एक्स-रे का उपयोग। क्रिस्टल संरचना में खामियों का विश्लेषण। गर्भवती महिलाओं को एक्स-रे का एक्सपोजर

रूसी संघ की शिक्षा के लिए संघीय एजेंसी

राज्य शैक्षिक संस्थान

उच्च व्यावसायिक शिक्षा

मॉस्को स्टेट इंस्टीट्यूट ऑफ स्टील एंड अलॉयज

(तकनीकी विश्वविद्यालय)

नोवोट्रोइट्स्की शाखा

OEND . विभाग

पाठ्यक्रम कार्य

अनुशासन: भौतिकी

विषय: एक्स-रे

छात्र: नेदोरेज़ोवा एन.ए.

समूह: ईआईयू-2004-25, नंबर .К .: 04Н036

द्वारा जांचा गया: ओझेगोवा एस.एम.

परिचय

अध्याय 1

1.1 रोएंटजेन विल्हेम कॉनराड की जीवनी

1.2 एक्स-रे की खोज

अध्याय 2

2.1 एक्स-रे स्रोत

2.2 एक्स-रे के गुण

2.3 एक्स-रे का पंजीकरण

2.4 एक्स-रे का उपयोग

अध्याय 3

3.1 क्रिस्टल संरचना की खामियों का विश्लेषण

3.2 स्पेक्ट्रम विश्लेषण

निष्कर्ष

प्रयुक्त स्रोतों की सूची

अनुप्रयोग

परिचय

एक दुर्लभ व्यक्ति एक्स-रे कक्ष से नहीं गुजरा है। एक्स-रे में ली गई तस्वीरें सभी से परिचित हैं। 1995 में यह खोज 100 साल पुरानी थी। यह कल्पना करना कठिन है कि एक सदी पहले इसने कितनी बड़ी दिलचस्पी जगाई थी। मनुष्य के हाथ में एक ऐसा यंत्र निकला जिसकी सहायता से अदृश्य को देखा जा सकता था।

यह अदृश्य विकिरण सभी पदार्थों में, अलग-अलग डिग्री तक, प्रवेश करने में सक्षम है, जो कि लगभग 10 -8 सेमी की तरंग दैर्ध्य के साथ विद्युत चुम्बकीय विकिरण है, जिसे विल्हेम रोएंटजेन के सम्मान में एक्स-रे विकिरण कहा जाता था, जिन्होंने इसकी खोज की थी।

दृश्य प्रकाश की तरह, एक्स-रे से फोटोग्राफिक फिल्म काली पड़ जाती है। चिकित्सा, उद्योग और वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए इस संपत्ति का बहुत महत्व है। अध्ययन के तहत वस्तु से गुजरते हुए और फिर फिल्म पर पड़ने से, एक्स-रे विकिरण उस पर इसकी आंतरिक संरचना को दर्शाता है। चूंकि एक्स-रे विकिरण की मर्मज्ञ शक्ति विभिन्न सामग्रियों के लिए अलग-अलग होती है, इसलिए वस्तु के कुछ हिस्से जो इसके लिए कम पारदर्शी होते हैं, फोटोग्राफ में उन क्षेत्रों की तुलना में उज्जवल क्षेत्र देते हैं जिनके माध्यम से विकिरण अच्छी तरह से प्रवेश करता है। इस प्रकार, हड्डी के ऊतक त्वचा और आंतरिक अंगों को बनाने वाले ऊतकों की तुलना में एक्स-रे के लिए कम पारदर्शी होते हैं। इसलिए, रेडियोग्राफ़ पर, हड्डियों को हल्के क्षेत्रों के रूप में इंगित किया जाएगा और फ्रैक्चर साइट, जो विकिरण के लिए कम पारदर्शी है, का पता आसानी से लगाया जा सकता है। एक्स-रे इमेजिंग का उपयोग दंत चिकित्सा में दांतों की जड़ों में क्षरण और फोड़े का पता लगाने के लिए भी किया जाता है, साथ ही उद्योग में कास्टिंग, प्लास्टिक और घिसने में दरार का पता लगाने के लिए, रसायन विज्ञान में यौगिकों का विश्लेषण करने के लिए, और भौतिकी में क्रिस्टल की संरचना का अध्ययन करने के लिए उपयोग किया जाता है। .

रोएंटजेन की खोज के बाद अन्य शोधकर्ताओं द्वारा प्रयोग किए गए जिन्होंने इस विकिरण के उपयोग के लिए कई नए गुणों और संभावनाओं की खोज की। एम. लाउ, डब्ल्यू. फ्रेडरिक और पी. निपिंग द्वारा एक प्रमुख योगदान दिया गया था, जिन्होंने 1912 में क्रिस्टल से गुजरते हुए एक्स-रे के विवर्तन का प्रदर्शन किया था; डब्ल्यू कूलिज, जिन्होंने 1913 में एक गर्म कैथोड के साथ एक उच्च-वैक्यूम एक्स-रे ट्यूब का आविष्कार किया था; जी. मोसले, जिन्होंने 1913 में विकिरण की तरंग दैर्ध्य और एक तत्व की परमाणु संख्या के बीच संबंध स्थापित किया; जी. और एल. ब्रैगी, जिन्हें एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण के मूल सिद्धांतों को विकसित करने के लिए 1915 में नोबेल पुरस्कार मिला था।

इस कोर्स वर्क का उद्देश्य एक्स-रे विकिरण की घटना, खोज के इतिहास, गुणों का अध्ययन करना और इसके आवेदन के दायरे की पहचान करना है।

अध्याय 1

1.1 रोएंटजेन विल्हेम कॉनराड की जीवनी

विल्हेम कॉनराड रोएंटजेन का जन्म 17 मार्च, 1845 को जर्मनी के सीमावर्ती क्षेत्र में हॉलैंड के साथ, लेनपे शहर में हुआ था। उन्होंने अपनी तकनीकी शिक्षा ज्यूरिख में उसी उच्च तकनीकी स्कूल (पॉलिटेक्निक) में प्राप्त की, जहाँ आइंस्टीन ने बाद में अध्ययन किया। भौतिकी के जुनून ने उन्हें 1866 में स्कूल छोड़ने के बाद शारीरिक शिक्षा जारी रखने के लिए मजबूर किया।

1868 में उन्होंने डॉक्टर ऑफ फिलॉसफी की डिग्री के लिए अपने शोध प्रबंध का बचाव किया, उन्होंने भौतिकी विभाग में एक सहायक के रूप में काम किया, पहले ज्यूरिख में, फिर गिसेन में, और फिर स्ट्रासबर्ग (1874-1879) में कुंड के साथ। यहां रोएंटजेन एक अच्छे प्रायोगिक स्कूल से गुजरे और प्रथम श्रेणी के प्रयोगकर्ता बन गए। रोएंटजेन ने अपने छात्र, सोवियत भौतिकी के संस्थापकों में से एक, ए.एफ. इओफ़े.

वैज्ञानिक अनुसंधान विद्युत चुंबकत्व, क्रिस्टल भौतिकी, प्रकाशिकी, आणविक भौतिकी से संबंधित है।

1895 में, उन्होंने पराबैंगनी किरणों (एक्स-रे) की तरंग दैर्ध्य से कम तरंग दैर्ध्य के साथ विकिरण की खोज की, जिसे बाद में एक्स-रे कहा जाता था, और उनके गुणों की जांच की: हवा को प्रतिबिंबित करने, अवशोषित करने, आयनित करने की क्षमता आदि। उन्होंने एक्स-रे प्राप्त करने के लिए ट्यूब के सही डिजाइन का प्रस्ताव दिया - एक झुका हुआ प्लैटिनम एंटीकैथोड और एक अवतल कैथोड: वह एक्स-रे का उपयोग करके तस्वीरें लेने वाले पहले व्यक्ति थे। उन्होंने 1885 में एक विद्युत क्षेत्र (तथाकथित "रोएंटजेन करंट") में एक ढांकता हुआ चुंबकीय क्षेत्र की खोज की। उनके अनुभव ने स्पष्ट रूप से दिखाया कि चुंबकीय क्षेत्र गतिमान आवेशों द्वारा बनाया गया है, और एक्स लोरेंत्ज़ के निर्माण के लिए महत्वपूर्ण था। इलेक्ट्रॉनिक सिद्धांत। रोएंटजेन के कार्यों की एक महत्वपूर्ण संख्या तरल पदार्थ, गैसों, क्रिस्टल, विद्युत चुम्बकीय घटनाओं के अध्ययन गुणों के लिए समर्पित है, क्रिस्टल में विद्युत और ऑप्टिकल घटनाओं के बीच संबंधों की खोज की। 1901 में उनके नाम, रोएंटजेन की किरणों की खोज के लिए नोबेल पुरस्कार से सम्मानित होने वाले भौतिकविदों में प्रथम थे।

1900 से अपने जीवन के अंतिम दिनों तक (10 फरवरी, 1923 को उनकी मृत्यु हो गई) उन्होंने म्यूनिख विश्वविद्यालय में काम किया।

1.2 एक्स-रे की खोज

19वीं सदी का अंत गैसों के माध्यम से बिजली के पारित होने की घटनाओं में बढ़ी हुई रुचि द्वारा चिह्नित किया गया था। यहां तक ​​कि फैराडे ने भी इन घटनाओं का गंभीरता से अध्ययन किया, निर्वहन के विभिन्न रूपों का वर्णन किया, दुर्लभ गैस के एक चमकदार स्तंभ में एक अंधेरे स्थान की खोज की। फैराडे डार्क स्पेस गुलाबी, एनोड चमक से नीले, कैथोड चमक को अलग करता है।

गैस के विरलन में और वृद्धि से चमक की प्रकृति में महत्वपूर्ण रूप से परिवर्तन होता है। गणितज्ञ प्लकर (1801-1868) ने 1859 में कैथोड से निकलने वाली किरणों की एक कमजोर नीली किरण, एनोड तक पहुंचने और ट्यूब के कांच को चमकने के लिए पर्याप्त रूप से मजबूत रेयरफैक्शन पर खोजा था। 1869 में प्लकर के छात्र गिटोर्फ (1824-1914) ने अपने शिक्षक के शोध को जारी रखा और दिखाया कि यदि कैथोड और इस सतह के बीच एक ठोस शरीर रखा जाता है तो ट्यूब की फ्लोरोसेंट सतह पर एक अलग छाया दिखाई देती है।

गोल्डस्टीन (1850-1931) ने किरणों के गुणों का अध्ययन करते हुए उन्हें कैथोड किरणें (1876) कहा। तीन साल बाद, विलियम क्रुक्स (1832-1919) ने कैथोड किरणों की भौतिक प्रकृति को साबित किया और उन्हें "उज्ज्वल पदार्थ" कहा - एक विशेष चौथी अवस्था में एक पदार्थ। उनके सबूत आश्वस्त और स्पष्ट थे। "क्रूक्स ट्यूब" के साथ प्रयोग बाद में हुए सभी भौतिक कक्षाओं में प्रदर्शित किया गया। क्रुक्स ट्यूब में चुंबकीय क्षेत्र द्वारा कैथोड बीम का विक्षेपण एक क्लासिक स्कूल प्रदर्शन बन गया है।

हालांकि, कैथोड किरणों के विद्युत विक्षेपण पर प्रयोग इतने आश्वस्त नहीं थे। हर्ट्ज ने इस तरह के विचलन का पता नहीं लगाया और इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि कैथोड किरण ईथर में एक दोलन प्रक्रिया है। हर्ट्ज़ के छात्र एफ. लेनार्ड ने कैथोड किरणों के साथ प्रयोग करते हुए 1893 में दिखाया कि वे एल्यूमीनियम पन्नी से ढकी एक खिड़की से गुजरते हैं और खिड़की के पीछे की जगह में चमक पैदा करते हैं। हर्ट्ज़ ने अपना अंतिम लेख, 1892 में प्रकाशित, पतली धातु के पिंडों के माध्यम से कैथोड किरणों के पारित होने की घटना के लिए समर्पित किया। यह शब्दों के साथ शुरू हुआ:

"कैथोड किरणें ठोस पदार्थों में प्रवेश करने की उनकी क्षमता के मामले में प्रकाश से महत्वपूर्ण रूप से भिन्न होती हैं।" सोने, चांदी, प्लैटिनम, एल्यूमीनियम, आदि के पत्तों के माध्यम से कैथोड किरणों के पारित होने पर प्रयोगों के परिणामों का वर्णन करते हुए, हर्ट्ज ने नोट किया कि उन्होंने नहीं किया घटना में कोई विशेष अंतर देखें किरणें एक सीधी रेखा में पत्तियों से नहीं गुजरती हैं, लेकिन विवर्तन द्वारा बिखरी हुई हैं। कैथोड किरणों की प्रकृति अभी भी स्पष्ट नहीं थी।

यह क्रुक्स, लेनार्ड और अन्य की ऐसी ट्यूबों के साथ था जिसे वुर्जबर्ग के प्रोफेसर विल्हेम कॉनराड रोएंटजेन ने 1895 के अंत में प्रयोग किया था। एक बार, प्रयोग के अंत के बाद, उन्होंने एक काले कार्डबोर्ड कवर के साथ ट्यूब को बंद कर दिया, लाइट बंद कर दी, लेकिन ट्यूब को खिलाने वाले प्रारंभ करनेवाला को बंद नहीं किया, उसने ट्यूब के पास स्थित बेरियम सायनोजेन से स्क्रीन की चमक देखी। इस परिस्थिति से आहत रोएंटजेन ने स्क्रीन के साथ प्रयोग करना शुरू किया। 28 दिसंबर, 1895 को अपनी पहली रिपोर्ट "ऑन ए न्यू तरह की किरणों" में, उन्होंने इन पहले प्रयोगों के बारे में लिखा: "बेरियम प्लैटिनम-साइनाइड के साथ लेपित कागज का एक टुकड़ा, जब एक ट्यूब के पास आता है, तो पतले काले रंग के कवर के साथ बंद हो जाता है। कार्डबोर्ड जो इसके लिए पर्याप्त रूप से फिट बैठता है, प्रत्येक निर्वहन के साथ यह एक उज्ज्वल प्रकाश के साथ चमकता है: यह फ्लोरोसेंट शुरू होता है। फ्लोरेसेंस पर्याप्त डार्किंग के साथ दिखाई देता है और यह इस बात पर निर्भर नहीं करता है कि हम पेपर को बेरियम सिनेरोजेन के साथ लेपित पक्ष के साथ लाते हैं या बेरियम सिनेरोजेन के साथ लेपित नहीं हैं। ट्यूब से दो मीटर की दूरी पर भी प्रतिदीप्ति ध्यान देने योग्य है।"

सावधानीपूर्वक परीक्षा से पता चला कि रोएंटजेन "वह काला कार्डबोर्ड, जो न तो सूर्य की दृश्य और पराबैंगनी किरणों के लिए पारदर्शी है, न ही विद्युत चाप की किरणों के लिए, किसी प्रकार के एजेंट द्वारा प्रवेश किया जाता है जो प्रतिदीप्ति का कारण बनता है।" रोएंटजेन ने इसकी मर्मज्ञ शक्ति की जांच की " एजेंट", जिसे उन्होंने विभिन्न पदार्थों के लिए संक्षिप्तता "एक्स-रे" कहा। उन्होंने पाया कि किरणें स्वतंत्र रूप से कागज, लकड़ी, एबोनाइट, धातु की पतली परतों से होकर गुजरती हैं, लेकिन सीसा द्वारा दृढ़ता से विलंबित होती हैं।

वह तब सनसनीखेज अनुभव का वर्णन करता है:

"यदि आप डिस्चार्ज ट्यूब और स्क्रीन के बीच अपना हाथ रखते हैं, तो आप हाथ की छाया की फीकी रूपरेखा में हड्डियों की गहरी छाया देख सकते हैं।" यह मानव शरीर की पहली एक्स-रे परीक्षा थी। रोएंटजेन पहले एक्स-रे को भी अपने हाथ से जोड़कर प्राप्त किया।

इन शॉट्स ने एक बड़ी छाप छोड़ी; खोज अभी पूरी नहीं हुई थी, और एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स ने अपनी यात्रा शुरू कर दी थी। अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी शूस्टर ने लिखा है, "मेरी प्रयोगशाला में डॉक्टरों की बाढ़ आ गई थी, जो उन रोगियों को लेकर आए थे, जिन्हें संदेह था कि उनके शरीर के विभिन्न हिस्सों में सुइयां हैं।"

पहले प्रयोगों के बाद, रोएंटजेन ने दृढ़ता से स्थापित किया कि एक्स-रे कैथोड वाले से भिन्न होते हैं, वे चार्ज नहीं करते हैं और चुंबकीय क्षेत्र द्वारा विक्षेपित नहीं होते हैं, लेकिन वे कैथोड किरणों से उत्साहित होते हैं। "एक्स-रे कैथोड के समान नहीं हैं। किरणें, लेकिन वे डिस्चार्ज ट्यूब की कांच की दीवारों में उनके द्वारा उत्तेजित होती हैं ”, रोएंटजेन ने लिखा।

उन्होंने यह भी स्थापित किया कि वे न केवल कांच में, बल्कि धातुओं में भी उत्साहित हैं।

हर्ट्ज-लेनार्ड परिकल्पना का उल्लेख करते हुए कि कैथोड किरणें "ईथर में होने वाली एक घटना है," रोएंटजेन बताते हैं कि "हम अपनी किरणों के बारे में कुछ ऐसा ही कह सकते हैं।" हालांकि, वह किरणों के तरंग गुणों का पता लगाने में विफल रहे, वे "अब तक ज्ञात पराबैंगनी, दृश्यमान, अवरक्त किरणों की तुलना में अलग व्यवहार करते हैं।" उनके रासायनिक और ल्यूमिनसेंट क्रियाओं में, रोएंटजेन के अनुसार, वे पराबैंगनी किरणों के समान हैं। पहले संदेश में , उन्होंने बाद में छोड़ी गई धारणा को व्यक्त किया कि वे ईथर में अनुदैर्ध्य तरंगें हो सकती हैं।

रोएंटजेन की खोज ने वैज्ञानिक दुनिया में बहुत रुचि जगाई। उनके प्रयोग दुनिया की लगभग सभी प्रयोगशालाओं में दोहराए गए। मास्को में उन्हें पी.एन. द्वारा दोहराया गया था। लेबेदेव। सेंट पीटर्सबर्ग में रेडियो के आविष्कारक ए.एस. पोपोव ने एक्स-रे के साथ प्रयोग किया, उन्हें सार्वजनिक व्याख्यानों में प्रदर्शित किया, विभिन्न एक्स-रे प्राप्त किए। कैम्ब्रिज में डी.डी. थॉमसन ने तुरंत एक्स-रे के आयनीकरण प्रभाव को गैसों के माध्यम से बिजली के पारित होने का अध्ययन करने के लिए लागू किया। उनके शोध से इलेक्ट्रॉन की खोज हुई।

अध्याय 2

एक्स-रे विकिरण - विद्युत चुम्बकीय आयनीकरण विकिरण, 10 -4 से 10 3 (10 -12 से 10 -5 सेमी तक) तरंग दैर्ध्य के भीतर गामा और पराबैंगनी विकिरण के बीच वर्णक्रमीय क्षेत्र पर कब्जा कर रहा है। आर। एल तरंग दैर्ध्य के साथ< 2 условно называются жёсткими, с λ >2 - कोमल।

2.1 एक्स-रे स्रोत

एक्स-रे का सबसे आम स्रोत एक्स-रे ट्यूब है। - इलेक्ट्रोवैक्यूम डिवाइस एक्स-रे स्रोत के रूप में कार्य करना। ऐसा विकिरण तब होता है जब कैथोड द्वारा उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन कम हो जाते हैं और एनोड (एंटीकैथोड) से टकराते हैं; इस मामले में, एनोड और कैथोड के बीच की जगह में एक मजबूत विद्युत क्षेत्र द्वारा त्वरित इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा आंशिक रूप से एक्स-रे ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है। एक्स-रे ट्यूब विकिरण एनोड सामग्री की विशेषता विकिरण पर एक्स-रे ब्रेम्सस्ट्रालंग का एक सुपरपोजिशन है। एक्स-रे ट्यूबों को प्रतिष्ठित किया जाता है: एक इलेक्ट्रॉन प्रवाह प्राप्त करने की विधि के अनुसार - एक थर्मिओनिक (गर्म) कैथोड के साथ, क्षेत्र उत्सर्जन (नुकीला) कैथोड, एक कैथोड सकारात्मक आयनों के साथ बमबारी और एक रेडियोधर्मी (β) इलेक्ट्रॉन स्रोत के साथ; वैक्यूम करने की विधि के अनुसार - सील, बंधनेवाला; विकिरण समय के अनुसार - निरंतर क्रिया, स्पंदित; एनोड कूलिंग के प्रकार के अनुसार - पानी, तेल, वायु, विकिरण शीतलन के साथ; फोकस के आकार के अनुसार (एनोड पर विकिरण क्षेत्र) - मैक्रोफोकस, तेज फोकस और माइक्रोफोकस; इसके आकार के अनुसार - अंगूठी, गोल, शासित; एनोड पर इलेक्ट्रॉनों को केंद्रित करने की विधि के अनुसार - इलेक्ट्रोस्टैटिक, चुंबकीय, विद्युत चुम्बकीय फोकस के साथ।

एक्स-रे स्ट्रक्चरल विश्लेषण में एक्स-रे ट्यूब का उपयोग किया जाता है (परिशिष्ट 1), एक्स-रे वर्णक्रमीय विश्लेषण, दोष का पता लगाना (परिशिष्ट 1), एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स (परिशिष्ट 1), रेडियोथेरेपी , एक्स-रे माइक्रोस्कोपी और माइक्रोरैडियोग्राफी। थर्मोनिक कैथोड, वाटर-कूल्ड एनोड और इलेक्ट्रोस्टैटिक इलेक्ट्रॉन फ़ोकसिंग सिस्टम के साथ सीलबंद एक्स-रे ट्यूब सभी क्षेत्रों में सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाती हैं (परिशिष्ट 2)। एक्स-रे ट्यूबों का थर्मिओनिक कैथोड आमतौर पर विद्युत प्रवाह द्वारा गरम किए गए टंगस्टन तार का एक सर्पिल या सीधा फिलामेंट होता है। एनोड का कार्य खंड - एक धातु दर्पण सतह - लंबवत या किसी कोण पर इलेक्ट्रॉन प्रवाह में स्थित होता है। उच्च ऊर्जा और तीव्रता के एक्स-रे विकिरण का एक सतत स्पेक्ट्रम प्राप्त करने के लिए, Au, W से एनोड का उपयोग किया जाता है; Ti, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Ag एनोड वाली एक्स-रे ट्यूब का उपयोग संरचनात्मक विश्लेषण में किया जाता है।

एक्स-रे ट्यूबों की मुख्य विशेषताएं अधिकतम अनुमेय त्वरित वोल्टेज (1-500 kV), इलेक्ट्रॉनिक करंट (0.01 mA - 1A), एनोड द्वारा नष्ट विशिष्ट शक्ति (10-10 4 W / mm 2) हैं, कुल बिजली की खपत (0.002 W - 60 kW) और फ़ोकस आकार (1 माइक्रोन - 10 मिमी)। एक्स-रे ट्यूब की दक्षता 0.1-3% है।

कुछ रेडियोधर्मी समस्थानिक एक्स-रे के स्रोत के रूप में भी काम कर सकते हैं। : उनमें से कुछ सीधे एक्स-रे उत्सर्जित करते हैं, दूसरों के परमाणु विकिरण (इलेक्ट्रॉन या -कण) एक धातु लक्ष्य पर बमबारी करते हैं, जो एक्स-किरणों का उत्सर्जन करता है। समस्थानिक स्रोतों की एक्स-रे तीव्रता एक्स-रे ट्यूब की विकिरण तीव्रता से कम परिमाण के कई क्रम हैं, लेकिन आइसोटोप स्रोतों के आयाम, वजन और लागत एक्स-रे ट्यूब वाले लोगों की तुलना में अतुलनीय रूप से कम हैं।

कई GeV की ऊर्जा वाले सिंक्रोट्रॉन और इलेक्ट्रॉन भंडारण रिंग दसियों और सैकड़ों के क्रम में λ के साथ नरम एक्स-रे के स्रोत के रूप में काम कर सकते हैं। तीव्रता में, सिंक्रोट्रॉन का एक्स-रे विकिरण, स्पेक्ट्रम के निर्दिष्ट क्षेत्र में एक्स-रे ट्यूब के विकिरण से 2-3 परिमाण के क्रम से अधिक होता है।

एक्स-रे के प्राकृतिक स्रोत - सूर्य और अन्य अंतरिक्ष वस्तुएं।

2.2 एक्स-रे के गुण

एक्स-रे की उत्पत्ति के तंत्र के आधार पर, उनका स्पेक्ट्रा निरंतर (ब्रेम्सस्ट्राहलंग) या रेखा (विशेषता) हो सकता है। लक्ष्य परमाणुओं के साथ बातचीत करते समय उनके मंदी के परिणामस्वरूप तेजी से चार्ज कणों द्वारा एक सतत एक्स-रे स्पेक्ट्रम उत्सर्जित होता है; यह स्पेक्ट्रम एक महत्वपूर्ण तीव्रता तक तभी पहुंचता है जब लक्ष्य पर इलेक्ट्रॉनों की बमबारी होती है। ब्रेम्सस्ट्रालंग एक्स-रे की तीव्रता उच्च आवृत्ति सीमा 0 तक सभी आवृत्तियों पर वितरित की जाती है, जिस पर फोटॉन ऊर्जा एच 0 (एच प्लैंक स्थिरांक है) ) बमबारी करने वाले इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा eV के बराबर है (e इलेक्ट्रॉन आवेश है, V उनके द्वारा पारित त्वरित क्षेत्र का संभावित अंतर है)। यह आवृत्ति स्पेक्ट्रम 0 = hc/eV (c प्रकाश की गति है) के लघु-तरंग दैर्ध्य किनारे से मेल खाती है।

रेखा विकिरण एक परमाणु के आयनीकरण के बाद होता है जिसमें एक इलेक्ट्रॉन अपने आंतरिक कोश से बाहर निकल जाता है। इस तरह का आयनीकरण एक परमाणु के तेज कण से टकराने का परिणाम हो सकता है, जैसे कि एक इलेक्ट्रॉन (प्राथमिक एक्स-रे), या एक परमाणु द्वारा एक फोटॉन का अवशोषण (फ्लोरोसेंट एक्स-रे)। आयनित परमाणु स्वयं को उच्च ऊर्जा स्तरों में से एक पर प्रारंभिक क्वांटम अवस्था में पाता है और 10 -16 -10 -15 सेकंड के बाद कम ऊर्जा के साथ अंतिम अवस्था में चला जाता है। इस मामले में, एक परमाणु एक निश्चित आवृत्ति के फोटॉन के रूप में अतिरिक्त ऊर्जा का उत्सर्जन कर सकता है। ऐसे विकिरण के स्पेक्ट्रम की रेखाओं की आवृत्तियाँ प्रत्येक तत्व के परमाणुओं की विशेषता होती हैं, इसलिए रेखा एक्स-रे स्पेक्ट्रम को विशेषता कहा जाता है। इस स्पेक्ट्रम की रेखा आवृत्ति की परमाणु संख्या Z पर निर्भरता मोसले नियम द्वारा निर्धारित की जाती है।

मोसले का नियम, एक रासायनिक तत्व के विशिष्ट एक्स-रे उत्सर्जन की वर्णक्रमीय रेखाओं की आवृत्ति से संबंधित कानून इसकी क्रम संख्या के साथ। जी। मोसले प्रयोगात्मक रूप से स्थापित 1913 में। मोसले के नियम के अनुसार, किसी तत्व की विशेषता विकिरण की वर्णक्रमीय रेखा की आवृत्ति का वर्गमूल उसके क्रमांक Z का एक रैखिक कार्य है:

जहाँ R, Rydberg स्थिरांक है , S n - स्क्रीनिंग स्थिरांक, n - प्रमुख क्वांटम संख्या। मोसले आरेख (परिशिष्ट 3) पर, Z पर निर्भरता सीधी रेखाओं की एक श्रृंखला है (K-, L-, M-, आदि। मान n = 1, 2, 3,।) के अनुरूप श्रृंखला।

मोसले का नियम तत्वों की आवर्त सारणी में तत्वों के सही स्थान का अकाट्य प्रमाण था डि मेंडेलीव और Z के भौतिक अर्थ को स्पष्ट करने में योगदान दिया।

मोसले के नियम के अनुसार, एक्स-रे विशेषता स्पेक्ट्रा ऑप्टिकल स्पेक्ट्रा में निहित आवधिक पैटर्न को प्रदर्शित नहीं करता है। यह इंगित करता है कि विशेषता एक्स-रे स्पेक्ट्रा में दिखाई देने वाले सभी तत्वों के परमाणुओं के आंतरिक इलेक्ट्रॉन कोशों में एक समान संरचना होती है।

बाद के प्रयोगों ने बाहरी इलेक्ट्रॉन गोले भरने के क्रम में परिवर्तन के साथ-साथ भारी परमाणुओं के लिए जुड़े तत्वों के संक्रमण समूहों के लिए एक रैखिक निर्भरता से कुछ विचलन प्रकट किए, जो सापेक्षतावादी प्रभावों से उत्पन्न होते हैं (सशर्त रूप से इस तथ्य से समझाया गया है कि गति आंतरिक की तुलना प्रकाश की गति से की जा सकती है)।

कई कारकों के आधार पर - नाभिक (आइसोटोनिक शिफ्ट) में न्यूक्लियंस की संख्या पर, बाहरी इलेक्ट्रॉन कोशों की स्थिति (रासायनिक बदलाव), आदि - मोसले आरेख पर वर्णक्रमीय रेखाओं की स्थिति कुछ हद तक बदल सकती है। इन पारियों का अध्ययन परमाणु के बारे में विस्तृत जानकारी प्राप्त करने की अनुमति देता है।

बहुत पतले लक्ष्यों द्वारा उत्सर्जित ब्रेम्सस्ट्रालंग एक्स-रे 0 के करीब पूरी तरह से ध्रुवीकृत हो जाते हैं; जैसे ही 0 घटता है, ध्रुवीकरण की डिग्री कम हो जाती है। विशेषता विकिरण, एक नियम के रूप में, ध्रुवीकृत नहीं है।

जब एक्स-रे पदार्थ के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, तो फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव हो सकता है। , एक्स-रे के अवशोषण और उनके बिखरने के साथ, फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव तब देखा जाता है जब एक परमाणु, एक्स-रे फोटॉन को अवशोषित करता है, अपने आंतरिक इलेक्ट्रॉनों में से एक को बाहर निकालता है, जिसके बाद यह या तो एक विकिरण संक्रमण कर सकता है, जो विशेषता के एक फोटॉन का उत्सर्जन करता है। विकिरण, या एक गैर-विकिरण संक्रमण (बरमा इलेक्ट्रॉन) के दौरान एक दूसरे इलेक्ट्रॉन को बाहर निकालें। गैर-धातु क्रिस्टल (उदाहरण के लिए, सेंधा नमक पर) पर एक्स-रे की कार्रवाई के तहत, अतिरिक्त धनात्मक आवेश वाले आयन परमाणु जाली के कुछ नोड्स में दिखाई देते हैं, और अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन उनके पास दिखाई देते हैं। क्रिस्टल की संरचना में इस तरह की गड़बड़ी, जिसे एक्स-रे एक्सिटोन कहा जाता है , रंग केंद्र हैं और तापमान में उल्लेखनीय वृद्धि के साथ ही गायब हो जाते हैं।

जब X-किरणें x मोटाई वाले पदार्थ की एक परत से गुजरती हैं, तो उनकी प्रारंभिक तीव्रता I 0 घट कर I = I 0 e - μ x हो जाती है, जहां μ क्षीणन गुणांक है। I का क्षीणन दो प्रक्रियाओं के कारण होता है: पदार्थ द्वारा एक्स-रे फोटॉन का अवशोषण और बिखरने पर उनकी दिशा में परिवर्तन। स्पेक्ट्रम के दीर्घ-तरंग दैर्ध्य क्षेत्र में, एक्स-रे का अवशोषण, लघु-तरंगदैर्ध्य क्षेत्र में, उनके प्रकीर्णन पर प्रबल होता है। Z और बढ़ने के साथ अवशोषण की डिग्री तेजी से बढ़ती है। उदाहरण के लिए, कठोर एक्स-रे हवा की एक परत ~ 10 सेमी के माध्यम से स्वतंत्र रूप से प्रवेश करते हैं; एक एल्यूमीनियम प्लेट 3 सेमी मोटी = 0.027 के साथ एक्स-रे को आधा कर देती है; नरम एक्स-रे हवा में महत्वपूर्ण रूप से अवशोषित होते हैं और उनका उपयोग और अध्ययन केवल निर्वात में या कमजोर रूप से अवशोषित गैस में संभव है (उदाहरण के लिए, वह)। जब एक्स-रे अवशोषित होते हैं, तो पदार्थ के परमाणु आयनित होते हैं।

जीवित जीवों पर एक्स-रे का प्रभाव लाभकारी या हानिकारक हो सकता है, यह उनके ऊतकों में होने वाले आयनीकरण पर निर्भर करता है। चूंकि एक्स-रे का अवशोषण λ पर निर्भर करता है, इसलिए उनकी तीव्रता एक्स-रे के जैविक प्रभाव के माप के रूप में काम नहीं कर सकती है। पदार्थ पर एक्स-रे के प्रभाव को मापने के लिए एक्स-रे माप का उपयोग किया जाता है। , माप की इकाई roentgen है

बड़े Z और के क्षेत्र में एक्स-रे का प्रकीर्णन मुख्य रूप से λ में परिवर्तन के बिना होता है और इसे सुसंगत प्रकीर्णन कहा जाता है, और छोटे Z और के क्षेत्र में, एक नियम के रूप में, यह बढ़ता है (असंगत प्रकीर्णन)। असंगत एक्स-रे प्रकीर्णन 2 प्रकार के होते हैं - कॉम्पटन और रमन। कॉम्पटन स्कैटरिंग में, जिसमें इनेलेस्टिक कॉर्पस्क्यूलर स्कैटरिंग का चरित्र होता है, एक्स-रे फोटॉन द्वारा आंशिक रूप से खोई गई ऊर्जा के कारण एक रीकॉइल इलेक्ट्रॉन परमाणु खोल से बाहर निकलता है। इस मामले में, फोटॉन की ऊर्जा कम हो जाती है और इसकी दिशा बदल जाती है; में परिवर्तन प्रकीर्णन कोण पर निर्भर करता है। प्रकाश परमाणु द्वारा उच्च-ऊर्जा एक्स-रे फोटॉन के रमन प्रकीर्णन के दौरान, इसकी ऊर्जा का एक छोटा हिस्सा परमाणु के आयनीकरण पर खर्च होता है और फोटॉन की गति की दिशा बदल जाती है। ऐसे फोटॉनों का परिवर्तन प्रकीर्णन कोण पर निर्भर नहीं करता है।

एक्स-रे के लिए अपवर्तनांक n 1 से बहुत कम मात्रा में भिन्न होता है = 1-n ≈ 10 -6 -10 -5। किसी माध्यम में एक्स-रे का चरण वेग निर्वात में प्रकाश की गति से अधिक होता है। एक माध्यम से दूसरे माध्यम में संक्रमण के दौरान एक्स-रे का विचलन बहुत छोटा (कुछ चाप मिनट) होता है। जब एक्स-किरणें निर्वात से किसी पिंड की सतह पर बहुत छोटे कोण पर गिरती हैं, तो उनका कुल बाह्य परावर्तन होता है।

2.3 एक्स-रे का पंजीकरण

मानव आँख एक्स-रे के प्रति संवेदनशील नहीं है। एक्स-रे

किरणों को एक विशेष एक्स-रे फिल्म का उपयोग करके रिकॉर्ड किया जाता है जिसमें Ag, Br की बढ़ी हुई मात्रा होती है। क्षेत्र में<0,5 чувствительность этих плёнок быстро падает и может быть искусственно повышена плотно прижатым к плёнке флуоресцирующим экраном. В области λ>5, साधारण सकारात्मक फिल्म की संवेदनशीलता काफी अधिक होती है, और इसके दाने एक्स-रे फिल्म के दानों की तुलना में बहुत छोटे होते हैं, जो संकल्प को बढ़ाता है। दसियों और सैकड़ों के क्रम में, एक्स-रे केवल फोटोग्राफिक इमल्शन की सबसे पतली सतह परत पर कार्य करते हैं; फिल्म की संवेदनशीलता को बढ़ाने के लिए, इसे ल्यूमिनसेंट तेलों से संवेदनशील बनाया जाता है। एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स और दोष का पता लगाने में, कभी-कभी एक्स-रे रिकॉर्ड करने के लिए इलेक्ट्रोफोटोग्राफी का उपयोग किया जाता है। (इलेक्ट्रोरेडियोग्राफी)।

उच्च तीव्रता के एक्स-रे को आयनीकरण कक्ष का उपयोग करके रिकॉर्ड किया जा सकता है (परिशिष्ट 4), . पर मध्यम और निम्न तीव्रता की एक्स-रे< 3 - сцинтилляционным счётчиком NaI (Tl) क्रिस्टल (परिशिष्ट 5) के साथ, 0.5 . पर< λ < 5 - счётчиком Гейгера - Мюллера (परिशिष्ट 6) और मिलाप आनुपातिक काउंटर (परिशिष्ट 7), 1< λ < 100 - проточным пропорциональным счётчиком, при λ < 120 - полупроводниковым детектором (परिशिष्ट 8)। बहुत बड़े (दसियों से 1000 तक) के क्षेत्र में, इनपुट पर विभिन्न फोटोकैथोड के साथ खुले प्रकार के माध्यमिक इलेक्ट्रॉन गुणक का उपयोग एक्स-रे रिकॉर्ड करने के लिए किया जा सकता है।

2.4 एक्स-रे का उपयोग

एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स के लिए एक्स-रे का व्यापक रूप से दवा में उपयोग किया जाता है। और रेडियोथेरेपी . प्रौद्योगिकी की कई शाखाओं के लिए एक्स-रे दोष का पता लगाना महत्वपूर्ण है। , उदाहरण के लिए, कास्टिंग में आंतरिक दोषों (गोले, स्लैग समावेशन), रेल में दरारें, वेल्ड में दोष का पता लगाने के लिए।

एक्स-रे संरचनात्मक विश्लेषण आपको अकार्बनिक और कार्बनिक अणुओं में खनिजों और यौगिकों के क्रिस्टल जाली में परमाणुओं की स्थानिक व्यवस्था स्थापित करने की अनुमति देता है। कई परमाणु संरचनाओं के आधार पर जिन्हें पहले ही समझा जा चुका है, उलटा समस्या भी हल की जा सकती है: एक्स-रे पैटर्न के अनुसार पॉलीक्रिस्टलाइन पदार्थ, उदाहरण के लिए, मिश्र धातु इस्पात, मिश्र धातु, अयस्क, चंद्र मिट्टी, इस पदार्थ की क्रिस्टलीय संरचना स्थापित की जा सकती है, अर्थात। चरण विश्लेषण किया गया। आर एल के कई आवेदन। पदार्थों की रेडियोग्राफी का उपयोग ठोस पदार्थों के गुणों का अध्ययन करने के लिए किया जाता है .

एक्स-रे माइक्रोस्कोपी उदाहरण के लिए, एक कोशिका, एक सूक्ष्मजीव की छवि प्राप्त करने के लिए, उनकी आंतरिक संरचना को देखने की अनुमति देता है। एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी एक्स-रे स्पेक्ट्रा का उपयोग करके, वह विभिन्न पदार्थों में इलेक्ट्रॉनिक राज्यों के घनत्व के ऊर्जा वितरण का अध्ययन करता है, रासायनिक बंधन की प्रकृति की जांच करता है, और ठोस और अणुओं में आयनों के प्रभावी चार्ज का पता लगाता है। स्पेक्ट्रल एक्स-रे विश्लेषण विशेषता स्पेक्ट्रम की रेखाओं की स्थिति और तीव्रता से आपको पदार्थ की गुणात्मक और मात्रात्मक संरचना निर्धारित करने की अनुमति मिलती है और इसका उपयोग धातुकर्म और सीमेंट संयंत्रों, प्रसंस्करण संयंत्रों में सामग्री की संरचना के गैर-विनाशकारी नियंत्रण को व्यक्त करने के लिए किया जाता है। इन उद्यमों को स्वचालित करते समय, एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटर और क्वांटोमीटर का उपयोग किसी पदार्थ की संरचना के लिए सेंसर के रूप में किया जाता है।

अंतरिक्ष से आने वाली एक्स-रे ब्रह्मांडीय पिंडों की रासायनिक संरचना और अंतरिक्ष में होने वाली भौतिक प्रक्रियाओं के बारे में जानकारी ले जाती है। एक्स-रे खगोल विज्ञान ब्रह्मांडीय एक्स-रे के अध्ययन से संबंधित है . कुछ प्रतिक्रियाओं, सामग्री के पोलीमराइजेशन और कार्बनिक पदार्थों के टूटने को प्रोत्साहित करने के लिए विकिरण रसायन विज्ञान में शक्तिशाली एक्स-रे का उपयोग किया जाता है। एक्स-रे का उपयोग खाद्य उद्योग में देर से पेंटिंग की एक परत के नीचे छिपे हुए प्राचीन चित्रों का पता लगाने के लिए भी किया जाता है, जो विदेशी वस्तुओं का पता लगाने के लिए, फोरेंसिक विज्ञान, पुरातत्व, आदि में गलती से खाद्य उत्पादों में मिल जाते हैं।

अध्याय 3

एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण के मुख्य कार्यों में से एक सामग्री की वास्तविक या चरण संरचना का निर्धारण है। एक्स-रे विवर्तन विधि प्रत्यक्ष है और उच्च विश्वसनीयता, तेजी और सापेक्ष सस्तेपन की विशेषता है। विधि को बड़ी मात्रा में पदार्थ की आवश्यकता नहीं होती है, विश्लेषण भाग को नष्ट किए बिना किया जा सकता है। गुणात्मक चरण विश्लेषण के अनुप्रयोग के क्षेत्र वैज्ञानिक अनुसंधान और उत्पादन में नियंत्रण दोनों के लिए बहुत विविध हैं। आप धातुकर्म उत्पादन, संश्लेषण उत्पादों, प्रसंस्करण, थर्मल और रासायनिक-थर्मल उपचार के दौरान चरण परिवर्तन के परिणाम की जांच कर सकते हैं, विभिन्न कोटिंग्स, पतली फिल्मों आदि का विश्लेषण कर सकते हैं।

प्रत्येक चरण, जिसकी अपनी क्रिस्टलीय संरचना होती है, को केवल इस चरण में निहित अधिकतम और नीचे से इंटरप्लानर दूरी डी / एन के असतत मूल्यों के एक निश्चित सेट की विशेषता होती है। वुल्फ-ब्रैग समीकरण से निम्नानुसार है, इंटरप्लानर दूरी का प्रत्येक मान एक निश्चित कोण θ (तरंग दैर्ध्य के दिए गए मान पर) पर पॉलीक्रिस्टलाइन नमूने से एक्स-रे पैटर्न पर एक रेखा से मेल खाता है। इस प्रकार, लाइनों की एक निश्चित प्रणाली (विवर्तन मैक्सिमा) एक्स-रे विवर्तन पैटर्न में प्रत्येक चरण के लिए इंटरप्लानर दूरियों के एक निश्चित सेट के अनुरूप होगी। एक्स-रे पैटर्न में इन रेखाओं की आपेक्षिक तीव्रता मुख्य रूप से चरण की संरचना पर निर्भर करती है। इसलिए, एक्स-रे छवि (इसका कोण θ) पर रेखाओं के स्थान का निर्धारण करके और उस विकिरण की तरंग दैर्ध्य को जानकर, जिस पर एक्स-रे छवि ली गई थी, इंटरप्लानर दूरियों के मूल्यों को निर्धारित करना संभव है। d/n Wulf-Bragg सूत्र का उपयोग करते हुए:

/एन = / (2sin )। (एक)

अध्ययन के तहत सामग्री के लिए डी / एन का सेट निर्धारित करने और शुद्ध पदार्थों, उनके विभिन्न यौगिकों के लिए पहले से ज्ञात डी / एन डेटा के साथ तुलना करने के बाद, यह स्थापित करना संभव है कि यह सामग्री किस चरण का गठन करती है। इस बात पर जोर दिया जाना चाहिए कि यह चरण हैं जो निर्धारित होते हैं, न कि रासायनिक संरचना, लेकिन बाद वाले को कभी-कभी घटाया जा सकता है यदि किसी विशेष चरण की मौलिक संरचना पर अतिरिक्त डेटा हो। यदि अध्ययन के तहत सामग्री की रासायनिक संरचना ज्ञात है, तो गुणात्मक चरण विश्लेषण का कार्य बहुत सुविधाजनक है, क्योंकि तब इस मामले में संभावित चरणों के बारे में प्रारंभिक धारणा बनाना संभव है।

चरण विश्लेषण की कुंजी डी/एन और रेखा तीव्रता को सटीक रूप से मापना है। यद्यपि यह सिद्धांत रूप में एक डिफ्रेक्टोमीटर का उपयोग करके हासिल करना आसान है, गुणात्मक विश्लेषण के लिए फोटोमेथोड के कुछ फायदे हैं, मुख्य रूप से संवेदनशीलता (नमूने में चरण की एक छोटी मात्रा की उपस्थिति का पता लगाने की क्षमता), साथ ही साथ की सादगी के संदर्भ में प्रयोगात्मक तकनीक।

एक्स-रे पैटर्न से डी/एन की गणना वुल्फ-ब्रैग समीकरण का उपयोग करके की जाती है।

इस समीकरण में λ के मान के रूप में, α cf K-श्रृंखला आमतौर पर प्रयोग की जाती है:

α cf = (2λ α1 + λ α2) /3 (2)

कभी-कभी K α1 लाइन का उपयोग किया जाता है। सभी एक्स-रे लाइनों के लिए विवर्तन कोण θ निर्धारित करना आपको समीकरण (1) के अनुसार डी / एन की गणना करने और β-लाइनों को अलग करने की अनुमति देता है (यदि (β-किरणों) के लिए कोई फ़िल्टर नहीं था)।

3.1 क्रिस्टल संरचना की खामियों का विश्लेषण

सभी वास्तविक एकल-क्रिस्टल और इससे भी अधिक पॉलीक्रिस्टलाइन सामग्री में कुछ संरचनात्मक खामियां (बिंदु दोष, अव्यवस्था, विभिन्न प्रकार के इंटरफेस, सूक्ष्म और मैक्रोस्ट्रेस) होते हैं, जो सभी संरचना-संवेदनशील गुणों और प्रक्रियाओं पर बहुत मजबूत प्रभाव डालते हैं।

संरचनात्मक खामियां विभिन्न प्रकृति के क्रिस्टल जाली के विकृतियों का कारण बनती हैं और इसके परिणामस्वरूप, विवर्तन पैटर्न में विभिन्न प्रकार के परिवर्तन होते हैं: अंतर-परमाणु और इंटरप्लानर दूरी में परिवर्तन से विवर्तन मैक्सिमा में बदलाव होता है, सूक्ष्म तनाव और उपसंरचना के फैलाव के कारण विस्तार होता है विवर्तन मैक्सिमा, जाली सूक्ष्म विकृतियों - इन मैक्सिमा की तीव्रता में परिवर्तन के लिए, उपस्थिति अव्यवस्थाएं एक्स-रे के पारित होने के दौरान विषम घटना का कारण बनती हैं और इसके परिणामस्वरूप, एक्स-रे टोपोग्राम आदि पर स्थानीय विपरीत विषमताएं होती हैं।

नतीजतन, एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण संरचनात्मक खामियों, उनके प्रकार और एकाग्रता, और उनके वितरण की प्रकृति का अध्ययन करने के लिए सबसे अधिक जानकारीपूर्ण तरीकों में से एक है।

एक्स-रे विवर्तन की पारंपरिक प्रत्यक्ष विधि, जो स्थिर डिफ्रेक्टोमीटर पर लागू होती है, उनकी डिजाइन विशेषताओं के कारण, केवल भागों या वस्तुओं से काटे गए छोटे नमूनों पर तनाव और उपभेदों के मात्रात्मक निर्धारण की अनुमति देती है।

इसलिए, वर्तमान में, स्थिर से पोर्टेबल छोटे आकार के एक्स-रे डिफ्रेक्टोमीटर में एक संक्रमण है, जो उनके निर्माण और संचालन के चरणों में विनाश के बिना भागों या वस्तुओं की सामग्री में तनाव का आकलन प्रदान करता है।

डीआरपी * 1 श्रृंखला के पोर्टेबल एक्स-रे डिफ्रेक्टोमीटर बड़े आकार के भागों, उत्पादों और संरचनाओं में बिना विनाश के अवशिष्ट और प्रभावी तनाव को नियंत्रित करना संभव बनाते हैं

विंडोज वातावरण में कार्यक्रम न केवल वास्तविक समय में "पाप 2 " विधि का उपयोग करके तनावों को निर्धारित करने की अनुमति देता है, बल्कि चरण संरचना और बनावट में परिवर्तन की निगरानी भी करता है। रैखिक समन्वय डिटेक्टर विवर्तन कोण 2θ = 43 ° पर एक साथ पंजीकरण प्रदान करता है। उच्च चमक और कम शक्ति (5 डब्ल्यू) के साथ "फॉक्स" प्रकार के छोटे आकार के एक्स-रे ट्यूब डिवाइस की रेडियोलॉजिकल सुरक्षा सुनिश्चित करते हैं, जिसमें विकिरणित क्षेत्र से 25 सेमी की दूरी पर विकिरण स्तर बराबर होता है प्राकृतिक पृष्ठभूमि स्तर। डीआरपी श्रृंखला के उपकरणों का उपयोग इन तकनीकी कार्यों को अनुकूलित करने के लिए धातु बनाने, काटने, पीसने, गर्मी उपचार, वेल्डिंग, सतह सख्त करने के विभिन्न चरणों में तनाव को निर्धारित करने में किया जाता है। उनके संचालन के दौरान विशेष रूप से महत्वपूर्ण उत्पादों और संरचनाओं में प्रेरित अवशिष्ट संपीड़न तनाव के स्तर में गिरावट पर नियंत्रण, संभावित दुर्घटनाओं और आपदाओं को रोकने, इसके विनाश से पहले उत्पाद को सेवा से बाहर करना संभव बनाता है।

3.2 स्पेक्ट्रम विश्लेषण

सामग्री के परमाणु क्रिस्टल संरचना और चरण संरचना के निर्धारण के साथ, इसके पूर्ण लक्षण वर्णन के लिए, इसकी रासायनिक संरचना निर्धारित करना अनिवार्य है।

तेजी से, इन उद्देश्यों के लिए व्यवहार में वर्णक्रमीय विश्लेषण के विभिन्न तथाकथित वाद्य तरीकों का उपयोग किया जाता है। उनमें से प्रत्येक के अपने फायदे और अनुप्रयोग हैं।

कई मामलों में महत्वपूर्ण आवश्यकताओं में से एक यह है कि उपयोग की जाने वाली विधि विश्लेषण की गई वस्तु की सुरक्षा सुनिश्चित करती है; इस खंड में विश्लेषण के इन तरीकों पर चर्चा की गई है। अगला मानदंड जिसके अनुसार इस खंड में वर्णित विश्लेषण के तरीकों को चुना गया था, वह उनका इलाका है।

प्रतिदीप्ति एक्स-रे वर्णक्रमीय विश्लेषण की विधि विश्लेषण की गई वस्तु में कठोर एक्स-रे विकिरण (एक्स-रे ट्यूब से) के प्रवेश पर आधारित है, जो कई माइक्रोमीटर के क्रम की मोटाई के साथ एक परत में प्रवेश करती है। वस्तु में इस मामले में उत्पन्न होने वाली विशेषता एक्स-रे विकिरण इसकी रासायनिक संरचना पर औसत डेटा प्राप्त करना संभव बनाती है।

किसी पदार्थ की मौलिक संरचना का निर्धारण करने के लिए, एक एक्स-रे ट्यूब के एनोड पर रखे गए नमूने के विशिष्ट एक्स-रे स्पेक्ट्रम के विश्लेषण का उपयोग कर सकते हैं और इलेक्ट्रॉन बमबारी के अधीन हो सकते हैं - उत्सर्जन विधि, या स्पेक्ट्रम का विश्लेषण एक एक्स-रे ट्यूब या अन्य स्रोत - फ्लोरोसेंट विधि से कठोर एक्स-रे के साथ विकिरण के अधीन एक नमूने के माध्यमिक (फ्लोरोसेंट) एक्स-रे विकिरण का।

उत्सर्जन विधि का नुकसान है, सबसे पहले, एक्स-रे ट्यूब के एनोड पर नमूना रखने की आवश्यकता है, इसके बाद वैक्यूम पंपों के साथ निकासी; जाहिर है, यह विधि फ्यूसिबल और वाष्पशील पदार्थों के लिए अनुपयुक्त है। दूसरा दोष इस तथ्य से संबंधित है कि इलेक्ट्रॉन बमबारी से दुर्दम्य वस्तुएं भी क्षतिग्रस्त हो जाती हैं। फ्लोरोसेंट विधि इन कमियों से मुक्त है और इसलिए इसका व्यापक अनुप्रयोग है। प्रतिदीप्ति विधि का लाभ ब्रेम्सस्ट्रालंग की अनुपस्थिति भी है, जो विश्लेषण की संवेदनशीलता में सुधार करता है। रासायनिक तत्वों की वर्णक्रमीय रेखाओं की तालिकाओं के साथ मापी गई तरंग दैर्ध्य की तुलना गुणात्मक विश्लेषण का आधार है, और नमूना पदार्थ बनाने वाले विभिन्न तत्वों की वर्णक्रमीय रेखाओं की सापेक्ष तीव्रता मात्रात्मक विश्लेषण का आधार बनती है। अभिलक्षणिक एक्स-रे विकिरण के उत्तेजन तंत्र के विचार से यह स्पष्ट है कि एक या दूसरी श्रृंखला (K या L, M, आदि) के विकिरण एक साथ उत्पन्न होते हैं, और श्रृंखला के भीतर रेखा तीव्रता का अनुपात हमेशा होता है। लगातार। इसलिए, इस या उस तत्व की उपस्थिति व्यक्तिगत रेखाओं द्वारा नहीं, बल्कि संपूर्ण रूप से रेखाओं की एक श्रृंखला द्वारा स्थापित की जाती है (सबसे कमजोर को छोड़कर, इस तत्व की सामग्री को ध्यान में रखते हुए)। अपेक्षाकृत हल्के तत्वों के लिए, K-श्रृंखला रेखाओं के विश्लेषण का उपयोग किया जाता है, भारी तत्वों के लिए, L-श्रृंखला रेखाओं का; विभिन्न परिस्थितियों में (उपयोग किए गए उपकरणों और विश्लेषण किए गए तत्वों के आधार पर), विशिष्ट स्पेक्ट्रम के विभिन्न क्षेत्र सबसे सुविधाजनक हो सकते हैं।

एक्स-रे वर्णक्रमीय विश्लेषण की मुख्य विशेषताएं इस प्रकार हैं।

भारी तत्वों (ऑप्टिकल स्पेक्ट्रा की तुलना में) के लिए भी एक्स-रे विशेषता स्पेक्ट्रा की सादगी, जो विश्लेषण को सरल करता है (लाइनों की छोटी संख्या; उनकी पारस्परिक व्यवस्था में समानता; क्रमिक संख्या में वृद्धि के साथ, स्पेक्ट्रम की एक नियमित शिफ्ट लघु-तरंग दैर्ध्य क्षेत्र होता है; मात्रात्मक विश्लेषण की तुलनात्मक सादगी)।

विश्लेषण किए गए तत्व (मुक्त या रासायनिक यौगिक) के परमाणुओं की स्थिति से तरंग दैर्ध्य की स्वतंत्रता। यह इस तथ्य के कारण है कि विशेषता एक्स-रे विकिरण की घटना आंतरिक इलेक्ट्रॉनिक स्तरों के उत्तेजना से जुड़ी होती है, जो ज्यादातर मामलों में परमाणुओं के आयनीकरण की डिग्री के साथ व्यावहारिक रूप से नहीं बदलती है।

दुर्लभ पृथ्वी और कुछ अन्य तत्वों के विश्लेषण में अलग होने की संभावना जो बाहरी गोले की इलेक्ट्रॉनिक संरचना की समानता के कारण ऑप्टिकल रेंज में स्पेक्ट्रा में छोटे अंतर हैं और उनके रासायनिक गुणों में बहुत कम हैं।

एक्स-रे प्रतिदीप्ति स्पेक्ट्रोस्कोपी "गैर-विनाशकारी" है, इसलिए पतले नमूनों - पतली धातु शीट, पन्नी, आदि का विश्लेषण करते समय पारंपरिक ऑप्टिकल स्पेक्ट्रोस्कोपी पर इसका लाभ होता है।

एक्स-रे प्रतिदीप्ति स्पेक्ट्रोमीटर, उनमें से मल्टीचैनल स्पेक्ट्रोमीटर या क्वांटोमीटर, निर्धारित मूल्य के 1% से कम की त्रुटि के साथ तत्वों (Na या Mg से U तक) का व्यक्त मात्रात्मक विश्लेषण प्रदान करते हैं, 10 -3 की संवेदनशीलता सीमा ... 10 -4%।

एक्स-रे बीम

एक्स-रे की वर्णक्रमीय संरचना का निर्धारण करने के तरीके

स्पेक्ट्रोमीटर को दो प्रकारों में विभाजित किया जाता है: क्रिस्टल-विवर्तन और क्रिस्टल रहित।

एक प्राकृतिक विवर्तन झंझरी का उपयोग करके एक स्पेक्ट्रम में एक्स-रे का अपघटन - एक क्रिस्टल - अनिवार्य रूप से कांच पर आवधिक स्ट्रोक के रूप में एक कृत्रिम विवर्तन झंझरी का उपयोग करके साधारण प्रकाश किरणों का एक स्पेक्ट्रम प्राप्त करने के समान है। अधिकतम विवर्तन के गठन की स्थिति को दूरी d hkl द्वारा अलग किए गए समानांतर परमाणु विमानों की एक प्रणाली से "प्रतिबिंब" की स्थिति के रूप में लिखा जा सकता है।

गुणात्मक विश्लेषण करते समय, एक नमूने में एक तत्व की उपस्थिति को एक पंक्ति द्वारा आंका जा सकता है - आमतौर पर किसी दिए गए विश्लेषक क्रिस्टल के लिए उपयुक्त वर्णक्रमीय श्रृंखला की सबसे तीव्र रेखा। क्रिस्टल विवर्तन स्पेक्ट्रोमीटर का संकल्प आवर्त सारणी में स्थिति में आसन्न तत्वों की भी विशेषता रेखाओं को अलग करने के लिए पर्याप्त है। हालांकि, अलग-अलग तत्वों की अलग-अलग पंक्तियों को लागू करने के साथ-साथ विभिन्न आदेशों के प्रतिबिंबों को भी ध्यान में रखना आवश्यक है। विश्लेषणात्मक लाइनों का चयन करते समय इस परिस्थिति को ध्यान में रखा जाना चाहिए। उसी समय, डिवाइस के रिज़ॉल्यूशन में सुधार की संभावनाओं का उपयोग करना आवश्यक है।

निष्कर्ष

इस प्रकार, एक्स-रे अदृश्य विद्युत चुम्बकीय विकिरण हैं जिनकी तरंग दैर्ध्य 10 5 - 10 2 एनएम है। एक्स-रे कुछ ऐसी सामग्री में प्रवेश कर सकते हैं जो दृश्य प्रकाश के लिए अपारदर्शी हैं। वे पदार्थ (निरंतर स्पेक्ट्रम) में तेज इलेक्ट्रॉनों के मंदी के दौरान और परमाणु के बाहरी इलेक्ट्रॉन कोश से आंतरिक (रैखिक स्पेक्ट्रम) में इलेक्ट्रॉनों के संक्रमण के दौरान उत्सर्जित होते हैं। एक्स-रे विकिरण के स्रोत हैं: एक्स-रे ट्यूब, कुछ रेडियोधर्मी समस्थानिक, त्वरक और इलेक्ट्रॉनों के संचायक (सिंक्रोट्रॉन विकिरण)। रिसीवर - फिल्म, ल्यूमिनसेंट स्क्रीन, परमाणु विकिरण डिटेक्टर। एक्स-रे का उपयोग एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण, दवा, दोष का पता लगाने, एक्स-रे वर्णक्रमीय विश्लेषण आदि में किया जाता है।

वी. रोएंटजेन की खोज के सकारात्मक पहलुओं पर विचार करने के बाद, इसके हानिकारक जैविक प्रभाव पर ध्यान देना आवश्यक है। यह पता चला कि एक्स-रे एक गंभीर सनबर्न (एरिथेमा) जैसा कुछ पैदा कर सकता है, हालांकि, त्वचा को गहरी और अधिक स्थायी क्षति के साथ। दिखने वाले अल्सर अक्सर कैंसर में बदल जाते हैं। कई मामलों में, उंगलियों या हाथों को काटना पड़ता था। मौतें भी हुईं।

यह पाया गया है कि परिरक्षण (जैसे सीसा) और रिमोट कंट्रोल का उपयोग करके जोखिम समय और खुराक को कम करके त्वचा की क्षति से बचा जा सकता है। लेकिन धीरे-धीरे अन्य, एक्स-रे एक्सपोज़र के अधिक दीर्घकालिक प्रभाव सामने आए, जिनकी पुष्टि तब हुई और प्रायोगिक जानवरों में अध्ययन किया गया। एक्स-रे और अन्य आयनकारी विकिरणों (जैसे रेडियोधर्मी पदार्थों द्वारा उत्सर्जित गामा किरणें) के कारण होने वाले प्रभावों में शामिल हैं:

) अपेक्षाकृत कम अतिरिक्त जोखिम के बाद रक्त की संरचना में अस्थायी परिवर्तन;

) लंबे समय तक अत्यधिक जोखिम के बाद रक्त की संरचना (हेमोलिटिक एनीमिया) में अपरिवर्तनीय परिवर्तन;

) कैंसर की घटनाओं में वृद्धि (ल्यूकेमिया सहित);

) तेजी से बुढ़ापा और जल्दी मृत्यु;

) मोतियाबिंद की घटना।

मानव शरीर पर एक्स-रे का जैविक प्रभाव विकिरण खुराक के स्तर से निर्धारित होता है, साथ ही शरीर के किस विशेष अंग को विकिरण के संपर्क में लाया गया था।

मानव शरीर पर एक्स-रे विकिरण के प्रभावों के बारे में ज्ञान के संचय ने विभिन्न संदर्भ प्रकाशनों में प्रकाशित अनुमेय विकिरण खुराक के लिए राष्ट्रीय और अंतर्राष्ट्रीय मानकों का विकास किया है।

एक्स-रे के हानिकारक प्रभावों से बचने के लिए नियंत्रण विधियों का उपयोग किया जाता है:

) पर्याप्त उपकरणों की उपलब्धता,

) सुरक्षा नियमों के अनुपालन की निगरानी,

) उपकरण का सही उपयोग।

प्रयुक्त स्रोतों की सूची

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अनुप्रयोग

अनुलग्नक 1

एक्स-रे ट्यूब का सामान्य दृश्य

अनुलग्नक 2

संरचनात्मक विश्लेषण के लिए एक्स-रे ट्यूब की योजना

संरचनात्मक विश्लेषण के लिए एक्स-रे ट्यूब की योजना: 1 - धातु एनोड ग्लास (आमतौर पर ग्राउंडेड); 2 - एक्स-रे आउटपुट के लिए बेरिलियम से बनी खिड़कियां; 3 - थर्मिओनिक कैथोड; 4 - ग्लास बल्ब, कैथोड से ट्यूब के एनोड भाग को अलग करना; 5 - कैथोड टर्मिनल, जिस पर फिलामेंट वोल्टेज लगाया जाता है, साथ ही उच्च (एनोड के सापेक्ष) वोल्टेज; 6 - इलेक्ट्रॉनों को केंद्रित करने के लिए इलेक्ट्रोस्टैटिक सिस्टम; 7 - एनोड (एंटीकैथोड); 8 - एनोड ग्लास को ठंडा करने वाले बहते पानी के इनपुट और आउटपुट के लिए शाखा पाइप।

अनुलग्नक 3

मोसले आरेख

विशिष्ट एक्स-रे की K-, L- और M-श्रृंखला के लिए मोसले आरेख। भुज तत्व Z का क्रमांक दिखाता है, कोटि - ( साथप्रकाश की गति है)।

परिशिष्ट 4

आयनीकरण कक्ष।

चित्र एक। एक बेलनाकार आयनीकरण कक्ष का क्रॉस सेक्शन: 1 - कक्ष का बेलनाकार शरीर, जो एक नकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में कार्य करता है; 2 - एक सकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में सेवारत बेलनाकार छड़; 3 - इन्सुलेटर।

चावल। अंजीर। 2. वर्तमान आयनीकरण कक्ष पर स्विच करने की योजना: वी - कक्ष के इलेक्ट्रोड पर वोल्टेज; G एक गैल्वेनोमीटर है जो आयनीकरण धारा को मापता है।

चावल। 3. आयनीकरण कक्ष की वर्तमान-वोल्टेज विशेषता।

चावल। अंजीर। 4. स्पंदित आयनीकरण कक्ष पर स्विच करने की योजना: सी - एकत्रित इलेक्ट्रोड की समाई; आर प्रतिरोध है।

परिशिष्ट 5

जगमगाता हुआ काउंटर।

एक जगमगाहट काउंटर की योजना: प्रकाश क्वांटा (फोटॉन) फोटोकैथोड से इलेक्ट्रॉनों को "नॉक आउट" करता है; डायनोड से डायनोड में जाने पर, इलेक्ट्रॉन हिमस्खलन कई गुना बढ़ जाता है।

परिशिष्ट 6

गीजर-मुलर काउंटर।

चावल। 1. ग्लास गीजर-मुलर काउंटर की योजना: 1 - हर्मेटिकली सीलबंद ग्लास ट्यूब; 2 - कैथोड (स्टेनलेस स्टील ट्यूब पर तांबे की एक पतली परत); 3 - कैथोड का उत्पादन; 4 - एनोड (पतला फैला हुआ धागा)।

चावल। 2. गीजर-मुलर काउंटर पर स्विच करने की योजना।

चावल। 3. गीजर-मुलर काउंटर की गिनती विशेषता।

परिशिष्ट 7

आनुपातिक काउंटर।

आनुपातिक काउंटर की योजना: ए - इलेक्ट्रॉन बहाव क्षेत्र; बी - गैस प्रवर्धन का क्षेत्र।

अनुलग्नक 8

सेमीकंडक्टर डिटेक्टर

सेमीकंडक्टर डिटेक्टर; संवेदनशील क्षेत्र को हैचिंग द्वारा हाइलाइट किया जाता है; n - इलेक्ट्रॉनिक चालकता के साथ अर्धचालक का क्षेत्र, p - छेद के साथ, i - आंतरिक चालन के साथ; ए - सिलिकॉन सतह-अवरोध डिटेक्टर; बी - बहाव जर्मेनियम-लिथियम प्लानर डिटेक्टर; सी - जर्मेनियम-लिथियम समाक्षीय डिटेक्टर।

भाषण

एक्स-रे विकिरण

एक्स-रे की प्रकृति

Bremsstrahlung एक्स-रे, इसके वर्णक्रमीय गुण।

विशेषता एक्स-रे विकिरण (समीक्षा के लिए)।

पदार्थ के साथ एक्स-रे विकिरण की परस्पर क्रिया।

चिकित्सा में एक्स-रे के उपयोग के लिए भौतिक आधार।

एक्स-रे (एक्स-रे) की खोज के. रोएंटजेन ने की, जो 1895 में भौतिकी के पहले नोबेल पुरस्कार विजेता बने।

एक्स-रे की प्रकृति

एक्स-रे विकिरण - विद्युत चुम्बकीय तरंगें जिनकी लंबाई 80 से 10 -5 एनएम होती है। लंबी-तरंग एक्स-रे शॉर्ट-वेव यूवी विकिरण द्वारा कवर की जाती हैं, और शॉर्ट-वेव एक्स-रे लंबी-लहर  विकिरण द्वारा कवर की जाती हैं।

एक्स-रे ट्यूबों में एक्स-रे का उत्पादन किया जाता है। चित्र एक।

के - कैथोड

1 - इलेक्ट्रॉन बीम

2 - एक्स-रे विकिरण

चावल। 1. एक्स-रे ट्यूब डिवाइस।

ट्यूब एक ग्लास फ्लास्क है (संभवतः उच्च वैक्यूम के साथ: इसमें दबाव लगभग 10-6 मिमी एचजी है) दो इलेक्ट्रोड के साथ: एनोड ए और कैथोड के, जिस पर एक उच्च वोल्टेज यू (कई हजार वोल्ट) लागू होता है . कैथोड इलेक्ट्रॉनों का एक स्रोत है (थर्मियोनिक उत्सर्जन की घटना के कारण)। एनोड एक धातु की छड़ है जिसमें एक झुकी हुई सतह होती है जो परिणामी एक्स-रे विकिरण को ट्यूब के अक्ष पर एक कोण पर निर्देशित करती है। यह इलेक्ट्रॉन बमबारी के दौरान उत्पन्न गर्मी को दूर करने के लिए अत्यधिक गर्मी-संचालन सामग्री से बना है। बेवल वाले सिरे पर दुर्दम्य धातु (उदाहरण के लिए, टंगस्टन) से बनी एक प्लेट होती है।

एनोड का मजबूत ताप इस तथ्य के कारण है कि कैथोड बीम में इलेक्ट्रॉनों की मुख्य संख्या, एनोड से टकराकर, पदार्थ के परमाणुओं के साथ कई टकरावों का अनुभव करती है और उन्हें बड़ी मात्रा में ऊर्जा स्थानांतरित करती है।

एक उच्च वोल्टेज की क्रिया के तहत, गर्म कैथोड फिलामेंट द्वारा उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों को उच्च ऊर्जा में त्वरित किया जाता है। एक इलेक्ट्रॉन की गतिज ऊर्जा mv 2/2 के बराबर होती है। यह उस ऊर्जा के बराबर है जो वह ट्यूब के स्थिरवैद्युत क्षेत्र में गति करके प्राप्त करती है:

एमवी 2/2 = ईयू(1)

जहां एम, ई इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान और चार्ज हैं, यू त्वरित वोल्टेज है।

परमाणु नाभिक और परमाणु इलेक्ट्रॉनों के इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र द्वारा एनोड सामग्री में इलेक्ट्रॉनों के तीव्र मंदी के कारण ब्रेम्सस्ट्रालंग एक्स-रे की उपस्थिति की ओर अग्रसर प्रक्रियाएं होती हैं।

मूल तंत्र को निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है। मूविंग इलेक्ट्रान एक प्रकार का करंट होता है जो अपना चुंबकीय क्षेत्र बनाता है। इलेक्ट्रॉन मंदी वर्तमान ताकत में कमी है और, तदनुसार, चुंबकीय क्षेत्र के प्रेरण में परिवर्तन, जो एक वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र की उपस्थिति का कारण होगा, अर्थात। एक विद्युत चुम्बकीय तरंग की उपस्थिति।

इस प्रकार, जब एक आवेशित कण पदार्थ में उड़ता है, तो यह धीमा हो जाता है, अपनी ऊर्जा और गति खो देता है, और विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उत्सर्जन करता है।

एक्स-रे ब्रेम्सस्ट्रालंग के वर्णक्रमीय गुण .

तो, एनोड सामग्री में इलेक्ट्रॉन मंदी के मामले में, ब्रेम्सस्ट्रालंग विकिरण।

ब्रेम्सस्ट्रालंग स्पेक्ट्रम निरंतर है. इसके लिए कारण इस प्रकार है।

जब इलेक्ट्रॉनों में गिरावट आती है, तो उनमें से प्रत्येक में एनोड (ई 1 \u003d क्यू) को गर्म करने के लिए उपयोग की जाने वाली ऊर्जा का हिस्सा होता है, दूसरा भाग एक्स-रे फोटॉन (ई 2 \u003d एचवी) बनाने के लिए होता है, अन्यथा, ईयू \u003d एचवी + Q. इन भागों के बीच का अनुपात यादृच्छिक है।

इस प्रकार, एक्स-रे ब्रेम्सस्ट्रालंग का निरंतर स्पेक्ट्रम कई इलेक्ट्रॉनों के मंदी के कारण बनता है, जिनमें से प्रत्येक कड़ाई से परिभाषित मूल्य के एक एक्स-रे क्वांटम एचवी (एच) का उत्सर्जन करता है। इस क्वांटम का मूल्य विभिन्न इलेक्ट्रॉनों के लिए अलग।तरंग दैर्ध्य पर एक्स-रे ऊर्जा प्रवाह की निर्भरता, अर्थात। एक्स-रे स्पेक्ट्रम चित्र 2 में दिखाया गया है।

रेखा चित्र नम्बर 2। ब्रेम्सस्ट्रालंग स्पेक्ट्रम: ए) ट्यूब में विभिन्न वोल्टेज यू पर; बी) कैथोड के विभिन्न तापमान टी पर।

शॉर्ट-वेव (हार्ड) रेडिएशन में लॉन्ग-वेव (सॉफ्ट) रेडिएशन की तुलना में अधिक मर्मज्ञ शक्ति होती है। शीतल विकिरण पदार्थ द्वारा अधिक दृढ़ता से अवशोषित होता है।

लघु तरंगदैर्घ्य की ओर से, स्पेक्ट्रम एक निश्चित तरंग दैर्ध्य m i n पर अचानक समाप्त हो जाता है। इस तरह की लघु-तरंग दैर्ध्य ब्रेम्सस्ट्रालंग तब होती है जब एक त्वरित क्षेत्र में एक इलेक्ट्रॉन द्वारा प्राप्त ऊर्जा पूरी तरह से फोटॉन ऊर्जा (क्यू = 0) में परिवर्तित हो जाती है:

ईयू = एचवी अधिकतम = एचसी/ मिनट,  मिनट = एचसी/(ईयू), (2)

मिनट (एनएम) = 1.23/यूकेवी

विकिरण की वर्णक्रमीय संरचना एक्स-रे ट्यूब पर वोल्टेज पर निर्भर करती है; बढ़ते वोल्टेज के साथ, m i n का मान लघु तरंग दैर्ध्य (चित्र 2a) की ओर बदल जाता है।

जब कैथोड तापदीप्त का तापमान T बदलता है, तो इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन बढ़ जाता है। नतीजतन, ट्यूब में वर्तमान I बढ़ जाता है, लेकिन विकिरण की वर्णक्रमीय संरचना नहीं बदलती है (चित्र 2 बी)।

ब्रेम्सस्ट्रालंग का ऊर्जा प्रवाह एनोड और कैथोड के बीच वोल्टेज यू के वर्ग के सीधे आनुपातिक है, ट्यूब में वर्तमान ताकत I और एनोड पदार्थ की परमाणु संख्या जेड:

Ф = kZU 2 I. (3)

जहां के \u003d 10 -9 डब्ल्यू / (वी 2 ए)।

विशेषता एक्स-रे (परिचित के लिए)।

एक्स-रे ट्यूब पर वोल्टेज बढ़ने से यह तथ्य सामने आता है कि एक निरंतर स्पेक्ट्रम की पृष्ठभूमि के खिलाफ, एक रेखा दिखाई देती है, जो कि एक्स-रे विकिरण की विशेषता से मेल खाती है। यह विकिरण एनोड सामग्री के लिए विशिष्ट है।

इसकी घटना का तंत्र इस प्रकार है। एक उच्च वोल्टेज पर, त्वरित इलेक्ट्रॉन (उच्च ऊर्जा के साथ) परमाणु में गहराई से प्रवेश करते हैं और इलेक्ट्रॉनों को इसकी आंतरिक परतों से बाहर निकाल देते हैं। ऊपरी स्तरों से इलेक्ट्रॉन मुक्त स्थानों पर जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप विशेषता विकिरण के फोटॉन उत्सर्जित होते हैं।

विशिष्ट एक्स-रे विकिरण का स्पेक्ट्रा ऑप्टिकल स्पेक्ट्रा से भिन्न होता है।

- एकरूपता।

अभिलक्षणिक स्पेक्ट्रम की एकरूपता इस तथ्य के कारण है कि विभिन्न परमाणुओं की आंतरिक इलेक्ट्रॉन परतें समान होती हैं और नाभिक से बल क्रिया के कारण केवल ऊर्जावान रूप से भिन्न होती हैं, जो कि बढ़ती तात्विक संख्या के साथ बढ़ती है। इसलिए, विशेषता स्पेक्ट्रा बढ़ते हुए परमाणु चार्ज के साथ उच्च आवृत्तियों की ओर स्थानांतरित हो जाती है। Roentgen के एक कर्मचारी द्वारा प्रयोगात्मक रूप से इसकी पुष्टि की गई थी - मोसली, जिन्होंने 33 तत्वों के लिए एक्स-रे संक्रमण आवृत्तियों को मापा। उन्होंने कानून बनाया।

मोसेली का नियम – विशेषता विकिरण की आवृत्ति का वर्गमूल तत्व की क्रमिक संख्या का एक रैखिक कार्य है:

= ए (जेड - बी), (4)

जहाँ v वर्णक्रमीय रेखा की आवृत्ति है, Z उत्सर्जक तत्व की परमाणु संख्या है। ए, बी स्थिरांक हैं।

मोसले के नियम का महत्व इस तथ्य में निहित है कि इस निर्भरता का उपयोग एक्स-रे लाइन की मापी गई आवृत्ति से अध्ययन के तहत तत्व की परमाणु संख्या को सटीक रूप से निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है। इसने आवर्त सारणी में तत्वों की नियुक्ति में बड़ी भूमिका निभाई।

एक रासायनिक यौगिक से स्वतंत्रता।

किसी परमाणु का अभिलक्षणिक एक्स-रे स्पेक्ट्रा उस रासायनिक यौगिक पर निर्भर नहीं करता है जिसमें तत्व का परमाणु प्रवेश करता है। उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन परमाणु का एक्स-रे स्पेक्ट्रम ओ 2, एच 2 ओ के लिए समान है, जबकि इन यौगिकों के ऑप्टिकल स्पेक्ट्रा भिन्न होते हैं। परमाणु के एक्स-रे स्पेक्ट्रम की यह विशेषता नाम का आधार थी " विशेषता विकिरण".

पदार्थ के साथ एक्स-रे विकिरण की परस्पर क्रिया

वस्तुओं पर एक्स-रे विकिरण का प्रभाव एक्स-रे इंटरैक्शन की प्राथमिक प्रक्रियाओं द्वारा निर्धारित किया जाता है। इलेक्ट्रॉनों के साथ फोटॉनपदार्थ के परमाणु और अणु।

पदार्थ में एक्स-रे विकिरण को अवशोषितया dissipates. इस मामले में, विभिन्न प्रक्रियाएं हो सकती हैं, जो एक्स-रे फोटॉन ऊर्जा एचवी और आयनीकरण ऊर्जा u के अनुपात से निर्धारित होती हैं (आयनीकरण ऊर्जा Аu परमाणु या अणु से आंतरिक इलेक्ट्रॉनों को निकालने के लिए आवश्यक ऊर्जा है)।

एक) सुसंगत प्रकीर्णन(लंबी-तरंग विकिरण का प्रकीर्णन) तब होता है जब संबंध

फोटॉन के लिए, इलेक्ट्रॉनों के साथ बातचीत के कारण, केवल गति की दिशा बदल जाती है (चित्र 3a), लेकिन ऊर्जा hv और तरंग दैर्ध्य नहीं बदलते हैं (इसलिए, इस प्रकीर्णन को कहा जाता है सुसंगत) चूंकि एक फोटॉन और एक परमाणु की ऊर्जा नहीं बदलती है, सुसंगत प्रकीर्णन जैविक वस्तुओं को प्रभावित नहीं करता है, लेकिन एक्स-रे विकिरण से सुरक्षा बनाते समय, किसी को बीम की प्राथमिक दिशा बदलने की संभावना को ध्यान में रखना चाहिए।

बी) प्रकाश विद्युत प्रभावतब होता है जब

ऐसे में दो मामले सामने आ सकते हैं।

फोटॉन अवशोषित हो जाता है, इलेक्ट्रॉन परमाणु से अलग हो जाता है (चित्र 3बी)। आयनीकरण होता है। पृथक इलेक्ट्रॉन गतिज ऊर्जा प्राप्त करता है: ई के \u003d एचवी - ए और। यदि गतिज ऊर्जा बड़ी है, तो इलेक्ट्रॉन टक्कर से पड़ोसी परमाणुओं को आयनित कर सकता है, जिससे नए बनते हैं। माध्यमिकइलेक्ट्रॉन।

फोटॉन अवशोषित होता है, लेकिन इसकी ऊर्जा इलेक्ट्रॉन को अलग करने के लिए पर्याप्त नहीं है, और एक परमाणु या अणु की उत्तेजना(चित्र। 3c)। यह अक्सर दृश्यमान विकिरण क्षेत्र (एक्स-रे ल्यूमिनेसेंस) में एक फोटॉन के बाद के उत्सर्जन की ओर जाता है, और ऊतकों में - अणुओं और फोटोकैमिकल प्रतिक्रियाओं की सक्रियता के लिए। फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव मुख्य रूप से उच्च Z वाले परमाणुओं के आंतरिक कोशों के इलेक्ट्रॉनों पर होता है।

में) असंगत प्रकीर्णन(कॉम्पटन प्रभाव, 1922) तब होता है जब फोटॉन ऊर्जा आयनीकरण ऊर्जा से बहुत अधिक होती है

इस मामले में, इलेक्ट्रॉन परमाणु से अलग हो जाता है (ऐसे इलेक्ट्रॉनों को कहा जाता है हटना इलेक्ट्रॉनों), कुछ गतिज ऊर्जा प्राप्त करता है E k, फोटॉन की ऊर्जा स्वयं घट जाती है (चित्र 4d):

एचवी = एचवी" + ए और + ई के. (5)

परिवर्तित आवृत्ति (लंबाई) के साथ परिणामी विकिरण को कहा जाता है माध्यमिक, यह सभी दिशाओं में बिखरा हुआ है।

रिकॉइल इलेक्ट्रान, यदि उनके पास पर्याप्त गतिज ऊर्जा है, तो टक्कर से पड़ोसी परमाणुओं को आयनित कर सकते हैं। इस प्रकार, असंगत प्रकीर्णन के परिणामस्वरूप, द्वितीयक प्रकीर्णित एक्स-रे विकिरण बनता है और पदार्थ के परमाणु आयनित होते हैं।

ये (ए, बी, सी) प्रक्रियाएं बाद की कई प्रक्रियाओं का कारण बन सकती हैं। उदाहरण के लिए (चित्र 3d), यदि फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के दौरान इलेक्ट्रॉनों को परमाणु से आंतरिक गोले पर अलग किया जाता है, तो उच्च स्तर के इलेक्ट्रॉन अपने स्थान पर जा सकते हैं, जो इस पदार्थ के माध्यमिक विशेषता एक्स-रे विकिरण के साथ होता है। द्वितीयक विकिरण के फोटॉन, पड़ोसी परमाणुओं के इलेक्ट्रॉनों के साथ परस्पर क्रिया करते हुए, द्वितीयक घटना का कारण बन सकते हैं।

सुसंगत प्रकीर्णन

उह ऊर्जा और तरंग दैर्ध्य अपरिवर्तित रहते हैं

प्रकाश विद्युत प्रभाव

फोटॉन अवशोषित होता है, ई - परमाणु से अलग - आयनीकरण

एचवी \u003d ए और + ई से

परमाणु ए एक फोटान के अवशोषण पर उत्साहित होता है, आर एक्स-रे ल्यूमिनेसेंस है

असंगत प्रकीर्णन

एचवी \u003d एचवी "+ ए और + ई से

फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव में माध्यमिक प्रक्रियाएं

चावल। पदार्थ के साथ एक्स-रे संपर्क के 3 तंत्र

चिकित्सा में एक्स-रे के उपयोग के लिए भौतिक आधार

जब एक्स-रे किसी पिंड पर पड़ते हैं, तो यह इसकी सतह से थोड़ा परावर्तित होता है, लेकिन मुख्य रूप से गहराई से गुजरता है, जबकि यह आंशिक रूप से अवशोषित और बिखरा हुआ होता है, और आंशिक रूप से गुजरता है।

कमजोर करने का नियम।

कानून के अनुसार एक्स-रे फ्लक्स पदार्थ में क्षीण होता है:

एफ \u003d एफ 0 ई - एक्स (6)

जहां रैखिक है क्षीणन कारक,जो अनिवार्य रूप से पदार्थ के घनत्व पर निर्भर करता है। यह सुसंगत प्रकीर्णन 1, असंगत 2 और प्रकाशविद्युत प्रभाव 3 के संगत तीन पदों के योग के बराबर है:

 =  1 +  2 +  3 . (7)

प्रत्येक पद का योगदान फोटॉन ऊर्जा द्वारा निर्धारित किया जाता है। कोमल ऊतकों (पानी) के लिए इन प्रक्रियाओं के अनुपात नीचे दिए गए हैं।

का आनंद लें द्रव्यमान क्षीणन गुणांक,जो पदार्थ के घनत्व पर निर्भर नहीं करता है :

m = /. (आठ)

द्रव्यमान क्षीणन गुणांक फोटॉन की ऊर्जा और अवशोषित पदार्थ की परमाणु संख्या पर निर्भर करता है:

एम = के 3 जेड 3। (9)

हड्डी और कोमल ऊतक (पानी) के द्रव्यमान क्षीणन गुणांक भिन्न होते हैं: m हड्डी / m पानी = 68.

यदि एक्स-रे के मार्ग में एक अमानवीय पिंड रखा जाता है और उसके सामने एक फ्लोरोसेंट स्क्रीन रखी जाती है, तो यह शरीर, विकिरण को अवशोषित और क्षीण करके, स्क्रीन पर एक छाया बनाता है। इस छाया की प्रकृति से, आकार, घनत्व, संरचना और कई मामलों में निकायों की प्रकृति का न्याय किया जा सकता है। वे। विभिन्न ऊतकों द्वारा एक्स-रे विकिरण के अवशोषण में एक महत्वपूर्ण अंतर आपको छाया प्रक्षेपण में आंतरिक अंगों की छवि देखने की अनुमति देता है।

यदि अध्ययनाधीन अंग और आसपास के ऊतक समान रूप से एक्स-रे विकिरण को क्षीण करते हैं, तो इसके विपरीत एजेंटों का उपयोग किया जाता है। इसलिए, उदाहरण के लिए, बेरियम सल्फेट (BaSO 4 ) के एक भावपूर्ण द्रव्यमान के साथ पेट और आंतों को भरना, कोई उनकी छाया छवि देख सकता है (क्षीणन गुणांक का अनुपात 354 है)।

चिकित्सा में प्रयोग करें।

चिकित्सा में, 60 से 100-120 केवी की फोटॉन ऊर्जा के साथ एक्स-रे विकिरण का उपयोग निदान के लिए और 150-200 केवी चिकित्सा के लिए किया जाता है।

एक्स-रे निदान – एक्स-रे द्वारा शरीर को ट्रांसिल्युमिनेट करके रोगों की पहचान।

एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स का उपयोग विभिन्न विकल्पों में किया जाता है, जो नीचे दिए गए हैं।

फ्लोरोस्कोपी के साथएक्स-रे ट्यूब रोगी के पीछे स्थित है। इसके सामने एक फ्लोरोसेंट स्क्रीन है। स्क्रीन पर एक छाया (सकारात्मक) छवि है। प्रत्येक व्यक्तिगत मामले में, विकिरण की उपयुक्त कठोरता का चयन किया जाता है ताकि यह नरम ऊतकों से होकर गुजरे, लेकिन घने लोगों द्वारा पर्याप्त रूप से अवशोषित किया जाता है। अन्यथा, एक समान छाया प्राप्त होती है। स्क्रीन पर दिल, पसलियां काली दिख रही हैं, फेफड़े हल्के हैं।

जब रेडियोग्राफीवस्तु को कैसेट पर रखा जाता है, जिसमें एक विशेष फोटोग्राफिक इमल्शन वाली फिल्म होती है। एक्स-रे ट्यूब को वस्तु के ऊपर रखा जाता है। परिणामी रेडियोग्राफ़ एक नकारात्मक छवि देता है, अर्थात। ट्रांसिल्युमिनेशन के दौरान देखी गई तस्वीर के विपरीत। इस पद्धति में, (1) की तुलना में छवि की अधिक स्पष्टता होती है, इसलिए, ऐसे विवरण देखे जाते हैं जिन्हें ट्रांसिल्युमिनेटेड होने पर देखना मुश्किल होता है।

इस पद्धति का एक आशाजनक रूप एक्स-रे है टोमोग्राफीऔर "मशीन संस्करण" - कंप्यूटर टोमोग्राफी।

3. फ्लोरोस्कोपी के साथ,एक संवेदनशील छोटे-प्रारूप वाली फिल्म पर, बड़े पर्दे से छवि स्थिर होती है। जब देखा जाता है, तो चित्रों की जांच एक विशेष आवर्धक पर की जाती है।

एक्स-रे थेरेपी- घातक ट्यूमर को नष्ट करने के लिए एक्स-रे का उपयोग।

विकिरण का जैविक प्रभाव महत्वपूर्ण गतिविधि को बाधित करना है, विशेष रूप से तेजी से गुणा करने वाली कोशिकाओं को।

कंप्यूटेड टोमोग्राफी (सीटी)

एक्स-रे कंप्यूटेड टोमोग्राफी की विधि विभिन्न कोणों पर बनाए गए इस खंड के एक्स-रे अनुमानों की एक बड़ी संख्या को दर्ज करके रोगी के शरीर के एक निश्चित हिस्से की छवि के पुनर्निर्माण पर आधारित है। इन अनुमानों को पंजीकृत करने वाले सेंसर से जानकारी कंप्यूटर में प्रवेश करती है, जो एक विशेष कार्यक्रम के अनुसार गणनावितरण तंगनमूने का आकारजांच किए गए अनुभाग में और इसे डिस्प्ले स्क्रीन पर प्रदर्शित करता है। इस तरह से प्राप्त रोगी के शरीर के खंड की छवि उत्कृष्ट स्पष्टता और उच्च सूचना सामग्री की विशेषता है। कार्यक्रम आपको अनुमति देता है बढ़ोतरी छवि विपरीतमें दर्जनों और सैकड़ों बार भी। यह विधि की नैदानिक ​​क्षमताओं का विस्तार करता है।

आधुनिक दंत चिकित्सा में वीडियोग्राफर (डिजिटल एक्स-रे इमेज प्रोसेसिंग वाले उपकरण)।

दंत चिकित्सा में, एक्स-रे परीक्षा मुख्य निदान पद्धति है। हालांकि, एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स की कई पारंपरिक संगठनात्मक और तकनीकी विशेषताएं इसे रोगी और दंत चिकित्सालयों दोनों के लिए काफी आरामदायक नहीं बनाती हैं। यह, सबसे पहले, रोगी को आयनकारी विकिरण के संपर्क में आने की आवश्यकता है, जो अक्सर शरीर पर एक महत्वपूर्ण विकिरण भार पैदा करता है, यह एक फोटोप्रोसेस की भी आवश्यकता है, और इसके परिणामस्वरूप, फोटोरिएजेंट की आवश्यकता है, जिसमें शामिल हैं जहरीले वाले। अंत में, यह एक भारी संग्रह, भारी फ़ोल्डर्स और एक्स-रे फिल्मों के साथ लिफाफे हैं।

इसके अलावा, दंत चिकित्सा के विकास का वर्तमान स्तर मानव आंखों द्वारा रेडियोग्राफ के व्यक्तिपरक मूल्यांकन को अपर्याप्त बनाता है। जैसा कि यह निकला, एक्स-रे छवि में निहित ग्रे के विभिन्न रंगों में से, आंख केवल 64 को मानती है।

जाहिर है, न्यूनतम विकिरण जोखिम के साथ दंत वायुकोशीय प्रणाली के कठोर ऊतकों की एक स्पष्ट और विस्तृत छवि प्राप्त करने के लिए, अन्य समाधानों की आवश्यकता होती है। खोज ने तथाकथित रेडियोग्राफिक सिस्टम, वीडियोग्राफर - डिजिटल रेडियोग्राफी सिस्टम का निर्माण किया।

तकनीकी विवरण के बिना, ऐसी प्रणालियों के संचालन का सिद्धांत इस प्रकार है। एक्स-रे विकिरण वस्तु के माध्यम से एक सहज फिल्म पर नहीं, बल्कि एक विशेष इंट्रोरल सेंसर (विशेष इलेक्ट्रॉनिक मैट्रिक्स) पर प्रवेश करता है। मैट्रिक्स से संबंधित सिग्नल एक डिजिटाइज़िंग डिवाइस (एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर, एडीसी) को प्रेषित किया जाता है जो इसे डिजिटल रूप में परिवर्तित करता है और कंप्यूटर से जुड़ा होता है। विशेष सॉफ्टवेयर कंप्यूटर स्क्रीन पर एक एक्स-रे छवि बनाता है और आपको इसे संसाधित करने की अनुमति देता है, इसे हार्ड या लचीले भंडारण माध्यम (हार्ड ड्राइव, फ्लॉपी डिस्क) पर सहेजता है, इसे एक फ़ाइल के रूप में एक चित्र के रूप में प्रिंट करता है।

एक डिजिटल प्रणाली में, एक एक्स-रे छवि विभिन्न डिजिटल ग्रेस्केल मानों वाले बिंदुओं का एक संग्रह है। कार्यक्रम द्वारा प्रदान की गई सूचना प्रदर्शन अनुकूलन अपेक्षाकृत कम विकिरण खुराक पर चमक और कंट्रास्ट के मामले में एक इष्टतम फ्रेम प्राप्त करना संभव बनाता है।

आधुनिक प्रणालियों में, उदाहरण के लिए, ट्रॉफी (फ्रांस) या स्किक (यूएसए) द्वारा, फ्रेम बनाते समय ग्रे के 4096 रंगों का उपयोग किया जाता है, एक्सपोज़र का समय अध्ययन की वस्तु पर निर्भर करता है और औसतन, सौवां - दसवां हिस्सा होता है एक सेकंड, फिल्म के संबंध में विकिरण जोखिम में कमी - अंतर्गर्भाशयी प्रणालियों के लिए 90% तक, मनोरम वीडियोग्राफरों के लिए 70% तक।

छवियों को संसाधित करते समय, वीडियोग्राफर अनुमति देते हैं:

सकारात्मक और नकारात्मक चित्र, झूठे रंग के चित्र, उभरा हुआ चित्र प्राप्त करें।

कंट्रास्ट बढ़ाएँ और छवि में रुचि के क्षेत्र को बढ़ाएँ।

दंत ऊतकों और हड्डी संरचनाओं के घनत्व में परिवर्तन का आकलन करें, नहर भरने की एकरूपता को नियंत्रित करें।

एंडोडोंटिक्स में, किसी भी वक्रता की नहर की लंबाई निर्धारित करें, और सर्जरी में, 0.1 मिमी की सटीकता के साथ प्रत्यारोपण के आकार का चयन करें।

छवि के विश्लेषण के दौरान कृत्रिम बुद्धि के तत्वों के साथ अद्वितीय कैरीज़ डिटेक्टर सिस्टम आपको दाग चरण, जड़ क्षरण और छिपी हुई क्षय में क्षरण का पता लगाने की अनुमति देता है।

सूत्र (3) में "F" विकिरणित तरंगदैर्घ्य की पूरी श्रृंखला को संदर्भित करता है और इसे अक्सर "अभिन्न ऊर्जा प्रवाह" के रूप में जाना जाता है।

एक्स-रे के मूल गुणों के अध्ययन में खोज और योग्यता जर्मन वैज्ञानिक विल्हेम कॉनराड रोएंटजेन की है। उनके द्वारा खोजे गए एक्स-रे के अद्भुत गुणों को वैज्ञानिक दुनिया में तुरंत एक बड़ी प्रतिक्रिया मिली। हालांकि तब, 1895 में, वैज्ञानिक शायद ही सोच सकते थे कि एक्स-रे क्या लाभ और कभी-कभी नुकसान पहुंचा सकते हैं।

आइए इस लेख में जानें कि इस प्रकार का विकिरण मानव स्वास्थ्य को कैसे प्रभावित करता है।

एक्स-रे विकिरण क्या है

शोधकर्ता की रुचि का पहला प्रश्न यह था कि एक्स-रे विकिरण क्या है? कई प्रयोगों ने यह सत्यापित करना संभव बना दिया कि यह 10 -8 सेमी की तरंग दैर्ध्य के साथ विद्युत चुम्बकीय विकिरण है, जो पराबैंगनी और गामा विकिरण के बीच एक मध्यवर्ती स्थिति रखता है।

एक्स-रे का अनुप्रयोग

रहस्यमय एक्स-रे के विनाशकारी प्रभावों के ये सभी पहलू उनके आवेदन के आश्चर्यजनक रूप से व्यापक पहलुओं को बाहर नहीं करते हैं। एक्स-रे का उपयोग कहाँ किया जाता है?

1. अणुओं और क्रिस्टल की संरचना का अध्ययन।
2. एक्स-रे दोष का पता लगाना (उद्योग में, उत्पादों में दोषों का पता लगाना)।
3. चिकित्सा अनुसंधान और चिकित्सा के तरीके।

इन तरंगों की पूरी श्रृंखला की बहुत कम तरंग दैर्ध्य और उनके अद्वितीय गुणों के कारण एक्स-रे का सबसे महत्वपूर्ण अनुप्रयोग संभव हो गया है।

चूंकि हम उन लोगों पर एक्स-रे विकिरण के प्रभाव में रुचि रखते हैं जो केवल एक चिकित्सा परीक्षा या उपचार के दौरान इसका सामना करते हैं, हम केवल एक्स-रे के आवेदन के इस क्षेत्र पर विचार करेंगे।

चिकित्सा में एक्स-रे का उपयोग

अपनी खोज के विशेष महत्व के बावजूद, रोएंटजेन ने इसके उपयोग के लिए पेटेंट नहीं लिया, जिससे यह सभी मानव जाति के लिए एक अमूल्य उपहार बन गया। पहले विश्व युद्ध में पहले से ही, एक्स-रे इकाइयों का उपयोग किया जाने लगा, जिससे घायलों का शीघ्र और सटीक निदान करना संभव हो गया। अब हम चिकित्सा में एक्स-रे के अनुप्रयोग के दो मुख्य क्षेत्रों में अंतर कर सकते हैं:

• एक्स-रे निदान;
• एक्स-रे थेरेपी।

एक्स-रे निदान

एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स का उपयोग विभिन्न विकल्पों में किया जाता है:

आइए इन तरीकों के बीच के अंतर को देखें।

ये सभी निदान विधियां फिल्म को रोशन करने के लिए एक्स-रे की क्षमता और ऊतकों और हड्डी के कंकाल के लिए उनकी अलग पारगम्यता पर आधारित हैं।

एक्स-रे थेरेपी

ऊतकों पर जैविक प्रभाव के लिए एक्स-रे की क्षमता का उपयोग ट्यूमर के उपचार के लिए दवा में किया जाता है। इस विकिरण का आयनकारी प्रभाव तेजी से विभाजित होने वाली कोशिकाओं पर प्रभाव में सबसे अधिक सक्रिय रूप से प्रकट होता है, जो घातक ट्यूमर की कोशिकाएं हैं।

हालांकि, आपको उन दुष्प्रभावों से भी अवगत होना चाहिए जो अनिवार्य रूप से रेडियोथेरेपी के साथ होते हैं। तथ्य यह है कि हेमटोपोइएटिक, अंतःस्रावी और प्रतिरक्षा प्रणाली की कोशिकाएं भी तेजी से विभाजित हो रही हैं। उन पर नकारात्मक प्रभाव विकिरण बीमारी के लक्षणों को जन्म देता है।

मनुष्यों पर एक्स-रे विकिरण का प्रभाव

एक्स-रे की उल्लेखनीय खोज के कुछ ही समय बाद, यह पता चला कि एक्स-रे का मनुष्यों पर प्रभाव पड़ा है।

ये डेटा प्रायोगिक जानवरों पर प्रयोगों में प्राप्त किए गए थे, हालांकि, आनुवंशिकीविदों का सुझाव है कि मानव शरीर पर भी इसी तरह के प्रभाव लागू हो सकते हैं।

एक्स-रे एक्सपोजर के प्रभावों के अध्ययन से स्वीकार्य विकिरण खुराक के लिए अंतरराष्ट्रीय मानकों का विकास हुआ है।

एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स में एक्स-रे विकिरण की खुराक

एक्स-रे कक्ष का दौरा करने के बाद, कई रोगी चिंतित हैं - विकिरण की प्राप्त खुराक उनके स्वास्थ्य को कैसे प्रभावित करेगी?

शरीर के सामान्य विकिरण की खुराक प्रक्रिया की प्रकृति पर निर्भर करती है। सुविधा के लिए, हम प्राप्त खुराक की तुलना प्राकृतिक जोखिम से करेंगे, जो एक व्यक्ति के जीवन भर साथ देता है।

1. एक्स-रे: छाती - विकिरण की प्राप्त खुराक पृष्ठभूमि एक्सपोजर के 10 दिनों के बराबर है; ऊपरी पेट और छोटी आंत - 3 साल।
2. उदर गुहा और श्रोणि, साथ ही पूरे शरीर की गणना टोमोग्राफी - 3 वर्ष।
3. मैमोग्राफी - 3 महीने।
4. छोरों की रेडियोग्राफी व्यावहारिक रूप से हानिरहित है।
5. दंत एक्स-रे के संबंध में, विकिरण की खुराक न्यूनतम है, क्योंकि रोगी एक छोटी विकिरण अवधि के साथ एक्स-रे की एक संकीर्ण बीम के संपर्क में है।

ये विकिरण खुराक स्वीकार्य मानकों को पूरा करते हैं, लेकिन अगर रोगी एक्स-रे से पहले चिंतित महसूस करता है, तो उसे एक विशेष सुरक्षात्मक एप्रन मांगने का अधिकार है।

गर्भवती महिलाओं को एक्स-रे का एक्सपोजर

प्रत्येक व्यक्ति को बार-बार एक्स-रे परीक्षा से गुजरना पड़ता है। लेकिन एक नियम है - यह निदान विधि गर्भवती महिलाओं को निर्धारित नहीं की जा सकती है। विकासशील भ्रूण बेहद कमजोर है। एक्स-रे गुणसूत्र असामान्यताओं का कारण बन सकते हैं और इसके परिणामस्वरूप, विकृतियों वाले बच्चों का जन्म हो सकता है। इस संबंध में सबसे कमजोर 16 सप्ताह तक की गर्भकालीन आयु है। इसके अलावा, भविष्य के बच्चे के लिए सबसे खतरनाक रीढ़, श्रोणि और पेट के क्षेत्रों का एक्स-रे है।

गर्भावस्था पर एक्स-रे के हानिकारक प्रभावों के बारे में जानने के बाद, डॉक्टर एक महिला के जीवन में इस महत्वपूर्ण अवधि के दौरान हर संभव तरीके से इसका उपयोग करने से बचते हैं।

हालांकि, एक्स-रे के साइड सोर्स हैं:

• इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी;
• रंगीन टीवी कीनेस्कोप, आदि।

गर्भवती माताओं को उनके द्वारा उत्पन्न खतरे के बारे में पता होना चाहिए।

नर्सिंग माताओं के लिए, रेडियोडायग्नोसिस खतरनाक नहीं है।

एक्स-रे के बाद क्या करें?

एक्स-रे एक्सपोजर के न्यूनतम प्रभावों से बचने के लिए, कुछ सरल कदम उठाए जा सकते हैं:

• एक्स-रे के बाद, एक गिलास दूध पिएं - यह विकिरण की छोटी खुराक को हटा देता है;
• एक गिलास सूखी शराब या अंगूर का रस लेना बहुत आसान है;
• प्रक्रिया के कुछ समय बाद, आयोडीन (समुद्री भोजन) की उच्च सामग्री वाले खाद्य पदार्थों के अनुपात को बढ़ाना उपयोगी होता है।

लेकिन, एक्स-रे के बाद विकिरण को हटाने के लिए किसी चिकित्सा प्रक्रिया या विशेष उपायों की आवश्यकता नहीं होती है!

एक्स-रे के जोखिम के निस्संदेह गंभीर परिणामों के बावजूद, किसी को चिकित्सा परीक्षाओं के दौरान अपने खतरे को कम नहीं करना चाहिए - उन्हें केवल शरीर के कुछ क्षेत्रों में और बहुत जल्दी किया जाता है। उनके लाभ मानव शरीर के लिए इस प्रक्रिया के जोखिम से कई गुना अधिक हैं।

एक्स-रे विकिरण (एक्स-रे का पर्यायवाची) तरंग दैर्ध्य की एक विस्तृत श्रृंखला के साथ है (8·10 -6 से 10 -12 सेमी तक)। एक्स-रे विकिरण तब होता है जब आवेशित कण, सबसे अधिक बार इलेक्ट्रॉन, किसी पदार्थ के परमाणुओं के विद्युत क्षेत्र में गति करते हैं। परिणामी क्वांटा में अलग-अलग ऊर्जा होती है और एक सतत स्पेक्ट्रम बनाती है। ऐसे स्पेक्ट्रम में अधिकतम फोटॉन ऊर्जा आपतित इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा के बराबर होती है। में (देखें) किलोइलेक्ट्रॉन-वोल्ट में व्यक्त एक्स-रे क्वांटा की अधिकतम ऊर्जा संख्यात्मक रूप से ट्यूब पर लागू वोल्टेज के परिमाण के बराबर होती है, जिसे किलोवोल्ट में व्यक्त किया जाता है। किसी पदार्थ से गुजरते समय, एक्स-रे उसके परमाणुओं के इलेक्ट्रॉनों के साथ बातचीत करते हैं। 100 केवी तक ऊर्जा वाले एक्स-रे क्वांटा के लिए, सबसे विशिष्ट प्रकार की बातचीत फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव है। इस तरह की बातचीत के परिणामस्वरूप, क्वांटम ऊर्जा पूरी तरह से परमाणु शेल से एक इलेक्ट्रॉन को बाहर निकालने और उसे गतिज ऊर्जा प्रदान करने में खर्च होती है। एक्स-रे क्वांटम की ऊर्जा में वृद्धि के साथ, फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव की संभावना कम हो जाती है और मुक्त इलेक्ट्रॉनों पर क्वांटा के बिखरने की प्रक्रिया, तथाकथित कॉम्पटन प्रभाव, प्रमुख हो जाती है। इस तरह की बातचीत के परिणामस्वरूप, एक माध्यमिक इलेक्ट्रॉन भी बनता है और इसके अलावा, एक क्वांटम प्राथमिक क्वांटम की ऊर्जा से कम ऊर्जा के साथ बाहर निकलता है। यदि एक्स-रे क्वांटम की ऊर्जा एक मेगाइलेक्ट्रॉन-वोल्ट से अधिक है, तो तथाकथित युग्मन प्रभाव हो सकता है, जिसमें एक इलेक्ट्रॉन और एक पॉज़िट्रॉन बनते हैं (देखें)। नतीजतन, किसी पदार्थ से गुजरने पर, एक्स-रे विकिरण की ऊर्जा कम हो जाती है, अर्थात इसकी तीव्रता कम हो जाती है। चूंकि इस मामले में कम-ऊर्जा क्वांटा के अवशोषित होने की अधिक संभावना है, इसलिए एक्स-रे विकिरण उच्च-ऊर्जा क्वांटा से समृद्ध होता है। एक्स-रे विकिरण की इस संपत्ति का उपयोग क्वांटा की औसत ऊर्जा को बढ़ाने के लिए किया जाता है, अर्थात इसकी कठोरता को बढ़ाने के लिए। विशेष फिल्टर (देखें) का उपयोग करके एक्स-रे विकिरण की कठोरता में वृद्धि हासिल की जाती है। एक्स-रे विकिरण का उपयोग एक्स-रे निदान (देखें) और (देखें) के लिए किया जाता है। आयनकारी विकिरण भी देखें।

एक्स-रे विकिरण (पर्यायवाची: एक्स-रे, एक्स-रे) - 250 से 0.025 ए (या ऊर्जा क्वांटा 5 10 -2 से 5 10 2 केवी) की तरंग दैर्ध्य के साथ क्वांटम विद्युत चुम्बकीय विकिरण। 1895 में, इसकी खोज वीके रोएंटजेन ने की थी। एक्स-रे से सटे विद्युत चुम्बकीय विकिरण का वर्णक्रमीय क्षेत्र, जिसकी ऊर्जा क्वांटा 500 केवी से अधिक है, गामा विकिरण (देखें) कहा जाता है; विकिरण, जिसकी ऊर्जा क्वांटा 0.05 keV से कम है, पराबैंगनी विकिरण है (देखें)।

इस प्रकार, विद्युत चुम्बकीय विकिरण के विशाल स्पेक्ट्रम के अपेक्षाकृत छोटे हिस्से का प्रतिनिधित्व करते हुए, जिसमें रेडियो तरंगें और दृश्य प्रकाश दोनों शामिल हैं, एक्स-रे विकिरण, किसी भी विद्युत चुम्बकीय विकिरण की तरह, प्रकाश की गति से फैलता है (लगभग 300 हजार किमी / सेकंड एक निर्वात में) ) और एक तरंग दैर्ध्य (वह दूरी जिस पर विकिरण दोलन की एक अवधि में फैलता है) की विशेषता है। एक्स-रे विकिरण में कई अन्य तरंग गुण (अपवर्तन, हस्तक्षेप, विवर्तन) भी होते हैं, लेकिन लंबी-तरंग दैर्ध्य विकिरण की तुलना में उनका निरीक्षण करना अधिक कठिन होता है: दृश्य प्रकाश, रेडियो तरंगें।

एक्स-रे स्पेक्ट्रा: ए 1 - 310 केवी पर निरंतर ब्रेम्सस्ट्राहलंग स्पेक्ट्रम; ए - 250 केवी पर निरंतर ब्रेम्सस्ट्राहलंग स्पेक्ट्रम, ए 1 - 1 मिमी क्यू के साथ फ़िल्टर्ड स्पेक्ट्रम, ए 2 - 2 मिमी क्यू के साथ फ़िल्टर्ड स्पेक्ट्रम, टंगस्टन लाइन की बी - के-सीरीज़।

एक्स-रे उत्पन्न करने के लिए, एक्स-रे ट्यूब का उपयोग किया जाता है (देखें), जिसमें विकिरण तब होता है जब तेज इलेक्ट्रॉन एनोड पदार्थ के परमाणुओं के साथ बातचीत करते हैं। एक्स-रे दो प्रकार के होते हैं: ब्रेम्सस्ट्राहलंग और विशेषता। ब्रेम्सस्ट्रालंग एक्स-रे विकिरण, जिसमें एक निरंतर स्पेक्ट्रम होता है, सामान्य सफेद प्रकाश के समान होता है। तरंग दैर्ध्य (छवि) के आधार पर तीव्रता का वितरण अधिकतम वक्र द्वारा दर्शाया जाता है; लंबी तरंगों की दिशा में, वक्र धीरे से गिरता है, और छोटी तरंगों की दिशा में, यह तेजी से और एक निश्चित तरंग दैर्ध्य (λ0) पर टूट जाता है, जिसे निरंतर स्पेक्ट्रम की लघु-तरंग दैर्ध्य सीमा कहा जाता है। 0 का मान ट्यूब पर वोल्टेज के व्युत्क्रमानुपाती होता है। Bremsstrahlung परमाणु नाभिक के साथ तेज इलेक्ट्रॉनों की बातचीत से उत्पन्न होता है। ब्रेम्सस्ट्रालंग की तीव्रता एनोड करंट की ताकत, ट्यूब वोल्टेज के वर्ग और एनोड सामग्री की परमाणु संख्या (जेड) के सीधे आनुपातिक है।

यदि एक्स-रे ट्यूब में त्वरित इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा एनोड पदार्थ के लिए महत्वपूर्ण मूल्य से अधिक हो जाती है (यह ऊर्जा ट्यूब वोल्टेज वीसीआर द्वारा निर्धारित की जाती है, जो इस पदार्थ के लिए महत्वपूर्ण है), तो विशेषता विकिरण होता है। विशेषता वर्णक्रम रेखा है, इसकी वर्णक्रमीय रेखाएँ एक श्रृंखला बनाती हैं, जिसे K, L, M, N अक्षरों द्वारा निरूपित किया जाता है।

K श्रृंखला सबसे छोटी तरंग दैर्ध्य है, L श्रृंखला लंबी तरंग दैर्ध्य है, M और N श्रृंखला केवल भारी तत्वों में देखी जाती है (K-श्रृंखला के लिए टंगस्टन का Vcr 69.3 kv है, L-श्रृंखला के लिए - 12.1 kv)। विशेषता विकिरण निम्नानुसार उत्पन्न होता है। तेज इलेक्ट्रॉन परमाणु इलेक्ट्रॉनों को आंतरिक कोश से बाहर खटखटाते हैं। परमाणु उत्तेजित होता है और फिर जमीनी अवस्था में लौट आता है। इस मामले में, बाहरी, कम बाध्य कोशों से इलेक्ट्रॉन आंतरिक कोशों में रिक्त स्थानों को भरते हैं, और उत्तेजित और जमीनी अवस्थाओं में परमाणु की ऊर्जाओं के बीच के अंतर के बराबर ऊर्जा के साथ विशेषता विकिरण के फोटॉन उत्सर्जित होते हैं। इस अंतर (और इसलिए फोटॉन की ऊर्जा) का एक निश्चित मूल्य है, प्रत्येक तत्व की विशेषता है। यह घटना तत्वों के एक्स-रे वर्णक्रमीय विश्लेषण को रेखांकित करती है। यह आंकड़ा ब्रेम्सस्ट्रालंग के निरंतर स्पेक्ट्रम की पृष्ठभूमि के खिलाफ टंगस्टन के लाइन स्पेक्ट्रम को दर्शाता है।

एक्स-रे ट्यूब में त्वरित इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा लगभग पूरी तरह से तापीय ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है (इस मामले में एनोड को दृढ़ता से गर्म किया जाता है), केवल एक महत्वहीन हिस्सा (100 केवी के करीब वोल्टेज पर लगभग 1%) को ब्रेम्सस्ट्रालंग ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है। .

दवा में एक्स-रे का उपयोग पदार्थ द्वारा एक्स-रे के अवशोषण के नियमों पर आधारित है। एक्स-रे का अवशोषण अवशोषक सामग्री के ऑप्टिकल गुणों से पूरी तरह स्वतंत्र है। एक्स-रे कमरों में कर्मियों की सुरक्षा के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला रंगहीन और पारदर्शी लेड ग्लास एक्स-रे को लगभग पूरी तरह से अवशोषित कर लेता है। इसके विपरीत, कागज की एक शीट जो प्रकाश के लिए पारदर्शी नहीं है, एक्स-रे को क्षीण नहीं करती है।

एक सजातीय (यानी, एक निश्चित तरंग दैर्ध्य) एक्स-रे बीम की तीव्रता, जब एक अवशोषक परत से गुजरती है, एक घातीय कानून (ई-एक्स) के अनुसार घट जाती है, जहां ई प्राकृतिक लॉगरिदम (2.718) का आधार है, और एक्सपोनेंट एक्स द्रव्यमान क्षीणन गुणांक (μ / p) सेमी 2 / जी प्रति अवशोषक मोटाई के उत्पाद के बराबर है जी / सेमी 2 (यहां पी जी / सेमी 3 में पदार्थ का घनत्व है)। एक्स-रे प्रकीर्णन और अवशोषण दोनों द्वारा क्षीण होते हैं। तदनुसार, द्रव्यमान क्षीणन गुणांक द्रव्यमान अवशोषण और प्रकीर्णन गुणांकों का योग है। बड़े पैमाने पर अवशोषण गुणांक अवशोषक की परमाणु संख्या (Z) (Z3 या Z5 के आनुपातिक) और बढ़ती तरंग दैर्ध्य (λ3 के आनुपातिक) के साथ तेजी से बढ़ता है। तरंग दैर्ध्य पर यह निर्भरता अवशोषण बैंड के भीतर देखी जाती है, जिसकी सीमाओं पर गुणांक कूदता है।

द्रव्यमान प्रकीर्णन गुणांक पदार्थ की परमाणु संख्या में वृद्धि के साथ बढ़ता है। 0,3Å के लिए प्रकीर्णन गुणांक . के लिए तरंगदैर्घ्य पर निर्भर नहीं करता है<0,ЗÅ он уменьшается с уменьшением λ.

घटती तरंग दैर्ध्य के साथ अवशोषण और प्रकीर्णन गुणांक में कमी से एक्स-रे की मर्मज्ञ शक्ति में वृद्धि होती है। हड्डियों के लिए द्रव्यमान अवशोषण गुणांक [अवशोषण मुख्य रूप से सीए 3 (पीओ 4) 2 के कारण होता है] नरम ऊतकों की तुलना में लगभग 70 गुना अधिक होता है, जहां अवशोषण मुख्य रूप से पानी के कारण होता है। यह बताता है कि नरम ऊतकों की पृष्ठभूमि के खिलाफ रेडियोग्राफ पर हड्डियों की छाया इतनी तेज क्यों होती है।

किसी भी माध्यम के माध्यम से एक अमानवीय एक्स-रे बीम का प्रसार, तीव्रता में कमी के साथ, वर्णक्रमीय संरचना में परिवर्तन, विकिरण की गुणवत्ता में परिवर्तन के साथ होता है: स्पेक्ट्रम का लंबा-लहर वाला हिस्सा अवशोषित होता है शॉर्ट-वेव भाग की तुलना में अधिक हद तक, विकिरण अधिक समान हो जाता है। स्पेक्ट्रम के लंबे-तरंग दैर्ध्य वाले हिस्से को छानने से मानव शरीर में गहराई में स्थित foci की एक्स-रे चिकित्सा के दौरान गहरी और सतह की खुराक के बीच के अनुपात में सुधार करना संभव हो जाता है (एक्स-रे फिल्टर देखें)। एक अमानवीय एक्स-रे बीम की गुणवत्ता को चिह्नित करने के लिए, "आधा क्षीणन परत (एल)" की अवधारणा का उपयोग किया जाता है - एक पदार्थ की एक परत जो विकिरण को आधा कर देती है। इस परत की मोटाई ट्यूब पर वोल्टेज, फिल्टर की मोटाई और सामग्री पर निर्भर करती है। आधा क्षीणन परतों को मापने के लिए सेलोफेन (12 केवी की ऊर्जा तक), एल्यूमीनियम (20-100 केवी), तांबा (60-300 केवी), सीसा, और तांबा (> 300 केवी) का उपयोग किया जाता है। 80-120 केवी के वोल्टेज पर उत्पन्न एक्स-रे के लिए, 1 मिमी तांबा 26 मिमी एल्यूमीनियम की फ़िल्टरिंग क्षमता के बराबर है, 1 मिमी सीसा एल्यूमीनियम के 50.9 मिमी के बराबर है।

एक्स-रे का अवशोषण और प्रकीर्णन इसके कणिका गुणों के कारण होता है; एक्स-रे कणों (कणों) की एक धारा के रूप में परमाणुओं के साथ बातचीत करते हैं - फोटॉन, जिनमें से प्रत्येक में एक निश्चित ऊर्जा होती है (एक्स-रे तरंग दैर्ध्य के विपरीत आनुपातिक)। एक्स-रे फोटॉन की ऊर्जा सीमा 0.05-500 केवी है।

एक्स-रे विकिरण का अवशोषण फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के कारण होता है: इलेक्ट्रॉन शेल द्वारा एक फोटॉन का अवशोषण एक इलेक्ट्रॉन के निष्कासन के साथ होता है। परमाणु उत्तेजित होता है और, जमीनी अवस्था में लौटकर, विशिष्ट विकिरण उत्सर्जित करता है। उत्सर्जित फोटोइलेक्ट्रॉन फोटॉन की सारी ऊर्जा (परमाणु में इलेक्ट्रॉन की बाध्यकारी ऊर्जा को घटाकर) ले जाता है।

एक्स-रे विकिरण का प्रकीर्णन प्रकीर्णन माध्यम के इलेक्ट्रॉनों के कारण होता है। शास्त्रीय प्रकीर्णन हैं (विकिरण की तरंग दैर्ध्य नहीं बदलती है, लेकिन प्रसार की दिशा बदल जाती है) और तरंग दैर्ध्य में परिवर्तन के साथ बिखराव होता है - कॉम्पटन प्रभाव (बिखरे हुए विकिरण की तरंग दैर्ध्य घटना एक से अधिक होती है)। बाद के मामले में, फोटॉन एक चलती गेंद की तरह व्यवहार करता है, और फोटॉन का प्रकीर्णन होता है, कॉमनटन की आलंकारिक अभिव्यक्ति के अनुसार, जैसे कि फोटॉन और इलेक्ट्रॉनों के साथ बिलियर्ड्स खेलना: एक इलेक्ट्रॉन से टकराकर, फोटॉन अपनी ऊर्जा का हिस्सा इसमें स्थानांतरित कर देता है। और स्कैटर, पहले से ही कम ऊर्जा वाले (क्रमशः, बिखरे हुए विकिरण की तरंग दैर्ध्य बढ़ जाती है), इलेक्ट्रॉन परमाणु से पीछे हटने वाली ऊर्जा के साथ उड़ जाता है (इन इलेक्ट्रॉनों को कॉम्पटन इलेक्ट्रॉन, या रीकॉइल इलेक्ट्रॉन कहा जाता है)। एक्स-रे ऊर्जा का अवशोषण द्वितीयक इलेक्ट्रॉनों (कॉम्पटन - और फोटोइलेक्ट्रॉन) के निर्माण और उन्हें ऊर्जा के हस्तांतरण के दौरान होता है। किसी पदार्थ के इकाई द्रव्यमान में स्थानांतरित एक्स-रे की ऊर्जा एक्स-रे की अवशोषित खुराक को निर्धारित करती है। इस खुराक की इकाई 1 रेड 100 erg/g से मेल खाती है। अवशोषक के पदार्थ में अवशोषित ऊर्जा के कारण, कई माध्यमिक प्रक्रियाएं होती हैं जो एक्स-रे डोसिमेट्री के लिए महत्वपूर्ण हैं, क्योंकि यह उन पर है कि एक्स-रे माप विधियां आधारित हैं। (डोसिमेट्री देखें)।

एक्स-रे की क्रिया के तहत सभी गैसें और कई तरल पदार्थ, अर्धचालक और डाइलेक्ट्रिक्स, विद्युत चालकता को बढ़ाते हैं। सबसे अच्छा इन्सुलेट सामग्री द्वारा चालकता पाई जाती है: पैराफिन, अभ्रक, रबर, एम्बर। चालकता में परिवर्तन माध्यम के आयनीकरण के कारण होता है, अर्थात, तटस्थ अणुओं को सकारात्मक और नकारात्मक आयनों में अलग करना (आयनीकरण माध्यमिक इलेक्ट्रॉनों द्वारा निर्मित होता है)। हवा में आयनीकरण का उपयोग एक्स-रे विकिरण (हवा में खुराक) की जोखिम खुराक निर्धारित करने के लिए किया जाता है, जिसे रेंटजेन्स में मापा जाता है (आयनीकरण विकिरण खुराक देखें)। 1 आर की खुराक पर, हवा में अवशोषित खुराक 0.88 रेड है।

एक्स-रे की क्रिया के तहत, किसी पदार्थ के अणुओं के उत्तेजना के परिणामस्वरूप (और आयनों के पुनर्संयोजन के दौरान), कई मामलों में पदार्थ की एक दृश्य चमक उत्तेजित होती है। एक्स-रे विकिरण की उच्च तीव्रता पर, हवा, कागज, पैराफिन आदि की एक दृश्य चमक देखी जाती है (धातु अपवाद हैं)। दृश्य प्रकाश की उच्चतम उपज Zn·CdS·Ag-फॉस्फोरस जैसे क्रिस्टलीय फास्फोरस और फ्लोरोस्कोपी में स्क्रीन के लिए उपयोग किए जाने वाले अन्य द्वारा दी जाती है।

एक्स-रे की कार्रवाई के तहत, किसी पदार्थ में विभिन्न रासायनिक प्रक्रियाएं भी हो सकती हैं: सिल्वर हैलाइड्स का अपघटन (एक्स-रे में प्रयुक्त एक फोटोग्राफिक प्रभाव), पानी का अपघटन और हाइड्रोजन पेरोक्साइड का जलीय घोल, में परिवर्तन सेल्युलाइड के गुण (मेघ और कपूर का निकलना), पैराफिन (बादल और विरंजन)।

पूर्ण रूपांतरण के परिणामस्वरूप, रासायनिक रूप से निष्क्रिय पदार्थ द्वारा अवशोषित सभी एक्स-रे ऊर्जा गर्मी में परिवर्तित हो जाती है। बहुत कम मात्रा में ऊष्मा के मापन के लिए अत्यधिक संवेदनशील विधियों की आवश्यकता होती है, लेकिन यह एक्स-रे के पूर्ण माप के लिए मुख्य विधि है।

एक्स-रे के संपर्क से माध्यमिक जैविक प्रभाव चिकित्सा रेडियोथेरेपी (देखें) का आधार हैं। एक्स-रे, जिनमें से क्वांटा 6-16 केवी (2 से 5 तक प्रभावी तरंग दैर्ध्य) हैं, मानव शरीर के ऊतक की त्वचा द्वारा लगभग पूरी तरह से अवशोषित होते हैं; उन्हें सीमा किरणें या कभी-कभी बुक्का किरणें कहा जाता है (देखें बुक्का किरणें)। गहरी एक्स-रे चिकित्सा के लिए, 100 से 300 केवी तक प्रभावी ऊर्जा क्वांटा के साथ कठोर फ़िल्टर्ड विकिरण का उपयोग किया जाता है।

एक्स-रे विकिरण के जैविक प्रभाव को न केवल एक्स-रे थेरेपी में, बल्कि एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स में भी ध्यान में रखा जाना चाहिए, साथ ही एक्स-रे के संपर्क के अन्य सभी मामलों में विकिरण सुरक्षा के उपयोग की आवश्यकता होती है ( देखना)।

एक्स-रे विकिरण
अदृश्य विकिरण, अलग-अलग डिग्री तक, सभी पदार्थों को भेदने में सक्षम। यह लगभग 10-8 सेमी की तरंग दैर्ध्य के साथ विद्युत चुम्बकीय विकिरण है। दृश्य प्रकाश की तरह, एक्स-रे फोटोग्राफिक फिल्म को काला कर देते हैं। चिकित्सा, उद्योग और वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए इस संपत्ति का बहुत महत्व है। अध्ययन के तहत वस्तु से गुजरते हुए और फिर फिल्म पर पड़ने से, एक्स-रे विकिरण उस पर इसकी आंतरिक संरचना को दर्शाता है। चूंकि एक्स-रे विकिरण की मर्मज्ञ शक्ति विभिन्न सामग्रियों के लिए अलग-अलग होती है, इसलिए वस्तु के कुछ हिस्से जो इसके लिए कम पारदर्शी होते हैं, फोटोग्राफ में उन क्षेत्रों की तुलना में उज्जवल क्षेत्र देते हैं जिनके माध्यम से विकिरण अच्छी तरह से प्रवेश करता है। इस प्रकार, हड्डी के ऊतक त्वचा और आंतरिक अंगों को बनाने वाले ऊतकों की तुलना में एक्स-रे के लिए कम पारदर्शी होते हैं। इसलिए, रेडियोग्राफ़ पर, हड्डियों को हल्के क्षेत्रों के रूप में दर्शाया जाएगा और फ्रैक्चर साइट, जो विकिरण के लिए अधिक पारदर्शी है, का पता आसानी से लगाया जा सकता है। एक्स-रे इमेजिंग का उपयोग दंत चिकित्सा में दांतों की जड़ों में क्षरण और फोड़े का पता लगाने के लिए भी किया जाता है, साथ ही उद्योग में कास्टिंग, प्लास्टिक और घिसने में दरार का पता लगाने के लिए भी किया जाता है। एक्स-रे का उपयोग रसायन विज्ञान में यौगिकों का विश्लेषण करने के लिए और भौतिकी में क्रिस्टल की संरचना का अध्ययन करने के लिए किया जाता है। एक रासायनिक यौगिक से गुजरने वाला एक एक्स-रे बीम एक विशिष्ट माध्यमिक विकिरण का कारण बनता है, जिसका स्पेक्ट्रोस्कोपिक विश्लेषण रसायनज्ञ को यौगिक की संरचना निर्धारित करने की अनुमति देता है। क्रिस्टलीय पदार्थ पर गिरने पर, एक एक्स-रे किरण क्रिस्टल के परमाणुओं द्वारा बिखरी हुई होती है, जो एक फोटोग्राफिक प्लेट पर धब्बे और धारियों का एक स्पष्ट, नियमित पैटर्न देती है, जिससे क्रिस्टल की आंतरिक संरचना को स्थापित करना संभव हो जाता है। कैंसर के उपचार में एक्स-रे का उपयोग इस तथ्य पर आधारित है कि यह कैंसर कोशिकाओं को मारता है। हालांकि, यह सामान्य कोशिकाओं पर अवांछनीय प्रभाव भी डाल सकता है। इसलिए, एक्स-रे के इस प्रयोग में अत्यधिक सावधानी बरतनी चाहिए। एक्स-रे विकिरण की खोज जर्मन भौतिक विज्ञानी W. Roentgen (1845-1923) ने की थी। इस विकिरण से जुड़े कुछ अन्य भौतिक शब्दों में उनका नाम अमर है: आयनकारी विकिरण की खुराक की अंतर्राष्ट्रीय इकाई को रेंटजेन कहा जाता है; एक्स-रे मशीन से ली गई तस्वीर को रेडियोग्राफ़ कहा जाता है; रेडियोलॉजिकल चिकित्सा का वह क्षेत्र जो रोगों के निदान और उपचार के लिए एक्स-रे का उपयोग करता है, रेडियोलॉजी कहलाता है। रोएंटजेन ने 1895 में वुर्जबर्ग विश्वविद्यालय में भौतिकी के प्रोफेसर के रूप में विकिरण की खोज की। कैथोड किरणों (निर्वहन ट्यूबों में इलेक्ट्रॉन प्रवाह) के साथ प्रयोग करते हुए, उन्होंने देखा कि वैक्यूम ट्यूब के पास स्थित एक स्क्रीन, क्रिस्टलीय बेरियम साइनोप्लाटिनाइट से ढकी हुई है, चमकदार चमकती है, हालांकि ट्यूब स्वयं काले कार्डबोर्ड से ढकी हुई है। रोएंटजेन ने आगे स्थापित किया कि अज्ञात किरणों की भेदन शक्ति, जिसे उन्होंने एक्स-रे कहा, अवशोषित सामग्री की संरचना पर निर्भर थी। उन्होंने अपने हाथ की हड्डियों को कैथोड रे डिस्चार्ज ट्यूब और बेरियम साइनोप्लाटिनाइट के साथ लेपित स्क्रीन के बीच रखकर भी चित्रित किया। रोएंटजेन की खोज के बाद अन्य शोधकर्ताओं द्वारा प्रयोग किए गए जिन्होंने इस विकिरण के उपयोग के लिए कई नए गुणों और संभावनाओं की खोज की। एम. लाउ, डब्ल्यू. फ्रेडरिक और पी. निपिंग द्वारा एक महान योगदान दिया गया था, जिन्होंने 1912 में एक्स-रे के विवर्तन का प्रदर्शन किया जब यह एक क्रिस्टल से होकर गुजरता है; डब्ल्यू कूलिज, जिन्होंने 1913 में एक गर्म कैथोड के साथ एक उच्च-वैक्यूम एक्स-रे ट्यूब का आविष्कार किया था; जी. मोसले, जिन्होंने 1913 में विकिरण की तरंग दैर्ध्य और एक तत्व की परमाणु संख्या के बीच संबंध स्थापित किया; जी. और एल. ब्रैगी, जिन्हें एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण के मूल सिद्धांतों को विकसित करने के लिए 1915 में नोबेल पुरस्कार मिला था।
एक्स-रे विकिरण प्राप्त करना
एक्स-रे विकिरण तब होता है जब उच्च गति पर गतिमान इलेक्ट्रॉन पदार्थ के साथ परस्पर क्रिया करते हैं। जब इलेक्ट्रॉन किसी पदार्थ के परमाणुओं से टकराते हैं, तो वे अपनी गतिज ऊर्जा जल्दी खो देते हैं। इस मामले में, इसका अधिकांश भाग ऊष्मा में परिवर्तित हो जाता है, और एक छोटा अंश, आमतौर पर 1% से कम, एक्स-रे ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है। यह ऊर्जा क्वांटा के रूप में निकलती है - फोटॉन नामक कण जिनमें ऊर्जा होती है लेकिन शून्य विश्राम द्रव्यमान होता है। एक्स-रे फोटॉन उनकी ऊर्जा में भिन्न होते हैं, जो उनकी तरंग दैर्ध्य के व्युत्क्रमानुपाती होते हैं। एक्स-रे प्राप्त करने की पारंपरिक विधि में, तरंग दैर्ध्य की एक विस्तृत श्रृंखला प्राप्त की जाती है, जिसे एक्स-रे स्पेक्ट्रम कहा जाता है। स्पेक्ट्रम में स्पष्ट घटक होते हैं, जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है। 1. एक विस्तृत "सातत्य" को एक सतत स्पेक्ट्रम या सफेद विकिरण कहा जाता है। इस पर आरोपित तेज चोटियों को विशिष्ट एक्स-रे उत्सर्जन रेखाएं कहा जाता है। यद्यपि संपूर्ण स्पेक्ट्रम पदार्थ के साथ इलेक्ट्रॉनों के टकराव का परिणाम है, इसके विस्तृत भाग और रेखाओं के प्रकट होने की क्रियाविधि भिन्न है। एक पदार्थ में बड़ी संख्या में परमाणु होते हैं, जिनमें से प्रत्येक में इलेक्ट्रॉन के गोले से घिरा एक नाभिक होता है, और किसी दिए गए तत्व के परमाणु के खोल में प्रत्येक इलेक्ट्रॉन एक निश्चित असतत ऊर्जा स्तर पर होता है। आमतौर पर इन कोशों, या ऊर्जा स्तरों को, K, L, M, आदि प्रतीकों द्वारा निरूपित किया जाता है, जो नाभिक के निकटतम कोश से प्रारंभ होता है। जब पर्याप्त रूप से उच्च ऊर्जा वाला एक घटना इलेक्ट्रॉन परमाणु से बंधे इलेक्ट्रॉनों में से एक से टकराता है, तो वह उस इलेक्ट्रॉन को उसके खोल से बाहर निकाल देता है। खाली स्थान कोश से एक अन्य इलेक्ट्रॉन द्वारा कब्जा कर लिया जाता है, जो एक उच्च ऊर्जा से मेल खाती है। यह बाद वाला एक्स-रे फोटॉन उत्सर्जित करके अतिरिक्त ऊर्जा देता है। चूंकि शेल इलेक्ट्रॉनों में असतत ऊर्जा मान होते हैं, परिणामी एक्स-रे फोटॉन में एक असतत स्पेक्ट्रम भी होता है। यह कुछ तरंग दैर्ध्य के लिए तेज चोटियों से मेल खाती है, जिनमें से विशिष्ट मूल्य लक्ष्य तत्व पर निर्भर करते हैं। विशेषता रेखाएँ K-, L- और M-श्रृंखला बनाती हैं, जिसके आधार पर इलेक्ट्रॉन को किस शेल (K, L या M) से हटाया गया था। एक्स-रे की तरंग दैर्ध्य और परमाणु संख्या के बीच के संबंध को मोसले का नियम कहा जाता है (चित्र 2)।

एक्स-रे विवर्तन के लिए ये तीन मौलिक ल्यू समीकरण हैं, संख्या एच, के और सी विवर्तन विमान के लिए मिलर सूचकांक हैं।
यह सभी देखेंक्रिस्टल और क्रिस्टलोग्राफी। लाउ समीकरणों में से किसी को ध्यान में रखते हुए, उदाहरण के लिए पहला, कोई यह देख सकता है कि चूंकि ए, ए 0, एल स्थिरांक हैं, और एच = 0, 1, 2, ..., इसके समाधान को शंकु के एक सेट के रूप में दर्शाया जा सकता है एक उभयनिष्ठ अक्ष a (चित्र। 5)। दिशाओं बी और सी के लिए भी यही सच है। त्रि-आयामी प्रकीर्णन (विवर्तन) के सामान्य मामले में, तीन ल्यू समीकरणों का एक सामान्य समाधान होना चाहिए, अर्थात। प्रत्येक कुल्हाड़ी पर स्थित तीन विवर्तन शंकु को प्रतिच्छेद करना चाहिए; चौराहे की सामान्य रेखा अंजीर में दिखाई गई है। 6. समीकरणों का संयुक्त समाधान ब्रैग-वुल्फ कानून की ओर जाता है: