Современата медицинска дијагноза и третман на одредени болести не може да се замисли без уреди кои ги користат својствата на рендгенското зрачење. Откривањето на рендгенските зраци се случи пред повеќе од 100 години, но дури и сега продолжува работата на создавање на нови техники и уреди за минимизирање на негативните ефекти на зрачењето врз човечкото тело.

Кој и како ги открил рендгенските зраци?

Во природни услови, рендгенските флукс се ретки и се емитуваат само од одредени радиоактивни изотопи. Х-зраците или рендгенските зраци биле откриени дури во 1895 година од германскиот научник Вилхелм Рентген. Ова откритие се случи случајно, за време на експеримент за проучување на однесувањето на светлосните зраци во услови кои се приближуваат до вакуум. Експериментот вклучуваше катодна цевка за празнење на гас со намален притисок и флуоресцентен екран, кој секој пат почнуваше да свети во моментот кога цевката почна да работи.

Заинтересиран за чудниот ефект, Рентген спроведе серија студии кои покажаа дека добиеното зрачење, невидливо за окото, е способно да навлезе низ различни препреки: хартија, дрво, стакло, некои метали, па дури и низ човечкото тело. И покрај недоволното разбирање на самата природа на она што се случува, дали таквата појава е предизвикана од генерирање на проток на непознати честички или бранови, забележана е следнава шема - зрачењето лесно поминува низ меките ткива на телото, и многу потешко преку тврди живи ткива и неживи материи.

Рентген не бил првиот што го проучувал овој феномен. Во средината на 19 век, слични можности биле истражени од Французинот Антоан Мејсон и Англичанецот Вилијам Крукс. Сепак, токму Роентген прв измислил катодна цевка и индикатор што може да се користи во медицината. Тој беше првиот што објави научен труд, што му ја донесе титулата прв нобеловец меѓу физичарите.

Во 1901 година, започна плодна соработка помеѓу тројца научници, кои станаа основачи на радиологијата и радиологијата.

Својства на Х-зраци

Х-зраците се компонента на општиот спектар на електромагнетно зрачење. Брановата должина лежи помеѓу гама и ултравиолетовите зраци. Х-зраците ги имаат сите вообичаени својства на бранови:

• дифракција;
• рефракција;
• мешање;
• брзина на ширење (тоа е еднакво на светлината).

За вештачко генерирање на флукс на Х-зраци, се користат специјални уреди - цевки за рендген. Зрачењето на Х-зраци се јавува поради контакт на брзи електрони од волфрам со супстанции што испаруваат од топлата анода. Наспроти позадината на интеракцијата, се појавуваат електромагнетни бранови со кратка должина, лоцирани во спектарот од 100 до 0,01 nm и во енергетскиот опсег од 100-0,1 MeV. Ако брановата должина на зраците е помала од 0,2 nm, ова е тешко зрачење; ако брановата должина е поголема од оваа вредност, тие се нарекуваат меки рендгенски зраци.

Значајно е што кинетичката енергија што произлегува од контактот на електроните и анодната супстанција 99% се претвора во топлинска енергија, а само 1% се рендгенски зраци.

Х-зраци зрачење – bremsstrahlung и карактеристично

Х-зрачењето е суперпозиција на два вида зраци - bremsstrahlung и карактеристични. Тие се генерираат во цевката истовремено. Затоа, зрачењето со Х-зраци и карактеристиките на секоја специфична рендгенска цевка - нејзиниот спектар на зрачење - зависат од овие индикатори и го претставуваат нивното преклопување.

Bremsstrahlung или континуираните рендгенски зраци се резултат на забавување на електроните испарувани од волфрамовото влакно.

Карактеристични или линиски рендгенски зраци се формираат во моментот на преструктуирање на атомите на супстанцијата на анодата на рендгенската цевка. Брановата должина на карактеристичните зраци директно зависи од атомскиот број на хемискиот елемент што се користи за правење на анодата на цевката.

Наведените својства на Х-зраците им овозможуваат да се користат во пракса:

• невидливост за обичните очи;
• висока продорна способност низ живи ткива и неживи материјали кои не пренесуваат зраци од видливиот спектар;
• јонизирачки ефект врз молекуларните структури.

Принципи на рендгенско снимање

Карактеристиките на рендгенските зраци на кои се базира снимањето се способноста или да се разградат или да предизвикаат сјај на одредени супстанции.

Зрачењето со рендген предизвикува флуоресцентен сјај во сулфидите на кадмиум и цинк - зелени, а во калциумовиот волфрам - сино. Ова својство се користи во медицинските техники за снимање на рендген, а исто така ја зголемува функционалноста на екраните со рендген.

Фотохемискиот ефект на рендгенските зраци на фотосензитивните сребрени халидни материјали (изложеност) овозможува дијагностика - фотографирање со рендген. Ова својство се користи и при мерење на вкупната доза што ја примаат лабораториските асистенти во просториите за рендген. Телесните дозиметри содржат специјални чувствителни ленти и индикатори. Јонизирачкиот ефект на зрачењето со Х-зраци овозможува да се одредат квалитативните карактеристики на добиените рендгенски зраци.

Еднократно изложување на зрачење од конвенционалните рендгенски зраци го зголемува ризикот од рак за само 0,001%.

Области каде што се користат Х-зраци

Употребата на Х-зраци е дозволена во следните индустрии:

1. Безбедност. Стационарни и преносливи уреди за откривање на опасни и забранети предмети на аеродроми, царина или на преполни места.
2. Хемиска индустрија, металургија, археологија, архитектура, градежништво, реставраторски работи - за откривање на дефекти и спроведување хемиска анализа на супстанции.
3. Астрономија. Помага да се набљудуваат космичките тела и феномени со помош на телескопи со Х-зраци.
4. Воена индустрија. Да се ​​развие ласерско оружје.

Главната примена на рендгенското зрачење е во медицинската област. Денес во делот на медицинската радиологија се вклучени: радиодијагноза, радиотерапија (рентген терапија), радиохирургија. Медицинските универзитети дипломираат високо специјализирани специјалисти - радиолози.

Х-зрачење - штета и корист, ефекти врз телото

Високата продорна моќ и јонизирачкиот ефект на Х-зраците може да предизвикаат промени во структурата на клеточната ДНК и затоа претставуваат опасност за луѓето. Штетата од х-зраците е директно пропорционална со добиената доза на зрачење. Различни органи реагираат на зрачење во различен степен. Најподложните вклучуваат:

• коскена срцевина и коскено ткиво;
• леќа на окото;
• тироидна жлезда;
• млечни и репродуктивни жлезди;
• ткивото на белите дробови.

Неконтролирана употреба на зрачење со Х-зраци може да предизвика реверзибилни и неповратни патологии.

Последици од зрачење со Х-зраци:

• оштетување на коскената срцевина и појава на патологии на хематопоетскиот систем - еритроцитопенија, тромбоцитопенија, леукемија;
• оштетување на леќата, со последователен развој на катаракта;
• клеточни мутации кои се наследни;
• развој на рак;
• примање изгореници од зрачење;
• развој на радијациона болест.

Важно! За разлика од радиоактивните материи, Х-зраците не се акумулираат во ткивата на телото, што значи дека рендгенските зраци не треба да се отстрануваат од телото. Штетното дејство на рендгенското зрачење завршува кога медицинскиот уред е исклучен.

Употребата на рендгенско зрачење во медицината е дозволена не само за дијагностички (трауматологија, стоматологија), туку и за терапевтски цели:

• Х-зраците во мали дози го стимулираат метаболизмот во живите клетки и ткива;
• одредени ограничувачки дози се користат за третман на онколошки и бенигни неоплазми.

Методи за дијагностицирање на патологии со помош на Х-зраци

Радиодијагностиката ги вклучува следниве техники:

1. Флуороскопијата е студија за време на која се добива слика на флуоресцентен екран во реално време. Заедно со класичното стекнување на слика на дел од телото во реално време, денес постојат технологии за трансилуминација на телевизија со рендген - сликата се пренесува од флуоресцентен екран на телевизиски монитор сместен во друга просторија. Развиени се неколку дигитални методи за обработка на добиената слика, проследено со нејзино пренесување од екранот на хартија.
2. Флуорографијата е најевтиниот метод за испитување на органите на градниот кош, кој се состои од земање слика со намален размер од 7х7 см.И покрај веројатноста за грешка, тоа е единствениот начин да се спроведе масовно годишно испитување на населението. Методот не е опасен и не бара отстранување на добиената доза на зрачење од телото.
3. Радиографија е производство на збирна слика на филм или хартија за да се разјасни обликот на органот, неговата положба или тон. Може да се користи за проценка на перисталтиката и состојбата на мукозните мембрани. Ако има избор, тогаш меѓу современите рендгенски уреди, предност не треба да се даде ниту на дигиталните уреди, каде што флуксот на рендген може да биде поголем од оној на старите уреди, туку на уредите со ниски дози на Х-зраци со директно рамно полупроводнички детектори. Тие ви дозволуваат да го намалите оптоварувањето на телото за 4 пати.
4. Компјутеризираната рендгенска томографија е техника со која се користат рендгенски зраци за да се добие потребниот број на слики од делови од избран орган. Помеѓу многуте сорти на современи КТ уреди, компјутерските томографи со мала доза со висока резолуција се користат за серија повторени студии.

Радиотерапија

Терапијата со рендген е локален третман. Најчесто, методот се користи за уништување на клетките на ракот. Бидејќи ефектот е споредлив со хируршко отстранување, овој метод на лекување често се нарекува радиохирургија.

Денес, третманот со рендген се врши на следниве начини:

1. Надворешна (протонска терапија) - зрак на зрачење влегува во телото на пациентот однадвор.
2. Внатрешна (брахитерапија) - употреба на радиоактивни капсули со нивно вградување во телото, ставајќи ги поблиску до туморот на ракот. Недостаток на овој метод на лекување е што додека не се отстрани капсулата од телото, пациентот треба да биде изолиран.

Овие методи се нежни, а во некои случаи се претпочита нивната употреба од хемотерапијата. Оваа популарност се должи на фактот дека зраците не се акумулираат и не бараат отстранување од телото, тие имаат селективен ефект, без да влијаат на другите клетки и ткива.

Безбедно ограничување на изложеноста на Х-зраци

Овој индикатор за норма на дозволена годишна изложеност има свое име - генетски значајна еквивалентна доза (GSD). Овој индикатор нема јасни квантитативни вредности.

1. Овој индикатор зависи од возраста на пациентот и желбата да има деца во иднина.
2. Зависи од тоа кои органи биле прегледани или третирани.
3. ГЗД е под влијание на нивото на природна радиоактивна позадина во регионот каде што живее едно лице.

Денес се на сила следните просечни стандарди на ГЗД:

• нивото на изложеност од сите извори, со исклучок на медицинските, и без да се земе предвид природното позадинско зрачење - 167 mrem годишно;
• нормата за годишен лекарски преглед не е поголема од 100 mrem годишно;
• вкупната безбедна вредност е 392 mrem годишно.

Рендгенското зрачење не бара отстранување од телото и е опасно само во случај на интензивна и продолжена изложеност. Современата медицинска опрема користи ниско-енергетско зрачење со кратко траење, така што неговата употреба се смета за релативно безопасна.

Иако научниците го открија ефектот на Х-зраците дури од 1890-тите, медицинската употреба на Х-зраците за оваа природна сила брзо напредуваше. Денес, за доброто на човештвото, електромагнетното зрачење со рендген се користи во медицината, академскиот свет и индустријата, како и за производство на електрична енергија.

Покрај тоа, радијацијата има корисна примена во области како што се земјоделството, археологијата, вселената, спроведувањето на законот, геологијата (вклучувајќи рударство) и многу други активности, дури и автомобилите се развиваат користејќи го феноменот на нуклеарна фисија.

Медицинска употреба на Х-зраци

Во здравствените установи, лекарите и стоматолози користат различни нуклеарни материјали и процедури за дијагностицирање, следење и лекување на широк спектар на метаболички процеси и болести во човечкото тело. Како резултат на тоа, медицинските процедури со помош на греди спасија илјадници животи со откривање и лекување на болести кои се движат од хиперактивна тироидна жлезда до рак на коските.

Најчестите од овие медицински процедури вклучуваат употреба на зраци кои можат да поминат низ нашата кожа. Кога се прави слика, нашите коски и други структури изгледаат како да фрлаат сенки бидејќи се погусти од нашата кожа, а овие сенки може да се откријат на филм или на екранот на мониторот. Ефектот е сличен на поставувањето молив помеѓу парче хартија и светло. Сенката на моливот ќе биде видлива на листот хартија. Разликата е во тоа што зраците се невидливи, па затоа е потребен елемент за снимање, нешто како фотографски филм. Ова им овозможува на лекарите и стоматолозите да ја проценат употребата на рендгенски снимки кога гледаат скршени коски или проблеми со забите.

Употреба на рендгенско зрачење за медицински цели

Употребата на рендгенско зрачење на насочен начин за терапевтски цели не е само за откривање на штета. Кога се користи конкретно, тој е наменет да го убие канцерогеното ткиво, да ја намали големината на туморот или да ја намали болката. На пример, радиоактивен јод (конкретно јод-131) често се користи за лекување на рак на тироидната жлезда, состојба која погодува многу луѓе.

Уредите што го користат ова својство се поврзуваат и со компјутерите и скенираат, наречени: компјутеризирана аксијална томографија или компјутеризирана томографија.

Овие инструменти им даваат на лекарите слики во боја кои ги покажуваат контурите и деталите на внатрешните органи. Тоа им помага на лекарите да откријат и идентификуваат тумори, абнормалности во големината или други физиолошки или функционални проблеми со органите.
Покрај тоа, болниците и радиолошките центри вршат милиони процедури годишно. Во таквите процедури, лекарите испуштаат малку радиоактивни материи во телото на пациентите за да погледнат одредени внатрешни органи, како што се панкреасот, бубрезите, тироидната жлезда, црниот дроб или мозокот, за да се дијагностицираат клиничките состојби.

Во 1895 година, германскиот физичар Рентген, спроведувајќи експерименти за поминување на струја помеѓу две електроди во вакуум, открил дека свети екран покриен со луминисцентна супстанција (сол бариум), иако цевката за празнење е покриена со црн картонски екран - ова е како зрачењето продира низ непроѕирните бариери, наречени рендгенски зраци. Откриено е дека рендгенското зрачење, невидливо за луѓето, се апсорбира во непроѕирните објекти колку посилно, толку е поголем атомскиот број (густина) на бариерата, па рендгенските зраци лесно минуваат низ меките ткива на човечкото тело, но се задржуваат од коските на скелетот. Изворите на моќни рендгенски зраци се дизајнирани да овозможат осветлување на металните делови и пронаоѓање внатрешни дефекти во нив.

Германскиот физичар Лауе сугерираше дека рендгенските зраци се исто електромагнетно зрачење како и видливите светлосни зраци, но со пократка бранова должина и за нив се применливи сите закони на оптика, вклучувајќи ја и можноста за дифракција. Во оптиката на видлива светлина, дифракцијата на елементарно ниво може да се претстави како рефлексија на светлината од систем на линии - дифракциона решетка, која се јавува само под одредени агли, а аголот на рефлексија на зраците е поврзан со аголот на инциденца , растојанието помеѓу линиите на дифракционата решетка и брановата должина на упадното зрачење. За да дојде до дифракција, растојанието помеѓу линиите мора да биде приближно еднакво на брановата должина на упадната светлина.

Лауе сугерираше дека Х-зраците имаат бранова должина блиску до растојанието помеѓу поединечните атоми во кристалите, т.е. атомите во кристалот создаваат дифракциона решетка за рендгенски зраци. Х-зраците насочени кон површината на кристалот се рефлектираа на фотографската плоча, како што предвидува теоријата.

Сите промени во положбата на атомите влијаат на шемата на дифракција, а со проучување на дифракцијата на Х-зраците, може да се дознае распоредот на атомите во кристалот и промената на овој распоред под какви било физички, хемиски и механички влијанија врз кристалот.

Во денешно време, рендгенската анализа се користи во многу области на науката и технологијата, со нејзина помош е утврден распоредот на атомите во постоечките материјали и се создаваат нови материјали со дадена структура и својства. Неодамнешниот напредок во оваа област (наноматеријали, аморфни метали, композитни материјали) создава поле на активност за следните научни генерации.

Појава и својства на рендгенско зрачење

Изворот на Х-зраци е рендгенска цевка, која има две електроди - катода и анода. Кога катодата се загрева, се јавува емисија на електрони; електроните што излегуваат од катодата се забрзуваат од електричното поле и удираат на површината на анодата. Она што ја разликува рендгенската цевка од конвенционалната радио цевка (диода) е главно нејзиниот повисок напон за забрзување (повеќе од 1 kV).

Кога електронот ја напушта катодата, електричното поле го принудува да лета кон анодата, додека неговата брзина постојано се зголемува; електронот носи магнетно поле, чија јачина се зголемува со зголемување на брзината на електронот. Достигнувајќи ја површината на анодата, електронот нагло се забавува и се појавува електромагнетен пулс со бранови должини во одреден интервал (bremsstrahlung). Распределбата на интензитетот на зрачењето преку брановите должини зависи од анодниот материјал на рендгенската цевка и применетиот напон, додека на страната на краткиот бран оваа крива започнува со одредена праг минимална бранова должина, во зависност од применетиот напон. Комбинацијата на зраци со сите можни бранови должини формира континуиран спектар, а брановата должина што одговара на максималниот интензитет е 1,5 пати поголема од минималната бранова должина.

Како што се зголемува напонот, спектарот на Х-зраци драматично се менува поради интеракцијата на атомите со електроните со висока енергија и квантите на примарните рендгенски зраци. Атомот содржи внатрешни електронски обвивки (нивоа на енергија), чиј број зависи од атомскиот број (означен со буквите K, L, M итн.) Електроните и примарните рендгенски зраци ги исфрлаат електроните од едно ниво на енергија во друго. Настанува метастабилна состојба и за премин во стабилна состојба е неопходен скок на електрони во спротивна насока. Овој скок е придружен со ослободување на енергетски квант и појава на рендгенско зрачење. За разлика од рендгенските зраци со континуиран спектар, ова зрачење има многу тесен опсег на бранови должини и висок интензитет (карактеристично зрачење) ( цм. ориз.). Бројот на атоми што го одредуваат интензитетот на карактеристичното зрачење е многу голем; на пример, за рендгенска цевка со бакарна анода на напон од 1 kV и струја од 15 mA, 10 14-10 15 атоми произведуваат карактеристика зрачење за 1 с. Оваа вредност се пресметува како однос на вкупната моќност на рендгенското зрачење со енергијата на квантот на Х-зраци од К-обвивката (К-серија на карактеристично зрачење на Х-зраци). Вкупната моќност на рендгенското зрачење е само 0,1% од потрошувачката на енергија, а остатокот се губи главно поради претворање во топлина.

Поради нивниот висок интензитет и тесниот опсег на бранови должини, карактеристичните рендгенски зраци се главниот тип на зрачење што се користи во научното истражување и контролата на процесите. Истовремено со зраците од серијата К, се генерираат зраци од серијата L и М, кои имаат значително подолги бранови должини, но нивната употреба е ограничена. К-серијата има две компоненти со блиски бранови должини a и b, додека интензитетот на b-компонентата е 5 пати помал од a. За возврат, а-компонентата се карактеризира со две многу блиски бранови должини, од кои интензитетот на едната е 2 пати поголем од другиот. За да се добие зрачење со една бранова должина (монохроматско зрачење), развиени се посебни методи кои ја користат зависноста на апсорпцијата и дифракцијата на х-зраците од брановата должина. Зголемувањето на атомскиот број на елементот е поврзано со промена на карактеристиките на електронските обвивки, а колку е поголем атомскиот број на анодниот материјал на рендгенската цевка, толку е пократка брановата должина на серијата К. Најмногу се користат цевки со аноди направени од елементи со атомски броеви од 24 до 42 (Cr, Fe, Co, Cu, Mo) и бранови должини од 2,29 до 0,712 A (0,229 - 0,712 nm).

Покрај рендгенската цевка, извори на зрачење на Х-зраци може да бидат и радиоактивни изотопи, некои можат директно да испуштаат рендгенски зраци, други емитираат електрони и а-честички кои генерираат рендгенски зраци при бомбардирање на метални цели. Интензитетот на рендгенското зрачење од радиоактивни извори е обично многу помало од рендгенската цевка (со исклучок на радиоактивниот кобалт, кој се користи за откривање на недостатоци и произведува зрачење со многу кратка бранова должина - г-зрачење), тие се мали по големина и не бараат електрична енергија. Синхротронните рендгенски зраци се произведуваат во електронски акцелератори; брановата должина на ова зрачење е значително подолга од онаа добиена во рендгенските цевки (меки рендгенски зраци), а нејзиниот интензитет е неколку реда по големина поголем од интензитетот на зрачењето на Х-зраците цевки. Постојат и природни извори на рендгенско зрачење. Радиоактивни нечистотии се пронајдени во многу минерали, а евидентирана е емисија на Х-зраци од вселенски објекти, вклучително и ѕвезди.

Интеракција на Х-зраци со кристали

Во рендгенските студии на материјали со кристална структура, се анализираат шеми на интерференции кои произлегуваат од расејувањето на Х-зраците од електроните кои припаѓаат на атомите на кристалната решетка. Атомите се сметаат за неподвижни, нивните термички вибрации не се земаат предвид, а сите електрони од истиот атом се сметаат за концентрирани во една точка - јазол на кристалната решетка.

За да се изведат основните равенки за дифракција на Х-зраци во кристал, се разгледува интерференцијата на зраците расфрлани од атоми лоцирани по права линија во кристалната решетка. Рамниот бран на монохроматско зрачење на Х-зраци паѓа на овие атоми под агол чиј косинус е еднаков на 0 . Законите за интерференција на зраците расфрлани од атомите се слични на оние што постојат за дифракциона решетка, која го расејува светлосното зрачење во опсегот на видливата бранова должина. За да може амплитудите на сите вибрации да се соберат на големо растојание од атомскиот ред, неопходно е и доволно разликата во патеките на зраците што доаѓаат од секој пар соседни атоми да содржи цел број бранови должини. Кога растојанието помеѓу атомите Аоваа состојба изгледа вака:

А(а – а 0) = чл,

каде што a е косинус на аголот помеѓу атомскиот ред и отклонет зрак, ч -цел број. Во сите правци кои не ја задоволуваат оваа равенка, зраците не се шират. Така, расеаните зраци формираат систем на коаксијални конуси, чија заедничка оска е атомскиот ред. Трагите од конуси на рамнина паралелна со атомската редица се хиперболи, а на рамнина нормална на редот тие се кругови.

Кога зраците се спуштаат под константен агол, полихроматското (бело) зрачење се распаѓа на спектар на зраци кои се отклонуваат под фиксни агли. Така, атомската серија е спектрограф за х-зраци.

Генерализирањето на дводимензионална (рамна) атомска решетка, а потоа и на тридимензионална волуметриска (просторна) кристална решетка дава уште две слични равенки, кои ги вклучуваат аглите на инциденца и рефлексија на зрачењето на Х-зраци и растојанијата помеѓу атомите во три насоки. Овие равенки се нарекуваат Лауеови равенки и ја формираат основата на анализата на дифракција на Х-зраци.

Амплитудите на зраците што се рефлектираат од паралелните атомски рамнини се собираат, итн. бројот на атоми е многу голем, рефлектираното зрачење може да се открие експериментално. Состојбата на рефлексија е опишана со равенката Wulff–Bragg2d sinq = nl, каде што d е растојанието помеѓу соседните атомски рамнини, q е аголот на пасење помеѓу насоката на упадниот зрак и овие рамнини во кристалот, l е брановата должина на Х-зраци зрачење, n е цел број наречен ред на рефлексија. Аголот q е аголот на инциденца во однос конкретно со атомските рамнини, кои не мора да се совпаѓаат во насока со површината на примерокот што се испитува.

Развиени се неколку методи за анализа на дифракција на Х-зраци, користејќи зрачење со континуиран спектар и монохроматско зрачење. Предметот што се проучува може да биде неподвижен или ротирачки, може да се состои од еден кристал (еднокристал) или многу (поликристал); дифрактираното зрачење може да се сними со помош на рамен или цилиндричен рендген филм или детектор за рендген што се движи околу обемот, но во сите случаи при експериментот и толкувањето на резултатите се користи равенката Вулф-Брег.

Х-зраци анализа во науката и технологијата

Со откривањето на дифракцијата на Х-зраците, истражувачите имаа на располагање метод кој овозможи, без микроскоп, да го проучат распоредот на поединечни атоми и промените во овој распоред под надворешни влијанија.

Главната примена на Х-зраците во фундаменталната наука е структурната анализа, т.е. воспоставување на просторниот распоред на поединечни атоми во кристал. За да се направи ова, се одгледуваат единечни кристали и се врши анализа на Х-зраци, проучувајќи ги и локациите и интензитетот на рефлексиите. Сега се утврдени структурите на не само металите, туку и сложените органски материи, во кои единечните клетки содржат илјадници атоми.

Во минералогијата, со помош на рендгенска анализа се утврдени структурите на илјадници минерали и се создадени експресни методи за анализа на минералните суровини.

Металите имаат релативно едноставна кристална структура и методот на Х-зраци овозможува да се проучат неговите промени при различни технолошки третмани и да се создаде физичка основа на новите технологии.

Фазниот состав на легурите се одредува според локацијата на линиите на шемите на дифракција на рендген, бројот, големината и обликот на кристалите се одредуваат според нивната ширина, а ориентацијата на кристалите (текстурата) се одредува според интензитетот дистрибуција во дифракциониот конус.

Користејќи ги овие техники, се проучуваат процесите при пластична деформација, вклучувајќи фрагментација на кристали, појава на внатрешни напрегања и несовршености во кристалната структура (дислокации). Кога деформираните материјали се загреваат, се проучува ослободувањето од стрес и растот на кристалите (рекристализација).

Рендгенската анализа на легурите го одредува составот и концентрацијата на цврстите раствори. Кога ќе се појави цврст раствор, се менуваат меѓуатомските растојанија и, следствено, растојанијата помеѓу атомските рамнини. Овие промени се мали, па затоа се развиени посебни прецизни методи за мерење на периодите на кристалната решетка со точност за два реда на големина поголема од точноста на мерењето со користење на конвенционални методи за истражување на рендген. Комбинацијата на прецизни мерења на периоди на кристална решетка и фазна анализа овозможува да се конструираат границите на фазните региони во фазниот дијаграм. Методот на рендген може да открие и средни состојби помеѓу цврсти раствори и хемиски соединенија - подредени цврсти раствори во кои атомите на нечистотијата не се случајно лоцирани, како во цврстите раствори, а во исто време не со тродимензионален редослед, како во хемискиот соединенија. Шемите на дифракција на Х-зраци на нарачаните цврсти раствори содржат дополнителни линии; толкувањето на шемите на дифракција на рендген покажува дека атомите на нечистотија заземаат одредени места во кристалната решетка, на пример, на темињата на коцката.

Кога легура која не претрпува фазни трансформации се гаси, може да се појави презаситен цврст раствор, а при дополнително загревање или дури и задржување на собна температура, цврстиот раствор се распаѓа со ослободување на честички од хемиско соединение. Ова е ефектот на стареењето и се појавува на рендгенските снимки како промена на положбата и ширината на линиите. Истражувањето за стареење е особено важно за легурите на обоени метали, на пример, стареењето ја трансформира меката, стврдната легура на алуминиум во издржлив структурен материјал дуралумин.

Рендгенските студии за термичка обработка на челик се од најголемо технолошко значење. При гаснење (брзо ладење) на челик, се јавува фазна транзиција на аустенит-мартензит без дифузија, што доведува до промена на структурата од кубна во тетрагонална, т.е. единечната ќелија добива облик на правоаголна призма. На радиографија ова се манифестира како проширување на линиите и поделба на некои линии на две. Причините за овој ефект не се само промената на кристалната структура, туку и појавата на големи внатрешни напрегања поради термодинамичката нерамнотежа на мартензитната структура и наглото ладење. При калење (загревање на стврднатиот челик), линиите на шемите на дифракција на рендген се стеснуваат, што е поврзано со враќање на структурата на рамнотежата.

Во последниве години, рендгенските студии за обработка на материјали со концентрирани енергетски текови (ласерски зраци, ударни бранови, неутрони, електронски импулси) добија големо значење, тие бараа нови техники и произведоа нови ефекти на Х-зраци. На пример, кога ласерските зраци дејствуваат на металите, загревањето и ладењето се случуваат толку брзо што за време на ладењето, кристалите во металот имаат време само да пораснат до големини од неколку елементарни ќелии (нанокристали) или воопшто немаат време да се појават. По ладењето, таков метал изгледа како обичен метал, но не дава јасни линии на шемата за дифракција на Х-зраци, а рефлектираните рендгенски зраци се дистрибуираат низ целиот опсег на агли на пасење.

По неутронското зрачење, дополнителни точки (дифузни максими) се појавуваат на шемите на дифракција на рендген. Радиоактивното распаѓање, исто така, предизвикува специфични ефекти на Х-зраци поврзани со промените во структурата, како и фактот што самиот примерок што се испитува станува извор на зрачење со Х-зраци.

Основни својства на рендгенското зрачење

1. Голема продорен и јонизирачка способност.

2. Не се отклонува од електрични и магнетни полиња.

3. Имаат фотохемиски ефект.

4. Предизвикува супстанции да светат.

5. Рефлексија, прекршување и дифракција како кај видливото зрачење.

6. Имаат биолошки ефект врз живите клетки.

1. Интеракција со материјата

Брановата должина на рендгенските зраци е споредлива со големината на атомите, така што не постои материјал од кој може да се направи рендгенска леќа. Дополнително, кога се паѓаат нормално на површина, рендгенските зраци речиси и не се рефлектираат. И покрај ова, во оптиката на Х-зраци се пронајдени методи за конструирање на оптички елементи за рендгенски зраци. Особено, се покажа дека дијамантот добро ги рефлектира.

Х-зраците можат да навлезат во материјата, а различни супстанции различно ги апсорбираат. Апсорпцијата на рендгенските зраци е нивното најважно својство во фотографирањето со рендген. Интензитетот на Х-зраците се намалува експоненцијално во зависност од патеката помината во апсорбирачкиот слој (I = I0e-kd, каде што d е дебелината на слојот, коефициентот k е пропорционален на Z³λ³, Z е атомскиот број на елементот, λ е брановата должина).

Апсорпцијата се јавува како резултат на фотоапсорпција (фотоефект) и расејување на Комптон:

Фотоапсорпцијата се однесува на процес на исфрлање од страна на фотонот на електрон од обвивката на атомот, што бара енергијата на фотонот да биде поголема од одредена минимална вредност. Ако ја земеме предвид веројатноста за настан на апсорпција во зависност од енергијата на фотонот, тогаш кога ќе се достигне одредена енергија, таа (веројатноста) нагло се зголемува до нејзината максимална вредност. За повисоки енергетски вредности веројатноста се намалува континуирано. Поради оваа зависност велат дека има граница на апсорпција. Местото на исфрлениот електрон при чинот на апсорпција го зазема друг електрон, а зрачењето со помала фотонска енергија се емитува, т.н. процес на флуоресценција.

Фотонот на Х-зраци може да комуницира не само со врзани електрони, туку и со слободни и слабо врзани електрони. Се јавува расејување на фотоните од електрони - т.н. Комптон расејување. Во зависност од аголот на расејување, брановата должина на фотонот се зголемува за одредена количина и, соодветно, енергијата се намалува. Комптоновото расејување, во споредба со фотоапсорпцијата, станува доминантно при повисоките енергии на фотоните.

Покрај горенаведените процеси, постои уште една фундаментална можност за апсорпција - поради формирање на парови електрон-позитрон. Сепак, ова бара енергии од повеќе од 1,022 MeV, кои лежат надвор од гореспоменатата граница на Х-зраци (<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.

[Уредување]

2. Биолошки ефекти

Рендгенското зрачење е јонизирачко. Тоа влијае на ткивата на живите организми и може да предизвика зрачење, изгореници од зрачење и малигни тумори. Поради оваа причина, мора да се преземат заштитни мерки при работа со рендген. Се верува дека штетата е директно пропорционална со апсорбираната доза на зрачење. Х-зраци зрачењето е мутаген фактор.

[Уредување]

3. Регистрација

Ефект на луминисценција. Х-зраците може да предизвикаат некои супстанции да светат (флуоресценција). Овој ефект се користи во медицинската дијагностика за време на флуороскопија (набљудување на слика на флуоресцентен екран) и фотографирање со рентген (радиографија). Медицинските фотографски филмови обично се користат во комбинација со екрани за засилување, кои содржат фосфор на рендген, кои светат под влијание на рендгенските зраци и ја осветлуваат фотосензитивната емулзија. Начинот на добивање слики во природна големина се нарекува радиографија. Со флуорографија, сликата се добива со намален размер. Луминисцентната супстанција (сцинтилатор) може оптички да се спои со електронски детектор на светлосно зрачење (фотомултипликатор, фотодиода, итн.), добиениот уред се нарекува детектор за сцинтилација. Ви овозможува да снимате поединечни фотони и да ја измерите нивната енергија, бидејќи енергијата на блицот на сцинтилација е пропорционална со енергијата на апсорбираниот фотон.

Фотографски ефект. Х-зраците, исто како и обичната светлина, можат директно да осветлат фотографска емулзија. Меѓутоа, без флуоресцентен слој, ова бара 30-100 пати поголема изложеност (т.е. доза). Предноста на овој метод (познат како радиографија без екран) е што сликата е поостра.

Во полупроводничките детектори, рендгенските зраци произведуваат парови електрони-дупки во pn спојот на диодата поврзана во правец на блокирање. Во овој случај, тече мала струја, чија амплитуда е пропорционална на енергијата и интензитетот на инцидентното зрачење на Х-зраци. Во пулсен режим, можно е да се снимаат поединечни фотони на Х-зраци и да се измери нивната енергија.

Индивидуалните фотони на рендген може да се снимаат и со помош на детектори за јонизирачко зрачење исполнети со гас (Гајгер бројач, пропорционална комора итн.).

Апликација

Користејќи рендгенски зраци, можете да го „просветите“ човечкото тело, како резултат на што можете да добиете слика на коски, а со современи уреди, внатрешни органи (види и Х-зраци). Ова го користи фактот дека елементот калциум (Z=20), кој се наоѓа претежно во коските, има атомски број кој е многу поголем од атомските броеви на елементите што ги сочинуваат меките ткива, имено водородот (Z=1). јаглерод (Z=6), азот (Z=7), кислород (Z=8). Покрај конвенционалните уреди кои обезбедуваат дводимензионална проекција на предметот што се проучува, постојат и компјутерски томографи кои овозможуваат да се добие тродимензионална слика на внатрешните органи.

Откривањето на дефекти во производите (шини, завари, итн.) со користење на рендгенско зрачење се нарекува откривање на дефекти со Х-зраци.

Во науката за материјали, кристалографијата, хемијата и биохемијата, рендгенските зраци се користат за да се разјасни структурата на супстанциите на атомско ниво користејќи расејување со дифракција на Х-зраци (дифракција на Х-зраци). Добро познат пример е определувањето на структурата на ДНК.

Покрај тоа, хемискиот состав на супстанцијата може да се одреди со помош на Х-зраци. Во микросонда со електронски сноп (или во електронски микроскоп), анализираната супстанција е озрачена со електрони, додека атомите се јонизираат и испуштаат карактеристично зрачење на Х-зраци. Наместо електрони може да се користат рендгенски зраци. Овој аналитички метод се нарекува рендгенска флуоресцентна анализа.

Рендгенските телевизиски интроскопи активно се користат на аеродромите, што овозможуваат прегледување на содржината на рачниот багаж и багажот со цел визуелно да се детектираат опасните предмети на екранот на мониторот.

Терапијата со рендген е дел од терапијата со зрачење што ја опфаќа теоријата и практиката на терапевтска употреба на рендгенски зраци генерирани на напон на рендгенската цевка од 20-60 kV и фокално растојание на кожата од 3-7 см. (радиотерапија на кратки растојанија) или на напон од 180-400 kV и кожно-фокално растојание 30-150 cm (надворешна радиотерапија).

Терапијата со рендген се спроведува главно за површни тумори и за некои други болести, вклучително и кожни болести (ултрамек Bucca X-зраци).

[Уредување]

Природни рендгенски зраци

На Земјата, електромагнетното зрачење во опсегот на Х-зраци се формира како резултат на јонизација на атомите со зрачење што се случува за време на радиоактивно распаѓање, како резултат на ефектот на Комптон на гама зрачење што се јавува за време на нуклеарните реакции, а исто така и од космичкото зрачење . Радиоактивното распаѓање, исто така, доведува до директна емисија на кванти на Х-зраци, ако предизвика преуредување на електронската обвивка на атомот што се распаѓа (на пример, за време на заробување електрони). Рендгенското зрачење кое се јавува на други небесни тела не допира до површината на Земјата, бидејќи е целосно апсорбирано од атмосферата. Се проучува со сателитски рендгенски телескопи како што се Чандра и XMM-Њутн.

ПРЕДАВАЊЕ

РТГ

Природата на Х-зраците

Bremsstrahlung рендгенско зрачење, неговите спектрални својства.

Карактеристично зрачење со Х-зраци (за референца).

Интеракција на рендгенското зрачење со материјата.

Физичка основа на употребата на рентген зрачење во медицината.

Рендгенските зраци (X - зраци) беа откриени од К.Рентген, кој во 1895 година стана првиот нобеловец за физика.

Природата на Х-зраците

Х-зраци зрачење – електромагнетни бранови со должина од 80 до 10–5 nm. Долгобрановото рендгенско зрачење се преклопува со краткобрановото УВ зрачење, а зрачењето со кратките бранови на Х-зраци се преклопува со зрачењето со долг бран .

Х-зраците се произведуваат во рендгенски цевки. Сл.1.

К – катода

1 – електронски зрак

2 – Х-зраци зрачење

Ориз. 1. Уред за рендгенска цевка.

Цевката е стаклена колба (со веројатно висок вакуум: притисокот во неа е околу 10–6 mm Hg) со две електроди: анода А и катода К, на кои се применува висок напон U (неколку илјади волти). Катодата е извор на електрони (поради феноменот на термионска емисија). Анодата е метална прачка која има наклонета површина со цел да го насочи добиеното зрачење на Х-зраци под агол на оската на цевката. Направен е од високо термички спроводлив материјал за да ја исфрли топлината генерирана од електронско бомбардирање. На закосениот крај има плоча од огноотпорен метал (на пример, волфрам).

Силното загревање на анодата се должи на фактот што поголемиот дел од електроните во катодниот зрак, по достигнувањето на анодата, доживуваат бројни судири со атомите на супстанцијата и им пренесуваат голема енергија.

Под влијание на висок напон, електроните емитирани од топла катодна нишка се забрзуваат до високи енергии. Кинетичката енергија на електронот е mv 2/2. Тоа е еднакво на енергијата што ја добива додека се движи во електростатското поле на цевката:

mv 2 /2 = eU (1)

каде m, e се масата и полнежот на електронот, U е забрзувачкиот напон.

Процесите што доведуваат до појава на радијација со рендгенски зраци bremsstrahlung се предизвикани од интензивно забавување на електроните во анодната супстанција од електростатското поле на атомското јадро и атомските електрони.

Механизмот на појава може да се претстави на следниов начин. Движечките електрони се одредена струја што формира сопствено магнетно поле. Забавувањето на електроните е намалување на јачината на струјата и, соодветно, промена на индукцијата на магнетното поле, што ќе предизвика појава на наизменично електрично поле, т.е. појава на електромагнетен бран.

Така, кога наелектризираната честичка лета во материјата, таа се забавува, ја губи својата енергија и брзина и испушта електромагнетни бранови.

Спектрални својства на Х-зраци bremsstrahlung .

Значи, во случај на забавување на електроните во анодната супстанција, Bremsstrahlung рендгенско зрачење.

Спектарот на рендгенските зраци bremsstrahlung е континуиран. Причината за ова е следнава.

Кога електроните се забавуваат, дел од енергијата оди на загревање на анодата (E 1 = Q), другиот дел за создавање фотон на рендген (E 2 = hv), во спротивно, eU = hv + Q. Односот помеѓу овие делови се случајни.

Така, континуиран спектар на bremsstrahlung на Х-зраци се формира поради забавување на многу електрони, од кои секој емитира по еден квант на Х-зраци hv (h) со строго дефинирана вредност. Големината на овој квантум различни за различни електрони.Зависност на енергетскиот флукс на Х-зраци од брановата должина , т.е. Спектарот на Х-зраци е прикажан на сл. 2.

Сл.2. Bremsstrahlung спектар на Х-зраци: а) при различни напони U во цевката; б) на различни температури Т на катодата.

Краткобрановото (тврдо) зрачење има поголема продорна моќ од зрачењето со долг бран (меко). Мекото зрачење посилно се апсорбира од материјата.

На страната со кратка бранова должина, спектарот нагло завршува на одредена бранова должина  m i n. Ваквите кратки бранови bremsstrahlung се случуваат кога енергијата добиена од електрон во полето за забрзување целосно се претвора во фотонска енергија (Q = 0):

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

 min (nm) = 1,23/UkV

Спектралниот состав на зрачењето зависи од напонот на рендгенската цевка; со зголемување на напонот, вредноста  m i n се поместува кон кратки бранови должини (сл. 2а).

Кога температурата Т на катодата се менува, емисијата на електрони се зголемува. Следствено, струјата I во цевката се зголемува, но спектралниот состав на зрачењето не се менува (сл. 2б).

Протокот на енергија Ф  bremsstrahlung е директно пропорционален на квадратот на напонот U помеѓу анодата и катодата, јачината на струјата I во цевката и атомскиот број Z на супстанцијата на анодата:

Ф = kZU 2 I. (3)

каде k = 10 –9 W/(V 2 A).

Карактеристично зрачење со Х-зраци (за повикување).

Зголемувањето на напонот на рендгенската цевка доведува до појава на линиски спектар против позадината на континуиран спектар, што одговара на карактеристичното зрачење на Х-зраци. Ова зрачење е специфично за анодниот материјал.

Механизмот на неговото појавување е како што следува. При висок напон, забрзаните електрони (со висока енергија) продираат длабоко во атомот и ги исфрлаат електроните од неговите внатрешни слоеви. Електроните од горните нивоа се движат на слободни места, како резултат на што се емитуваат фотони со карактеристично зрачење.

Спектрите на карактеристичното зрачење со Х-зраци се разликуваат од оптичките спектри.

- Униформност.

Еднообразноста на карактеристичните спектри се должи на фактот што внатрешните електронски слоеви на различни атоми се идентични и се разликуваат само енергетски поради дејството на силата од јадрата, кое се зголемува со зголемување на атомскиот број на елементот. Затоа, карактеристичните спектри се поместуваат кон повисоки фреквенции со зголемување на нуклеарното полнење. Ова беше експериментално потврдено од вработен во Roentgen - Мозили, кој ги мерел фреквенциите на транзиции на Х-зраци за 33 елементи. Тие го утврдија законот.

ЗАКОН НА МОСЛИ – Квадратниот корен на карактеристичната фреквенција на зрачење е линеарна функција од серискиот број на елементот:

= A  (Z – B), (4)

каде што v е фреквенцијата на спектралната линија, Z е атомскиот број на елементот што емитува. A, B се константи.

Важноста на Мозелевиот закон лежи во фактот дека од оваа зависност е можно прецизно да се одреди атомскиот број на елементот што се проучува врз основа на измерената фреквенција на линијата на Х-зраци. Ова одигра голема улога во поставувањето на елементите во периодниот систем.

Независност од хемиско соединение.

Карактеристичните спектри на Х-зраци на атомот не зависат од хемиското соединение во кое е вклучен елементот атом. На пример, спектарот на рендгенските зраци на атомот на кислород е ист за O 2, H 2 O, додека оптичките спектри на овие соединенија се различни. Оваа карактеристика на спектарот на Х-зраци на атомот послужи како основа за името " карактеристично зрачење".

Интеракција на Х-зраците со материјата

Влијанието на рендгенското зрачење врз предметите се одредува со примарните процеси на интеракција на Х-зраците фотон со електрониатоми и молекули на материјата.

Х-зраци зрачење во материјата апсорбираили дисипира. Во овој случај, може да се случат различни процеси, кои се одредуваат со односот на енергијата на фотонот на Х-зраци hv и енергијата на јонизација А и (енергија на јонизација А и е енергијата потребна за отстранување на внатрешните електрони надвор од атомот или молекулата) .

А) Кохерентно расејување(растурање на зрачење со долги бранови) се јавува кога релацијата е задоволена

За фотоните, поради интеракцијата со електроните, се менува само насоката на движење (сл. 3а), но енергијата hv и брановата должина не се менуваат (затоа ова расејување се нарекува кохерентна). Бидејќи енергијата на фотонот и атомот не се менува, кохерентното расејување не влијае на биолошките објекти, но при создавањето заштита од радијација на Х-зраци, треба да се земе предвид можноста за промена на примарната насока на зракот.

б) Фото ефектсе случува кога

Во овој случај, може да се реализираат два случаи.

Фотонот се апсорбира, електронот се одвојува од атомот (сл. 3б). Се јавува јонизација. Одвоениот електрон добива кинетичка енергија: E к = hv – A и. Ако кинетичката енергија е висока, тогаш електронот може да ги јонизира соседните атоми со судир, формирајќи нови секундарноелектрони.

Фотонот се апсорбира, но неговата енергија не е доволна за отстранување на електрон, и побудување на атом или молекула(сл. 3в). Ова често води до последователна емисија на фотон во видливиот регион (луминисценција на рентген), а во ткивата до активирање на молекули и фотохемиски реакции. Фотоелектричниот ефект се јавува главно на електроните на внатрешните обвивки на атомите со висока Z.

V) Некохерентно расејување(Комптон ефект, 1922) се јавува кога енергијата на фотонот е многу поголема од енергијата на јонизација

Во овој случај, електрон се отстранува од атомот (таквите електрони се нарекуваат повратни електрони), добива одредена кинетичка енергија E k, енергијата на самиот фотон се намалува (сл. 4г):

hv = hv" + A и + E k. (5)

Така генерираното зрачење со променета фреквенција (должина) се нарекува секундарно, се распрснува во сите правци.

Повратните електрони, доколку имаат доволно кинетичка енергија, можат да ги јонизираат соседните атоми со судир. Така, како резултат на некохерентно расејување, се формира секундарно расеано зрачење на Х-зраци и се јавува јонизација на атомите на супстанцијата.

Посочените (а, б, в) процеси може да предизвикаат голем број последователни. На пример (сл. 3г), Ако за време на фотоелектричниот ефект, електроните на внатрешните обвивки се одвоени од атомот, тогаш нивно место можат да го заземат електроните од повисоките нивоа, што е придружено со секундарно карактеристично зрачење со рендген на дадената супстанција. Фотоните на секундарното зрачење, во интеракција со електроните на соседните атоми, можат, пак, да предизвикаат секундарни феномени.

кохерентно расејување

ух енергијата и брановата должина остануваат непроменети

фотоефект

фотонот се апсорбира, e – се одвојува од атомот – јонизација

hv = A и + E k

атом А возбуден при апсорпција на фотон, R – луминисценција на Х-зраци

некохерентно расејување

hv = hv"+A и +E до

секундарни процеси во фотоелектричниот ефект

Ориз. 3 Механизми на интеракција на рендгенското зрачење со материјата

Физичка основа на употребата на х-зраци во медицината

Кога рендгенското зрачење паѓа на тело, тоа малку се рефлектира од неговата површина, но главно поминува длабоко во него, додека делумно се апсорбира и се расфрла, а делумно поминува низ него.

Закон за слабеење.

Флуксот на Х-зраци е атенуиран во супстанција според законот:

Ф = Ф 0 e –   x (6)

каде што  – линеарна коефициент на слабеење,што значително зависи од густината на супстанцијата. Тоа е еднакво на збирот од три члена што одговараат на кохерентно расејување  1, некохерентно  2 и фотоелектричен ефект  3:

 =  1 +  2 +  3 . (7)

Придонесот на секој член се одредува со енергијата на фотонот. Подолу се дадени односите помеѓу овие процеси за меките ткива (вода).

Енергија, keV	Фото ефект	Комптон ефект

Уживајте коефициент на масовно слабеење,што не зависи од густината на супстанцијата :

 m = /. (8)

Коефициентот на слабеење на масата зависи од енергијата на фотонот и од атомскиот број на абсорбента супстанција:

 m = k 3 Z 3 . (9)

Коефициентите на слабеење на масата на коските и меките ткива (вода) се различни:  m коска / m вода = 68.

Ако на патот на рендгенските зраци се постави нехомогено тело, а пред него се постави флуоресцентен екран, тогаш ова тело, апсорбирајќи го и ослабувајќи го зрачењето, формира сенка на екранот. Според природата на оваа сенка може да се суди за обликот, густината, структурата и во многу случаи природата на телата. Оние. Значајната разлика во апсорпцијата на зрачењето на Х-зраци од различни ткива овозможува да се види слика на внатрешните органи во проекција во сенка.

Ако органот што се испитува и околните ткива подеднакво го ослабуваат зрачењето со рендген, тогаш се користат контрастни средства. На пример, со полнење на желудникот и цревата со маса слична на каша од бариум сулфат (BaS0 4), може да се види нивната слика во сенка (односот на коефициентите на слабеење е 354).

Употреба во медицината.

Во медицината, Х-зраците се користат со енергии на фотони кои се движат од 60 до 100-120 keV за дијагностика и 150-200 keV за терапија.

Х-зраци дијагностика – препознавање на болести со користење на рендгенски преглед на телото.

Рендгенската дијагностика се користи на различни начини, кои се дадени подолу.

Со флуороскопијаЦевката за рендген се наоѓа зад пациентот. Пред него има флуоресцентен екран. На екранот се забележува слика во сенка (позитивна). Во секој поединечен случај, соодветната цврстина на зрачење се избира така што поминува низ меките ткива, но доволно се апсорбира од густите. Во спротивно, добивате униформа сенка. На екранот, срцето и ребрата се видливи темни, белите дробови светли.

Со радиографијапредметот се става на касета која содржи филм со специјална фотографска емулзија. Рендгенската цевка е поставена над објектот. Добиената радиографија дава негативна слика, т.е. спротивното за разлика од сликата забележана при трансилуминација. Во овој метод, сликата е појасна отколку во (1), така што се забележуваат детали кои тешко се гледаат преку пренос.

Ветувачка верзија на овој метод е рендген томографијаи „машинска верзија“ – компјутер томографија.

3. Со флуорографија,Сликата од големиот екран е снимена на чувствителен филм со мал формат. Кога гледате, фотографиите се гледаат со помош на специјален лупа.

Терапија со Х-зраци– употреба на рентген за уништување на малигни тумори.

Биолошкиот ефект на зрачењето е да ги наруши виталните функции, особено на клетките кои брзо се размножуваат.

КОМПЈУТЕРИСКА ТОМОГРАФИЈА (КТ)

Методот на компјутерска томографија на Х-зраци се заснова на реконструкција на слика на одреден дел од телото на пациентот со снимање на голем број рендгенски проекции на овој дел, изведени под различни агли. Информациите од сензорите кои ги снимаат овие проекции влегуваат во компјутер, кој со помош на специјална програма, пресметувадистрибуција тесниголемина на примерокотво делот што се проучува и го прикажува на екранот за прикажување. Пресечната слика на телото на пациентот добиена на овој начин се карактеризира со одлична јасност и висока содржина на информации. Програмата дозволува, доколку е потребно, зголемување контраст на сликатаВ десетици, па дури и стотици пати. Ова ги проширува дијагностичките способности на методот.

Видеографи (уреди со дигитална рендгенска обработка на слики) во современата стоматологија.

Во стоматологијата, рендгенскиот преглед е главниот дијагностички метод. Сепак, голем број традиционални организациски и технички карактеристики на дијагностиката со рендген го прават тоа не е сосема удобно и за пациентот и за стоматолошките клиники. Ова е, пред сè, потребата за контакт на пациентот со јонизирачко зрачење, што често создава значително оптоварување со зрачење на телото; тоа е и потреба од фотопроцес, а со тоа и потреба од фотореагенси, вклучително и токсични. Ова е, конечно, гломазна архива, тешки папки и пликови со рентген филмови.

Дополнително, сегашното ниво на развој на стоматологијата ја прави недоволна субјективната проценка на радиографијата од човечкото око. Како што се испостави, од разновидноста на нијанси на сива боја содржани во сликата со рентген, окото перцепира само 64.

Очигледно е дека за да се добие јасна и детална слика на тврдите ткива на дентофацијалниот систем со минимална изложеност на зрачење, потребни се други решенија. Пребарувањето доведе до создавање на таканаречени радиографски системи, видеографи - системи за дигитална радиографија.

Без технички детали, принципот на работа на таквите системи е како што следува. Зрачењето на Х-зраци поминува низ објектот не до фотосензитивен филм, туку до посебен интраорален сензор (специјална електронска матрица). Соодветниот сигнал од матрицата се пренесува на уред за дигитализирање (аналогно-дигитален конвертор, ADC) поврзан со компјутерот, кој го претвора во дигитална форма. Специјален софтвер создава слика со рендген на компјутерски екран и ви овозможува да ја обработите, да ја зачувате на тврд или флексибилен медиум за складирање (хард диск, флопи дискови) и да ја испечатите како датотека како слика.

Во дигитален систем, слика со рендген е збир на точки со различни вредности на дигитални сиви скали. Оптимизацијата на приказот на информациите што ја обезбедува програмата овозможува да се добие рамка која е оптимална по осветленост и контраст со релативно мала доза на зрачење.

Во современите системи, создадени, на пример, од Trophy (Франција) или Schick (САД), се користат 4096 нијанси на сиво при формирање рамка, времето на експозиција зависи од предметот на проучување и, во просек, е стотинки - десетини од второ, намалување на изложеноста на радијација во однос на филмот - до 90% за интраорални системи, до 70% за панорамски видеографи.

Кога обработуваат слики, видеографите можат:

Примајте позитивни и негативни слики, слики со псевдо-боја и релјефни слики.

Зголемете го контрастот и зголемете ја областа на интерес за сликата.

Проценете ги промените во густината на забните ткива и коскените структури, следете ја униформноста на полнењето на каналот.

Во ендодонцијата, определете ја должината на каналот од која било кривина, а во операцијата изберете ја големината на имплантот со точност од 0,1 mm.

Уникатниот систем за детектор на кариес со елементи на вештачка интелигенција при анализа на слика ви овозможува да откриете кариес во фаза на самото место, кариес на коренот и скриен кариес.

„Ф“ во формулата (3) се однесува на целиот опсег на емитирани бранови должини и често се нарекува „Интегрален енергетски флукс“.