rentgen nurlari
rentgen nurlanishi gamma va ultrabinafsha nurlanish orasidagi elektromagnit spektrning hududini egallaydi va to'lqin uzunligi 10 -14 dan 10 -7 m gacha bo'lgan elektromagnit nurlanishdir.Tibbiyotda to'lqin uzunligi 5 x 10 -12 dan 2,5 x 10 gacha bo'lgan rentgen nurlanishi - 10 m ishlatiladi, ya'ni 0,05 - 2,5 angstrom, rentgen diagnostikasining o'zi uchun - 0,1 angstrom. Nurlanish - yorug'lik tezligida (300 000 km/s) chiziqli ravishda tarqaladigan kvantlar (fotonlar) oqimi. Bu kvantlar elektr zaryadiga ega emas. Kvantning massasi atom massa birligining ahamiyatsiz qismidir.
Kvantlar energiyasi Joulda (J) o'lchanadi, lekin amalda ular ko'pincha tizimli bo'lmagan birlikdan foydalanadilar "elektron-volt" (eV) . Bir elektron volt - bu bir elektronning elektr maydonida 1 voltlik potentsial farqidan o'tganda oladigan energiya. 1 eV = 1,6 10~ 19 J. Hosil bo'lganlar kiloelektron-volt (keV), ming eV ga teng va megaelektron-volt (MeV), million eV ga teng.
Rentgen nurlari rentgen naychalari, chiziqli tezlatgichlar va betatronlar yordamida ishlab chiqariladi. Rentgen trubkasida katod va maqsadli anod o'rtasidagi potentsial farq (o'nlab kilovolt) anodni bombardimon qiluvchi elektronlarni tezlashtiradi. Anod moddasi atomlarining elektr maydonida tez elektronlar sekinlashganda rentgen nurlanishi sodir bo'ladi. (bremsstrahlung) yoki atomlarning ichki qobiqlarini qayta qurish jarayonida (xarakterli nurlanish) . Xarakterli rentgen nurlanishi diskret xarakterga ega va tashqi elektronlar yoki nurlanish kvantlari ta'sirida anod moddasi atomlarining elektronlari bir energiya darajasidan ikkinchisiga o'tganda sodir bo'ladi. Bremsstrahlung rentgen nurlari rentgen trubkasidagi anod kuchlanishiga qarab uzluksiz spektrga ega. Anod moddasida tormozlanganda elektronlar energiyaning katta qismini anodni isitishga sarflaydi (99%) va faqat kichik bir qismi (1%) rentgen energiyasiga aylanadi. Rentgen diagnostikasida ko'pincha bremsstrahlung radiatsiyasi qo'llaniladi.
X-nurlarining asosiy xossalari barcha elektromagnit nurlanishlarga xosdir, lekin ba'zi bir maxsus xususiyatlar mavjud. Rentgen nurlari quyidagi xususiyatlarga ega:
- ko'rinmaslik - inson retinasining sezgir hujayralari rentgen nurlariga javob bermaydi, chunki ularning to'lqin uzunligi ko'rinadigan yorug'likdan minglab marta qisqaroq;
- to'g'ridan-to'g'ri tarqalish - nurlar ko'rinadigan yorug'lik kabi sinadi, qutblanadi (ma'lum bir tekislikda tarqaladi) va tarqaladi. Sinishi indeksi birlikdan juda kam farq qiladi;
- penetratsion kuch - ko'zga ko'rinadigan yorug'lik uchun shaffof bo'lmagan moddalarning muhim qatlamlari orqali sezilarli yutilishsiz kirib borish. To'lqin uzunligi qanchalik qisqa bo'lsa, rentgen nurlarining kirib borish kuchi shunchalik katta bo'ladi;
- assimilyatsiya qilish qobiliyati - tana to'qimalari tomonidan so'rilish qobiliyatiga ega; barcha rentgen diagnostikasi bunga asoslanadi. Yutish qobiliyati to'qimalarning solishtirma og'irligiga bog'liq (qanchalik yuqori bo'lsa, so'rilish shunchalik katta bo'ladi); ob'ektning qalinligi bo'yicha; radiatsiya qattiqligi bo'yicha;
- fotografik harakat - kumush galogenid birikmalarini, shu jumladan, rentgen tasvirlarini olish imkonini beruvchi fotografik emulsiyalar tarkibidagi birikmalarni parchalash;
- lyuminestsent effekt - bir qator kimyoviy birikmalarning (luminoforlar) lyuminestsensiyasini keltirib chiqaradi, rentgen nurlarini transilluminatsiya qilish texnikasi bunga asoslanadi. Yorqinlikning intensivligi lyuminestsent moddaning tuzilishiga, uning miqdori va rentgen nurlari manbasidan masofasiga bog'liq. Fosforlar nafaqat floroskopik ekranda o'rganilayotgan ob'ektlarning tasvirini olish uchun, balki rentgenografiyada ham qo'llaniladi, bu erda ular kuchaytiruvchi ekranlar, sirt qatlamini qo'llash hisobiga kassetadagi radiografik plyonkaga radiatsiya ta'sirini oshirishga imkon beradi. lyuminestsent moddalardan tayyorlangan;
- ionlash effekti - neytral atomlarning musbat va manfiy zaryadlangan zarrachalarga parchalanishiga sabab bo'lish qobiliyatiga ega, dozimetriya bunga asoslanadi. Har qanday muhitning ionlashuvining ta'siri unda musbat va manfiy ionlarning, shuningdek moddaning neytral atomlari va molekulalaridan erkin elektronlarning hosil bo'lishidir. Rentgen trubasining ishlashi paytida rentgen xonasida havoning ionlanishi havoning elektr o'tkazuvchanligining oshishiga va shkaf ob'ektlarida statik elektr zaryadlarining oshishiga olib keladi. Bunday kiruvchi ta'sirlarni bartaraf etish uchun rentgen xonalarida majburiy ta'minot va egzoz ventilyatsiyasi ta'minlanadi;
- biologik ta'sir - biologik ob'ektlarga ta'sir qilish, aksariyat hollarda bu ta'sir zararli;
- teskari kvadrat qonuni - rentgen nurlanishining nuqta manbai uchun intensivlik manbagacha bo'lgan masofaning kvadratiga mutanosib ravishda kamayadi.
Zamonaviy tibbiyot diagnostika va terapiya uchun ko'plab shifokorlardan foydalanadi. Ulardan ba'zilari nisbatan yaqinda qo'llanilgan, boshqalari esa o'nlab, hatto yuzlab yillar davomida qo'llanilgan. Bundan tashqari, bir yuz o'n yil oldin Uilyam Konrad Rentgen ilm-fan va tibbiyot olamida sezilarli rezonansga sabab bo'lgan ajoyib rentgen nurlarini kashf etdi. Va endi butun dunyodagi shifokorlar ularni o'z amaliyotlarida qo'llashadi. Bugungi suhbatimiz mavzusi tibbiyotda rentgen nurlari bo'ladi, biz ulardan foydalanishni biroz batafsilroq muhokama qilamiz.
X-nurlari elektromagnit nurlanishning bir turi. Ular nurlanishning to'lqin uzunligiga, shuningdek nurlangan materiallarning zichligi va qalinligiga bog'liq bo'lgan sezilarli penetratsion fazilatlar bilan tavsiflanadi. Bundan tashqari, rentgen nurlari bir qator moddalarning porlashiga olib kelishi, tirik organizmlarga ta'sir qilishi, atomlarni ionlashtirishi, shuningdek, ba'zi fotokimyoviy reaktsiyalarni katalizlashi mumkin.
Rentgen nurlarining tibbiyotda qo'llanilishi
Bugungi kunda rentgen nurlarining xususiyatlari ularni rentgen diagnostikasi va rentgen terapiyasida keng qo'llash imkonini beradi.
Rentgen diagnostikasi
Rentgen diagnostikasi quyidagi hollarda qo'llaniladi:
rentgen nurlari (radioskopiya);
- rentgenografiya (tasvir);
- florografiya;
- rentgen va kompyuter tomografiyasi.
rentgen nurlari
Bunday tadqiqotni o'tkazish uchun bemor o'zini rentgen trubkasi va maxsus floresan ekran o'rtasida joylashtirishi kerak. Mutaxassis radiolog rentgen nurlarining kerakli qattiqligini tanlaydi, ekranda ichki organlarning tasvirini, shuningdek, qovurg'alarni oladi.
Radiografiya
Ushbu tadqiqotni o'tkazish uchun bemor maxsus fotografik filmni o'z ichiga olgan kassetaga joylashtiriladi. Rentgen apparati to'g'ridan-to'g'ri ob'ektning ustiga o'rnatiladi. Natijada, plyonkada ichki organlarning salbiy tasviri paydo bo'ladi, u bir qator kichik detallarni o'z ichiga oladi, floroskopik tekshiruvdan ko'ra batafsilroq.
Fluorografiya
Ushbu tadqiqot aholini ommaviy tibbiy ko'rikdan o'tkazish, shu jumladan sil kasalligini aniqlash uchun amalga oshiriladi. Bunda katta ekrandagi rasm maxsus plyonkaga proyeksiya qilinadi.
Tomografiya
Tomografiyani o'tkazishda kompyuter nurlari bir vaqtning o'zida bir nechta joylarda organlarning tasvirini olishga yordam beradi: to'qimalarning maxsus tanlangan kesimlarida. Ushbu rentgen nurlari tomogramma deb ataladi.
Kompyuter tomogrammasi
Ushbu tadqiqot rentgen skaneri yordamida inson tanasining qismlarini yozib olish imkonini beradi. Shundan so'ng, ma'lumotlar kompyuterga kiritiladi, natijada bitta kesma tasvir olinadi.
Ro'yxatda keltirilgan diagnostika usullarining har biri rentgen nurlarining fotosurat plyonkasini yoritish xususiyatlariga, shuningdek, inson to'qimalari va suyaklarining ularning ta'siriga nisbatan turli o'tkazuvchanligi bilan farqlanishiga asoslanadi.
Rentgen terapiyasi
Rentgen nurlarining ta'sir qilish qobiliyati maxsus tarzda to'qimalarda o'sma shakllanishini davolash uchun ishlatiladi. Bundan tashqari, ushbu nurlanishning ionlashtiruvchi xususiyatlari, ayniqsa tez bo'linishga qodir bo'lgan hujayralarga ta'sir qilganda seziladi. Aynan shu fazilatlar malign onkologik shakllanishlarning hujayralarini ajratib turadi.
Ammo shuni ta'kidlash kerakki, rentgen terapiyasi juda ko'p jiddiy kasalliklarga olib kelishi mumkin yon effektlar. Bu ta'sir gematopoetik, endokrin va immun tizimlarining holatiga agressiv ta'sir ko'rsatadi, ularning hujayralari ham juda tez bo'linadi. Ularga tajovuzkor ta'sir qilish nurlanish kasalligining belgilarini keltirib chiqarishi mumkin.
Rentgen nurlanishining odamlarga ta'siri
Rentgen nurlarini o'rganayotganda, shifokorlar terining quyosh yonishiga o'xshash o'zgarishlarga olib kelishi mumkinligini aniqladilar, ammo terining chuqurroq shikastlanishi bilan birga keladi. Bunday yaralarni davolash uchun juda uzoq vaqt kerak bo'ladi. Olimlar nurlanish vaqtini va dozasini kamaytirish, shuningdek, maxsus ekranlash va masofadan boshqarish usullarini qo‘llash orqali bunday jarohatlarning oldini olish mumkinligini aniqladi.
X-nurlarining agressiv ta'siri uzoq muddatda ham o'zini namoyon qilishi mumkin: qon tarkibidagi vaqtinchalik yoki doimiy o'zgarishlar, leykemiyaga moyillik va erta qarish.
Rentgen nurlarining insonga ta'siri ko'plab omillarga bog'liq: qaysi organ nurlangan va qancha vaqt davomida. Gematopoetik organlarning nurlanishi qon kasalliklariga olib kelishi mumkin, jinsiy a'zolarga ta'sir qilish esa bepushtlikka olib keladi.
Tizimli nurlanishni o'tkazish tanadagi genetik o'zgarishlarning rivojlanishi bilan to'la.
Rentgen diagnostikasida rentgen nurlarining haqiqiy zarari
Tekshiruv o'tkazishda shifokorlar rentgen nurlarining minimal sonidan foydalanadilar. Barcha radiatsiya dozalari ma'lum qabul qilinadigan standartlarga javob beradi va insonga zarar etkaza olmaydi. Rentgen diagnostikasi faqat ularni amalga oshiradigan shifokorlar uchun katta xavf tug'diradi. Va keyin zamonaviy himoya usullari nurlarning tajovuzkorligini minimal darajaga tushirishga yordam beradi.
X-ray diagnostikasining eng xavfsiz usullari ekstremitalarning rentgenografiyasini, shuningdek, tish rentgenogrammasini o'z ichiga oladi. Ushbu reytingda keyingi o'rin mammografiya, undan keyin kompyuter tomografiyasi, keyin esa rentgenografiya.
Tibbiyotda rentgen nurlaridan foydalanish odamlarga faqat foyda keltirishi uchun faqat ko'rsatilgan hollarda ularning yordami bilan tadqiqot o'tkazish kerak.
Rentgen nurlari yuqori energiyali elektromagnit nurlanishning bir turidir. U tibbiyotning turli sohalarida faol qo'llaniladi.
X-nurlari - elektromagnit to'lqinlar bo'lib, ularning foton energiyasi elektromagnit to'lqinlar shkalasi bo'yicha ultrabinafsha nurlanish va gamma nurlanishi (~10 eV dan ~1 MeV gacha) o'rtasida bo'lib, to'lqin uzunligi ~10^3 dan ~10^−2 angstromgacha (dan ~10^−7 dan ~10^−12 m gacha). Ya'ni, bu ultrabinafsha va infraqizil ("termal") nurlar o'rtasida joylashgan ko'rinadigan yorug'likdan ko'ra beqiyos qattiqroq nurlanishdir.
Rentgen nurlari va gamma nurlanish o'rtasidagi chegara shartli ravishda ajratiladi: ularning diapazonlari kesishadi, gamma nurlari 1 keV energiyaga ega bo'lishi mumkin. Ular kelib chiqishi bo'yicha farqlanadi: gamma nurlari atom yadrolarida sodir bo'ladigan jarayonlarda, rentgen nurlari esa elektronlar ishtirokidagi jarayonlarda (har ikkala erkin va atomlarning elektron qobiqlarida joylashgan) chiqariladi. Shu bilan birga, fotonning o'zidan qanday jarayon davomida paydo bo'lganligini aniqlash mumkin emas, ya'ni rentgen va gamma diapazonlariga bo'linish asosan o'zboshimchalik bilan amalga oshiriladi.
Rentgen diapazoni "yumshoq rentgen" va "qattiq" ga bo'linadi. Ularning orasidagi chegara 2 angstrom va 6 keV energiya to'lqin uzunligida yotadi.
Rentgen generatori - bu vakuum hosil bo'lgan naycha. U erda elektrodlar joylashgan - manfiy zaryad qo'llaniladigan katod va musbat zaryadlangan anod. Ularning orasidagi kuchlanish o'nlab yuzlab kilovoltlarni tashkil qiladi. X-nurli fotonlarning paydo bo'lishi elektronlar katoddan "uzilib" yuqori tezlikda anod yuzasiga tushganda sodir bo'ladi. Olingan rentgen nurlanishi "bremsstrahlung" deb ataladi, uning fotonlari turli to'lqin uzunliklariga ega.
Shu bilan birga, xarakterli spektrning fotonlari hosil bo'ladi. Anod moddasi atomlaridagi elektronlarning bir qismi qo‘zg‘aladi, ya’ni ular yuqori orbitalarga o‘tadi, so‘ngra ma’lum to‘lqin uzunlikdagi fotonlarni chiqarib, normal holatga qaytadi. Standart generatorda rentgen nurlanishining ikkala turi ham ishlab chiqariladi.
1895-yil 8-noyabrda nemis olimi Vilgelm Konrad Rentgen maʼlum moddalar “katod nurlari”, yaʼni katod nurlari trubkasi tomonidan hosil qilingan elektronlar oqimi taʼsirida porlay boshlaganini aniqladi. U bu hodisani ma'lum rentgen nurlarining ta'siri bilan izohladi - bu nurlanish hozir ko'p tillarda shunday nomlanadi. Keyinchalik V.K. Rentgen o'zi kashf etgan hodisani o'rgandi. 1895 yil 22 dekabrda u Würzburg universitetida shu mavzuda ma'ruza qildi.
Keyinchalik ma'lum bo'lishicha, rentgen nurlanishi ilgari kuzatilgan, ammo keyinchalik u bilan bog'liq hodisalarga unchalik ahamiyat berilmagan. Katod nurlari trubkasi uzoq vaqt oldin ixtiro qilingan, ammo V.K. Hech kim rentgen nurlari yaqinidagi fotografik plitalarning qorayishi va hokazolarga e'tibor bermadi. hodisalar. Kiruvchi nurlanish xavfi ham noma'lum edi.
"Rentgen nurlari" - nurlanishning eng yumshoq turi. Yumshoq rentgen nurlariga haddan tashqari ta'sir qilish ultrabinafsha nurlanishining ta'siriga o'xshaydi, ammo og'irroq shaklda. Terida kuyish paydo bo'ladi, ammo shikastlanish chuqurroq va u ancha sekinroq davolanadi.
Qattiq rentgen nurlanish kasalligiga olib kelishi mumkin bo'lgan to'liq ionlashtiruvchi nurlanishdir. Rentgen kvantlari inson tanasining to'qimalarini tashkil etuvchi oqsil molekulalarini, shuningdek, genomning DNK molekulalarini parchalashi mumkin. Ammo rentgen kvanti suv molekulasini parchalasa ham, bu hech qanday farq qilmaydi: bu holda kimyoviy faol H va OH erkin radikallari hosil bo'ladi, ularning o'zlari oqsillar va DNKga ta'sir ko'rsatishga qodir. Radiatsiya kasalligi og'irroq shaklda sodir bo'ladi, qon hosil qiluvchi organlar qanchalik ko'p ta'sir qiladi.
Rentgen nurlari mutagen va kanserogen faollikka ega. Bu shuni anglatadiki, nurlanish paytida hujayralardagi spontan mutatsiyalar ehtimoli ortadi va ba'zida sog'lom hujayralar saratonga aylanishi mumkin. Xatarli o'smalarning paydo bo'lish ehtimoli har qanday radiatsiya, shu jumladan rentgen nurlari ta'sirining standart natijasidir. Rentgen nurlari kiruvchi nurlanishning eng xavfli turidir, ammo ular hali ham xavfli bo'lishi mumkin.
Rentgen nurlanishi tibbiyotda, shuningdek, inson faoliyatining boshqa sohalarida qo'llaniladi.
Rentgen nurlaridan eng keng tarqalgan foydalanish floroskopiya hisoblanadi. Inson tanasining "rentgenogrammasi" ikkala suyakning (ular eng aniq ko'rinib turadi) va ichki organlarning tasvirlarini batafsil tasvirini olish imkonini beradi.
Rentgen nurlaridagi tana to'qimalarining turli shaffofligi ularning kimyoviy tarkibi bilan bog'liq. Suyaklarning strukturaviy xususiyatlari shundaki, ular tarkibida ko'p miqdorda kaltsiy va fosfor mavjud. Boshqa to'qimalar asosan uglerod, vodorod, kislorod va azotdan iborat. Fosfor atomining og'irligi kislorod atomidan deyarli ikki baravar, kaltsiy atomi esa 2,5 baravar ko'p (uglerod, azot va vodorod hatto kisloroddan ham engilroq). Shu munosabat bilan suyaklarda rentgen fotonlarining yutilishi ancha yuqori.
Ikki o'lchovli "rasmlar" ga qo'shimcha ravishda, rentgenografiya organning uch o'lchamli tasvirini yaratishga imkon beradi: bu turdagi rentgenografiya kompyuter tomografiyasi deb ataladi. Ushbu maqsadlar uchun yumshoq rentgen nurlari qo'llaniladi. Bitta fotosuratdan olingan radiatsiya miqdori kichik: u taxminan 10 km balandlikdagi samolyotda 2 soatlik parvoz paytida olingan radiatsiyaga teng.
X-nurli nuqsonlarni aniqlash mahsulotdagi kichik ichki nuqsonlarni aniqlash imkonini beradi. U qattiq rentgen nurlaridan foydalanadi, chunki ko'plab materiallar (masalan, metall) ularning tarkibiy moddasining yuqori atom massasi tufayli yomon "shaffof".
Rentgen nurlari alohida atomlarni batafsil tekshirish imkonini beruvchi xususiyatlarga ega. X-nurlarining difraksion tahlili kimyoda (shu jumladan biokimyoda) va kristallografiyada faol qo'llaniladi. Uning ishlash printsipi kristallar yoki murakkab molekulalarning atomlariga rentgen nurlarining difraksion tarqalishidir. Rentgen nurlari difraksion tahlilidan foydalanib, DNK molekulasining tuzilishi aniqlandi.
Rentgen floresan tahlili sizni tezda aniqlash imkonini beradi Kimyoviy tarkibi moddalar.
Radioterapiyaning ko'plab shakllari mavjud, ammo ularning barchasi ionlashtiruvchi nurlanishdan foydalanishni o'z ichiga oladi. Radioterapiya 2 turga bo'linadi: korpuskulyar va to'lqinli. Korpuskulyar alfa zarralari (geliy atomlarining yadrolari), beta zarralari (elektronlar), neytronlar, protonlar va og'ir ionlarning oqimlaridan foydalanadi. To'lqin elektromagnit spektrning nurlaridan foydalanadi - rentgen nurlari va gamma.
Radioterapiya usullari birinchi navbatda saraton kasalligini davolashda qo'llaniladi. Gap shundaki, nurlanish birinchi navbatda faol bo'linadigan hujayralarga ta'sir qiladi, shuning uchun gematopoetik organlar juda ko'p azoblanadi (ularning hujayralari doimiy ravishda bo'linib, ko'proq va ko'proq yangi qizil qon tanachalarini ishlab chiqaradi). Saraton hujayralari ham doimiy ravishda bo'linadi va sog'lom to'qimalarga qaraganda nurlanishga ko'proq moyil bo'ladi.
Sog'lom hujayralarga o'rtacha ta'sir ko'rsatadigan saraton hujayralari faoliyatini bostiradigan nurlanish darajasi qo'llaniladi. Radiatsiya ta'siri ostida hujayralarning yo'q qilinishi emas, balki ularning genomiga - DNK molekulalariga zarar etkazilishi sodir bo'ladi. Vayron qilingan genomga ega hujayra bir muncha vaqt mavjud bo'lishi mumkin, lekin endi bo'linmaydi, ya'ni o'simta o'sishi to'xtaydi.
Rentgen terapiyasi radiatsiya terapiyasining eng engil shaklidir. To'lqinli nurlanish korpuskulyar nurlanishdan yumshoqroq, rentgen nurlari esa gamma nurlanishidan yumshoqroq.
Homiladorlik paytida ionlashtiruvchi nurlanishdan foydalanish xavflidir. Rentgen nurlari mutagen bo'lib, homilada muammolarga olib kelishi mumkin. Rentgen terapiyasi homiladorlik bilan mos kelmaydi: u faqat abort qilishga qaror qilingan bo'lsa, foydalanish mumkin. Ftoroskopiya bo'yicha cheklovlar yumshoqroq, ammo birinchi oylarda u ham qat'iyan man etiladi.
Agar juda zarur bo'lsa, rentgen tekshiruvi magnit-rezonans tomografiya bilan almashtiriladi. Ammo birinchi trimestrda ular ham undan qochishga harakat qilishadi (bu usul yaqinda paydo bo'lgan va biz hech qanday zararli oqibatlar yo'qligini mutlaq ishonch bilan aytishimiz mumkin).
Kamida 1 mSv (eski birliklarda - 100 mR) umumiy dozaga duchor bo'lganda aniq xavf paydo bo'ladi. Oddiy rentgenografiya bilan (masalan, fluorografi o'tkazilganda) bemor taxminan 50 baravar kamroq oladi. Bunday dozani bir vaqtning o'zida olish uchun siz batafsil kompyuter tomografiyasidan o'tishingiz kerak.
Ya'ni, homiladorlikning dastlabki bosqichida 1-2 marta "rentgen" ning o'zi jiddiy oqibatlarga tahdid solmaydi (lekin uni xavf ostiga qo'ymaslik yaxshiroqdir).
X-nurlari birinchi navbatda malign shishlarga qarshi kurashda qo'llaniladi. Bu usul yaxshi, chunki u juda samarali: o'simtani o'ldiradi. Bu yomon, chunki sog'lom to'qimalar biroz yaxshilanadi va ko'plab yon ta'sirlar mavjud. Gematopoetik organlar ayniqsa xavflidir.
Amalda rentgen nurlarining sog'lom to'qimalarga ta'sirini kamaytirish uchun turli usullar qo'llaniladi. Nurlar o'simta ularning kesishgan joyida bo'lishi uchun burchakka yo'naltiriladi (shuning uchun energiyaning asosiy yutilishi aynan shu erda sodir bo'ladi). Ba'zida protsedura harakatda amalga oshiriladi: bemorning tanasi o'simtadan o'tadigan o'q atrofida radiatsiya manbasiga nisbatan aylanadi. Bunday holda, sog'lom to'qimalar faqat vaqti-vaqti bilan nurlanish zonasida bo'ladi va kasal to'qimalar doimo ta'sir qiladi.
X-nurlari ma'lum artroz va shunga o'xshash kasalliklarni, shuningdek teri kasalliklarini davolashda qo'llaniladi. Bunday holda og'riq sindromi 50-90% ga kamayadi. Amaldagi nurlanish yumshoqroq bo'lgani uchun, shishlarni davolashda yuzaga keladiganlarga o'xshash yon ta'sirlar kuzatilmaydi.
Rentgen nurlanishi (sinonimi rentgen nurlari) keng diapazondagi to'lqin uzunliklariga ega (8 · 10 -6 dan 10 -12 sm gacha). Rentgen nurlanishi zaryadlangan zarralar, ko'pincha elektronlar, modda atomlarining elektr maydonida sekinlashganda sodir bo'ladi. Bu holda hosil bo'lgan kvantlar turli energiyaga ega bo'lib, uzluksiz spektr hosil qiladi. Bunday spektrdagi kvantlarning maksimal energiyasi tushayotgan elektronlar energiyasiga teng. (sm.) da rentgen kvantlarining kiloelektron-voltlarda ifodalangan maksimal energiyasi son jihatdan kolbaga qo'llaniladigan kuchlanishning kilovoltlarda ifodalangan kattaligiga teng. Rentgen nurlari moddadan o'tganda, ular atomlarining elektronlari bilan o'zaro ta'sir qiladi. 100 keV gacha energiyaga ega rentgen kvantlari uchun o'zaro ta'sirning eng xarakterli turi fotoelektrik effekt hisoblanadi. Bunday o'zaro ta'sir natijasida kvantning energiyasi to'liq elektronni atom qobig'idan yirtib tashlashga va unga kinetik energiya berishga sarflanadi. Rentgen kvantining energiyasi ortib borishi bilan fotoeffektning ehtimoli kamayadi va kvantlarning erkin elektronlar tomonidan sochilishi jarayoni - Kompton effekti deb ataladigan narsa ustun bo'ladi. Bunday o'zaro ta'sir natijasida ikkilamchi elektron ham hosil bo'ladi va qo'shimcha ravishda birlamchi kvant energiyasidan past energiyaga ega kvant chiqariladi. Agar rentgen kvantining energiyasi bir megaelektron-voltdan oshsa, elektron va pozitron hosil bo'ladigan juftlik effekti paydo bo'lishi mumkin (qarang). Binobarin, moddadan o'tayotganda rentgen nurlanishining energiyasi kamayadi, ya'ni uning intensivligi pasayadi. Kam energiyali kvantlarning yutilishi katta ehtimollik bilan sodir bo'lganligi sababli, rentgen nurlanishi yuqori energiyali kvantlar bilan boyitiladi. Rentgen nurlanishining bu xususiyati kvantlarning o'rtacha energiyasini oshirish, ya'ni uning qattiqligini oshirish uchun ishlatiladi. Rentgen nurlanishining qattiqligining oshishiga maxsus filtrlar yordamida erishiladi (qarang). Rentgen nurlanishi rentgen diagnostikasi uchun ishlatiladi (qarang) va (qarang). Shuningdek qarang: Ionlashtiruvchi nurlanish.
Rentgen nurlanishi (sinonimi: rentgen nurlari, rentgen nurlari) - to'lqin uzunligi 250 dan 0,025 A gacha bo'lgan kvant elektromagnit nurlanish (yoki 5·10 -2 dan 5·10 2 keV gacha energiya kvantlari). 1895 yilda V.K.Rentgen tomonidan kashf etilgan. Energetik kvantlari 500 keV dan ortiq bo'lgan rentgen nurlanishiga tutashgan elektromagnit nurlanishning spektral hududi gamma nurlanish deb ataladi (qarang); energiya kvantlari 0,05 kev dan past bo'lgan nurlanish ultrabinafsha nurlanishni tashkil qiladi (qarang).
Shunday qilib, radioto'lqinlar va ko'rinadigan yorug'likni o'z ichiga olgan elektromagnit nurlanishning keng spektrining nisbatan kichik qismini tashkil etuvchi rentgen nurlanishi, har qanday elektromagnit nurlanish kabi, yorug'lik tezligida (taxminan 300 ming km / vakuumda) tarqaladi. sek) va to'lqin uzunligi l (bir tebranish davrida nurlanish o'tadigan masofa) bilan tavsiflanadi. Rentgen nurlanishi bir qator boshqa to'lqin xususiyatlariga ham ega (sinishi, interferentsiyasi, diffraktsiyasi), lekin ularni kuzatish uzoqroq to'lqin uzunlikdagi nurlanishga qaraganda ancha qiyin: ko'rinadigan yorug'lik, radio to'lqinlar.
Rentgen spektrlari: a1 - 310 kV kuchlanishdagi uzluksiz bremsstrahlung spektri; a - 250 kV kuchlanishdagi uzluksiz tormoz spektri, a1 - 1 mm Cu bilan filtrlangan spektr, a2 - 2 mm Cu bilan filtrlangan spektr, b - K seriyali volfram liniyalari.
Rentgen nurlanishini yaratish uchun rentgen naychalari (qarang) ishlatiladi, ularda radiatsiya tez elektronlar anod moddasining atomlari bilan o'zaro ta'sirlashganda sodir bo'ladi. Rentgen nurlanishining ikki turi mavjud: bremsstrahlung va xarakterli. Bremsstrahlung rentgen nurlari oddiy oq nurga o'xshash doimiy spektrga ega. To'lqin uzunligiga qarab intensivlik taqsimoti (rasm) maksimal bo'lgan egri chiziq bilan ifodalanadi; uzun toʻlqinlar tomon egri chiziq tekis tushadi, qisqa toʻlqinlarga qarab esa tik tushadi va uzluksiz spektrning qisqa toʻlqinli chegarasi deb ataladigan maʼlum toʻlqin uzunligida (l0) tugaydi. l0 qiymati trubkadagi kuchlanishga teskari proportsionaldir. Bremsstrahlung tez elektronlar atom yadrolari bilan o'zaro ta'sirlashganda sodir bo'ladi. Bremsstrahlungning intensivligi anod oqimining kuchiga, trubkadagi kuchlanish kvadratiga va anod moddasining atom raqamiga (Z) to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir.
Agar rentgen trubkasida tezlashtirilgan elektronlarning energiyasi anod moddasi uchun kritik qiymatdan oshsa (bu energiya trubadagi ushbu modda uchun kritik Vcr kuchlanish bilan belgilanadi), u holda xarakterli nurlanish paydo bo'ladi. Xarakterli spektr chiziqli bo'lib, uning spektral chiziqlari K, L, M, N harflari bilan belgilangan qatorlarni hosil qiladi.
K seriyasi eng qisqa to'lqin uzunligi, L seriyasi uzunroq to'lqin uzunligi, M va N seriyasi faqat og'ir elementlarda kuzatiladi (K seriyasi uchun volframning Vcr 69,3 kV, L seriyasi uchun - 12,1 kV). Xarakterli nurlanish quyidagicha yuzaga keladi. Tez elektronlar atom elektronlarini ichki qobiqlaridan chiqarib yuboradi. Atom hayajonlanadi va keyin asosiy holatga qaytadi. Bunday holda, tashqi, kamroq bog'langan qobiqlardan elektronlar ichki qobiqlarda bo'shatilgan bo'shliqlarni to'ldiradi va xarakterli nurlanish fotonlari atomning qo'zg'alilgan va asosiy holatlardagi energiyalari orasidagi farqga teng energiya bilan chiqariladi. Bu farq (va shuning uchun foton energiyasi) har bir element uchun ma'lum bir qiymat xususiyatiga ega. Bu hodisa elementlarning rentgen spektral tahlili asosida yotadi. Rasmda bremsstrahlungning uzluksiz spektri fonida volframning chiziqli spektri ko'rsatilgan.
Rentgen trubkasida tezlashtirilgan elektronlarning energiyasi deyarli butunlay issiqlik energiyasiga aylanadi (anod juda qizib ketadi), faqat kichik bir qismi (100 kV ga yaqin kuchlanishda taxminan 1%) bremsstrahlung energiyasiga aylanadi.
Tibbiyotda rentgen nurlaridan foydalanish rentgen nurlarining moddalar tomonidan yutilish qonuniyatlariga asoslanadi. Rentgen nurlanishining yutilishi absorber moddaning optik xususiyatlaridan butunlay mustaqildir. Rentgen xonalarida xodimlarni himoya qilish uchun ishlatiladigan rangsiz va shaffof qo'rg'oshin oynasi rentgen nurlarini deyarli to'liq o'zlashtiradi. Aksincha, yorug'lik uchun shaffof bo'lmagan qog'oz varag'i rentgen nurlarini susaytirmaydi.
Absorber qatlamdan o'tuvchi bir jinsli (ya'ni ma'lum to'lqin uzunligi) rentgen nurlarining intensivligi eksponensial qonunga (e-x) muvofiq kamayadi, bu erda e - natural logarifmlarning asosi (2,718) va ko'rsatkich x. mahsulotga teng massa susayish koeffitsienti (m/p) sm 2 / g absorber qalinligida g/sm 2 (bu yerda p - g/sm 3 dagi moddaning zichligi). Rentgen nurlanishining susayishi ham tarqalish, ham yutilish tufayli sodir bo'ladi. Shunga ko'ra, massa zaiflashuv koeffitsienti massa yutilish va tarqalish koeffitsientlarining yig'indisidir. Massani yutish koeffitsienti absorberning atom raqami (Z) ortishi (Z3 yoki Z5 ga mutanosib) va to'lqin uzunligi ortishi bilan (l3 ga mutanosib) keskin ortadi. To'lqin uzunligiga bu bog'liqlik koeffitsient sakrashni ko'rsatadigan yutilish zonalarida kuzatiladi.
Massaning tarqalish koeffitsienti moddaning atom soni ortishi bilan ortadi. l≥0,3Å da tarqalish koeffitsienti to'lqin uzunligiga bog'liq emas, l da<0,ЗÅ он уменьшается с уменьшением λ.
To'lqin uzunligining kamayishi bilan yutilish va tarqalish koeffitsientlarining pasayishi rentgen nurlanishining kirib borish kuchining oshishiga olib keladi. Suyakning massa assimilyatsiya koeffitsienti [asosan Ca 3 (PO 4) 2 ga bog'liq] yumshoq to'qimalarga qaraganda deyarli 70 baravar ko'pdir, bu erda assimilyatsiya asosan suv bilan bog'liq. Bu suyaklarning soyasi rentgenogrammalarda yumshoq to'qimalar fonida nima uchun keskin ajralib turishini tushuntiradi.
Har qanday muhitda bir xil bo'lmagan rentgen nurlarining tarqalishi intensivlikning pasayishi bilan birga spektral tarkibning o'zgarishi va nurlanish sifatining o'zgarishi bilan birga keladi: spektrning uzun to'lqinli qismi. qisqa to'lqinli qismga qaraganda ko'proq darajada so'riladi, radiatsiya bir hil bo'ladi. Spektrning uzun to'lqinli qismini filtrlash inson tanasida chuqur joylashgan lezyonlarni rentgen terapiyasi paytida chuqur va sirt dozalari o'rtasidagi nisbatni yaxshilashga imkon beradi (Rentgen filtrlariga qarang). Bir hil bo'lmagan rentgen nurlarining sifatini tavsiflash uchun "yarim zaiflashtiruvchi qatlam (L)" tushunchasi qo'llaniladi - bu nurlanishni yarmiga susaytiradigan modda qatlami. Ushbu qatlamning qalinligi quvurdagi kuchlanishga, filtrning qalinligi va materialiga bog'liq. Yarim zaiflashgan qatlamlarni o'lchash uchun selofan (12 keV gacha energiya), alyuminiy (20-100 keV), mis (60-300 keV), qo'rg'oshin va mis (>300 keV) ishlatiladi. 80-120 kV kuchlanishda hosil bo'lgan rentgen nurlari uchun 1 mm mis filtrlash qobiliyatida 26 mm alyuminiyga, 1 mm qo'rg'oshin 50,9 mm alyuminiyga teng.
Rentgen nurlanishining yutilishi va tarqalishi uning korpuskulyar xususiyatlariga bog'liq; Rentgen nurlanishi atomlar bilan korpuskulalar (zarralar) - fotonlar oqimi sifatida o'zaro ta'sir qiladi, ularning har biri ma'lum energiyaga ega (rentgen nurlanishining to'lqin uzunligiga teskari proportsional). Rentgen fotonlarining energiya diapazoni 0,05-500 keV ni tashkil qiladi.
Rentgen nurlanishining yutilishi fotoelektrik effektga bog'liq: fotonning elektron qobig'i tomonidan yutilishi elektronning chiqishi bilan birga keladi. Atom hayajonlanadi va asosiy holatga qaytib, xarakterli nurlanish chiqaradi. Chiqarilgan fotoelektron fotonning barcha energiyasini (atomdagi elektronning bog'lanish energiyasini olib tashlagan holda) olib ketadi.
Rentgen nurlarining tarqalishi sochilish muhitidagi elektronlar tufayli yuzaga keladi. Klassik tarqalish (nurlanishning to'lqin uzunligi o'zgarmaydi, lekin tarqalish yo'nalishi o'zgaradi) va to'lqin uzunligi o'zgarishi bilan sochilish - Kompton effekti (tarqalgan nurlanishning to'lqin uzunligi tushayotgan nurlanishdan kattaroq) o'rtasida farqlanadi. ). Ikkinchi holda, foton harakatlanuvchi to'p kabi harakat qiladi va fotonlarning tarqalishi, Komtonning majoziy ifodasiga ko'ra, fotonlar va elektronlar bilan bilyard o'ynash kabi sodir bo'ladi: elektron bilan to'qnashganda, foton o'z energiyasining bir qismini unga o'tkazadi va bo'ladi. tarqoq, kamroq energiyaga ega (mos ravishda, tarqoq nurlanishning to'lqin uzunligi ortadi), elektron atomdan qaytish energiyasi bilan uchadi (bu elektronlar Kompton elektronlari yoki qaytaruvchi elektronlar deb ataladi). Rentgen energiyasining yutilishi ikkilamchi elektronlar (Kompton va fotoelektronlar) hosil bo'lishi va ularga energiya o'tkazilishi jarayonida sodir bo'ladi. Moddaning birlik massasiga o'tkazilgan rentgen nurlanishining energiyasi rentgen nurlanishining yutilgan dozasini aniqlaydi. Ushbu dozaning birligi 1 rad 100 erg / g ga to'g'ri keladi. So'rilgan energiya tufayli absorber moddada rentgen dozimetriyasi uchun muhim bo'lgan bir qator ikkilamchi jarayonlar sodir bo'ladi, chunki rentgen nurlanishini o'lchash usullari aynan ularga asoslanadi. (Qarang: Dozimetriya).
Barcha gazlar va ko'plab suyuqliklar, yarim o'tkazgichlar va dielektriklar rentgen nurlari ta'sirida elektr o'tkazuvchanligini oshiradi. O'tkazuvchanlik eng yaxshi izolyatsiya materiallari bilan aniqlanadi: kerosin, slyuda, kauchuk, amber. O'tkazuvchanlikning o'zgarishi muhitning ionlanishi, ya'ni neytral molekulalarning musbat va manfiy ionlarga bo'linishi (ionlanish ikkilamchi elektronlar tomonidan ishlab chiqariladi) tufayli yuzaga keladi. Havodagi ionlanish rentgen nurlarining ta'sir qilish dozasini (havodagi doza) aniqlash uchun ishlatiladi, u rentgen bilan o'lchanadi (qarang Ionlashtiruvchi nurlanish dozalari). 1 r dozada havoda so'rilgan doz 0,88 rad.
Rentgen nurlanishi ta'sirida modda molekulalarining qo'zg'alishi natijasida (va ionlarning rekombinatsiyasi paytida) ko'p hollarda moddaning ko'rinadigan porlashi qo'zg'aladi. Rentgen nurlanishining yuqori intensivligida havo, qog'oz, kerosin va boshqalarda (metalllardan tashqari) ko'rinadigan porlash kuzatiladi. Ko'rinadigan luminesansning eng yuqori rentabelligi Zn · CdS · Ag-fosfor kabi kristalli fosforlar va floroskopiya ekranlari uchun ishlatiladigan boshqalar tomonidan ta'minlanadi.
Rentgen nurlanishining ta'siri ostida turli xil kimyoviy jarayonlar: kumush galogenid birikmalarining parchalanishi (radiografiyada qo'llaniladigan fotografik effekt), suv va vodorod peroksidning suvli eritmalarining parchalanishi, tsellyuloid xususiyatlarining o'zgarishi (kofurning loyqalanishi va chiqishi), kerosin (loyqalik va oqartirish).
To'liq konvertatsiya qilish natijasida kimyoviy inert modda tomonidan so'rilgan barcha energiya, rentgen nurlanishi issiqlikka aylanadi. Juda oz miqdordagi issiqlikni o'lchash juda sezgir usullarni talab qiladi, ammo rentgen nurlanishini mutlaq o'lchash uchun asosiy usul hisoblanadi.
Rentgen nurlanishi ta'siridan ikkilamchi biologik ta'sirlar tibbiy rentgen terapiyasining asosidir (qarang). Kvantalari 6-16 keV (samarali to'lqin uzunligi 2 dan 5 Å gacha) bo'lgan rentgen nurlanishi inson tanasining teri to'qimalari tomonidan deyarli to'liq so'riladi; bular chegara nurlari yoki ba'zan Bukka nurlari deb ataladi (qarang Bukka nurlari). Chuqur rentgen terapiyasi uchun 100 dan 300 keV gacha samarali energiya kvantlari bilan qattiq filtrlangan nurlanish qo'llaniladi.
Rentgen nurlanishining biologik ta'siri nafaqat rentgen terapiyasi paytida, balki rentgen diagnostikasi paytida, shuningdek, radiatsiyaviy himoya vositalaridan foydalanishni talab qiladigan rentgen nurlari bilan aloqa qilishning barcha boshqa holatlarida ham hisobga olinishi kerak. (qarang).
RF TA'LIM FEDERAL AGENTLIGI
DAVLAT TA'LIM MASSASI
OLIY KASBIY TA'LIM
MOSKVA DAVLAT po'lat va qotishmalar instituti
(TEXNOLOGIYA UNIVERSITETI)
NOVOTROITSKY FILIALI
OED bo'limi
KURS ISHI
Fan: Fizika
Mavzu: rentgen nurlari
Talaba: Nedorezova N.A.
Guruh: EiU-2004-25, № Z.K.: 04N036
Tekshirildi: Ozhegova S.M.
Kirish
1-bob. Rentgen nurlarining kashf etilishi
1.1 Rentgen Vilgelm Konradning tarjimai holi
1.2 Rentgen nurlarining kashf etilishi
2-bob. Rentgen nurlanishi
2.1 Rentgen nurlanish manbalari
2.2 Rentgen nurlarining xossalari
2.3 Rentgen nurlarini aniqlash
2.4 Rentgen nurlaridan foydalanish
3-bob. Metallurgiyada rentgen nurlarining qo'llanilishi
3.1 Kristall strukturasining kamchiliklarini tahlil qilish
3.2 Spektral tahlil
Xulosa
Foydalanilgan manbalar ro'yxati
Ilovalar
Bu rentgen xonasidan o'tmagan kamdan-kam odam edi. Rentgen tasvirlari hamma uchun tanish. 1995 yil bu kashfiyotning yuz yilligi nishonlandi. Bir asr oldin u katta qiziqish uyg'otganini tasavvur qilish qiyin. Bir odamning qo'lida qurilma bor edi, uning yordamida ko'rinmas narsalarni ko'rish mumkin edi.
To'lqin uzunligi taxminan 10-8 sm bo'lgan elektromagnit nurlanishni ifodalovchi barcha moddalarga har xil darajada kirib borishga qodir bo'lgan bu ko'rinmas nurlanish uni kashf etgan Vilgelm Rentgen sharafiga rentgen nurlanishi deb nomlangan.
Ko'rinadigan yorug'lik kabi, rentgen nurlari fotografik plyonkaning qora rangga aylanishiga olib keladi. Bu xususiyat tibbiyot, sanoat va ilmiy tadqiqotlar uchun muhim ahamiyatga ega. O'rganilayotgan ob'ektdan o'tib, keyin fotoplyonkaga tushgan rentgen nurlanishi uning ichki tuzilishini tasvirlaydi. Rentgen nurlanishining kirib borish kuchi turli materiallar uchun farq qilganligi sababli, ob'ektning unchalik shaffof bo'lmagan qismlari fotosuratda nurlanish yaxshi o'tadigan joylarga qaraganda engilroq joylarni hosil qiladi. Shunday qilib, suyak to'qimasi teri va ichki organlarni tashkil etuvchi to'qimalarga qaraganda rentgen nurlari uchun kamroq shaffofdir. Shuning uchun rentgenogrammada suyaklar engilroq joylar sifatida ko'rinadi va nurlanish uchun kamroq shaffof bo'lgan sinish joyini osongina aniqlash mumkin. Rentgen nurlari stomatologiyada tishlarning ildizlaridagi karies va xo'ppozlarni aniqlashda, shuningdek sanoatda quyma, plastmassa va kauchuklardagi yoriqlarni aniqlashda, kimyoda birikmalarni tahlil qilishda va fizikada kristallarning tuzilishini o'rganishda qo'llaniladi.
Rentgenning kashfiyotidan so'ng boshqa tadqiqotchilar tomonidan tajribalar o'tkazildi, ular bu nurlanishning ko'plab yangi xususiyatlarini va qo'llanilishini kashf etdilar. M. Laue, V. Fridrix va P. Knipping katta hissa qo'shdilar, ular 1912 yilda kristall orqali o'tadigan rentgen nurlarining diffraktsiyasini ko'rsatdilar; 1913 yilda qizdirilgan katodli yuqori vakuumli rentgen trubkasini ixtiro qilgan V.Kulidj; 1913 yilda nurlanish to'lqin uzunligi va elementning atom raqami o'rtasidagi bog'liqlikni o'rnatgan G. Moseley; G. va L. Bragg, 1915 yilda rentgen strukturaviy tahlil asoslarini ishlab chiqish uchun Nobel mukofoti olgan.
Ushbu kurs ishining maqsadi rentgen nurlanishi hodisasini, kashfiyot tarixini, xossalarini o‘rganish va qo‘llanish doirasini aniqlashdan iborat.
Vilgelm Konrad Rentgen 1845 yil 17 martda Germaniyaning Gollandiya bilan chegaradosh mintaqasida, Lenepe shahrida tug'ilgan. U Tsyurixda, keyinchalik Eynshteyn oʻqigan Oliy texnik maktabda (politexnika) texnik taʼlim oldi. Fizikaga bo'lgan ishtiyoqi uni 1866 yilda maktabni tugatgandan so'ng, fizika fanidan o'qishni davom ettirishga majbur qildi.
1868 yilda falsafa doktori ilmiy darajasini olish uchun nomzodlik dissertatsiyasini himoya qilib, avval Tsyurixda, keyin Gissenda, so'ngra Strasburgda (1874-1879) Kundt qo'l ostida fizika kafedrasida assistent bo'lib ishladi. Bu erda Rentgen yaxshi eksperimental maktabdan o'tib, birinchi darajali eksperimentchi bo'ldi. Rentgen o'zining bir qancha muhim tadqiqotlarini shogirdi, sovet fizikasining asoschilaridan biri A.F. Ioffe.
Ilmiy tadqiqotlar elektromagnetizm, kristallar fizikasi, optika, molekulyar fizika bilan bog'liq.
1895 yilda u to'lqin uzunligi ultrabinafsha nurlardan (rentgen nurlari) qisqaroq bo'lgan, keyinchalik rentgen nurlari deb ataladigan nurlanishni kashf etdi va ularning xususiyatlarini o'rgandi: aks ettirish, so'rilish, havoni ionlash qobiliyati va boshqalar. U rentgen nurlarini ishlab chiqarish uchun naychaning to'g'ri dizaynini taklif qildi - eğimli platina antikatod va konkav katod: u birinchi bo'lib rentgen nurlari yordamida suratga oldi. U 1885-yilda elektr maydonida harakatlanuvchi dielektrikning magnit maydonini ("Rentgen toki" deb ataladi) kashf etdi.Uning tajribasi magnit maydon harakatlanuvchi zaryadlar orqali hosil bo'lishini aniq ko'rsatdi va dielektrikning paydo bo'lishida muhim ahamiyatga ega edi. X. Lorentsning elektron nazariyasi.Rentgenning katta qismi suyuqliklar, gazlar, kristallar, elektromagnit hodisalarning xususiyatlarini o'rganishga bag'ishlangan, kristallardagi elektr va optik hodisalar o'rtasidagi bog'liqlikni aniqlagan.Uning nomi bilan atalgan nurlarni kashf qilish uchun , Rentgen fiziklar orasida birinchi bo'lib 1901 yilda Nobel mukofotiga sazovor bo'lgan.
1900 yildan umrining oxirgi kunlarigacha (1923 yil 10 fevralda vafot etgan) Myunxen universitetida ishlagan.
19-asrning oxiri gazlar orqali elektr energiyasining o'tish hodisalariga qiziqish ortishi bilan ajralib turardi. Faraday bu hodisalarni ham jiddiy o‘rganib chiqdi, razryadning turli shakllarini tasvirlab berdi va siyrak gazning yorug‘ ustunida qorong‘u bo‘shliqni topdi. Faraday qorong'u bo'shlig'i mavimsi, katodli porlashni pushti, anodik nurdan ajratib turadi.
Gaz kamayishining yanada oshishi porlashning tabiatini sezilarli darajada o'zgartiradi. Matematik Plyukker (1801-1868) 1859 yilda etarlicha kuchli vakuumda katoddan chiqadigan, anodga yetib boruvchi va trubaning oynasi porlashiga olib keladigan zaif zangori rangdagi nurlar nurlarini kashf etdi. Plyukkerning shogirdi Xittorf (1824-1914) 1869 yilda o‘qituvchisining izlanishlarini davom ettirib, katod bilan bu sirt orasiga qattiq jism qo‘yilgan bo‘lsa, trubaning lyuminestsent yuzasida aniq soya paydo bo‘lishini ko‘rsatdi.
Goldshteyn (1850-1931) nurlarning xossalarini o'rganib, ularni katod nurlari deb atagan (1876). Uch yil o'tgach, Uilyam Kruks (1832-1919) katod nurlarining moddiy xususiyatini isbotladi va ularni maxsus to'rtinchi holatdagi modda deb ataydi "nurli materiya".Uning dalillari ishonchli va vizual edi."Krukes trubkasi" bilan tajribalar keyinroq amalga oshirildi. barcha fizika sinflarida namoyish etildi. Katod nurining Crookes trubkasidagi magnit maydon tomonidan egilishi klassik maktab namoyishiga aylandi.
Biroq, katod nurlarining elektr burilishlari bo'yicha tajribalar unchalik ishonchli emas edi. Gerts bunday chetlanishni aniqlamadi va katod nuri efirdagi tebranish jarayoni degan xulosaga keldi. Gertsning shogirdi F.Lenard katod nurlari bilan tajriba o'tkazar ekan, 1893 yilda ular alyuminiy folga bilan qoplangan derazadan o'tib, deraza ortidagi bo'shliqda porlashni keltirib chiqarishini ko'rsatdi. Gerts 1892 yilda nashr etilgan so‘nggi maqolasini katod nurlarining yupqa metall jismlar orqali o‘tish hodisasiga bag‘ishlagan.U quyidagi so‘zlar bilan boshlangan:
"Katod nurlari qattiq jismlarga o'tish qobiliyatiga ko'ra yorug'likdan sezilarli darajada farq qiladi." Katod nurlarining oltin, kumush, platina, alyuminiy va boshqalar barglari orqali o'tishi bo'yicha tajribalar natijalarini tavsiflab, Gertz u shunday qilganligini ta'kidlaydi. hodisalarda hech qanday maxsus farqlarni kuzatmaslik Nurlar barglardan to'g'ri chiziqli o'tmaydi, lekin difraksiya bilan tarqaladi.Katod nurlarining tabiati hali ham noaniq edi.
1895 yil oxirida Vyurtsburg professori Vilgelm Konrad Rentgen Krukes, Lenard va boshqalarning ana shu naychalari bilan tajriba o'tkazdi. Bir marta, tajriba oxirida naychani qora karton qopqoq bilan yopdi, yorug'likni o'chirdi, lekin yo'q. hali trubkani quvvatlaydigan induktorni o'chirib, u quvur yaqinida joylashgan bariy sinoksiddan ekranning porlashini payqadi. Bunday vaziyatdan hayratga tushgan Rentgen ekran bilan tajriba o'tkaza boshladi. 1895 yil 28 dekabrdagi "Yangi turdagi nurlar to'g'risida" nomli birinchi ma'ruzasida u ushbu birinchi tajribalar haqida shunday yozgan edi: "Bariy platina oltingugurt dioksidi bilan qoplangan qog'oz, qopqoq bilan qoplangan naychaga yaqinlashganda. yupqa qora karton, unga juda mahkam o'rnashgan, har bir zaryadsizlanishi bilan u yorqin nur bilan miltillaydi: u lyuminestsatsiya qila boshlaydi. Floresansiya etarlicha qorayganda ko'rinadi va qog'ozning bariy ko'k oksidi bilan qoplangan tomoni bilan yoki bor ko'k oksidi bilan qoplanmaganligiga bog'liq emas. Floresensiya hatto trubadan ikki metr masofada ham seziladi.
Ehtiyotkorlik bilan tekshirish Rentgenga "quyoshning ko'rinadigan va ultrabinafsha nurlari uchun ham, elektr yoyi nurlari uchun ham shaffof bo'lmagan qora kartonga floresansni keltirib chiqaradigan biron bir vosita kirib borishini" ko'rsatdi. ” qisqacha “X-nurlari” deb atagan, turli moddalar uchun nurlar qog'oz, yog'och, qattiq kauchuk, yupqa metall qatlamlari orqali erkin o'tadi, lekin qo'rg'oshin tomonidan kuchli kechiktiriladi.
Keyin u shov-shuvli tajribani tasvirlaydi:
"Agar siz qo'lingizni tushirish trubkasi va ekran o'rtasida tutsangiz, qo'l soyasining zaif konturlarida suyaklarning quyuq soyalarini ko'rishingiz mumkin." Bu inson tanasining birinchi floroskopik tekshiruvi edi. Rentgen ham olingan. birinchi rentgen tasvirlarini qo'liga qo'llash orqali.
Bu suratlar katta taassurot qoldirdi; kashfiyot hali yakunlanmagan edi va rentgen diagnostikasi allaqachon o'z sayohatini boshlagan edi. "Mening laboratoriyam tananing turli qismlarida igna borligiga shubha qilgan bemorlarni olib kelgan shifokorlar bilan to'lib-toshgan", deb yozgan ingliz fizigi Shuster.
Birinchi tajribalardan so'ng, Rentgen rentgen nurlari katod nurlaridan farq qilishini, ular zaryadga ega emasligini va magnit maydon tomonidan burilmaganligini, balki katod nurlari bilan qo'zg'alishini qat'iy aniqladi." X-nurlari katod nurlari bilan bir xil emas. , lekin ular tushirish trubasining shisha devorlarida hayajonlanadi ", deb yozgan Rentgen.
U shuningdek, ular nafaqat shishada, balki metallarda ham hayajonlanishlarini aniqladi.
Katod nurlari "efirda sodir bo'ladigan hodisa" degan Gerts-Lennard gipotezasini eslatib o'tib, Rentgen "nurlarimiz haqida shunga o'xshash narsani aytishimiz mumkin" deb ta'kidladi. Biroq, u nurlarning to'lqin xususiyatlarini aniqlay olmadi, ular "shunga qadar ma'lum bo'lgan ultrabinafsha, ko'rinadigan va infraqizil nurlardan farqli o'laroq harakat qiladilar." Rentgenning fikriga ko'ra, ular kimyoviy va lyuminestsent harakatlarida ultrabinafsha nurlarga o'xshaydi. birinchi xabarida, u efirdagi uzunlamasına to'lqinlar bo'lishi mumkinligi haqidagi keyinchalik qolgan taxminni aytdi.
Rentgenning kashfiyoti fan olamida katta qiziqish uyg'otdi. Uning tajribalari dunyodagi deyarli barcha laboratoriyalarda takrorlangan. Moskvada ularni P.N. Lebedev. Sankt-Peterburgda radio ixtirochi A.S. Popov rentgen nurlari bilan tajriba o'tkazdi, ularni ommaviy ma'ruzalarda ko'rsatdi va turli xil rentgen tasvirlarini oldi. Kembrijda D.D. Tomson darhol rentgen nurlarining ionlashtiruvchi ta'siridan elektr tokining gazlar orqali o'tishini o'rganish uchun foydalangan. Uning tadqiqotlari elektronning kashf etilishiga olib keldi.
Rentgen nurlanishi elektromagnit ionlashtiruvchi nurlanish bo'lib, 10 -4 dan 10 3 gacha to'lqin uzunliklarida (10 -12 dan 10 -5 sm gacha) gamma va ultrabinafsha nurlanish orasidagi spektral hududni egallaydi.R. l. to'lqin uzunligi bilan l< 2 условно называются жёсткими, с λ >2 - yumshoq.
Rentgen nurlarining eng keng tarqalgan manbai rentgen naychasidir.
Rentgen strukturaviy tahlilda rentgen naychalari qo'llaniladi
Rentgen naychalarining asosiy xarakteristikalari ruxsat etilgan maksimal tezlashtiruvchi kuchlanish (1-500 kV), elektron oqimi (0,01 mA - 1A), anod tomonidan tarqaladigan solishtirma quvvat (10-10 4 Vt/mm 2), umumiy quvvat sarfi. (0,002 Vt - 60 kVt) va fokus o'lchamlari (1 mkm - 10 mm). Rentgen naychasining samaradorligi 0,1-3% ni tashkil qiladi.
Ba'zi radioaktiv izotoplar rentgen nurlari manbai bo'lib ham xizmat qilishi mumkin.
Energiyalari bir necha GeV bo'lgan sinxrotronlar va elektron saqlash halqalari o'nlab va yuzlab l tartibli yumshoq rentgen nurlari manbai bo'lib xizmat qilishi mumkin. Sinxrotronlarning rentgen nurlanishining intensivligi spektrning ushbu mintaqasidagi rentgen trubkasidan 2-3 darajaga oshadi.
X-nurlarining tabiiy manbalari Quyosh va boshqa kosmik jismlardir.
Rentgen nurlarining hosil bo'lish mexanizmiga ko'ra, ularning spektrlari uzluksiz (bremsstrahlung) yoki chiziqli (xarakterli) bo'lishi mumkin. Tez zaryadlangan zarralar maqsadli atomlar bilan o'zaro ta'sirlashganda ularning sekinlashishi natijasida uzluksiz rentgen nurlari spektrini chiqaradi; bu spektr maqsad elektronlar bilan bombardimon qilingandagina sezilarli intensivlikka erishadi. Bremsstrahlung rentgen nurlarining intensivligi barcha chastotalar bo'ylab yuqori chastotalar chegarasi 0 gacha taqsimlanadi, bunda foton energiyasi h 0 (h - Plank doimiysi).
Chiziqli nurlanish atomning ionlanishidan so'ng uning ichki qobiqlaridan biridan elektronning chiqishi bilan sodir bo'ladi. Bunday ionlanish atomning elektron kabi tez zarracha bilan to'qnashuvi (birlamchi rentgen nurlari) yoki fotonning atom tomonidan yutilishi (lyuminestsent rentgen nurlari) natijasida yuzaga kelishi mumkin. Ionlangan atom yuqori energiya sathlaridan birida boshlang'ich kvant holatida bo'ladi va 10 -16 -10 -15 soniyadan so'ng kamroq energiya bilan yakuniy holatga o'tadi. Bunday holda, atom ma'lum chastotali foton shaklida ortiqcha energiya chiqarishi mumkin. Bunday nurlanish spektridagi chiziqlar chastotalari har bir element atomlari uchun xarakterlidir, shuning uchun chiziqli rentgen spektri xarakterli deb ataladi. Ushbu spektr chiziqlari chastotasining Z atom raqamiga bog'liqligi Mozeley qonuni bilan aniqlanadi.
Moseley qonuni, kimyoviy elementning xarakterli rentgen nurlanishining spektral chiziqlari chastotasini uning atom raqami bilan bog'laydigan qonun. G. Moseley tomonidan eksperimental tarzda o'rnatildi
bu yerda R Ridberg doimiysi
Mozeley qonuni elementlarning davriy sistemasida elementlarning toʻgʻri joylashishini inkor etib boʻlmas isboti edi.
Mozeley qonuniga ko'ra, rentgen xarakterli spektrlar optik spektrlarga xos bo'lgan davriy naqshlarni aniqlamaydi. Bu xarakterli rentgen spektrlarida paydo bo'ladigan barcha elementlar atomlarining ichki elektron qobiqlari o'xshash tuzilishga ega ekanligini ko'rsatadi.
Keyinchalik tajribalar tashqi elektron qobiqlarni to'ldirish tartibining o'zgarishi bilan bog'liq bo'lgan elementlarning o'tish guruhlari uchun, shuningdek, relativistik ta'sirlar natijasida yuzaga keladigan og'ir atomlar uchun chiziqli munosabatlardan ba'zi og'ishlarni aniqladi (shartli ravishda tezliklarning tezligi bilan izohlanadi). ichki bo'lganlar yorug'lik tezligi bilan taqqoslanadi).
Bir qator omillarga qarab - yadrodagi nuklonlar soni (izotonik siljish), tashqi elektron qobiqlarning holati (kimyoviy siljish) va boshqalar - Mozeley diagrammasidagi spektral chiziqlarning holati biroz o'zgarishi mumkin. Ushbu siljishlarni o'rganish bizga atom haqida batafsil ma'lumot olish imkonini beradi.
Juda nozik nishonlar tomonidan chiqarilgan Bremsstrahlung rentgen nurlari 0 ga yaqin to'liq qutblangan; 0 ning pasayishi bilan qutblanish darajasi pasayadi. Xarakterli nurlanish, qoida tariqasida, polarizatsiya qilinmaydi.
Rentgen nurlari materiya bilan o'zaro ta'sirlashganda, fotoelektrik effekt paydo bo'lishi mumkin.
X-nurlari qalinligi x bo'lgan modda qatlamidan o'tganda, ularning boshlang'ich intensivligi I 0 qiymatiga kamayadi I = I 0 e - m x bu erda m zaiflashuv koeffitsienti. I ning zaiflashishi ikkita jarayon tufayli sodir bo'ladi: rentgen fotonlarining materiya tomonidan yutilishi va tarqalish paytida ularning yo'nalishining o'zgarishi. Spektrning uzun to'lqinli hududida rentgen nurlarining yutilishi, qisqa to'lqinli mintaqada ularning tarqalishi ustunlik qiladi. Yutish darajasi Z va l ortishi bilan tez ortadi. Masalan, qattiq rentgen nurlari havo qatlami orqali ~ 10 sm erkin kirib boradi; qalinligi 3 sm bo'lgan alyuminiy plastinka rentgen nurlarini l = 0,027 yarmiga susaytiradi; yumshoq rentgen nurlari havoda sezilarli darajada so'riladi va ulardan foydalanish va tadqiq qilish faqat vakuumda yoki zaif yutuvchi gazda (masalan, He) mumkin. Rentgen nurlari yutilganda moddaning atomlari ionlanadi.
Rentgen nurlarining tirik organizmlarga ta'siri ularning to'qimalarda keltirib chiqaradigan ionlashuviga qarab foydali yoki zararli bo'lishi mumkin. Rentgen nurlarining yutilishi l ga bog'liq bo'lganligi sababli, ularning intensivligi rentgen nurlarining biologik ta'sirining o'lchovi bo'lib xizmat qila olmaydi. Rentgen nurlarining moddalarga ta'sirini miqdoriy o'lchash uchun rentgen nurlari o'lchovlari qo'llaniladi.
Katta Z va l mintaqasida rentgen nurlarining tarqalishi asosan l ni o'zgartirmasdan sodir bo'ladi va kogerent sochilish deyiladi, kichik Z va l mintaqasida esa, qoida tariqasida, kuchayadi (kogerent sochilish). Rentgen nurlarining inkogerent tarqalishining 2 turi ma'lum - Kompton va Raman. Noelastik korpuskulyar sochilish xarakteriga ega bo'lgan Kompton sochilishida rentgen fotoni tomonidan qisman yo'qolgan energiya tufayli atom qobig'idan orqaga qaytuvchi elektron uchib chiqadi. Bu holda foton energiyasi kamayadi va uning yo'nalishi o'zgaradi; l ning o'zgarishi tarqalish burchagiga bog'liq. Yuqori energiyali rentgen fotonning yorug'lik atomiga Raman sochilishi paytida uning energiyasining ozgina qismi atomni ionlashtirishga sarflanadi va fotonning harakat yo'nalishi o'zgaradi. Bunday fotonlarning o'zgarishi tarqalish burchagiga bog'liq emas.
Rentgen nurlari uchun n sinishi ko'rsatkichi 1 dan juda oz miqdorda d = 1-n ≈ 10 -6 -10 -5 bilan farq qiladi. Muhitdagi rentgen nurlarining faza tezligi vakuumdagi yorug'lik tezligidan katta. Bir muhitdan ikkinchisiga o'tganda rentgen nurlarining og'ishi juda kichik (bir necha daqiqa yoy). Rentgen nurlari vakuumdan jism yuzasiga juda kichik burchak ostida tushganda, ular butunlay tashqi tomondan aks etadi.
Inson ko'zi rentgen nurlariga sezgir emas. rentgen nurlari
Nurlar ko'p miqdorda Ag va Br ni o'z ichiga olgan maxsus rentgen-fotoplyonka yordamida qayd etiladi. Mintaqada l<0,5 чувствительность этих плёнок быстро падает и может быть
искусственно повышена плотно прижатым к плёнке флуоресцирующим экраном. В
области λ>5, oddiy musbat fotografik plyonkaning sezgirligi ancha yuqori va uning donalari rentgen plyonkasi donalaridan ancha kichik bo'lib, piksellar sonini oshiradi. O'nlab va yuzlab tartibli l da rentgen nurlari faqat fotoemulsiyaning eng nozik sirt qatlamiga ta'sir qiladi; Filmning sezgirligini oshirish uchun u lyuminestsent moylar bilan sezgirlanadi. Rentgen diagnostikasi va nuqsonlarni aniqlashda ba'zan rentgen nurlarini yozish uchun elektrofotografiya qo'llaniladi.
Yuqori intensivlikdagi rentgen nurlarini ionlash kamerasi yordamida yozib olish mumkin
X-nurlari tibbiyotda rentgen diagnostikasi uchun eng keng tarqalgan.
Rentgen strukturaviy tahlil
Rentgen mikroskopiyasi
Kosmosdan kelayotgan rentgen nurlari kosmik jismlarning kimyoviy tarkibi va kosmosda sodir bo'ladigan fizik jarayonlar haqida ma'lumot beradi. Rentgen astronomiyasi kosmik rentgen nurlarini o'rganadi.
Rentgen nurlari difraksion tahlilining asosiy vazifalaridan biri materialning materiali yoki fazaviy tarkibini aniqlashdir. Rentgen nurlarining diffraktsiya usuli to'g'ridan-to'g'ri bo'lib, yuqori ishonchliligi, tezkorligi va nisbatan arzonligi bilan ajralib turadi. Usul talab qilmaydi katta miqdor moddalar, tahlil qismini yo'q qilmasdan amalga oshirilishi mumkin. Sifat fazaviy tahlilni qo'llash sohalari ishlab chiqarishda ham tadqiqot, ham nazorat qilish uchun juda xilma-xildir. Siz metallurgiya ishlab chiqarishining boshlang'ich materiallari tarkibini, sintez mahsulotlarini, qayta ishlashni, termal va kimyoviy-termik ishlov berish jarayonida faza o'zgarishlarining natijasini tekshirishingiz, turli qoplamalar, yupqa plyonkalar va boshqalarni tahlil qilishingiz mumkin.
O'zining kristalli tuzilishiga ega bo'lgan har bir faza, maksimal va pastdan faqat ushbu fazaga xos bo'lgan d/n tekisliklararo masofalarning ma'lum diskret qiymatlari bilan tavsiflanadi. Wulff-Bragg tenglamasidan kelib chiqqan holda, tekisliklararo masofaning har bir qiymati ma'lum th burchak ostida (ma'lum to'lqin uzunligi l uchun) polikristal namunadan olingan rentgen nurlanishining diffraktsiya naqshidagi chiziqqa to'g'ri keladi. Shunday qilib, rentgen nurlari diffraktsiyasining har bir fazasi uchun tekisliklararo masofalarning ma'lum bir to'plami ma'lum bir chiziqlar tizimiga (difraksiya maksimallari) mos keladi. Rentgen nurlari diffraktsiyasidagi bu chiziqlarning nisbiy intensivligi birinchi navbatda fazaning tuzilishiga bog'liq. Shuning uchun rentgen tasviridagi chiziqlarning joylashishini (uning burchagi th) aniqlash va rentgen tasviri olingan nurlanishning to'lqin uzunligini bilish orqali biz tekisliklararo masofalarning qiymatlarini aniqlashimiz mumkin d/ n Vulff-Bragg formulasidan foydalangan holda:
/n = l/ (2sin th). (1)
O'rganilayotgan material uchun d/n to'plamini aniqlash va uni sof moddalar va ularning turli birikmalari uchun ilgari ma'lum bo'lgan d/n ma'lumotlari bilan taqqoslash orqali berilgan materialning qaysi fazasini tashkil etishini aniqlash mumkin. Shuni ta'kidlash kerakki, kimyoviy tarkibi emas, balki fazalar aniqlanadi, lekin ba'zida ma'lum bir fazaning elementar tarkibi to'g'risida qo'shimcha ma'lumotlar mavjud bo'lsa, ikkinchisi haqida xulosa chiqarish mumkin. Agar o'rganilayotgan materialning kimyoviy tarkibi ma'lum bo'lsa, sifat fazasini tahlil qilish vazifasi ancha soddalashtiriladi, chunki u holda ma'lum bir holatda mumkin bo'lgan fazalar haqida dastlabki taxminlarni amalga oshirish mumkin.
Fazali tahlil uchun asosiy narsa d / n va chiziq intensivligini aniq o'lchashdir. Bunga difraktometr yordamida erishish printsipial jihatdan osonroq bo'lsa-da, sifatli tahlil qilish uchun fotometod, birinchi navbatda, sezgirlik (namunada oz miqdordagi faza mavjudligini aniqlash qobiliyati), shuningdek, diafragmaning soddaligi nuqtai nazaridan ba'zi afzalliklarga ega. eksperimental texnika.
X-nurlarining diffraktsiya naqshidan d/n ni hisoblash Vulff-Bragg tenglamasi yordamida amalga oshiriladi.
Ushbu tenglamadagi l qiymati odatda l a avg K seriyasida ishlatiladi:
l a av = (2l a1 + l a2) /3 (2)
Ba'zan K a1 chizig'i ishlatiladi. Rentgen fotosuratlarining barcha chiziqlari uchun th diffraktsiya burchaklarini aniqlash (1) tenglama va alohida b-chiziqlar (agar (b-nurlar) uchun filtr bo'lmasa) yordamida d/n ni hisoblash imkonini beradi.
Barcha haqiqiy monokristalli va ayniqsa, polikristalli materiallarda ma'lum struktur kamchiliklari (nuqta nuqsonlari, dislokatsiyalar, interfeyslarning har xil turlari, mikro va makrostresslar) mavjud bo'lib, ular barcha strukturaga sezgir xususiyatlar va jarayonlarga juda kuchli ta'sir ko'rsatadi.
Strukturaviy nomukammalliklar kristall panjaraning turli tabiatdagi buzilishlarini keltirib chiqaradi va natijada diffraktsiya sxemasining har xil turlari o'zgaradi: atomlararo va tekisliklararo masofalarning o'zgarishi diffraktsiya maksimallarining siljishiga olib keladi, mikrostresslar va pastki tuzilma dispersiyasi diffraktsiya maksimallarining kengayishiga olib keladi. panjara mikrobuzilishlari bu maksimallarning intensivligining o'zgarishiga olib keladi, dislokatsiyalarning mavjudligi rentgen nurlari o'tishida anomal hodisalarni keltirib chiqaradi va natijada rentgen topogrammalarida farqli o'laroq mahalliy bir xillik va boshqalar.
Natijada, rentgen nurlanishining difraksion tahlili strukturaviy nuqsonlarni, ularning turi va konsentratsiyasini, tarqalish xarakterini o'rganishning eng informatsion usullaridan biridir.
Statsionar difraktometrlarda amalga oshiriladigan an'anaviy to'g'ridan-to'g'ri rentgen nurlanishi usuli, ularning konstruktiv xususiyatlaridan kelib chiqqan holda, faqat qismlardan yoki narsalardan kesilgan kichik namunalardagi kuchlanish va deformatsiyalarni miqdoriy aniqlash imkonini beradi.
Shu sababli, hozirgi vaqtda statsionardan ko'chma kichik o'lchamli rentgen difraktometrlariga o'tish mavjud bo'lib, ular qismlar yoki ob'ektlar materiallaridagi kuchlanishlarni ularni ishlab chiqarish va ishlatish bosqichlarida buzilmasdan baholashni ta'minlaydi.
DRP * 1 seriyali portativ rentgen difraktometrlari katta qismlar, mahsulotlar va tuzilmalardagi qoldiq va samarali kuchlanishlarni vayron qilmasdan kuzatish imkonini beradi.
Windows muhitidagi dastur nafaqat real vaqtda "sin 2 ps" usuli yordamida stresslarni aniqlashga, balki faza tarkibi va tuzilishidagi o'zgarishlarni kuzatishga ham imkon beradi. Chiziqli koordinata detektori 2th = 43 ° diffraktsiya burchaklarida bir vaqtning o'zida ro'yxatga olishni ta'minlaydi. "Tulki" tipidagi kichik o'lchamdagi yuqori yorqinligi va quvvati past (5 Vt) rentgen naychalari qurilmaning radiologik xavfsizligini ta'minlaydi, bunda nurlangan hududdan 25 sm masofada nurlanish darajasi 2000 m gacha bo'lgan nurlanish darajasiga teng bo'ladi. tabiiy fon darajasi. DRP seriyali qurilmalar ushbu texnologik operatsiyalarni optimallashtirish uchun metallni shakllantirishning turli bosqichlarida, kesish, silliqlash, issiqlik bilan ishlov berish, payvandlash, sirtni qotish paytida kuchlanishlarni aniqlashda qo'llaniladi. Ayniqsa, muhim mahsulotlar va konstruksiyalarni ishlatish jarayonida qo'zg'atilgan qoldiq siqish kuchlanishlari darajasining pasayishini kuzatish mahsulotni yo'q bo'lgunga qadar ishdan chiqarishga imkon beradi, bu mumkin bo'lgan baxtsiz hodisalar va ofatlarning oldini oladi.
Uning uchun materialning atom kristalli tuzilishi va fazaviy tarkibini aniqlash bilan bir qatorda to'liq xususiyatlar Uning kimyoviy tarkibini aniqlash majburiydir.
Amaliyotda ushbu maqsadlar uchun spektral tahlilning turli xil instrumental usullaridan tobora ko'proq foydalanilmoqda. Ularning har biri o'z afzalliklari va ilovalariga ega.
Ko'p hollarda muhim talablardan biri - qo'llaniladigan usul tahlil qilinadigan ob'ektning xavfsizligini ta'minlaydi; Aynan mana shu tahlil usullari ushbu bo'limda muhokama qilinadi. Ushbu bo'limda tavsiflangan tahlil usullari tanlangan keyingi mezon ularning joylashuvidir.
Flüoresan rentgen spektral tahlil usuli ancha qattiq rentgen nurlanishining (rentgen naychasidan) tahlil qilinayotgan ob'ektga qalinligi bir necha mikrometrga yaqin qatlamga kirib borishiga asoslangan. Ob'ektda paydo bo'ladigan xarakterli rentgen nurlanishi uning kimyoviy tarkibi to'g'risida o'rtacha ma'lumotlarni olish imkonini beradi.
Moddaning elementar tarkibini aniqlash uchun siz rentgen trubkasi anodiga joylashtirilgan va elektronlar bilan bombardimon qilingan namunaning xarakterli rentgen nurlanishi spektrini tahlil qilishdan foydalanishingiz mumkin - emissiya usuli yoki tahlil qilish. rentgen naychasidan yoki boshqa manbadan qattiq rentgen nurlari bilan nurlangan namunaning ikkilamchi (lyuminestsent) rentgen nurlanishining spektri - lyuminestsent usul.
Emissiya usulining kamchiliklari, birinchi navbatda, namunani rentgen trubkasi anodiga qo'yish va keyin uni vakuum nasoslari bilan haydash zarurati; Shubhasiz, bu usul eruvchan va uchuvchi moddalar uchun mos emas. Ikkinchi kamchilik, hatto o'tga chidamli ob'ektlarning elektron bombardimonidan zarar ko'rishi bilan bog'liq. Floresan usuli bu kamchiliklardan xoli va shuning uchun juda kengroq qo'llanilishiga ega. Floresan usulining afzalligi, shuningdek, bremsstrahlung nurlanishining yo'qligi, bu tahlilning sezgirligini oshiradi. O'lchangan to'lqin uzunliklarini kimyoviy elementlarning spektral chiziqlari jadvallari bilan taqqoslash sifat tahlilining asosini tashkil qiladi va namunaviy moddani tashkil etuvchi turli elementlarning spektral chiziqlari intensivligining nisbiy qiymatlari miqdoriy tahlilning asosini tashkil qiladi. Xarakterli rentgen nurlanishining qo'zg'alish mexanizmini tekshirishdan ma'lum bo'ladiki, u yoki bu qatorning nurlanishi (K yoki L, M va boshqalar) bir vaqtning o'zida paydo bo'ladi va qator ichidagi chiziq intensivligining nisbati doimo doimiy bo'ladi. . Shuning uchun u yoki bu elementning mavjudligi alohida satrlar bilan emas, balki butun bir qator qatorlar bilan belgilanadi (ma'lum elementning mazmunini hisobga olgan holda eng zaiflardan tashqari). Nisbatan engil elementlar uchun K seriyali chiziqlar tahlili qo'llaniladi, og'ir elementlar uchun - L seriyali chiziqlar; turli sharoitlarda (ishlatiladigan asbob-uskunalar va tahlil qilinadigan elementlarga qarab) xarakterli spektrning turli hududlari eng qulay bo'lishi mumkin.
Rentgen spektral tahlilining asosiy xususiyatlari quyidagilardan iborat.
X-nurlarining xarakteristik spektrlarining hatto og'ir elementlar uchun ham soddaligi (optik spektrlarga nisbatan), bu tahlilni soddalashtiradi (chiziqlar sonining kichikligi; ularning nisbiy joylashuvidagi o'xshashlik; tartib raqamining oshishi bilan spektrning tabiiy siljishi mavjud). qisqa to'lqinli mintaqaga, miqdoriy tahlilning qiyosiy soddaligi).
To'lqin uzunliklarining tahlil qilinayotgan element atomlari holatidan (erkin yoki kimyoviy birikmada) mustaqilligi. Buning sababi shundaki, xarakterli rentgen nurlanishining paydo bo'lishi ichki elektron darajalarning qo'zg'alishi bilan bog'liq bo'lib, aksariyat hollarda atomlarning ionlanish darajasiga qarab deyarli o'zgarmaydi.
O'xshashlik tufayli optik diapazondagi spektrlarda kichik farqlarga ega bo'lgan noyob tuproq va boshqa ba'zi elementlarni tahlil qilishda ajratish imkoniyati. elektron tuzilma tashqi qobiqlar va kimyoviy xossalari bilan juda kam farq qiladi.
X-nurli floresan spektroskopiya usuli "buzilmaydi", shuning uchun u yupqa namunalarni - yupqa metall qatlam, folga va boshqalarni tahlil qilishda an'anaviy optik spektroskopiya usulidan ustunlikka ega.
X-nurli lyuminestsent spektrometrlar ayniqsa metallurgiya korxonalarida keng qo'llanila boshlandi, shu jumladan ko'p kanalli spektrometrlar yoki elementlarning (Na yoki Mg dan U gacha) tezkor miqdoriy tahlilini ta'minlaydigan, aniqlangan qiymatning 1% dan kam xatosi, sezgirlik chegarasi. ning 10 -3 ... 10 -4%.
rentgen nurlari
Rentgen nurlanishining spektral tarkibini aniqlash usullari
Spektrometrlar ikki turga bo'linadi: kristall-difraksion va kristalsiz.
Tabiiy difraksion panjara - kristall yordamida rentgen nurlarining spektrga parchalanishi mohiyatan shisha ustidagi davriy chiziqlar ko'rinishidagi sun'iy difraksion panjara yordamida oddiy yorug'lik nurlari spektrini olishga o'xshaydi. Difraksion maksimalni hosil qilish shartini d hkl masofa bilan ajratilgan parallel atom tekisliklari sistemasidan "aks etish" sharti sifatida yozish mumkin.
Sifatli tahlilni o'tkazishda namunadagi ma'lum bir elementning mavjudligini bitta chiziq bo'yicha baholash mumkin - odatda ma'lum bir kristall analizator uchun mos keladigan spektral seriyaning eng qizg'in chizig'i. Kristalli difraksion spektrometrlarning ruxsati davriy sistemadagi o'rnida qo'shni bo'lgan juft elementlarning xarakterli chiziqlarini ajratish uchun etarli. Shu bilan birga, biz turli xil elementlarning turli chiziqlarining bir-biriga mos kelishini, shuningdek, aks ettirishning bir-biriga mos kelishini ham hisobga olishimiz kerak. turli tartib. Analitik chiziqlarni tanlashda ushbu holatni hisobga olish kerak. Shu bilan birga, qurilmaning o'lchamlarini yaxshilash imkoniyatlaridan foydalanish kerak.
Shunday qilib, rentgen nurlari to'lqin uzunligi 10 5 - 10 2 nm bo'lgan ko'rinmas elektromagnit nurlanishdir. Rentgen nurlari ko'rinadigan yorug'lik uchun shaffof bo'lmagan ba'zi materiallarga kirishi mumkin. Ular moddadagi tez elektronlarning sekinlashishi (uzluksiz spektr) va elektronlarning atomning tashqi elektron qavatlaridan ichki qismga (chiziq spektri) o'tishlari paytida chiqariladi. Rentgen nurlanishining manbalari quyidagilardir: rentgen trubkasi, ba'zi radioaktiv izotoplar, tezlatgichlar va elektronni saqlash qurilmalari (sinxrotron nurlanishi). Qabul qiluvchilar - fotoplyonka, lyuminestsent ekranlar, yadroviy nurlanish detektorlari. Rentgen nurlari rentgen nurlari difraksion tahlil, tibbiyot, nuqsonlarni aniqlash, rentgen spektral tahlil va boshqalarda qo'llaniladi.
V.Rentgen kashfiyotining ijobiy tomonlarini ko'rib chiqib, uning zararli biologik ta'sirini qayd etish lozim. Ma'lum bo'lishicha, rentgen nurlanishi kuchli quyosh yonishi (eritema) kabi narsalarni keltirib chiqarishi mumkin, ammo terining chuqurroq va doimiy shikastlanishi bilan birga keladi. Ko'rinadigan yaralar ko'pincha saratonga aylanadi. Ko'p hollarda barmoqlar yoki qo'llar amputatsiya qilinishi kerak edi. O'limlar ham bo'lgan.
Ta'sir qilish vaqti va dozasini kamaytirish, ekranlash (masalan, qo'rg'oshin) va masofadan boshqarish pultlari yordamida terining shikastlanishidan qochish mumkinligi aniqlandi. Ammo rentgen nurlanishining boshqa, uzoq muddatli oqibatlari asta-sekin paydo bo'ldi, ular keyinchalik tasdiqlangan va eksperimental hayvonlarda o'rganilgan. Rentgen nurlari va boshqa ionlashtiruvchi nurlanish (masalan, radioaktiv materiallar chiqaradigan gamma nurlanish) ta'siriga quyidagilar kiradi:
) nisbatan kichik ortiqcha nurlanishdan keyin qon tarkibidagi vaqtinchalik o'zgarishlar;
) uzoq muddatli haddan tashqari nurlanishdan keyin qon tarkibidagi qaytarilmas o'zgarishlar (gemolitik anemiya);
) saraton (shu jumladan leykemiya) bilan kasallanishning ortishi;
) tezroq qarish va erta o'lim;
) kataraktning paydo bo'lishi.
Rentgen nurlanishining inson tanasiga biologik ta'siri nurlanish dozasi darajasi, shuningdek tananing qaysi organi nurlanishga duchor bo'lganligi bilan belgilanadi.
Rentgen nurlanishining inson organizmiga ta'siri haqidagi bilimlarning to'planishi turli xil ma'lumotnoma nashrlarida chop etilgan ruxsat etilgan nurlanish dozalari bo'yicha milliy va xalqaro standartlarni ishlab chiqishga olib keldi.
Rentgen nurlanishining zararli ta'siridan qochish uchun nazorat qilish usullari qo'llaniladi:
) tegishli jihozlarning mavjudligi;
) xavfsizlik qoidalariga rioya etilishini nazorat qilish;
) jihozlardan to'g'ri foydalanish.
1) Blokhin M.A., Rentgen nurlari fizikasi, 2-nashr, M., 1957;
) Blokhin M.A., X-ray spektral tadqiqotlar usullari, M., 1959;
) rentgen nurlari. Shanba. tomonidan tahrirlangan M.A. Blokhina, per. u bilan. va ingliz tili, M., 1960;
) Xaraja F., Rentgen texnologiyasining umumiy kursi, 3-nashr, M. - L., 1966;
) Mirkin L.I., Polikristallarning rentgen strukturaviy tahlili bo'yicha qo'llanma, M., 1961;
) Vainshtein E.E., Kahana M.M., X-ray spektroskopiyasi uchun mos yozuvlar jadvallari, M., 1953 yil.
) rentgen va elektron-optik tahlil. Gorelik S.S., Skakov Yu.A., Rastorguev L.N.: Darslik. Universitetlar uchun qo'llanma. - 4-nashr. Qo'shish. Va qayta ishlangan. - M.: "MISiS", 2002. - 360 b.
1-ilova
Rentgen naychalarining umumiy ko'rinishi
2-ilova
Strukturaviy tahlil uchun rentgen trubkasi diagrammasi
Strukturaviy tahlil qilish uchun rentgen trubasining diagrammasi: 1 - metall anod chashka (odatda tuproqli); 2 - rentgen nurlari emissiyasi uchun berilliy oynalar; 3 - termion katod; 4 - nayning anod qismini katoddan ajratib turuvchi shisha kolba; 5 - katodli terminallar, ularga filament kuchlanishi, shuningdek, yuqori (anodga nisbatan) kuchlanish beriladi; 6 - elektrostatik elektron fokuslash tizimi; 7 - anod (katodga qarshi); 8 - anodli idishni sovutadigan oqim suvining kirish va chiqishi uchun quvurlar.
3-ilova
Moseley diagrammasi
K-, L- va M-seriyali xarakterli rentgen nurlanishi uchun Moseley diagrammasi. Abscissa o'qi Z elementining seriya raqamini, ordinata o'qi esa ( Bilan- yorug'lik tezligi).
4-ilova
Ionizatsiya kamerasi.
1-rasm. Silindrsimon ionlash kamerasining ko'ndalang kesimi: 1 - manfiy elektrod vazifasini bajaradigan silindrsimon kamera tanasi; 2 - musbat elektrod bo'lib xizmat qiluvchi silindrsimon novda; 3 - izolyatorlar.
Guruch. 2. Oqim ionlash kamerasini yoqish sxemasi: V - kamera elektrodlaridagi kuchlanish; G - ionlanish oqimini o'lchaydigan galvanometr.
Guruch. 3. Ionlash kamerasining tok kuchlanish xarakteristikalari.
Guruch. 4. Impuls ionlash kamerasining ulanish sxemasi: C - yig'uvchi elektrodning sig'imi; R - qarshilik.
5-ilova
Ssintilatsiya hisoblagichi.
Ssintilatsiyani hisoblagich sxemasi: yorug'lik kvantlari (fotonlar) fotokatoddan elektronlarni "taqib" qiladi; dinoddan dinodga o'tishda elektron ko'chki ko'payadi.
6-ilova
Geiger-Myuller hisoblagichi.
Guruch. 1. Shisha Geiger-Myuller hisoblagich diagrammasi: 1 - germetik yopilgan shisha naycha; 2 - katod (zanglamaydigan po'lat quvur ustidagi yupqa mis qatlami); 3 - katod chiqishi; 4 - anod (ingichka cho'zilgan ip).
Guruch. 2. Geiger-Myuller hisoblagichini ulash sxemasi.
Guruch. 3. Geiger-Myuller hisoblagichining hisoblash xarakteristikalari.
7-ilova
Proportsional hisoblagich.
Proportsional hisoblagich sxemasi: a - elektronlar siljishi hududi; b - gazni yaxshilash hududi.
8-ilova
Yarimo'tkazgichli detektorlar
Yarimo'tkazgichli detektorlar; Nozik joy soya bilan ta'kidlangan; n - elektron o'tkazuvchanlik bilan yarimo'tkazgichning hududi, p - teshik o'tkazuvchanligi bilan, i - ichki o'tkazuvchanlik bilan; a - silikon sirt to'siqni detektori; b - drift germaniy-litiy planar detektori; c - germaniy-litiy koaksiyal detektori.
