Съвременната медицинска диагностика и лечение на някои заболявания не може да се представи без устройства, които използват свойствата на рентгеновото лъчение. Откриването на рентгеновите лъчи се случи преди повече от 100 години, но дори и сега продължава работата по създаването на нови техники и устройства за минимизиране на отрицателните ефекти на радиацията върху човешкото тяло.

Кой и как е открил рентгеновите лъчи?

При естествени условия рентгеновите потоци са редки и се излъчват само от определени радиоактивни изотопи. Рентгеновите лъчи или рентгеновите лъчи са открити едва през 1895 г. от немския учен Вилхелм Рьонтген. Това откритие стана случайно по време на експеримент за изследване на поведението на светлинните лъчи в условия, близки до вакуума. Експериментът включва катодна газоразрядна тръба с понижено налягане и флуоресцентен екран, който всеки път започва да свети в момента, в който тръбата започне да работи.

Интересувайки се от странния ефект, Рьонтген провежда серия от изследвания, показващи, че полученото лъчение, невидимо за окото, е способно да проникне през различни препятствия: хартия, дърво, стъкло, някои метали и дори през човешкото тяло. Въпреки липсата на разбиране за самата природа на случващото се, дали подобно явление е причинено от генерирането на поток от непознати частици или вълни, беше отбелязана следната закономерност - радиацията лесно преминава през меките тъкани на тялото и много по-трудно чрез твърди живи тъкани и неживи вещества.

Рентген не е първият, който изучава този феномен. В средата на 19 век подобни възможности са изследвани от французина Антоан Мейсън и англичанина Уилям Крукс. Рентген обаче е първият изобретил катодна тръба и индикатор, които могат да се използват в медицината. Той е първият, който публикува научен труд, което му носи титлата на първия Нобелов лауреат сред физиците.

През 1901 г. започва плодотворно сътрудничество между трима учени, които стават бащи-основатели на радиологията и радиологията.

Свойства на рентгеновите лъчи

Рентгеновите лъчи са част от общия спектър на електромагнитното излъчване. Дължината на вълната е между гама и ултравиолетовите лъчи. Рентгеновите лъчи имат всички обичайни вълнови свойства:

• дифракция;
• пречупване;
• намеса;
• скорост на разпространение (тя е равна на светлината).

За изкуствено генериране на поток от рентгенови лъчи се използват специални устройства - рентгенови тръби. Рентгеновото лъчение възниква поради контакта на бързи електрони от волфрам с вещества, изпаряващи се от горещия анод. На фона на взаимодействието се появяват електромагнитни вълни с малка дължина, разположени в спектъра от 100 до 0,01 nm и в енергийния диапазон 100-0,1 MeV. Ако дължината на вълната на лъчите е по-малка от 0,2 nm, това е твърдо лъчение, ако дължината на вълната е по-голяма от тази стойност, те се наричат ​​меки рентгенови лъчи.

Показателно е, че кинетичната енергия, произтичаща от контакта на електроните и анодното вещество, се превръща 99% в топлинна енергия и само 1% е рентгенова енергия.

Рентгеново лъчение – спирачно и характеристично

Рентгеновото лъчение е суперпозиция на два вида лъчи - спирачно и характеристично. Те се генерират в тръбата едновременно. Следователно рентгеновото облъчване и характеристиките на всяка конкретна рентгенова тръба - нейният спектър на излъчване - зависят от тези показатели и представляват тяхното припокриване.

Bremsstrahlung или непрекъснатите рентгенови лъчи са резултат от забавянето на електроните, изпарени от волфрамова нишка.

Характеристичните или линейни рентгенови лъчи се образуват в момента на преструктуриране на атомите на веществото на анода на рентгеновата тръба. Дължината на вълната на характеристичните лъчи зависи пряко от атомния номер на химическия елемент, използван за направата на анода на тръбата.

Изброените свойства на рентгеновите лъчи им позволяват да се използват на практика:

• невидимост за обикновени очи;
• висока проникваща способност през живи тъкани и неживи материали, които не пропускат лъчи от видимия спектър;
• йонизиращ ефект върху молекулярните структури.

Принципи на рентгеновото изображение

Свойствата на рентгеновите лъчи, на които се основава изобразяването, е способността да се разлагат или да предизвикват светене на определени вещества.

Рентгеновото облъчване предизвиква флуоресцентно сияние в кадмиевите и цинковите сулфиди - зелено, а в калциевия волфрамат - синьо. Това свойство се използва в медицинските рентгенови образни техники и също така увеличава функционалността на рентгеновите екрани.

Фотохимичният ефект на рентгеновите лъчи върху фоточувствителните сребърнохалогенни материали (експозиция) дава възможност за диагностика - правене на рентгенови снимки. Това свойство се използва и при измерване на общата доза, получена от лаборантите в рентгенови кабинети. Дозиметрите за тяло съдържат специални чувствителни ленти и индикатори. Йонизиращият ефект на рентгеновото лъчение дава възможност да се определят качествените характеристики на получените рентгенови лъчи.

Еднократното излагане на радиация от конвенционалните рентгенови лъчи увеличава риска от рак само с 0,001%.

Области, където се използват рентгенови лъчи

Използването на рентгенови лъчи е допустимо в следните отрасли:

1. Безопасност. Стационарни и преносими устройства за откриване на опасни и забранени предмети на летища, митници или на многолюдни места.
2. Химическа промишленост, металургия, археология, архитектура, строителство, реставрация - за откриване на дефекти и извършване на химичен анализ на веществата.
3. Астрономия. Помага за наблюдение на космически тела и явления с помощта на рентгенови телескопи.
4. Военна индустрия. За разработване на лазерни оръжия.

Основното приложение на рентгеновото лъчение е в областта на медицината. Днес разделът на медицинската радиология включва: лъчева диагностика, лъчелечение (рентгенова терапия), радиохирургия. Медицинските университети изготвят високоспециализирани специалисти – рентгенолози.

Рентгенова радиация - вреда и полза, въздействие върху тялото

Високата проникваща способност и йонизиращият ефект на рентгеновите лъчи могат да причинят промени в структурата на клетъчната ДНК и следователно представляват опасност за хората. Вредата от рентгеновите лъчи е правопропорционална на получената доза радиация. Различните органи реагират на радиация в различна степен. Най-податливите включват:

• костен мозък и костна тъкан;
• леща на окото;
• щитовидна жлеза;
• млечни и репродуктивни жлези;
• белодробна тъкан.

Неконтролираното използване на рентгеново облъчване може да причини обратими и необратими патологии.

Последици от рентгеновото облъчване:

• увреждане на костния мозък и появата на патологии на хемопоетичната система - еритроцитопения, тромбоцитопения, левкемия;
• увреждане на лещата с последващо развитие на катаракта;
• клетъчни мутации, които са наследени;
• развитие на рак;
• получаване на радиационни изгаряния;
• развитие на лъчева болест.

важно! За разлика от радиоактивните вещества, рентгеновите лъчи не се натрупват в тъканите на тялото, което означава, че не е необходимо рентгеновите лъчи да бъдат отстранени от тялото. Вредното действие на рентгеновото лъчение приключва с изключване на медицинското изделие.

Използването на рентгеново лъчение в медицината е допустимо не само за диагностични (травматология, стоматология), но и за терапевтични цели:

• Рентгеновите лъчи в малки дози стимулират метаболизма в живите клетки и тъкани;
• определени ограничаващи дози се използват за лечение на онкологични и доброкачествени новообразувания.

Методи за диагностициране на патологии с помощта на рентгенови лъчи

Радиодиагностиката включва следните техники:

1. Флуороскопията е изследване, по време на което се получава изображение на флуоресцентен екран в реално време. Наред с класическото получаване на изображение на част от тялото в реално време, днес съществуват технологии за рентгеново телевизионно трансилюминиране - изображението се прехвърля от флуоресцентен екран на телевизионен монитор, разположен в друга стая. Разработени са няколко цифрови метода за обработка на полученото изображение, последвано от прехвърлянето му от екрана на хартия.
2. Флуорографията е най-евтиният метод за изследване на гръдните органи, който се състои в вземане на изображение в намален мащаб от 7x7 cm, въпреки вероятността от грешка, това е единственият начин за провеждане на масово годишно изследване на населението. Методът не е опасен и не изисква извеждане на получената доза облъчване от тялото.
3. Рентгенографията е получаването на обобщено изображение върху филм или хартия за изясняване на формата на орган, неговата позиция или тон. Може да се използва за оценка на перисталтиката и състоянието на лигавиците. Ако има избор, тогава сред съвременните рентгенови устройства не трябва да се дава предпочитание нито на цифрови устройства, където потокът на рентгеновите лъчи може да бъде по-висок от този на старите устройства, а на нискодозови рентгенови устройства с директен плосък полупроводникови детектори. Те ви позволяват да намалите натоварването на тялото с 4 пъти.
4. Компютърната рентгенова томография е техника, която използва рентгенови лъчи за получаване на необходимия брой изображения на участъци от избран орган. Сред многото разновидности на съвременни CT устройства, компютърните томографи с ниска доза и висока разделителна способност се използват за серия от повтарящи се изследвания.

Лъчетерапия

Рентгеновата терапия е локален метод на лечение. Най-често методът се използва за унищожаване на ракови клетки. Тъй като ефектът е сравним с хирургично отстраняване, този метод на лечение често се нарича радиохирургия.

Днес рентгеновото лечение се извършва по следните начини:

1. Външно (протонна терапия) - радиационен лъч навлиза в тялото на пациента отвън.
2. Вътрешна (брахитерапия) - използването на радиоактивни капсули чрез имплантирането им в тялото, поставянето им по-близо до раковия тумор. Недостатъкът на този метод на лечение е, че докато капсулата не бъде извадена от тялото, пациентът трябва да бъде изолиран.

Тези методи са щадящи и използването им в някои случаи е за предпочитане пред химиотерапията. Тази популярност се дължи на факта, че лъчите не се натрупват и не изискват отстраняване от тялото, те имат селективен ефект, без да засягат други клетки и тъкани.

Безопасна граница на излагане на рентгенови лъчи

Този показател за нормата на допустимата годишна експозиция има свое име - генетично значима еквивалентна доза (GSD). Този показател няма ясни количествени стойности.

1. Този показател зависи от възрастта на пациента и желанието му да има деца в бъдеще.
2. Зависи от това кои органи са изследвани или лекувани.
3. GZD се влияе от нивото на естествения радиоактивен фон в района, където живее човек.

Днес са в сила следните средни GZD стандарти:

• нивото на облъчване от всички източници, с изключение на медицинските, и без отчитане на естествения радиационен фон - 167 mrem годишно;
• нормата за годишен медицински преглед е не по-висока от 100 мрем годишно;
• общата безопасна стойност е 392 mrem на година.

Рентгеновото лъчение не изисква отстраняване от тялото и е опасно само при интензивно и продължително излагане. Съвременното медицинско оборудване използва нискоенергийно облъчване с кратка продължителност, така че използването му се счита за относително безвредно.

Въпреки че учените са открили ефекта на рентгеновите лъчи едва от 1890 г., медицинската употреба на рентгеновите лъчи за тази природна сила напредва бързо. Днес, в полза на човечеството, рентгеновото електромагнитно лъчение се използва в медицината, академичните среди и индустрията, както и за генериране на електричество.

Освен това радиацията има полезни приложения в области като селското стопанство, археологията, космоса, правоприлагането, геологията (включително минното дело) и много други дейности, дори колите се разработват с помощта на феномена на ядреното делене.

Медицински приложения на рентгеновите лъчи

В здравните заведения лекарите и зъболекарите използват различни ядрени материали и процедури за диагностициране, наблюдение и лечение на широк спектър от метаболитни процеси и заболявания в човешкото тяло. В резултат на това медицинските процедури с използване на лъчи са спасили хиляди животи чрез откриване и лечение на заболявания, вариращи от свръхактивна щитовидна жлеза до рак на костите.

Най-честата от тези медицински процедури включва използването на лъчи, които могат да преминат през нашата кожа. Когато се направи изображение, изглежда, че нашите кости и други структури хвърлят сенки, защото са по-плътни от кожата ни и тези сенки могат да бъдат открити на филм или екран на монитор. Ефектът е подобен на поставянето на молив между лист хартия и светлина. Сянката на молива ще се вижда върху листа хартия. Разликата е, че лъчите са невидими, така че е необходим записващ елемент, нещо като фотолента. Това позволява на лекарите и зъболекарите да оценят използването на рентгенови лъчи, когато видят счупени кости или проблеми със зъбите.

Използването на рентгеново лъчение за медицински цели

Използването на рентгеново лъчение по целенасочен начин за терапевтични цели не е само за откриване на увреждане. Когато се използва специално, той е предназначен да убие раковата тъкан, да намали размера на тумора или да намали болката. Например радиоактивният йод (по-специално йод-131) често се използва за лечение на рак на щитовидната жлеза, състояние, което засяга много хора.

Устройствата, използващи това свойство, също се свързват с компютри и сканират, наречени: компютърна аксиална томография или компютърна томография.

Тези инструменти предоставят на лекарите цветни изображения, които показват очертанията и детайлите на вътрешните органи. Помага на лекарите да открият и идентифицират тумори, аномалии в размера или други физиологични или функционални проблеми на органите.
Освен това болниците и радиологичните центрове извършват милиони процедури годишно. При такива процедури лекарите освобождават леко радиоактивни вещества в телата на пациентите, за да изследват определени вътрешни органи, като панкреас, бъбреци, щитовидна жлеза, черен дроб или мозък, за да диагностицират клинични състояния.

През 1895 г. немският физик Рентген, провеждайки експерименти върху преминаването на ток между два електрода във вакуум, открива, че екран, покрит с луминесцентно вещество (бариева сол), свети, въпреки че разрядната тръба е покрита с черен картонен екран - това е как радиацията, проникваща през непрозрачни бариери, наречена рентгенови лъчи рентгенови лъчи. Открито е, че рентгеновото лъчение, невидимо за хората, се абсорбира в непрозрачни обекти толкова по-силно, колкото по-висок е атомният номер (плътност) на бариерата, така че рентгеновите лъчи лесно преминават през меките тъкани на човешкото тяло, но се задържат от костите на скелета. Източници на мощни рентгенови лъчи са проектирани да позволяват на човек да изследва метални части и да открива вътрешни дефекти в тях.

Германският физик Лауе предположи, че рентгеновите лъчи са същото електромагнитно излъчване като лъчите на видимата светлина, но с по-къса дължина на вълната и всички закони на оптиката са приложими към тях, включително възможността за дифракция. В оптиката на видимата светлина дифракцията на елементарно ниво може да се представи като отражение на светлината от система от линии - дифракционна решетка, което се случва само под определени ъгли, като ъгълът на отражение на лъчите е свързан с ъгъла на падане , разстоянието между линиите на дифракционната решетка и дължината на вълната на падащото лъчение. За да възникне дифракция, разстоянието между линиите трябва да е приблизително равно на дължината на вълната на падащата светлина.

Лауе предположи, че рентгеновите лъчи имат дължина на вълната, близка до разстоянието между отделните атоми в кристалите, т.е. атомите в кристала създават дифракционна решетка за рентгенови лъчи. Рентгеновите лъчи, насочени към повърхността на кристала, се отразяват върху фотографската плака, както е предвидено от теорията.

Всякакви промени в позицията на атомите влияят на дифракционната картина и чрез изследване на рентгеновата дифракция можете да разберете подреждането на атомите в кристала и промяната в това подреждане при всяко физическо, химично и механично въздействие върху кристала.

Днес рентгеновият анализ се използва в много области на науката и техниката, с негова помощ се определя разположението на атомите в съществуващи материали и се създават нови материали със зададена структура и свойства. Последните постижения в тази област (наноматериали, аморфни метали, композитни материали) създават поле за дейност за следващите научни поколения.

Възникване и свойства на рентгеновото лъчение

Източникът на рентгенови лъчи е рентгенова тръба, която има два електрода - катод и анод. Когато катодът се нагрее, възниква емисия на електрони; електроните, излизащи от катода, се ускоряват от електрическото поле и удрят повърхността на анода. Това, което отличава една рентгенова тръба от конвенционалната радиотръба (диод), е главно нейното по-високо ускоряващо напрежение (повече от 1 kV).

Когато електронът напусне катода, електрическото поле го принуждава да лети към анода, докато скоростта му непрекъснато нараства; електронът носи магнитно поле, силата на което се увеличава с увеличаване на скоростта на електрона. Достигайки повърхността на анода, електронът рязко се забавя и се появява електромагнитен импулс с дължина на вълната в определен интервал (тормозно лъчение). Разпределението на интензитета на радиацията по дължини на вълните зависи от материала на анода на рентгеновата тръба и приложеното напрежение, докато от страната на късите вълни тази крива започва с определен праг на минимална дължина на вълната, в зависимост от приложеното напрежение. Комбинацията от лъчи с всички възможни дължини на вълната образува непрекъснат спектър, а дължината на вълната, съответстваща на максималния интензитет, е 1,5 пъти по-голяма от минималната дължина на вълната.

С увеличаване на напрежението рентгеновият спектър се променя драстично поради взаимодействието на атомите с високоенергийни електрони и кванти на първичните рентгенови лъчи. Атомът съдържа вътрешни електронни обвивки (енергийни нива), чийто брой зависи от атомния номер (обозначен с буквите K, L, M и т.н.) Електроните и първичните рентгенови лъчи изхвърлят електрони от едно енергийно ниво на друго. Възниква метастабилно състояние и за прехода към стабилно състояние е необходим скок на електрони в обратна посока. Този скок е придружен от освобождаване на енергиен квант и появата на рентгеново лъчение. За разлика от рентгеновите лъчи с непрекъснат спектър, това лъчение има много тесен диапазон от дължини на вълните и висок интензитет (характерно лъчение) ( cm. ориз.). Броят на атомите, които определят интензитета на характеристичното излъчване, е много голям, например за рентгенова тръба с меден анод при напрежение 1 kV и ток 15 mA, 10 14 –10 15 атома произвеждат характеристика; радиация за 1 s. Тази стойност се изчислява като съотношението на общата мощност на рентгеновото лъчение към енергията на рентгеновия квант от K-черупката (K-серия от рентгеново характеристично лъчение). Общата мощност на рентгеновото лъчение е само 0,1% от консумираната мощност, останалата част се губи главно поради преобразуване в топлина.

Поради високия си интензитет и тесния обхват на дължината на вълната, характеристичните рентгенови лъчи са основният тип радиация, използвана в научни изследвания и контрол на процеси. Едновременно с лъчите от серия K се генерират лъчи от серия L и M, които имат значително по-дълги дължини на вълната, но използването им е ограничено. K-серията има два компонента с близки дължини на вълната a и b, докато интензитетът на b-компонента е 5 пъти по-малък от a. От своя страна а-компонентът се характеризира с две много близки дължини на вълната, интензитетът на едната от които е 2 пъти по-голям от другия. За получаване на лъчение с една дължина на вълната (монохроматично лъчение) са разработени специални методи, които използват зависимостта на абсорбцията и дифракцията на рентгеновите лъчи от дължината на вълната. Увеличаването на атомния номер на даден елемент е свързано с промяна в характеристиките на електронните обвивки и колкото по-висок е атомният номер на анодния материал на рентгеновата тръба, толкова по-къса е дължината на вълната от K-серията. Най-широко използвани са тръбите с аноди, изработени от елементи с атомни номера от 24 до 42 (Cr, Fe, Co, Cu, Mo) и дължини на вълните от 2,29 до 0,712 A (0,229 - 0,712 nm).

В допълнение към рентгеновата тръба, източници на рентгеново лъчение могат да бъдат радиоактивни изотопи, някои могат директно да излъчват рентгенови лъчи, други излъчват електрони и a-частици, които генерират рентгенови лъчи при бомбардиране на метални цели. Интензитетът на рентгеновото излъчване от радиоактивни източници обикновено е много по-малък от рентгеновата тръба (с изключение на радиоактивния кобалт, който се използва при дефектоскопия и произвежда излъчване с много къса дължина на вълната - g-лъчение), те са малки по размер и не изискват електричество. Синхротронните рентгенови лъчи се произвеждат в електронни ускорители; дължината на вълната на това лъчение е значително по-дълга от тази, получена в рентгеновите тръби (меки рентгенови лъчи), а интензитетът му е с няколко порядъка по-висок от интензитета на радиацията на рентгеновите лъчи. тръби. Съществуват и естествени източници на рентгеново лъчение. В много минерали са открити радиоактивни примеси и е регистрирано рентгеново излъчване от космически обекти, включително звезди.

Взаимодействие на рентгенови лъчи с кристали

При рентгенови изследвания на материали с кристална структура се анализират интерференционни модели в резултат на разсейването на рентгенови лъчи от електрони, принадлежащи към атомите на кристалната решетка. Атомите се считат за неподвижни, техните топлинни вибрации не се вземат предвид и всички електрони на един и същи атом се считат за концентрирани в една точка - възел на кристалната решетка.

За да се изведат основните уравнения за рентгенова дифракция в кристал, се разглежда интерференцията на лъчи, разпръснати от атоми, разположени по права линия в кристалната решетка. Плоска вълна от монохроматично рентгеново лъчение пада върху тези атоми под ъгъл, чийто косинус е равен на 0 . Законите за интерференция на лъчи, разпръснати от атоми, са подобни на тези, съществуващи за дифракционна решетка, която разпръсква светлинно лъчение във видимия диапазон на дължината на вълната. За да се сумират амплитудите на всички вибрации на голямо разстояние от атомния ред, е необходимо и достатъчно разликата в пътищата на лъчите, идващи от всяка двойка съседни атоми, да съдържа цяло число дължини на вълните. Когато разстоянието между атомите Атова състояние изглежда така:

А(а – а 0) = hл,

където a е косинусът на ъгъла между атомния ред и отклонения лъч, ч –цяло число. Във всички посоки, които не отговарят на това уравнение, лъчите не се разпространяват. Така разсеяните лъчи образуват система от коаксиални конуси, чиято обща ос е атомният ред. Следите от конуси в равнина, успоредна на атомния ред, са хиперболи, а в равнина, перпендикулярна на реда, те са кръгове.

Когато лъчите падат под постоянен ъгъл, полихроматичното (бяло) излъчване се разлага на спектър от лъчи, отклонени под фиксирани ъгли. По този начин атомната серия е спектрограф за рентгенови лъчи.

Обобщението към двумерна (плоска) атомна решетка и след това към триизмерна обемна (пространствена) кристална решетка дава още две подобни уравнения, които включват ъглите на падане и отражение на рентгеновото лъчение и разстоянията между атомите в три посоки. Тези уравнения се наричат ​​уравнения на Лауе и формират основата на рентгеновия дифракционен анализ.

Амплитудите на лъчите, отразени от успоредни атомни равнини, се сумират и т.н. броят на атомите е много голям, отразената радиация може да бъде открита експериментално. Условието на отражение се описва от уравнението на Wulff–Bragg2d sinq = nl, където d е разстоянието между съседни атомни равнини, q е ъгълът на наклон между посоката на падащия лъч и тези равнини в кристала, l е дължината на вълната на рентгеново лъчение, n е цяло число, наречено ред на отражение. Ъгълът q е ъгълът на падане по отношение конкретно на атомните равнини, които не съвпадат непременно по посока с повърхността на изследваната проба.

Разработени са няколко метода за рентгенов дифракционен анализ, като се използва както лъчение с непрекъснат спектър, така и монохроматично лъчение. Изследваният обект може да бъде неподвижен или въртящ се, може да се състои от един кристал (монокристал) или много (поликристално излъчване може да се регистрира с помощта на плосък или цилиндричен рентгенов филм или рентгенов детектор, движещ се около обиколката); но във всички случаи по време на експеримента и интерпретацията на резултатите се използва уравнението на Wulff–Bragg.

Рентгенов анализ в науката и технологиите

С откриването на рентгеновата дифракция изследователите имаха на разположение метод, който направи възможно без микроскоп да се изследва подреждането на отделните атоми и промените в това подреждане под външни влияния.

Основното приложение на рентгеновите лъчи във фундаменталната наука е структурният анализ, т.е. установяване на пространственото разположение на отделните атоми в кристала. За целта се отглеждат единични кристали и се извършва рентгенов анализ, като се изследват както местата, така и интензитетите на отраженията. Вече са определени структурите не само на металите, но и на сложните органични вещества, в които елементарните клетки съдържат хиляди атоми.

В минералогията с рентгенов анализ са установени структурите на хиляди минерали и са създадени експресни методи за анализ на минерални суровини.

Металите имат сравнително проста кристална структура и рентгеновият метод позволява да се изследват нейните промени по време на различни технологични обработки и да се създаде физическата основа на новите технологии.

Фазовият състав на сплавите се определя от местоположението на линиите върху рентгеновите дифракционни карти, броят, размерът и формата на кристалите се определят от тяхната ширина, а ориентацията на кристалите (текстурата) се определя от интензитета. разпределение в дифракционния конус.

С помощта на тези техники се изучават процесите по време на пластична деформация, включително кристална фрагментация, възникване на вътрешни напрежения и несъвършенства в кристалната структура (дислокации). При нагряване на деформираните материали се изследва освобождаването на напрежението и растежа на кристалите (рекристализация).

Рентгеновият анализ на сплавите определя състава и концентрацията на твърдите разтвори. Когато се появи твърд разтвор, междуатомните разстояния и следователно разстоянията между атомните равнини се променят. Тези промени са малки, така че са разработени специални прецизни методи за измерване на периодите на кристалната решетка с точност с два порядъка по-висока от точността на измерване при използване на конвенционални рентгенови методи за изследване. Комбинацията от прецизни измервания на периодите на кристалната решетка и фазов анализ прави възможно конструирането на границите на фазовите области във фазовата диаграма. Рентгеновият метод може също да открие междинни състояния между твърди разтвори и химични съединения - подредени твърди разтвори, в които атомите на примесите не са разположени произволно, както в твърдите разтвори, и в същото време не са с триизмерен ред, както в химичните съединения. Рентгеновите дифракционни модели на подредени твърди разтвори съдържат допълнителни линии; интерпретацията на рентгеновите дифракционни модели показва, че примесните атоми заемат определени позиции в кристалната решетка, например във върховете на куба.

Когато сплав, която не претърпява фазови трансформации, се охлажда, може да възникне свръхнаситен твърд разтвор и при по-нататъшно нагряване или дори задържане при стайна температура, твърдият разтвор се разлага с освобождаване на частици от химично съединение. Това е ефектът от стареенето и се вижда на рентгеновите снимки като промяна в позицията и ширината на линиите. Изследванията на стареенето са особено важни за сплави от цветни метали, например стареенето трансформира мека, закалена алуминиева сплав в издръжлив структурен материал дуралуминий.

Най-голямо технологично значение имат рентгеновите изследвания на термичната обработка на стоманата. При закаляване (бързо охлаждане) на стомана възниква бездифузионен фазов преход аустенит-мартензит, което води до промяна на структурата от кубична към тетрагонална, т.е. елементарната клетка приема формата на правоъгълна призма. На рентгенови снимки това се проявява като разширяване на линиите и разделяне на някои линии на две. Причините за този ефект са не само промяна в кристалната структура, но и възникването на големи вътрешни напрежения поради термодинамичната неравновесност на мартензитната структура и внезапното охлаждане. При темпериране (нагряване на закалена стомана) линиите на рентгеновите дифракционни модели се стесняват, това е свързано с връщане към равновесната структура.

През последните години рентгеновите изследвания на обработката на материали с концентрирани енергийни потоци (лазерни лъчи, ударни вълни, неутрони, електронни импулси) придобиха голямо значение; те изискват нови техники и създават нови рентгенови ефекти. Например, когато лазерните лъчи действат върху метали, нагряването и охлаждането се случват толкова бързо, че по време на охлаждането кристалите в метала имат време да нараснат само до размери на няколко елементарни клетки (нанокристали) или изобщо нямат време да възникнат. След охлаждане такъв метал изглежда като обикновен метал, но не дава ясни линии на рентгеновата дифракционна картина, а отразените рентгенови лъчи се разпределят в целия диапазон от ъгли на пасване.

След облъчване с неутрони се появяват допълнителни петна (дифузни максимуми) върху рентгеновите дифракционни модели. Радиоактивното разпадане причинява и специфични рентгенови ефекти, свързани с промени в структурата, както и факта, че самата изследвана проба се превръща в източник на рентгеново лъчение.

Основни свойства на рентгеновото лъчение

1. Голяма проникваща и йонизираща способност.

2. Не се отклонява от електрически и магнитни полета.

3. Имат фотохимичен ефект.

4. Кара веществата да светят.

5. Отражение, пречупване и дифракция като във видимото лъчение.

6. Имат биологичен ефект върху живите клетки.

1. Взаимодействие с материята

Дължината на вълната на рентгеновите лъчи е сравнима с размера на атомите, така че няма материал, от който да се направи рентгенова леща. Освен това, когато пада върху повърхността перпендикулярно, рентгеновите лъчи почти не се отразяват. Въпреки това в рентгеновата оптика са открити методи за конструиране на оптични елементи за рентгенови лъчи. По-специално се оказа, че диамантът ги отразява добре.

Рентгеновите лъчи могат да проникнат през материята и различните вещества ги абсорбират по различен начин. Абсорбцията на рентгеновите лъчи е най-важното им свойство в рентгеновата фотография. Интензитетът на рентгеновите лъчи намалява експоненциално в зависимост от пътя, изминат в абсорбиращия слой (I = I0e-kd, където d е дебелината на слоя, коефициентът k е пропорционален на Z³λ³, Z е атомният номер на елемента, λ е дължината на вълната).

Абсорбцията възниква в резултат на фотоабсорбция (фотоефект) и комптоново разсейване:

Фотоабсорбцията се отнася до процеса на фотон, който избива електрон от обвивката на атом, което изисква енергията на фотона да бъде по-голяма от определена минимална стойност. Ако разгледаме вероятността от събитие на абсорбция в зависимост от енергията на фотона, тогава когато се достигне определена енергия, тя (вероятността) рязко нараства до максималната си стойност. За по-високи енергийни стойности вероятността намалява непрекъснато. Поради тази зависимост казват, че има граница на усвояване. Мястото на избития при акта на поглъщане електрон се заема от друг електрон и се излъчва лъчение с по-ниска енергия на фотона, т.нар. процес на флуоресценция.

Рентгеновият фотон може да взаимодейства не само със свързани електрони, но и със свободни и слабо свързани електрони. Получава се разсейване на фотони от електрони – т.нар. Комптъново разсейване. В зависимост от ъгъла на разсейване дължината на вълната на фотона се увеличава с известно количество и съответно енергията намалява. Комптъновото разсейване, в сравнение с фотоабсорбцията, става доминиращо при по-високи фотонни енергии.

В допълнение към горните процеси съществува и друга фундаментална възможност за поглъщане - поради появата на двойки електрон-позитрон. Това обаче изисква енергии от повече от 1,022 MeV, които са извън горепосочената граница на емисиите на рентгенови лъчи (<250 кэВ). Однако при другом подходе, когда "ренгеновским" называется излучение, возникшее при взаимодействии электрона и ядра или только электронов, такой процесс имеет место быть. Кроме того, очень жесткое рентгеновское излучение с энергией кванта более 1 МэВ, способно вызвать Ядерный фотоэффект.

[редактиране]

2. Биологични ефекти

Рентгеновото лъчение е йонизиращо. Той засяга тъканите на живите организми и може да причини лъчева болест, радиационни изгаряния и злокачествени тумори. Поради тази причина трябва да се вземат предпазни мерки при работа с рентгенови лъчи. Смята се, че щетите са правопропорционални на погълнатата доза радиация. Рентгеновото лъчение е мутагенен фактор.

[редактиране]

3. Регистрация

Луминисцентен ефект. Рентгеновите лъчи могат да предизвикат светене (флуоресценция) на някои вещества. Този ефект се използва в медицинската диагностика по време на флуороскопия (наблюдение на изображение на флуоресцентен екран) и рентгенова фотография (радиография). Медицинските фотографски филми обикновено се използват в комбинация с усилващи екрани, които съдържат рентгенови люминофори, които светят под въздействието на рентгеновите лъчи и осветяват фоточувствителната емулсия. Методът за получаване на изображения в реален размер се нарича радиография. При флуорография изображението се получава в намален мащаб. Луминесцентно вещество (сцинтилатор) може да бъде оптично свързано с електронен детектор на светлинно лъчение (фотоумножител, фотодиод и др.), Полученото устройство се нарича сцинтилационен детектор. Тя ви позволява да записвате отделни фотони и да измервате тяхната енергия, тъй като енергията на сцинтилационна светкавица е пропорционална на енергията на погълнатия фотон.

Фотографски ефект. Рентгеновите лъчи, също като обикновената светлина, могат директно да осветяват фотографска емулсия. Въпреки това, без флуоресцентен слой, това изисква 30-100 пъти експозиция (т.е. доза). Предимството на този метод (известен като рентгенография без екран) е, че изображението е по-рязко.

В полупроводниковите детектори рентгеновите лъчи произвеждат двойки електрон-дупка в pn прехода на диод, свързан в посоката на блокиране. В този случай протича малък ток, чиято амплитуда е пропорционална на енергията и интензитета на падащото рентгеново лъчение. В импулсен режим е възможно да се записват отделни рентгенови фотони и да се измерва тяхната енергия.

Индивидуалните рентгенови фотони могат също да бъдат записани с помощта на пълни с газ детектори за йонизиращо лъчение (брояч на Гайгер, пропорционална камера и др.).

Приложение

С помощта на рентгенови лъчи можете да „просветите“ човешкото тяло, в резултат на което можете да получите изображение на кости, а с модерни устройства и вътрешни органи (вижте също рентгеново изследване). Това използва факта, че елементът калций (Z=20), който се намира предимно в костите, има атомен номер, който е много по-голям от атомния номер на елементите, които изграждат меките тъкани, а именно водород (Z=1), въглерод (Z=6), азот (Z=7), кислород (Z=8). В допълнение към конвенционалните устройства, които осигуряват двуизмерна проекция на изследвания обект, има компютърни томографи, които позволяват да се получи триизмерно изображение на вътрешните органи.

Откриването на дефекти в продуктите (релси, заварки и др.) с помощта на рентгеново лъчение се нарича рентгеново откриване на дефекти.

В науката за материалите, кристалографията, химията и биохимията рентгеновите лъчи се използват за изясняване на структурата на веществата на атомно ниво с помощта на рентгеново дифракционно разсейване (рентгенова дифракция). Добре известен пример е определянето на структурата на ДНК.

Освен това химичният състав на веществото може да се определи с помощта на рентгенови лъчи. В електроннолъчева микросонда (или в електронен микроскоп) анализираното вещество се облъчва с електрони, докато атомите се йонизират и излъчват характерно рентгеново лъчение. Вместо електрони могат да се използват рентгенови лъчи. Този аналитичен метод се нарича рентгенофлуоресцентен анализ.

На летищата активно се използват рентгенови телевизионни интроскопи, които позволяват да се види съдържанието на ръчния багаж и багажа, за да се открият визуално опасни обекти на екрана на монитора.

Рентгеновата терапия е раздел от лъчевата терапия, който обхваща теорията и практиката на терапевтичното използване на рентгенови лъчи, генерирани при напрежение на рентгеновата тръба 20-60 kV и фокусно разстояние на кожата 3-7 cm (лъчетерапия на късо разстояние) или при напрежение 180-400 kV и кожно-фокусно разстояние 30-150 cm (външна лъчетерапия).

Рентгеновата терапия се провежда предимно при повърхностни тумори и при някои други заболявания, включително кожни (ултрамеки рентгенови лъчи Bucca).

[редактиране]

Естествени рентгенови лъчи

На Земята електромагнитното излъчване в диапазона на рентгеновите лъчи се образува в резултат на йонизацията на атомите от радиация, възникваща по време на радиоактивен разпад, в резултат на ефекта на Комптон на гама-лъчение, възникващ по време на ядрени реакции, а също и от космическо излъчване . Радиоактивният разпад също води до директно излъчване на рентгенови кванти, ако причинява пренареждане на електронната обвивка на разпадащия се атом (например по време на улавяне на електрони). Рентгеновото лъчение, което се появява на други небесни тела, не достига земната повърхност, тъй като се абсорбира напълно от атмосферата. Изследва се от сателитни рентгенови телескопи като Chandra и XMM-Newton.

ЛЕКЦИЯ

РЕНТГЕН

Същност на рентгеновите лъчи

Спирачно рентгеново лъчение, неговите спектрални свойства.

Характеристика на рентгеновото излъчване (за справка).

Взаимодействие на рентгеновото лъчение с веществото.

Физически основи на използването на рентгеново лъчение в медицината.

Рентгеновите лъчи (X - лъчи) са открити от К. Рентген, който през 1895 г. става първият Нобелов лауреат по физика.

Същност на рентгеновите лъчи

Рентгеново лъчение – електромагнитни вълни с дължина от 80 до 10–5 nm. Дълговълновото рентгеново лъчение се припокрива с късовълново UV лъчение, а късовълновото рентгеново лъчение се припокрива с дълговълново  лъчение.

Рентгеновите лъчи се произвеждат в рентгенови тръби. Фиг.1.

К – катод

1 – електронен лъч

2 – рентгеново лъчение

ориз. 1. Устройство за рентгенова тръба.

Тръбата е стъклена колба (с възможно висок вакуум: налягането в нея е около 10–6 mm Hg) с два електрода: анод А и катод К, към които се прилага високо напрежение U (няколко хиляди волта). Катодът е източник на електрони (поради явлението термоелектронна емисия). Анодът е метален прът, който има наклонена повърхност, за да насочи полученото рентгеново лъчение под ъгъл спрямо оста на тръбата. Изработен е от силно топлопроводим материал за разсейване на топлината, генерирана от електронно бомбардиране. В скосения край има плоча от огнеупорен метал (например волфрам).

Силното нагряване на анода се дължи на факта, че по-голямата част от електроните в катодния лъч, достигайки до анода, изпитват многобройни сблъсъци с атоми на веществото и им предават голяма енергия.

Под въздействието на високо напрежение, електроните, излъчени от нишката на горещия катод, се ускоряват до високи енергии. Кинетичната енергия на електрона е mv 2 /2. Тя е равна на енергията, която придобива при движение в електростатичното поле на тръбата:

mv 2 /2 = eU (1)

където m, e са масата и зарядът на електрона, U е ускоряващото напрежение.

Процесите, водещи до появата на спирачно рентгеново лъчение, се дължат на интензивно забавяне на електроните в анодното вещество от електростатичното поле на атомното ядро ​​и атомните електрони.

Механизмът на възникване може да бъде представен по следния начин. Движещите се електрони са определен ток, който образува собствено магнитно поле. Забавянето на електроните е намаляване на силата на тока и съответно промяна в индукцията на магнитното поле, което ще доведе до появата на променливо електрическо поле, т.е. появата на електромагнитна вълна.

Така, когато заредена частица лети в материята, тя се забавя, губи своята енергия и скорост и излъчва електромагнитни вълни.

Спектрални свойства на рентгеновите спирачни лъчи .

Така че, в случай на забавяне на електрони в анодното вещество, Спирачно рентгеново лъчение.

Спектърът на спирачното рентгеново лъчение е непрекъснат. Причината за това е следната.

Когато електроните се забавят, част от енергията отива за нагряване на анода (E 1 = Q), другата част за създаване на рентгенов фотон (E 2 = hv), в противен случай eU = hv + Q. Връзката между тези части е случаен.

По този начин се образува непрекъснат спектър на спирачно рентгеново лъчение поради забавянето на много електрони, всеки от които излъчва един рентгенов квант hv (h) със строго определена стойност. Големината на този квант различни за различните електрони.Зависимостта на рентгеновия енергиен поток от дължината на вълната , т.е. Рентгеновият спектър е показан на фиг. 2.

Фиг.2. Спектър на спирачното рентгеново лъчение: а) при различни напрежения U в тръбата; б) при различни температури Т на катода.

Късовълновата (твърда) радиация има по-голяма проникваща способност от дълговълновата (мека) радиация. Меката радиация се абсорбира по-силно от материята.

От страната на късата дължина на вълната спектърът свършва внезапно при определена дължина на вълната  m i n . Такова късовълново спирачно излъчване възниква, когато енергията, придобита от електрон в ускоряващото поле, се преобразува напълно в енергия на фотон (Q = 0):

eU = hv max = hc/ min ,  min = hc/(eU), (2)

 min (nm) = 1,23/UkV

Спектралния състав на лъчението зависи от напрежението на рентгеновата тръба; с увеличаване на напрежението стойността  m i n се измества към късите дължини на вълната (фиг. 2а).

Когато температурата T на катода се промени, излъчването на електрони се увеличава. Следователно токът I в тръбата се увеличава, но спектралният състав на лъчението не се променя (фиг. 2b).

Енергийният поток Ф  спирачно лъчение е право пропорционален на квадрата на напрежението U между анода и катода, силата на тока I в тръбата и атомния номер Z на анодното вещество:

Ф = kZU 2 I. (3)

където k = 10 –9 W/(V 2 A).

Характеристика на рентгеновото излъчване (за справка).

Увеличаването на напрежението на рентгеновата тръба води до появата на линеен спектър на фона на непрекъснат спектър, който съответства на характерното рентгеново лъчение. Това излъчване е специфично за материала на анода.

Механизмът на възникването му е следният. При високо напрежение ускорените електрони (с висока енергия) проникват дълбоко в атома и избиват електрони от вътрешните му слоеве. Електроните от горните нива се преместват на свободни места, в резултат на което се излъчват фотони с характерно излъчване.

Спектрите на характеристичното рентгеново лъчение се различават от оптичните спектри.

- Еднообразие.

Еднаквостта на характерните спектри се дължи на факта, че вътрешните електронни слоеве на различните атоми са идентични и се различават само енергетично поради силата, упражнявана от ядрата, която нараства с увеличаване на атомния номер на елемента. Следователно, характерните спектри се изместват към по-високи честоти с увеличаване на ядрения заряд. Това беше експериментално потвърдено от служител на Roentgen - Моузли, който измерва честотите на рентгеновите преходи за 33 елемента. Те установиха закона.

ЗАКОН НА МОСЛИ – Корен квадратен от характерната честота на излъчване е линейна функция на серийния номер на елемента:

= A  (Z – B), (4)

където v е честотата на спектралната линия, Z е атомният номер на излъчващия елемент. A, B са константи.

Значението на закона на Моузли се състои в това, че от тази зависимост е възможно да се определи точно атомният номер на изследвания елемент въз основа на измерената честота на рентгеновата линия. Това изигра голяма роля в разположението на елементите в периодичната таблица.

Независимост от химически съединения.

Характерните рентгенови спектри на атома не зависят от химичното съединение, в което е включен атомът на елемента. Например, рентгеновият спектър на кислородния атом е еднакъв за O 2, H 2 O, докато оптичните спектри на тези съединения са различни. Тази особеност на рентгеновия спектър на атома послужи като основа за името " характеристично излъчване".

Взаимодействие на рентгеновите лъчи с веществото

Въздействието на рентгеновото лъчение върху обектите се определя от първичните процеси на взаимодействие на рентгеновите лъчи фотон с електрониатоми и молекули на материята.

Рентгеново лъчение в материята усвоениили разсейва се. В този случай могат да възникнат различни процеси, които се определят от съотношението на енергията на рентгеновия фотон hv и йонизационната енергия A и (йонизационната енергия A и е енергията, необходима за отстраняване на вътрешни електрони извън атома или молекулата) .

а) Кохерентно разсейване(разсейване на дълговълнова радиация) възниква, когато съотношението е изпълнено

За фотоните, поради взаимодействие с електрони, се променя само посоката на движение (фиг. 3а), но енергията hv и дължината на вълната не се променят (затова това разсейване се нарича съгласувана). Тъй като енергията на фотона и атома не се променя, кохерентното разсейване не засяга биологичните обекти, но при създаване на защита срещу рентгеново лъчение трябва да се вземе предвид възможността за промяна на първичната посока на лъча.

б) Фото ефектсе случва, когато

В този случай могат да се реализират два случая.

Фотонът се абсорбира, електронът се отделя от атома (фиг. 3б). Настъпва йонизация. Откъснатият електрон придобива кинетична енергия: E к = hv – A и.Ако кинетичната енергия е висока, тогава електронът може да йонизира съседни атоми чрез сблъсък, образувайки нови

вторичен електрони.Фотонът се абсорбира, но енергията му не е достатъчна, за да отстрани електрон и

възбуждане на атом или молекула (фиг. 3c).Това често води до последващо излъчване на фотон във видимата област (рентгенова луминесценция), а в тъканите до активиране на молекули и фотохимични реакции. Фотоелектричният ефект възниква главно върху електроните на вътрешните обвивки на атомите с високо Z.

V) Некохерентно разсейване), (Compton effect, 1922) възниква, когато енергията на фотона е много по-голяма от енергията на йонизация

hv = hv" + A и + E k (5)

Така генерираното лъчение с променена честота (дължина) се нарича вторичен, разпръсква се във всички посоки.

Електроните на отката, ако имат достатъчна кинетична енергия, могат да йонизират съседни атоми чрез сблъсък. Така в резултат на некохерентно разсейване се образува вторично разсеяно рентгеново лъчение и се получава йонизация на атомите на веществото.

Посочените (a, b, c) процеси могат да предизвикат редица последващи такива. Например (фиг. 3d), Ако по време на фотоелектричния ефект електроните на вътрешните обвивки се отделят от атома, тогава електрони от по-високи нива могат да заемат тяхното място, което е придружено от вторично характеристично рентгеново излъчване на веществото. Фотоните на вторичното излъчване, взаимодействащи с електроните на съседните атоми, могат от своя страна да причинят вторични явления.

кохерентно разсейване

ъъъ енергията и дължината на вълната остават непроменени

фотоефект

фотонът се абсорбира, e – се отделя от атома – йонизация

hv = A и + E k

атом А възбужда се при поглъщане на фотон, R – рентгенова луминесценция

некохерентно разсейване

hv = hv"+A и +E към

вторични процеси във фотоелектричния ефект

ориз. 3 Механизми на взаимодействие на рентгеновото лъчение с веществото

Физически основи на използването на рентгеновите лъчи в медицината

Когато рентгеновото лъчение попадне върху тялото, то леко се отразява от повърхността му, но основно преминава дълбоко в него, докато частично се абсорбира и разсейва и частично преминава.

Закон за отслабване.

Рентгеновият поток се отслабва в вещество съгласно закона:

Ф = Ф 0 e –   x (6)

където  – линеен коефициент на затихване,което значително зависи от плътността на веществото. То е равно на сумата от три члена, съответстващи на кохерентно разсейване  1, некохерентно  2 и фотоелектричен ефект  3:

 =  1 +  2 +  3 . (7)

Приносът на всеки член се определя от енергията на фотона. По-долу са показани връзките между тези процеси за меките тъкани (вода).

Енергия, keV	Фото ефект	Комптън ефект

Насладете се коефициент на затихване на масата,което не зависи от плътността на веществото :

 m = /. (8)

Коефициентът на затихване на масата зависи от енергията на фотона и от атомния номер на абсорбиращата субстанция:

 m = k 3 Z 3 . (9)

Масовите коефициенти на затихване на костите и меките тъкани (вода) са различни:  m кост / m вода = 68.

Ако на пътя на рентгеновите лъчи се постави нехомогенно тяло и пред него се постави флуоресцентен екран, то това тяло, поглъщайки и отслабвайки излъчването, образува сянка върху екрана. По естеството на тази сянка може да се съди за формата, плътността, структурата и в много случаи естеството на телата. Тези. Значителната разлика в абсорбцията на рентгеново лъчение от различни тъкани позволява да се види изображение на вътрешните органи в проекция на сянка.

Ако изследваният орган и околните тъкани еднакво отслабват рентгеновото лъчение, тогава се използват контрастни вещества. Например, след като напълните стомаха и червата с подобна на каша маса от бариев сулфат (BaS0 4), можете да видите тяхното изображение в сянка (съотношението на коефициентите на затихване е 354).

Използване в медицината.

В медицината се използват рентгенови лъчи с енергии на фотони от 60 до 100-120 keV за диагностика и 150-200 keV за терапия.

рентгенова диагностика – разпознаване на заболявания с помощта на рентгеново изследване на тялото.

Рентгеновата диагностика се използва по различни начини, които са дадени по-долу.

С флуороскопияРентгеновата тръба е разположена зад пациента. Пред него има флуоресцентен екран. На екрана се наблюдава сянка (положително) изображение. Във всеки отделен случай се избира подходяща радиационна твърдост, така че да преминава през меките тъкани, но да се абсорбира достатъчно от плътните. В противен случай ще получите равномерна сянка. На екрана сърцето и ребрата са видими тъмни, белите дробове светли.

С радиографияобектът се поставя върху касета, съдържаща филм със специална фотографска емулсия. Рентгеновата тръба е разположена над обекта. Получената рентгенография дава негативен образ, т.е. обратното за разлика от картината, наблюдавана по време на трансилюминация.

При този метод изображението е по-ясно, отколкото в (1), така че се наблюдават детайли, които трудно се виждат чрез предаване. Обещаваща версия на този метод е рентгеновото изследванетомография и “машинна версия” – компютър

3. томография.С флуорография,

Изображението от големия екран се заснема върху чувствителен филм с малък формат. При разглеждане снимките се разглеждат с помощта на специална лупа.Рентгенова терапия

– използването на рентгенови лъчи за унищожаване на злокачествени тумори.

Биологичният ефект на радиацията е нарушаване на жизнените функции, особено на бързо размножаващите се клетки.

Методът на рентгеновата компютърна томография се основава на възстановяване на изображението на определен участък от тялото на пациента чрез записване на голям брой рентгенови проекции на този участък, направени под различни ъгли. Информацията от сензорите, които записват тези проекции, влиза в компютър, който с помощта на специална програма изчисляваразпространение стегнатиразмер на извадкатав изследваната секция и я показва на екрана на дисплея. Полученото по този начин напречно сечение на тялото на пациента се характеризира с отлична яснота и висока информативност. Програмата позволява, ако е необходимо, увеличаване контраст на изображението V десетки и дори стотици пъти. Това разширява диагностичните възможности на метода.

Видеооператори (уреди с цифрова обработка на рентгенови изображения) в съвременната стоматология.

В денталната медицина рентгеновото изследване е основен диагностичен метод. Редица традиционни организационни и технически характеристики на рентгеновата диагностика обаче я правят не съвсем удобна както за пациента, така и за денталните клиники. Това е, на първо място, необходимостта от контакт на пациента с йонизиращо лъчение, което често създава значително радиационно натоварване на тялото, това е и необходимостта от фотопроцес и следователно необходимостта от фотореагенти, включително токсични. Това най-накрая е обемист архив, тежки папки и пликове с рентгенови филми.

В допълнение, сегашното ниво на развитие на стоматологията прави недостатъчна субективната оценка на рентгенографията от човешкото око. Както се оказа, от разнообразието от нюанси на сивото, съдържащи се в рентгеновото изображение, окото възприема само 64.

Очевидно е, че за да се получи ясен и детайлен образ на твърдите тъкани на дентофациалната система с минимално облъчване, са необходими други решения. Търсенето доведе до създаването на така наречените радиографски системи, видеографи - дигитални радиографски системи.

Без технически подробности, принципът на работа на такива системи е следният. Рентгеновото лъчение преминава през обекта не към фоточувствителен филм, а към специален интраорален сензор (специална електронна матрица). Съответният сигнал от матрицата се предава на цифровизиращо устройство (аналогово-цифров преобразувател, ADC), свързано към компютъра, което го преобразува в цифрова форма. Специален софтуер създава рентгеново изображение на компютърен екран и ви позволява да го обработите, да го запишете на твърд или гъвкав носител за съхранение (твърд диск, дискети) и да го отпечатате като файл като картина.

В цифрова система рентгеновото изображение е съвкупност от точки с различни цифрови стойности на сивото. Оптимизирането на информационния дисплей, осигурено от програмата, позволява да се получи рамка с оптимална яркост и контраст при относително ниска доза радиация.

В съвременните системи, създадени например от Trophy (Франция) или Schick (САЩ), се използват 4096 нюанса на сивото при формиране на рамка, времето на експозиция зависи от обекта на изследване и средно е стотни - десети от второ, намаляване на експозицията на радиация по отношение на филма – до 90% за интраорални системи, до 70% за панорамни видеооператори.

Когато обработват изображения, видеооператорите могат:

Получавайте положителни и отрицателни изображения, фалшиви цветни изображения, релефни изображения.

Увеличете контраста и увеличете зоната на интерес в изображението.

Оценявайте промените в плътността на зъбните тъкани и костните структури, наблюдавайте равномерността на запълването на канала.

В ендодонтията определете дължината на канала с всякаква кривина, а в хирургията изберете размера на импланта с точност до 0,1 mm.

Уникалната система за откриване на кариес с елементи на изкуствен интелект при анализиране на изображение ви позволява да откриете кариес в стадия на място, кариес на корена и скрит кариес.

“Ф” във формула (3) се отнася за целия диапазон на излъчваните дължини на вълните и често се нарича “Интегрален енергиен поток”.