราส่วนระหว่างปริมาณรังสีลึกและพื้นผิวระหว่างการรักษาด้วยรังสีเอกซ์ของจุดโฟกัสที่อยู่ลึกเข้าไปในร่างกายมนุษย์ (ดูตัวกรองรังสีเอกซ์) เพื่อระบุลักษณะเฉพาะของคุณภาพของลำแสงเอกซ์เรย์ที่ไม่สม่ำเสมอ จึงใช้แนวคิดของ "ชั้นลดทอนครึ่งหนึ่ง (L)" ซึ่งเป็นชั้นของสารที่ลดทอนรังสีลงครึ่งหนึ่ง ความหนาของชั้นนี้ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าบนท่อ ความหนา และวัสดุของตัวกรอง กระดาษแก้ว (พลังงานสูงสุด 12 keV) อะลูมิเนียม (20–100 keV) ทองแดง (60–300 keV) ตะกั่ว และทองแดง (>300 keV) ใช้ในการวัดชั้นลดทอนครึ่ง สำหรับรังสีเอกซ์ที่สร้างขึ้นที่แรงดันไฟฟ้า 80-120 kV ทองแดง 1 มม. เทียบเท่ากับความสามารถในการกรองของอะลูมิเนียม 26 มม. ตะกั่ว 1 มม. เทียบเท่ากับอะลูมิเนียม 50.9 มม.

การดูดซับและการกระเจิงของรังสีเอกซ์เกิดจากคุณสมบัติของร่างกาย รังสีเอกซ์ทำปฏิกิริยากับอะตอมเป็นกระแสของเม็ดเลือด (อนุภาค) - โฟตอน ซึ่งแต่ละอันมีพลังงานที่แน่นอน (แปรผกผันกับความยาวคลื่นของรังสีเอกซ์) ช่วงพลังงานของโฟตอนรังสีเอกซ์คือ 0.05-500 keV

การดูดกลืนรังสีเอกซ์เกิดจากโฟโตอิเล็กทริกเอฟเฟกต์ การดูดกลืนโฟตอนโดยเปลือกอิเล็กตรอนจะมาพร้อมกับการดีดอิเล็กตรอน อะตอมจะตื่นเต้นและกลับสู่สถานะพื้น ปล่อยรังสีที่มีลักษณะเฉพาะออกมา โฟโตอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจะนำพลังงานทั้งหมดของโฟตอนออกไป (ลบด้วยพลังงานยึดเหนี่ยวของอิเล็กตรอนในอะตอม)

การกระเจิงของรังสีเอกซ์เกิดจากอิเล็กตรอนของตัวกลางที่กระเจิง มีการกระเจิงแบบคลาสสิก (ความยาวคลื่นของรังสีไม่เปลี่ยนแปลง แต่ทิศทางของการแพร่กระจายเปลี่ยนไป) และการกระเจิงด้วยการเปลี่ยนแปลงของความยาวคลื่น - เอฟเฟกต์คอมป์ตัน (ความยาวคลื่นของรังสีที่กระจัดกระจายนั้นมากกว่าเหตุการณ์ที่เกิดขึ้น) ในกรณีหลังนี้ โฟตอนจะทำงานเหมือนลูกบอลที่กำลังเคลื่อนที่ และการกระเจิงของโฟตอนเกิดขึ้น ตามการแสดงออกโดยนัยของ Comnton เหมือนกับเกมบิลเลียดที่มีโฟตอนและอิเล็กตรอน การชนกับอิเล็กตรอน โฟตอนจะถ่ายโอนพลังงานส่วนหนึ่งของมัน ไปที่มันและกระเจิงโดยมีพลังงานน้อยลง (ตามลำดับความยาวคลื่นของการแผ่รังสีที่กระเจิงเพิ่มขึ้น) อิเล็กตรอนจะบินออกจากอะตอมด้วยพลังงานที่หดตัว (อิเล็กตรอนเหล่านี้เรียกว่าอิเล็กตรอนคอมป์ตันหรืออิเล็กตรอนที่หดตัว) การดูดกลืนพลังงานรังสีเอกซ์เกิดขึ้นระหว่างการก่อตัวของอิเล็กตรอนทุติยภูมิ (คอมป์ตันและโฟโตอิเล็กตรอน) และการถ่ายโอนพลังงานไปยังพวกมัน พลังงานของรังสีเอกซ์ที่ถ่ายโอนไปยังหน่วยมวลของสารจะเป็นตัวกำหนดปริมาณรังสีเอกซ์ที่ดูดกลืน หน่วยของขนาดยานี้ 1 rad เท่ากับ 100 erg/g เนื่องจากพลังงานที่ดูดซับในสารของตัวดูดซับ กระบวนการทุติยภูมิจำนวนหนึ่งจึงเกิดขึ้นซึ่งมีความสำคัญต่อการวัดปริมาณรังสีเอกซ์ เนื่องจากเป็นวิธีการวัดรังสีเอกซ์ (ดูการวัดปริมาณรังสี)

ก๊าซและของเหลวหลายชนิด เซมิคอนดักเตอร์และไดอิเล็กตริก ภายใต้การกระทำของรังสีเอกซ์ จะเพิ่มการนำไฟฟ้า การนำไฟฟ้าพบได้จากวัสดุฉนวนที่ดีที่สุด: พาราฟิน, ไมกา, ยาง, อำพัน การเปลี่ยนแปลงของการนำไฟฟ้าเกิดจากการแตกตัวเป็นไอออนของตัวกลาง เช่น การแยกโมเลกุลที่เป็นกลางออกเป็นไอออนบวกและไอออนลบ (ไอออไนเซชันเกิดจากอิเล็กตรอนทุติยภูมิ) ไอออนไนซ์ในอากาศใช้เพื่อกำหนดปริมาณรังสีเอกซ์ที่ได้รับ (ปริมาณรังสีในอากาศ) ซึ่งวัดเป็นเรินต์เกน (ดูปริมาณรังสีไอออไนซ์) ที่ปริมาณ 1 r ปริมาณที่ดูดซึมในอากาศคือ 0.88 rad

ภายใต้การกระทำของรังสีเอกซ์ อันเป็นผลมาจากการกระตุ้นของโมเลกุลของสาร (และระหว่างการรวมตัวของไอออน) ในหลายกรณี สารเรืองแสงที่มองเห็นได้จะถูกกระตุ้น ที่ความเข้มของรังสีเอ็กซ์เรย์สูง จะสังเกตเห็นการเรืองแสงของอากาศ กระดาษ พาราฟิน ฯลฯ ที่มองเห็นได้ (ยกเว้นโลหะ) การให้แสงที่มองเห็นได้สูงสุดจะได้รับจากสารเรืองแสงที่เป็นผลึกเช่น Zn·CdS·Ag-ฟอสฟอรัสและสารอื่นๆ ที่ใช้สำหรับหน้าจอในการส่องด้วยแสง

ภายใต้การกระทำของรังสีเอกซ์ กระบวนการทางเคมีต่างๆ ยังสามารถเกิดขึ้นในสาร: การสลายตัวของซิลเวอร์เฮไลด์ (เอฟเฟกต์ภาพถ่ายที่ใช้ในรังสีเอกซ์) การสลายตัวของน้ำและสารละลายที่เป็นน้ำของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ การเปลี่ยนแปลงใน คุณสมบัติของเซลลูลอยด์ (การทำให้ขุ่นและการปล่อยการบูร), พาราฟิน (การทำให้ขุ่นและการฟอกสี)

ผลจากการแปลงอย่างสมบูรณ์ พลังงานรังสีเอกซ์ทั้งหมดที่ดูดซับโดยสารเฉื่อยทางเคมีจะถูกแปลงเป็นความร้อน การวัดปริมาณความร้อนที่น้อยมากต้องใช้วิธีการที่มีความไวสูง แต่เป็นวิธีหลักในการวัดรังสีเอกซ์แบบสัมบูรณ์

ผลกระทบทางชีวภาพรองจากการได้รับรังสีเอกซ์เป็นพื้นฐานของการรักษาด้วยรังสีทางการแพทย์ (ดู) รังสีเอกซ์ซึ่งเป็นควอนตัม 6-16 keV (ความยาวคลื่นที่มีประสิทธิภาพตั้งแต่ 2 ถึง 5 Å) จะถูกดูดซับเกือบทั้งหมดโดยผิวหนังของเนื้อเยื่อของร่างกายมนุษย์ พวกเขาเรียกว่ารังสีเขตแดนหรือบางครั้งรังสีบัคคา (ดู รังสีบัคคา) สำหรับการบำบัดด้วยรังสีเอกซ์แบบลึก จะใช้รังสีที่ผ่านการกรองอย่างหนักซึ่งมีพลังงานเชิงปริมาณที่มีประสิทธิภาพตั้งแต่ 100 ถึง 300 keV

ผลกระทบทางชีวภาพของรังสีเอกซ์ควรนำมาพิจารณาด้วย ไม่เพียงแต่ในการบำบัดด้วยรังสีเอกซ์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงการวินิจฉัยด้วยรังสีเอกซ์ด้วย เช่นเดียวกับในกรณีอื่นๆ ของการสัมผัสกับรังสีเอกซ์ที่ต้องใช้การป้องกันรังสี ( ดู).

หน่วยงานกลางเพื่อการศึกษาของสหพันธรัฐรัสเซีย

สถาบันการศึกษาของรัฐ

การศึกษาระดับมืออาชีพที่สูงขึ้น

MOSCOW STATE INSTITUTE ของเหล็กกล้าและโลหะผสม

(มหาวิทยาลัยเทคโนโลยี)

สาขาโนโวทรอยต์สกี้

กรม สบพ

งานหลักสูตร

วินัย: ฟิสิกส์

หัวข้อ: X-RAY

นักเรียน: Nedorezova N.A.

กลุ่ม: EiU-2004-25 เลขที่ З.К.: 04Н036

ตรวจสอบโดย: Ozhegova S.M.

การแนะนำ

บทที่ 1

1.1 ชีวประวัติของเรินต์เกน วิลเฮล์ม คอนราด

1.2 การค้นพบรังสีเอกซ์

บทที่ 2

2.1 แหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์

2.2 คุณสมบัติของรังสีเอกซ์

2.3 การลงทะเบียนเอ็กซ์เรย์

2.4 การใช้รังสีเอกซ์

บทที่ 3

3.1 การวิเคราะห์ความไม่สมบูรณ์ของโครงสร้างผลึก

3.2 การวิเคราะห์สเปกตรัม

บทสรุป

รายการแหล่งที่มาที่ใช้

แอพพลิเคชั่น

การแนะนำ

คนที่หายากไม่ได้ผ่านห้องเอ็กซเรย์ ทุกคนคุ้นเคยกับภาพที่ถ่ายด้วยรังสีเอกซ์ ในปี 1995 การค้นพบนี้มีอายุครบ 100 ปี เป็นการยากที่จะจินตนาการว่ามันกระตุ้นความสนใจอย่างมากเมื่อศตวรรษที่แล้ว ในมือของชายคนหนึ่งกลายเป็นเครื่องมือที่สามารถมองเห็นสิ่งที่มองไม่เห็นได้

รังสีที่มองไม่เห็นนี้สามารถทะลุผ่านเข้าไปในสสารทั้งหมดได้ในระดับต่างๆ กัน ซึ่งเป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นประมาณ 10 -8 ซม. เรียกว่ารังสีเอกซ์ เพื่อเป็นเกียรติแก่ Wilhelm Roentgen ผู้ค้นพบ

เช่นเดียวกับแสงที่ตามองเห็น รังสีเอกซ์ทำให้ฟิล์มถ่ายภาพมืดลง คุณสมบัตินี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการแพทย์ อุตสาหกรรม และการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ เมื่อผ่านวัตถุที่ศึกษาแล้วตกลงมาบนแผ่นฟิล์ม รังสีเอกซ์จะแสดงให้เห็นโครงสร้างภายในของมัน เนื่องจากพลังทะลุทะลวงของรังสีเอกซ์แตกต่างกันไปตามวัสดุต่างๆ ส่วนของวัตถุที่มีความโปร่งใสน้อยกว่าจึงให้พื้นที่สว่างในภาพถ่ายมากกว่าส่วนที่รังสีทะลุผ่านได้ดี ดังนั้น เนื้อเยื่อกระดูกจึงโปร่งใสต่อรังสีเอกซ์น้อยกว่าเนื้อเยื่อที่ประกอบเป็นผิวหนังและอวัยวะภายใน ดังนั้นในภาพถ่ายรังสี กระดูกจะถูกระบุเป็นบริเวณที่เบากว่า และตำแหน่งกระดูกหักซึ่งไม่โปร่งใสต่อรังสีสามารถตรวจจับได้ค่อนข้างง่าย การถ่ายภาพเอ็กซ์เรย์ยังใช้ในทางทันตกรรมเพื่อตรวจหาฟันผุและฝีในรากฟัน เช่นเดียวกับในอุตสาหกรรมเพื่อตรวจหารอยแตกในการหล่อ พลาสติก และยาง ในทางเคมีเพื่อวิเคราะห์สารประกอบ และในฟิสิกส์เพื่อศึกษาโครงสร้างของผลึก .

การค้นพบของเรินต์เกนตามมาด้วยการทดลองของนักวิจัยคนอื่นๆ ซึ่งค้นพบคุณสมบัติใหม่มากมายและความเป็นไปได้ในการใช้รังสีนี้ การสนับสนุนหลักเกิดจาก M. Laue, W. Friedrich และ P. Knipping ซึ่งในปี 1912 ได้สาธิตการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์เมื่อผ่านคริสตัล ดับเบิลยู. คูลิดจ์ ผู้คิดค้นหลอดเอกซเรย์สูญญากาศสูงพร้อมแคโทดที่ให้ความร้อนในปี 1913 G. Moseley ผู้กำหนดความสัมพันธ์ระหว่างความยาวคลื่นของรังสีกับเลขอะตอมของธาตุในปี 1913 G. และ L. Braggi ผู้ได้รับรางวัลโนเบลในปี พ.ศ. 2458 จากการพัฒนาพื้นฐานของการวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์

วัตถุประสงค์ของงานหลักสูตรนี้คือเพื่อศึกษาปรากฏการณ์ของรังสีเอกซ์ ประวัติการค้นพบ คุณสมบัติ และระบุขอบเขตของการนำไปใช้

บทที่ 1

1.1 ชีวประวัติของเรินต์เกน วิลเฮล์ม คอนราด

Wilhelm Conrad Roentgen เกิดเมื่อวันที่ 17 มีนาคม พ.ศ. 2388 ในเขตชายแดนของเยอรมนีกับฮอลแลนด์ในเมืองเลเนเป เขาได้รับการศึกษาด้านเทคนิคในซูริกที่โรงเรียนเทคนิคระดับสูง (โพลีเทคนิค) แห่งเดียวกับที่ไอน์สไตน์ศึกษาในภายหลัง ความหลงใหลในฟิสิกส์บังคับให้เขาออกจากโรงเรียนในปี พ.ศ. 2409 เพื่อศึกษาพลศึกษาต่อไป

ในปี พ.ศ. 2411 เขาปกป้องวิทยานิพนธ์ของเขาในระดับปรัชญาดุษฎีบัณฑิต เขาทำงานเป็นผู้ช่วยที่ภาควิชาฟิสิกส์ ครั้งแรกที่เมืองซูริก จากนั้นที่เมืองกีสเซิน และจากนั้นที่เมืองสตราสบูร์ก (พ.ศ. 2417-2422) กับ Kundt ที่นี่ Roentgen ได้ผ่านโรงเรียนทดลองที่ดีและกลายเป็นนักทดลองชั้นหนึ่ง เรินต์เกนทำการวิจัยที่สำคัญส่วนหนึ่งกับลูกศิษย์ของเขา ซึ่งเป็นหนึ่งในผู้ก่อตั้งฟิสิกส์โซเวียต A.F. ไออ๊อฟ.

การวิจัยทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวข้องกับแม่เหล็กไฟฟ้า ฟิสิกส์ของผลึก ทัศนศาสตร์ ฟิสิกส์ของโมเลกุล

ในปี พ.ศ. 2438 เขาได้ค้นพบรังสีที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่าความยาวคลื่นของรังสีอัลตราไวโอเลต (รังสีเอกซ์) ซึ่งต่อมาเรียกว่ารังสีเอกซ์ และตรวจสอบคุณสมบัติของรังสีเหล่านี้ ได้แก่ ความสามารถในการสะท้อน ดูดซับ ทำให้อากาศแตกตัวเป็นไอออน ฯลฯ เขาเสนอการออกแบบท่อที่ถูกต้องเพื่อรับรังสีเอกซ์ - แอนติแคโทดแพลทินัมแบบเอียงและแคโทดเว้า: เขาเป็นคนแรกที่ถ่ายภาพโดยใช้รังสีเอกซ์ เขาค้นพบในปี พ.ศ. 2428 สนามแม่เหล็กของไดอิเล็กตริกที่เคลื่อนที่ในสนามไฟฟ้า (ที่เรียกว่า "กระแสเรินต์เกน") ประสบการณ์ของเขาแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าสนามแม่เหล็กถูกสร้างขึ้นโดยประจุที่เคลื่อนที่และมีความสำคัญต่อการสร้าง X. Lorentz's ทฤษฎีอิเล็กทรอนิกส์ งานจำนวนมากของ Roentgen อุทิศให้กับการศึกษาคุณสมบัติของของเหลว ก๊าซ ผลึก ปรากฏการณ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้า ค้นพบความสัมพันธ์ระหว่างปรากฏการณ์ทางไฟฟ้าและแสงในผลึก สำหรับการค้นพบรังสีที่มีชื่อของเขา Roentgen ในปี 1901 เป็นนักฟิสิกส์คนแรกที่ได้รับรางวัลโนเบล

ตั้งแต่ปี 1900 จนถึงวันสุดท้ายของชีวิต (เขาเสียชีวิตเมื่อวันที่ 10 กุมภาพันธ์ 1923) เขาทำงานที่มหาวิทยาลัยมิวนิค

1.2 การค้นพบรังสีเอกซ์

ปลายศตวรรษที่ 19 ถูกทำเครื่องหมายด้วยความสนใจที่เพิ่มขึ้นในปรากฏการณ์ของกระแสไฟฟ้าผ่านก๊าซ แม้แต่ฟาราเดย์ก็ศึกษาปรากฏการณ์เหล่านี้อย่างจริงจัง บรรยายถึงรูปแบบต่างๆ ของการปล่อยก๊าซ ค้นพบพื้นที่มืดในคอลัมน์เรืองแสงของก๊าซหายาก พื้นที่มืดของฟาราเดย์แยกการเรืองแสงสีน้ำเงินของแคโทดออกจากการเรืองแสงแอโนดสีชมพู

การเพิ่มขึ้นของการทำให้บริสุทธิ์ของก๊าซเปลี่ยนแปลงธรรมชาติของการเรืองแสงอย่างมีนัยสำคัญ นักคณิตศาสตร์พึคเคอร์ (พ.ศ. 2344-2411) ค้นพบในปี พ.ศ. 2402 ลำแสงสีน้ำเงินอ่อน ๆ แผ่ออกมาจากแคโทดที่ขั้วบวกและทำให้แก้วของหลอดเรืองแสง Gittorf ลูกศิษย์ของ Plücker (1824-1914) ในปี 1869 ยังคงดำเนินการวิจัยของอาจารย์ต่อไป และแสดงให้เห็นว่าเงาที่แตกต่างปรากฏบนพื้นผิวเรืองแสงของหลอดหากวางวัตถุทึบระหว่างแคโทดกับพื้นผิวนี้

Goldstein (1850-1931) ศึกษาคุณสมบัติของรังสีเรียกว่ารังสีแคโทด (1876) สามปีต่อมา วิลเลียม ครูกส์ (พ.ศ. 2375-2462) ได้พิสูจน์ธรรมชาติของรังสีแคโทดและเรียกรังสีเหล่านี้ว่า "สสารที่แผ่รังสี" ซึ่งเป็นสสารในสถานะพิเศษที่ 4 หลักฐานของเขาน่าเชื่อถือและชัดเจน การทดลองกับ "หลอดครูกส์" แสดงให้เห็น ต่อมาในห้องเรียนกายภาพทั้งหมด การเบี่ยงเบนของลำแสงแคโทดโดยสนามแม่เหล็กในท่อ Crookes กลายเป็นการสาธิตแบบคลาสสิกของโรงเรียน

อย่างไรก็ตาม การทดลองเกี่ยวกับการเบี่ยงเบนทางไฟฟ้าของรังสีแคโทดนั้นไม่น่าเชื่อ เฮิรตซ์ตรวจไม่พบการเบี่ยงเบนดังกล่าวและได้ข้อสรุปว่ารังสีแคโทดเป็นกระบวนการสั่นในอีเธอร์ F. Lenard ลูกศิษย์ของ Hertz ทดลองกับรังสีแคโทด ในปี 1893 พบว่าพวกมันผ่านหน้าต่างที่ปิดด้วยอลูมิเนียมฟอยล์และทำให้เกิดการเรืองแสงในพื้นที่ด้านหลังหน้าต่าง เฮิรตซ์อุทิศบทความล่าสุดของเขาซึ่งตีพิมพ์ในปี พ.ศ. 2435 เกี่ยวกับปรากฏการณ์การผ่านของรังสีแคโทดผ่านตัวโลหะบาง ๆ มันเริ่มต้นด้วยคำว่า:

"รังสีแคโทดแตกต่างจากแสงอย่างมากในแง่ของความสามารถในการทะลุผ่านของแข็ง" เมื่ออธิบายถึงผลการทดลองเกี่ยวกับการผ่านของรังสีแคโทดผ่านใบไม้ ทอง เงิน แพลทินัม อะลูมิเนียม และอื่นๆ เฮิรตซ์ตั้งข้อสังเกตว่าเขาไม่ได้ สังเกตความแตกต่างพิเศษของปรากฏการณ์ รังสีไม่ผ่านใบไม้เป็นเส้นตรง แต่กระจัดกระจายโดยการเลี้ยวเบน ลักษณะของรังสีแคโทดยังไม่ชัดเจน

ด้วยหลอดของ Crookes, Lenard และอื่น ๆ ที่ศาสตราจารย์Würzburg Wilhelm Konrad Roentgen ทำการทดลองเมื่อปลายปี พ.ศ. 2438 ครั้งหนึ่งหลังจากสิ้นสุดการทดลองเขาปิดหลอดด้วยฝากระดาษแข็งสีดำปิดไฟ แต่ ไม่ได้ปิดตัวเหนี่ยวนำที่ป้อนหลอด เขาสังเกตเห็นการเรืองแสงของหน้าจอจากแบเรียมไซยาโนเจนที่อยู่ใกล้กับหลอด ด้วยเหตุการณ์นี้ Roentgen จึงเริ่มทดลองกับหน้าจอ ในรายงานฉบับแรกของเขา "เกี่ยวกับรังสีชนิดใหม่" ลงวันที่ 28 ธันวาคม พ.ศ. 2438 เขาเขียนเกี่ยวกับการทดลองครั้งแรกเหล่านี้: "กระดาษแผ่นหนึ่งเคลือบด้วยแบเรียมแพลทินัม-ไซยาไนด์ เมื่อเข้าใกล้หลอด ปิดด้วยกระดาษแข็งสีดำบางๆ ที่มีขนาดพอดีกับมัน โดยการปล่อยประจุแต่ละครั้งจะกะพริบด้วยแสงจ้า: มันเริ่มเรืองแสง เรืองแสงจะมองเห็นได้ด้วยการทำให้มืดลงพอสมควร และไม่ขึ้นกับว่าเรานำกระดาษด้านที่เคลือบแบเรียมซินเนอร์เจนหรือไม่เคลือบแบเรียมซินเนอร์เจน สามารถสังเกตเห็นการเรืองแสงได้แม้ในระยะสองเมตรจากหลอด”

การตรวจสอบอย่างรอบคอบแสดงให้เห็นว่าเรินต์เกน "กระดาษแข็งสีดำซึ่งไม่โปร่งใสต่อการมองเห็นและรังสีอุลตร้าไวโอเลตของดวงอาทิตย์ หรือรังสีของอาร์กไฟฟ้า มีสารเรืองแสงบางชนิดแทรกซึมอยู่" เรินต์เกนตรวจสอบพลังทะลุทะลวงของ "สาร" นี้ ซึ่งเขาเรียกสั้น ๆ ว่า "รังสีเอกซ์" สำหรับสารต่าง ๆ เขาพบว่ารังสีผ่านกระดาษ ไม้ มะเกลือ ชั้นโลหะบาง ๆ ได้อย่างอิสระ

จากนั้นเขาก็อธิบายถึงประสบการณ์อันน่าตื่นเต้น:

“ถ้าคุณจับมือระหว่างท่อระบายกับหน้าจอ คุณจะเห็นเงาดำของกระดูกในโครงร่างจางๆ ของเงามือ” นี่เป็นการตรวจเอ็กซ์เรย์ร่างกายมนุษย์ครั้งแรก

ภาพเหล่านี้สร้างความประทับใจอย่างมาก การค้นพบยังไม่เสร็จสมบูรณ์ และการวินิจฉัยด้วยรังสีเอกซ์ได้เริ่มการเดินทางแล้ว “ห้องทดลองของฉันเต็มไปด้วยแพทย์ที่นำคนไข้ที่สงสัยว่ามีเข็มทิ่มแทงเข้าไปในส่วนต่างๆ ของร่างกาย” ชูสเตอร์ นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษเขียน

หลังจากการทดลองครั้งแรก เรินต์เกนยืนยันอย่างหนักแน่นว่ารังสีเอกซ์แตกต่างจากแคโทด พวกมันไม่มีประจุและไม่ถูกเบี่ยงเบนโดยสนามแม่เหล็ก แต่พวกมันตื่นเต้นกับรังสีแคโทด "รังสีเอกซ์ไม่เหมือนกับแคโทด รังสี แต่พวกเขาตื่นเต้นกับพวกเขาในผนังกระจกของท่อระบาย” Roentgen เขียน

นอกจากนี้เขายังยอมรับว่าพวกเขาตื่นเต้นไม่เพียง แต่ในแก้วเท่านั้น แต่ยังรวมถึงโลหะด้วย

เมื่อกล่าวถึงสมมติฐานของเฮิรตซ์-เลนาร์ดที่ว่ารังสีแคโทด “เป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในอีเทอร์” เรินต์เกนชี้ให้เห็นว่า “เราสามารถพูดสิ่งที่คล้ายกันเกี่ยวกับรังสีของเราได้” อย่างไรก็ตาม เขาล้มเหลวในการตรวจจับคุณสมบัติคลื่นของรังสี รังสีเหล่านี้ "มีพฤติกรรมแตกต่างไปจากรังสีอัลตราไวโอเลตที่รู้จักมาก่อน รังสีอินฟราเรดที่มองเห็นได้" ในการกระทำทางเคมีและการเรืองแสง อ้างอิงจาก Roentgen พวกมันมีความคล้ายคลึงกับรังสีอัลตราไวโอเลต ในตอนแรก เขาแสดงข้อสันนิษฐานที่ทิ้งไว้ในภายหลังว่าอาจเป็นคลื่นตามยาวในอีเทอร์

การค้นพบของเรินต์เกนกระตุ้นความสนใจอย่างมากในโลกวิทยาศาสตร์ การทดลองของเขาซ้ำแล้วซ้ำอีกในห้องปฏิบัติการเกือบทั้งหมดในโลก ในมอสโกพวกเขาทำซ้ำโดย P.N. เลเบเดฟ ในเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก ผู้ประดิษฐ์วิทยุ A.S. โปปอฟทดลองด้วยรังสีเอกซ์ แสดงให้เห็นในการบรรยายสาธารณะ ได้รับรังสีเอกซ์หลายแบบ ในเคมบริดจ์ ดี.ดี. ทอมสันใช้เอฟเฟกต์ไอออไนซ์ของรังสีเอกซ์ทันทีเพื่อศึกษาการผ่านของไฟฟ้าผ่านก๊าซ การวิจัยของเขานำไปสู่การค้นพบอิเล็กตรอน

บทที่ 2

รังสีเอกซ์ - รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่แตกตัวเป็นไอออนซึ่งครอบครองพื้นที่สเปกตรัมระหว่างรังสีแกมมาและรังสีอัลตราไวโอเลตภายในความยาวคลื่นตั้งแต่ 10 -4 ถึง 10 3 (ตั้งแต่ 10 -12 ถึง 10 -5 ซม.)ร. ล. ที่มีความยาวคลื่น λ< 2 условно называются жёсткими, с λ >2 - นุ่ม

2.1 แหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์

แหล่งที่มาของรังสีเอกซ์ที่พบมากที่สุดคือหลอดรังสีเอกซ์ - อุปกรณ์ไฟฟ้าสูญญากาศ ทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ การแผ่รังสีดังกล่าวเกิดขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจากแคโทดลดความเร็วลงและชนกับขั้วบวก (แอนติคาโธด) ในกรณีนี้ พลังงานของอิเล็กตรอนที่ถูกเร่งโดยสนามไฟฟ้าแรงสูงในช่องว่างระหว่างขั้วบวกและขั้วลบจะถูกแปลงเป็นพลังงานรังสีเอกซ์บางส่วน การแผ่รังสีหลอดเอกซเรย์เป็นการซ้อนทับของรังสีเอกซ์เบรมส์สตราห์ปอดบนการแผ่รังสีลักษณะเฉพาะของวัสดุแอโนด หลอดรังสีเอกซ์มีความแตกต่าง: ตามวิธีการรับการไหลของอิเล็กตรอน - ด้วยแคโทด thermionic (ร้อน), แคโทดการปล่อยสนาม (ชี้), แคโทดที่ถูกทิ้งระเบิดด้วยไอออนบวกและแหล่งกำเนิดอิเล็กตรอนกัมมันตภาพรังสี (β); ตามวิธีการดูดฝุ่น - ปิดผนึก, พับได้; ตามเวลาการแผ่รังสี - การกระทำต่อเนื่องเป็นจังหวะ ตามประเภทของการระบายความร้อนขั้วบวก - ด้วยน้ำ, น้ำมัน, อากาศ, การระบายความร้อนด้วยรังสี; ตามขนาดของโฟกัส (พื้นที่รังสีบนขั้วบวก) - มาโครโฟกัส, โฟกัสที่คมชัดและไมโครโฟกัส ตามรูปร่างของมัน - วงแหวน, กลม, ปกครอง; ตามวิธีการโฟกัสอิเล็กตรอนบนขั้วบวก - ด้วยการโฟกัสด้วยไฟฟ้าสถิต, แม่เหล็ก, แม่เหล็กไฟฟ้า

หลอดรังสีเอกซ์ใช้ในการวิเคราะห์โครงสร้างรังสีเอกซ์ (ภาคผนวก 1), การวิเคราะห์สเปกตรัมเอ็กซ์เรย์, การตรวจจับข้อบกพร่อง (ภาคผนวก 1), การวินิจฉัย X-ray (ภาคผนวก 1), รังสีรักษา , กล้องจุลทรรศน์เอ็กซ์เรย์ และจุลรังสี หลอดรังสีเอกซ์แบบปิดผนึกที่มีแคโทดเทอร์ไมโอนิก แอโนดระบายความร้อนด้วยน้ำ และระบบโฟกัสอิเล็กตรอนแบบไฟฟ้าสถิตถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายมากที่สุดในทุกพื้นที่ (ภาคผนวก 2) แคโทดเทอร์ไมโอนิกของหลอดรังสีเอกซ์มักจะเป็นเกลียวหรือไส้ตรงของลวดทังสเตนที่ได้รับความร้อนจากกระแสไฟฟ้า ส่วนการทำงานของขั้วบวก - พื้นผิวกระจกโลหะ - ตั้งอยู่ในแนวตั้งฉากหรือทำมุมกับการไหลของอิเล็กตรอน เพื่อให้ได้สเปกตรัมรังสีเอกซ์ที่ต่อเนื่องซึ่งมีพลังงานและความเข้มสูงจะใช้ขั้วบวกจาก Au, W หลอดรังสีเอกซ์ที่มีขั้วบวก Ti, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Ag ใช้ในการวิเคราะห์โครงสร้าง

ลักษณะสำคัญของหลอดเอ็กซ์เรย์คือแรงดันไฟฟ้าเร่งความเร็วสูงสุดที่อนุญาต (1-500 kV), กระแสอิเล็กทรอนิกส์ (0.01 mA - 1A), พลังงานเฉพาะที่กระจายโดยขั้วบวก (10-10 4 W / mm 2), การใช้พลังงานทั้งหมด (0.002 W - 60 kW) และขนาดโฟกัส (1 µm - 10 มม.) ประสิทธิภาพของหลอดเอ็กซเรย์คือ 0.1-3%

ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีบางชนิดยังสามารถทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิดของรังสีเอกซ์ได้อีกด้วย : บางส่วนปล่อยรังสีเอกซ์โดยตรง รังสีนิวเคลียร์ของชนิดอื่น (อิเล็กตรอนหรืออนุภาค λ) โจมตีเป้าหมายที่เป็นโลหะ ซึ่งปล่อยรังสีเอกซ์ออกมา ความเข้มของรังสีเอกซ์ของแหล่งกำเนิดไอโซโทปมีค่าน้อยกว่าความเข้มของรังสีของหลอดรังสีเอกซ์หลายลำดับ แต่ขนาด น้ำหนัก และต้นทุนของแหล่งกำเนิดไอโซโทปนั้นน้อยกว่าหลอดรังสีเอกซ์อย่างหาที่เปรียบมิได้

ซินโครตรอนและวงแหวนเก็บอิเล็กตรอนที่มีพลังงานหลาย GeV สามารถทำหน้าที่เป็นแหล่งกำเนิดของรังสีเอกซ์แบบอ่อนที่มี λ ตามลำดับสิบและร้อย ในระดับความเข้ม รังสีเอกซ์ของซินโครตรอนจะมากกว่ารังสีของหลอดรังสีเอกซ์ในบริเวณที่กำหนดของสเปกตรัม 2-3 ลำดับความสำคัญ

แหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ตามธรรมชาติ - ดวงอาทิตย์และวัตถุอวกาศอื่นๆ

2.2 คุณสมบัติของรังสีเอกซ์

สเปกตรัมของรังสีเอกซ์อาจเป็นแบบต่อเนื่อง (bremsstrahlung) หรือแบบเส้น (ลักษณะเฉพาะ) ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับกลไกกำเนิดของรังสีเอกซ์ สเปกตรัมของรังสีเอกซ์ที่ต่อเนื่องถูกปล่อยออกมาโดยอนุภาคที่มีประจุเร็วซึ่งเป็นผลมาจากการชะลอตัวของอนุภาคเหล่านั้นเมื่อมีปฏิสัมพันธ์กับอะตอมเป้าหมาย สเปกตรัมนี้จะมีความเข้มมากก็ต่อเมื่อเป้าหมายถูกโจมตีด้วยอิเล็กตรอน ความเข้มของรังสีเอกซ์เบรมส์สตราห์ปอดถูกกระจายไปทั่วทุกความถี่จนถึงขอบเขตความถี่สูง 0 ซึ่งพลังงานโฟตอน h 0 (h คือค่าคงที่ของพลังค์ ) เท่ากับพลังงาน eV ของอิเล็กตรอนที่ทิ้งระเบิด (e คือประจุของอิเล็กตรอน V คือความต่างศักย์ของสนามเร่งที่ส่งผ่านพวกมัน) ความถี่นี้สอดคล้องกับขอบความยาวคลื่นสั้นของสเปกตรัม 0 = hc/eV (c คือความเร็วของแสง)

การแผ่รังสีแบบเส้นเกิดขึ้นหลังจากการแตกตัวเป็นไอออนของอะตอมด้วยการดีดอิเล็กตรอนออกจากเปลือกชั้นใน ไอออนไนซ์ดังกล่าวอาจเป็นผลมาจากการที่อะตอมชนกับอนุภาคเร็ว เช่น อิเล็กตรอน (รังสีเอกซ์ปฐมภูมิ) หรือการดูดกลืนโฟตอนโดยอะตอม (รังสีเอกซ์เรืองแสง) อะตอมที่แตกตัวเป็นไอออนพบว่าตัวเองอยู่ในสถานะควอนตัมเริ่มต้นที่ระดับพลังงานสูงระดับหนึ่ง และหลังจาก 10 -16 -10 -15 วินาทีจะผ่านเข้าสู่สถานะสุดท้ายด้วยพลังงานที่ต่ำกว่า ในกรณีนี้ อะตอมสามารถปล่อยพลังงานส่วนเกินออกมาในรูปของโฟตอนที่ความถี่หนึ่งๆ ความถี่ของเส้นสเปกตรัมของรังสีดังกล่าวเป็นลักษณะเฉพาะของอะตอมของแต่ละองค์ประกอบ ดังนั้นสเปกตรัมของรังสีเอกซ์แบบเส้นจึงเรียกว่าลักษณะเฉพาะ การพึ่งพาอาศัยกันของความถี่เส้นของสเปกตรัมนี้กับเลขอะตอม Z ถูกกำหนดโดยกฎของโมสลีย์

กฎของโมสลีย์กฎหมายที่เกี่ยวข้องกับความถี่ของเส้นสเปกตรัมของการปล่อยรังสีเอกซ์ที่มีลักษณะเฉพาะขององค์ประกอบทางเคมีพร้อมหมายเลขประจำเครื่อง G. Moseley ทดลองติดตั้ง ในปี 1913 ตามกฎของโมสลีย์ รากที่สองของความถี่  ของเส้นสเปกตรัมของการแผ่รังสีลักษณะเฉพาะของธาตุคือ ฟังก์ชันเชิงเส้นหมายเลขซีเรียล Z:

โดยที่ R คือค่าคงที่ของริดเบิร์ก , S n - ค่าคงที่การคัดกรอง n - หมายเลขควอนตัมหลัก ในแผนภาพ Moseley (ภาคผนวก 3) การพึ่งพา Z คือชุดของเส้นตรง (K-, L-, M-, ฯลฯ ซีรีส์ที่สอดคล้องกับค่า n = 1, 2, 3,.)

กฎของโมสลีย์เป็นข้อพิสูจน์ที่ไม่อาจหักล้างได้ของการจัดวางองค์ประกอบที่ถูกต้องในตารางธาตุ ดีไอ Mendeleev และมีส่วนร่วมในการอธิบายความหมายทางกายภาพของ Z.

ตามกฎของโมสลีย์ สเปกตรัมลักษณะพิเศษของรังสีเอกซ์ไม่แสดงรูปแบบคาบที่มีอยู่ในสเปกตรัมเชิงแสง สิ่งนี้บ่งชี้ว่าเปลือกอิเล็กตรอนภายในของอะตอมของธาตุทั้งหมดที่ปรากฏในสเปกตรัมรังสีเอกซ์ที่มีลักษณะเฉพาะมีโครงสร้างที่คล้ายคลึงกัน

การทดลองในภายหลังเผยให้เห็นความเบี่ยงเบนบางอย่างจากการพึ่งพาเชิงเส้นสำหรับกลุ่มธาตุทรานซิชัน ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงลำดับการเติมอิเล็กตรอนชั้นนอก เช่นเดียวกับอะตอมหนัก ซึ่งปรากฏเป็นผลจากผลกระทบเชิงสัมพัทธภาพ (อธิบายแบบมีเงื่อนไขโดย จริงอยู่ว่าความเร็วภายในเทียบได้กับความเร็วแสง)

ขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ - จำนวนนิวคลีออนในนิวเคลียส (การเลื่อนของไอโซโทนิก) สถานะของเปลือกอิเล็กตรอนรอบนอก (การเลื่อนทางเคมี) ฯลฯ - ตำแหน่งของเส้นสเปกตรัมบนแผนภาพโมสลีย์อาจเปลี่ยนแปลงบ้าง การศึกษาการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ทำให้เราได้รับข้อมูลโดยละเอียดเกี่ยวกับอะตอม

รังสีเอกซ์ Bremsstrahlung ที่ปล่อยออกมาจากเป้าหมายที่บางมากจะมีโพลาไรซ์ใกล้เคียง 0 อย่างสมบูรณ์ เมื่อ 0 ลดลง ระดับของโพลาไรเซชันจะลดลง ตามกฎแล้วการแผ่รังสีลักษณะเฉพาะจะไม่โพลาไรซ์

เมื่อรังสีเอกซ์ทำปฏิกิริยากับสสาร โฟโตอิเล็กทริกเอฟเฟกต์อาจเกิดขึ้นได้ ซึ่งมาพร้อมกับการดูดกลืนรังสีเอกซ์และการกระเจิงของพวกมัน ผลกระทบของโฟโตอิเล็กทริกจะถูกสังเกตเมื่ออะตอมดูดซับโฟตอนของรังสีเอกซ์ ปล่อยอิเล็กตรอนภายในตัวใดตัวหนึ่งออกมา หลังจากนั้นมันสามารถทำการเปลี่ยนผ่านด้วยการแผ่รังสี ปล่อยโฟตอนที่มีลักษณะเฉพาะออกมา การแผ่รังสี หรือดีดอิเล็กตรอนตัวที่สองออกระหว่างการเปลี่ยนผ่านแบบไม่แผ่รังสี (Auger electron) ภายใต้การกระทำของรังสีเอกซ์บนผลึกที่ไม่ใช่โลหะ (เช่นบนเกลือหิน) ไอออนที่มีประจุบวกเพิ่มเติมจะปรากฏในบางโหนดของโครงตาข่ายอะตอมและอิเล็กตรอนส่วนเกินจะปรากฏขึ้นใกล้กับพวกมัน การรบกวนโครงสร้างของผลึกดังกล่าวเรียกว่า X-ray excitons เป็นศูนย์สีและหายไปเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นอย่างมากเท่านั้น

เมื่อรังสีเอกซ์ผ่านชั้นของสารที่มีความหนา x ความเข้มเริ่มต้น I 0 จะลดลงเป็นค่า I = I 0 e - μ x โดยที่ μ คือค่าสัมประสิทธิ์การลดทอน การลดทอนของ I เกิดขึ้นเนื่องจากสองกระบวนการ: การดูดกลืนโฟตอนของรังสีเอกซ์โดยสสาร และการเปลี่ยนทิศทางเมื่อเกิดการกระเจิง ในบริเวณความยาวคลื่นยาวของสเปกตรัม การดูดกลืนรังสีเอกซ์มีผลเหนือกว่าการกระเจิงของรังสีเอกซ์ในบริเวณความยาวคลื่นสั้น ระดับการดูดซึมเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อเพิ่ม Z และ λ ตัวอย่างเช่น รังสีเอกซ์แข็งทะลุผ่านชั้นอากาศได้อย่างอิสระ ~ 10 ซม. แผ่นอะลูมิเนียมหนา 3 ซม. ลดทอนรังสีเอกซ์ด้วย λ = 0.027 ครึ่งหนึ่ง รังสีเอกซ์แบบอ่อนถูกดูดกลืนในอากาศอย่างมีนัยสำคัญ และการใช้งานและการศึกษาสามารถทำได้ในสุญญากาศหรือในก๊าซที่ดูดซับได้น้อยเท่านั้น (เช่น He) เมื่อรังสีเอกซ์ถูกดูดกลืน อะตอมของสารจะแตกตัวเป็นไอออน

ผลกระทบของรังสีเอกซ์ต่อสิ่งมีชีวิตอาจเป็นประโยชน์หรือเป็นอันตราย ขึ้นอยู่กับไอออไนเซชันที่ก่อให้เกิดในเนื้อเยื่อ เนื่องจากการดูดกลืนรังสีเอกซ์ขึ้นอยู่กับ λ ความเข้มของรังสีเอกซ์จึงไม่สามารถใช้เป็นตัวชี้วัดผลกระทบทางชีวภาพของรังสีเอกซ์ได้ การวัดรังสีเอกซ์ใช้เพื่อวัดผลกระทบของรังสีเอกซ์ต่อสสาร หน่วยวัดคือเรินต์เกน

การกระเจิงของรังสีเอกซ์ในพื้นที่ Z และ λ ขนาดใหญ่ส่วนใหญ่เกิดขึ้นโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงใน λ และเรียกว่าการกระเจิงที่เชื่อมโยงกัน ในขณะที่ในพื้นที่ของ Z และ λ ขนาดเล็ก ตามกฎแล้วจะเพิ่มขึ้น (การกระเจิงที่ไม่ต่อเนื่องกัน) การกระเจิงของรังสีเอกซ์แบบไม่ต่อเนื่องมี 2 ประเภทคือ คอมป์ตันและรามัน ในการกระเจิงของคอมป์ตันซึ่งมีลักษณะของการกระเจิงของกล้ามเนื้อแบบไม่ยืดหยุ่น อิเล็กตรอนที่หดตัวจะบินออกจากเปลือกอะตอมเนื่องจากพลังงานที่สูญเสียไปบางส่วนจากโฟตอนของรังสีเอกซ์ ในกรณีนี้ พลังงานของโฟตอนจะลดลงและทิศทางของโฟตอนจะเปลี่ยนไป การเปลี่ยนแปลงใน λ ขึ้นอยู่กับมุมการกระเจิง ในระหว่างการกระเจิงของโฟตอนรังสีเอกซ์พลังงานสูงแบบรามานโดยอะตอมของแสง พลังงานส่วนเล็กๆ ของมันถูกใช้ไปกับการแตกตัวเป็นไอออนของอะตอมและทำให้ทิศทางการเคลื่อนที่ของโฟตอนเปลี่ยนไป การเปลี่ยนแปลงของโฟตอนดังกล่าวไม่ได้ขึ้นอยู่กับมุมที่กระเจิง

ดัชนีการหักเหของแสง n สำหรับรังสีเอกซ์แตกต่างจาก 1 ด้วยจำนวนที่น้อยมาก δ = 1-n ≈ 10 -6 -10 -5 . ความเร็วเฟสของรังสีเอกซ์ในตัวกลางมีค่ามากกว่าความเร็วแสงในสุญญากาศ การเบี่ยงเบนของรังสีเอกซ์ระหว่างการเปลี่ยนจากสื่อหนึ่งไปยังอีกสื่อหนึ่งนั้นน้อยมาก (ไม่กี่อาร์คนาที) เมื่อรังสีเอกซ์ตกจากสุญญากาศลงบนพื้นผิวของร่างกายในมุมที่เล็กมาก การสะท้อนภายนอกทั้งหมดจะเกิดขึ้น

2.3 การลงทะเบียนเอ็กซ์เรย์

ตาของมนุษย์ไม่ไวต่อรังสีเอกซ์ เอ็กซ์เรย์

รังสีจะถูกบันทึกโดยใช้ฟิล์มเอ็กซเรย์พิเศษที่มีปริมาณ Ag, Br เพิ่มขึ้น ในภูมิภาค λ<0,5 чувствительность этих плёнок быстро падает и может быть искусственно повышена плотно прижатым к плёнке флуоресцирующим экраном. В области λ>5 ความไวของฟิล์มบวกธรรมดาค่อนข้างสูง และเกรนของมันมีขนาดเล็กกว่าเกรนของฟิล์มเอ็กซ์เรย์มาก ซึ่งจะเพิ่มความละเอียด ที่ λ ของลำดับสิบและร้อย รังสีเอกซ์จะทำหน้าที่เฉพาะบนชั้นผิวที่บางที่สุดของอิมัลชันการถ่ายภาพเท่านั้น เพื่อเพิ่มความไวของฟิล์ม ให้ไวแสงด้วยน้ำมันเรืองแสง ในการวินิจฉัยด้วยรังสีเอกซ์และการตรวจจับข้อบกพร่อง บางครั้งการถ่ายภาพด้วยไฟฟ้าจะใช้ในการบันทึกรังสีเอกซ์ (การถ่ายภาพด้วยคลื่นไฟฟ้า).

รังสีเอกซ์ที่มีความเข้มสูงสามารถบันทึกได้โดยใช้ห้องไอออไนเซชัน (ภาคผนวก 4), รังสีเอกซ์ของความเข้มปานกลางและต่ำที่ λ< 3 - сцинтилляционным счётчиком ด้วยคริสตัล NaI (Tl) (ภาคผนวก 5) ที่ 0.5< λ < 5 - счётчиком Гейгера - Мюллера (ภาคผนวก 6) และตัวนับสัดส่วนบัดกรี (ภาคผนวก 7) หน้า 1< λ < 100 - проточным пропорциональным счётчиком, при λ < 120 - полупроводниковым детектором (ภาคผนวก 8). ในบริเวณที่มีขนาดใหญ่มาก λ (ตั้งแต่ 10 ถึง 1,000) สามารถใช้ตัวคูณอิเล็กตรอนทุติยภูมิแบบเปิดที่มีโฟโตแคโทดต่างๆ ที่อินพุตเพื่อบันทึกรังสีเอกซ์ได้

2.4 การใช้รังสีเอกซ์

รังสีเอกซ์ใช้กันอย่างแพร่หลายในทางการแพทย์สำหรับการวินิจฉัยด้วยรังสีเอกซ์ และรังสีรักษา . การตรวจจับข้อบกพร่องด้วยรังสีเอกซ์มีความสำคัญต่อเทคโนโลยีหลายสาขา ตัวอย่างเช่น เพื่อตรวจหาข้อบกพร่องภายในในการหล่อ (เปลือกหอย การรวมตัวของตะกรัน) รอยแตกในราง ข้อบกพร่องในรอยเชื่อม

การวิเคราะห์โครงสร้างด้วยรังสีเอกซ์ ช่วยให้คุณสร้างการจัดเรียงเชิงพื้นที่ของอะตอมในตาข่ายคริสตัลของแร่ธาตุและสารประกอบในโมเลกุลอนินทรีย์และอินทรีย์ บนพื้นฐานของโครงสร้างอะตอมจำนวนมากที่ได้รับการถอดรหัสแล้ว ปัญหาผกผันสามารถแก้ไขได้: ตามรูปแบบรังสีเอกซ์ สารโพลีคริสตัลไลน์ เช่น โลหะผสมเหล็ก โลหะผสม แร่ ดินบนดวงจันทร์ สามารถสร้างองค์ประกอบผลึกของสารนี้ได้ เช่น ทำการวิเคราะห์เฟส แอปพลิเคชั่นมากมายของ R. l. การถ่ายภาพรังสีของวัสดุใช้เพื่อศึกษาคุณสมบัติของของแข็ง .

กล้องจุลทรรศน์เอ็กซ์เรย์ ตัวอย่างเช่น อนุญาตให้รับภาพของเซลล์ จุลินทรีย์ เพื่อดูโครงสร้างภายในของพวกมัน เอ็กซ์เรย์สเปกโทรสโกปี เขาใช้เอ็กซ์เรย์สเปกตรัมศึกษาการกระจายความหนาแน่นของสถานะอิเล็กทรอนิกส์เหนือพลังงานในสารต่างๆ ตรวจสอบธรรมชาติของพันธะเคมี และค้นหาประจุที่มีประสิทธิภาพของไอออนในของแข็งและโมเลกุล การวิเคราะห์เอ็กซ์เรย์สเปกตรัม โดยตำแหน่งและความเข้มของเส้นสเปกตรัมลักษณะเฉพาะช่วยให้คุณสามารถกำหนดองค์ประกอบเชิงคุณภาพและเชิงปริมาณของสารและใช้สำหรับการทดสอบแบบไม่ทำลายด่วนขององค์ประกอบของวัสดุที่โรงงานโลหะและซีเมนต์โรงงานแปรรูป เมื่อทำให้องค์กรเหล่านี้ทำงานโดยอัตโนมัติ เอ็กซ์เรย์สเปกโตรมิเตอร์และควอนโตมิเตอร์จะถูกใช้เป็นเซ็นเซอร์สำหรับองค์ประกอบของสาร

รังสีเอกซ์ที่มาจากอวกาศจะนำข้อมูลเกี่ยวกับองค์ประกอบทางเคมีของร่างกายจักรวาลและกระบวนการทางกายภาพที่เกิดขึ้นในอวกาศ ดาราศาสตร์รังสีเอกซ์เกี่ยวข้องกับการศึกษารังสีเอกซ์ของจักรวาล . รังสีเอกซ์ที่ทรงพลังถูกนำมาใช้ในเคมีรังสีเพื่อกระตุ้นปฏิกิริยาบางอย่าง การเกิดพอลิเมอไรเซชันของวัสดุ และการแตกตัวของสารอินทรีย์ รังสีเอกซ์ยังใช้ในการตรวจจับภาพวาดโบราณที่ซ่อนอยู่ใต้ชั้นของภาพวาดช่วงปลาย ในอุตสาหกรรมอาหารเพื่อตรวจจับสิ่งแปลกปลอมที่บังเอิญเข้าไปในผลิตภัณฑ์อาหาร ในทางนิติวิทยาศาสตร์ โบราณคดี ฯลฯ

บทที่ 3

หนึ่งในภารกิจหลักของการวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์คือการกำหนดองค์ประกอบจริงหรือเฟสของวัสดุ วิธีการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์เป็นแบบตรงและโดดเด่นด้วยความน่าเชื่อถือสูง ความรวดเร็ว และความประหยัดสัมพัทธ์ วิธีนี้ไม่ต้องการ จำนวนมากสามารถวิเคราะห์สารได้โดยไม่ทำลายชิ้นส่วนนั้น ขอบเขตของการประยุกต์ใช้การวิเคราะห์เฟสเชิงคุณภาพนั้นมีความหลากหลายมากทั้งสำหรับการวิจัยทางวิทยาศาสตร์และเพื่อการควบคุมในการผลิต คุณสามารถตรวจสอบองค์ประกอบของวัตถุดิบในการผลิตโลหะ, ผลิตภัณฑ์สังเคราะห์, การประมวลผล, ผลของการเปลี่ยนแปลงเฟสระหว่างการบำบัดด้วยความร้อนและเคมี-ความร้อน, วิเคราะห์การเคลือบต่างๆ, ฟิล์มบาง ฯลฯ

แต่ละเฟสซึ่งมีโครงสร้างผลึกของตัวเองนั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยชุดของค่าระยะทางระหว่างระนาบ d/n จากจุดสูงสุดและด้านล่างแบบไม่ต่อเนื่องซึ่งมีเฉพาะในเฟสนี้เท่านั้น จากสมการวูล์ฟ-แบรกก์ ค่าแต่ละค่าของระยะทางระหว่างระนาบจะสอดคล้องกับเส้นบนรูปแบบเอ็กซ์เรย์จากตัวอย่างโพลีคริสตัลไลน์ที่มุมหนึ่ง θ (ที่ค่าความยาวคลื่น λ ที่กำหนด) ดังนั้น ระบบเส้นบางระบบ (การเลี้ยวเบนของแสงสูงสุด) จะสอดคล้องกับระยะทางระหว่างระนาบชุดหนึ่งสำหรับแต่ละเฟสในรูปแบบการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ ความเข้มสัมพัทธ์ของเส้นเหล่านี้ในรูปแบบ X-ray ขึ้นอยู่กับโครงสร้างของเฟสเป็นหลัก ดังนั้นโดยการกำหนดตำแหน่งของเส้นบนภาพเอ็กซ์เรย์ (มุม θ) และทราบความยาวคลื่นของรังสีที่ถ่ายภาพรังสี จึงเป็นไปได้ที่จะกำหนดค่าของระยะทางระหว่างระนาบ d/n โดยใช้ Wulf สูตร -Bragg:

/n = λ/ (2sin θ). (1)

เมื่อพิจารณาชุดของ d/n สำหรับวัสดุภายใต้การศึกษาและเปรียบเทียบกับข้อมูล d/n ที่ทราบก่อนหน้านี้สำหรับสารบริสุทธิ์ สารประกอบต่างๆ ของสารบริสุทธิ์ จึงเป็นไปได้ที่จะกำหนดว่าวัสดุที่กำหนดประกอบด้วยเฟสใด ควรเน้นย้ำว่าเป็นระยะที่กำหนด ไม่ใช่องค์ประกอบทางเคมี แต่บางครั้งสามารถอนุมานได้หากมีข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับองค์ประกอบองค์ประกอบของเฟสใดเฟสหนึ่ง งานของการวิเคราะห์เฟสเชิงคุณภาพจะอำนวยความสะดวกอย่างมากหากทราบองค์ประกอบทางเคมีของวัสดุที่อยู่ระหว่างการศึกษา เนื่องจากเป็นไปได้ที่จะตั้งสมมติฐานเบื้องต้นเกี่ยวกับเฟสที่เป็นไปได้ในกรณีนี้

กุญแจสำคัญในการวิเคราะห์เฟสคือการวัดค่า d/n และความเข้มของเส้นอย่างแม่นยำ แม้ว่าโดยหลักการแล้วจะทำได้ง่ายกว่าโดยใช้ดิฟแฟรกโตมิเตอร์ แต่โฟโตเมธอดสำหรับการวิเคราะห์เชิงคุณภาพมีข้อดีบางประการ โดยหลักแล้วในแง่ของความไว (ความสามารถในการตรวจจับการมีอยู่ของเฟสจำนวนเล็กน้อยในตัวอย่าง) เช่นเดียวกับความเรียบง่ายของ เทคนิคการทดลอง

การคำนวณ d/n จากรูปแบบเอ็กซ์เรย์ดำเนินการโดยใช้สมการวูล์ฟ-แบรกก์

เนื่องจากค่าของ λ ในสมการนี้ มักใช้ λ α cf K-series:

λ α cf = (2λ α1 + λ α2) /3 (2)

บางครั้งใช้เส้น K α1 การกำหนดมุมเลี้ยวเบน θ สำหรับเส้นรังสีเอกซ์ทั้งหมดทำให้คุณสามารถคำนวณ d / n ตามสมการ (1) และแยกเส้น β ได้ (หากไม่มีตัวกรองสำหรับ (รังสี β))

3.1 การวิเคราะห์ความไม่สมบูรณ์ของโครงสร้างผลึก

ผลึกเดี่ยวจริงทั้งหมดและวัสดุโพลีคริสตัลไลน์อื่นๆ มีความไม่สมบูรณ์ของโครงสร้างบางอย่าง (ข้อบกพร่องของจุด ความคลาดเคลื่อน อินเทอร์เฟซประเภทต่างๆ ไมโครและมาโครความเครียด) ซึ่งมีผลกระทบอย่างมากต่อคุณสมบัติและกระบวนการที่ไวต่อโครงสร้างทั้งหมด

ความไม่สมบูรณ์ของโครงสร้างทำให้เกิดการบิดเบี้ยวของตาข่ายคริสตัลในลักษณะที่แตกต่างกัน และเป็นผลให้รูปแบบการเปลี่ยนแปลงการเลี้ยวเบนประเภทต่างๆ เปลี่ยนไป: การเปลี่ยนแปลงของระยะทางระหว่างอะตอมและระหว่างระนาบทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของค่าสูงสุดของการเลี้ยวเบน ไมโครสเตรสและการกระจายตัวของโครงสร้างพื้นฐานนำไปสู่การขยายวงกว้าง ของ diffraction maxima, lattice microdistortions - เพื่อเปลี่ยนความเข้มของ maxima เหล่านี้, การเคลื่อนตัวของการแสดงตนทำให้เกิดปรากฏการณ์ที่ผิดปกติระหว่างการผ่านของรังสีเอกซ์ และเป็นผลให้เกิดความไม่สม่ำเสมอของคอนทราสต์เฉพาะที่บนโทโพแกรมของรังสีเอกซ์ เป็นต้น

ด้วยเหตุนี้ การวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์จึงเป็นหนึ่งในวิธีที่ให้ข้อมูลมากที่สุดสำหรับการศึกษาความไม่สมบูรณ์ของโครงสร้าง ประเภทและความเข้มข้น และธรรมชาติของการกระจาย

วิธีการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์โดยตรงแบบดั้งเดิม ซึ่งนำมาใช้กับเครื่องวัดการเลี้ยวเบนแบบอยู่กับที่ เนื่องจากคุณสมบัติการออกแบบ ช่วยให้สามารถระบุเชิงปริมาณของความเค้นและความเครียดเฉพาะกับตัวอย่างขนาดเล็กที่ตัดจากชิ้นส่วนหรือวัตถุเท่านั้น

ดังนั้น ในปัจจุบันจึงมีการเปลี่ยนแปลงจากเครื่อง X-ray diffractometer ขนาดเล็กแบบอยู่กับที่ไปเป็นแบบพกพา ซึ่งให้การประเมินความเค้นในวัสดุของชิ้นส่วนหรือวัตถุโดยไม่ทำลายในขั้นตอนของการผลิตและการใช้งาน

เครื่องวัดการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์แบบพกพาของซีรีส์ DRP * 1 ทำให้สามารถควบคุมความเค้นตกค้างได้อย่างมีประสิทธิภาพในชิ้นส่วน ผลิตภัณฑ์ และโครงสร้างขนาดใหญ่โดยไม่ทำลาย

โปรแกรมในสภาพแวดล้อมของ Windows ช่วยให้ไม่เพียงกำหนดความเค้นด้วยวิธี "sin 2 ψ" แบบเรียลไทม์ แต่ยังสามารถตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงขององค์ประกอบเฟสและพื้นผิวได้อีกด้วย ตัวตรวจจับพิกัดเชิงเส้นให้การลงทะเบียนพร้อมกันที่มุมการเลี้ยวเบน 2θ = 43° หลอดรังสีเอกซ์ขนาดเล็กประเภท "ฟ็อกซ์" ที่มีความส่องสว่างสูงและกำลังไฟต่ำ (5 วัตต์) ช่วยให้มั่นใจในความปลอดภัยทางรังสีของอุปกรณ์ซึ่งระดับรังสีเท่ากับ 25 ซม. จากพื้นที่ฉายรังสี ระดับพื้นหลังตามธรรมชาติ อุปกรณ์ของซีรีส์ DRP ใช้ในการระบุความเค้นในขั้นตอนต่างๆ ของการขึ้นรูปโลหะ การตัด การเจียร การอบชุบ การเชื่อม การชุบผิวโลหะ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานด้านเทคโนโลยีเหล่านี้ การควบคุมการลดลงของระดับความเค้นอัดตกค้างที่เกิดขึ้นในผลิตภัณฑ์และโครงสร้างที่สำคัญเป็นพิเศษระหว่างการทำงาน ทำให้สามารถนำผลิตภัณฑ์ออกจากการใช้งานก่อนที่จะถูกทำลาย ป้องกันอุบัติเหตุและหายนะที่อาจเกิดขึ้นได้

3.2 การวิเคราะห์สเปกตรัม

พร้อมกับการกำหนดโครงสร้างผลึกอะตอมและองค์ประกอบเฟสของวัสดุสำหรับมัน ลักษณะที่สมบูรณ์จำเป็นต้องกำหนดองค์ประกอบทางเคมี

มีการใช้วิธีเครื่องมือต่างๆ ที่เรียกว่าการวิเคราะห์สเปกตรัมมากขึ้นในทางปฏิบัติเพื่อวัตถุประสงค์เหล่านี้ แต่ละคนมีข้อดีและการใช้งานของตัวเอง

หนึ่งในข้อกำหนดที่สำคัญในหลาย ๆ กรณีคือวิธีการที่ใช้ทำให้มั่นใจได้ถึงความปลอดภัยของวัตถุที่วิเคราะห์ นี่คือวิธีการวิเคราะห์ที่กล่าวถึงในส่วนนี้ เกณฑ์ถัดไปซึ่งเลือกวิธีการวิเคราะห์ที่อธิบายไว้ในส่วนนี้คือท้องที่ของพวกเขา

วิธีการวิเคราะห์สเปกตรัมเอ็กซ์เรย์ฟลูออเรสเซนซ์นั้นขึ้นอยู่กับการทะลุผ่านของรังสีเอกซ์ที่ค่อนข้างแข็ง (จากหลอดเอ็กซ์เรย์) เข้าไปในวัตถุที่วิเคราะห์โดยเจาะเข้าไปในชั้นที่มีความหนาหลายไมโครเมตร รังสีเอกซ์ที่มีลักษณะเฉพาะที่เกิดขึ้นในกรณีนี้ในวัตถุทำให้สามารถรับข้อมูลเฉลี่ยเกี่ยวกับองค์ประกอบทางเคมีได้

ในการกำหนดองค์ประกอบองค์ประกอบของสาร เราสามารถใช้การวิเคราะห์สเปกตรัมรังสีเอกซ์ที่มีลักษณะเฉพาะของตัวอย่างที่วางอยู่บนขั้วบวกของหลอดรังสีเอกซ์และอยู่ภายใต้การทิ้งระเบิดของอิเล็กตรอน - วิธีการปล่อย หรือการวิเคราะห์สเปกตรัม ของรังสีเอกซ์ทุติยภูมิ (ฟลูออเรสเซนต์) ของตัวอย่างที่ได้รับการฉายรังสีด้วยรังสีเอกซ์แข็งจากหลอดรังสีเอกซ์หรือแหล่งกำเนิดอื่น - วิธีเรืองแสง

ข้อเสียของวิธีการปล่อยรังสีคือ ประการแรก ต้องวางตัวอย่างบนขั้วบวกของหลอดเอ็กซ์เรย์ ตามด้วยการอพยพด้วยปั๊มสุญญากาศ เห็นได้ชัดว่าวิธีนี้ไม่เหมาะสำหรับสารที่ละลายได้และสารระเหยง่าย ข้อเสียประการที่สองเกี่ยวข้องกับความจริงที่ว่าวัตถุทนไฟได้รับความเสียหายจากการทิ้งระเบิดของอิเล็กตรอน วิธีเรืองแสงปราศจากข้อบกพร่องเหล่านี้ ดังนั้นจึงมีการใช้งานที่กว้างกว่ามาก ข้อได้เปรียบของวิธีการเรืองแสงก็คือการไม่มีเบรมส์สตราห์ลุง ซึ่งช่วยเพิ่มความไวของการวิเคราะห์ การเปรียบเทียบความยาวคลื่นที่วัดได้กับตารางเส้นสเปกตรัมขององค์ประกอบทางเคมีเป็นพื้นฐานของการวิเคราะห์เชิงคุณภาพ และความเข้มสัมพัทธ์ของเส้นสเปกตรัมขององค์ประกอบต่างๆ ที่สร้างสารตัวอย่างเป็นพื้นฐานของการวิเคราะห์เชิงปริมาณ จากการพิจารณาถึงกลไกการกระตุ้นของรังสีเอกซ์ลักษณะเฉพาะ เป็นที่ชัดเจนว่าการแผ่รังสีของอนุกรมหนึ่งหรืออนุกรมอื่น (K หรือ L, M ฯลฯ) เกิดขึ้นพร้อมๆ กัน และอัตราส่วนของความเข้มของเส้นภายในอนุกรมนั้นมีค่าเสมอ คงที่. ดังนั้นการมีอยู่ขององค์ประกอบนี้หรือองค์ประกอบนั้นไม่ได้ถูกกำหนดโดยแต่ละบรรทัด แต่โดยชุดของบรรทัดทั้งหมด (ยกเว้นองค์ประกอบที่อ่อนแอที่สุดโดยคำนึงถึงเนื้อหาขององค์ประกอบนี้) สำหรับองค์ประกอบที่ค่อนข้างเบา จะใช้การวิเคราะห์ของไลน์ K-series สำหรับธาตุหนัก ใช้ไลน์ L-series ภายใต้เงื่อนไขที่แตกต่างกัน (ขึ้นอยู่กับอุปกรณ์ที่ใช้และองค์ประกอบที่วิเคราะห์) พื้นที่ต่างๆ ของสเปกตรัมลักษณะเฉพาะอาจสะดวกที่สุด

คุณสมบัติหลักของการวิเคราะห์สเปกตรัมด้วยรังสีเอกซ์มีดังนี้

ความเรียบง่ายของสเปกตรัมลักษณะเฉพาะของรังสีเอกซ์แม้กับธาตุหนัก (เมื่อเทียบกับสเปกตรัมแบบออปติคอล) ซึ่งทำให้การวิเคราะห์ง่ายขึ้น (เส้นจำนวนน้อย ความคล้ายคลึงกันในการจัดเรียงร่วมกัน โดยการเพิ่มหมายเลขซีเรียล การเปลี่ยนสเปกตรัมเป็นประจำไปที่ เกิดบริเวณความยาวคลื่นสั้น ความง่ายเชิงเปรียบเทียบของการวิเคราะห์เชิงปริมาณ)

ความเป็นอิสระของความยาวคลื่นจากสถานะของอะตอมของธาตุที่วิเคราะห์ (อิสระหรือในสารประกอบทางเคมี) นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าการเกิดขึ้นของรังสีเอกซ์ที่มีลักษณะเฉพาะนั้นเกี่ยวข้องกับการกระตุ้นระดับอิเล็กทรอนิกส์ภายในซึ่งโดยส่วนใหญ่แล้วจะไม่เปลี่ยนแปลงตามระดับของไอออนไนซ์ของอะตอม

ความเป็นไปได้ของการแยกในการวิเคราะห์ธาตุหายากและองค์ประกอบอื่น ๆ ที่มีความแตกต่างเล็กน้อยในสเปกตรัมในช่วงแสงเนื่องจากความคล้ายคลึงกัน โครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์เปลือกนอกและคุณสมบัติทางเคมีแตกต่างกันน้อยมาก

เอ็กซ์เรย์ฟลูออเรสเซนซ์สเปกโทรสโกปีเป็นแบบ "ไม่ทำลาย" ดังนั้นจึงมีข้อได้เปรียบเหนือสเปกโทรสโกปีแบบออพติคอลทั่วไปเมื่อทำการวิเคราะห์ตัวอย่างบาง - แผ่นโลหะบาง ฟอยล์ ฯลฯ

เอ็กซ์เรย์ฟลูออเรสเซนซ์สเปกโตรมิเตอร์ ได้แก่ สเปกโตรมิเตอร์แบบหลายช่องสัญญาณหรือควอนโตมิเตอร์ ซึ่งให้การวิเคราะห์เชิงปริมาณขององค์ประกอบอย่างรวดเร็ว (จาก Na หรือ Mg ถึง U) โดยมีข้อผิดพลาดน้อยกว่า 1% ของค่าที่กำหนด เกณฑ์ความไว 10 -3 ... 10 -4% .

ลำแสงเอ็กซ์เรย์

วิธีการกำหนดองค์ประกอบสเปกตรัมของรังสีเอกซ์

สเปกโตรมิเตอร์แบ่งออกเป็น 2 ประเภท ได้แก่ การเลี้ยวเบนแบบผลึกและแบบไร้ผลึก

การสลายตัวของรังสีเอกซ์เป็นสเปกตรัมโดยใช้ตะแกรงการเลี้ยวเบนตามธรรมชาติ - ผลึก - โดยพื้นฐานแล้วจะคล้ายกับการได้รับสเปกตรัมของรังสีแสงธรรมดาโดยใช้ตะแกรงการเลี้ยวเบนเทียมในรูปแบบของจังหวะเป็นระยะบนกระจก เงื่อนไขสำหรับการก่อตัวของการเลี้ยวเบนสูงสุดสามารถเขียนเป็นเงื่อนไขของ "การสะท้อน" จากระบบระนาบปรมาณูคู่ขนานที่คั่นด้วยระยะทาง d hkl .

เมื่อทำการวิเคราะห์เชิงคุณภาพ เราสามารถตัดสินการมีอยู่ขององค์ประกอบในตัวอย่างด้วยเส้นเดียว ซึ่งโดยปกติแล้วจะเป็นเส้นที่มีความเข้มมากที่สุดในชุดสเปกตรัมที่เหมาะสำหรับคริสตัลวิเคราะห์ที่กำหนด ความละเอียดของสเปกโตรมิเตอร์การเลี้ยวเบนของผลึกเพียงพอที่จะแยกเส้นลักษณะเฉพาะขององค์ประกอบที่อยู่ติดกันในตำแหน่งในตารางธาตุ อย่างไรก็ตาม เราต้องคำนึงถึงการกำหนดเส้นต่างๆ ขององค์ประกอบต่างๆ ด้วยเช่นกัน เช่นเดียวกับการวางตำแหน่งของแสงสะท้อน ลำดับที่แตกต่างกัน. ควรคำนึงถึงสถานการณ์นี้เมื่อเลือกสายการวิเคราะห์ ในขณะเดียวกันก็จำเป็นต้องใช้ความเป็นไปได้ในการปรับปรุงความละเอียดของอุปกรณ์

บทสรุป

ดังนั้น รังสีเอกซ์จึงเป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่มองไม่เห็นซึ่งมีความยาวคลื่น 10 5 - 10 2 นาโนเมตร รังสีเอกซ์สามารถทะลุผ่านวัสดุบางอย่างที่ทึบแสงจนมองเห็นได้ พวกมันถูกปล่อยออกมาในระหว่างการลดความเร็วของอิเล็กตรอนอย่างรวดเร็วในสสาร (สเปกตรัมต่อเนื่อง) และระหว่างการเปลี่ยนอิเล็กตรอนจากเปลือกอิเล็กตรอนด้านนอกของอะตอมไปยังวัตถุภายใน (สเปกตรัมเชิงเส้น) แหล่งที่มาของรังสีเอกซ์ ได้แก่ หลอดรังสีเอกซ์ ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีบางชนิด ตัวเร่งและตัวสะสมอิเล็กตรอน (รังสีซินโครตรอน) เครื่องรับ - ฟิล์ม, หน้าจอเรืองแสง, เครื่องตรวจจับรังสีนิวเคลียร์ รังสีเอกซ์ใช้ในการวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ การแพทย์ การตรวจจับข้อบกพร่อง การวิเคราะห์สเปกตรัมของรังสีเอกซ์ เป็นต้น

เมื่อพิจารณาถึงแง่บวกของการค้นพบของ V. Roentgen แล้ว จึงจำเป็นต้องบันทึกผลกระทบทางชีวภาพที่เป็นอันตราย ปรากฎว่ารังสีเอกซ์สามารถทำให้เกิดอาการไหม้แดดอย่างรุนแรง (ผื่นแดง) ตามมาด้วยการทำลายผิวหนังที่ลึกและถาวรมากขึ้น แผลที่ปรากฏมักจะกลายเป็นมะเร็ง หลายกรณีต้องตัดนิ้วหรือมือทิ้ง มีผู้เสียชีวิตด้วย

พบว่าสามารถหลีกเลี่ยงความเสียหายที่ผิวหนังได้โดยการลดเวลาและปริมาณการรับสัมผัส โดยใช้อุปกรณ์ป้องกัน (เช่น ตะกั่ว) และรีโมทคอนโทรล แต่ค่อยๆ เผยให้เห็นผลกระทบระยะยาวอื่นๆ ของการได้รับรังสีเอกซ์ ซึ่งได้รับการยืนยันและศึกษาในสัตว์ทดลองแล้ว ผลกระทบจากรังสีเอกซ์และรังสีไอออไนซ์อื่นๆ (เช่น รังสีแกมมาที่ปล่อยออกมาจากวัสดุกัมมันตภาพรังสี) รวมถึง:

) การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของเลือดชั่วคราวหลังจากได้รับสารมากเกินไปเล็กน้อย

) การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของเลือดกลับไม่ได้ (โรคโลหิตจาง hemolytic) หลังจากได้รับสารมากเกินไปเป็นเวลานาน

) การเพิ่มขึ้นของอุบัติการณ์ของมะเร็ง (รวมถึงมะเร็งเม็ดเลือดขาว);

) แก่เร็วและตายเร็ว;

) การเกิดต้อกระจก

ผลกระทบทางชีวภาพของรังสีเอกซ์ต่อร่างกายมนุษย์นั้นพิจารณาจากระดับของปริมาณรังสี เช่นเดียวกับที่อวัยวะใดของร่างกายได้รับรังสี

การสะสมความรู้เกี่ยวกับผลกระทบของรังสีเอกซ์ต่อร่างกายมนุษย์ได้นำไปสู่การพัฒนามาตรฐานระดับชาติและนานาชาติสำหรับปริมาณรังสีที่อนุญาต ซึ่งตีพิมพ์ในหนังสืออ้างอิงต่างๆ

เพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบที่เป็นอันตรายของรังสีเอกซ์ จึงใช้วิธีการควบคุม:

) ความพร้อมของอุปกรณ์ที่เพียงพอ

) ติดตามการปฏิบัติตามกฎระเบียบด้านความปลอดภัย

) การใช้อุปกรณ์ให้ถูกต้อง

รายการแหล่งที่มาที่ใช้

1) Blokhin M.A., Physics of X-rays, 2nd ed., M., 1957;

) Blokhin M.A., วิธีการศึกษาสเปกตรัมรังสีเอกซ์, M. , 1959;

) รังสีเอกซ์. นั่ง. เอ็ด ปริญญาโท บลอกคิน, ทรานส์. กับเขา. และภาษาอังกฤษ ม. 2503;

) Kharaja F., General course of X-ray engineering, 3rd ed., M. - L., 1966;

) Mirkin L.I., Handbook of X-ray diffraction analysis of polycrystals, M., 1961;

) Weinstein E.E. , Kakhana M.M. , ตารางอ้างอิงเกี่ยวกับ X-ray spectroscopy, M. , 1953

) การวิเคราะห์เอ็กซ์เรย์และอิเลคตรอนด้วยแสง. Gorelik S.S. , Skakov Yu.A. , Rastorguev L.N.: Proc. เผื่อมหาวิทยาลัย. - แก้ไขครั้งที่ 4 เพิ่ม. และผู้ปฏิบัติงานใหม่ - ม.: "MISiS", 2545. - 360 น.

แอพพลิเคชั่น

ภาคผนวก 1

มุมมองทั่วไปของหลอดเอ็กซ์เรย์

ภาคผนวก 2

แผนผังของหลอดเอกซเรย์สำหรับการวิเคราะห์โครงสร้าง

แผนผังของหลอดเอ็กซ์เรย์สำหรับการวิเคราะห์โครงสร้าง: 1 - แก้วแอโนดโลหะ (มักจะต่อสายดิน); 2 - หน้าต่างที่ทำจากเบริลเลียมสำหรับเอ็กซ์เรย์ 3 - แคโทดความร้อน; 4 - หลอดแก้วแยกส่วนขั้วบวกของหลอดออกจากแคโทด 5 - ขั้วแคโทดที่ใช้แรงดันไส้หลอดรวมถึงแรงดันไฟฟ้าสูง (เทียบกับขั้วบวก) 6 - ระบบไฟฟ้าสถิตสำหรับการโฟกัสอิเล็กตรอน 7 - ขั้วบวก (แอนติแคโทด); 8 - ท่อสาขาสำหรับอินพุตและเอาต์พุตของน้ำไหลที่หล่อเย็นกระจกแอโนด

ภาคผนวก 3

แผนภาพโมสลีย์

แผนภาพโมสลีย์สำหรับรังสีเอกซ์ลักษณะเฉพาะซีรีส์ K-, L- และ M abscissa แสดงหมายเลขซีเรียลขององค์ประกอบ Z ซึ่งเป็นลำดับ - ( กับคือความเร็วแสง)

ภาคผนวก 4

ห้องไอออไนเซชัน

รูปที่ 1 ส่วนของห้องไอออไนซ์ทรงกระบอก: 1 - ร่างกายทรงกระบอกของห้องซึ่งทำหน้าที่เป็นขั้วลบ; 2 - แท่งทรงกระบอกทำหน้าที่เป็นขั้วบวก 3 - ฉนวน

ข้าว. 2. แผนการเปิดห้องไอออไนเซชันปัจจุบัน: V - แรงดันไฟฟ้าบนขั้วไฟฟ้าของห้อง G เป็นกัลวาโนมิเตอร์ที่วัดกระแสไอออไนเซชัน

ข้าว. 3. ลักษณะแรงดันปัจจุบันของห้องไอออไนเซชัน

ข้าว. 4. แผนการเปิดห้องไอออไนเซชันแบบพัลซิ่ง: C - ความจุของอิเล็กโทรดที่รวบรวม; R คือความต้านทาน

ภาคผนวก 5

เคาน์เตอร์ประกายไฟ

รูปแบบของตัวนับประกายแสง: ควอนตัมแสง (โฟตอน) อิเล็กตรอน "เคาะออก" จากโฟโตแคโทด; เมื่อเคลื่อนจากไดโนดไปยังไดโนด อิเล็กตรอนถล่มจะทวีคูณขึ้น

ภาคผนวก 6

เคาน์เตอร์ไกเกอร์-มุลเลอร์

ข้าว. 1. รูปแบบของเคาน์เตอร์ Geiger-Muller แก้ว: 1 - หลอดแก้วที่ปิดสนิท; 2 - แคโทด (ชั้นทองแดงบาง ๆ บนท่อสแตนเลส); 3 - เอาต์พุตของแคโทด 4 - ขั้วบวก (ด้ายยืดบาง)

ข้าว. 2. แผนการเปิดเคาน์เตอร์ไกเกอร์-มุลเลอร์

ข้าว. 3. ลักษณะการนับของตัวนับไกเกอร์-มุลเลอร์

ภาคผนวก 7

เคาน์เตอร์เป็นสัดส่วน

รูปแบบของตัวนับสัดส่วน: a - บริเวณดริฟท์อิเล็กตรอน b - พื้นที่ขยายก๊าซ

ภาคผนวก 8

เครื่องตรวจจับสารกึ่งตัวนำ

เครื่องตรวจจับสารกึ่งตัวนำ บริเวณที่บอบบางจะถูกเน้นด้วยการฟักไข่ n - พื้นที่ของเซมิคอนดักเตอร์ที่มีค่าการนำไฟฟ้า, p - มีรู, i - พร้อมการนำไฟฟ้าที่แท้จริง a - เครื่องตรวจจับสิ่งกีดขวางพื้นผิวซิลิกอน b - เครื่องตรวจจับระนาบเจอร์เมเนียม - ลิเธียมลอย; c - เครื่องตรวจจับโคแอกเชียลเจอร์เมเนียม-ลิเธียม