प्राथमिक और माध्यमिक एक्स-रे के बीच क्या अंतर है? एक्स-रे। चिकित्सा में एक्स-रे का अनुप्रयोग

यदि U को किलोवोल्ट में व्यक्त किया जाता है और अन्य मात्राओं के बीच संबंध को ध्यान में रखा जाता है, तो सूत्र इस प्रकार दिखता है: l k = 1.24/U (nm) या l k = 1.24/U (Å) (1 Å = 10 -10 m)।

उपरोक्त ग्राफ़ से यह स्थापित किया जा सकता है कि तरंग दैर्ध्य l m, जो अधिकतम विकिरण ऊर्जा के लिए जिम्मेदार है, कटऑफ तरंग दैर्ध्य l k के साथ निरंतर संबंध में है:

.

तरंग दैर्ध्य एक फोटॉन की ऊर्जा की विशेषता है, जिस पर पदार्थ के साथ बातचीत करते समय विकिरण की भेदन क्षमता निर्भर करती है।

शॉर्ट-वेव एक्स-रे में आमतौर पर उच्च भेदन शक्ति होती है और उन्हें कठोर कहा जाता है, जबकि लंबी-वेव एक्स-रे को नरम कहा जाता है। जैसा कि उपरोक्त सूत्र से देखा जा सकता है, तरंग दैर्ध्य जिस पर अधिकतम विकिरण ऊर्जा होती है वह ट्यूब के एनोड और कैथोड के बीच वोल्टेज के व्युत्क्रमानुपाती होती है। एक्स-रे ट्यूब के एनोड पर वोल्टेज बढ़ाने से विकिरण की वर्णक्रमीय संरचना बदल जाती है और इसकी कठोरता बढ़ जाती है।

जब फिलामेंट वोल्टेज बदलता है (कैथोड का फिलामेंट तापमान बदलता है), कैथोड द्वारा प्रति यूनिट समय में उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों की संख्या बदल जाती है, या, तदनुसार, ट्यूब एनोड सर्किट में वर्तमान ताकत बदल जाती है। इस मामले में, विकिरण शक्ति वर्तमान ताकत की पहली शक्ति के अनुपात में बदलती है। विकिरण की वर्णक्रमीय संरचना नहीं बदलेगी।

विकिरण का कुल प्रवाह (शक्ति), तरंग दैर्ध्य पर ऊर्जा का वितरण, साथ ही छोटी तरंग दैर्ध्य की ओर स्पेक्ट्रम सीमा निम्नलिखित तीन कारणों पर निर्भर करती है: वोल्टेज यू इलेक्ट्रॉनों को तेज करता है और ट्यूब के एनोड और कैथोड के बीच लगाया जाता है। ; विकिरण के निर्माण में शामिल इलेक्ट्रॉनों की संख्या, अर्थात्। ट्यूब फिलामेंट करंट; एनोड पदार्थ का परमाणु क्रमांक Z जिसमें इलेक्ट्रॉन मंदी होती है।

एक्स-रे ब्रेम्सस्ट्रालंग फ्लक्स की गणना सूत्र का उपयोग करके की जाती है:, जहां ,

किसी पदार्थ का Z-परमाणु क्रमांक (परमाणु क्रमांक)।

एक्स-रे ट्यूब पर वोल्टेज बढ़ाकर, कोई निरंतर ब्रेम्सस्ट्रालंग एक्स-रे विकिरण की पृष्ठभूमि के खिलाफ व्यक्तिगत रेखाओं (लाइन स्पेक्ट्रम) की उपस्थिति को देख सकता है, जो कि विशेषता एक्स-रे विकिरण से मेल खाती है। यह किसी पदार्थ में परमाणुओं के आंतरिक कोश (कोश K, L, M) के बीच इलेक्ट्रॉनों के संक्रमण के दौरान होता है। विशिष्ट विकिरण के स्पेक्ट्रम की रेखा प्रकृति इस तथ्य के कारण उत्पन्न होती है कि त्वरित इलेक्ट्रॉन परमाणुओं में गहराई से प्रवेश करते हैं और परमाणु के बाहर उनकी आंतरिक परतों से इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकाल देते हैं। ऊपरी परतों से इलेक्ट्रॉन (चित्र 2) मुक्त स्थानों पर चले जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप संक्रमण ऊर्जा स्तरों में अंतर के अनुरूप आवृत्ति के साथ एक्स-रे फोटॉन उत्सर्जित होते हैं। विशिष्ट विकिरण के स्पेक्ट्रम में रेखाओं को K, L, M स्तर पर उच्च स्तर के इलेक्ट्रॉनों के संक्रमण के अनुरूप श्रृंखला में जोड़ा जाता है।

बाहरी प्रभाव, जिसके परिणामस्वरूप इलेक्ट्रॉन आंतरिक परतों से बाहर निकल जाता है, काफी मजबूत होना चाहिए। ऑप्टिकल स्पेक्ट्रा के विपरीत, विभिन्न परमाणुओं के विशिष्ट एक्स-रे स्पेक्ट्रा एक ही प्रकार के होते हैं। इन स्पेक्ट्रा की एकरूपता इस तथ्य के कारण है कि विभिन्न परमाणुओं की आंतरिक परतें समान हैं और केवल ऊर्जा में भिन्न हैं, क्योंकि जैसे-जैसे तत्व की क्रमिक संख्या बढ़ती है, कोर से बल का प्रभाव बढ़ता जाता है। यह इस तथ्य की ओर ले जाता है कि बढ़ते परमाणु चार्ज के साथ विशेषता स्पेक्ट्रा उच्च आवृत्तियों की ओर स्थानांतरित हो जाती है। इस संबंध को मोसले के नियम के रूप में जाना जाता है: , जहां ए और बी स्थिरांक हैं; तत्व की Z-क्रमांक संख्या.

एक्स-रे और ऑप्टिकल स्पेक्ट्रा के बीच एक और अंतर है। किसी परमाणु का विशिष्ट स्पेक्ट्रम उस रासायनिक यौगिक पर निर्भर नहीं करता है जिसमें परमाणु शामिल है। उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन परमाणु का एक्स-रे स्पेक्ट्रम O, O 2, H 2 O के लिए समान है, जबकि इन यौगिकों के ऑप्टिकल स्पेक्ट्रा काफी भिन्न हैं। परमाणुओं के एक्स-रे स्पेक्ट्रा की यह विशेषता "विशेषता" नाम के आधार के रूप में कार्य करती है।

विशिष्ट विकिरण तब होता है जब परमाणु की आंतरिक परतों में खाली स्थान होता है, भले ही इसका कारण कुछ भी हो। उदाहरण के लिए, यह एक प्रकार के रेडियोधर्मी क्षय के साथ होता है, जिसमें नाभिक द्वारा आंतरिक परत से एक इलेक्ट्रॉन को पकड़ना शामिल होता है।

2. एक्स-रे ट्यूब एवं प्रोटोजोआ की व्यवस्था

एक्स - रे मशीन।

एक्स-रे विकिरण का सबसे आम स्रोत एक एक्स-रे ट्यूब है - एक दो-इलेक्ट्रोड वैक्यूम डिवाइस (चित्र 3)। यह एक कांच का गुब्बारा है (पी = 10 -6 - 10 -7 मिमी एचजी) जिसमें दो इलेक्ट्रोड हैं - एनोड ए और कैथोड के, जिनके बीच एक उच्च वोल्टेज बनाया जाता है। गर्म कैथोड (K) इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित करता है। एनोड ए को अक्सर एंटीकैथोड कहा जाता है। परिणामी एक्स-रे विकिरण को ट्यूब की धुरी पर एक कोण पर निर्देशित करने के लिए इसमें एक झुकी हुई सतह होती है। इलेक्ट्रॉनों के टकराने पर उत्पन्न गर्मी को दूर करने के लिए एनोड अच्छी तापीय चालकता (तांबा) वाली धातु से बना होता है। एनोड के बेवेल्ड सिरे पर उच्च परमाणु संख्या वाली दुर्दम्य धातु (टंगस्टन) की एक प्लेट 3 होती है, जिसे एनोड दर्पण कहा जाता है। कुछ मामलों में, एनोड को विशेष रूप से पानी या तेल से ठंडा किया जाता है। डायग्नोस्टिक ट्यूबों के लिए, एक्स-रे स्रोत की सटीकता महत्वपूर्ण है, जिसे एनोड पर एक स्थान पर इलेक्ट्रॉनों को केंद्रित करके प्राप्त किया जा सकता है। इसलिए, रचनात्मक रूप से दो विरोधी कार्यों को ध्यान में रखना आवश्यक है: एक ओर, इलेक्ट्रॉनों को एनोड के एक स्थान पर गिरना चाहिए, दूसरी ओर, ओवरहीटिंग को रोकने के लिए, इलेक्ट्रॉनों को विभिन्न क्षेत्रों में वितरित करना वांछनीय है एनोड. इस कारण से, कुछ एक्स-रे ट्यूब एक घूर्णन एनोड के साथ निर्मित होते हैं।

किसी भी डिज़ाइन की ट्यूब में, एनोड और कैथोड के बीच वोल्टेज द्वारा त्वरित इलेक्ट्रॉन, एनोड दर्पण पर गिरते हैं और पदार्थ में गहराई से प्रवेश करते हैं, परमाणुओं के साथ बातचीत करते हैं और परमाणुओं के क्षेत्र द्वारा बाधित होते हैं। यह ब्रेम्सस्ट्रालंग एक्स-रे विकिरण उत्पन्न करता है। इसके साथ ही ब्रेम्सस्ट्रालंग के साथ, विशिष्ट विकिरण की एक छोटी मात्रा (कई प्रतिशत) बनती है। एनोड से टकराने वाले केवल 1-2% इलेक्ट्रॉन ब्रेम्सस्ट्रालंग का कारण बनते हैं, और बाकी एक थर्मल प्रभाव होता है। इलेक्ट्रॉनों को केंद्रित करने के लिए कैथोड में एक गाइड कैप होती है। टंगस्टन दर्पण का वह भाग जिस पर इलेक्ट्रॉनों का मुख्य प्रवाह पड़ता है, ट्यूब का फोकस कहलाता है। विकिरण किरण की चौड़ाई उसके क्षेत्र (फोकस तीक्ष्णता) पर निर्भर करती है।

ट्यूब को बिजली देने के लिए, दो स्रोतों की आवश्यकता होती है: एनोड सर्किट के लिए एक उच्च वोल्टेज स्रोत और गरमागरम सर्किट को बिजली देने के लिए एक कम (6-8 वी) स्रोत। दोनों स्रोतों को स्वतंत्र रूप से विनियमित किया जाना चाहिए। एनोड वोल्टेज को बदलकर, एक्स-रे विकिरण की कठोरता को नियंत्रित किया जाता है, और फिलामेंट को बदलकर, आउटपुट सर्किट करंट और, तदनुसार, विकिरण शक्ति को विनियमित किया जाता है।

एक साधारण एक्स-रे मशीन का मूल विद्युत आरेख चित्र 4 में दिखाया गया है। सर्किट में उच्च वोल्टेज के लिए दो ट्रांसफार्मर Tr.1 और गरमागरम बिजली आपूर्ति के लिए Tr.2 हैं। ट्यूब पर उच्च वोल्टेज को ऑटोट्रांसफॉर्मर Tr.3 द्वारा नियंत्रित किया जाता है, जो ट्रांसफार्मर Tr.1 की प्राथमिक वाइंडिंग से जुड़ा होता है। स्विच K ऑटोट्रांसफॉर्मर वाइंडिंग के घुमावों की संख्या को नियंत्रित करता है। इस संबंध में, ट्यूब के एनोड को आपूर्ति की जाने वाली ट्रांसफार्मर की द्वितीयक वाइंडिंग का वोल्टेज भी बदलता है, अर्थात। कठोरता समायोज्य है.

ट्यूब के फिलामेंट करंट को ट्रांसफार्मर Tr.2 की प्राथमिक वाइंडिंग के सर्किट से जुड़े एक रिओस्टेट आर द्वारा नियंत्रित किया जाता है। एनोड सर्किट करंट को मिलीमीटर से मापा जाता है। ट्यूब के इलेक्ट्रोड को आपूर्ति की गई वोल्टेज को किलोवोल्टमीटर केवी द्वारा मापा जाता है, या एनोड सर्किट में वोल्टेज को स्विच के की स्थिति से आंका जा सकता है। रिओस्टेट द्वारा नियंत्रित फिलामेंट करंट की मात्रा को एमीटर ए द्वारा मापा जाता है। विचाराधीन सर्किट में, एक्स-रे ट्यूब एक साथ उच्च प्रत्यावर्ती वोल्टेज को ठीक करती है।

यह देखना आसान है कि ऐसी ट्यूब प्रत्यावर्ती धारा का केवल एक आधा-चक्र उत्सर्जित करती है। नतीजतन, इसकी शक्ति छोटी होगी. विकिरणित शक्ति को बढ़ाने के लिए, कई उपकरण उच्च-वोल्टेज पूर्ण-तरंग एक्स-रे रेक्टिफायर का उपयोग करते हैं। इस प्रयोजन के लिए, 4 विशेष केनोट्रॉन का उपयोग किया जाता है, जो एक ब्रिज सर्किट में जुड़े होते हैं। पुल के एक विकर्ण में एक एक्स-रे ट्यूब शामिल है।

3. पदार्थ के साथ एक्स-रे की परस्पर क्रिया

(सुसंगत प्रकीर्णन, असंगत प्रकीर्णन, फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव)।

जब एक्स-रे विकिरण किसी पिंड पर पड़ता है, तो वह उससे थोड़ी मात्रा में परावर्तित होता है, लेकिन मुख्य रूप से उसमें गहराई तक चला जाता है। शरीर के द्रव्यमान में, विकिरण आंशिक रूप से अवशोषित होता है, आंशिक रूप से बिखरता है, और आंशिक रूप से गुजरता है। शरीर से गुजरते हुए, एक्स-रे फोटॉन मुख्य रूप से पदार्थ के परमाणुओं और अणुओं के इलेक्ट्रॉनों के साथ बातचीत करते हैं। एक्स-रे विकिरण का पंजीकरण और उपयोग, साथ ही जैविक वस्तुओं पर इसका प्रभाव, इलेक्ट्रॉनों के साथ एक्स-रे फोटॉन की बातचीत की प्राथमिक प्रक्रियाओं द्वारा निर्धारित होता है। फोटॉन ऊर्जा ई और आयनीकरण ऊर्जा ए I के अनुपात के आधार पर, तीन मुख्य प्रक्रियाएं होती हैं।

ए)सुसंगत बिखराव.

लंबी-तरंग एक्स-रे का प्रकीर्णन अनिवार्य रूप से तरंग दैर्ध्य को बदले बिना होता है, और इसे सुसंगत कहा जाता है। नाभिक से मजबूती से बंधे आंतरिक कोश के इलेक्ट्रॉनों के साथ एक फोटॉन की अंतःक्रिया, इसकी ऊर्जा को बदले बिना, केवल इसकी दिशा बदलती है, और इसलिए तरंग दैर्ध्य (चित्र 5)।

सुसंगत प्रकीर्णन तब होता है जब फोटॉन ऊर्जा आयनीकरण ऊर्जा से कम होती है: ई = एचएन<А И. Так как энергия фотона и энергия атома не изменяется, то когерентное рассеяние не вызывает биологического действия. Однако при создании защиты от рентгеновского излучения следует учитывать возможность изменения направления первичного пучка.

बी)असंगत प्रकीर्णन (कॉम्पटन प्रभाव)।

1922 में, ए. कॉम्पटन ने कठोर एक्स-रे के प्रकीर्णन का अवलोकन करते हुए, आपतित किरण की तुलना में प्रकीर्णित किरण की भेदन शक्ति में कमी की खोज की। तरंग दैर्ध्य में परिवर्तन के साथ एक्स-रे के प्रकीर्णन को कॉम्पटन प्रभाव कहा जाता है। यह तब होता है जब किसी ऊर्जा का एक फोटॉन नाभिक से कमजोर रूप से बंधे परमाणुओं के बाहरी कोश के इलेक्ट्रॉनों के साथ संपर्क करता है (चित्र 6)। एक परमाणु से एक इलेक्ट्रॉन निकाला जाता है (ऐसे इलेक्ट्रॉनों को रिकॉइल इलेक्ट्रॉन कहा जाता है)। फोटॉन की ऊर्जा कम हो जाती है (तरंग दैर्ध्य तदनुसार बढ़ जाती है), और इसकी गति की दिशा भी बदल जाती है। कॉम्पटन प्रभाव तब होता है जब एक्स-रे फोटॉन की ऊर्जा आयनीकरण ऊर्जा से अधिक होती है:,। इस मामले में, गतिज ऊर्जा EK वाले रिकॉइल इलेक्ट्रॉन दिखाई देते हैं। परमाणु और अणु आयन बन जाते हैं। यदि EK महत्वपूर्ण है, तो इलेक्ट्रॉन टकराव से पड़ोसी परमाणुओं को आयनित कर सकते हैं, जिससे नए (द्वितीयक) इलेक्ट्रॉन बनते हैं।

वी)फोटो प्रभाव.

यदि फोटॉन ऊर्जा एचएन एक इलेक्ट्रॉन को अलग करने के लिए पर्याप्त है, तो एक परमाणु के साथ बातचीत करते समय, फोटॉन अवशोषित हो जाता है और इलेक्ट्रॉन उससे अलग हो जाता है। इस घटना को फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव कहा जाता है। परमाणु आयनित (फोटोआयनीकरण) होता है। इस मामले में, इलेक्ट्रॉन गतिज ऊर्जा प्राप्त करता है और, यदि उत्तरार्द्ध महत्वपूर्ण है, यह टकराव से पड़ोसी परमाणुओं को आयनित कर सकता है, जिससे नए (द्वितीयक) इलेक्ट्रॉन बनते हैं। यदि फोटॉन ऊर्जा आयनीकरण के लिए अपर्याप्त है, तो फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव किसी परमाणु या अणु के उत्तेजना में प्रकट हो सकता है। कुछ पदार्थों में इसके परिणामस्वरूप दृश्य क्षेत्र (एक्स-रे ल्यूमिनसेंस) में फोटॉन का उत्सर्जन होता है, और ऊतकों में अणुओं और फोटोकैमिकल प्रतिक्रियाओं का सक्रियण होता है।

फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव 0.5-1 MeV के क्रम की ऊर्जा वाले फोटॉन की विशेषता है।

ऊपर चर्चा की गई तीन मुख्य अंतःक्रिया प्रक्रियाएं प्राथमिक हैं, वे बाद में माध्यमिक, तृतीयक आदि की ओर ले जाती हैं। घटना. जब एक्स-रे किसी पदार्थ में प्रवेश करते हैं, तो एक्स-रे फोटॉन की ऊर्जा को थर्मल गति की ऊर्जा में परिवर्तित करने से पहले कई प्रक्रियाएं हो सकती हैं।

उपरोक्त प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप, एक्स-रे विकिरण का प्राथमिक प्रवाह कमजोर हो जाता है। यह प्रक्रिया बाउगुएर के नियम का पालन करती है। आइए इसे इस रूप में लिखें: Ф = Ф 0 e - mх, जहां m रैखिक क्षीणन गुणांक है, जो पदार्थ की प्रकृति (मुख्य रूप से घनत्व और परमाणु संख्या पर) और विकिरण की तरंग दैर्ध्य (फोटॉन ऊर्जा) पर निर्भर करता है। . इसे सुसंगत प्रकीर्णन, असंगत प्रकीर्णन और फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के अनुरूप तीन शब्दों से मिलकर दर्शाया जा सकता है: .

चूँकि रैखिक अवशोषण गुणांक पदार्थ के घनत्व पर निर्भर करता है, वे द्रव्यमान क्षीणन गुणांक का उपयोग करना पसंद करते हैं, जो अवशोषक के घनत्व के रैखिक क्षीणन गुणांक के अनुपात के बराबर है और पदार्थ के घनत्व पर निर्भर नहीं करता है। अवशोषित फिल्टर की मोटाई पर एक्स-रे फ्लक्स (तीव्रता) की निर्भरता एच 2 ओ, अल और सीयू के लिए चित्र 7 में दिखाई गई है। गणना से पता चलता है कि पानी की 36 मिमी मोटी परत, एल्यूमीनियम की 15 मिमी और तांबे की 1.6 मिमी की परत एक्स-रे विकिरण की तीव्रता को 2 गुना कम कर देती है। इस मोटाई को आधी परत की मोटाई d कहा जाता है। यदि कोई पदार्थ एक्स-रे विकिरण को आधा कर देता है, तो , तब , या , ; ; . आधी परत की मोटाई जानकर, आप हमेशा मी निर्धारित कर सकते हैं। आयाम।

4. चिकित्सा में एक्स-रे का उपयोग

(फ्लोरोस्कोपी, रेडियोग्राफी, एक्स-रे टोमोग्राफी, फ्लोरोग्राफी, रेडियोथेरेपी)।

चिकित्सा में एक्स-रे विकिरण का सबसे आम उपयोग नैदानिक ​​उद्देश्यों के लिए आंतरिक अंगों की जांच है - एक्स-रे निदान।

निदान के लिए, 60-120 केवी की ऊर्जा वाले फोटॉन का उपयोग किया जाता है। इस मामले में, द्रव्यमान अवशोषण गुणांक मुख्य रूप से फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव द्वारा निर्धारित होता है। इसका मान l 3 के समानुपाती होता है (जो कठोर विकिरण की उच्च भेदन क्षमता को प्रकट करता है) और पदार्थ के परमाणुओं की संख्या की तीसरी शक्ति के समानुपाती होता है - अवशोषक:, जहां K आनुपातिकता गुणांक है।

मानव शरीर में ऊतक और अंग होते हैं जिनकी एक्स-रे विकिरण के संबंध में अलग-अलग अवशोषण क्षमता होती है। इसलिए, जब इसे एक्स-रे से रोशन किया जाता है, तो स्क्रीन पर एक गैर-समान छाया छवि प्राप्त होती है, जो आंतरिक अंगों और ऊतकों के स्थान की एक तस्वीर देती है। सबसे सघन विकिरण-अवशोषित ऊतक (हृदय, बड़ी वाहिकाएँ, हड्डियाँ) गहरे रंग के दिखाई देते हैं, और सबसे कम अवशोषित करने वाले ऊतक (फेफड़े) हल्के दिखाई देते हैं।

कई मामलों में, उनकी सामान्य या रोग संबंधी स्थिति का अंदाजा लगाना संभव है। एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स दो मुख्य तरीकों का उपयोग करता है: फ्लोरोस्कोपी (ट्रांसमिशन) और रेडियोग्राफी (छवि)। यदि अध्ययन के तहत अंग और उसके आस-पास के ऊतक एक्स-रे प्रवाह को लगभग समान रूप से अवशोषित करते हैं, तो विशेष कंट्रास्ट एजेंटों का उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, पेट या आंतों की एक्स-रे जांच की पूर्व संध्या पर, बेरियम सल्फेट का एक दलिया जैसा द्रव्यमान दिया जाता है, इस मामले में आप उनकी छाया छवि देख सकते हैं। फ्लोरोस्कोपी और रेडियोग्राफी में, एक्स-रे छवि उस वस्तु की पूरी मोटाई की एक सारांश छवि होती है जिसके माध्यम से एक्स-रे गुजरती हैं। वे विवरण जो स्क्रीन या फिल्म के सबसे करीब हैं, सबसे स्पष्ट रूप से रेखांकित होते हैं, जबकि जो दूर हैं वे धुंधले और धुंधले हो जाते हैं। यदि किसी अंग में पैथोलॉजिकल रूप से परिवर्तित क्षेत्र है, उदाहरण के लिए, सूजन के बड़े फोकस के अंदर फेफड़े के ऊतकों का विनाश, तो कुछ मामलों में यह क्षेत्र छाया के योग में रेडियोग्राफ़ पर "खो" सकता है। इसे दृश्यमान बनाने के लिए, एक विशेष विधि का उपयोग किया जाता है - टोमोग्राफी (परत-दर-परत रिकॉर्डिंग), जो आपको अध्ययन किए गए क्षेत्र की व्यक्तिगत परतों की छवियां प्राप्त करने की अनुमति देती है। इस प्रकार की परत-दर-परत छवियाँ-टोमोग्राम एक विशेष उपकरण का उपयोग करके प्राप्त की जाती हैं जिसे टोमोग्राफ कहा जाता है, जिसमें एक एक्स-रे ट्यूब (आरटी) और फोटोग्राफिक फिल्म (एफपी) को समय-समय पर, क्षेत्र के सापेक्ष, एंटीफ़ेज़ में एक साथ ले जाया जाता है। ​अध्ययन. इस मामले में, आरटी की किसी भी स्थिति में एक्स-रे वस्तु के उसी बिंदु (परिवर्तित क्षेत्र) से होकर गुजरेंगी, जो वह केंद्र है जिसके सापेक्ष आरटी और एफपी की आवधिक गति होती है। क्षेत्र की एक छाया छवि फिल्म पर कैद की जाएगी। "स्विंग सेंटर" की स्थिति को बदलकर, वस्तु की परत-दर-परत छवियां प्राप्त करना संभव है। एक्स-रे विकिरण की एक पतली किरण का उपयोग करके, एक विशेष स्क्रीन (एफपी के बजाय) जिसमें आयनकारी विकिरण के अर्धचालक डिटेक्टर शामिल होते हैं, कंप्यूटर का उपयोग करके टोमोग्राफी के दौरान छवि को संसाधित करना संभव है। टोमोग्राफी के इस आधुनिक संस्करण को कंप्यूटेड टोमोग्राफी कहा जाता है। टोमोग्राफी का व्यापक रूप से फेफड़े, गुर्दे, पित्ताशय, पेट, हड्डियों आदि के अध्ययन में उपयोग किया जाता है।

स्क्रीन पर छवि की चमक और फिल्म पर एक्सपोज़र का समय एक्स-रे विकिरण की तीव्रता पर निर्भर करता है। निदान के लिए इसका उपयोग करते समय, तीव्रता अधिक नहीं हो सकती ताकि अवांछित जैविक प्रभाव न हो। इसलिए, ऐसे कई तकनीकी उपकरण हैं जो कम एक्स-रे तीव्रता पर छवि चमक में सुधार करते हैं। ऐसा ही एक उपकरण एक इलेक्ट्रॉन-ऑप्टिकल कनवर्टर है।

एक अन्य उदाहरण फ्लोरोग्राफी है, जिसमें एक बड़ी एक्स-रे ल्यूमिनसेंट स्क्रीन से एक संवेदनशील छोटे-प्रारूप वाली फिल्म पर एक छवि प्राप्त की जाती है। शूटिंग करते समय, एक उच्च-एपर्चर लेंस का उपयोग किया जाता है, और तैयार छवियों की जांच एक विशेष आवर्धक का उपयोग करके की जाती है।

फ्लोरोग्राफी महत्वपूर्ण थ्रूपुट के साथ छिपी हुई बीमारियों (छाती के अंगों, जठरांत्र संबंधी मार्ग, परानासल साइनस आदि के रोग) का पता लगाने की एक बड़ी क्षमता को जोड़ती है, और इसलिए यह बड़े पैमाने पर (इन-लाइन) अनुसंधान का एक बहुत प्रभावी तरीका है।

चूंकि फ्लोरोग्राफी के दौरान एक्स-रे छवि का फोटोग्राफ फोटोग्राफिक ऑप्टिक्स का उपयोग करके किया जाता है, इसलिए फ्लोरोग्राम पर छवि एक्स-रे की तुलना में कम हो जाती है। इस संबंध में, एक फ्लोरोग्राम का रिज़ॉल्यूशन (यानी, छोटे विवरणों की समझ) एक पारंपरिक रेडियोग्राफ़ की तुलना में कम है, हालांकि, यह फ्लोरोस्कोपी से अधिक है।

एक उपकरण डिज़ाइन किया गया है - एक टोमोफ्लोरोग्राफ, जो एक निश्चित गहराई पर शरीर के हिस्सों और व्यक्तिगत अंगों के फ्लोरोग्राम प्राप्त करना संभव बनाता है - तथाकथित परत-दर-परत छवियां (स्लाइस) - टोमोफ्लोरोग्राम।

एक्स-रे विकिरण का उपयोग चिकित्सीय प्रयोजनों (एक्स-रे थेरेपी) के लिए भी किया जाता है। विकिरण का जैविक प्रभाव कोशिकाओं की महत्वपूर्ण गतिविधि को बाधित करना है, विशेष रूप से तेजी से विकसित होने वाली कोशिकाओं की। इस संबंध में, एक्स-रे थेरेपी का उपयोग घातक ट्यूमर के इलाज के लिए किया जाता है। आसपास के स्वस्थ ऊतकों को अपेक्षाकृत मामूली क्षति के साथ ट्यूमर को पूरी तरह से नष्ट करने के लिए पर्याप्त विकिरण खुराक का चयन करना संभव है, जो बाद के पुनर्जनन के कारण बहाल हो जाता है।

तीव्रता- एक्स-रे विकिरण की एक मात्रात्मक विशेषता, जो प्रति यूनिट समय ट्यूब द्वारा उत्सर्जित किरणों की संख्या द्वारा व्यक्त की जाती है। एक्स-रे विकिरण की तीव्रता मिलीएम्प्स में मापी जाती है। एक पारंपरिक तापदीप्त लैंप से दृश्य प्रकाश की तीव्रता के साथ इसकी तुलना करते हुए, हम एक सादृश्य बना सकते हैं: उदाहरण के लिए, एक 20-वाट लैंप एक तीव्रता या शक्ति के साथ चमकेगा, और एक 200-वाट लैंप दूसरे के साथ चमकेगा, जबकि प्रकाश की गुणवत्ता (उसका स्पेक्ट्रम) वही है। एक्स-रे की तीव्रता मूलतः इसकी मात्रा है। प्रत्येक इलेक्ट्रॉन एनोड पर विकिरण का एक या अधिक क्वांटा बनाता है, इसलिए, किसी वस्तु को उजागर करते समय एक्स-रे की संख्या को एनोड की ओर जाने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या और टंगस्टन लक्ष्य के परमाणुओं के साथ इलेक्ट्रॉनों की बातचीत की संख्या को बदलकर नियंत्रित किया जाता है। , जिसे दो तरीकों से किया जा सकता है:

1. स्टेप-डाउन ट्रांसफार्मर का उपयोग करके कैथोड सर्पिल के ताप की डिग्री को बदलकर (उत्सर्जन के दौरान उत्पन्न इलेक्ट्रॉनों की संख्या इस बात पर निर्भर करेगी कि टंगस्टन सर्पिल कितना गर्म है, और विकिरण क्वांटा की संख्या इलेक्ट्रॉनों की संख्या पर निर्भर करेगी) ;

2. स्टेप-अप ट्रांसफार्मर द्वारा ट्यूब के ध्रुवों - कैथोड और एनोड पर आपूर्ति किए गए उच्च वोल्टेज के मूल्य को बदलकर (ट्यूब के ध्रुवों पर जितना अधिक वोल्टेज लगाया जाता है, इलेक्ट्रॉनों को उतनी ही अधिक गतिज ऊर्जा प्राप्त होती है) , जो अपनी ऊर्जा के कारण एनोड पदार्थ के कई परमाणुओं के साथ बारी-बारी से बातचीत कर सकते हैं - देखें। चावल। 5; कम ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉन कम अंतःक्रियाओं में प्रवेश करने में सक्षम होंगे)।

एक्स-रे तीव्रता (एनोड करंट) को एक्सपोज़र समय (ट्यूब ऑपरेटिंग समय) से गुणा किया जाता है, जो एक्स-रे एक्सपोज़र से मेल खाता है, जिसे mAs (मिलीएम्पीयर प्रति सेकंड) में मापा जाता है। एक्सपोज़र एक पैरामीटर है, जो तीव्रता की तरह, एक्स-रे ट्यूब द्वारा उत्सर्जित किरणों की संख्या को दर्शाता है। अंतर केवल इतना है कि एक्सपोज़र ट्यूब के संचालन समय को भी ध्यान में रखता है (उदाहरण के लिए, यदि ट्यूब 0.01 सेकंड तक काम करती है, तो किरणों की संख्या एक होगी, और यदि 0.02 सेकंड है, तो किरणों की संख्या होगी) अलग-अलग - दो बार और)। विकिरण एक्सपोज़र को रेडियोलॉजिस्ट द्वारा एक्स-रे मशीन के नियंत्रण कक्ष पर निर्धारित किया जाता है, जो परीक्षा के प्रकार, जांच की जा रही वस्तु के आकार और नैदानिक ​​कार्य पर निर्भर करता है।

कठोरता- एक्स-रे विकिरण की गुणात्मक विशेषताएं। इसे ट्यूब पर उच्च वोल्टेज के परिमाण द्वारा मापा जाता है - किलोवोल्ट में। एक्स-रे की भेदन शक्ति निर्धारित करता है। इसे स्टेप-अप ट्रांसफार्मर द्वारा एक्स-रे ट्यूब को आपूर्ति की गई उच्च वोल्टेज द्वारा नियंत्रित किया जाता है। ट्यूब के इलेक्ट्रोडों में जितना अधिक संभावित अंतर पैदा होता है, उतना ही अधिक बल इलेक्ट्रॉनों को कैथोड से खदेड़कर एनोड की ओर ले जाता है और एनोड के साथ उनकी टक्कर उतनी ही मजबूत होती है। उनकी टक्कर जितनी मजबूत होगी, परिणामी एक्स-रे विकिरण की तरंग दैर्ध्य उतनी ही कम होगी और इस तरंग की मर्मज्ञ क्षमता (या विकिरण की कठोरता, जो तीव्रता की तरह, नियंत्रण कक्ष पर वोल्टेज पैरामीटर द्वारा नियंत्रित होती है) उतनी ही अधिक होगी ट्यूब - किलोवोल्टेज)।

चावल। 7 - तरंग ऊर्जा पर तरंग दैर्ध्य की निर्भरता:

λ - तरंग दैर्ध्य;
ई - तरंग ऊर्जा

· गतिमान इलेक्ट्रॉनों की गतिज ऊर्जा जितनी अधिक होगी, एनोड पर उनका प्रभाव उतना ही मजबूत होगा और परिणामी एक्स-रे विकिरण की तरंग दैर्ध्य उतनी ही कम होगी। लंबी तरंग दैर्ध्य और कम भेदन शक्ति वाले एक्स-रे विकिरण को "नरम" कहा जाता है; छोटी तरंग दैर्ध्य और उच्च भेदन शक्ति वाले एक्स-रे विकिरण को "कठोर" कहा जाता है।

चावल। 8 - एक्स-रे ट्यूब पर वोल्टेज और परिणामी एक्स-रे विकिरण की तरंग दैर्ध्य के बीच संबंध:

· ट्यूब के ध्रुवों पर जितना अधिक वोल्टेज लगाया जाता है, उनके बीच संभावित अंतर उतना ही मजबूत होता है, इसलिए, गतिमान इलेक्ट्रॉनों की गतिज ऊर्जा अधिक होगी। ट्यूब पर वोल्टेज इलेक्ट्रॉनों की गति और एनोड पदार्थ के साथ उनके टकराव के बल को निर्धारित करता है; इसलिए, वोल्टेज परिणामी एक्स-रे विकिरण की तरंग दैर्ध्य निर्धारित करता है।

एक्स-रे विकिरण (समानार्थी एक्स-रे) तरंग दैर्ध्य की एक विस्तृत श्रृंखला (8·10 -6 से 10 -12 सेमी तक) के साथ है। एक्स-रे विकिरण तब होता है जब आवेशित कण, अधिकतर इलेक्ट्रॉन, किसी पदार्थ के परमाणुओं के विद्युत क्षेत्र में मंद हो जाते हैं। इस मामले में गठित क्वांटा में अलग-अलग ऊर्जाएं होती हैं और एक सतत स्पेक्ट्रम बनता है। ऐसे स्पेक्ट्रम में क्वांटा की अधिकतम ऊर्जा आपतित इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा के बराबर होती है। (सेमी.) में एक्स-रे क्वांटा की अधिकतम ऊर्जा, किलोइलेक्ट्रॉन-वोल्ट में व्यक्त, संख्यात्मक रूप से ट्यूब पर लागू वोल्टेज के परिमाण के बराबर होती है, जिसे किलोवोल्ट में व्यक्त किया जाता है। जब एक्स-रे किसी पदार्थ से होकर गुजरती हैं, तो वे उसके परमाणुओं के इलेक्ट्रॉनों के साथ परस्पर क्रिया करती हैं। 100 केवी तक की ऊर्जा वाले एक्स-रे क्वांटा के लिए, सबसे विशिष्ट प्रकार की इंटरैक्शन फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव है। इस तरह की बातचीत के परिणामस्वरूप, क्वांटम की ऊर्जा पूरी तरह से इलेक्ट्रॉन को परमाणु खोल से बाहर निकालने और उसे गतिज ऊर्जा प्रदान करने में खर्च हो जाती है। जैसे-जैसे एक्स-रे क्वांटम की ऊर्जा बढ़ती है, फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव की संभावना कम हो जाती है और मुक्त इलेक्ट्रॉनों द्वारा क्वांटम के बिखरने की प्रक्रिया - तथाकथित कॉम्पटन प्रभाव - प्रमुख हो जाती है। इस तरह की बातचीत के परिणामस्वरूप, एक द्वितीयक इलेक्ट्रॉन भी बनता है और, इसके अलावा, प्राथमिक क्वांटम की ऊर्जा से कम ऊर्जा वाला एक क्वांटम उत्सर्जित होता है। यदि एक्स-रे क्वांटम की ऊर्जा एक मेगाइलेक्ट्रॉन-वोल्ट से अधिक है, तो तथाकथित युग्मन प्रभाव उत्पन्न हो सकता है, जिसमें एक इलेक्ट्रॉन और एक पॉज़िट्रॉन बनता है (देखें)। नतीजतन, किसी पदार्थ से गुजरने पर एक्स-रे विकिरण की ऊर्जा कम हो जाती है, यानी उसकी तीव्रता कम हो जाती है। चूंकि कम-ऊर्जा क्वांटा का अवशोषण अधिक संभावना के साथ होता है, एक्स-रे विकिरण उच्च-ऊर्जा क्वांटा से समृद्ध होता है। एक्स-रे विकिरण की इस संपत्ति का उपयोग क्वांटा की औसत ऊर्जा को बढ़ाने, यानी इसकी कठोरता को बढ़ाने के लिए किया जाता है। एक्स-रे विकिरण की कठोरता में वृद्धि विशेष फिल्टर (देखें) का उपयोग करके प्राप्त की जाती है। एक्स-रे विकिरण का उपयोग एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स (देखें) और (देखें) के लिए किया जाता है। आयोनाइजिंग विकिरण भी देखें।

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

इस प्रकार, विद्युत चुम्बकीय विकिरण के विशाल स्पेक्ट्रम के एक 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/के निर्वात में) सेकंड) और तरंग दैर्ध्य λ (वह दूरी जिस पर विकिरण एक दोलन अवधि में यात्रा करता है) द्वारा 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: ए1 - 310 केवी पर निरंतर ब्रेम्सस्ट्रालंग स्पेक्ट्रम; a - 250 kV पर निरंतर ब्रेक स्पेक्ट्रम, a1 - 1 मिमी Cu के साथ फ़िल्टर किया गया स्पेक्ट्रम, a2 - 2 मिमी Cu के साथ फ़िल्टर किया गया स्पेक्ट्रम, b - K-श्रृंखला टंगस्टन लाइनें।

एक्स-रे विकिरण उत्पन्न करने के लिए, एक्स-रे ट्यूब (देखें) का उपयोग किया जाता है, जिसमें विकिरण तब होता है जब तेज इलेक्ट्रॉन एनोड पदार्थ के परमाणुओं के साथ संपर्क करते हैं। एक्स-रे विकिरण दो प्रकार के होते हैं: ब्रेम्सस्ट्रालंग और विशेषता। ब्रेम्सस्ट्रालंग एक्स-रे में सामान्य सफेद रोशनी के समान एक सतत स्पेक्ट्रम होता है। तरंग दैर्ध्य (चित्र) के आधार पर तीव्रता वितरण को अधिकतम वाले वक्र द्वारा दर्शाया जाता है; लंबी तरंगों की ओर वक्र सपाट रूप से गिरता है, और छोटी तरंगों की ओर यह तेजी से गिरता है और एक निश्चित तरंग दैर्ध्य (λ0) पर समाप्त होता है, जिसे निरंतर स्पेक्ट्रम की लघु-तरंग सीमा कहा जाता है। λ0 का मान ट्यूब पर वोल्टेज के व्युत्क्रमानुपाती होता है। ब्रेम्सस्ट्रालंग तब होता है जब तेज़ इलेक्ट्रॉन परमाणु नाभिक के साथ परस्पर क्रिया करते हैं। ब्रेम्सस्ट्रालंग की तीव्रता एनोड करंट की ताकत, ट्यूब में वोल्टेज के वर्ग और एनोड पदार्थ के परमाणु क्रमांक (जेड) के सीधे आनुपातिक है।

यदि एक्स-रे ट्यूब में त्वरित इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा एनोड पदार्थ के लिए महत्वपूर्ण मूल्य से अधिक है (यह ऊर्जा ट्यूब पर इस पदार्थ के लिए महत्वपूर्ण वोल्टेज वीसीआर द्वारा निर्धारित की जाती है), तो विशेषता विकिरण होता है। विशेषता स्पेक्ट्रम पंक्तिबद्ध है; इसकी वर्णक्रमीय रेखाएँ श्रृंखला बनाती हैं, जिन्हें K, L, M, N अक्षरों द्वारा निर्दिष्ट 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)। विशिष्ट विकिरण इस प्रकार उत्पन्न होता है। तेज़ इलेक्ट्रॉन परमाणु इलेक्ट्रॉनों को उनके आंतरिक कोश से बाहर निकाल देते हैं। परमाणु उत्तेजित होता है और फिर जमीनी अवस्था में लौट आता है। इस मामले में, बाहरी, कम बंधे हुए कोशों से इलेक्ट्रॉन आंतरिक कोशों में खाली स्थानों को भर देते हैं, और विशिष्ट विकिरण के फोटॉन उत्तेजित और जमीनी अवस्था में परमाणु की ऊर्जा के बीच अंतर के बराबर ऊर्जा के साथ उत्सर्जित होते हैं। इस अंतर (और इसलिए फोटॉन ऊर्जा) में प्रत्येक तत्व की एक निश्चित मूल्य विशेषता होती है। यह घटना तत्वों के एक्स-रे वर्णक्रमीय विश्लेषण का आधार 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 थर्मल ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है (एनोड बहुत गर्म हो जाता है), केवल एक छोटा सा हिस्सा (100 केवी के करीब वोल्टेज पर लगभग 1%) ब्रेम्सस्ट्रालंग ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है।

चिकित्सा में एक्स-रे का उपयोग पदार्थ द्वारा एक्स-रे के अवशोषण के नियमों पर आधारित है। एक्स-रे विकिरण का अवशोषण अवशोषक पदार्थ के ऑप्टिकल गुणों से पूरी तरह से स्वतंत्र है। एक्स-रे कक्षों में कर्मियों की सुरक्षा के लिए उपयोग किया जाने वाला रंगहीन और पारदर्शी लेड ग्लास लगभग पूरी तरह से एक्स-रे को 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 अवशोषक परत से गुजरने वाली एक सजातीय (यानी, एक निश्चित तरंग दैर्ध्य) एक्स-रे किरण की तीव्रता घातीय कानून (ई-एक्स) के अनुसार घट जाती है, जहां ई प्राकृतिक लघुगणक (2.718) का आधार है, और घातांक एक्स बराबर है द्रव्यमान क्षीणन गुणांक का उत्पाद (μ /p) सेमी 2 /जी प्रति अवशोषक की मोटाई जी/सेमी 2 में (यहां पी पदार्थ का घनत्व जी/सेमी 3 में है)। एक्स-रे विकिरण का क्षीणन प्रकीर्णन और अवशोषण दोनों के कारण होता है। तदनुसार, द्रव्यमान क्षीणन गुणांक द्रव्यमान अवशोषण और प्रकीर्णन गुणांक का योग है। द्रव्यमान अवशोषण गुणांक अवशोषक की बढ़ती 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 छलांग प्रदर्शित करता है।

द्रव्यमान प्रकीर्णन गुणांक पदार्थ की बढ़ती परमाणु संख्या के साथ बढ़ता है। λ≥0.3Å पर प्रकीर्णन गुणांक तरंग दैर्ध्य पर निर्भर नहीं करता है, λ पर<0,ЗÅ он уменьшается с уменьшением λ.

घटती तरंग दैर्ध्य के साथ अवशोषण और प्रकीर्णन गुणांक में कमी से एक्स-रे विकिरण की भेदन शक्ति में वृद्धि होती है। हड्डी के लिए द्रव्यमान अवशोषण गुणांक [उत्थान मुख्य रूप से सीए 3 (पीओ 4) 2 के कारण होता है] नरम ऊतक की तुलना में लगभग 70 गुना अधिक है, जहां अवशोषण मुख्य रूप से पानी के कारण होता है। यह बताता है कि रेडियोग्राफ़ पर नरम ऊतकों की पृष्ठभूमि के विरुद्ध हड्डियों की छाया इतनी स्पष्ट क्यों दिखाई देती है।

किसी भी माध्यम से एक गैर-समान एक्स-रे किरण का प्रसार, तीव्रता में कमी के साथ, वर्णक्रमीय संरचना में बदलाव और विकिरण की गुणवत्ता में बदलाव के साथ होता है: स्पेक्ट्रम का लंबी-तरंग वाला हिस्सा है शॉर्ट-वेव भाग की तुलना में अधिक हद तक अवशोषित होने पर, विकिरण अधिक सजातीय हो जाता है। स्पेक्ट्रम के लंबे-तरंग वाले हिस्से को फ़िल्टर करने से, मानव शरीर में गहराई में स्थित घावों की एक्स-रे थेरेपी के दौरान, गहरी और सतही खुराक के बीच अनुपात में सुधार करने की अनुमति मिलती है (एक्स-रे फ़िल्टर देखें)। एक्स-रे की एक अमानवीय किरण की गुणवत्ता को चिह्नित करने के लिए, "आधा क्षीणन परत (एल)" की अवधारणा का उपयोग किया जाता है - पदार्थ की एक परत जो विकिरण को आधे से क्षीण कर देती है। इस परत की मोटाई ट्यूब पर वोल्टेज, फिल्टर की मोटाई और सामग्री पर निर्भर करती है। अर्ध-क्षीणन परतों को मापने के लिए, सिलोफ़न (12 केवी 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 फ़िल्टरिंग क्षमता में 26 मिमी एल्यूमीनियम के बराबर है, 1 मिमी सीसा 50.9 मिमी एल्यूमीनियम के बराबर है।

एक्स-रे विकिरण का अवशोषण और प्रकीर्णन इसके कणिका गुणों के कारण होता है; एक्स-रे विकिरण परमाणुओं के साथ कणिकाओं (कणों) - फोटॉन की एक धारा के रूप में संपर्क करता है, जिनमें से प्रत्येक में एक निश्चित ऊर्जा होती है (एक्स-रे विकिरण की तरंग दैर्ध्य के विपरीत आनुपातिक)। एक्स-रे फोटॉनों की ऊर्जा सीमा 0.05-500 keV 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 बंधन ऊर्जा घटाकर) ले जाता है।

एक्स-रे प्रकीर्णन प्रकीर्णन माध्यम में इलेक्ट्रॉनों के कारण होता है। शास्त्रीय प्रकीर्णन (विकिरण की तरंग दैर्ध्य नहीं बदलती है, लेकिन प्रसार की दिशा बदल जाती है) और तरंग दैर्ध्य में परिवर्तन के साथ प्रकीर्णन के बीच एक अंतर किया जाता है - कॉम्पटन प्रभाव (बिखरे हुए विकिरण की तरंग दैर्ध्य घटना विकिरण की तुलना में अधिक है) ). बाद के मामले में, फोटॉन एक चलती हुई गेंद की तरह व्यवहार करता है, और फोटॉन का प्रकीर्णन, कॉमटन की आलंकारिक अभिव्यक्ति के अनुसार होता है, जैसे कि फोटॉन और इलेक्ट्रॉनों के साथ बिलियर्ड्स खेलना: एक इलेक्ट्रॉन से टकराकर, फोटॉन अपनी ऊर्जा का हिस्सा उसमें स्थानांतरित करता है और है बिखरा हुआ, कम ऊर्जा वाला (तदनुसार, बिखरे हुए विकिरण की तरंग दैर्ध्य बढ़ जाती है), एक इलेक्ट्रॉन पुनरावृत्ति ऊर्जा के साथ परमाणु से बाहर निकलता है (इन इलेक्ट्रॉनों को कॉम्पटन इलेक्ट्रॉन, या पुनरावृत्ति इलेक्ट्रॉन कहा जाता है)। एक्स-रे ऊर्जा का अवशोषण द्वितीयक इलेक्ट्रॉनों (कॉम्पटन और फोटोइलेक्ट्रॉन) के निर्माण और उनमें ऊर्जा के हस्तांतरण के दौरान होता है। किसी पदार्थ के एक इकाई द्रव्यमान में स्थानांतरित एक्स-रे विकिरण की ऊर्जा एक्स-रे विकिरण की अवशोषित खुराक निर्धारित करती है। इस खुराक की इकाई 1 रेड 100 erg/g से मेल खाती है। अवशोषित ऊर्जा के कारण, अवशोषक पदार्थ में कई माध्यमिक प्रक्रियाएं होती हैं, जो एक्स-रे डोसिमेट्री के लिए महत्वपूर्ण हैं, क्योंकि यह उन पर है कि एक्स-रे विकिरण को मापने के तरीके आधारित हैं। (डोसिमेट्री देखें)।

एक्स-रे के संपर्क में आने पर सभी गैसें और कई तरल पदार्थ, अर्धचालक और डाइलेक्ट्रिक्स विद्युत चालकता बढ़ाते हैं। सर्वोत्तम इन्सुलेट सामग्री द्वारा चालकता का पता लगाया जाता है: पैराफिन, अभ्रक, रबर, एम्बर। चालकता में परिवर्तन माध्यम के आयनीकरण के कारण होता है, यानी, तटस्थ अणुओं को सकारात्मक और नकारात्मक आयनों में अलग करना (आयनीकरण द्वितीयक इलेक्ट्रॉनों द्वारा उत्पादित होता है)। हवा में आयनीकरण का उपयोग एक्स-रे एक्सपोज़र खुराक (हवा में खुराक) निर्धारित करने के लिए किया जाता है, जिसे रेंटजेन में मापा जाता है (आयनीकरण विकिरण खुराक देखें)। 1 आर की खुराक पर, हवा में अवशोषित खुराक 0.88 रेड है।

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

एक्स-रे विकिरण के प्रभाव में, किसी पदार्थ में विभिन्न रासायनिक प्रक्रियाएं भी हो सकती हैं: सिल्वर हैलाइड यौगिकों का अपघटन (एक्स-रे फोटोग्राफी में उपयोग किया जाने वाला एक फोटोग्राफिक प्रभाव), पानी का अपघटन और हाइड्रोजन पेरोक्साइड के जलीय घोल, गुणों में परिवर्तन सेल्युलाइड (गंदलापन और कपूर का निकलना), पैराफिन (गंदलापन और ब्लीचिंग)।

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

एक्स-रे विकिरण के संपर्क से होने वाले माध्यमिक जैविक प्रभाव मेडिकल एक्स-रे थेरेपी का आधार हैं (देखें)। एक्स-रे विकिरण, जिसका क्वांटा 6-16 केवी (2 से 5 Å तक प्रभावी तरंग दैर्ध्य) है, मानव शरीर के त्वचा ऊतक द्वारा लगभग पूरी तरह से अवशोषित होता है; इन्हें सीमा किरणें या कभी-कभी बुक्का किरणें कहा जाता है (देखें बुक्का किरणें)। गहरी एक्स-रे थेरेपी 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 के दौरान, बल्कि एक्स-रे निदान के दौरान, साथ ही एक्स-रे विकिरण के संपर्क के अन्य सभी मामलों में भी ध्यान में रखा जाना चाहिए, जिनमें विकिरण सुरक्षा के उपयोग की आवश्यकता होती है। (देखना)।

एक्स-रे

एक्स-रे

अदृश्य विकिरण, अलग-अलग डिग्री तक, सभी पदार्थों में प्रवेश करने में सक्षम है। यह लगभग 10-8 सेमी की तरंग दैर्ध्य के साथ विद्युत चुम्बकीय विकिरण है। दृश्य प्रकाश की तरह, एक्स-रे विकिरण फोटोग्राफिक फिल्म को काला करने का कारण बनता है। यह संपत्ति चिकित्सा, उद्योग और वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए महत्वपूर्ण है। अध्ययन के तहत वस्तु से गुजरना और फिर फोटोग्राफिक फिल्म पर गिरना, एक्स-रे विकिरण उस पर इसकी आंतरिक संरचना को दर्शाता है। चूंकि एक्स-रे विकिरण की भेदन शक्ति अलग-अलग सामग्रियों के लिए अलग-अलग होती है, वस्तु के जो हिस्से इसके लिए कम पारदर्शी होते हैं, वे तस्वीर में उन हिस्सों की तुलना में हल्के क्षेत्र उत्पन्न करते हैं जिनके माध्यम से विकिरण अच्छी तरह से प्रवेश करता है। इस प्रकार, हड्डी का ऊतक त्वचा और आंतरिक अंगों को बनाने वाले ऊतक की तुलना में एक्स-रे के लिए कम पारदर्शी होता है। इसलिए, एक्स-रे पर, हड्डियां हल्के क्षेत्रों के रूप में दिखाई देंगी और फ्रैक्चर साइट, जो विकिरण के लिए अधिक पारदर्शी है, का आसानी से पता लगाया जा सकता है। एक्स-रे का उपयोग दंत चिकित्सा में दांतों की जड़ों में क्षय और फोड़े का पता लगाने के लिए और उद्योग में कास्टिंग, प्लास्टिक और रबर 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 वाली एक्स-रे किरण विशिष्ट माध्यमिक विकिरण उत्पन्न करती है, जिसका स्पेक्ट्रोस्कोपिक विश्लेषण रसायनज्ञ को यौगिक की संरचना निर्धारित करने की अनुमति देता है। क्रिस्टलीय पदार्थ पर गिरने पर, एक्स-रे की किरण क्रिस्टल के परमाणुओं द्वारा बिखर जाती है, जिससे फोटोग्राफिक प्लेट पर धब्बों और धारियों की स्पष्ट, नियमित तस्वीर मिलती है, जिससे क्रिस्टल की आंतरिक संरचना 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। हालाँकि, इसका सामान्य कोशिकाओं पर अवांछनीय प्रभाव भी पड़ सकता है। इसलिए, इस तरीके से एक्स-रे का उपयोग करते समय अत्यधिक सावधानी बरती जानी चाहिए। एक्स-रे विकिरण की खोज जर्मन भौतिक विज्ञानी डब्ल्यू रोएंटजेन (1845-1923) ने की थी। इस विकिरण से जुड़े कई अन्य भौतिक शब्दों में उनका नाम अमर है: रेंटजेन आयनकारी विकिरण की खुराक की अंतरराष्ट्रीय इकाई है; एक्स-रे मशीन में 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 रहते हुए विकिरण की खोज की। कैथोड किरणों (डिस्चार्ज ट्यूबों में इलेक्ट्रॉन प्रवाह) के साथ प्रयोग करते समय, उन्होंने देखा कि एक वैक्यूम ट्यूब के पास स्थित एक स्क्रीन, जो क्रिस्टलीय बेरियम सायनोप्लाटिनाइट से ढकी हुई थी, चमकीली चमक रही थी, हालांकि ट्यूब खुद काले कार्डबोर्ड से ढकी हुई थी। रोएंटजेन ने आगे स्थापित किया कि उनके द्वारा खोजी गई अज्ञात किरणों की भेदन क्षमता, जिसे उन्होंने एक्स-रे कहा, अवशोषित सामग्री की संरचना पर निर्भर करती थी। उन्होंने कैथोड किरणों वाली एक डिस्चार्ज ट्यूब और बेरियम साइनोप्लाटिनाइट से लेपित स्क्रीन के बीच रखकर अपने हाथ की हड्डियों की एक छवि भी प्राप्त की। रोएंटजेन की खोज के बाद अन्य शोधकर्ताओं द्वारा प्रयोग किए गए जिन्होंने इस विकिरण के कई नए गुणों और अनुप्रयोगों की खोज की। एम. लाउ, डब्ल्यू. फ्रेडरिक और पी. निपिंग द्वारा एक बड़ा योगदान दिया गया था, जिन्होंने 1912 में क्रिस्टल से गुजरते समय एक्स-रे विकिरण के विवर्तन का प्रदर्शन किया था; डब्ल्यू कूलिज, जिन्होंने 1913 में गर्म कैथोड के साथ एक उच्च-वैक्यूम एक्स-रे ट्यूब का आविष्कार किया था; जी. मोसले, जिन्होंने 1913 में विकिरण की तरंग दैर्ध्य और किसी तत्व की परमाणु संख्या के बीच संबंध स्थापित किया; जी. और एल. ब्रैग, जिन्हें एक्स-रे संरचनात्मक विश्लेषण के बुनियादी सिद्धांतों को विकसित करने के लिए 1915 में नोबेल पुरस्कार मिला था। एक्स-रे प्राप्त करनाएक्स-रे विकिरण तब होता है जब उच्च गति से चलने वाले इलेक्ट्रॉन पदार्थ के साथ संपर्क करते हैं। जब इलेक्ट्रॉन किसी पदार्थ के परमाणुओं से टकराते हैं, तो वे तुरंत अपनी गतिज ऊर्जा खो देते हैं। इस मामले में, इसका अधिकांश भाग ऊष्मा में बदल जाता है, और एक छोटा सा अंश, आमतौर पर 1% से कम, एक्स-रे ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है। यह ऊर्जा क्वांटा-कणों के रूप में निकलती है जिन्हें फोटॉन कहा जाता है, जिनमें ऊर्जा तो होती है लेकिन जिनका शेष द्रव्यमान शून्य होता है। एक्स-रे फोटॉन अपनी ऊर्जा में भिन्न होते हैं, जो उनकी तरंग दैर्ध्य के व्युत्क्रमानुपाती होता है। एक्स-रे उत्पादन की पारंपरिक विधि तरंग दैर्ध्य की एक विस्तृत श्रृंखला उत्पन्न करती है, जिसे एक्स-रे स्पेक्ट्रम कहा जाता है। स्पेक्ट्रम में स्पष्ट घटक होते हैं, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। 1. व्यापक "सातत्य" को सतत स्पेक्ट्रम या श्वेत विकिरण कहा जाता है। इस पर आरोपित तीक्ष्ण चोटियों को विशिष्ट एक्स-रे उत्सर्जन रेखाएँ कहा जाता है। यद्यपि संपूर्ण स्पेक्ट्रम पदार्थ के साथ इलेक्ट्रॉनों के टकराव का परिणाम है, इसके विस्तृत भाग और रेखाओं की उपस्थिति के तंत्र अलग-अलग हैं। किसी पदार्थ में बड़ी संख्या में परमाणु होते हैं, जिनमें से प्रत्येक में इलेक्ट्रॉन कोशों से घिरा एक नाभिक होता है, और किसी दिए गए तत्व के परमाणु के कोश में प्रत्येक इलेक्ट्रॉन एक निश्चित असतत ऊर्जा स्तर पर होता है। आमतौर पर इन कोशों, या ऊर्जा स्तरों को, नाभिक के निकटतम कोश से शुरू करके, K, L, M, आदि प्रतीकों द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है। जब पर्याप्त उच्च ऊर्जा वाला एक आपतित इलेक्ट्रॉन परमाणु से जुड़े इलेक्ट्रॉनों में से किसी एक से टकराता है, तो यह उस इलेक्ट्रॉन को उसके खोल से बाहर निकाल देता है। खाली स्थान पर शेल से एक अन्य इलेक्ट्रॉन का कब्जा है, जो उच्च ऊर्जा से मेल खाता है। यह बाद वाला एक्स-रे फोटॉन उत्सर्जित करके अतिरिक्त ऊर्जा छोड़ता है। चूंकि शेल इलेक्ट्रॉनों में अलग-अलग ऊर्जा मूल्य होते हैं, परिणामी एक्स-रे फोटॉन में भी एक अलग स्पेक्ट्रम होता है। यह कुछ तरंग दैर्ध्य के लिए तेज चोटियों से मेल खाता है, जिनके विशिष्ट मान लक्ष्य तत्व पर निर्भर करते हैं। विशिष्ट रेखाएँ K-, L- और M-श्रृंखला बनाती हैं, यह इस बात पर निर्भर करता है कि इलेक्ट्रॉन को किस शेल (K, L या M) से हटाया गया था। एक्स-रे तरंग दैर्ध्य और परमाणु क्रमांक के बीच के संबंध को मोसले का नियम कहा जाता है (चित्र 2)।

चावल। 1. एक पारंपरिक एक्स-रे स्पेक्ट्रम में एक सतत स्पेक्ट्रम (सातत्य) और विशेषता रेखाएं (तीव्र शिखर) होते हैं। K/ia और K/ib रेखाएँ आंतरिक K-शेल के इलेक्ट्रॉनों के साथ त्वरित इलेक्ट्रॉनों की परस्पर क्रिया के कारण उत्पन्न होती हैं।

चावल। 2. रासायनिक तत्वों द्वारा उत्सर्जित विशिष्ट एक्स-रे विकिरण की तरंग दैर्ध्य तत्व की परमाणु संख्या पर निर्भर करती है। वक्र मोसले के नियम का पालन करता है: तत्व की परमाणु संख्या जितनी अधिक होगी, विशेषता रेखा की तरंग दैर्ध्य उतनी ही कम होगी।

यदि कोई इलेक्ट्रॉन किसी अपेक्षाकृत भारी नाभिक से टकराता है, तो उसका त्वरण कम हो जाता है, और उसकी गतिज ऊर्जा लगभग उसी ऊर्जा के एक्स-रे फोटॉन के रूप में निकल जाती है। यदि यह नाभिक के पार उड़ता है, तो यह अपनी ऊर्जा का केवल एक हिस्सा खो देगा, और बाकी इसके रास्ते में आने वाले अन्य परमाणुओं में स्थानांतरित हो जाएगा। ऊर्जा हानि के प्रत्येक कार्य से कुछ ऊर्जा के साथ एक फोटॉन का उत्सर्जन होता है। एक सतत एक्स-रे स्पेक्ट्रम प्रकट होता है, जिसकी ऊपरी सीमा सबसे तेज़ इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा से मेल खाती है। यह एक सतत स्पेक्ट्रम के निर्माण के लिए तंत्र है, और अधिकतम ऊर्जा (या न्यूनतम तरंग दैर्ध्य) जो निरंतर स्पेक्ट्रम की सीमा तय करती है, त्वरित वोल्टेज के समानुपाती होती है, जो आपतित इलेक्ट्रॉनों की गति निर्धारित करती है। वर्णक्रमीय रेखाएं बमबारी किए गए लक्ष्य की सामग्री की विशेषता बताती हैं, और निरंतर स्पेक्ट्रम इलेक्ट्रॉन बीम की ऊर्जा से निर्धारित होता है और व्यावहारिक रूप से लक्ष्य सामग्री से स्वतंत्र होता है। एक्स-रे विकिरण न केवल इलेक्ट्रॉन बमबारी द्वारा प्राप्त किया जा सकता है, बल्कि किसी अन्य स्रोत से एक्स-रे विकिरण के साथ लक्ष्य को विकिरणित करके भी प्राप्त किया जा सकता है। हालाँकि, इस मामले में, आपतित किरण की अधिकांश ऊर्जा विशिष्ट एक्स-रे स्पेक्ट्रम में चली जाती है और इसका बहुत छोटा हिस्सा निरंतर स्पेक्ट्रम में गिर जाता है। यह स्पष्ट है कि आपतित एक्स-रे विकिरण की किरण में ऐसे फोटॉन होने चाहिए जिनकी ऊर्जा बमबारी वाले तत्व की विशिष्ट रेखाओं को उत्तेजित करने के लिए पर्याप्त हो। प्रति विशिष्ट स्पेक्ट्रम में ऊर्जा का उच्च प्रतिशत एक्स-रे विकिरण के उत्तेजना की इस पद्धति को वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए सुविधाजनक बनाता है। एक्स-रे ट्यूब.पदार्थ के साथ इलेक्ट्रॉनों की परस्पर क्रिया के माध्यम से एक्स-रे उत्पन्न करने के लिए, आपके पास इलेक्ट्रॉनों का एक स्रोत, उन्हें उच्च गति तक तेज करने का एक साधन और एक लक्ष्य होना चाहिए जो इलेक्ट्रॉन बमबारी का सामना कर सके और आवश्यक तीव्रता के एक्स-रे उत्पन्न कर सके। जिस उपकरण में यह सब होता है उसे एक्स-रे ट्यूब कहा जाता है। प्रारंभिक शोधकर्ताओं ने आधुनिक गैस-डिस्चार्ज ट्यूब जैसे "गहराई से खाली" ट्यूबों का उपयोग किया। उनमें वैक्यूम बहुत ज़्यादा नहीं था. डिस्चार्ज ट्यूबों में थोड़ी मात्रा में गैस होती है, और जब ट्यूब के इलेक्ट्रोड पर एक बड़ा संभावित अंतर लगाया जाता है, तो गैस परमाणु सकारात्मक और नकारात्मक आयनों में परिवर्तित हो जाते हैं। सकारात्मक इलेक्ट्रोड नकारात्मक इलेक्ट्रोड (कैथोड) की ओर बढ़ते हैं और, उस पर गिरते हुए, उसमें से इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकालते हैं, और वे, बदले में, सकारात्मक इलेक्ट्रोड (एनोड) की ओर बढ़ते हैं और, उस पर बमबारी करते हुए, एक्स-रे फोटॉन की एक धारा बनाते हैं। . कूलिज द्वारा विकसित आधुनिक एक्स-रे ट्यूब (चित्र 3) में, इलेक्ट्रॉनों का स्रोत एक टंगस्टन कैथोड है जिसे उच्च तापमान पर गर्म किया जाता है। एनोड (या एंटी-कैथोड) और कैथोड के बीच उच्च संभावित अंतर से इलेक्ट्रॉनों को उच्च गति तक त्वरित किया जाता है। चूँकि इलेक्ट्रॉनों को परमाणुओं से टकराए बिना एनोड तक पहुंचना चाहिए, एक बहुत उच्च वैक्यूम आवश्यक है, जिसके लिए ट्यूब को अच्छी तरह से खाली करना आवश्यक है। इससे शेष गैस परमाणुओं के आयनीकरण और परिणामी पार्श्व धाराओं की संभावना भी कम हो जाती है।

चावल। 3. कूलिज एक्स-रे ट्यूब। जब इलेक्ट्रॉनों द्वारा बमबारी की जाती है, तो टंगस्टन एंटीकैथोड विशिष्ट एक्स-रे विकिरण उत्सर्जित करता है। एक्स-रे किरण का क्रॉस सेक्शन वास्तविक विकिरणित क्षेत्र से छोटा होता है। 1 - इलेक्ट्रॉन किरण; 2 - फोकसिंग इलेक्ट्रोड के साथ कैथोड; 3 - कांच का खोल (ट्यूब); 4 - टंगस्टन लक्ष्य (एंटी-कैथोड); 5 - कैथोड फिलामेंट; 6 - वास्तविक विकिरणित क्षेत्र; 7 - प्रभावी फोकल स्पॉट; 8 - कॉपर एनोड; 9 - खिड़की; 10 - बिखरा हुआ एक्स-रे विकिरण।

कैथोड के चारों ओर एक विशेष आकार के इलेक्ट्रोड द्वारा इलेक्ट्रॉनों को एनोड पर केंद्रित किया जाता है। इस इलेक्ट्रोड को फोकसिंग इलेक्ट्रोड कहा जाता है और कैथोड के साथ मिलकर ट्यूब का "इलेक्ट्रॉनिक स्पॉटलाइट" बनाता है। इलेक्ट्रॉन बमबारी के अधीन एनोड एक दुर्दम्य सामग्री से बना होना चाहिए, क्योंकि बमबारी करने वाले इलेक्ट्रॉनों की अधिकांश गतिज ऊर्जा गर्मी में परिवर्तित हो जाती है। इसके अलावा, यह वांछनीय है कि एनोड उच्च परमाणु संख्या वाले पदार्थ से बना हो, क्योंकि बढ़ते परमाणु क्रमांक के साथ एक्स-रे की उपज बढ़ती है। सबसे अधिक चुनी जाने वाली एनोड सामग्री टंगस्टन है, जिसका परमाणु क्रमांक 74 है। एक्स-रे ट्यूब का डिज़ाइन उपयोग की स्थितियों और आवश्यकताओं के आधार पर भिन्न हो सकता है। एक्स-रे जांचएक्स-रे का पता लगाने की सभी विधियाँ पदार्थ के साथ उनकी अंतःक्रिया पर आधारित होती हैं। डिटेक्टर दो प्रकार के हो सकते हैं: वे जो छवि प्रदान करते हैं और वे जो छवि नहीं प्रदान करते हैं। पहले में एक्स-रे फ्लोरोग्राफी और फ्लोरोस्कोपी उपकरण शामिल हैं, जिसमें एक्स-रे विकिरण की एक किरण अध्ययन के तहत वस्तु से होकर गुजरती है, और संचरित विकिरण एक ल्यूमिनसेंट स्क्रीन या फोटोग्राफिक फिल्म से टकराता है। छवि इस तथ्य के कारण दिखाई देती है कि अध्ययन के तहत वस्तु के विभिन्न हिस्से विकिरण को अलग-अलग तरीके से अवशोषित करते हैं - जो पदार्थ की मोटाई और उसकी संरचना पर निर्भर करता है। फ्लोरोसेंट स्क्रीन वाले डिटेक्टरों में, एक्स-रे ऊर्जा को सीधे देखने योग्य छवि में परिवर्तित किया जाता है, जबकि रेडियोग्राफी में इसे एक संवेदनशील इमल्शन पर दर्ज किया जाता है और फिल्म विकसित होने के बाद ही देखा जा सकता है। दूसरे प्रकार के डिटेक्टरों में विभिन्न प्रकार के उपकरण शामिल होते हैं जिनमें एक्स-रे विकिरण की ऊर्जा को विद्युत संकेतों में परिवर्तित किया जाता है जो विकिरण की सापेक्ष तीव्रता को दर्शाते हैं। इनमें आयनीकरण कक्ष, गीगर काउंटर, आनुपातिक काउंटर, सिंटिलेशन काउंटर और कुछ विशेष कैडमियम सल्फाइड और सेलेनाइड डिटेक्टर शामिल हैं। वर्तमान में, सबसे प्रभावी डिटेक्टरों को जगमगाहट काउंटर माना जा सकता है, जो एक विस्तृत ऊर्जा सीमा पर अच्छा काम करते हैं। यह सभी देखें कण डिटेक्टर. डिटेक्टर का चयन कार्य की शर्तों को ध्यान में रखते हुए किया जाता है। उदाहरण के लिए, यदि आपको विवर्तित एक्स-रे विकिरण की तीव्रता को सटीक रूप से मापने की आवश्यकता है, तो काउंटर का उपयोग किया जाता है जो आपको प्रतिशत के एक अंश की सटीकता के साथ माप करने की अनुमति देता है। यदि आपको बहुत अधिक विवर्तित किरणों को पंजीकृत करने की आवश्यकता है, तो एक्स-रे फिल्म का उपयोग करने की सलाह दी जाती है, हालांकि इस मामले में समान सटीकता के साथ तीव्रता निर्धारित करना असंभव है। एक्स-रे और गामा डिफेक्टोस्कोपीउद्योग में एक्स-रे का सबसे आम उपयोग सामग्री गुणवत्ता नियंत्रण और दोष का पता लगाने में है। एक्स-रे विधि गैर-विनाशकारी है, ताकि परीक्षण की जा रही सामग्री, यदि आवश्यक आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए पाई जाती है, तो उसका उपयोग अपने इच्छित उद्देश्य के लिए किया जा सके। एक्स-रे और गामा दोष का पता लगाना दोनों एक्स-रे विकिरण की भेदन क्षमता और सामग्रियों में इसके अवशोषण की विशेषताओं पर आधारित हैं। भेदन शक्ति एक्स-रे फोटॉनों की ऊर्जा से निर्धारित होती है, जो एक्स-रे ट्यूब में त्वरित वोल्टेज पर निर्भर करती है। इसलिए, मोटे नमूनों और सोने और यूरेनियम जैसी भारी धातुओं से बने नमूनों का अध्ययन करने के लिए उच्च वोल्टेज वाले एक्स-रे स्रोत की आवश्यकता होती है, जबकि पतले नमूनों के लिए कम वोल्टेज वाला स्रोत पर्याप्त होता है। बहुत बड़ी कास्टिंग और बड़े रोल किए गए उत्पादों के गामा दोष का पता लगाने के लिए, बीटाट्रॉन और रैखिक त्वरक का उपयोग किया जाता है, जो कणों को 25 मेव या उससे अधिक की ऊर्जा तक त्वरित करते हैं। किसी सामग्री में एक्स-रे विकिरण का अवशोषण अवशोषक डी की मोटाई और अवशोषण गुणांक एम पर निर्भर करता है और सूत्र I = I0e-md द्वारा निर्धारित किया जाता है, जहां I अवशोषक से गुजरने वाले विकिरण की तीव्रता है, I0 है आपतित विकिरण की तीव्रता, और e = 2.718 प्राकृतिक लघुगणक का आधार है। एक्स-रे विकिरण की दी गई तरंग दैर्ध्य (या ऊर्जा) पर किसी दिए गए पदार्थ के लिए, अवशोषण गुणांक एक स्थिरांक है। लेकिन एक्स-रे स्रोत का विकिरण मोनोक्रोमैटिक नहीं होता है, बल्कि इसमें तरंग दैर्ध्य का एक विस्तृत स्पेक्ट्रम होता है, जिसके परिणामस्वरूप अवशोषक की समान मोटाई पर अवशोषण विकिरण की तरंग दैर्ध्य (आवृत्ति) पर निर्भर करता है। धातु निर्माण से संबंधित सभी उद्योगों में एक्स-रे विकिरण का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इसका उपयोग तोपखाने बैरल, खाद्य उत्पादों, प्लास्टिक के परीक्षण और इलेक्ट्रॉनिक प्रौद्योगिकी में जटिल उपकरणों और प्रणालियों के परीक्षण के लिए भी किया जाता है। (न्यूट्रॉनोग्राफी, जो एक्स-रे के बजाय न्यूट्रॉन बीम का उपयोग करती है, का उपयोग समान उद्देश्यों के लिए किया जाता है।) एक्स-रे का उपयोग अन्य उद्देश्यों के लिए भी किया जाता है, जैसे कि उनकी प्रामाणिकता निर्धारित करने के लिए चित्रों की जांच करना या आधार परत के शीर्ष पर पेंट की अतिरिक्त परतों का पता लगाना . एक्स - रे विवर्तन एक्स-रे विवर्तन ठोस पदार्थों - उनकी परमाणु संरचना और क्रिस्टल आकार - के साथ-साथ तरल पदार्थ, अनाकार ठोस और बड़े अणुओं के बारे में महत्वपूर्ण जानकारी प्रदान करता है। विवर्तन विधि का उपयोग सटीक रूप से (10-5 से कम की त्रुटि के साथ) अंतरपरमाणु दूरियों को निर्धारित करने, तनाव और दोषों की पहचान करने और एकल क्रिस्टल के अभिविन्यास को निर्धारित करने के लिए भी किया जाता है। विवर्तन पैटर्न का उपयोग करके, आप अज्ञात सामग्रियों की पहचान कर सकते हैं, साथ ही नमूने में अशुद्धियों की उपस्थिति का पता लगा सकते हैं और उनकी पहचान कर सकते हैं। आधुनिक भौतिकी की प्रगति के लिए एक्स-रे विवर्तन विधि के महत्व को शायद ही कम करके आंका जा सकता है, क्योंकि पदार्थ के गुणों की आधुनिक समझ अंततः विभिन्न रासायनिक यौगिकों में परमाणुओं की व्यवस्था, उनके बीच के बंधन की प्रकृति के आंकड़ों पर आधारित है। और संरचनात्मक दोष. यह जानकारी प्राप्त करने का मुख्य उपकरण एक्स-रे विवर्तन विधि है। एक्स-रे विवर्तन क्रिस्टलोग्राफी जटिल बड़े अणुओं, जैसे डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड (डीएनए) अणुओं, जीवित जीवों की आनुवंशिक सामग्री, की संरचनाओं को निर्धारित करने के लिए महत्वपूर्ण है। एक्स-रे की खोज के तुरंत बाद, वैज्ञानिक और चिकित्सा रुचि ने इस विकिरण की शरीर में प्रवेश करने की क्षमता और इसकी प्रकृति दोनों पर ध्यान केंद्रित किया। स्लिट और विवर्तन झंझरी द्वारा एक्स-रे विकिरण के विवर्तन पर प्रयोगों से पता चला कि यह विद्युत चुम्बकीय विकिरण से संबंधित है और इसकी तरंग दैर्ध्य 10-8-10-9 सेमी के क्रम की है। पहले भी, वैज्ञानिकों, विशेष रूप से डब्ल्यू बार्लो ने अनुमान लगाया था कि प्राकृतिक क्रिस्टल का नियमित और सममित आकार क्रिस्टल बनाने वाले परमाणुओं की क्रमबद्ध व्यवस्था के कारण होता है। कुछ मामलों में, बार्लो क्रिस्टल संरचना की सही भविष्यवाणी करने में सक्षम था। अनुमानित अंतर-परमाणु दूरियों का मान 10-8 सेमी था। तथ्य यह है कि अंतर-परमाणु दूरियां एक्स-रे तरंग दैर्ध्य के क्रम पर निकलीं, जिससे सिद्धांत रूप में, उनके विवर्तन का निरीक्षण करना संभव हो गया। परिणाम भौतिकी के इतिहास में सबसे महत्वपूर्ण प्रयोगों में से एक का डिज़ाइन था। एम. लाउ ने इस विचार का एक प्रायोगिक परीक्षण आयोजित किया, जिसे उनके सहयोगियों डब्ल्यू. फ्रेडरिक और पी. निपिंग ने किया। 1912 में, इन तीनों ने एक्स-रे विवर्तन के परिणामों पर अपना काम प्रकाशित किया। एक्स-रे विवर्तन के सिद्धांत. एक्स-रे विवर्तन की घटना को समझने के लिए, हमें क्रम में विचार करने की आवश्यकता है: पहला, एक्स-रे विकिरण का स्पेक्ट्रम, दूसरा, क्रिस्टल संरचना की प्रकृति, और तीसरा, विवर्तन की घटना। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, विशिष्ट एक्स-रे विकिरण में उच्च स्तर की मोनोक्रोमैटिकिटी वाली वर्णक्रमीय रेखाओं की एक श्रृंखला होती है, जो एनोड सामग्री द्वारा निर्धारित होती है। फ़िल्टर का उपयोग करके आप सबसे गहन फ़िल्टर को हाइलाइट कर सकते हैं। इसलिए, एनोड सामग्री को उचित रूप से चुनकर, बहुत सटीक रूप से परिभाषित तरंग दैर्ध्य के साथ लगभग मोनोक्रोमैटिक विकिरण का स्रोत प्राप्त करना संभव है। विशिष्ट विकिरण तरंग दैर्ध्य आमतौर पर क्रोमियम के लिए 2.285 से लेकर चांदी के लिए 0.558 तक होती है (विभिन्न तत्वों के मान छह महत्वपूर्ण आंकड़ों तक ज्ञात होते हैं)। एनोड में घटना इलेक्ट्रॉनों की मंदी के कारण विशेषता स्पेक्ट्रम बहुत कम तीव्रता के निरंतर "सफेद" स्पेक्ट्रम पर आरोपित होता है। इस प्रकार, प्रत्येक एनोड से दो प्रकार के विकिरण प्राप्त किए जा सकते हैं: विशेषता और ब्रेम्सस्ट्रालंग, जिनमें से प्रत्येक अपने तरीके से एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। क्रिस्टल संरचना में परमाणु नियमित आवधिकता के साथ व्यवस्थित होते हैं, जिससे समान कोशिकाओं का एक अनुक्रम बनता है - एक स्थानिक जाली। कुछ जाली (जैसे कि अधिकांश सामान्य धातुओं के लिए) काफी सरल होती हैं, जबकि अन्य (जैसे कि प्रोटीन अणुओं के लिए) काफी जटिल होती हैं। निम्नलिखित एक क्रिस्टल संरचना की विशेषता है: यदि कोई एक कोशिका के एक निश्चित दिए गए बिंदु से आसन्न कोशिका के संबंधित बिंदु तक जाता है, तो बिल्कुल वही परमाणु वातावरण प्रकट होगा। और यदि एक निश्चित परमाणु एक कोशिका में एक बिंदु या किसी अन्य पर स्थित है, तो वही परमाणु किसी भी पड़ोसी कोशिका में एक समकक्ष बिंदु पर स्थित होगा। यह सिद्धांत एक आदर्श, आदर्श रूप से व्यवस्थित क्रिस्टल के लिए सख्ती से मान्य है। हालाँकि, कई क्रिस्टल (उदाहरण के लिए, धातु ठोस समाधान) एक डिग्री या किसी अन्य तक अव्यवस्थित होते हैं, अर्थात। क्रिस्टलोग्राफिक रूप से समतुल्य साइटों पर विभिन्न परमाणुओं का कब्जा हो सकता है। इन मामलों में, यह प्रत्येक परमाणु की स्थिति निर्धारित नहीं की जाती है, बल्कि केवल बड़ी संख्या में कणों (या कोशिकाओं) पर "सांख्यिकीय रूप से औसत" परमाणु की स्थिति निर्धारित की जाती है। विवर्तन की घटना पर प्रकाशिकी लेख में चर्चा की गई है और पाठक आगे बढ़ने से पहले उस लेख को देख सकते हैं। यह दर्शाता है कि यदि तरंगें (उदाहरण के लिए, ध्वनि, प्रकाश, एक्स-रे) एक छोटे स्लिट या छेद से गुजरती हैं, तो बाद वाले को तरंगों का द्वितीयक स्रोत माना जा सकता है, और स्लिट या छेद की छवि में वैकल्पिक प्रकाश होता है और गहरी धारियाँ. इसके अलावा, यदि छिद्रों या स्लिटों की आवधिक संरचना होती है, तो विभिन्न छिद्रों से आने वाली किरणों के प्रवर्धित और कमजोर हस्तक्षेप के परिणामस्वरूप, एक स्पष्ट विवर्तन पैटर्न दिखाई देता है। एक्स-रे विवर्तन एक सामूहिक प्रकीर्णन घटना है जिसमें छिद्रों और प्रकीर्णन केंद्रों की भूमिका क्रिस्टल संरचना के समय-समय पर व्यवस्थित परमाणुओं द्वारा निभाई जाती है। कुछ कोणों पर उनकी छवियों का पारस्परिक संवर्द्धन उसी के समान एक विवर्तन पैटर्न उत्पन्न करता है जो त्रि-आयामी विवर्तन झंझरी पर प्रकाश विवर्तन होने पर उत्पन्न होता है। क्रिस्टल में इलेक्ट्रॉनों के साथ आपतित एक्स-रे की परस्पर क्रिया के कारण प्रकीर्णन होता है। इस तथ्य के कारण कि एक्स-रे की तरंग दैर्ध्य परमाणु के आकार के परिमाण के समान क्रम की होती है, बिखरी हुई एक्स-रे की तरंग दैर्ध्य आपतित एक्स-रे के समान होती है। यह प्रक्रिया आपतित एक्स-रे के प्रभाव में इलेक्ट्रॉनों के मजबूर दोलन का परिणाम है। अब एक परमाणु पर विचार करें जिसके नाभिक के चारों ओर बाध्य इलेक्ट्रॉनों का एक बादल है जो एक्स-रे से प्रभावित होता है। सभी दिशाओं में इलेक्ट्रॉन एक साथ आपतित विकिरण को बिखेरते हैं और समान तरंग दैर्ध्य के अपने स्वयं के एक्स-रे विकिरण का उत्सर्जन करते हैं, हालांकि अलग-अलग तीव्रता के होते हैं। प्रकीर्णित विकिरण की तीव्रता तत्व के परमाणु क्रमांक से संबंधित होती है, क्योंकि परमाणु क्रमांक कक्षीय इलेक्ट्रॉनों की संख्या के बराबर है जो प्रकीर्णन में भाग ले सकते हैं। (प्रकीर्णन तत्व की परमाणु संख्या पर तीव्रता की यह निर्भरता और जिस दिशा में तीव्रता मापी जाती है उस पर परमाणु प्रकीर्णन कारक की विशेषता होती है, जो क्रिस्टल की संरचना के विश्लेषण में अत्यंत महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।) आइए हम क्रिस्टल संरचना में एक दूसरे से समान दूरी पर स्थित परमाणुओं की एक रैखिक श्रृंखला का चयन करें, और उनके विवर्तन पैटर्न पर विचार करें। यह पहले ही नोट किया जा चुका है कि एक्स-रे स्पेक्ट्रम में एक सतत भाग ("सातत्य") और उस तत्व की विशेषता वाली अधिक तीव्र रेखाओं का एक सेट होता है जो एनोड सामग्री है। मान लीजिए कि हमने निरंतर स्पेक्ट्रम को फ़िल्टर किया और हमारे परमाणुओं की रैखिक श्रृंखला पर निर्देशित एक्स-रे की लगभग मोनोक्रोमैटिक किरण प्राप्त की। प्रवर्धन (प्रवर्धित हस्तक्षेप) की स्थिति संतुष्ट होती है यदि पड़ोसी परमाणुओं द्वारा बिखरी तरंगों के पथ में अंतर तरंग दैर्ध्य का एक गुणक है। यदि किरण अंतराल a (अवधि) द्वारा अलग की गई परमाणुओं की एक रेखा के कोण a0 पर आपतित होती है, तो विवर्तन कोण a के लिए प्रवर्धन के अनुरूप पथ अंतर a(cos a - cosa0) = hl के रूप में लिखा जाएगा, जहां l तरंगदैर्घ्य और h पूर्णांक है (चित्र 4 और 5)।

चावल। 4. एक्स-रे किरण का प्रवर्धन तब होता है जब पड़ोसी परमाणुओं द्वारा बिखरी तरंगों के पथ में अंतर तरंग दैर्ध्य के पूर्णांक गुणज के बराबर होता है। यहाँ a0 आपतन कोण है, a विवर्तन कोण है, a परमाणुओं के बीच की दूरी है।

चावल। 5. h के प्रत्येक मान के लिए LAUE समीकरणों का समाधान शंकु के एक परिवार के रूप में दर्शाया जा सकता है, जिसका सामान्य अक्ष क्रिस्टलोग्राफिक अक्ष के साथ निर्देशित होता है (अन्य दो अक्षों के लिए समान चित्र खींचे जा सकते हैं)। क्रिस्टल संरचनाओं का अध्ययन करने की एक प्रभावी विधि लाउ समीकरण पर आधारित है।

इस दृष्टिकोण को त्रि-आयामी क्रिस्टल तक विस्तारित करने के लिए, केवल क्रिस्टल में दो अन्य दिशाओं के साथ परमाणुओं की पंक्तियों का चयन करना और अवधि ए, बी और सी के साथ तीन क्रिस्टल अक्षों के लिए संयुक्त रूप से प्राप्त तीन समीकरणों को हल करना आवश्यक है। अन्य दो समीकरणों का रूप है

<="" div="" style="border-style: none;">ये एक्स-रे विवर्तन के लिए तीन मौलिक लाउ समीकरण हैं, जिनमें संख्या एच, के और सी विवर्तन विमान के लिए मिलर सूचकांक हैं। यह सभी देखें क्रिस्टल और क्रिस्टलोग्राफी. किसी भी लाउ समीकरण पर विचार करते हुए, उदाहरण के लिए पहले, आप देख सकते हैं कि चूंकि ए, ए0, एल स्थिरांक हैं, और एच = 0, 1, 2, ..., इसके समाधान को शंकु के एक सेट के रूप में दर्शाया जा सकता है उभयनिष्ठ अक्ष a (चित्र 5)। दिशा बी और सी के लिए भी यही सच है। त्रि-आयामी प्रकीर्णन (विवर्तन) के सामान्य मामले में, तीन लाउ समीकरणों का एक सामान्य समाधान होना चाहिए, अर्थात। प्रत्येक अक्ष पर स्थित तीन विवर्तन शंकु प्रतिच्छेद करने चाहिए; प्रतिच्छेदन की सामान्य रेखा चित्र में दिखाई गई है। 6. समीकरणों का संयुक्त समाधान ब्रैग-वोल्फ नियम की ओर ले जाता है:

चावल। 6. लाउ समीकरणों का सामान्य समाधान तीन शंकुओं के प्रतिच्छेदन से मेल खाता है जिसमें अक्ष a, b, c हैं, जिनमें एक सामान्य सीधी रेखा R है।

l = 2(d/n)sinq, जहां d सूचकांक h, k और c (अवधि) वाले विमानों के बीच की दूरी है, n = 1, 2, ... पूर्णांक हैं (विवर्तन क्रम), और q कोण है क्रिस्टल तल के साथ एक आपतित किरण (साथ ही एक विवर्तक किरण) का निर्माण हुआ जिसमें विवर्तन होता है। एक मोनोक्रोमैटिक एक्स-रे किरण के पथ में स्थित एकल क्रिस्टल के लिए ब्रैग-वोल्फ कानून समीकरण का विश्लेषण करते हुए, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि विवर्तन का निरीक्षण करना आसान नहीं है, क्योंकि मात्राएँ l और q निश्चित हैं, और synq< 1. При таких условиях, чтобы имела место дифракция для рентгеновского излучения с длиной волны l, плоскость кристалла с периодом d должна быть повернута на правильный угол q. Для того чтобы реализовать это маловероятное событие, применяются различные методики. विवर्तन विश्लेषण की विधियाँ लाउ विधि.लाउ विधि एक्स-रे विकिरण के एक सतत "सफेद" स्पेक्ट्रम का उपयोग करती है, जो एक स्थिर एकल क्रिस्टल पर निर्देशित होती है। अवधि d के विशिष्ट मान के लिए, ब्रैग-वुल्फ स्थिति के अनुरूप तरंग दैर्ध्य स्वचालित रूप से पूरे स्पेक्ट्रम से चुना जाता है। इस तरह से प्राप्त लाउग्राम विवर्तित किरणों की दिशाओं और, परिणामस्वरूप, क्रिस्टल के विमानों के झुकाव को आंकना संभव बनाते हैं, जिससे समरूपता, क्रिस्टल के अभिविन्यास और उपस्थिति के बारे में महत्वपूर्ण निष्कर्ष निकालना भी संभव हो जाता है। इसमें दोषों का. हालाँकि, इस मामले में, स्थानिक अवधि d के बारे में जानकारी खो जाती है। चित्र में. 7 लाउग्राम का एक उदाहरण दिखाता है। एक्स-रे फिल्म क्रिस्टल के उस तरफ स्थित थी, जिसके विपरीत स्रोत से एक्स-रे किरण गिरी थी।

चावल। 7. लॉग्राम। विस्तृत वर्णक्रमीय श्रेणी की एक्स-रे को एक स्थिर क्रिस्टल के माध्यम से पारित किया जाता है। विवर्तन किरणें लाउग्राम पर धब्बों के अनुरूप होती हैं।

डेबी-शेरर विधि (पॉलीक्रिस्टलाइन नमूनों के लिए)।पिछली विधि के विपरीत, यहां मोनोक्रोमैटिक विकिरण का उपयोग किया जाता है (एल = स्थिरांक), और कोण क्यू विविध है। यह एक पॉलीक्रिस्टलाइन नमूने का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है जिसमें यादृच्छिक अभिविन्यास के कई छोटे क्रिस्टलीय होते हैं, जिनमें से कुछ ऐसे होते हैं जो ब्रैग-वुल्फ स्थिति को संतुष्ट करते हैं। विवर्तित किरणें शंकु बनाती हैं, जिसकी धुरी एक्स-रे किरण के अनुदिश निर्देशित होती है। इमेजिंग के लिए, आमतौर पर एक बेलनाकार कैसेट में एक्स-रे फिल्म की एक संकीर्ण पट्टी का उपयोग किया जाता है, और एक्स-रे को फिल्म में छेद के माध्यम से व्यास के साथ वितरित किया जाता है। इस तरह से प्राप्त डेबीग्राम (चित्र 8) में अवधि डी के बारे में सटीक जानकारी होती है, यानी। क्रिस्टल की संरचना के बारे में, लेकिन लाउग्राम में मौजूद जानकारी प्रदान नहीं करता है। इसलिए, दोनों विधियाँ एक दूसरे की पूरक हैं। आइए डेबी-शेरर विधि के कुछ अनुप्रयोगों पर विचार करें।

पदार्थ पर एक्स-रे विकिरण का प्रभाव पदार्थ के परमाणुओं और अणुओं के इलेक्ट्रॉनों के साथ एक्स-रे फोटॉन की बातचीत की प्राथमिक प्रक्रियाओं द्वारा निर्धारित होता है।

3. एक्स-रे कंप्यूटेड टोमोग्राफी.

एक्स-रे कंप्यूटेड टोमोग्राफी विधि विभिन्न कोणों पर किए गए इस खंड के बड़ी संख्या में एक्स-रे अनुमानों को रिकॉर्ड करके रोगी के शरीर के एक निश्चित खंड (स्लाइस) की छवि के पुनर्निर्माण पर आधारित है (चित्र 5)। इन अनुमानों को रिकॉर्ड करने वाले सेंसर से जानकारी एक कंप्यूटर में प्रवेश करती है, जो एक विशेष प्रोग्राम का उपयोग करके, की गणना करता हैवितरण नमूना घनत्वअध्ययनाधीन अनुभाग में और इसे डिस्प्ले स्क्रीन पर प्रदर्शित करता है। इस तरह से प्राप्त रोगी के शरीर की क्रॉस-सेक्शनल छवि उत्कृष्ट स्पष्टता और उच्च सूचना सामग्री की विशेषता है। यदि आवश्यक हो तो कार्यक्रम अनुमति देता है, छवि कंट्रास्ट बढ़ाएँदसियों और यहाँ तक कि सैकड़ों बार। यह विधि की नैदानिक ​​क्षमताओं का विस्तार करता है।

चावल। 5. अध्ययनाधीन अंग के एक भाग की एक्स-रे परीक्षा की योजना (बिंदु 1 और बिंदु 2 - एक्स-रे स्रोत की लगातार दो स्थितियाँ)

4. फ्लोरोग्राफी के साथबड़ी स्क्रीन से छवि संवेदनशील छोटे प्रारूप वाली फिल्म पर रिकॉर्ड की जाती है (चित्र 6)। विश्लेषण के दौरान, एक विशेष आवर्धक का उपयोग करके छवियों की जांच की जाती है।

इस पद्धति का उपयोग बड़े पैमाने पर जनसंख्या सर्वेक्षण के लिए किया जाता है। इस मामले में, रोगी पर विकिरण का जोखिम पारंपरिक फ्लोरोस्कोपी की तुलना में बहुत कम होता है।

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

विकिरण का जैविक प्रभाव तेजी से बढ़ने वाली ट्यूमर कोशिकाओं की महत्वपूर्ण गतिविधि को बाधित करना है। इस स्थिति में, R-फोटॉन की ऊर्जा 150-200 keV है।

आधुनिक दंत चिकित्सा में विज़ियोग्राफ़ (डिजिटल एक्स-रे छवि प्रसंस्करण वाले उपकरण)।

दंत चिकित्सा में, एक्स-रे परीक्षा मुख्य निदान पद्धति है। हालाँकि, एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स की कई पारंपरिक संगठनात्मक और तकनीकी विशेषताएं इसे रोगी और दंत चिकित्सा क्लिनिक दोनों के लिए पूरी तरह से आरामदायक नहीं बनाती हैं। यह, सबसे पहले, आयनकारी विकिरण के साथ रोगी के संपर्क की आवश्यकता है, जो अक्सर शरीर पर एक महत्वपूर्ण विकिरण भार पैदा करता है; यह एक फोटोप्रोसेस की भी आवश्यकता है, और इसलिए विषाक्त सहित फोटोरिएजेंट की आवश्यकता है। अंततः, यह एक भारी संग्रह, भारी फ़ोल्डर और एक्स-रे फिल्मों वाले लिफाफे हैं।

इसके अलावा, दंत चिकित्सा के विकास का वर्तमान स्तर मानव आंख द्वारा रेडियोग्राफ़ के व्यक्तिपरक मूल्यांकन को अपर्याप्त बनाता है। जैसा कि यह निकला, एक्स-रे छवि में निहित भूरे रंग के विभिन्न रंगों में से, आंख केवल 64 को ही देखती है।

जाहिर है, न्यूनतम विकिरण जोखिम के साथ दंत-चेहरे प्रणाली के कठोर ऊतकों की स्पष्ट और विस्तृत छवि प्राप्त करने के लिए, अन्य समाधानों की आवश्यकता होती है। आज, खोज से तथाकथित रेडियोग्राफ़िक सिस्टम, वीडियोग्राफ़ - डिजिटल रेडियोग्राफ़ सिस्टम (1987, ट्रॉफी कंपनी) का निर्माण हुआ है।

तकनीकी विवरण के बिना, ऐसी प्रणालियों के संचालन का सिद्धांत इस प्रकार है। एक्स-रे विकिरण वस्तु से होकर प्रकाश संवेदनशील फिल्म तक नहीं, बल्कि एक विशेष इंट्राओरल सेंसर (एक विशेष इलेक्ट्रॉनिक मैट्रिक्स) से होकर गुजरता है। मैट्रिक्स से संबंधित सिग्नल कंप्यूटर से जुड़े एक डिजिटाइज़िंग डिवाइस (एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर, एडीसी) तक प्रेषित किया जाता है, जो इसे डिजिटल रूप में परिवर्तित करता है। विशेष सॉफ़्टवेयर कंप्यूटर स्क्रीन पर एक एक्स-रे छवि बनाता है और आपको इसे संसाधित करने, इसे हार्ड या लचीले स्टोरेज माध्यम (हार्ड ड्राइव, डिस्क) पर सहेजने और चित्र के रूप में फ़ाइल के रूप में प्रिंट करने की अनुमति देता है।

एक डिजिटल प्रणाली में, एक एक्स-रे छवि उन बिंदुओं का एक संग्रह है जो ग्रे के विभिन्न रंगों के अनुरूप होते हैं। कार्यक्रम द्वारा प्रदान की गई सूचना प्रदर्शन का अनुकूलन एक ऐसा फ्रेम प्राप्त करना संभव बनाता है जो अपेक्षाकृत कम विकिरण खुराक के साथ चमक और कंट्रास्ट में इष्टतम है।

आधुनिक प्रणालियों में, उदाहरण के लिए, ट्रॉफी (फ्रांस) या स्किक (यूएसए) द्वारा, एक 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 दूसरा, फिल्म के संबंध में विकिरण जोखिम को कम करना - इंट्राओरल सिस्टम के लिए 90% तक, पैनोरमिक वीडियोग्राफरों के लिए 70% तक।

छवियों को संसाधित करते समय, वीडियोग्राफर यह कर सकते हैं:

1. सकारात्मक और नकारात्मक छवियां, छद्म रंग छवियां, राहत छवियां प्राप्त करें।

2. कंट्रास्ट बढ़ाएं और रुचि के छवि खंड को बड़ा करें।

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

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

किसी छवि का विश्लेषण करते समय कृत्रिम बुद्धिमत्ता के तत्वों के साथ अद्वितीय क्षय डिटेक्टर प्रणाली आपको स्पॉट स्टेज, जड़ क्षय और छिपे हुए क्षय का पता लगाने की अनुमति देती है।

समस्याओं का समाधान:

1. 80 केवी के ट्यूब वोल्टेज पर उत्पन्न एक्स-रे ब्रेम्सस्ट्रालंग क्वांटम की अधिकतम ऊर्जा 500 एनएम की तरंग दैर्ध्य के साथ हरी रोशनी के अनुरूप फोटॉन की ऊर्जा से कितनी गुना अधिक है?

2. बीटाट्रॉन में त्वरित इलेक्ट्रॉनों के लक्ष्य पर 60 MeV की ऊर्जा तक मंद होने के परिणामस्वरूप विकिरण के स्पेक्ट्रम में न्यूनतम तरंग दैर्ध्य निर्धारित करें।

3. एक निश्चित पदार्थ में मोनोक्रोमैटिक एक्स-रे की अर्ध-क्षीणन परत 10 मिमी है। इस पदार्थ में इस विकिरण की क्षीणन दर ज्ञात कीजिए।

[*] Φ एल 1 एस में तरंग दैर्ध्य की एक संकीर्ण सीमा में उत्सर्जित ऊर्जा का अनुपात है। इस अंतराल की चौड़ाई तक

* सूत्र (4) में "एफ" उत्सर्जित तरंग दैर्ध्य की पूरी श्रृंखला को संदर्भित करता है और इसे अक्सर "इंटीग्रल एनर्जी फ्लक्स" कहा जाता है।