A röntgensugarak használata. A kristályszerkezet tökéletlenségeinek elemzése. Terhes nők röntgensugárzásának kitettsége
AZ OROSZ FÖDERÁCIÓ SZÖVETSÉGI OKTATÁSI ÜGYNÖKSÉGE
ÁLLAMI OKTATÁSI INTÉZMÉNY
SZAKMAI FELSŐOKTATÁS
MOSZKVA ÁLLAMI ACÉL- ÉS ÖVÖTVEZETŰ INTÉZET
(MŰSZAKI EGYETEM)
NOVOTROITSKY ÁG
OEND Osztály
TANFOLYAM MUNKA
Szakága: fizika
Téma: Röntgen
Diák: Nedorezova N.A.
Csoport: EiU-2004-25, З.К. sz.: 04Н036
Ellenőrizte: Ozhegova S.M.
Bevezetés
1. fejezet
1.1 Roentgen Wilhelm Conrad életrajza
1.2 A röntgensugarak felfedezése
2. fejezet
2.1 Röntgenforrások
2.2 A röntgensugarak tulajdonságai
2.3 Röntgenfelvételek regisztrálása
2.4 Röntgensugarak használata
3. fejezet
3.1 A kristályszerkezet tökéletlenségeinek elemzése
3.2 Spektrumanalízis
Következtetés
A felhasznált források listája
Alkalmazások
Bevezetés
Ritka ember nem ment át röntgenszobán. A röntgenfelvételeken készült képek mindenki számára ismerősek. 1995-ben ez a felfedezés 100 éves volt. Nehéz elképzelni, milyen nagy érdeklődést váltott ki egy évszázaddal ezelőtt. Egy férfi kezében egy olyan készüléknek bizonyult, amellyel meg lehetett látni a láthatatlant.
Ezt a láthatatlan sugárzást, amely különböző mértékben, de minden anyagba képes behatolni, ami körülbelül 10-8 cm hullámhosszú elektromágneses sugárzás, a felfedező Wilhelm Roentgen tiszteletére röntgensugárzásnak nevezték.
A látható fényhez hasonlóan a röntgensugarak is a fényképészeti film elfeketedését okozzák. Ez a tulajdonság nagy jelentőséggel bír az orvostudomány, az ipar és a tudományos kutatás számára. A vizsgált tárgyon áthaladva, majd a filmre esve a röntgensugárzás a belső szerkezetét ábrázolja rajta. Mivel a röntgensugárzás áthatoló ereje különböző anyagoknál eltérő, a tárgy számára kevésbé átlátszó részek világosabb területeket adnak a fényképen, mint azok, amelyeken a sugárzás jól áthatol. Így a csontszövetek kevésbé átlátszóak a röntgensugárzás számára, mint a bőrt és a belső szerveket alkotó szövetek. Ezért a röntgenfelvételen a csontok világosabb területként jelennek meg, és a törési hely, amely kevésbé átlátszó a sugárzás számára, meglehetősen könnyen kimutatható. A röntgensugaras képalkotást a fogászatban is használják a foggyökerek szuvasodása és tályogjainak kimutatására, valamint az iparban öntvények, műanyagok és gumik repedéseinek kimutatására, a kémiában vegyületek elemzésére, a fizikában pedig a kristályok szerkezetének vizsgálatára. .
Röntgen felfedezését más kutatók kísérletei követték, akik számos új tulajdonságot és lehetőséget fedeztek fel ennek a sugárzásnak a felhasználására. M. Laue, W. Friedrich és P. Knipping jelentős mértékben hozzájárult, akik 1912-ben bemutatták a röntgensugarak diffrakcióját, amikor áthaladnak egy kristályon; W. Coolidge, aki 1913-ban feltalált egy nagyvákuumú röntgencsövet fűtött katóddal; G. Moseley, aki 1913-ban megállapította a sugárzás hullámhossza és egy elem rendszáma közötti kapcsolatot; G. és L. Braggy, akik 1915-ben Nobel-díjat kaptak a röntgendiffrakciós elemzés alapjainak kidolgozásáért.
Ennek a kurzusnak a célja a röntgensugárzás jelenségének, a felfedezés történetének, tulajdonságainak tanulmányozása és alkalmazási körének meghatározása.
1. fejezet
1.1 Roentgen Wilhelm Conrad életrajza
Wilhelm Conrad Roentgen 1845. március 17-én született Németország Hollandiával határos régiójában, Lenepe városában. Műszaki tanulmányait Zürichben ugyanabban a Higher Technical School-ban (Polytechnic) szerezte, ahol később Einstein tanult. A fizika iránti szenvedélye arra kényszerítette, hogy az iskola befejezése után 1866-ban folytassa a testnevelést.
1868-ban védte meg filozófiadoktori disszertációját, a Fizika Tanszéken dolgozott asszisztensként először Zürichben, majd Giessenben, majd Strasbourgban (1874-1879) Kundtnál. Itt Roentgen jó kísérleti iskolán ment keresztül, és első osztályú kísérletezővé vált. Röntgen a fontos kutatás egy részét tanítványával, a szovjet fizika egyik megalapítójával, A.F.-vel végezte. Ioff.
A tudományos kutatás az elektromágnesességre, a kristályfizikára, az optikára és a molekuláris fizikára vonatkozik.
1895-ben fedezte fel az ultraibolya sugárzás (röntgen) hullámhosszánál rövidebb hullámhosszú sugárzást, amelyet később röntgensugaraknak neveztek, és vizsgálta tulajdonságaikat: a levegő visszaverő, elnyelő, ionizáló képességét stb. Ő javasolta a cső megfelelő kialakítását a röntgensugárzás előállításához - egy ferde platina antikatódot és egy homorú katódot: ő volt az első, aki röntgensugárzással fényképezett. 1885-ben fedezte fel az elektromos térben mozgó dielektrikum mágneses terét (az ún. "röntgenáramot"), tapasztalatai egyértelműen kimutatták, hogy a mozgó töltések mágneses teret hoznak létre, és fontos volt a töltések létrejöttében. X. Lorentz elektronikai elmélete.Roentgen munkáinak jelentős része foglalkozik a folyadékok, gázok, kristályok, elektromágneses jelenségek tulajdonságainak vizsgálatával, felfedezte a kristályok elektromos és optikai jelenségei közötti kapcsolatot.A nevét viselő sugarak felfedezéséhez Roentgen 1901-ben a fizikusok közül elsőként kapott Nobel-díjat.
1900-tól élete utolsó napjaiig (1923. február 10-én halt meg) a müncheni egyetemen dolgozott.
1.2 A röntgensugarak felfedezése
század vége az elektromosság gázokon való áthaladásának jelenségei iránti fokozott érdeklődés jellemezte. Még Faraday is komolyan tanulmányozta ezeket a jelenségeket, leírta a kisülés különböző formáit, felfedezett egy sötét teret egy világító ritka gázoszlopban. A Faraday sötét tér elválasztja a kékes, katódfényt a rózsaszínű, anódfénytől.
A gáz ritkításának további növekedése jelentősen megváltoztatja az izzás jellegét. A matematikus Plücker (1801-1868) 1859-ben, kellően erős ritkuláskor fedezte fel a katódból kiáramló, gyengén kékes sugárnyalábot, amely eléri az anódot, és a cső üvegét felvillanja. Plücker tanítványa, Gittorf (1824-1914) 1869-ben folytatta tanári kutatásait, és kimutatta, hogy a cső fluoreszkáló felületén külön árnyék jelenik meg, ha szilárd testet helyezünk a katód és a felület közé.
Goldstein (1850-1931) a sugarak tulajdonságait tanulmányozva katódsugaraknak nevezte őket (1876). Három évvel később William Crookes (1832-1919) bebizonyította a katódsugarak anyagi természetét, és "sugárzó anyagnak" nevezte őket - egy különleges negyedik állapotú anyagnak. Bizonyítékai meggyőzőek és egyértelműek voltak. A "Crookes-csővel" végzett kísérleteket később végezték minden fizikai osztályteremben bemutatják. A katódsugár mágneses tér általi eltérítése egy Crookes-csőben klasszikus iskolai bemutatóvá vált.
A katódsugarak elektromos eltérítésével kapcsolatos kísérletek azonban nem voltak annyira meggyőzőek. Hertz nem talált ekkora eltérést, és arra a következtetésre jutott, hogy a katódsugár egy oszcilláló folyamat az éterben. Hertz tanítványa, F. Lenard katódsugarakkal kísérletezve 1893-ban kimutatta, hogy az alufóliával letakart ablakon áthaladva fényt kelt az ablak mögötti térben. Hertz utolsó, 1892-ben megjelent cikkét a katódsugarak vékony fémtesteken való áthaladás jelenségének szentelte, és a következő szavakkal kezdődött:
„A katódsugarak jelentős mértékben különböznek a fénytől a szilárd anyagok áthatoló képessége tekintetében.” A katódsugarak arany, ezüst, platina, alumínium stb. leveleken való áthaladására vonatkozó kísérletek eredményeit leírva Hertz megjegyzi, hogy nem a jelenségekben tapasztalható különleges különbségek megfigyelése A sugarak nem egyenes vonalban haladnak át a leveleken, hanem diffrakció hatására szétszóródnak. A katódsugarak természete még tisztázatlan volt.
Crookes, Lenard és mások ilyen csöveivel kísérletezett Wilhelm Konrad Roentgen würzburgi professzor 1895 végén. Egyszer, a kísérlet befejezése után, lezárta a csövet egy fekete kartonfedéllel, lekapcsolta a villanyt, de nem kapcsolta ki a csövet tápláló induktort, észrevette a képernyő fényét a cső közelében elhelyezkedő bárium-cianogénből. Ezen a körülményen megdöbbenve Roentgen kísérletezni kezdett a képernyővel. 1895. december 28-án kelt első jelentésében "Az újfajta sugarakról" így írt ezekről az első kísérletekről: "Bárium-platina-cianiddal bevont papírdarab, amikor közeledik egy csőhöz, vékony fekete burkolattal lezárva. karton, ami kellően illeszkedik hozzá, minden kisütésnél erős fénnyel felvillan: fluoreszkálni kezd. A fluoreszcencia kellő sötétítés mellett látható, és nem függ attól, hogy bárium-szinerogénnel bevont vagy nem bárium-szinerogénnel bevont oldallal visszük-e a papírt. A fluoreszcencia már a csőtől két méteres távolságban is észrevehető.”
A gondos vizsgálat kimutatta Roentgennél, hogy „a fekete kartonpapír, amely nem átlátszó sem a nap látható és ultraibolya sugarai, sem az elektromos ív sugarai számára, áthatol valamiféle fluoreszcens anyaggal.” Roentgen ennek az „anyagnak” a behatoló erejét vizsgálta. , amelyet rövidségnek "röntgennek" nevezett, különféle anyagok esetében Megállapította, hogy a sugarak szabadon áthaladnak papíron, fán, eboniton, vékony fémrétegeken, de az ólom erősen késlelteti.
Ezután leírja a szenzációs élményt:
„Ha a kezét a kisülési cső és a képernyő közé tartja, láthatja a csontok sötét árnyékait magának a kéz árnyékának halvány körvonalaiban.” Ez volt az emberi test első röntgenvizsgálata. Roentgen a kezére rögzítve megkapta az első röntgenfelvételeket is.
Ezek a felvételek hatalmas benyomást tettek; a felfedezés még nem fejeződött be, a röntgendiagnosztika pedig már megkezdte útját. „A laboratóriumomat elárasztották az orvosok, akik olyan betegeket hoztak be, akik azt gyanították, hogy tűk vannak a testük különböző részein” – írta Schuster angol fizikus.
Roentgen már az első kísérletek után határozottan megállapította, hogy a röntgensugarak különböznek a katódosoktól, nem hordoznak töltést, és nem térítik el őket mágneses térben, de a katódsugarak gerjesztik őket. "A röntgensugárzás nem azonos a katóddal. sugarak, de izgatják őket a kisülési cső üvegfalaiban” – írta Roentgen.
Azt is megállapította, hogy nemcsak az üvegben, hanem a fémekben is izgatják őket.
Megemlítve a Hertz-Lenard hipotézist, miszerint a katódsugarak „az éterben előforduló jelenség”, Roentgen rámutat, hogy „valami hasonlót mondhatunk a sugarainkról”. A sugarak hullámtulajdonságait azonban nem sikerült kimutatnia, azok „másképpen viselkednek, mint az eddig ismert ultraibolya, látható, infravörös sugarak.” Kémiai és lumineszcens hatásukban Roentgen szerint hasonlítanak az ultraibolya sugarakhoz. Az első üzenetben , azt a később megmaradt feltételezést fejezte ki, hogy ezek lehetnek longitudinális hullámok az éterben.
Röntgen felfedezése nagy érdeklődést váltott ki a tudományos világban. Kísérleteit a világ szinte minden laboratóriumában megismételték. Moszkvában megismételte P.N. Lebegyev. Szentpéterváron a rádió A.S. feltalálója. Popov röntgensugárzással kísérletezett, nyilvános előadásokon mutatta be őket, különféle röntgenfelvételeket kapott. Cambridge-ben D.D. Thomson azonnal alkalmazta a röntgensugárzás ionizáló hatását az elektromosság gázokon való áthaladásának tanulmányozására. Kutatásai az elektron felfedezéséhez vezettek.
2. fejezet
Röntgensugárzás - elektromágneses ionizáló sugárzás, amely a gamma és az ultraibolya sugárzás közötti spektrális tartományt foglalja el 10 -4 és 10 3 (10 -12 és 10 -5 cm közötti) hullámhosszon belül. l. λ hullámhosszal< 2 условно называются жёсткими, с λ >2 - puha.
2.1 Röntgenforrások
A röntgensugár leggyakoribb forrása a röntgencső.
A röntgencsöveket röntgenszerkezeti elemzésben használják
A röntgencsövek fő jellemzői a megengedett legnagyobb gyorsítófeszültség (1-500 kV), az elektronikus áram (0,01 mA - 1A), az anód által disszipált fajlagos teljesítmény (10-10 4 W / mm 2), a teljes energiafogyasztás (0,002 W - 60 kW) és fókuszméretek (1 µm - 10 mm). A röntgencső hatásfoka 0,1-3%.
Egyes radioaktív izotópok röntgensugárzás forrásaként is szolgálhatnak.
A több GeV energiájú szinkrotronok és elektrontároló gyűrűk λ-val tízes és százas nagyságrendű lágy röntgensugárzás forrásaként szolgálhatnak. Intenzitásában a szinkrotronok röntgensugárzása 2-3 nagyságrenddel meghaladja a röntgencső sugárzását a spektrum meghatározott tartományában.
A röntgensugárzás természetes forrásai - a Nap és más űrobjektumok.
2.2 A röntgensugarak tulajdonságai
A röntgensugarak keletkezési mechanizmusától függően spektrumaik folytonosak (bremsstrahlung) vagy vonalak (karakterisztikusak). A gyors töltésű részecskék folytonos röntgenspektrumot bocsátanak ki a célatomokkal való kölcsönhatás során bekövetkező lassulásuk eredményeként; ez a spektrum csak akkor ér el jelentős intenzitást, ha a célpontot elektronokkal bombázzák. A bremsstrahlung röntgensugarak intenzitása minden frekvencián megoszlik a 0 nagyfrekvenciás határig, amelynél a fotonenergia h 0 (h Planck-állandó
A vonalsugárzás az atom ionizációja után következik be, az egyik belső héjból egy elektron kilökésével. Az ilyen ionizáció lehet az eredménye, hogy egy atom ütközik egy gyors részecskével, például egy elektronnal (elsődleges röntgensugárzás), vagy egy foton atom általi abszorpciója (fluoreszcens röntgensugárzás). Az ionizált atom a kezdeti kvantumállapotba kerül az egyik magas energiaszinten és 10 -16 -10 -15 mp után alacsonyabb energiájú végállapotba kerül. Ebben az esetben egy atom többlet energiát bocsáthat ki egy bizonyos frekvenciájú foton formájában. Az ilyen sugárzások spektruma vonalainak frekvenciája az egyes elemek atomjaira jellemző, ezért a vonalröntgen spektrumot karakterisztikusnak nevezzük. Ennek a spektrumnak a vonalfrekvenciájának a Z atomszámtól való függését a Moseley-törvény határozza meg.
Moseley törvénye, az a törvény, amely egy kémiai elem karakterisztikus röntgensugárzásának spektrumvonalainak frekvenciáját a sorozatszámával kapcsolja össze. G. Moseley kísérletileg telepítve
ahol R a Rydberg-állandó
Moseley törvénye cáfolhatatlan bizonyítéka volt az elemek helyes elhelyezésének az elemek periódusos rendszerében
A Moseley-törvénynek megfelelően a röntgensugarak karakterisztikus spektrumai nem mutatják az optikai spektrumokban rejlő periodikus mintázatokat. Ez azt jelzi, hogy az összes elem atomjának belső elektronhéja, amely a jellegzetes röntgenspektrumban megjelenik, hasonló szerkezetű.
A későbbi kísérletek a lineáris függéstől való eltérést tártak fel az elemek átmeneti csoportjainál, amelyek a külső elektronhéjak kitöltési sorrendjének megváltozásával járnak, valamint a nehéz atomok esetében, amelyek relativisztikus hatásokból erednek (ezt feltételesen azzal magyarázzák, hogy a belsők sebessége a fénysebességgel összemérhető).
Számos tényezőtől függően - a magban lévő nukleonok számától (izotóniás eltolódás), a külső elektronhéjak állapotától (kémiai eltolódás) stb. - a spektrumvonalak helyzete a Moseley-diagramon némileg változhat. Ezen eltolódások tanulmányozása lehetővé teszi, hogy részletes információkat szerezzünk az atomról.
A nagyon vékony célpontok által kibocsátott Bremsstrahlung röntgensugarak teljesen polarizáltak 0 közelében; a 0 csökkenésével a polarizáció mértéke csökken. A karakterisztikus sugárzás általában nem polarizált.
Amikor a röntgensugarak kölcsönhatásba lépnek az anyaggal, fotoelektromos hatás léphet fel.
Amikor a röntgensugarak áthaladnak egy x vastagságú anyagrétegen, kezdeti intenzitásuk I 0 az I = I 0 e - μ x értékre csökken, ahol μ a csillapítási együttható. Az I csillapítása két folyamat miatt következik be: a röntgenfotonok anyag általi elnyelése és a szórás hatására bekövetkező irányváltozás. A spektrum hosszú hullámhosszú tartományában a röntgensugarak abszorpciója, a rövid hullámhosszúságú tartományban azok szórása dominál. Az abszorpció mértéke gyorsan növekszik Z és λ növekedésével. Például a kemény röntgensugarak szabadon áthatolnak egy ~ 10 cm-es levegőrétegen; egy 3 cm vastag alumíniumlemez felére csillapítja a röntgensugárzást λ = 0,027 értékkel; A lágy röntgensugárzás jelentősen elnyelődik a levegőben, és felhasználásuk és tanulmányozásuk csak vákuumban vagy gyengén elnyelő gázban (például He) lehetséges. Amikor a röntgensugárzás elnyelődik, az anyag atomjai ionizálódnak.
A röntgensugárzás élő szervezetekre gyakorolt hatása lehet előnyös vagy káros, attól függően, hogy milyen ionizációt okoznak a szövetekben. Mivel a röntgensugárzás abszorpciója a λ-tól függ, intenzitásuk nem szolgálhat a röntgensugarak biológiai hatásának mérőszámaként. A röntgensugaras méréseket a röntgensugárzás anyagra gyakorolt hatásának mérésére használják.
A röntgensugárzás szóródása a nagy Z és λ tartományában főként λ változása nélkül következik be, és ezt koherens szórásnak nevezzük, míg a kis Z és λ tartományában általában növekszik (inkoherens szórás). Az inkoherens röntgenszórásnak 2 típusa van - Compton és Raman. A rugalmatlan korpuszkuláris szórás jellegű Compton-szórásban a röntgenfoton által részben elvesztett energia miatt egy visszapattanó elektron kirepül az atomi héjból. Ilyenkor a foton energiája csökken, iránya megváltozik; a λ változása a szórási szögtől függ. A nagyenergiájú röntgenfoton könnyű atom általi Raman-szórása során energiájának egy kis részét az atom ionizációjára fordítják, és a foton mozgásának iránya megváltozik. Az ilyen fotonok változása nem függ a szórási szögtől.
A röntgensugárzás n törésmutatója nagyon kis mértékben különbözik 1-től δ = 1-n ≈ 10 -6 -10 -5 . A röntgensugárzás fázissebessége közegben nagyobb, mint a fény sebessége vákuumban. A röntgensugarak eltérése az egyik közegből a másikba való átmenet során nagyon kicsi (néhány ívperc). Amikor a röntgensugarak vákuumból nagyon kis szögben esnek a test felületére, teljes külső visszaverődésük következik be.
2.3 Röntgenfelvételek regisztrálása
Az emberi szem nem érzékeny a röntgensugárzásra. röntgen
A sugarakat egy speciális röntgenfilm segítségével rögzítik, amely fokozott mennyiségű Ag-t, Br-t tartalmaz. A λ régióban<0,5 чувствительность этих плёнок быстро падает и может быть
искусственно повышена плотно прижатым к плёнке флуоресцирующим экраном. В
области λ>5, a közönséges pozitív film érzékenysége meglehetősen magas, és szemcséi sokkal kisebbek, mint a röntgenfilm szemcséi, ami növeli a felbontást. A tízes és százas nagyságrendű λ-nál a röntgensugárzás csak a fényképészeti emulzió legvékonyabb felületi rétegére hat; a film érzékenységének növelése érdekében lumineszcens olajokkal érzékenyítik. A röntgendiagnosztikában és a hibaészlelésben az elektrofotográfiát néha röntgenfelvételek rögzítésére használják.
A nagy intenzitású röntgensugarakat ionizációs kamra segítségével lehet rögzíteni
2.4 Röntgensugarak használata
A röntgensugarakat az orvostudományban legszélesebb körben röntgendiagnosztikára használják.
Röntgen szerkezeti elemzés
Röntgenmikroszkópia
Az űrből érkező röntgensugarak információkat hordoznak a kozmikus testek kémiai összetételéről és az űrben lezajló fizikai folyamatokról. A röntgencsillagászat a kozmikus röntgensugárzás vizsgálatával foglalkozik
3. fejezet
A röntgendiffrakciós elemzés egyik fő feladata egy anyag valós vagy fázisösszetételének meghatározása. A röntgendiffrakciós módszer közvetlen, nagy megbízhatóság, gyorsaság és viszonylagos olcsóság jellemzi. A módszer nem igényel nagy mennyiségű anyagot, az elemzés az alkatrész tönkretétele nélkül elvégezhető. A kvalitatív fáziselemzés alkalmazási területei igen szerteágazóak mind a tudományos kutatás, mind a termelés ellenőrzése szempontjából. Ellenőrizheti a kohászati gyártás, szintézis termékek, feldolgozás alapanyagainak összetételét, a hő- és kémiai-termikus kezelés során bekövetkező fázisváltozások eredményét, elemezhet különféle bevonatokat, vékonyrétegeket stb.
Minden fázist, amelynek saját kristályszerkezete van, a maximumtól és alatta lévő d/n interplanáris távolságok bizonyos diszkrét értékei jellemzik, amelyek csak erre a fázisra jellemzőek. Amint a Wulf-Bragg egyenletből következik, a síkközi térköz minden értéke egy polikristályos mintából származó röntgendiffrakciós mintázat egy vonalának felel meg egy bizonyos θ szögben (a λ hullámhossz adott értékénél). Így egy bizonyos vonalrendszer (diffrakciós maximumok) megfelel a síkközi távolságok bizonyos halmazának a röntgendiffrakciós mintázat minden fázisában. Ezen vonalak relatív intenzitása a röntgenképben elsősorban a fázis szerkezetétől függ. Ezért a vonalak elhelyezkedésének meghatározásával a röntgenképen (szöge θ) és annak a sugárzásnak a hullámhosszának ismeretében, amelyen a röntgenfelvétel készült, meg lehet határozni a síkközi távolságok értékét. d/n a Wulf-Bragg képlet segítségével:
/n = λ/ (2sin θ). (egy)
Miután meghatároztuk a vizsgált anyag d/n halmazát, és összevettük a korábban ismert d/n adatokkal a tiszta anyagokra, azok különféle vegyületeire, megállapítható, hogy ez az anyag melyik fázist alkotja. Hangsúlyozni kell, hogy a fázisokat határozzák meg, és nem a kémiai összetételt, de ez utóbbira néha le lehet következtetni, ha további adatok állnak rendelkezésre egy adott fázis elemi összetételére vonatkozóan. A kvalitatív fáziselemzés feladatát nagyban megkönnyíti, ha ismerjük a vizsgált anyag kémiai összetételét, mert így lehetséges előzetes feltételezéseket tenni az ebben az esetben lehetséges fázisokról.
A fáziselemzés kulcsa a d/n és a vonalintenzitás pontos mérése. Bár ez elvileg könnyebben megvalósítható diffraktométerrel, a kvalitatív analízis fotomódszerének van néhány előnye, elsősorban az érzékenység (az a képesség, hogy a mintában kis mennyiségű fázis jelenléte kimutatható), valamint az egyszerűség miatt. a kísérleti technika.
A d/n kiszámítása a röntgenmintából a Wulf-Bragg egyenlet segítségével történik.
Ebben az egyenletben λ értékeként általában a λ α cf K-sorozatot használják:
λ α cf = (2λ α1 + λ α2) /3 (2)
Néha a K α1 vonalat használják. Az összes röntgenvonal θ diffrakciós szögének meghatározása lehetővé teszi a d / n kiszámítását az (1) egyenlet szerint, és a β-vonalak elkülönítését (ha nem volt szűrő a (β-sugarak) számára).
3.1 A kristályszerkezet tökéletlenségeinek elemzése
Minden valódi egykristályos és még inkább polikristályos anyag tartalmaz bizonyos szerkezeti tökéletlenségeket (ponthibák, diszlokációk, különböző típusú interfészek, mikro- és makrofeszültségek), amelyek nagyon erősen befolyásolják az összes szerkezetérzékeny tulajdonságot és folyamatot.
A szerkezeti tökéletlenségek a kristályrács eltérő természetű torzulását, és ennek következtében a diffrakciós mintázat különböző típusú változásait okozzák: az interatomikus és interplanáris távolságok változása a diffrakciós maximumok eltolódását okozza, a mikrofeszültségek és az alépítmény diszperziója pedig kiszélesedéshez vezet. diffrakciós maximumok, rács mikrotorzítások - ezen maximumok intenzitásának megváltozásához a jelenléti diszlokációk rendellenes jelenségeket okoznak a röntgensugárzás áthaladása során, és ennek következtében lokális kontraszt-inhomogenitást a röntgen topogramokon stb.
Ennek eredményeként a röntgendiffrakciós elemzés az egyik leginformatívabb módszer a szerkezeti tökéletlenségek, típusuk és koncentrációjuk, valamint eloszlásuk természetének vizsgálatára.
A hagyományos, direkt röntgendiffrakciós módszer, amelyet stacioner diffraktométereken valósítanak meg, azok tervezési sajátosságaiból adódóan csak részekből vagy tárgyakból kivágott kis mintákon teszi lehetővé a feszültségek és alakváltozások mennyiségi meghatározását.
Ezért jelenleg az álló helyzetről a hordozható, kis méretű röntgendiffraktométerekre való átállás zajlik, amelyek a gyártás és a működés szakaszaiban roncsolás nélkül értékelik az alkatrészek vagy tárgyak anyagában jelentkező feszültségeket.
A DRP * 1 sorozat hordozható röntgendiffraktométerei lehetővé teszik a nagyméretű alkatrészek, termékek és szerkezetek maradék és hatékony feszültségeinek roncsolás nélküli szabályozását
A Windows környezetben lévő program nem csak a feszültségek "sin 2 ψ" módszerrel valós időben történő meghatározását teszi lehetővé, hanem a fázisösszetétel és a textúra változásának nyomon követését is. A lineáris koordináta detektor egyidejű regisztrációt biztosít 2θ = 43° diffrakciós szögeknél. A készülék radiológiai biztonságát kis méretű, nagy fényerejű és kis teljesítményű (5 W) "Fox" típusú röntgencsövek biztosítják, amelyekben a besugárzott területtől 25 cm távolságra a sugárzás szintje megegyezik a a természetes háttérszint. A DRP sorozatú készülékeket a fémalakítás, forgácsolás, köszörülés, hőkezelés, hegesztés, felületedzés különböző szakaszaiban feszültségek meghatározására használják, ezen technológiai műveletek optimalizálása érdekében. A különösen kritikus termékek és szerkezetek működése során az indukált maradó nyomófeszültségek csökkenésének szabályozása lehetővé teszi a termék üzemen kívül helyezését a megsemmisülése előtt, megelőzve ezzel az esetleges baleseteket és katasztrófákat.
3.2 Spektrumanalízis
Az anyag atomi kristályszerkezetének és fázisösszetételének meghatározásával együtt annak teljes jellemzéséhez kötelező a kémiai összetétel meghatározása is.
E célokra a gyakorlatban egyre gyakrabban alkalmazzák a spektrális elemzés különféle, úgynevezett műszeres módszereit. Mindegyiknek megvannak a maga előnyei és alkalmazásai.
Az egyik fontos követelmény sok esetben, hogy az alkalmazott módszer biztosítsa az elemzett objektum biztonságát; Ebben a részben ezeket az elemzési módszereket tárgyaljuk. A következő kritérium, amely alapján az ebben a részben ismertetett elemzési módszereket választottuk, azok lokalizációja.
A fluoreszcens röntgenspektrum analízis módszere a meglehetősen kemény röntgensugárzás (röntgencsőből) behatolásán alapul a vizsgált objektumba, behatolva egy több mikrométeres nagyságrendű rétegbe. Az ebben az esetben az objektumban fellépő jellegzetes röntgensugárzás lehetővé teszi, hogy átlagolt adatokat kapjunk a kémiai összetételről.
Egy anyag elemi összetételének meghatározásához használhatjuk a röntgencső anódjára helyezett és elektronbombázásnak kitett minta jellemző röntgenspektrumának elemzését - az emissziós módszert, vagy a másodlagos vizsgálatot. röntgencsőből vagy más forrásból származó kemény röntgensugárzással besugárzott minta (fluoreszcens) röntgenspektruma - fluoreszcens módszer.
Az emissziós módszer hátránya először is, hogy a mintát a röntgencső anódjára kell helyezni, majd ezt követi a vákuumszivattyúkkal történő kiszivattyúzás; nyilvánvalóan ez a módszer nem alkalmas olvadó és illékony anyagokra. A második hátrány azzal a ténnyel kapcsolatos, hogy még a tűzálló tárgyakat is károsítja az elektronbombázás. A fluoreszcens módszer mentes ezektől a hiányosságoktól, ezért sokkal szélesebb körű alkalmazása. A fluoreszcens módszer előnye a bremsstrahlung hiánya is, ami javítja az analízis érzékenységét. A mért hullámhosszak összehasonlítása a kémiai elemek spektrumvonalait tartalmazó táblázatokkal a kvalitatív elemzés alapja, a mintaanyagot alkotó különböző elemek spektrumvonalainak relatív intenzitása pedig a kvantitatív elemzés alapját. A karakterisztikus röntgensugarak gerjesztési mechanizmusának mérlegeléséből kitűnik, hogy az egyik vagy másik sorozat (K vagy L, M stb.) sugárzásai egyidejűleg keletkeznek, és a vonalintenzitások aránya a határokon belül van. sorozat mindig állandó. Ezért ennek vagy annak az elemnek a jelenlétét nem egyes sorok, hanem sorok egésze állapítják meg (kivéve a leggyengébbeket, figyelembe véve ennek az elemnek a tartalmát). Viszonylag könnyű elemeknél a K-sorozatú, nehéz elemeknél az L-sorozatú vonalak elemzését alkalmazzák; különböző körülmények között (az alkalmazott berendezéstől és az elemzett elemektől függően) a jellemző spektrum különböző tartományai lehetnek a legmegfelelőbbek.
A röntgenspektrális elemzés főbb jellemzői a következők.
A röntgenkarakterisztikus spektrumok egyszerűsége még nehéz elemek esetén is (az optikai spektrumokhoz képest), ami leegyszerűsíti az elemzést (kis számú vonal; hasonlóság a kölcsönös elrendezésben; a sorszám növekedésével a spektrum szabályos eltolódása a rövid hullámhosszú régió fordul elő; a kvantitatív elemzés összehasonlító egyszerűsége).
A hullámhosszak függetlensége a vizsgált elem atomjainak állapotától (szabad vagy kémiai vegyületben). Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a jellegzetes röntgensugárzás előfordulása a belső elektronikus szintek gerjesztésével jár, amelyek a legtöbb esetben gyakorlatilag nem változnak az atomok ionizációs fokával.
Az elválasztás lehetősége a ritkaföldfémek és néhány más olyan elem elemzésénél, amelyeknek a külső héjak elektronszerkezetének hasonlósága miatt kis különbségek vannak az optikai tartományban a spektrumokban, és kémiai tulajdonságaikban nagyon kevés különbség van.
Az XRF módszer "roncsolásmentes", így előnye van a hagyományos optikai spektroszkópiával szemben vékony minták - vékony fémlemez, fólia stb. - elemzésekor.
Röntgen-fluoreszcencia spektrométerek, köztük többcsatornás spektrométerek vagy kvantométerek, amelyek a meghatározott érték 1%-ánál kisebb hibával, 10-3 ... 10-4%.
röntgensugár
A röntgensugarak spektrális összetételének meghatározására szolgáló módszerek
A spektrométereket két típusra osztják: kristálydiffrakciós és kristálymentes spektrométerekre.
A röntgensugarak spektrummá bontása természetes diffrakciós rács – kristály – segítségével lényegében hasonló a közönséges fénysugarak spektrumának előállításához mesterséges diffrakciós ráccsal, üvegen periodikus ütések formájában. A diffrakciós maximum kialakulásának feltétele a d hkl távolsággal elválasztott párhuzamos atomi síkok rendszeréről való "visszaverődés" feltételeként írható fel.
A kvalitatív elemzés során egy elem jelenlétét a mintában egy vonal alapján lehet megítélni - ez általában az adott analizátorkristályhoz megfelelő spektrális sorozat legintenzívebb vonala. A kristálydiffrakciós spektrométerek felbontása elegendő ahhoz, hogy a periódusos rendszerben egymással szomszédos elemek karakterisztikus vonalait elkülönítsék. Ugyanakkor figyelembe kell venni a különböző elemek különböző vonalainak egymásra helyezését, valamint a különböző rendű tükröződések egymásra helyezését is. Ezt a körülményt figyelembe kell venni az analitikai vonalak kiválasztásakor. Ugyanakkor ki kell használni a műszer felbontásának javítási lehetőségeit.
Következtetés
Így a röntgensugarak láthatatlan elektromágneses sugárzás, amelynek hullámhossza 10 5 - 10 2 nm. A röntgensugarak áthatolhatnak bizonyos anyagokon, amelyek átlátszatlanok a látható fény számára. Kibocsátódnak az anyagban lévő gyors elektronok lassulása során (folyamatos spektrum), valamint az elektronok átmenete során az atom külső elektronhéjairól a belső elektronhéjakra (lineáris spektrum). A röntgensugárzás forrásai: röntgencső, egyes radioaktív izotópok, gyorsítók és elektronakkumulátorok (szinkrotron sugárzás). Vevők - film, lumineszcens képernyők, nukleáris sugárzás detektorok. A röntgensugarakat röntgendiffrakciós elemzésben, gyógyászatban, hibaészlelésben, röntgenspektrumelemzésben stb.
Figyelembe véve V. Roentgen felfedezésének pozitív aspektusait, meg kell jegyezni annak káros biológiai hatását. Kiderült, hogy a röntgensugarak olyan súlyos leégést (erythema) okozhatnak, amit azonban mélyebb és maradandóbb bőrkárosodás kísér. A megjelenő fekélyek gyakran rákká alakulnak. Sok esetben az ujjakat vagy a kezeket amputálni kellett. Voltak halálesetek is.
Azt találták, hogy a bőrelváltozások elkerülhetők az expozíciós idő és a dózis csökkentésével, árnyékolás (pl. ólom) és távirányítók használatával. De fokozatosan a röntgensugárzás más, hosszabb távú hatásai is kiderültek, amelyeket aztán megerősítettek és kísérleti állatokon tanulmányoztak. A röntgensugarak és más ionizáló sugárzások (például a radioaktív anyagok által kibocsátott gamma-sugárzás) hatásai a következők:
) átmeneti változások a vér összetételében viszonylag kis túlzott expozíció után;
- visszafordíthatatlan változások a vér összetételében (hemolitikus anémia) hosszan tartó túlzott expozíció után;
) a rák előfordulásának növekedése (beleértve a leukémiát is);
) gyorsabb öregedés és korai halál;
) szürkehályog előfordulása.
A röntgensugárzás emberi szervezetre gyakorolt biológiai hatását a sugárdózis mértéke, valamint az határozza meg, hogy a test mely szerve volt kitéve sugárzásnak.
A röntgensugárzás emberi szervezetre gyakorolt hatásaival kapcsolatos ismeretek felhalmozódása a megengedett sugárdózisokra vonatkozó nemzeti és nemzetközi szabványok kidolgozásához vezetett, amelyeket különböző referencia kiadványokban tettek közzé.
A röntgensugarak káros hatásainak elkerülése érdekében ellenőrzési módszereket alkalmaznak:
) megfelelő felszerelés rendelkezésre állása,
) a biztonsági előírások betartásának ellenőrzése,
) a berendezés helyes használata.
A felhasznált források listája
1) Blokhin M.A., Physics of X-rays, 2. kiadás, M., 1957;
) Blokhin M.A., Methods of X-ray spectral studies, M., 1959;
) röntgen. Ült. szerk. M.A. Blokhin, ford. vele. és angol, M., 1960;
) Kharaja F., Röntgentechnikai általános tanfolyam, 3. kiadás, M. - L., 1966;
) Mirkin L.I., Handbook of X-ray diffraction analysis of polycrystals, M., 1961;
) Weinstein E.E., Kakhana M.M., Reference tables on X-ray spectroscopy, M., 1953.
) Röntgen- és elektronoptikai elemzés. Gorelik S.S., Skakov Yu.A., Rastorguev L.N.: Proc. Juttatás egyetemeknek. - 4. kiadás Hozzáadás. És egy átdolgozó. - M.: "MISiS", 2002. - 360 p.
Alkalmazások
1. melléklet
A röntgencsövek általános képe
2. függelék
Röntgencső vázlata szerkezeti elemzéshez
A szerkezeti elemzéshez szükséges röntgencső vázlata: 1 - fém anódüveg (általában földelt); 2 - berilliumból készült ablakok röntgenkimenethez; 3 - termikus katód; 4 - üvegbura, amely elválasztja a cső anód részét a katódtól; 5 - katódkapcsok, amelyekre az izzószál feszültségét, valamint magas (az anódhoz viszonyított) feszültséget alkalmazzák; 6 - elektrosztatikus rendszer az elektronok fókuszálására; 7 - anód (antikatód); 8 - elágazó csövek az anódüveg hűtésére szolgáló folyóvíz be- és kimenetére.
3. melléklet
Moseley diagram
Moseley diagram a karakterisztikus röntgensugarak K-, L- és M-sorozatához. Az abszcisszán a Z elem sorszáma, az ordináta - ( Val vel a fénysebesség).
4. függelék
Ionizációs kamra.
1. ábra. Hengeres ionizációs kamra szakasza: 1 - a kamra hengeres teste, amely negatív elektródaként szolgál; 2 - pozitív elektródaként szolgáló hengeres rúd; 3 - szigetelők.
Rizs. 2. Az áramionizációs kamra bekapcsolásának sémája: V - feszültség a kamra elektródáin; A G egy galvanométer, amely az ionizációs áramot méri.
Rizs. 3. Az ionizációs kamra áram-feszültség karakterisztikája.
Rizs. 4. Az impulzusos ionizációs kamra bekapcsolásának sémája: C - a gyűjtőelektróda kapacitása; R az ellenállás.
5. melléklet
Szcintillációs számláló.
A szcintillációs számláló vázlata: fénykvantumok (fotonok) "kiütik" az elektronokat a fotokatódból; dinódáról dinódára haladva az elektronlavina megsokszorozódik.
6. függelék
Geiger-Muller számláló.
Rizs. 1. Üveg Geiger-Muller számláló vázlata: 1 - hermetikusan zárt üvegcső; 2 - katód (vékony rézréteg rozsdamentes acél csövön); 3 - a katód kimenete; 4 - anód (vékony feszített szál).
Rizs. 2. A Geiger-Muller számláló bekapcsolásának sémája.
Rizs. 3. A Geiger-Muller számláló számlálási karakterisztikája.
7. melléklet
arányos számláló.
Egy arányos számláló sémája: a - elektronsodródási régió; b - a gázerősítés területe.
8. függelék
Félvezető detektorok
Félvezető detektorok; az érzékeny területet keltetés jelzi; n - elektronikus vezetőképességű félvezető tartománya, p - lyukkal, i - belső vezetőképességű; a - szilícium felületi gát detektor; b - drift germánium-lítium síkdetektor; c - germánium-lítium koaxiális detektor.
ELŐADÁS
RÖNTG-SUGÁRZÁS
A röntgensugarak természete
Bremsstrahlung X-ray, spektrális tulajdonságai.
Jellegzetes röntgensugárzás (áttekintéshez).
A röntgensugárzás kölcsönhatása az anyaggal.
A röntgensugarak orvosi felhasználásának fizikai alapja.
A röntgensugarakat (röntgensugarak) K. Roentgen fedezte fel, aki 1895-ben az első fizikai Nobel-díjas lett.
A röntgensugarak természete
röntgensugárzás - 80-10-5 nm hosszúságú elektromágneses hullámok. A hosszúhullámú röntgensugárzást rövidhullámú UV-sugárzás, a rövidhullámú röntgensugarakat pedig a hosszúhullámú sugárzás borítja.
A röntgensugarakat röntgencsövekben állítják elő. 1. ábra.
K - katód
1 - elektronsugár
2 - Röntgensugárzás
Rizs. 1. Röntgencsöves készülék.
A cső egy üveglombik (esetleg nagy vákuummal: a nyomás benne kb. 10-6 Hgmm), két elektródával: az A anóddal és a K katóddal, amelyre U nagy feszültséget (több ezer voltot) kapcsolunk. . A katód elektronforrás (a termikus emisszió jelensége miatt). Az anód egy fémrúd, amelynek ferde felülete van, hogy a keletkező röntgensugárzást a cső tengelyéhez képest szögben irányítsa. Erősen hővezető anyagból készült, hogy eltávolítsa az elektronbombázás során keletkező hőt. A ferde végén egy tűzálló fémből (például wolframból) készült lemez található.
Az anód erős felmelegedése annak a ténynek köszönhető, hogy a katódsugárban lévő elektronok fő száma, miután az anódot eltalálta, számos ütközést tapasztal az anyag atomjaival, és sok energiát ad át nekik.
Nagy feszültség hatására a forró katódszál által kibocsátott elektronok nagy energiákra gyorsulnak fel. Egy elektron mozgási energiája mv 2 /2. Ez egyenlő azzal az energiával, amelyet a cső elektrosztatikus mezőjében való mozgás során nyer:
mv 2 /2 = eU(1)
ahol m, e az elektron tömege és töltése, U a gyorsító feszültség.
A bremsstrahlung röntgensugarak megjelenéséhez vezető folyamatok az anód anyagában az elektronok intenzív lelassulásának tulajdoníthatók az atommag és az atomelektronok elektrosztatikus tere által.
Az eredet mechanizmusa a következőképpen ábrázolható. A mozgó elektronok olyan áramok, amelyek saját mágneses mezőt alkotnak. Az elektronlassulás az áramerősség csökkenése és ennek megfelelően a mágneses tér indukciójának megváltozása, amely váltakozó elektromos tér megjelenését okozza, pl. elektromágneses hullám megjelenése.
Így amikor egy töltött részecske az anyagba repül, lelassul, elveszíti energiáját és sebességét, és elektromágneses hullámokat bocsát ki.
A röntgensugárzás spektrális tulajdonságai .
Tehát az anód anyagában bekövetkező elektronlassulás esetén bremsstrahlung sugárzás.
A bremsstrahlung spektrum folytonos. Ennek oka a következő.
Amikor az elektronok lelassulnak, mindegyikük rendelkezik az anód felmelegítésére használt energia egy részével (E 1 = Q), másik részével egy röntgenfoton létrehozására (E 2 = hv), egyébként eU = hv + Q. ezek aránya véletlenszerű.
Így a röntgensugárzás folytonos spektruma sok elektron lassulása miatt jön létre, amelyek mindegyike egy-egy szigorúan meghatározott értékű röntgenkvantum hv (h)-t bocsát ki. Ennek a kvantumnak az értéke különböző a különböző elektronoknál. A röntgenenergia-fluxus függése a hullámhossztól, i.e. a röntgenspektrum a 2. ábrán látható.
2. ábra. Bremsstrahlung spektrum: a) különböző U feszültségeknél a csőben; b) a katód különböző T hőmérsékletein.
A rövidhullámú (kemény) sugárzásnak nagyobb a behatoló ereje, mint a hosszú hullámú (lágy) sugárzásnak. A lágy sugárzást erősebben nyeli el az anyag.
A rövid hullámhosszak oldaláról a spektrum egy bizonyos m i n hullámhosszon hirtelen véget ér. Ilyen rövid hullámhosszú fékezés akkor következik be, amikor az elektron által a gyorsuló térben felvett energia teljesen átalakul fotonenergiává (Q = 0):
eU = hv max = hc/ min , min = hc/(eU), (2)
min (nm) = 1,23/UkV
A sugárzás spektrális összetétele a röntgencső feszültségétől függ, a feszültség növekedésével a m i n értéke a rövid hullámhosszok felé tolódik el (2a. ábra).
Amikor a katód izzásának T hőmérséklete megváltozik, az elektronemisszió nő. Következésképpen a csőben az I áram növekszik, de a sugárzás spektrális összetétele nem változik (2b. ábra).
A bremsstrahlung Ф energiaáram egyenesen arányos az anód és a katód közötti U feszültség négyzetével, a csőben lévő I áramerősséggel és az anódanyag Z rendszámával:
Ф = kZU 2 I. (3)
ahol k \u003d 10 -9 W / (V 2 A).
Jellegzetes röntgenfelvételek (az ismerkedéshez).
A röntgencső feszültségének növelése ahhoz a tényhez vezet, hogy a folyamatos spektrum hátterében egy vonal jelenik meg, amely megfelel a jellemző röntgensugárzásnak. Ez a sugárzás az anód anyagára jellemző.
Előfordulásának mechanizmusa a következő. Nagy feszültségen a gyorsított elektronok (nagy energiával) mélyen behatolnak az atomba, és kiütik az elektronokat annak belső rétegeiből. A felsőbb szintek elektronjai szabad helyekre jutnak el, aminek következtében jellegzetes sugárzású fotonok bocsátanak ki.
A jellegzetes röntgensugárzás spektruma eltér az optikai spektrumoktól.
- Egyöntetűség.
A karakterisztikus spektrumok egységessége abból adódik, hogy a különböző atomok belső elektronrétegei azonosak, és csak energetikailag térnek el az atommagoktól érkező erőhatás miatt, amely az elemszám növekedésével növekszik. Ezért a karakterisztikus spektrumok a növekvő nukleáris töltéssel a magasabb frekvenciák felé tolódnak el. Ezt kísérletileg megerősítette a Roentgen egyik alkalmazottja - Moseley, aki 33 elemnél mért röntgen átmeneti frekvenciákat. Ők alkották a törvényt.
MOSELY TÖRVÉNYE – a jellemző sugárzás frekvenciájának négyzetgyöke az elem sorszámának lineáris függvénye:
= A (Z - B), (4)
ahol v a spektrumvonal frekvenciája, Z a kibocsátó elem rendszáma. A, B állandók.
A Moseley-törvény jelentősége abban rejlik, hogy ezzel a függéssel a röntgenvonal mért frekvenciájából pontosan meghatározható a vizsgált elem rendszáma. Ez nagy szerepet játszott az elemek periódusos rendszerben való elhelyezésében.
Függetlenség a kémiai vegyülettől.
Egy atom jellegzetes röntgenspektruma nem függ attól a kémiai vegyülettől, amelyben az elem atomja szerepel. Például egy oxigénatom röntgenspektruma azonos az O 2, H 2 O esetében, míg ezeknek a vegyületeknek az optikai spektruma eltérő. Az atom röntgenspektrumának ez a tulajdonsága volt az alapja a névnek " jellemző sugárzás".
A röntgensugárzás kölcsönhatása az anyaggal
A röntgensugárzás tárgyakra gyakorolt hatását a röntgensugárzás kölcsönhatásának elsődleges folyamatai határozzák meg. foton elektronokkal atomok és anyagmolekulák.
Röntgensugárzás az anyagban elnyelt vagy szertefoszlik. Ebben az esetben különféle folyamatok léphetnek fel, amelyeket a röntgensugárzás fotonenergiájának hv és az ionizációs energiának Аu aránya határoz meg (az ionizációs energia Аu az az energia, amely az atomból vagy molekulából a belső elektronok eltávolításához szükséges).
a) Koherens szóródás(hosszúhullámú sugárzás szórása) akkor következik be, amikor az összefüggés
A fotonoknál az elektronokkal való kölcsönhatás miatt csak a mozgás iránya változik (3a. ábra), de a hv energia és a hullámhossz nem változik (ezért ezt a szórást ún. összefüggő). Mivel a foton és az atom energiája nem változik, a koherens szórás nem érinti a biológiai objektumokat, de a röntgensugárzás elleni védelem kialakításakor figyelembe kell venni a sugár elsődleges irányának megváltoztatásának lehetőségét.
b) fotoelektromos hatás akkor történik, amikor
Ebben az esetben két eset valósítható meg.
A foton elnyelődik, az elektron leválik az atomról (3b. ábra). Ionizáció lép fel. A levált elektron kinetikus energiát szerez: E k \u003d hv - A és. Ha a kinetikus energia nagy, akkor az elektron ütközéssel ionizálhatja a szomszédos atomokat, újakat képezve. másodlagos elektronok.
A foton elnyelődik, de energiája nem elegendő az elektron leválásához, ill atom vagy molekula gerjesztése(3c. ábra). Ez gyakran egy foton későbbi kibocsátásához vezet a látható sugárzási tartományban (röntgen lumineszcencia), és a szövetekben - a molekulák aktiválásához és fotokémiai reakciókhoz. A fotoelektromos hatás főleg a magas Z-értékű atomok belső héjának elektronjain jelentkezik.
ban ben) Inkoherens szóródás(Compton-effektus, 1922) akkor fordul elő, ha a foton energiája sokkal nagyobb, mint az ionizációs energia
Ebben az esetben az elektron leválik az atomról (az ilyen elektronokat nevezzük visszapattanó elektronok), némi E k mozgási energiára tesz szert, magának a fotonnak az energiája csökken (4d. ábra):
hv=hv" + A és + E k. (5)
Az így létrejövő megváltozott frekvenciájú (hosszúságú) sugárzást ún másodlagos, minden irányba szétszóródik.
A visszapattanó elektronok, ha elegendő mozgási energiával rendelkeznek, ütközéssel ionizálhatják a szomszédos atomokat. Így az inkoherens szórás következtében másodlagos szórt röntgensugárzás keletkezik, és az anyag atomjai ionizálódnak.
Ezek az (a, b, c) folyamatok számos későbbi folyamatot okozhatnak. Például (3d. ábra), ha a fotoelektromos hatás során a belső héjakon elektronok leválnak az atomról, akkor helyükön magasabb szintek elektronjai léphetnek át, amihez az anyag másodlagos karakterisztikus röntgensugárzása társul. A másodlagos sugárzás fotonjai, amelyek kölcsönhatásba lépnek a szomszédos atomok elektronjaival, másodlagos jelenségeket okozhatnak.
koherens szóródás
uh 
energia és hullámhossz változatlan marad
fotoelektromos hatás
foton elnyelődik, e - leválik az atomról - ionizáció
hv \u003d A és + E to
atom A foton abszorpciója hatására gerjesztődik, R röntgenlumineszcencia
összefüggéstelen szóródás
hv \u003d hv "+ A és + E a
másodlagos folyamatok a fotoelektromos hatásban
Rizs. 3 A röntgensugárzás anyaggal való kölcsönhatásának mechanizmusai
A röntgensugarak orvosi felhasználásának fizikai alapja
Amikor a röntgensugárzás egy testre esik, az enyhén visszaverődik a felületéről, de főként mélyen behatol, míg részben felszívódik és szétszóródik, részben pedig áthalad.
A gyengülés törvénye.
A röntgensugár a törvény szerint gyengül az anyagban:
F \u003d F 0 e - x (6)
ahol lineáris gyengítési együttható, ami lényegében az anyag sűrűségétől függ. Ez egyenlő a koherens szórás 1, az inkoherens 2 és a fotoelektromos hatás 3 három tagjának összegével:
= 1 + 2 + 3 . (7)
Az egyes tagok hozzájárulását a fotonenergia határozza meg. Az alábbiakban felsoroljuk ezen folyamatok arányait a lágy szövetekre (vízre).
|
Energia, keV |
fotoelektromos hatás |
Compton - hatás |
Élvezd tömegcsillapítási együttható, amely nem függ az anyag sűrűségétől :
m = /. (nyolc)
A tömegcsillapítási együttható a foton energiájától és az elnyelő anyag rendszámától függ:
m = k 3 Z 3 . (9)
A csont és a lágyszövet (víz) tömegcsillapítási együtthatói eltérőek: m csont / m víz = 68.
Ha egy inhomogén testet helyezünk a röntgensugárzás útjába, és elé egy fluoreszkáló képernyőt, akkor ez a sugárzást elnyelő és csillapító test árnyékot képez a képernyőn. Ennek az árnyéknak a természete alapján meg lehet ítélni a testek alakját, sűrűségét, szerkezetét és sok esetben természetét. Azok. a különböző szövetek röntgensugárzás abszorpciójának jelentős különbsége lehetővé teszi a belső szervek képének megtekintését az árnyékvetítésben.
Ha a vizsgált szerv és a környező szövetek egyformán gyengítik a röntgensugárzást, akkor kontrasztanyagokat használnak. Így például a gyomrot és a beleket bárium-szulfát (BaSO 4 ) pépes tömegével megtöltve látható az árnyékképük (a csillapítási együtthatók aránya 354).
Használata az orvostudományban.
Az orvostudományban 60-100-120 keV fotonenergiájú röntgensugárzást használnak diagnosztikára, 150-200 keV terápiára.
Röntgen diagnosztika – Betegségek felismerése a test röntgensugárzással történő átvilágításával.
A röntgendiagnosztikát különféle lehetőségekben használják, amelyeket alább ismertetünk.
Fluoroszkópiával a röntgencső a páciens mögött található. Előtte egy fluoreszkáló képernyő. Árnyék (pozitív) kép látható a képernyőn. Minden egyes esetben a sugárzás megfelelő keménységét úgy választják meg, hogy az áthaladjon a lágy szöveteken, de a sűrűek kellően elnyeljék. Ellenkező esetben egységes árnyékot kapunk. A képernyőn a szív, a bordák sötéten láthatók, a tüdő világos.
Amikor a radiográfia a tárgyat egy kazettára helyezik, amely egy speciális fényképészeti emulzióval ellátott filmet tartalmaz. A röntgencsövet a tárgy fölé helyezik. Az így kapott röntgenfelvétel negatív képet ad, i.e. az átvilágítás során megfigyelt képpel ellentétben. Ennél a módszernél nagyobb a kép tisztasága, mint az (1)-ben, ezért olyan részletek figyelhetők meg, amelyeket átvilágítva nehéz látni.
Ennek a módszernek ígéretes változata a röntgen tomográfiaés "gépi verzió" - számítógép tomográfia.
3. Fluoroszkópiával, Egy érzékeny kis formátumú filmen a nagy képernyőről érkező kép rögzítve van. Megtekintéskor egy speciális nagyítón vizsgálják a képeket.
Röntgenterápia- röntgen alkalmazása a rosszindulatú daganatok elpusztítására.
A sugárzás biológiai hatása megzavarja a létfontosságú tevékenységet, különösen a gyorsan szaporodó sejteket.
SZÁMÍTÓGÉPES TOMOGRÁFIA (CT)
A röntgen-számítógépes tomográfia módszere a páciens testének egy bizonyos szakaszáról készült kép rekonstrukcióján alapul, ennek a szakasznak a nagyszámú, különböző szögekből készült röntgen vetületének regisztrálásával. Az ezeket a vetületeket regisztráló érzékelők információi bejutnak a számítógépbe, amely egy speciális program szerint kiszámítja terjesztés szorosminta nagysága a vizsgált részben, és megjeleníti a képernyőn. A páciens testmetszetéről így kapott képet kiváló áttekinthetőség és magas információtartalom jellemzi. A program lehetővé teszi növekedés kép kontraszt ban ben tucatszor, sőt százszor. Ez kibővíti a módszer diagnosztikai lehetőségeit.
Videographers (digitális röntgen képfeldolgozó készülékek) a modern fogászatban.
A fogászatban a röntgenvizsgálat a fő diagnosztikai módszer. A röntgendiagnosztikát azonban számos hagyományos szervezeti és technikai sajátosság miatt nem kellően kényelmessé teszi mind a páciens, mind a fogorvosi rendelők számára. Ez mindenekelőtt a páciensnek az ionizáló sugárzással való érintkezésének szükségessége, amely gyakran jelentős sugárterhelést okoz a szervezetben, ez egyben a fotoeljárás igénye is, ebből következően a fotoreagensek, pl. mérgezőek. Ez végül egy terjedelmes archívum, nehéz mappák és borítékok röntgenfilmekkel.
Ráadásul a fogászat jelenlegi fejlettsége nem teszi elegendővé a röntgenfelvételek emberi szem általi szubjektív értékelését. Mint kiderült, a röntgenfelvételen található különféle szürkeárnyalatok közül a szem csak 64-et észlel.
Nyilvánvalóan más megoldásokra van szükség ahhoz, hogy tiszta és részletes képet kapjunk a dentoalveoláris rendszer keményszöveteiről minimális sugárterhelés mellett. A keresés az úgynevezett radiográfiai rendszerek, a videográfusok - digitális radiográfiai rendszerek létrehozásához vezetett.
Műszaki részletek nélkül az ilyen rendszerek működési elve a következő. A röntgensugárzás nem fényérzékeny filmen, hanem speciális intraorális érzékelőn (speciális elektronikus mátrixon) jut be a tárgyon keresztül. A mátrix megfelelő jelét egy digitalizáló eszközre (analóg-digitális konverter, ADC) továbbítják, amely azt digitális formává alakítja és csatlakoztatja a számítógéphez. Speciális szoftverek röntgenképet építenek a számítógép képernyőjére, és lehetővé teszik annak feldolgozását, merev vagy rugalmas adathordozóra (merevlemezre, hajlékonylemezre) mentését, képként fájlként történő kinyomtatását.
Egy digitális rendszerben a röntgenkép különböző digitális szürkeárnyalatos értékekkel rendelkező pontok gyűjteménye. A program által biztosított információmegjelenítés-optimalizálás lehetővé teszi, hogy viszonylag alacsony sugárzási dózis mellett optimális keretet kapjunk fényerő és kontraszt tekintetében.
A modern rendszerekben, amelyeket például a Trophy (Franciaország) vagy a Schick (USA) hozott létre, 4096 szürke árnyalatot használnak a keret kialakításához, az expozíciós idő a vizsgált tárgytól függ, és átlagosan század-tizede a második, a sugárterhelés csökkenése a filmhez viszonyítva – akár 90%-kal az intraorális rendszerek esetében, akár 70%-kal a panoráma videósok esetében.
A képek feldolgozása során a videósok lehetővé teszik:
Szerezzen pozitív és negatív képeket, hamis színes képeket, dombornyomott képeket.
Növelje a kontrasztot és nagyítsa fel a kép érdekes területét.
Felméri a fogszövetek és csontszerkezetek sűrűségében bekövetkező változásokat, szabályozza a csatornatömés egyenletességét.
Endodontiában bármilyen görbületű csatorna hosszát, sebészetben pedig 0,1 mm-es pontossággal válassza ki az implantátum méretét.
Az egyedülálló fogszuvasodás érzékelő rendszer mesterséges intelligencia elemekkel a kép elemzése során lehetővé teszi a foltos stádiumban lévő fogszuvasodás, a gyökérszuvasodás és a rejtett szuvasodás észlelését.
Az „F” a (3) képletben a kisugárzott hullámhosszok teljes tartományára utal, és gyakran „Integrális energiafluxusnak” is nevezik.
A röntgensugarak alapvető tulajdonságainak felfedezése és érdeme joggal illeti Wilhelm Conrad Roentgen német tudóst. A röntgensugarak általa felfedezett csodálatos tulajdonságai azonnal hatalmas visszhangot kaptak a tudományos világban. Bár akkor, 1895-ben, a tudós alig tudta elképzelni, milyen hasznot, néha kárt is hozhat a röntgensugárzás.
Ebben a cikkben nézzük meg, hogyan hat az ilyen típusú sugárzás az emberi egészségre.
Mi az a röntgensugárzás
Az első kérdés, ami érdekelte a kutatót, az volt, hogy mi az a röntgensugárzás? Számos kísérlet tette lehetővé annak igazolását, hogy 10-8 cm hullámhosszú elektromágneses sugárzásról van szó, amely az ultraibolya és a gamma sugárzás között köztes helyet foglal el.
Röntgensugarak alkalmazása
A titokzatos röntgensugarak pusztító hatásának mindezen vonatkozásai egyáltalán nem zárják ki alkalmazásuk meglepően kiterjedt vonatkozásait. Hol használják a röntgensugarakat?
- Molekulák és kristályok szerkezetének tanulmányozása.
- Röntgen hibafelismerés (iparban, termékek hibáinak felderítése).
- Az orvosi kutatás és terápia módszerei.
A röntgensugárzás legfontosabb alkalmazásai e hullámok teljes tartományának igen rövid hullámhossza és egyedi tulajdonságai miatt váltak lehetővé.
Mivel minket érdekel a röntgensugarak hatása azokra az emberekre, akik csak orvosi vizsgálat vagy kezelés során találkoznak velük, ezért csak a röntgensugárzás ezen alkalmazási területét vesszük figyelembe.
A röntgen alkalmazása az orvostudományban
Felfedezésének különleges jelentősége ellenére Roentgen nem szerzett szabadalmat a használatára, így felbecsülhetetlen ajándék az egész emberiség számára. Már az első világháborúban elkezdték használni a röntgen egységeket, amelyek lehetővé tették a sebesültek gyors és pontos diagnosztizálását. Most megkülönböztethetjük a röntgensugarak alkalmazásának két fő területét az orvostudományban:
- Röntgendiagnosztika;
- röntgenterápia.
Röntgen diagnosztika
A röntgendiagnosztikát különféle lehetőségekben használják:
Vessünk egy pillantást e módszerek közötti különbségre.
Mindezek a diagnosztikai módszerek a röntgensugárzás filmet megvilágító képességén, valamint a szövetek és a csontváz eltérő áteresztőképességén alapulnak.
Röntgenterápia
A röntgensugárzásnak a szövetekre gyakorolt biológiai hatását a gyógyászatban daganatok kezelésére használják. Ennek a sugárzásnak az ionizáló hatása legaktívabban a gyorsan osztódó sejtekre gyakorolt hatásban nyilvánul meg, amelyek a rosszindulatú daganatok sejtjei.
Ugyanakkor tisztában kell lennie a sugárkezelést elkerülhetetlenül kísérő mellékhatásokkal is. A helyzet az, hogy a vérképző, az endokrin és az immunrendszer sejtjei is gyorsan osztódnak. A rájuk gyakorolt negatív hatás sugárbetegség jeleit idézi elő.
A röntgensugárzás hatása az emberre
Nem sokkal a röntgensugarak figyelemre méltó felfedezése után felfedezték, hogy a röntgensugarak hatással vannak az emberre.
Ezeket az adatokat kísérleti állatokon végzett kísérletekben szerezték be, azonban a genetikusok szerint hasonló hatások vonatkozhatnak az emberi szervezetre is.
A röntgensugárzás hatásainak vizsgálata az elfogadható sugárdózisokra vonatkozó nemzetközi szabványok kidolgozásához vezetett.
A röntgensugárzás dózisai a röntgendiagnosztikában
A röntgenszoba meglátogatása után sok beteg aggódik – hogyan hat az egészségére a kapott sugárdózis?
A test általános besugárzásának dózisa az eljárás természetétől függ. A kényelem kedvéért összehasonlítjuk a kapott dózist a természetes expozícióval, amely az embert egész életében elkíséri.
- Röntgen: mellkas - a kapott sugárdózis 10 napos háttérexpozíciónak felel meg; felső gyomor és vékonybél - 3 év.
- A hasüreg és a medence, valamint az egész test számítógépes tomográfiája - 3 év.
- Mammográfia - 3 hónap.
- A végtagok radiográfiája gyakorlatilag ártalmatlan.
- A fogászati röntgenfelvételek tekintetében a sugárdózis minimális, mivel a pácienst keskeny, rövid sugárzási idejű röntgensugár éri.
Ezek a sugárdózisok megfelelnek az elfogadható normáknak, de ha a páciens szorongást érez a röntgenfelvétel előtt, joga van speciális védőkötényt kérni.
Terhes nők röntgensugárzásának kitettsége
Minden személynek ismételten röntgenvizsgálatot kell végeznie. De van egy szabály - ez a diagnosztikai módszer nem írható elő terhes nők számára. A fejlődő embrió rendkívül sérülékeny. A röntgensugarak kromoszóma-rendellenességeket okozhatnak, és ennek következtében fejlődési rendellenességekkel küzdő gyermekek születhetnek. A legsebezhetőbb ebből a szempontból a legfeljebb 16 hétig tartó terhességi kor. Ezenkívül a jövő baba számára a legveszélyesebb a gerinc, a medence és a hasi régió röntgenfelvétele.
Ismerve a röntgensugarak terhességre gyakorolt káros hatását, az orvosok minden lehetséges módon kerülik annak használatát a nő életének ebben a döntő szakaszában.
A röntgensugárzásnak azonban vannak mellékforrásai:
- elektronmikroszkópok;
- színes TV kineszkópok stb.
A kismamáknak tisztában kell lenniük az általuk jelentett veszélyekkel.
Szoptató anyák számára a radiodiagnózis nem veszélyes.
Mit kell tenni röntgen után
A röntgensugárzás minimális hatásainak elkerülése érdekében néhány egyszerű lépést megtehet:
- röntgen után igyon egy pohár tejet - kis dózisú sugárzást eltávolít;
- nagyon praktikus egy pohár száraz bor vagy szőlőlé;
- az eljárás után bizonyos idővel célszerű növelni a magas jódtartalmú élelmiszerek (tenger gyümölcsei) arányát.
De nincs szükség orvosi eljárásokra vagy speciális intézkedésekre a sugárzás eltávolításához a röntgen után!
A röntgensugárzásnak való kitettség kétségtelenül súlyos következményei ellenére az orvosi vizsgálatok során nem szabad túlbecsülni a veszélyüket - csak a test bizonyos területein és nagyon gyorsan végzik el. Ezek előnyei sokszor meghaladják ennek az eljárásnak az emberi testre gyakorolt kockázatát.
A röntgensugárzás (a röntgensugárzás szinonimája) széles hullámhossz-tartományú (8·10-6 és 10-12 cm között). Röntgensugárzás akkor következik be, amikor a töltött részecskék, leggyakrabban az elektronok, lelassulnak az anyag atomjainak elektromos mezőjében. A keletkező kvantumok különböző energiájúak, és folytonos spektrumot alkotnak. A maximális fotonenergia egy ilyen spektrumban megegyezik a beeső elektronok energiájával. Ebben (lásd) a röntgenkvantumok kiloelektron-voltban kifejezett maximális energiája számszerűen megegyezik a csőre adott feszültség kilovoltban kifejezett nagyságával. Amikor áthaladnak egy anyagon, a röntgensugarak kölcsönhatásba lépnek az atomjainak elektronjaival. A 100 keV-ig terjedő energiájú röntgenkvantumok esetében a kölcsönhatás legjellemzőbb típusa a fotoelektromos hatás. Egy ilyen kölcsönhatás eredményeként a kvantumenergiát teljesen arra fordítják, hogy kihúzzanak egy elektront az atomi héjból, és kinetikus energiát adnak neki. A röntgenkvantum energiájának növekedésével a fotoelektromos hatás valószínűsége csökken, és a kvantumoknak a szabad elektronokon való szóródásának folyamata, az úgynevezett Compton-effektus válik uralkodóvá. Egy ilyen kölcsönhatás eredményeként egy szekunder elektron is keletkezik, és emellett egy kvantum is kirepül, amelynek energiája kisebb, mint az elsődleges kvantum energiája. Ha egy röntgenkvantum energiája meghaladja az egy megaelektronvoltot, akkor létrejöhet az úgynevezett párosítási effektus, amelyben elektron és pozitron keletkezik (lásd). Következésképpen egy anyagon áthaladva a röntgensugárzás energiája csökken, azaz intenzitása csökken. Mivel az alacsony energiájú kvantumok abszorpciója nagyobb valószínűséggel történik, a röntgensugárzás nagyobb energiájú kvantumokkal gazdagodik. A röntgensugárzásnak ezt a tulajdonságát a kvantumok átlagos energiájának növelésére, azaz merevségének növelésére használják. A röntgensugárzás keménységének növelése speciális szűrők segítségével érhető el (lásd). A röntgensugárzást röntgendiagnosztikára használják (lásd) és (lásd). Lásd még: Ionizáló sugárzás.
Röntgensugárzás (szinonimája: röntgensugarak, röntgensugarak) - 250-0,025 A hullámhosszú (vagy 5 10 -2 és 5 10 2 keV közötti energiakvantumok) elektromágneses kvantumsugárzás. 1895-ben V. K. Roentgen fedezte fel. Az elektromágneses sugárzásnak a röntgensugárzással szomszédos spektrális tartományát, amelynek energiakvantumjai meghaladják az 500 keV-ot, gamma-sugárzásnak nevezzük (lásd); sugárzás, amelynek energiakvantumjai 0,05 keV alatt vannak, ultraibolya sugárzás (lásd).
Így az elektromágneses sugárzás hatalmas spektrumának viszonylag kis részét képviselve, amely magában foglalja mind a rádióhullámokat, mind a látható fényt, a röntgensugárzás, mint minden elektromágneses sugárzás, fénysebességgel terjed (kb. 300 ezer km/s vákuumban). ) és egy λ hullámhossz (az a távolság, amelyen keresztül a sugárzás egy rezgésperiódusban terjed). A röntgensugárzásnak számos egyéb hullámtulajdonsága is van (törés, interferencia, diffrakció), de ezeket sokkal nehezebb megfigyelni, mint a hosszabb hullámhosszú sugárzásoknál: látható fény, rádióhullámok.
Röntgen-spektrumok: a1 - folytonos bremsstrahlung spektrum 310 kV-on; a - folytonos bremsstrahlung spektrum 250 kV-on, a1 - 1 mm Cu-val szűrt spektrum, a2 - 2 mm Cu-val szűrt spektrum, b - Volfrámvezeték K-sorozata.
A röntgensugarak előállításához röntgencsöveket használnak (lásd), amelyekben sugárzás keletkezik, amikor a gyors elektronok kölcsönhatásba lépnek az anód anyag atomjaival. A röntgensugárzásnak két típusa van: bremsstrahlung és karakterisztikus. A Bremsstrahlung röntgensugárzás, amelynek folytonos spektruma van, hasonló a közönséges fehér fényhez. Az intenzitás hullámhossztól függő eloszlását (ábra) egy maximummal rendelkező görbe ábrázolja; a hosszú hullámok irányában a görbe enyhén, a rövid hullámok irányában meredeken hullik le, és egy bizonyos hullámhosszon (λ0) leszakad, amit a folytonos spektrum rövid hullámhossz határának nevezünk. A λ0 értéke fordítottan arányos a cső feszültségével. A Bremsstrahlung a gyors elektronok és az atommagok kölcsönhatásából adódik. A bremsstrahlung intenzitás egyenesen arányos az anódáram erősségével, a csőfeszültség négyzetével és az anód anyagának rendszámával (Z).
Ha a röntgencsőben felgyorsított elektronok energiája meghaladja az anódanyagra vonatkozó kritikus értéket (ezt az energiát a Vcr csőfeszültség határozza meg, amely kritikus az anyag számára), akkor karakterisztikus sugárzás lép fel. A karakterisztikus spektrum vonal, spektrális vonalai sorozatot alkotnak, amelyet K, L, M, N betűkkel jelölünk.
A K sorozat a legrövidebb hullámhossz, az L sorozat a hosszabb hullámhosszú, az M és N sorozat csak nehéz elemekben figyelhető meg (a volfrám Vcr a K sorozatánál 69,3 kv, az L sorozatnál - 12,1 kv). A jellemző sugárzás a következőképpen jön létre. A gyors elektronok kiütik az atomi elektronokat a belső héjakból. Az atom gerjesztődik, majd visszatér az alapállapotba. Ilyenkor a külső, kevésbé kötött héjak elektronjai kitöltik a belső héjakban felszabaduló tereket, és a gerjesztett és alapállapotú atom energiáinak különbségével megegyező energiájú karakterisztikus sugárzású fotonok bocsátanak ki. Ennek a különbségnek (és így a foton energiájának) van egy bizonyos értéke, amely minden elemre jellemző. Ez a jelenség az elemek röntgen-spektrumanalízisének hátterében. Az ábra a volfrám vonalspektrumát mutatja a folytonos fékezési spektrum hátterében.
A röntgencsőben felgyorsított elektronok energiája szinte teljes egészében hőenergiává alakul (ilyenkor az anód erősen felmelegszik), ennek csak jelentéktelen része (100 kV-hoz közeli feszültségen kb. 1%) alakul át bremsstrahlung energiává. .
A röntgensugarak alkalmazása az orvostudományban a röntgensugárzás anyag általi abszorpciójának törvényein alapul. A röntgensugárzás abszorpciója teljesen független az abszorber anyag optikai tulajdonságaitól. A röntgenszobákban a személyzet védelmére használt színtelen és átlátszó ólomüveg szinte teljesen elnyeli a röntgensugárzást. Ezzel szemben a fény számára nem átlátszó papírlap nem gyengíti a röntgensugárzást.
A homogén (azaz egy bizonyos hullámhosszúságú) röntgensugár intenzitása egy abszorberrétegen áthaladva egy exponenciális törvény (e-x) szerint csökken, ahol e a természetes logaritmusok alapja (2,718), és az x kitevő egyenlő a tömegcsillapítási együttható (μ / p) cm 2 /g per abszorber vastagság szorzata g / cm 2 -ben (itt p az anyag sűrűsége g / cm 3 -ben). A röntgensugárzást a szórás és az abszorpció is gyengíti. Ennek megfelelően a tömegcsillapítási együttható a tömegelnyelési és szórási együtthatók összege. A tömegabszorpciós együttható meredeken növekszik az abszorber atomszámának (Z) növekedésével (arányos a Z3-mal vagy Z5-tel) és a hullámhossz növekedésével (arányos a λ3-mal). Ez a hullámhossztól való függés az abszorpciós sávokon belül figyelhető meg, amelyek határain az együttható ugrásokat mutat.
A tömegszórási együttható az anyag atomszámának növekedésével növekszik. λ≥0,3Å esetén a szórási együttható nem függ a hullámhossztól, λ esetén<0,ЗÅ он уменьшается с уменьшением λ.
Az abszorpciós és szórási együtthatók csökkenése a csökkenő hullámhossz mellett a röntgensugárzás áthatoló erejének növekedését okozza. A csontok tömegabszorpciós együtthatója [a felszívódás főként a Ca 3 (PO 4) 2 -nek köszönhető] csaknem 70-szer nagyobb, mint a lágyszöveteknél, ahol a felszívódás elsősorban a víznek köszönhető. Ez megmagyarázza, hogy a csontok árnyéka miért tűnik ki olyan élesen a röntgenfelvételeken a lágy szövetek hátterében.
Az inhomogén röntgensugár bármilyen közegen keresztül történő terjedése az intenzitás csökkenésével együtt a spektrális összetétel változásával, a sugárzás minőségének megváltozásával jár: a spektrum hosszúhullámú része abszorbeálódik a rövidhullámú résznél nagyobb mértékben egyenletesebbé válik a sugárzás. A spektrum hosszú hullámhosszú részének kiszűrése lehetővé teszi a mély és a felszíni dózisok arányának javítását az emberi test mélyén elhelyezkedő gócok röntgenterápia során (lásd röntgenszűrők). Az inhomogén röntgensugár minőségének jellemzésére a "fél csillapítási réteg (L)" fogalmát használják - egy anyagréteg, amely felére csillapítja a sugárzást. Ennek a rétegnek a vastagsága a cső feszültségétől, a szűrő vastagságától és anyagától függ. A fél csillapítási rétegek mérésére celofánt (12 keV energiáig), alumíniumot (20-100 keV), rezet (60-300 keV), ólmot és rezet (>300 keV) használnak. A 80-120 kV feszültségen generált röntgensugárzásnál 1 mm réz szűrőképességében 26 mm alumíniumnak, 1 mm ólom 50,9 mm alumíniumnak felel meg.
A röntgensugarak abszorpciója és szórása korpuszkuláris tulajdonságainak köszönhető; A röntgensugarak kölcsönhatásba lépnek az atomokkal, mint a részecskék (részecskék) áramlása - fotonok, amelyek mindegyikének van egy bizonyos energiája (fordítva arányos a röntgensugarak hullámhosszával). A röntgenfotonok energiatartománya 0,05-500 keV.
A röntgensugárzás abszorpciója a fotoelektromos hatásnak köszönhető: a foton elektronhéj általi abszorpciója egy elektron kilökődésével jár együtt. Az atom gerjesztődik, és az alapállapotba visszatérve jellegzetes sugárzást bocsát ki. A kibocsátott fotoelektron a foton összes energiáját elviszi (levonva az atomban lévő elektron kötési energiáját).
A röntgensugárzás szórása a szóróközeg elektronjainak köszönhető. Létezik klasszikus szórás (a sugárzás hullámhossza nem változik, de a terjedés iránya) és a hullámhossz változással járó szórás - a Compton-effektus (a szórt sugárzás hullámhossza nagyobb, mint a beesőé). Ez utóbbi esetben a foton úgy viselkedik, mint egy mozgó labda, és a fotonok szóródása Comnton képletes kifejezése szerint olyan, mint a fotonokkal és elektronokkal való biliárdozás: az elektronnal ütközve a foton átadja neki energiájának egy részét. és szór, mivel már kevesebb energiája van (illetve a szórt sugárzás hullámhossza nő), az elektron visszarúgási energiával repül ki az atomból (ezeket az elektronokat Compton elektronoknak, vagy visszarúgás elektronoknak nevezzük). A röntgenenergia abszorpciója a másodlagos elektronok (Compton - és fotoelektronok) képződése és az ezekhez való energiaátvitel során történik. Az anyag egységnyi tömegére átvitt röntgensugárzás energiája határozza meg a röntgensugárzás elnyelt dózisát. Ennek a dózisnak az egysége 1 rad 100 erg/g-nak felel meg. Az abszorber anyagában elnyelt energia miatt számos olyan másodlagos folyamat játszódik le, amelyek a röntgendozimetria szempontjából fontosak, hiszen ezeken alapulnak a röntgen mérési módszerek. (lásd Dozimetria).
Minden gáz és sok folyadék, félvezető és dielektrikum a röntgensugárzás hatására növeli az elektromos vezetőképességet. A vezetőképességet a legjobb szigetelőanyagok találják meg: paraffin, csillám, gumi, borostyán. A vezetőképesség változása a közeg ionizációjának, azaz a semleges molekulák pozitív és negatív ionokra való szétválásának köszönhető (az ionizációt a másodlagos elektronok állítják elő). A levegőben történő ionizációt a röntgensugárzás expozíciós dózisának (levegőben lévő dózis) meghatározására használják, amelyet röntgenekben mérnek (lásd: Ionizáló sugárzás dózisai). 1 r dózisnál a levegőben elnyelt dózis 0,88 rad.
Röntgensugárzás hatására egy anyag molekuláinak gerjesztése következtében (és az ionok rekombinációja során) sok esetben az anyag látható fénye gerjesztődik. Nagy intenzitású röntgensugárzásnál a levegő, a papír, a paraffin stb. látható izzása figyelhető meg (a fémek kivételek). A látható fény legnagyobb hozamát olyan kristályos foszforok adják, mint a Zn·CdS·Ag-foszfor és mások, amelyeket a fluoroszkópiás képernyőkhöz használnak.
A röntgen hatására különböző kémiai folyamatok is lejátszódhatnak egy anyagban: ezüsthalogenidek lebomlása (röntgenben használt fényképészeti hatás), víz és hidrogén-peroxid vizes oldatának bomlása, celluloid tulajdonságai (zavarosodás és kámfor felszabadulása), paraffin (homályosodás és fehérítés) .
A teljes átalakulás eredményeként a kémiailag inert anyag által elnyelt összes röntgenenergia hővé alakul. Nagyon kis mennyiségű hő mérése rendkívül érzékeny módszereket igényel, de ez a fő módszer a röntgensugárzás abszolút mérésére.
A röntgensugárzás másodlagos biológiai hatásai az orvosi sugárterápia alapját képezik (lásd). A röntgensugárzást, amelynek kvantuma 6-16 keV (effektív hullámhossz 2-5 Å), szinte teljesen elnyeli az emberi test szövetének bőrrétege; határsugaraknak, vagy néha Bucca sugaraknak nevezik (lásd Bucca sugarak). A mélyröntgenterápiához kemény szűrt sugárzást használnak 100-300 keV hatékony energiakvantumokkal.
A röntgensugárzás biológiai hatását nemcsak a röntgenterápia, hanem a röntgendiagnosztika során is figyelembe kell venni, valamint minden egyéb olyan röntgensugárzással való érintkezés esetén, amely sugárvédelem alkalmazását igényli ( lát).
RÖNTG-SUGÁRZÁS
láthatatlan sugárzás, amely képes áthatolni, bár különböző mértékben, minden anyagon. Körülbelül 10-8 cm hullámhosszú elektromágneses sugárzás, a látható fényhez hasonlóan a röntgensugárzás is a fényképészeti film elfeketedését okozza. Ez a tulajdonság nagy jelentőséggel bír az orvostudomány, az ipar és a tudományos kutatás számára. A vizsgált tárgyon áthaladva, majd a filmre esve a röntgensugárzás a belső szerkezetét ábrázolja rajta. Mivel a röntgensugárzás áthatoló ereje különböző anyagoknál eltérő, a tárgy számára kevésbé átlátszó részek világosabb területeket adnak a fényképen, mint azok, amelyeken a sugárzás jól áthatol. Így a csontszövetek kevésbé átlátszóak a röntgensugárzás számára, mint a bőrt és a belső szerveket alkotó szövetek. Ezért a röntgenfelvételen a csontok világosabb területként jelennek meg, és a törési hely, amely a sugárzás számára átlátszóbb, meglehetősen könnyen kimutatható. A röntgensugaras képalkotást a fogászatban is használják a fogszuvasodás és a foggyökerek tályogainak kimutatására, valamint az iparban az öntvények, műanyagok és gumik repedéseinek kimutatására. A röntgensugárzást a kémiában a vegyületek elemzésére, a fizikában pedig a kristályok szerkezetének vizsgálatára használják. A kémiai vegyületen áthaladó röntgensugár jellegzetes másodlagos sugárzást okoz, amelynek spektroszkópiai elemzése lehetővé teszi a vegyész számára a vegyület összetételének meghatározását. Kristályos anyagra eséskor röntgensugarat szórnak szét a kristály atomjai, így tiszta, szabályos folt- és csíkmintázatot adnak a fényképezőlapon, amely lehetővé teszi a kristály belső szerkezetének megállapítását. A röntgensugárzás rákkezelésben való alkalmazása azon a tényen alapul, hogy elpusztítja a rákos sejteket. Ugyanakkor nemkívánatos hatással lehet a normál sejtekre. Ezért rendkívül óvatosan kell eljárni a röntgensugárzás alkalmazásakor. A röntgensugárzást W. Roentgen (1845-1923) német fizikus fedezte fel. Nevét más, ehhez a sugárzáshoz kapcsolódó fizikai kifejezésekben is megörökítették: az ionizáló sugárzás dózisának nemzetközi mértékegységét röntgennek nevezik; a röntgenkészülékkel készített képet röntgenfelvételnek nevezik; A radiológiai gyógyászat azon területét, amely röntgensugárzást használ betegségek diagnosztizálására és kezelésére, radiológiának nevezik. Röntgen 1895-ben fedezte fel a sugárzást, amikor a Würzburgi Egyetem fizikaprofesszora volt. A katódsugarakkal (kisülési csövekben áramló elektronok) végzett kísérletek során észrevette, hogy a vákuumcső közelében elhelyezkedő, kristályos bárium-cianoplatinittal borított képernyő fényesen világít, bár magát a csövet fekete karton borítja. Röntgen megállapította továbbá, hogy az általa felfedezett ismeretlen sugarak, amelyeket röntgensugaraknak nevezett, áthatoló ereje az elnyelő anyag összetételétől függ. Saját kezének csontjait is leképezte úgy, hogy azt egy katódsugár-kisülési cső és egy bárium-cianoplatinittal bevont képernyő közé helyezte. Röntgen felfedezését más kutatók kísérletei követték, akik számos új tulajdonságot és lehetőséget fedeztek fel ennek a sugárzásnak a felhasználására. M. Laue, W. Friedrich és P. Knipping nagyban hozzájárult, akik 1912-ben bemutatták a röntgensugarak diffrakcióját, amikor áthaladnak egy kristályon; W. Coolidge, aki 1913-ban feltalált egy nagy vákuumú röntgencsövet fűtött katóddal; G. Moseley, aki 1913-ban megállapította a sugárzás hullámhossza és egy elem rendszáma közötti kapcsolatot; G. és L. Braggy, akik 1915-ben Nobel-díjat kaptak a röntgendiffrakciós elemzés alapjainak kidolgozásáért.
RÖNTGENSUGÁRZÁS ELÉRÉSE
Röntgensugárzás akkor keletkezik, amikor a nagy sebességgel mozgó elektronok kölcsönhatásba lépnek az anyaggal. Amikor az elektronok bármilyen anyag atomjával ütköznek, gyorsan elveszítik mozgási energiájukat. Ebben az esetben a nagy része hővé alakul, és egy kis része, általában kevesebb, mint 1%, alakul át röntgenenergiává. Ez az energia kvantumok formájában szabadul fel – fotonoknak nevezett részecskék, amelyek energiával rendelkeznek, de nyugalmi tömegük nulla. A röntgenfotonok energiájukban különböznek, ami fordítottan arányos hullámhosszukkal. A röntgensugarak előállításának hagyományos módszerével a hullámhosszok széles tartománya érhető el, amelyet röntgenspektrumnak nevezünk. A spektrum kifejezett komponenseket tartalmaz, amint az az ábrán látható. 1. A széles "kontinuumot" folytonos spektrumnak vagy fehér sugárzásnak nevezzük. A rárakódó éles csúcsokat karakterisztikus röntgen emissziós vonalaknak nevezzük. Bár a teljes spektrum az elektronok anyaggal való ütközésének eredménye, széles részének és vonalainak megjelenési mechanizmusai eltérőek. Egy anyag nagyszámú atomból áll, amelyek mindegyikének van egy atommagja, amelyet elektronhéjak vesznek körül, és egy adott elem atomjának héjában minden egyes elektron egy bizonyos diszkrét energiaszintet foglal el. Általában ezeket a héjakat vagy energiaszinteket a K, L, M stb. szimbólumokkal jelöljük, a maghoz legközelebb eső héjtól kezdve. Amikor egy kellően nagy energiájú beeső elektron ütközik az atomhoz kötött elektronok egyikével, kiüti azt a héjából. Az üres teret egy másik elektron foglalja el a héjból, ami magasabb energiának felel meg. Ez utóbbi többletenergiát bocsát ki röntgenfoton kibocsátásával. Mivel a héjelektronok diszkrét energiaértékkel rendelkeznek, a keletkező röntgenfotonok is diszkrét spektrummal rendelkeznek. Ez bizonyos hullámhosszok éles csúcsainak felel meg, amelyek konkrét értékei a célelemtől függenek. A karakterisztikus vonalak K-, L- és M-sorozatot alkotnak, attól függően, hogy melyik héjból (K, L vagy M) távolították el az elektront. A röntgensugárzás hullámhossza és az atomszám közötti összefüggést Moseley-törvénynek nevezzük (2. ábra).
Ha egy elektron egy viszonylag nehéz atommaggal ütközik, akkor lelassul, és mozgási energiája körülbelül azonos energiájú röntgenfoton formájában szabadul fel. Ha elrepül az atommag mellett, energiájának csak egy részét veszíti el, a többi pedig átkerül az útjába eső atomokhoz. Minden energiaveszteség egy bizonyos energiájú foton kibocsátásához vezet. Megjelenik egy folytonos röntgenspektrum, melynek felső határa a leggyorsabb elektron energiájának felel meg. Ez a folyamatos spektrum kialakulásának mechanizmusa, és a folytonos spektrum határát rögzítő maximális energia (vagy minimális hullámhossz) arányos a gyorsító feszültséggel, amely meghatározza a beeső elektronok sebességét. A spektrumvonalak a bombázott cél anyagát jellemzik, míg a folytonos spektrumot az elektronsugár energiája határozza meg és gyakorlatilag nem függ a célanyagtól. Röntgensugarak nem csak elektronbombázással nyerhetők, hanem a célpont más forrásból származó röntgensugárzással történő besugárzásával is. Ebben az esetben azonban a beeső sugár energiájának nagy része a jellegzetes röntgenspektrumba kerül, és ennek nagyon kis része a folytonos spektrumba. Nyilvánvaló, hogy a beeső röntgensugárnak olyan fotonokat kell tartalmaznia, amelyek energiája elegendő a bombázott elem karakterisztikus vonalainak gerjesztéséhez. A karakterisztikus spektrumra jutó energia magas százaléka kényelmessé teszi ezt a röntgensugaras gerjesztési módszert a tudományos kutatásban.
Röntgencsövek. Ahhoz, hogy az elektronok anyaggal való kölcsönhatásából eredő röntgensugárzást kapjunk, szükség van egy elektronforrásra, a nagy sebességre gyorsító eszközökre, valamint egy olyan célpontra, amely képes ellenállni az elektronbombázásnak és röntgensugárzást előállítani. a kívánt intenzitást. Azt az eszközt, amely mindezzel rendelkezik, röntgencsőnek nevezik. A korai kutatók "mélyvákuum" csöveket használtak, például a mai kisülési csöveket. A vákuum bennük nem volt túl nagy. A kisülési csövek kis mennyiségű gázt tartalmaznak, és ha nagy potenciálkülönbséget alkalmaznak a cső elektródáin, a gázatomok pozitív és negatív ionokká alakulnak. A pozitívak a negatív elektród (katód) felé mozdulnak, és ráesve elektronokat ütnek ki belőle, ezek pedig a pozitív elektród (anód) felé haladnak, és azt bombázva röntgenfoton-folyamot hoznak létre. . A Coolidge által kifejlesztett modern röntgencsőben (3. ábra) az elektronok forrása egy magas hőmérsékletre melegített volfrámkatód. Az elektronokat nagy sebességre gyorsítja az anód (vagy antikatód) és a katód közötti nagy potenciálkülönbség. Mivel az elektronoknak az anódot anélkül kell elérniük, hogy atomokkal ütköznének, nagyon nagy vákuum szükséges, amihez a csövet jól ki kell üríteni. Ez csökkenti a megmaradó gázatomok ionizációjának valószínűségét és az ebből eredő oldaláramokat is.
Az elektronokat a katódot körülvevő speciális alakú elektróda fókuszálja az anódra. Ezt az elektródát fókuszáló elektródának nevezik, és a katóddal együtt alkotja a cső "elektronikus keresőlámpáját". Az elektronbombázásnak kitett anódnak tűzálló anyagból kell készülnie, mivel a bombázó elektronok mozgási energiájának nagy része hővé alakul. Ezenkívül kívánatos, hogy az anód nagy rendszámú anyagból készüljön, hiszen a röntgen hozam az atomszám növekedésével növekszik. Anódanyagként leggyakrabban a 74-es rendszámú volfrámot választják A röntgencsövek kialakítása az alkalmazási feltételektől és követelményektől függően eltérő lehet.
RÖNTGÉRZÉKELÉS
A röntgensugarak kimutatására szolgáló összes módszer az anyaggal való kölcsönhatáson alapul. Az érzékelők kétféleek lehetnek: olyanok, amelyek képet adnak, és olyanok, amelyek nem. Az előbbiek közé tartoznak a röntgen-fluorográfiai és fluoroszkópiás készülékek, amelyekben a röntgensugár áthalad a vizsgált objektumon, az átvitt sugárzás pedig a lumineszcens képernyőre vagy fotófilmre jut. A kép annak köszönhető, hogy a vizsgált tárgy különböző részei eltérő módon nyelnek el sugárzást - az anyag vastagságától és összetételétől függően. A lumineszcens képernyővel ellátott detektorokban a röntgenenergia közvetlenül megfigyelhető képpé alakul, míg a radiográfiában érzékeny emulzión rögzítik, és csak a film előhívása után lehet megfigyelni. A második típusú detektorok sokféle eszközt foglalnak magukban, amelyekben a röntgensugárzás energiáját elektromos jelekké alakítják, amelyek a sugárzás relatív intenzitását jellemzik. Ilyenek az ionizációs kamrák, a Geiger-számláló, az arányos számláló, a szcintillációs számláló, valamint néhány speciális kadmium-szulfid és szelenid alapú detektor. Jelenleg a szcintillációs számlálók tekinthetők a leghatékonyabb detektoroknak, amelyek széles energiatartományban működnek jól.
Lásd még RÉSZÉKÉRZÉKELŐK . Az érzékelő kiválasztása a probléma körülményeinek figyelembevételével történik. Például, ha pontosan meg kell mérni a diffrakciós röntgensugárzás intenzitását, akkor számlálókat használnak, amelyek lehetővé teszik a mérések elvégzését százalékos töredékek pontossággal. Ha sok elhajló nyaláb regisztrálására van szükség, akkor célszerű röntgenfilmet használni, bár ebben az esetben az intenzitást nem lehet ugyanolyan pontossággal meghatározni.
RÖNTG- ÉS GAMMA DEFEKTOSZKÓPIA
A röntgensugarak egyik leggyakoribb ipari alkalmazása az anyagminőség-ellenőrzés és a hibaészlelés. A röntgensugaras módszer roncsolásmentes, így a vizsgált anyag, ha azt találja, hogy megfelel az előírt követelményeknek, a rendeltetésszerűen használható. Mind a röntgen-, mind a gammahiba-észlelés a röntgensugárzás áthatoló erején és az anyagokban való abszorpciójának jellemzőin alapul. A behatolási teljesítményt a röntgenfotonok energiája határozza meg, amely a röntgencsőben lévő gyorsító feszültségtől függ. Ezért a vastag minták és nehézfémekből, például aranyból és uránból származó minták vizsgálatához nagyobb feszültségű röntgenforrásra van szükség, vékony mintákhoz pedig kisebb feszültségű forrás is elegendő. A nagyon nagy öntvények és nagy hengerelt termékek gamma-sugaras hibák észleléséhez betatronokat és lineáris gyorsítókat használnak, amelyek a részecskéket 25 MeV vagy nagyobb energiára gyorsítják fel. Az anyagban a röntgensugárzás abszorpciója a d abszorber vastagságától és az m abszorpciós együtthatótól függ, és az I = I0e-md képlet határozza meg, ahol I az abszorberen áthaladó sugárzás intenzitása, I0 a a beeső sugárzás intenzitása, és e = 2,718 a természetes logaritmusok alapja. Egy adott anyag esetében a röntgensugárzás adott hullámhosszán (vagy energiáján) az abszorpciós együttható állandó. De a röntgenforrás sugárzása nem monokromatikus, hanem széles hullámhossz-spektrumot tartalmaz, aminek következtében az abszorpció azonos vastagsága mellett a sugárzás hullámhosszától (frekvenciájától) függ. A röntgensugárzást széles körben használják minden olyan iparágban, amely a fémek nyomással történő feldolgozásával kapcsolatos. Használják tüzérségi hordók, élelmiszerek, műanyagok tesztelésére, valamint összetett elektronikai eszközök és rendszerek tesztelésére. (Hasonló célokra használják a neutronográfiát, amely röntgen helyett neutronsugarat használ.) A röntgensugárzást más célokra is használják, például a festmények hitelességének megállapítására vagy további festékrétegek kimutatására a fő réteg tetején. .
RÖNTGENDIFFRAKCIÓ
A röntgendiffrakció fontos információkat nyújt a szilárd anyagokról – azok atomi szerkezetéről és kristályformájáról –, valamint folyadékokról, amorf testekről és nagy molekulákról. A diffrakciós módszert az atomközi távolságok pontos (10-5-nél kisebb hibával) meghatározására, a feszültségek és hibák kimutatására, valamint az egykristályok orientációjának meghatározására is használják. A diffrakciós mintázat képes azonosítani az ismeretlen anyagokat, valamint kimutatni a szennyeződések jelenlétét a mintában és meghatározni azokat. A röntgendiffrakciós módszer jelentőségét a modern fizika fejlődésében aligha lehet túlbecsülni, hiszen az anyag tulajdonságainak modern megértése végső soron az atomok különböző kémiai vegyületekben való elrendezésére, a kötések természetére vonatkozó adatokon alapul. közöttük és a szerkezeti hibákon. Ezen információk megszerzésének fő eszköze a röntgendiffrakciós módszer. A röntgendiffrakciós krisztallográfia elengedhetetlen az összetett nagy molekulák szerkezetének meghatározásához, mint például a dezoxiribonukleinsav (DNS), az élő szervezetek genetikai anyaga. Közvetlenül a röntgensugárzás felfedezése után a tudományos és orvosi érdeklődés mind e sugárzás testeken áthatoló képességére, mind természetére összpontosult. A réseken és diffrakciós rácsokon végzett röntgensugárzás diffrakciójával kapcsolatos kísérletek kimutatták, hogy az elektromágneses sugárzáshoz tartozik, és a hullámhossza 10-8-10-9 cm. Már korábban is sejtették a tudósok, különösen W. Barlow hogy a természetes kristályok szabályos és szimmetrikus alakja a kristályt alkotó atomok rendezett elrendezésének köszönhető. Egyes esetekben Barlow helyesen tudta megjósolni a kristály szerkezetét. Az előrejelzett interatomikus távolságok értéke 10-8 cm volt, az a tény, hogy az atomközi távolságok a röntgen hullámhossz nagyságrendűnek bizonyultak, elvileg lehetővé tette diffrakciójuk megfigyelését. Az eredmény a fizikatörténet egyik legfontosabb kísérletének ötlete volt. M. Laue kísérleti tesztet szervezett ennek az ötletnek, amelyet kollégái, W. Friedrich és P. Knipping végeztek el. 1912-ben hárman publikálták munkájukat a röntgendiffrakciós eredményekről. A röntgendiffrakció elvei. A röntgendiffrakció jelenségének megértéséhez sorrendben kell mérlegelni: először is a röntgensugarak spektrumát, másodszor a kristályszerkezet természetét, harmadszor pedig magát a diffrakció jelenségét. Mint fentebb említettük, a jellegzetes röntgensugárzás az anód anyaga által meghatározott, nagy fokú monokromatikus spektrumvonalak sorozatából áll. A szűrők segítségével kiválaszthatja közülük a legintenzívebbet. Ezért az anód anyagának megfelelő megválasztásával nagyon pontosan meghatározott hullámhossz értékű, szinte monokromatikus sugárzás forrása érhető el. A karakterisztikus sugárzás hullámhossza jellemzően a króm esetében 2,285-től az ezüstig 0,558-ig terjed (a különböző elemek értékei hat számjegyig ismertek). A karakterisztikus spektrum egy, az anódba beeső elektronok lassulása miatt sokkal kisebb intenzitású, folytonos "fehér" spektrumra van ráépítve. Így minden anódról kétféle sugárzás nyerhető: karakterisztikus és bremsstrahlung, amelyek mindegyike a maga módján fontos szerepet játszik. A kristályszerkezetben lévő atomok szabályos időközönként helyezkednek el, és azonos sejtsorozatot alkotnak - egy térhálót. Egyes rácsok (például a legtöbb közönséges fém esetében) meglehetősen egyszerűek, míg mások (például a fehérjemolekulák esetében) meglehetősen összetettek. A kristályszerkezetet a következő jellemzi: ha az egyik cella adott pontjáról a szomszédos cella megfelelő pontjára lépünk, akkor pontosan ugyanazt az atomi környezetet találjuk. És ha egy atom az egyik sejt egyik vagy másik pontján helyezkedik el, akkor ugyanaz az atom bármely szomszédos sejt ekvivalens pontjában található. Ez az elv szigorúan érvényes a tökéletes, ideálisan rendezett kristályra. Azonban sok kristály (például fémes szilárd oldatok) bizonyos mértékig rendezetlen; krisztallográfiailag egyenértékű helyeket különböző atomok foglalhatnak el. Ezekben az esetekben nem az egyes atomok helyzetét határozzák meg, hanem csak egy atom helyzetét "statisztikailag átlagolva" nagyszámú részecskére (vagy sejtre). A diffrakció jelenségét az OPTIKA című cikk tárgyalja, és az olvasó elolvashatja ezt a cikket, mielőtt továbblépne. Azt mutatja, hogy ha hullámok (például hang, fény, röntgen) áthaladnak egy kis résen vagy lyukon, akkor az utóbbi másodlagos hullámforrásnak tekinthető, és a rés vagy lyuk képe váltakozó fényből áll. és sötét csíkok. Továbbá, ha lyukak vagy rések periodikus szerkezete van, akkor a különböző lyukakból érkező sugarak erősítő és csillapító interferencia eredményeként egyértelmű diffrakciós mintázat keletkezik. A röntgendiffrakció egy kollektív szórási jelenség, amelyben a lyukak és a szórási centrumok szerepét a kristályszerkezet periodikusan elhelyezkedő atomjai játsszák. A képeik bizonyos szögekben történő kölcsönös felerősítése olyan diffrakciós mintát ad, amely hasonló ahhoz, amely a fény háromdimenziós diffrakciós rácson történő diffrakciójából adódna. A szóródás a beeső röntgensugárzás és a kristályban lévő elektronok kölcsönhatása miatt következik be. Tekintettel arra, hogy a röntgensugárzás hullámhossza azonos nagyságrendű az atom méretével, a szórt röntgensugárzás hullámhossza megegyezik a beeső hullámhosszal. Ez a folyamat az elektronok kényszerrezgésének eredménye a beeső röntgensugárzás hatására. Tekintsünk most egy atomot kötött elektronfelhővel (az atommag körül), amelyre röntgensugárzás esik. Az elektronok minden irányban egyszerre szórják szét a beesőt, és bocsátják ki saját, azonos hullámhosszúságú, bár eltérő intenzitású röntgensugárzásukat. A szórt sugárzás intenzitása összefügg az elem rendszámával, hiszen az atomszám megegyezik a szórásban részt vevő orbitális elektronok számával. (Az intenzitásnak a szórási elem rendszámától és az intenzitás mérési irányától való függését az atomszórási tényező jellemzi, amely rendkívül fontos szerepet játszik a kristályok szerkezetének elemzésében.) Nézzük. válasszunk a kristályszerkezetben egymástól azonos távolságra elhelyezkedő atomok lineáris láncát, és vegyük figyelembe diffrakciós mintázatukat. Korábban már megjegyeztük, hogy a röntgenspektrum egy folytonos részből ("kontinuum") és intenzívebb vonalak halmazából áll, amelyek jellemzőek az anód anyagát képező elemre. Tegyük fel, hogy kiszűrtük a folytonos spektrumot, és egy szinte monokromatikus röntgensugarat kaptunk, amely az atomok lineáris láncára irányult. Az erősítési feltétel (erősítő interferencia) akkor teljesül, ha a szomszédos atomok által szórt hullámok útkülönbsége a hullámhossz többszöröse. Ha a nyaláb a0 szögben esik be az a (periódus) intervallumokkal elválasztott atomsorra, akkor az a diffrakciós szögre az erősítésnek megfelelő útkülönbség a(cos a - cosa0) = hl alakban lesz felírva, ahol l a hullámhossz, h pedig egész szám (4. és 5. ábra).
Ahhoz, hogy ezt a megközelítést háromdimenziós kristályra is kiterjesszük, csak két másik irányú atomsort kell kiválasztani a kristályban, és az így kapott három egyenletet közösen kell megoldani három a, b és c periódusú kristálytengelyre. A másik két egyenlet az
Ez a három alapvető Laue-egyenlet a röntgendiffrakcióhoz, ahol a h, k és c számok a diffrakciós sík Miller-indexei.
Lásd még KRISTÁLYOK ÉS KRISTALLOGRAFIA. Bármely Laue-egyenletet figyelembe véve, például az elsőt, észrevehető, hogy mivel a, a0, l állandók, és h = 0, 1, 2, ..., megoldása kúphalmazként ábrázolható egy közös a tengely (5. ábra). Ugyanez igaz a b és c irányokra is. A háromdimenziós szórás (diffrakció) általános esetben a három Laue-egyenletnek közös megoldással kell rendelkeznie, pl. az egyes tengelyeken elhelyezkedő három diffrakciós kúpnak kereszteznie kell egymást; ábrán látható a közös metszésvonal. 6. Az egyenletek együttes megoldása a Bragg-Wulf törvényhez vezet:
l = 2(d/n)sinq, ahol d a h, k és c indexű síkok távolsága (periódus), n = 1, 2, ... egész számok (diffrakciós sorrend), q pedig a szög a beeső sugár (valamint a diffrakció) alkotja a kristály síkjával, amelyben diffrakció történik. A Bragg - Wolfe törvény egyenletét egy monokromatikus röntgensugár útján elhelyezkedő egykristályra elemezve arra a következtetésre juthatunk, hogy a diffrakciót nem könnyű megfigyelni, mert l és q rögzített, és sinq DIFRAKCIÓ-ANALÍZIS MÓDSZEREK
Laue módszer. A Laue-módszer a röntgensugárzás folytonos "fehér" spektrumát használja, amelyet egy álló egykristályra irányítanak. A d periódus egy meghatározott értékéhez a Bragg-Wulf feltételnek megfelelő hullámhossz automatikusan kiválasztásra kerül a teljes spektrumból. Az így kapott Laue-mintázatok lehetővé teszik a diffrakciós nyalábok irányának, és ebből következően a kristálysíkok tájolásának megítélését, ami fontos következtetések levonását teszi lehetővé a kristály szimmetriájára, orientációjára és jelenlétére vonatkozóan. a benne lévő hibákról. Ebben az esetben azonban a d térbeli periódusra vonatkozó információ elvész. ábrán. A 7. ábra egy Lauegram példáját mutatja. A röntgenfilm a kristály azon oldalán volt, amely ellentétes azzal az oldallal, amelyre a röntgensugár beesett a forrásból.
Debye-Scherrer módszer (polikristályos mintákhoz). Az előző módszertől eltérően itt monokromatikus sugárzást (l = const) használunk, és a q szöget változtatjuk. Ezt egy polikristályos minta felhasználásával érik el, amely számos véletlenszerű orientációjú kis kristályból áll, amelyek között vannak olyanok, amelyek kielégítik a Bragg–Wulf feltételt. A diffrakciós sugarak kúpokat alkotnak, amelyek tengelye a röntgensugár mentén irányul. A képalkotáshoz általában egy keskeny röntgenfilmcsíkot használnak egy hengeres kazettában, és a röntgensugarakat a filmben lévő lyukakon keresztül az átmérő mentén továbbítják. Az így kapott debyegram (8. ábra) pontos információkat tartalmaz a d periódusról, i.e. a kristály szerkezetéről, de nem adja meg azt az információt, amit a Lauegram tartalmaz. Ezért a két módszer kiegészíti egymást. Tekintsük a Debye-Scherrer módszer néhány alkalmazását.
Kémiai elemek és vegyületek azonosítása. A Debyegramból meghatározott q szögből kiszámítható egy adott elemre vagy vegyületre jellemző d síkközi távolság. Jelenleg számos d érték táblázatot állítottak össze, amelyek lehetővé teszik nemcsak egy vagy másik kémiai elem vagy vegyület azonosítását, hanem ugyanazon anyag különböző fázisállapotait is, amelyek nem mindig adnak kémiai elemzést. A d periódus koncentrációtól való függéséből is nagy pontossággal meghatározható a második komponens tartalma helyettesítő ötvözetekben.
Stressz elemzés. A kristályokban különböző irányú síkközi távolságok mért különbségéből az anyag rugalmassági modulusának ismeretében nagy pontossággal lehet kis feszültségeket számítani benne.
A kristályok preferenciális orientációjának vizsgálata. Ha egy polikristályos mintában a kis kristályok nem teljesen véletlenszerűen orientáltak, akkor a Debyegram gyűrűi eltérő intenzitásúak lesznek. Kifejezett preferált orientáció esetén az intenzitásmaximumok a kép egyes pontjaiban koncentrálódnak, ami hasonlóvá válik az egykristály képéhez. Például a mély hideghengerlés során a fémlemez textúrát kap - a krisztallitok kifejezett orientációja. A debaygram szerint meg lehet ítélni az anyag hidegmegmunkálásának természetét.
Szemcseméretek vizsgálata. Ha egy polikristály szemcsemérete 10-3 cm-nél nagyobb, akkor a Debyegram vonalai egyedi foltokból állnak, mivel ebben az esetben a krisztallitok száma nem elegendő a q szögek teljes tartományának lefedéséhez. Ha a krisztallit mérete kisebb, mint 10-5 cm, akkor a diffrakciós vonalak szélesednek. Szélességük fordítottan arányos a krisztallitok méretével. A kiszélesedés ugyanazon okból következik be, mint amiért a rések számának csökkenése csökkenti a diffrakciós rács felbontását. A röntgensugárzás 10-7-10-6 cm tartományban teszi lehetővé a szemcseméret meghatározását.
Egykristályok módszerei. Annak érdekében, hogy a kristály diffrakciója ne csak a térbeli periódusról, hanem az egyes diffrakciós síkkészletek tájolásáról is információt adjon, forgó egykristály módszereit alkalmazzák. A kristályra monokromatikus röntgensugár esik. A kristály a főtengely körül forog, amelyre a Laue-egyenletek teljesülnek. Ebben az esetben a Bragg-Wulf képletben szereplő q szög megváltozik. A diffrakciós maximumok a Laue diffrakciós kúpok és a film hengeres felületének metszéspontjában helyezkednek el (9. ábra). Az eredmény az ábrán látható típusú diffrakciós minta. 10. Azonban komplikációk lehetségesek a különböző diffrakciós sorrendek egy ponton történő átfedése miatt. A módszer jelentősen javítható, ha a kristály forgásával egyidejűleg a filmet is bizonyos módon mozgatjuk.
Folyadékok és gázok tanulmányozása. Ismeretes, hogy a folyadékok, gázok és amorf testek nem rendelkeznek megfelelő kristályszerkezettel. De itt is van egy kémiai kötés a molekulák atomjai között, aminek köszönhetően a köztük lévő távolság szinte állandó marad, bár maguk a molekulák véletlenszerűen orientálódnak a térben. Az ilyen anyagok diffrakciós mintázatot is adnak viszonylag kis számú elkenődött maximummal. Egy ilyen kép modern módszerekkel történő feldolgozása lehetővé teszi, hogy még az ilyen nem kristályos anyagok szerkezetéről is tájékozódjunk.
SPEKTROKÉMIAI RÖNTGANALÍZIS
Néhány évvel a röntgensugarak felfedezése után C. Barkla (1877-1944) felfedezte, hogy amikor egy anyagra nagy energiájú röntgensugár hat, másodlagos fluoreszcens röntgensugárzás keletkezik, ami az elemre jellemző. tanulmányozás alatt. Röviddel ezután G. Moseley kísérleteinek sorozatában megmérte a különböző elemek elektronbombázásával kapott elsődleges jellemző röntgensugárzás hullámhosszait, és következtetett a hullámhossz és az atomszám közötti összefüggésre. Ezek a kísérletek és Bragg feltalálása, a röntgenspektrométer alapozta meg a spektrokémiai röntgenanalízist. Azonnal felismerték a röntgensugarak kémiai elemzési lehetőségeit. A spektrográfokat fotólemezen történő regisztrációval készítettem, amelyben a vizsgált minta egy röntgencső anódjaként szolgált. Sajnos ez a technika nagyon munkaigényesnek bizonyult, ezért csak akkor alkalmazták, ha a szokásos kémiai elemzési módszerek nem voltak alkalmazhatók. Az analitikai röntgenspektroszkópia területén végzett innovatív kutatások kiemelkedő példája volt, hogy 1923-ban G. Hevesy és D. Coster felfedezett egy új elemet, a hafniumot. A nagyteljesítményű radiográfiás röntgencsövek és a radiokémiai mérésekhez érzékeny detektorok kifejlesztése a második világháború során nagyban hozzájárult a röntgenspektrográfia gyors növekedéséhez a következő években. Ez a módszer az elemzés gyorsasága, kényelme, roncsolásmentessége és a teljes vagy részleges automatizálás lehetősége miatt vált széles körben elterjedtté. Alkalmazható minden 11-nél nagyobb rendszámú elem (nátrium) kvantitatív és minőségi elemzésének problémáiban. És bár általában röntgen-spektrokémiai analízist alkalmaznak a mintában található legfontosabb komponensek meghatározására (0,1-100%), bizonyos esetekben ez alkalmas 0,005%-os és még ennél is alacsonyabb koncentrációkra.
Röntgen spektrométer. Egy modern röntgenspektrométer három fő rendszerből áll (11. ábra): gerjesztő rendszerek, i.e. röntgencső volfrámból vagy más tűzálló anyagból készült anóddal és tápegységgel; elemző rendszerek, pl. elemző kristály két többrés kollimátorral, valamint spektrogoniométer a finombeállításhoz; valamint Geiger- vagy arányos vagy szcintillációs számlálóval, valamint egyenirányítóval, erősítővel, számlálókkal és diagramrögzítővel vagy más rögzítőeszközzel rendelkező regisztráló rendszerek.
Röntgen-fluoreszcens elemzés. Az elemzett minta az izgató röntgensugarak útjában helyezkedik el. A vizsgálandó mintaterületet általában egy kívánt átmérőjű lyukkal ellátott maszkkal választják le, és a sugárzás egy párhuzamos nyalábot képező kollimátoron halad át. Az analizátor kristálya mögött egy réskollimátor bocsát ki diffrakciós sugárzást a detektor számára. A q maximális szög általában 80-85°-os értékre korlátozódik, így csak olyan röntgensugárzás szóródhat el az analizátorkristályon, amelynek l hullámhossza a d síkközi távolsághoz kapcsolódik az l egyenlőtlenséggel. Röntgen mikroanalízis. A fent leírt lapos analizátoros kristályspektrométer mikroanalízishez is adaptálható. Ez a minta által kibocsátott elsődleges vagy másodlagos röntgensugár szűkítésével érhető el. A minta effektív méretének vagy a sugárzási apertúrájának csökkenése azonban a rögzített szórt sugárzás intenzitásának csökkenéséhez vezet. A módszer továbbfejlesztése íves kristály spektrométer alkalmazásával érhető el, amely lehetővé teszi a divergens sugárzás kúpjának regisztrálását, és nem csak a kollimátor tengelyével párhuzamos sugárzást. Egy ilyen spektrométerrel 25 µm-nél kisebb részecskék azonosíthatók. Az R. Kasten által feltalált röntgenelektronszondás mikroanalizátorral még nagyobb mértékben csökkenthető az elemzett minta mérete. Itt egy erősen fókuszált elektronsugár gerjeszti a minta jellegzetes röntgensugárzását, amelyet azután egy hajlított kristályos spektrométer elemez. Egy ilyen eszközzel egy 1 μm átmérőjű mintában 10-14 g nagyságrendű mennyiségű anyag kimutatható. Kidolgozásra kerültek a minta elektronsugaras pásztázós berendezései is, amelyek segítségével kétdimenziós mintázat nyerhető a mintán annak az elemnek az eloszlásáról, amelynek jellemző sugárzására a spektrométer be van hangolva.
ORVOSI RÖNTG DIAGNÓZIS
A röntgentechnológia fejlődése jelentősen csökkentette az expozíciós időt és javította a képek minőségét, lehetővé téve még a lágyrészek vizsgálatát is.
Fluorográfia. Ez a diagnosztikai módszer abból áll, hogy egy áttetsző képernyőről árnyékképet fényképeznek. A pácienst egy röntgenforrás és egy sík foszfor (általában cézium-jodid) képernyő közé helyezik, amely röntgensugárzás hatására világít. A különböző sűrűségű biológiai szövetek különböző intenzitású röntgensugárzás árnyékait hozzák létre. A radiológus megvizsgál egy árnyékképet egy fluoreszkáló képernyőn, és diagnózist állít fel. A múltban egy radiológus a látásra támaszkodott a kép elemzéséhez. Ma már különféle rendszerek léteznek, amelyek felerősítik a képet, megjelenítik a televízió képernyőjén vagy rögzítik az adatokat a számítógép memóriájába.
Radiográfia. A röntgenfelvételek közvetlenül fényképészeti filmre történő rögzítését radiográfiának nevezik. Ebben az esetben a vizsgált szerv a röntgenforrás és a film között helyezkedik el, amely információt rögzít a szerv adott időpontban fennálló állapotáról. Az ismételt radiográfia lehetővé teszi további fejlődésének megítélését. A radiográfia lehetővé teszi a főleg kalciumból álló és a röntgensugárzás számára átlátszatlan csontszövet integritásának nagyon pontos vizsgálatát, valamint az izomszövet szakadásait. Segítségével a sztetoszkópnál vagy hallgatásnál jobban elemzik a tüdő állapotát gyulladás, tuberkulózis, vagy folyadék jelenlétében. A röntgen segítségével meghatározzák a szív méretét és alakját, valamint változásainak dinamikáját a szívbetegségben szenvedő betegeknél.
kontrasztanyagok. A röntgensugárzás számára átlátszó testrészek és az egyes szervek üregei akkor válnak láthatóvá, ha olyan kontrasztanyaggal töltik fel, amely nem árt a szervezetre, de lehetővé teszi a belső szervek alakjának vizualizálását és működésének ellenőrzését. A páciens vagy szájon át szed kontrasztanyagokat (például báriumsókat a gyomor-bél traktus vizsgálatakor), vagy intravénásan adják be (például jódtartalmú oldatokat a vesék és a húgyutak vizsgálatánál). Az utóbbi években azonban ezeket a módszereket felváltották a radioaktív atomokon és az ultrahangon alapuló diagnosztikai módszerek.
CT vizsgálat. Az 1970-es években a röntgendiagnosztika új módszerét fejlesztették ki, amely a test vagy részei teljes fényképén alapult. A vékony rétegek ("szeletek") képeit számítógép dolgozza fel, és a végső kép megjelenik a monitor képernyőjén. Ezt a módszert számítógépes röntgen-tomográfiának nevezik. A modern gyógyászatban széles körben alkalmazzák infiltrátumok, daganatok és egyéb agyi rendellenességek, valamint a testen belüli lágyrészek betegségeinek diagnosztizálására. Ez a technika nem igényel idegen kontrasztanyagok bevezetését, ezért gyorsabb és hatékonyabb, mint a hagyományos technikák.
A RÖNTG-SUGÁRZÁS BIOLÓGIAI HASZNÁLATA
A röntgensugárzás káros biológiai hatását röviddel azután fedezte fel Roentgen. Kiderült, hogy az új sugárzás olyasmit okozhat, mint egy súlyos leégés (erythema), amihez azonban mélyebb és maradandóbb bőrkárosodás társul. A megjelenő fekélyek gyakran rákká alakultak. Sok esetben az ujjakat vagy a kezeket amputálni kellett. Voltak halálesetek is. Azt találták, hogy a bőrelváltozások elkerülhetők az expozíciós idő és a dózis csökkentésével, árnyékolás (pl. ólom) és távirányítók használatával. De fokozatosan a röntgensugárzás más, hosszabb távú hatásai is kiderültek, amelyeket aztán megerősítettek és kísérleti állatokon tanulmányoztak. A röntgensugárzás, valamint az egyéb ionizáló sugárzások (például a radioaktív anyagok által kibocsátott gamma-sugárzás) hatásai a következők: 1) a vér összetételének átmeneti megváltozása viszonylag kis túlzott expozíció után; 2) visszafordíthatatlan változások a vér összetételében (hemolitikus anémia) hosszan tartó túlzott expozíció után; 3) a rák előfordulásának növekedése (beleértve a leukémiát is); 4) gyorsabb öregedés és korai halál; 5) szürkehályog előfordulása. Ezen túlmenően egereken, nyulakon és legyeken (Drosophila) végzett biológiai kísérletek kimutatták, hogy a nagy populációk szisztematikus besugárzása már kis dózisokban is káros genetikai hatásokhoz vezet a mutációs ráta növekedése miatt. A legtöbb genetikus elismeri ezeknek az adatoknak az emberi testre való alkalmazhatóságát. Ami a röntgensugárzás emberi szervezetre gyakorolt biológiai hatását illeti, azt a sugárdózis mértéke, valamint az határozza meg, hogy a test mely szerve volt kitéve sugárzásnak. Például a vérbetegségeket a vérképzőszervek, elsősorban a csontvelő besugárzása okozza, genetikai következmények pedig - a nemi szervek besugárzása, ami szintén sterilitáshoz vezethet. A röntgensugárzás emberi szervezetre gyakorolt hatásaival kapcsolatos ismeretek felhalmozódása a megengedett sugárdózisokra vonatkozó nemzeti és nemzetközi szabványok kidolgozásához vezetett, amelyeket különböző referencia kiadványokban tettek közzé. Az ember által céltudatosan használt röntgensugarak mellett létezik az úgynevezett szórt, oldalsó sugárzás is, amely különböző okok miatt lép fel, például az ólomvédő képernyő tökéletlensége miatti szóródás miatt, ami nem teljesen elnyeli ezt a sugárzást. Ezen túlmenően számos elektromos eszköz, amelyet nem röntgensugárzás előállítására terveztek, melléktermékként röntgensugárzást generál. Ilyen eszközök az elektronmikroszkópok, a nagyfeszültségű egyenirányító lámpák (kenotronok), valamint az elavult színes televíziók kineszkópjai. A modern színes kineszkópok gyártása számos országban jelenleg a kormány ellenőrzése alatt áll.
A RÖNTG-SUGÁRZÁS VESZÉLYEI
Az embereket érintő röntgensugárzás típusai és veszélyének mértéke a sugárzásnak kitett személyek körétől függ.
Röntgenberendezéssel dolgozó szakemberek. Ebbe a kategóriába tartoznak a radiológusok, fogorvosok, valamint a tudományos és műszaki dolgozók, valamint a röntgenberendezéseket karbantartó és használó személyzet. Hatékony intézkedéseket hoznak a sugárterhelés csökkentésére, amellyel meg kell küzdeniük.
Betegek. Itt nincsenek szigorú kritériumok, és a kezelés során a betegek biztonságos sugárzási szintjét a kezelőorvos határozza meg. Az orvosoknak azt tanácsolják, hogy ne tegyék ki feleslegesen a betegeket röntgensugárzásnak. A terhes nők és gyermekek vizsgálatakor különös elővigyázatossággal kell eljárni. Ebben az esetben speciális intézkedéseket tesznek.
Ellenőrzési módszerek. Ennek három aspektusa van:
1) megfelelő felszerelés rendelkezésre állása, 2) a biztonsági előírások betartatása, 3) a berendezések rendeltetésszerű használata. Röntgenvizsgálatnál csak a kívánt területet szabad sugárzásnak kitenni, legyen szó fogászati vagy tüdővizsgálatról. Vegye figyelembe, hogy közvetlenül a röntgenkészülék kikapcsolása után mind az elsődleges, mind a másodlagos sugárzás eltűnik; nincs maradék sugárzás sem, amit még azok sem mindig ismernek, akik munkájuk során közvetlenül kapcsolatban állnak vele.
Lásd még
ATOM SZERKEZETE;
