Kuna tofauti gani kati ya X-ray ya msingi na ya sekondari? X-rays. Utumiaji wa X-rays katika dawa

Ikiwa U imeonyeshwa kwa kilovolti na uhusiano kati ya kiasi kingine huzingatiwa, basi formula inaonekana kama: l k = 1.24 / U (nm) au l k = 1.24 / U (Å) (1 Å = 10 -10 m).

Kutoka kwa grafu zilizo hapo juu inaweza kuanzishwa kuwa urefu wa wimbi l m, ambayo ni akaunti ya kiwango cha juu cha nishati ya mionzi, iko kwenye uhusiano wa mara kwa mara na urefu wa urefu wa l k:

.

Wavelength ina sifa ya nishati ya fotoni, ambayo uwezo wa kupenya wa mionzi inapoingiliana na jambo hutegemea.

X-ray za mawimbi mafupi huwa na nguvu ya juu ya kupenya na huitwa ngumu, wakati X-ray ya mawimbi marefu huitwa laini. Kama inavyoonekana kutoka kwa fomula iliyo hapo juu, urefu wa wimbi ambalo kiwango cha juu cha nishati ya mionzi hutokea ni kinyume na uwiano wa voltage kati ya anode na cathode ya tube. Kwa kuongeza voltage kwenye anode ya tube ya X-ray, muundo wa spectral wa mionzi hubadilishwa na ugumu wake huongezeka.

Wakati voltage ya filamenti inabadilika (joto la filamenti la cathode linabadilika), idadi ya elektroni iliyotolewa na cathode kwa wakati wa kitengo hubadilika, au, ipasavyo, nguvu ya sasa katika mzunguko wa anode ya tube inabadilika. Katika kesi hiyo, nguvu ya mionzi inabadilika kwa uwiano wa nguvu ya kwanza ya nguvu ya sasa. Utungaji wa spectral wa mionzi hautabadilika.

Jumla ya flux (nguvu) ya mionzi, usambazaji wa nishati juu ya urefu wa wavelengths, pamoja na mpaka wa wigo kwa upande wa urefu mfupi hutegemea sababu tatu zifuatazo: voltage U kuongeza kasi ya elektroni na kutumika kati ya anode na cathode ya tube. ; idadi ya elektroni zinazohusika katika malezi ya mionzi, i.e. tube filament sasa; nambari ya atomiki Z ya dutu ya anode ambayo kupungua kwa elektroni hufanyika.

X-ray bremsstrahlung flux ni mahesabu kwa kutumia formula:, wapi ,

Nambari ya Z-atomiki ya dutu (nambari ya atomiki).

Kwa kuongeza voltage kwenye bomba la X-ray, mtu anaweza kuona kuonekana kwa mistari ya mtu binafsi (wigo wa mstari) dhidi ya historia ya mionzi ya X-ray ya bremsstrahlung inayoendelea, ambayo inalingana na tabia ya mionzi ya X-ray. Inatokea wakati wa mpito wa elektroni kati ya shells za ndani za atomi katika dutu (shells K, L, M). Asili ya mstari wa wigo wa mionzi ya tabia inatokana na ukweli kwamba elektroni zinazoharakishwa hupenya ndani ya atomi na kugonga elektroni kutoka kwa tabaka zao za ndani nje ya atomi. Elektroni (Mchoro 2) kutoka kwa tabaka za juu huhamia mahali pa bure, kwa sababu hiyo picha za X-ray hutolewa na mzunguko unaofanana na tofauti katika viwango vya nishati ya mpito. Mistari katika wigo wa mionzi ya tabia imejumuishwa katika mfululizo unaofanana na mabadiliko ya elektroni yenye kiwango cha juu katika kiwango cha K, L, M.

Ushawishi wa nje, kama matokeo ya ambayo elektroni hupigwa nje ya tabaka za ndani, lazima iwe na nguvu kabisa. Tofauti na spectra ya macho, spectra ya tabia ya X-ray ya atomi tofauti ni ya aina moja. Usawa wa spectra hizi ni kutokana na ukweli kwamba tabaka za ndani za atomi tofauti zinafanana na hutofautiana tu katika nishati, kwa sababu. athari ya nguvu kutoka kwa msingi huongezeka kadiri nambari ya ordinal ya kipengele inavyoongezeka. Hii inasababisha ukweli kwamba tabia ya spectra hubadilika kuelekea masafa ya juu na kuongezeka kwa chaji ya nyuklia. Uhusiano huu unajulikana kama sheria ya Moseley: , ambapo A na B ni thabiti; Z-nambari ya kawaida ya kipengele.

Kuna tofauti nyingine kati ya X-ray na spectra ya macho. Wigo wa tabia ya atomi hautegemei kiwanja cha kemikali ambamo chembe imejumuishwa. Kwa mfano, wigo wa X-ray wa atomi ya oksijeni ni sawa kwa O, O 2, H 2 O, wakati spectra ya macho ya misombo hii ni tofauti sana. Kipengele hiki cha mwonekano wa X-ray wa atomi kilitumika kama msingi wa jina "tabia".

Mionzi ya tabia hutokea wakati wowote kuna nafasi za bure katika tabaka za ndani za atomi, bila kujali sababu zilizosababisha. Kwa mfano, inaambatana na aina moja ya kuoza kwa mionzi, ambayo inahusisha kukamata elektroni kutoka safu ya ndani na kiini.

2. Mpangilio wa zilizopo za X-ray na protozoa

Mashine ya X-ray.

Chanzo cha kawaida cha mionzi ya X-ray ni bomba la X-ray - kifaa cha utupu cha electrode mbili (Mchoro 3). Ni puto ya kioo (p = 10 -6 - 10 -7 mm Hg) na electrodes mbili - anode A na cathode K, kati ya ambayo voltage ya juu huundwa. Cathode yenye joto (K) hutoa elektroni. Anode A mara nyingi huitwa anticathode. Ina uso ulioelekezwa ili kuelekeza mionzi ya X-ray inayosababisha kwa pembe kwa mhimili wa bomba. Anode hutengenezwa kwa chuma na conductivity nzuri ya mafuta (shaba) ili kuondoa joto linalozalishwa wakati elektroni zinapiga. Katika mwisho wa beveled ya anode kuna sahani 3 ya chuma cha refractory (tungsten) yenye nambari ya juu ya atomiki, inayoitwa kioo cha anode. Katika baadhi ya matukio, anode hupozwa hasa na maji au mafuta. Kwa zilizopo za uchunguzi, usahihi wa chanzo cha X-ray ni muhimu, ambayo inaweza kupatikana kwa kuzingatia elektroni katika sehemu moja kwenye anode. Kwa hiyo, kwa kujenga ni muhimu kuzingatia kazi mbili zinazopingana: kwa upande mmoja, elektroni lazima zianguke kwenye sehemu moja ya anode, kwa upande mwingine, ili kuzuia overheating, ni kuhitajika kusambaza elektroni kwenye maeneo tofauti ya anode. Kwa sababu hii, baadhi ya zilizopo za X-ray zinatengenezwa na anode inayozunguka.

Katika bomba la muundo wowote, elektroni, zinazoharakishwa na voltage kati ya anode na cathode, huanguka kwenye kioo cha anode na kupenya ndani ya dutu, kuingiliana na atomi na kuzuiwa na uwanja wa atomi. Hii hutoa mionzi ya X-ray ya bremsstrahlung. Wakati huo huo na bremsstrahlung, kiasi kidogo (asilimia kadhaa) ya mionzi ya tabia huundwa. Ni 1-2% tu ya elektroni zinazopiga anode husababisha bremsstrahlung, na iliyobaki ni athari ya joto. Ili kuzingatia elektroni, cathode ina kofia ya mwongozo. Sehemu ya kioo cha tungsten ambayo mtiririko mkuu wa elektroni huanguka inaitwa lengo la tube. Upana wa boriti ya mionzi inategemea eneo lake (kuzingatia ukali).

Ili kuimarisha bomba, vyanzo viwili vinahitajika: chanzo cha juu cha voltage kwa mzunguko wa anode na chanzo cha chini (6-8 V) ili kuimarisha mzunguko wa incandescent. Vyanzo vyote viwili lazima vidhibitiwe kwa uhuru. Kwa kubadilisha voltage ya anode, ugumu wa mionzi ya X-ray umewekwa, na kwa kubadilisha filament, sasa ya mzunguko wa pato na, ipasavyo, nguvu ya mionzi inadhibitiwa.

Mchoro wa msingi wa umeme wa mashine rahisi ya X-ray unaonyeshwa kwenye Mchoro 4. Mzunguko una transfoma mbili Tr.1 kwa voltage ya juu na Tr.2 kwa umeme wa incandescent. Voltage ya juu kwenye bomba inadhibitiwa na autotransformer Tr.3, iliyounganishwa na upepo wa msingi wa transformer Tr.1. Swichi K hudhibiti idadi ya zamu za kibadilishaji kiotomatiki vilima. Katika suala hili, voltage ya upepo wa pili wa transformer, hutolewa kwa anode ya tube, pia hubadilika, i.e. ugumu unaweza kubadilishwa.

Filamenti ya sasa ya bomba inadhibitiwa na rheostat R iliyounganishwa na mzunguko wa upepo wa msingi wa transformer Tr.2. Sasa mzunguko wa anode hupimwa na milliammeter. Voltage iliyotolewa kwa electrodes ya tube hupimwa na kV kilovoltmeter, au voltage katika mzunguko wa anode inaweza kuhukumiwa na nafasi ya kubadili K. Kiasi cha filament sasa, kinachodhibitiwa na rheostat, kinapimwa na ammeter A. Katika mzunguko unaozingatiwa, bomba la X-ray wakati huo huo hurekebisha voltage ya juu ya kubadilisha.

Ni rahisi kuona kwamba bomba kama hilo hutoa nusu ya mzunguko wa sasa wa kubadilisha. Kwa hivyo, nguvu yake itakuwa ndogo. Ili kuongeza nguvu ya mionzi, vifaa vingi hutumia rectifiers ya X-ray ya wimbi kamili ya voltage ya juu. Kwa kusudi hili, kenotroni 4 maalum hutumiwa, ambazo zimeunganishwa kwenye mzunguko wa daraja. Bomba la X-ray linajumuishwa kwenye diagonal moja ya daraja.

3. Mwingiliano wa X-rays na jambo

(kutawanyika kwa madhubuti, kueneza kwa usawa, athari ya picha ya umeme).

Wakati mionzi ya X-ray inapoanguka kwenye mwili, inaonekana kwa kiasi kidogo kutoka kwake, lakini hasa hupita ndani yake. Katika wingi wa mwili, mionzi inafyonzwa kwa sehemu, hutawanyika kwa sehemu, na hupita kwa sehemu. Kupitia mwili, picha za X-ray huingiliana hasa na elektroni za atomi na molekuli za dutu hii. Usajili na matumizi ya mionzi ya X-ray, pamoja na athari zake kwa vitu vya kibiolojia, imedhamiriwa na michakato ya msingi ya mwingiliano wa picha ya X-ray na elektroni. Kulingana na uwiano wa nishati ya photon E na nishati ya ionization A I, taratibu tatu kuu hufanyika.

A) Kueneza kwa madhubuti.

Kueneza kwa X-rays ya wimbi la muda mrefu hutokea kimsingi bila kubadilisha urefu wa wimbi, na inaitwa madhubuti. Uingiliano wa photon na elektroni za shells za ndani, zimefungwa kwa nguvu kwenye kiini, hubadilisha mwelekeo wake tu, bila kubadilisha nishati yake, na kwa hiyo urefu wa wimbi (Mchoro 5).

Kueneza kwa madhubuti hutokea ikiwa nishati ya photoni ni chini ya nishati ya ionization: E = hn<А И. Так как энергия фотона и энергия атома не изменяется, то когерентное рассеяние не вызывает биологического действия. Однако при создании защиты от рентгеновского излучения следует учитывать возможность изменения направления первичного пучка.

b) Kueneza kwa usawa (athari ya Compton).

Mnamo 1922, A. Compton, akiangalia kutawanyika kwa X-rays ngumu, aligundua kupungua kwa nguvu ya kupenya ya boriti iliyotawanyika ikilinganishwa na boriti ya tukio. Kueneza kwa X-rays na mabadiliko katika urefu wa wimbi huitwa athari ya Compton. Inatokea wakati photoni ya nishati yoyote inapoingiliana na elektroni za shells za nje za atomi zilizofungwa kwa nguvu kwenye kiini (Mchoro 6). Elektroni hutolewa kutoka kwa atomi (elektroni kama hizo huitwa elektroni za recoil). Nishati ya photon hupungua (wavelength huongezeka ipasavyo), na mwelekeo wa harakati zake pia hubadilika. Athari ya Compton hutokea ikiwa nishati ya picha ya X-ray ni kubwa kuliko nishati ya ionization:,. Katika kesi hii, elektroni za recoil na nishati ya kinetic E K huonekana. Atomi na molekuli huwa ioni. Ikiwa E K ni muhimu, basi elektroni zinaweza kuanisha atomi za jirani kwa mgongano, na kutengeneza elektroni mpya (za pili).

V) Athari ya picha.

Ikiwa nishati ya photon hn inatosha kutenganisha elektroni, basi wakati wa kuingiliana na atomi, photon inachukuliwa na elektroni hutenganishwa nayo. Jambo hili linaitwa athari ya picha ya umeme. Atomi ni ionized (photoionization). Katika kesi hii, elektroni hupata nishati ya kinetic na, ikiwa ya mwisho ni muhimu, inaweza ionize atomi za jirani kwa mgongano, na kutengeneza elektroni mpya (sekondari). Ikiwa nishati ya photon haitoshi kwa ionization, basi athari ya photoelectric inaweza kujidhihirisha katika msisimko wa atomi au molekuli. Katika baadhi ya vitu hii inasababisha utoaji wa baadae wa fotoni katika eneo linaloonekana (x-ray luminescence), na katika tishu kwa uanzishaji wa molekuli na athari za photochemical.

Athari ya picha ya umeme ni tabia ya photoni na nishati ya utaratibu wa 0.5-1 MeV.

Michakato mitatu kuu ya mwingiliano iliyojadiliwa hapo juu ni ya msingi, inaongoza kwa sekondari inayofuata, ya juu, nk. matukio. Wakati X-rays inapoingia kwenye dutu, michakato kadhaa inaweza kutokea kabla ya nishati ya picha ya X-ray kubadilishwa kuwa nishati ya mwendo wa joto.

Kama matokeo ya michakato iliyo hapo juu, mtiririko wa msingi wa mionzi ya X-ray ni dhaifu. Utaratibu huu unatii sheria ya Bouguer. Hebu tuandike kwa fomu: Ф = Ф 0 e - mх, ambapo m ni mgawo wa upunguzaji wa mstari, kulingana na asili ya dutu (hasa juu ya msongamano na nambari ya atomiki) na juu ya urefu wa mionzi (nishati ya photon) . Inaweza kuwakilishwa kama inayojumuisha maneno matatu yanayolingana na utawanyiko madhubuti, mtawanyiko usiofuatana na athari ya umeme wa picha: .

Kwa kuwa mgawo wa kunyonya wa mstari hutegemea wiani wa dutu, wanapendelea kutumia mgawo wa upunguzaji wa wingi, ambao ni sawa na uwiano wa mgawo wa upunguzaji wa mstari kwa msongamano wa kinyonyaji na hautegemei wiani wa dutu. Utegemezi wa flux ya X-ray (nguvu) juu ya unene wa chujio cha kunyonya umeonyeshwa kwenye Mchoro 7 kwa H 2 O, Al, na Cu. Mahesabu yanaonyesha kuwa safu ya maji 36 mm nene, alumini 15 mm na shaba 1.6 mm hupunguza nguvu ya mionzi ya X-ray kwa mara 2. Unene huu unaitwa nusu ya unene wa safu d. Ikiwa dutu inapunguza mionzi ya x-ray kwa nusu, basi , Kisha , au, ; ; . Kujua unene wa safu ya nusu, unaweza daima kuamua m. Dimension.

4. Matumizi ya X-rays katika dawa

(fluoroscopy, radiography, tomography ya X-ray, fluorography, radiotherapy).

Moja ya matumizi ya kawaida ya mionzi ya X-ray katika dawa ni uchunguzi wa viungo vya ndani kwa madhumuni ya uchunguzi - uchunguzi wa x-ray.

Kwa uchunguzi, fotoni zilizo na nishati ya 60-120 keV hutumiwa. Katika kesi hii, mgawo wa kunyonya kwa wingi huamua hasa na athari ya picha ya umeme. Thamani yake ni sawia na l 3 (ambayo inaonyesha uwezo wa juu wa kupenya wa mionzi ngumu) na sawia na nguvu ya tatu ya idadi ya atomi za dutu - absorber: , ambapo K ni mgawo wa uwiano.

Mwili wa mwanadamu una tishu na viungo ambavyo vina uwezo tofauti wa kunyonya kwa heshima na mionzi ya x-ray. Kwa hiyo, inapoangazwa na X-rays, picha ya kivuli isiyo ya kawaida inapatikana kwenye skrini, ambayo inatoa picha ya eneo la viungo vya ndani na tishu. Tishu zenye kunyonya mionzi zaidi (moyo, vyombo vikubwa, mifupa) huonekana giza, na tishu ndogo za kunyonya (mapafu) ni nyepesi.

Mara nyingi, inawezekana kuhukumu hali yao ya kawaida au ya pathological. Uchunguzi wa X-ray hutumia njia mbili kuu: fluoroscopy (maambukizi) na radiografia (picha). Ikiwa chombo kilicho chini ya utafiti na tishu zinazozunguka huchukua flux ya X-ray takriban sawa, basi mawakala maalum wa kulinganisha hutumiwa. Kwa mfano, katika usiku wa uchunguzi wa X-ray ya tumbo au matumbo, wingi wa uji wa sulfate ya bariamu hutolewa, katika kesi hii unaweza kuona picha yao ya kivuli. Katika fluoroscopy na radiography, picha ya x-ray ni picha ya muhtasari wa unene mzima wa kitu ambacho x-rays hupita. Maelezo hayo yaliyo karibu zaidi na skrini au filamu yameainishwa kwa uwazi zaidi, ilhali yale yaliyo mbali yanakuwa hayaeleweki na hayaeleweki. Ikiwa kuna eneo lililobadilishwa pathologically katika chombo fulani, kwa mfano, uharibifu wa tishu za mapafu ndani ya lengo kubwa la kuvimba, basi katika baadhi ya matukio eneo hili linaweza "kupotea" kwenye radiograph kwa jumla ya vivuli. Ili kuifanya ionekane, njia maalum hutumiwa - tomography (kurekodi safu kwa safu), ambayo inakuwezesha kupata picha za tabaka za kibinafsi za eneo lililojifunza. Aina hii ya picha za safu kwa safu hupatikana kwa kutumia kifaa maalum kinachoitwa tomograph, ambamo bomba la X-ray (RT) na filamu ya picha (FP) husogezwa mara kwa mara pamoja, katika antiphase, kuhusiana na eneo la utafiti. Katika kesi hii, X-rays katika nafasi yoyote ya RT itapitia hatua sawa ya kitu (eneo lililobadilishwa), ambayo ni jamaa ya katikati ambayo harakati ya mara kwa mara ya RT na FP hutokea. Picha ya kivuli ya eneo itanaswa kwenye filamu. Kwa kubadilisha nafasi ya "kituo cha swing", inawezekana kupata picha za safu kwa safu ya kitu. Kutumia boriti nyembamba ya mionzi ya X-ray, skrini maalum (badala ya FP) yenye detectors ya semiconductor ya mionzi ya ionizing, inawezekana kusindika picha wakati wa tomography kwa kutumia kompyuta. Toleo hili la kisasa la tomography linaitwa tomography ya kompyuta. Tomography hutumiwa sana katika utafiti wa mapafu, figo, kibofu cha nduru, tumbo, mifupa, nk.

Mwangaza wa picha kwenye skrini na muda wa mfiduo kwenye filamu hutegemea ukubwa wa mionzi ya eksirei. Wakati wa kuitumia kwa utambuzi, nguvu haiwezi kuwa ya juu ili sio kusababisha athari mbaya ya kibaolojia. Kwa hiyo, kuna idadi ya vifaa vya kiufundi vinavyoboresha mwangaza wa picha kwa kiwango cha chini cha X-ray. Kifaa kimoja kama hicho ni kibadilishaji cha elektroni-macho.

Mfano mwingine ni fluorografia, ambayo picha kutoka kwa skrini kubwa ya luminescent ya X-ray hupatikana kwenye filamu nyeti ya muundo mdogo. Wakati wa kupiga risasi, lens ya juu-aperture hutumiwa, na picha za kumaliza zinachunguzwa kwa kutumia magnifier maalum.

Fluorography inachanganya uwezo mkubwa wa kuchunguza magonjwa yaliyofichwa (magonjwa ya viungo vya kifua, njia ya utumbo, dhambi za paranasal, nk) na matokeo makubwa, na kwa hiyo ni njia nzuri sana ya utafiti wa wingi (katika mstari).

Kwa kuwa kupiga picha ya X-ray wakati wa fluorography hufanyika kwa kutumia optics ya picha, picha kwenye fluorogram imepunguzwa kwa kulinganisha na X-ray. Katika suala hili, azimio la fluorogram (yaani, utambuzi wa maelezo madogo) ni chini ya ile ya radiograph ya kawaida, hata hivyo, ni kubwa zaidi kuliko fluoroscopy.

Kifaa kimeundwa - tomofluorograph, ambayo inafanya uwezekano wa kupata fluorograms ya sehemu za mwili na viungo vya mtu binafsi kwa kina fulani - kinachojulikana safu-na-safu picha (vipande) - tomofluorograms.

Mionzi ya X-ray pia hutumiwa kwa madhumuni ya matibabu (tiba ya x-ray). Athari ya kibaiolojia ya mionzi ni kuvuruga shughuli muhimu ya seli, hasa zinazoendelea kwa kasi. Katika suala hili, tiba ya X-ray hutumiwa kutibu tumors mbaya. Inawezekana kuchagua kipimo cha mionzi ya kutosha ili kuharibu kabisa tumor na uharibifu mdogo kwa tishu zenye afya zinazozunguka, ambazo hurejeshwa kutokana na kuzaliwa upya baadae.

Uzito- tabia ya kiasi cha mionzi ya X-ray, ambayo inaonyeshwa na idadi ya mionzi iliyotolewa na tube kwa muda wa kitengo. Nguvu ya mionzi ya X-ray hupimwa kwa milliamps. Kuilinganisha na ukubwa wa mwanga unaoonekana kutoka kwa taa ya kawaida ya incandescent, tunaweza kuteka mlinganisho: kwa mfano, taa ya 20-watt itaangaza kwa nguvu moja, au nguvu, na taa ya 200-watt itaangaza na mwingine, wakati ubora wa mwanga yenyewe (wigo wake) ni sawa. Nguvu ya X-ray kimsingi ni kiasi chake. Kila elektroni huunda quanta moja au zaidi ya mionzi kwenye anode, kwa hivyo, idadi ya mionzi ya X wakati wa kufichua kitu inadhibitiwa kwa kubadilisha idadi ya elektroni zinazoelekea anode na idadi ya mwingiliano wa elektroni na atomi za lengo la tungsten. , ambayo inaweza kufanywa kwa njia mbili:

1. Kwa kubadilisha kiwango cha kupokanzwa kwa ond ya cathode kwa kutumia kibadilishaji cha chini (idadi ya elektroni zinazozalishwa wakati wa utoaji itategemea jinsi ond ya tungsten ilivyo moto, na idadi ya quanta ya mionzi itategemea idadi ya elektroni) ;

2. Kwa kubadilisha thamani ya voltage ya juu iliyotolewa na transformer ya hatua ya juu kwa miti ya tube - cathode na anode (voltage ya juu inatumiwa kwenye miti ya bomba, nishati zaidi ya kinetic inapokea elektroni. , ambayo, kutokana na nishati yao, inaweza kuingiliana na atomi kadhaa za dutu ya anode kwa upande wake - tazama. mchele. 5; elektroni zilizo na nishati kidogo zitaweza kuingia katika mwingiliano mdogo).

Kiwango cha X-ray (anodi ya sasa) inayozidishwa na muda wa mfiduo (muda wa uendeshaji wa bomba) inalingana na mfiduo wa X-ray, ambayo hupimwa kwa mAs (milliamperes kwa sekunde). Mfiduo ni kigezo ambacho, kama ukubwa, hubainisha idadi ya miale inayotolewa na bomba la X-ray. Tofauti pekee ni kwamba mfiduo pia unazingatia wakati wa uendeshaji wa bomba (kwa mfano, ikiwa bomba inafanya kazi kwa sekunde 0.01, basi idadi ya mionzi itakuwa moja, na ikiwa sekunde 0.02, basi idadi ya mionzi itakuwa. tofauti - mara mbili zaidi). Mfiduo wa mionzi umewekwa na radiologist kwenye jopo la udhibiti wa mashine ya X-ray, kulingana na aina ya uchunguzi, ukubwa wa kitu kinachochunguzwa na kazi ya uchunguzi.

Ugumu- sifa za ubora wa mionzi ya x-ray. Inapimwa kwa ukubwa wa voltage ya juu kwenye tube - katika kilovolts. Huamua nguvu ya kupenya ya eksirei. Inasimamiwa na voltage ya juu inayotolewa kwa tube ya X-ray na transformer ya hatua ya juu. Kadiri tofauti inayowezekana inavyoundwa kwenye elektroni za bomba, ndivyo nguvu zaidi ya elektroni hutolewa kutoka kwa cathode na kukimbilia kwa anode na ndivyo mgongano wao na anode unavyoongezeka. Kadiri mgongano wao unavyokuwa na nguvu, ndivyo urefu wa mawimbi ya mionzi ya X-ray unavyopungua na ndivyo uwezo wa kupenya wa wimbi hili unavyoongezeka (au ugumu wa mionzi, ambayo, kama nguvu, inadhibitiwa kwenye paneli ya kudhibiti na parameta ya voltage inayowaka. bomba - kilovoltage).

Mchele. 7 - Utegemezi wa urefu wa wimbi kwenye nishati ya mawimbi:

λ - urefu wa mawimbi;
E - nishati ya wimbi

· Kadiri nishati ya kinetic ya elektroni zinazosonga inavyoongezeka, ndivyo athari yao kwenye anode inavyoongezeka na urefu wa wimbi la mionzi ya X-ray. Mionzi ya X-ray yenye urefu mrefu na nguvu ya chini ya kupenya inaitwa "laini"; mionzi ya X-ray yenye urefu mfupi na nguvu ya juu ya kupenya inaitwa "ngumu".

Mchele. 8 - Uhusiano kati ya voltage kwenye bomba la X-ray na urefu wa wimbi la mionzi ya X-ray inayosababisha:

· Ya juu ya voltage inatumiwa kwenye miti ya tube, nguvu tofauti ya uwezo inaonekana juu yao, kwa hiyo, nishati ya kinetic ya elektroni zinazohamia itakuwa kubwa zaidi. Voltage kwenye bomba huamua kasi ya elektroni na nguvu ya mgongano wao na dutu ya anode; kwa hivyo, voltage huamua urefu wa wimbi la mionzi ya X-ray.

Mionzi ya X-ray (sawe X-rays) ina anuwai ya urefu wa mawimbi (kutoka 8 · 10 -6 hadi 10 -12 cm). Mionzi ya X-ray hutokea wakati chembe za kushtakiwa, mara nyingi elektroni, zinapungua katika uwanja wa umeme wa atomi za dutu. Quanta iliyoundwa katika kesi hii ina nguvu tofauti na huunda wigo unaoendelea. Nishati ya juu ya quanta katika wigo kama huo ni sawa na nishati ya elektroni za tukio. Katika (cm.) nishati ya juu ya X-ray quanta, iliyoonyeshwa kwa kiloelectron-volts, ni nambari sawa na ukubwa wa voltage inayotumiwa kwenye tube, iliyoonyeshwa kwa kilovolts. Wakati X-rays hupitia dutu, huingiliana na elektroni za atomi zake. Kwa quanta ya X-ray yenye nishati hadi 100 keV, aina ya tabia zaidi ya mwingiliano ni athari ya photoelectric. Kama matokeo ya mwingiliano kama huo, nishati ya quantum hutumiwa kabisa katika kubomoa elektroni kutoka kwa ganda la atomiki na kuipatia nishati ya kinetic. Kadiri nishati ya quantum ya X-ray inavyoongezeka, uwezekano wa athari ya picha ya umeme hupungua na mchakato wa kutawanyika kwa quantums na elektroni za bure - kinachojulikana kama athari ya Compton - inakuwa kubwa. Kama matokeo ya mwingiliano kama huo, elektroni ya sekondari pia huundwa na, kwa kuongeza, quantum hutolewa na nishati ya chini kuliko nishati ya quantum ya msingi. Ikiwa nishati ya quantum ya X-ray inazidi megaelectron-volt moja, kinachojulikana athari ya kuunganisha inaweza kutokea, ambayo elektroni na positron huundwa (tazama). Kwa hiyo, wakati wa kupitia dutu, nishati ya mionzi ya X-ray hupungua, yaani, kiwango chake hupungua. Kwa kuwa kunyonya kwa quanta ya chini ya nishati hutokea kwa uwezekano mkubwa, mionzi ya X-ray hutajiriwa na quanta ya juu ya nishati. Mali hii ya mionzi ya X-ray hutumiwa kuongeza wastani wa nishati ya quanta, yaani, kuongeza ugumu wake. Kuongezeka kwa ugumu wa mionzi ya X-ray hupatikana kwa kutumia filters maalum (tazama). Mionzi ya X-ray hutumiwa kwa uchunguzi wa x-ray (tazama) na (tazama). Tazama pia mionzi ya ionizing.

Mionzi ya X-ray (kisawe: eksirei, eksirei) ni mionzi ya sumakuumeme ya quantum yenye urefu wa mawimbi kutoka 250 hadi 0.025 A (au kiasi cha nishati kutoka 5·10 -2 hadi 5·10 2 keV). Mnamo 1895 iligunduliwa na V.K. Roentgen. Eneo la spectral la mionzi ya umeme iliyo karibu na mionzi ya X-ray, ambayo quanta ya nishati huzidi keV 500, inaitwa mionzi ya gamma (tazama); mionzi ambayo kiasi cha nishati iko chini ya kev 0.05 hujumuisha mionzi ya ultraviolet (tazama).

Kwa hivyo, inayowakilisha sehemu ndogo ya wigo mkubwa wa mionzi ya umeme, ambayo ni pamoja na mawimbi ya redio na mwanga unaoonekana, mionzi ya X-ray, kama mionzi yoyote ya sumakuumeme, huenea kwa kasi ya mwanga (katika utupu wa kilomita 300 elfu / sec) na ina sifa ya urefu wa wimbi λ ( umbali ambao mionzi husafiri katika kipindi kimoja cha oscillation). Mionzi ya X-ray pia ina idadi ya mali nyingine za wimbi (refraction, kuingiliwa, diffraction), lakini ni vigumu zaidi kuchunguza kuliko mionzi ya urefu wa wimbi: mwanga unaoonekana, mawimbi ya redio.

Mtazamo wa X-ray: a1 - wigo unaoendelea wa bremsstrahlung saa 310 kV; a - wigo wa kuvunja unaoendelea kwa 250 kV, a1 - wigo uliochujwa na 1 mm Cu, a2 - wigo unaochujwa na 2 mm Cu, b - mistari ya tungsten ya K-mfululizo.

Ili kuzalisha mionzi ya X-ray, zilizopo za X-ray (tazama) hutumiwa, ambayo mionzi hutokea wakati elektroni za haraka zinaingiliana na atomi za dutu ya anode. Kuna aina mbili za mionzi ya X-ray: bremsstrahlung na tabia. Mionzi ya X ya Bremsstrahlung ina wigo unaoendelea, sawa na mwanga mweupe wa kawaida. Usambazaji wa nguvu kulingana na urefu wa wimbi (Mchoro) unawakilishwa na curve yenye upeo wa juu; kuelekea mawimbi marefu mkunjo huanguka chini, na kuelekea mawimbi mafupi huanguka kwa kasi na kuishia kwa urefu fulani wa mawimbi (λ0), unaoitwa mpaka wa mawimbi mafupi ya wigo unaoendelea. Thamani ya λ0 ni kinyume chake na voltage kwenye bomba. Bremsstrahlung hutokea wakati elektroni za haraka zinaingiliana na nuclei za atomiki. Uzito wa bremsstrahlung unalingana moja kwa moja na nguvu ya anode ya sasa, mraba wa voltage kwenye bomba na nambari ya atomiki (Z) ya dutu ya anode.

Ikiwa nishati ya elektroni iliyoharakishwa kwenye bomba la X-ray inazidi thamani muhimu kwa dutu ya anode (nishati hii imedhamiriwa na voltage Vcr muhimu kwa dutu hii kwenye tube), basi mionzi ya tabia hutokea. Wigo wa tabia umewekwa; mistari yake ya spectral huunda safu, iliyoteuliwa na herufi K, L, M, N.

Mfululizo wa K ni urefu mfupi zaidi wa wimbi, safu ya L ni urefu mrefu zaidi, safu ya M na N huzingatiwa tu katika vitu vizito (Vcr ya tungsten kwa safu ya K ni 69.3 kV, kwa safu ya L - 12.1 kV). Mionzi ya tabia hutokea kama ifuatavyo. Elektroni za haraka huondoa elektroni za atomiki kutoka kwa ganda lao la ndani. Atomu inasisimka na kisha inarudi kwenye hali ya chini. Katika kesi hii, elektroni kutoka kwa ganda la nje, lililofungwa kidogo hujaza nafasi zilizoachwa kwenye ganda la ndani, na picha za mionzi ya tabia hutolewa na nishati sawa na tofauti kati ya nguvu za atomi katika hali ya msisimko na ya ardhini. Tofauti hii (na kwa hiyo nishati ya photon) ina sifa fulani ya thamani ya kila kipengele. Jambo hili linatokana na uchambuzi wa spectral wa X-ray wa vipengele. Takwimu inaonyesha wigo wa mstari wa tungsten dhidi ya historia ya wigo unaoendelea wa bremsstrahlung.

Nishati ya elektroni iliyoharakishwa kwenye bomba la X-ray inabadilishwa karibu kabisa kuwa nishati ya joto (anode inakuwa moto sana), sehemu ndogo tu (karibu 1% kwa voltage karibu na kV 100) inabadilishwa kuwa nishati ya bremsstrahlung.

Matumizi ya X-rays katika dawa inategemea sheria za kunyonya X-rays kwa suala. Kunyonya kwa mionzi ya X-ray ni huru kabisa na mali ya macho ya dutu ya kunyonya. Kioo cha risasi kisicho na rangi na uwazi, kinachotumiwa kuwalinda wafanyikazi katika vyumba vya eksirei, karibu inachukua kabisa eksirei. Kinyume chake, karatasi ambayo haina uwazi kwa mwanga haipunguzi eksirei.

Uzito wa homogeneous (yaani, urefu fulani wa wimbi) boriti ya X-ray inayopita kwenye safu ya kunyonya hupungua kulingana na sheria ya kielelezo (e-x), ambapo e ni msingi wa logarithmu asili (2.718), na kipeo x ni sawa na bidhaa ya mgawo wa kupunguza wingi (μ / p) cm 2 / g kwa unene wa kinyonyaji katika g/cm 2 (hapa p ni msongamano wa dutu katika g/cm 3). Kupungua kwa mionzi ya X-ray hutokea kutokana na kueneza na kunyonya. Ipasavyo, mgawo wa kupunguza wingi ni jumla ya mgawo wa kunyonya na kutawanya. Mgawo wa kunyonya kwa wingi huongezeka kwa kasi kwa kuongezeka kwa nambari ya atomiki (Z) ya kinyonyaji (sawa na Z3 au Z5) na kwa kuongezeka kwa urefu wa wimbi (sawia na λ3). Utegemezi huu wa urefu wa wimbi huzingatiwa ndani ya bendi za kunyonya, kwenye mipaka ambayo maonyesho ya mgawo yanaruka.

Mgawo wa kutawanya wingi huongezeka kwa kuongezeka kwa idadi ya atomiki ya dutu hii. Katika λ≥0.3Å mgawo wa kutawanya hautegemei urefu wa wimbi, kwa λ<0,ЗÅ он уменьшается с уменьшением λ.

Kupungua kwa mgawo wa kunyonya na kueneza na kupungua kwa urefu wa wimbi husababisha kuongezeka kwa nguvu ya kupenya ya mionzi ya X-ray. Mgawo wa kunyonya kwa wingi kwa mfupa [uchukuaji unatokana hasa na Ca 3 (PO 4) 2 ] ni karibu mara 70 zaidi ya tishu laini, ambapo kunyonya kunatokana hasa na maji. Hii inaelezea kwa nini kivuli cha mifupa kinasimama kwa kasi sana dhidi ya historia ya tishu laini kwenye radiographs.

Uenezi wa boriti ya X-ray isiyo ya sare kupitia njia yoyote, pamoja na kupungua kwa nguvu, inaambatana na mabadiliko katika muundo wa spectral na mabadiliko katika ubora wa mionzi: sehemu ya wimbi la muda mrefu la wigo ni. kufyonzwa kwa kiwango kikubwa zaidi kuliko sehemu ya wimbi fupi, mionzi inakuwa homogeneous zaidi. Kuchuja sehemu ya mawimbi marefu ya wigo huruhusu, wakati wa matibabu ya X-ray ya vidonda vilivyo ndani ya mwili wa mwanadamu, kuboresha uwiano kati ya kipimo cha kina na cha uso (angalia vichungi vya X-ray). Ili kuashiria ubora wa boriti isiyo na usawa ya X-rays, dhana ya "safu ya nusu-attenuation (L)" hutumiwa - safu ya dutu ambayo hupunguza mionzi kwa nusu. Unene wa safu hii inategemea voltage kwenye bomba, unene na nyenzo za chujio. Kupima tabaka za nusu-attenuation, cellophane (hadi 12 keV nishati), alumini (20-100 keV), shaba (60-300 keV), risasi na shaba (> 300 keV) hutumiwa. Kwa X-rays zinazozalishwa kwa voltages 80-120 kV, 1 mm ya shaba ni sawa na uwezo wa kuchuja hadi 26 mm ya alumini, 1 mm ya risasi ni sawa na 50.9 mm ya alumini.

Kunyonya na kutawanyika kwa mionzi ya X-ray ni kwa sababu ya mali yake ya mwili; Mionzi ya X-ray inaingiliana na atomi kama mkondo wa corpuscles (chembe) - fotoni, ambayo kila moja ina nishati fulani (kinyume chake sawia na urefu wa mionzi ya X-ray). Aina ya nishati ya picha za X-ray ni 0.05-500 keV.

Kunyonya kwa mionzi ya X-ray ni kutokana na athari ya photoelectric: ngozi ya photon na shell ya elektroni inaambatana na ejection ya elektroni. Atomi inasisimua na, inarudi kwenye hali ya chini, hutoa mionzi ya tabia. Photoelectron iliyotolewa hubeba nishati yote ya fotoni (ondoa nishati ya kuunganisha ya elektroni katika atomi).

Mtawanyiko wa X-ray unasababishwa na elektroni katika njia ya kutawanya. Tofauti hufanywa kati ya utawanyiko wa kitamaduni (urefu wa wimbi la mionzi haubadilika, lakini mwelekeo wa uenezi hubadilika) na kueneza na mabadiliko ya urefu wa wimbi - athari ya Compton (urefu wa mionzi iliyotawanyika ni kubwa kuliko ile ya mionzi ya tukio. ) Katika kesi ya mwisho, fotoni hufanya kama mpira unaosonga, na kutawanyika kwa fotoni hufanyika, kulingana na usemi wa mfano wa Comton, kama kucheza billiards na fotoni na elektroni: kugongana na elektroni, fotoni huhamisha sehemu ya nishati yake kwake na kutawanyika, kuwa na nishati kidogo (kwa hivyo, urefu wa wimbi la mionzi iliyotawanyika huongezeka), elektroni huruka kutoka kwa atomi na nishati ya kurudisha nyuma (elektroni hizi huitwa elektroni za Compton, au elektroni za recoil). Kunyonya kwa nishati ya X-ray hutokea wakati wa kuundwa kwa elektroni za sekondari (Compton na photoelectrons) na uhamisho wa nishati kwao. Nishati ya mionzi ya X-ray iliyohamishwa kwa kitengo cha molekuli ya dutu huamua kipimo cha kufyonzwa cha mionzi ya X-ray. Kitengo cha kipimo hiki 1 rad inalingana na 100 erg/g. Kutokana na nishati iliyoingizwa, idadi ya michakato ya sekondari hutokea katika dutu ya kunyonya, ambayo ni muhimu kwa dosimetry ya X-ray, kwa kuwa ni juu yao kwamba mbinu za kupima mionzi ya X-ray zinatokana. (tazama Dosimetry).

Gesi zote na maji mengi, semiconductors na dielectrics huongeza conductivity ya umeme wakati wa wazi kwa X-rays. Conductivity hugunduliwa na vifaa bora vya kuhami: parafini, mica, mpira, amber. Mabadiliko ya conductivity husababishwa na ionization ya kati, yaani, mgawanyiko wa molekuli zisizo na upande katika ions chanya na hasi (ionization huzalishwa na elektroni za sekondari). Ionization katika hewa hutumiwa kuamua kipimo cha mfiduo wa X-ray (kipimo hewani), ambacho hupimwa kwa roentgens (tazama Vipimo vya Mionzi ya Ionizing). Kwa kipimo cha 1 r, kipimo cha kufyonzwa katika hewa ni 0.88 rad.

Chini ya ushawishi wa mionzi ya X-ray, kama matokeo ya msisimko wa molekuli ya dutu (na wakati wa kuunganishwa tena kwa ions), katika hali nyingi mwanga unaoonekana wa dutu husisimua. Kwa nguvu ya juu ya mionzi ya X-ray, mwanga unaoonekana unazingatiwa katika hewa, karatasi, parafini, nk (isipokuwa metali). Mavuno ya juu zaidi ya mwangaza unaoonekana hutolewa na fosforasi za fuwele kama vile Zn·CdS·Ag-fosforasi na zingine zinazotumiwa kwa skrini za fluoroscope.

Chini ya ushawishi wa mionzi ya x-ray, michakato mbalimbali ya kemikali inaweza pia kutokea katika dutu: mtengano wa misombo ya halide ya fedha (athari ya picha inayotumiwa katika upigaji picha wa x-ray), mtengano wa maji na ufumbuzi wa maji wa peroxide ya hidrojeni, mabadiliko katika mali. ya celluloid (turbidity na kutolewa kwa kafuri), parafini (turbidity na blekning) .

Kama matokeo ya ubadilishaji kamili, nishati yote inayofyonzwa na dutu ya ajizi ya kemikali, mionzi ya x-ray, inabadilishwa kuwa joto. Kupima kiasi kidogo sana cha joto kunahitaji mbinu nyeti sana, lakini ndiyo njia kuu ya vipimo kamili vya mionzi ya X-ray.

Madhara ya pili ya kibayolojia kutokana na mionzi ya eksirei ndio msingi wa matibabu ya eksirei (tazama). Mionzi ya X-ray, ambayo quanta yake ni 6-16 keV (wavelengths yenye ufanisi kutoka 2 hadi 5 Å), inakaribia kabisa kufyonzwa na tishu za ngozi za mwili wa binadamu; hii inaitwa miale ya mipaka, au wakati mwingine miale ya Bucca (tazama miale ya Bucca). Kwa matibabu ya kina ya X-ray, mionzi iliyochujwa ngumu na quanta ya nishati yenye ufanisi kutoka 100 hadi 300 keV hutumiwa.

Athari ya kibaolojia ya mionzi ya X-ray inapaswa kuzingatiwa sio tu wakati wa matibabu ya X-ray, lakini pia wakati wa uchunguzi wa X-ray, na pia katika matukio mengine yote ya kuwasiliana na mionzi ya X-ray ambayo inahitaji matumizi ya ulinzi wa mionzi. (tazama).

X-RAY

X-RAY

mionzi isiyoonekana yenye uwezo wa kupenya, ingawa kwa viwango tofauti, vitu vyote. Ni mionzi ya sumakuumeme yenye urefu wa mawimbi ya takriban sm 10-8. Kama vile mwanga unaoonekana, mionzi ya X-ray husababisha giza la filamu ya picha. Mali hii ni muhimu kwa dawa, tasnia na utafiti wa kisayansi. Kupitia kitu kilichochunguzwa na kisha kuanguka kwenye filamu ya picha, mionzi ya X-ray inaonyesha muundo wake wa ndani juu yake. Kwa kuwa nguvu ya kupenya ya mionzi ya X-ray inatofautiana kwa vifaa tofauti, sehemu za kitu ambazo hazina uwazi wake huzalisha maeneo nyepesi kwenye picha kuliko yale ambayo mionzi hupenya vizuri. Kwa hivyo, tishu za mfupa hazina uwazi kwa eksirei kuliko tishu zinazounda ngozi na viungo vya ndani. Kwa hiyo, kwenye x-ray, mifupa itaonekana kama maeneo nyepesi na tovuti ya fracture, ambayo ni wazi zaidi kwa mionzi, inaweza kugunduliwa kwa urahisi kabisa. X-rays pia hutumiwa katika daktari wa meno kuchunguza caries na abscesses katika mizizi ya meno, na katika sekta ya kuchunguza nyufa katika castings, plastiki na raba. X-rays hutumiwa katika kemia kuchambua misombo na katika fizikia kujifunza muundo wa fuwele. Boriti ya X-ray inayopitia kiwanja cha kemikali hutoa mionzi ya sekondari ya tabia, uchambuzi wa spectroscopic ambayo inaruhusu duka la dawa kuamua muundo wa kiwanja. Wakati boriti ya X-rays iko kwenye dutu ya fuwele, hutawanywa na atomi za kioo, ikitoa picha ya wazi, ya kawaida ya matangazo na kupigwa kwenye sahani ya picha, ambayo inafanya uwezekano wa kuanzisha muundo wa ndani wa kioo. . Matumizi ya X-rays katika matibabu ya saratani inategemea ukweli kwamba huua seli za saratani. Walakini, inaweza pia kuwa na athari zisizofaa kwenye seli za kawaida. Kwa hivyo, tahadhari kali lazima ifanyike wakati wa kutumia X-rays kwa njia hii. Mionzi ya X-ray iligunduliwa na mwanafizikia wa Ujerumani W. Roentgen (1845-1923). Jina lake halikufa kwa maneno mengine kadhaa ya kimwili yanayohusiana na mionzi hii: roentgen ni kitengo cha kimataifa cha kipimo cha mionzi ya ionizing; picha iliyochukuliwa kwenye mashine ya X-ray inaitwa radiograph; Sehemu ya dawa ya radiolojia inayotumia eksirei kutambua na kutibu magonjwa inaitwa radiolojia. Roentgen aligundua mionzi mwaka 1895 alipokuwa profesa wa fizikia katika Chuo Kikuu cha Würzburg. Wakati akifanya majaribio na mionzi ya cathode (elektroni inapita kwenye mirija ya kutokwa), aligundua kuwa skrini iliyo karibu na bomba la utupu, iliyofunikwa na cyanoplatinite ya bariamu ya fuwele, iliwaka sana, ingawa bomba yenyewe ilifunikwa na kadibodi nyeusi. Roentgen alithibitisha zaidi kwamba uwezo wa kupenya wa miale isiyojulikana aliyogundua, ambayo aliiita X-rays, ilitegemea muundo wa nyenzo za kunyonya. Pia alipata picha ya mifupa ya mkono wake mwenyewe kwa kuiweka kati ya bomba la kutokwa na mionzi ya cathode na skrini iliyofunikwa na cyanoplatinite ya bariamu. Ugunduzi wa Roentgen ulifuatiwa na majaribio ya watafiti wengine ambao waligundua mali nyingi mpya na matumizi ya mionzi hii. Mchango mkubwa ulitolewa na M. Laue, W. Friedrich na P. Knipping, ambao walionyesha mwaka wa 1912 diffraction ya mionzi ya X-ray wakati wa kupitia kioo; W. Coolidge, ambaye mwaka wa 1913 aligundua bomba la X-ray la utupu wa juu na cathode yenye joto; G. Moseley, ambaye alianzisha mwaka wa 1913 uhusiano kati ya urefu wa wimbi la mionzi na nambari ya atomiki ya kipengele; G. na L. Bragg, ambaye alipokea Tuzo ya Nobel mwaka wa 1915 kwa kuendeleza misingi ya uchambuzi wa muundo wa X-ray. KUPOKEA X-RAYS Mionzi ya X-ray hutokea wakati elektroni zinazotembea kwa kasi ya juu zinaingiliana na suala. Wakati elektroni zinapogongana na atomi za dutu yoyote, hupoteza haraka nishati yao ya kinetic. Katika kesi hiyo, wengi wao hugeuka kuwa joto, na sehemu ndogo, kwa kawaida chini ya 1%, inabadilishwa kuwa nishati ya X-ray. Nishati hii hutolewa kwa namna ya quanta - chembe zinazoitwa fotoni, ambazo zina nishati lakini uzito wake wa kupumzika ni sifuri. Picha za X-ray hutofautiana katika nishati yao, ambayo ni kinyume chake kwa urefu wao wa wimbi. Njia ya kawaida ya kuzalisha X-rays hutoa aina mbalimbali za wavelengths, ambayo inaitwa wigo wa X-ray. Wigo una vijenzi vilivyotamkwa, kama inavyoonyeshwa kwenye Mtini. 1. "Endelevu" pana inaitwa wigo unaoendelea au mionzi nyeupe. Vilele vikali vilivyowekwa juu yake huitwa mistari ya utoaji wa X-ray. Ingawa wigo mzima ni matokeo ya mgongano wa elektroni na jambo, mifumo ya kuonekana kwa sehemu yake pana na mistari ni tofauti. Dutu hii ina idadi kubwa ya atomi, ambayo kila moja ina kiini kilichozungukwa na makombora ya elektroni, na kila elektroni kwenye ganda la atomi ya kitu fulani huchukua kiwango fulani cha nishati. Kwa kawaida shells hizi, au viwango vya nishati, huteuliwa na alama K, L, M, nk, kuanzia shell iliyo karibu na kiini. Wakati elektroni ya tukio yenye nishati nyingi za kutosha inapogongana na moja ya elektroni zinazohusiana na atomi, huitoa elektroni hiyo kutoka kwenye ganda lake. Nafasi tupu inachukuliwa na elektroni nyingine kutoka kwenye shell, ambayo inafanana na nishati ya juu. Mwisho huu hutoa nishati ya ziada kwa kutoa picha ya X-ray. Kwa kuwa elektroni za shell zina maadili tofauti ya nishati, picha za X-ray zinazosababisha pia zina wigo tofauti. Hii inalingana na vilele vikali kwa urefu fulani wa mawimbi, maadili maalum ambayo hutegemea kipengele kinacholengwa. Mistari ya tabia huunda mfululizo wa K-, L- na M, kulingana na shell (K, L au M) elektroni iliondolewa. Uhusiano kati ya urefu wa wimbi la X-ray na nambari ya atomiki huitwa sheria ya Moseley (Mchoro 2).

Mchele. 1. SPEKTA YA KAWAIDA YA X-RAY ina wigo unaoendelea (mwendelezo) na mistari bainifu (kilele chenye ncha kali). Laini za K/ia na K/ib hutokana na mwingiliano wa elektroni zilizoharakishwa na elektroni za ganda la K-ndani.

Mchele. 2. UREFU WA MAWIMBI WA TABIA YA Mionzi ya X-RAY inayotolewa na elementi za kemikali inategemea idadi ya atomiki ya kipengele hicho. Mviringo hufuata sheria ya Moseley: kadiri nambari ya atomiki ya kipengele inavyokuwa juu, ndivyo urefu wa mawimbi wa mstari bainifu unavyopungua.

Ikiwa elektroni inagongana na kiini kizito kiasi, inapungua kasi, na nishati yake ya kinetic hutolewa kwa namna ya picha ya X-ray ya takriban nishati sawa. Ikiwa inaruka nyuma ya kiini, itapoteza sehemu tu ya nishati yake, na iliyobaki itahamishiwa kwa atomi zingine zinazopita kwenye njia yake. Kila kitendo cha upotezaji wa nishati husababisha utoaji wa fotoni na nishati fulani. Wigo unaoendelea wa X-ray unaonekana, kikomo cha juu ambacho kinalingana na nishati ya elektroni ya haraka zaidi. Huu ndio utaratibu wa uundaji wa wigo unaoendelea, na nishati ya juu (au urefu wa chini wa wimbi) ambayo hurekebisha mpaka wa wigo unaoendelea ni sawia na voltage inayoongeza kasi, ambayo huamua kasi ya elektroni za tukio. Mistari ya Spectral ina sifa ya nyenzo za shabaha iliyopigwa, na wigo unaoendelea unatambuliwa na nishati ya boriti ya elektroni na ni kivitendo huru ya nyenzo inayolengwa. Mionzi ya X-ray inaweza kupatikana sio tu kwa bombardment ya elektroni, lakini pia kwa kuwasha shabaha na mionzi ya X-ray kutoka kwa chanzo kingine. Katika kesi hii, hata hivyo, nishati nyingi za boriti ya tukio huenda kwenye wigo wa tabia ya X-ray na sehemu ndogo sana huanguka katika moja inayoendelea. Ni dhahiri kwamba boriti ya tukio la mionzi ya X-ray lazima iwe na fotoni ambazo nishati yake inatosha kusisimua mistari ya tabia ya kipengele kilichopigwa. Asilimia kubwa ya nishati kwa kila wigo wa tabia hufanya njia hii ya uchochezi wa mionzi ya X-ray iwe rahisi kwa utafiti wa kisayansi. X-ray zilizopo. Ili kuzalisha X-rays kupitia mwingiliano wa elektroni na suala, unahitaji kuwa na chanzo cha elektroni, njia ya kuharakisha yao kwa kasi ya juu, na lengo ambalo linaweza kuhimili bombardment ya elektroni na kuzalisha X-rays ya kiwango kinachohitajika. Kifaa kilicho na haya yote kinaitwa tube ya X-ray. Watafiti wa awali walitumia mirija "iliyohamishwa sana" kama vile mirija ya kisasa ya kutoa gesi. Utupu ndani yao haukuwa juu sana. Vipu vya kutokwa vina kiasi kidogo cha gesi, na wakati tofauti kubwa ya uwezo inatumiwa kwa electrodes ya tube, atomi za gesi zinabadilishwa kuwa ions chanya na hasi. Chanya husogea kuelekea elektroni hasi (cathode) na, ikianguka juu yake, hugonga elektroni kutoka kwayo, na wao, kwa upande wao, huelekea kwenye elektrodi chanya (anode) na, wakiipiga bomba, huunda mkondo wa picha za X-ray. . Katika tube ya kisasa ya X-ray iliyotengenezwa na Coolidge (Mchoro 3), chanzo cha elektroni ni cathode ya tungsten yenye joto la juu. Elektroni huharakishwa hadi kasi ya juu na tofauti ya juu ya uwezekano kati ya anode (au anti-cathode) na cathode. Kwa kuwa elektroni lazima zifikie anode bila kugongana na atomi, utupu wa juu sana ni muhimu, ambayo inahitaji bomba kuhamishwa vizuri. Hii pia inapunguza uwezekano wa ionization ya atomi iliyobaki ya gesi na mikondo ya upande inayosababisha.

Mchele. 3. COOLIDGE X-RAY TUBE. Inapopigwa na elektroni, anticathode ya tungsten hutoa mionzi ya X-ray ya tabia. Sehemu ya msalaba wa boriti ya X-ray ni ndogo kuliko eneo halisi la irradiated. 1 - boriti ya elektroni; 2 - cathode yenye electrode inayozingatia; 3 - shell ya kioo (tube); 4 - lengo la tungsten (anti-cathode); 5 - filament ya cathode; 6 - eneo halisi la irradiated; 7 - mahali pa kuzingatia ufanisi; 8 - anode ya shaba; 9 - dirisha; 10 - mionzi ya x-ray iliyotawanyika.

Elektroni huelekezwa kwenye anode na electrode yenye umbo maalum inayozunguka cathode. Electrode hii inaitwa elektrodi inayolenga na, pamoja na cathode, huunda "mwangaza wa elektroniki" wa bomba. Anode iliyoathiriwa na bombardment ya elektroni lazima ifanywe kwa nyenzo za kinzani, kwani nishati nyingi za kinetic za elektroni za bombarding hubadilishwa kuwa joto. Kwa kuongeza, ni kuhitajika kuwa anode ifanywe kwa nyenzo yenye idadi kubwa ya atomiki, kwa sababu Mavuno ya X-ray huongezeka kwa kuongezeka kwa idadi ya atomiki. Nyenzo ya anode iliyochaguliwa mara nyingi ni tungsten, ambayo nambari ya atomiki ni 74. Muundo wa zilizopo za X-ray zinaweza kutofautiana kulingana na hali ya matumizi na mahitaji. UGUNDUZI WA X-RAY Njia zote za kugundua X-rays zinatokana na mwingiliano wao na jambo. Wachunguzi wanaweza kuwa wa aina mbili: wale ambao hutoa picha na wale ambao hawana. Ya kwanza ni pamoja na fluorografia ya X-ray na vifaa vya fluoroscopy, ambayo boriti ya mionzi ya X-ray inapita kupitia kitu kilicho chini ya utafiti, na mionzi iliyopitishwa hupiga skrini ya luminescent au filamu ya picha. Picha inaonekana kutokana na ukweli kwamba sehemu tofauti za kitu chini ya utafiti huchukua mionzi tofauti - kulingana na unene wa dutu na muundo wake. Katika detectors na skrini ya fluorescent, nishati ya X-ray inabadilishwa kuwa picha inayoonekana moja kwa moja, wakati katika radiografia imeandikwa kwenye emulsion nyeti na inaweza kuzingatiwa tu baada ya filamu kutengenezwa. Aina ya pili ya vigunduzi ni pamoja na anuwai ya vifaa ambavyo nishati ya mionzi ya X-ray inabadilishwa kuwa ishara za umeme zinazoonyesha ukubwa wa mionzi. Hizi ni pamoja na vyumba vya ioni, vihesabio vya Geiger, vihesabio sawia, vihesabio vya kuunguza, na vigunduzi maalum vya cadmium sulfidi na selenide. Hivi sasa, vigunduzi vyenye ufanisi zaidi vinaweza kuzingatiwa kuwa vihesabio vya scintillation, ambavyo hufanya kazi vizuri juu ya anuwai ya nishati. Angalia pia VIGUNDUZI VILIVYO. Detector huchaguliwa kwa kuzingatia hali ya kazi. Kwa mfano, ikiwa unahitaji kupima kwa usahihi ukubwa wa mionzi ya X-ray iliyotawanyika, basi counters hutumiwa ambayo inakuwezesha kufanya vipimo kwa usahihi wa sehemu ya asilimia. Ikiwa unahitaji kusajili mihimili mingi iliyotengwa, basi inashauriwa kutumia filamu ya X-ray, ingawa katika kesi hii haiwezekani kuamua ukubwa kwa usahihi sawa. X-RAY NA GAMMA DEFECTOSKOPI Mojawapo ya matumizi ya kawaida ya X-rays katika tasnia ni kudhibiti ubora wa nyenzo na kugundua dosari. Njia ya X-ray haina uharibifu, ili nyenzo zinazojaribiwa, ikiwa zinapatikana kukidhi mahitaji muhimu, zinaweza kutumika kwa madhumuni yaliyokusudiwa. Ugunduzi wa dosari za X-ray na gamma hutegemea uwezo wa kupenya wa mionzi ya X-ray na sifa za ufyonzwaji wake katika nyenzo. Nguvu ya kupenya imedhamiriwa na nishati ya picha za X-ray, ambayo inategemea kasi ya voltage katika bomba la X-ray. Kwa hiyo, sampuli nene na sampuli zilizofanywa kwa metali nzito, kama vile dhahabu na urani, zinahitaji chanzo cha X-ray na voltage ya juu ili kuzisoma, wakati kwa sampuli nyembamba chanzo kilicho na voltage ya chini kinatosha. Kwa ugunduzi wa dosari ya gamma ya casts kubwa sana na bidhaa kubwa zilizoviringishwa, betatroni na vichapuzi vya mstari hutumiwa, kuharakisha chembe hadi nishati ya 25 MeV au zaidi. Kunyonya kwa mionzi ya X-ray kwenye nyenzo inategemea unene wa kinyonyaji d na mgawo wa kunyonya m na imedhamiriwa na fomula I = I0e-md, ambapo mimi ni nguvu ya mionzi inayopita kupitia kinyonyaji, I0 ni ukubwa wa mionzi ya tukio, na e = 2.718 ni msingi wa logarithms asili. Kwa nyenzo fulani kwa urefu fulani (au nishati) ya mionzi ya x-ray, mgawo wa kunyonya ni thabiti. Lakini mionzi ya chanzo cha X-ray sio monochromatic, lakini ina wigo mpana wa urefu wa mawimbi, kama matokeo ya ambayo kunyonya kwa unene sawa wa kinyonyaji hutegemea urefu wa wimbi (frequency) ya mionzi. Mionzi ya X-ray hutumiwa sana katika tasnia zote zinazohusiana na uundaji wa chuma. Pia hutumika kwa ajili ya kupima mapipa ya silaha, bidhaa za chakula, plastiki, na kupima vifaa na mifumo changamano katika teknolojia ya kielektroniki. (Neutronography, inayotumia miale ya neutroni badala ya X-rays, hutumiwa kwa madhumuni sawa.) X-rays pia hutumiwa kwa madhumuni mengine, kama vile kuchunguza picha za kuchora ili kubaini uhalisi wao au kugundua safu za ziada za rangi juu ya safu ya msingi. . UTAFITI WA X-RAY Tofauti ya eksirei hutoa taarifa muhimu kuhusu vitu vikali—muundo wao wa atomiki na umbo la fuwele—pamoja na kuhusu vimiminika, vitu vikali vya amofasi na molekuli kubwa. Njia ya diffraction pia hutumiwa kwa usahihi (kwa kosa la chini ya 10-5) kuamua umbali wa interatomic, kutambua matatizo na kasoro, na kuamua mwelekeo wa fuwele moja. Kutumia muundo wa diffraction, unaweza kutambua vifaa visivyojulikana, na pia kuchunguza uwepo wa uchafu katika sampuli na kuwatambua. Umuhimu wa njia ya utenganishaji wa X-ray kwa maendeleo ya fizikia ya kisasa hauwezi kukadiriwa, kwani uelewa wa kisasa wa mali ya jambo ni msingi wa data juu ya mpangilio wa atomi katika misombo anuwai ya kemikali, asili ya vifungo kati yao. na kasoro za muundo. Chombo kuu cha kupata habari hii ni njia ya diffraction ya X-ray. Fuwele ya diffraction ya X-ray ni muhimu kwa kubainisha miundo ya molekuli kubwa changamano, kama vile molekuli za deoksiribonucleic acid (DNA), nyenzo za kijeni za viumbe hai. Mara tu baada ya ugunduzi wa X-rays, maslahi ya kisayansi na matibabu yalilenga wote juu ya uwezo wa mionzi hii kupenya miili na juu ya asili yake. Majaribio juu ya utengano wa mionzi ya X-ray kwa kupasuliwa na gratings ya diffraction ilionyesha kuwa ni ya mionzi ya umeme na ina urefu wa urefu wa utaratibu wa cm 10-8-10-9. Hata mapema, wanasayansi, hasa W. Barlow, walidhani kwamba umbo la kawaida na la ulinganifu la fuwele za asili ni kutokana na mpangilio ulioamriwa wa atomi zinazounda fuwele. Katika baadhi ya matukio, Barlow aliweza kutabiri kwa usahihi muundo wa kioo. Thamani ya umbali wa interatomic uliotabiriwa ilikuwa cm 10-8. Ukweli kwamba umbali wa interatomic uligeuka kuwa juu ya utaratibu wa wimbi la X-ray ilifanya iwezekanavyo, kimsingi, kuchunguza diffraction yao. Matokeo yake yalikuwa muundo wa moja ya majaribio muhimu zaidi katika historia ya fizikia. M. Laue alipanga jaribio la majaribio la wazo hili, ambalo lilifanyika na wenzake W. Friedrich na P. Knipping. Mnamo 1912, watatu kati yao walichapisha kazi yao juu ya matokeo ya mgawanyiko wa x-ray. Kanuni za diffraction ya X-ray. Ili kuelewa uzushi wa diffraction ya X-ray, tunahitaji kuzingatia ili: kwanza, wigo wa mionzi ya X-ray, pili, asili ya muundo wa kioo, na tatu, jambo la diffraction yenyewe. Kama ilivyoelezwa hapo juu, tabia ya mionzi ya X-ray ina safu ya mistari ya spectral yenye kiwango cha juu cha monochromaticity, imedhamiriwa na nyenzo za anode. Kwa kutumia vichungi unaweza kuangazia zile kali zaidi. Kwa hiyo, kwa kuchagua nyenzo za anode ipasavyo, inawezekana kupata chanzo cha mionzi ya karibu ya monochromatic na urefu ulioelezwa kwa usahihi sana. Urefu wa mawimbi ya mionzi kwa kawaida huanzia 2.285 kwa chromium hadi 0.558 kwa fedha (thamani za vipengele mbalimbali hujulikana kwa tarakimu sita muhimu). Wigo wa tabia umewekwa juu ya wigo wa "nyeupe" unaoendelea wa kiwango cha chini sana, kutokana na kupungua kwa kasi kwa elektroni za tukio katika anode. Kwa hivyo, aina mbili za mionzi zinaweza kupatikana kutoka kwa kila anode: tabia na bremsstrahlung, ambayo kila mmoja ina jukumu muhimu kwa njia yake mwenyewe. Atomi katika muundo wa kioo hupangwa na upimaji wa kawaida, na kutengeneza mlolongo wa seli zinazofanana - kimiani cha anga. Baadhi ya lati (kama zile za metali nyingi za kawaida) ni rahisi sana, wakati zingine (kama zile za molekuli za protini) ni ngumu sana. Ifuatayo ni tabia ya muundo wa fuwele: ikiwa mtu hutoka kutoka kwa sehemu fulani ya seli moja hadi hatua inayolingana ya seli iliyo karibu, basi mazingira sawa ya atomiki yatafunuliwa. Na ikiwa atomi fulani iko katika hatua moja au nyingine katika seli moja, basi atomi hiyo hiyo itakuwa iko katika hatua sawa katika seli yoyote ya jirani. Kanuni hii ni halali kwa fuwele kamilifu, iliyopangwa vyema. Hata hivyo, fuwele nyingi (kwa mfano, ufumbuzi wa chuma imara) ni machafuko kwa shahada moja au nyingine, i.e. tovuti zinazolingana na fuwele zinaweza kukaliwa na atomi tofauti. Katika matukio haya, sio nafasi ya kila atomi ambayo imedhamiriwa, lakini tu nafasi ya atomi "ya wastani wa takwimu" juu ya idadi kubwa ya chembe (au seli). Hali ya kutofautisha inajadiliwa katika nakala ya OPTICS na msomaji anaweza kurejelea nakala hiyo kabla ya kuendelea zaidi. Inaonyesha kwamba ikiwa mawimbi (kwa mfano, sauti, mwanga, eksirei) yanapita kwenye mwanya mdogo au shimo, basi la mwisho linaweza kuzingatiwa kama chanzo cha pili cha mawimbi, na taswira ya mpasuko au shimo lina mwanga unaobadilika. na kupigwa giza. Zaidi ya hayo, ikiwa kuna muundo wa mara kwa mara wa mashimo au slits, basi kutokana na kuingiliwa kwa kuimarisha na kudhoofisha kwa mionzi inayotoka kwenye mashimo tofauti, muundo wa diffraction wazi unaonekana. Mgawanyiko wa X-ray ni jambo la kueneza kwa pamoja ambalo jukumu la mashimo na vituo vya kutawanya linachezwa na atomi zilizopangwa mara kwa mara za muundo wa kioo. Uboreshaji wa pande zote wa picha zao katika pembe fulani hutokeza muundo wa mtengano sawa na ule ambao ungetokea wakati mwanga ulikuwa mtawanyiko kwenye wavu wa dimensional wa pande tatu. Kueneza hutokea kutokana na mwingiliano wa tukio la X-rays na elektroni katika kioo. Kutokana na ukweli kwamba urefu wa mawimbi ya X-rays ni wa mpangilio sawa wa ukubwa na ukubwa wa atomi, urefu wa wimbi la X-rays iliyotawanyika ni sawa na tukio la X-rays. Utaratibu huu ni matokeo ya oscillations kulazimishwa ya elektroni chini ya ushawishi wa tukio X-ray mionzi. Fikiria sasa atomi iliyo na wingu la elektroni zilizofungwa (zinazozunguka kiini) ambazo hupigwa na X-rays. Elektroni katika pande zote kwa wakati mmoja hutawanya mionzi ya tukio na kutoa mionzi yao ya X-ray ya urefu sawa, ingawa ni ya nguvu tofauti. Nguvu ya mionzi iliyotawanyika inahusiana na nambari ya atomiki ya kipengele, kwa sababu nambari ya atomiki ni sawa na idadi ya elektroni za obiti zinazoweza kushiriki katika kutawanya. (Utegemezi huu wa ukubwa wa nambari ya atomiki ya kipengele cha kutawanya na mwelekeo ambao ukubwa hupimwa unaonyeshwa na kipengele cha kutawanyika kwa atomiki, ambacho kina jukumu muhimu sana katika uchambuzi wa muundo wa fuwele.) chagua katika muundo wa kioo mlolongo wa mstari wa atomi ulio umbali sawa kutoka kwa kila mmoja, na uzingatie muundo wao wa diffraction. Tayari imebainisha kuwa wigo wa X-ray una sehemu inayoendelea ("continuum") na seti ya mistari kali zaidi tabia ya kipengele ambacho ni nyenzo ya anode. Wacha tuseme tulichuja wigo unaoendelea na tukapata miale ya eksirei inayokaribia kuwa monokromatiki iliyoelekezwa kwenye msururu wetu wa atomi. Hali ya ukuzaji (kuingiliwa kwa kukuza) imeridhika ikiwa tofauti katika njia za mawimbi yaliyotawanyika na atomi za jirani ni nyingi ya urefu wa wimbi. Ikiwa boriti imetokea kwa pembe A0 hadi mstari wa atomi uliotenganishwa na vipindi a (kipindi), basi kwa pembe ya mtengano a tofauti ya njia inayolingana na ukuzaji itaandikwa kama a(cos a - cosa0) = hl, ambapo l ni urefu wa wavelength na h integer (Mchoro 4 na 5).

Mchele. 4. Kukuza kwa boriti ya X-ray hutokea wakati tofauti katika njia ya mawimbi yaliyotawanyika na atomi za jirani ni sawa na idadi kamili ya urefu wa wimbi. Hapa a0 ni pembe ya matukio, a ni pembe ya mgawanyiko, a ni umbali kati ya atomi.

Mchele. 5. SULUHISHO LA EQUATIONS LAUE kwa kila thamani ya h inaweza kuwakilishwa kama familia ya koni, mhimili wa kawaida ambao unaelekezwa kwenye mhimili wa fuwele (picha zinazofanana zinaweza kuchorwa kwa shoka zingine mbili). Njia bora ya kusoma miundo ya fuwele inategemea milinganyo ya Laue.

Ili kupanua mbinu hii kwa fuwele yenye sura tatu, ni muhimu tu kuchagua safu mlalo za atomi pamoja na pande nyingine mbili kwenye fuwele na kutatua milinganyo mitatu inayopatikana kwa pamoja kwa shoka tatu za fuwele zenye vipindi a, b na c. Milinganyo mingine miwili ina fomu

<="" div="" style="border-style: none;">Hizi ndizo milinganyo tatu za kimsingi za Laue kwa mgawanyiko wa X-ray, na nambari h, k na c zikiwa fahirisi za Miller za ndege ya kutofautisha. Angalia pia FUWELE NA FUWELE. Ukizingatia hesabu zozote za Laue, kwa mfano ya kwanza, unaweza kugundua kuwa kwa kuwa a, a0, l ni viunga, na h = 0, 1, 2, ..., suluhisho lake linaweza kuwakilishwa kama seti ya koni zilizo na mhimili wa kawaida a (Kielelezo 5). Ndivyo ilivyo kwa maelekezo b na c. Katika hali ya jumla ya kutawanyika kwa tatu-dimensional (diffraction), equations tatu za Laue lazima ziwe na suluhisho la kawaida, i.e. koni tatu za diffraction ziko kwenye kila shoka lazima zikatike; mstari wa jumla wa makutano umeonyeshwa kwenye Mtini. 6. Suluhisho la pamoja la milinganyo husababisha sheria ya Bragg-Wolfe:

Mchele. 6. SULUHISHO LA JUMLA LA EQUATIONS LAUE linalingana na makutano ya koni tatu na shoka a, b, c, kuwa na mstari wa moja kwa moja wa kawaida R.

l = 2(d/n)sinq, ambapo d ni umbali kati ya ndege zilizo na fahirisi h, k na c (kipindi), n = 1, 2, ... ni nambari kamili (mpangilio wa diffraction), na q ni pembe. iliunda boriti ya tukio (pamoja na tofauti) na ndege ya kioo ambayo diffraction hutokea. Kuchambua usawa wa sheria ya Bragg-Wolfe kwa fuwele moja iliyo kwenye njia ya boriti ya X-ray ya monochromatic, tunaweza kuhitimisha kuwa mgawanyiko sio rahisi kutazama, kwa sababu. idadi l na q ni fasta, na sinq< 1. При таких условиях, чтобы имела место дифракция для рентгеновского излучения с длиной волны l, плоскость кристалла с периодом d должна быть повернута на правильный угол q. Для того чтобы реализовать это маловероятное событие, применяются различные методики. NJIA ZA UCHAMBUZI WA KUTOFAUTIANA Mbinu ya Laue. Njia ya Laue hutumia wigo wa "nyeupe" unaoendelea wa mionzi ya X-ray, ambayo inaelekezwa kwenye kioo cha stationary moja. Kwa thamani maalum ya kipindi d, urefu wa wimbi unaolingana na hali ya Bragg-Wulf huchaguliwa kiotomatiki kutoka kwa wigo mzima. Lauegrams zilizopatikana kwa njia hii hufanya iwezekanavyo kuhukumu maelekezo ya mihimili iliyochanganyikiwa na, kwa hiyo, mwelekeo wa ndege za kioo, ambayo pia inafanya uwezekano wa kuteka hitimisho muhimu kuhusu ulinganifu, mwelekeo wa kioo na uwepo. ya kasoro ndani yake. Katika kesi hii, hata hivyo, habari kuhusu kipindi cha anga d imepotea. Katika Mtini. 7 inaonyesha mfano wa Lauegram. Filamu ya X-ray ilikuwa iko upande wa kioo kinyume na ile ambayo boriti ya X-ray kutoka chanzo ilianguka.

Mchele. 7. LAUEGRAM. X-rays ya aina mbalimbali ya spectral hupitishwa kupitia kioo kilichosimama. Mihimili ya diffraction inalingana na matangazo kwenye Lauegram.

Njia ya Debye-Scherrer (kwa sampuli za polycrystalline). Tofauti na njia ya awali, mionzi ya monochromatic hutumiwa hapa (l = const), na angle q ni tofauti. Hii inafanikiwa kwa kutumia sampuli ya polycrystalline inayojumuisha fuwele nyingi ndogo za mwelekeo nasibu, kati ya hizo kuna baadhi zinazokidhi hali ya Bragg-Wulf. Mihimili iliyotenganishwa huunda mbegu, mhimili ambao unaelekezwa kando ya boriti ya X-ray. Kwa kupiga picha, ukanda mwembamba wa filamu ya X-ray kwenye kaseti ya silinda hutumiwa kawaida, na mionzi ya X inasambazwa kando ya kipenyo kupitia mashimo kwenye filamu. Debyegram iliyopatikana kwa njia hii (Mchoro 8) ina taarifa sahihi kuhusu kipindi d, i.e. kuhusu muundo wa kioo, lakini haitoi habari ambayo Lauegram ina. Kwa hivyo, njia zote mbili zinakamilishana. Wacha tuchunguze matumizi kadhaa ya njia ya Debye-Scherrer.

Athari ya mionzi ya X-ray kwenye jambo imedhamiriwa na michakato ya msingi ya mwingiliano wa picha ya X-ray na elektroni za atomi na molekuli za dutu hii.

3. X-ray tomography ya kompyuta.

Njia ya tomography ya X-ray inategemea kujenga upya picha ya sehemu fulani (kipande) cha mwili wa mgonjwa kwa kurekodi idadi kubwa ya makadirio ya X-ray ya sehemu hii, iliyofanywa kwa pembe tofauti (Mchoro 5). Habari kutoka kwa sensorer zinazorekodi makadirio haya huingia kwenye kompyuta, ambayo, kwa kutumia programu maalum, mahesabu usambazaji wiani wa sampuli katika sehemu inayochunguzwa na kuionyesha kwenye skrini ya kuonyesha. Picha ya sehemu ya msalaba ya mwili wa mgonjwa iliyopatikana kwa njia hii ina sifa ya uwazi bora na maudhui ya juu ya habari. Programu inaruhusu, ikiwa ni lazima, ongeza utofautishaji wa picha makumi na hata mamia ya nyakati. Hii huongeza uwezo wa uchunguzi wa njia.

Mchele. 5. Mpango wa uchunguzi wa x-ray wa sehemu ya chombo chini ya utafiti (pointi 1 na hatua ya 2 - nafasi mbili za mfululizo za chanzo cha x-ray)

4. Kwa fluorografia Picha kutoka kwa skrini kubwa imeandikwa kwenye filamu nyeti ya muundo mdogo (Mchoro 6). Wakati wa uchambuzi, picha huchunguzwa kwa kutumia kikuza maalum.

Njia hii inatumika kwa uchunguzi wa idadi kubwa ya watu. Katika kesi hiyo, mfiduo wa mionzi kwa mgonjwa ni mdogo sana kuliko fluoroscopy ya jadi.

Tiba ya X-ray- matumizi ya mionzi ya X-ray kuharibu tumors mbaya.

Athari ya kibaiolojia ya mionzi ni kuvuruga shughuli muhimu ya seli za tumor zinazozidisha haraka. Katika kesi hii, nishati ya R - photons ni 150-200 keV.

Visiographs (vifaa vilivyo na usindikaji wa picha ya X-ray ya dijiti) katika meno ya kisasa

Katika meno, uchunguzi wa X-ray ni njia kuu ya uchunguzi. Hata hivyo, idadi ya vipengele vya kitamaduni vya shirika na kiufundi vya uchunguzi wa eksirei hufanya kuwa si vizuri kabisa kwa mgonjwa na kliniki ya meno. Hii ni, kwanza kabisa, hitaji la kuwasiliana na mgonjwa na mionzi ya ionizing, ambayo mara nyingi huunda mzigo mkubwa wa mionzi kwenye mwili; pia ni hitaji la mchakato wa kupiga picha, na kwa hivyo hitaji la picha, pamoja na zile zenye sumu. Hii ni, hatimaye, kumbukumbu kubwa, folda nzito na bahasha na filamu za x-ray.

Kwa kuongeza, kiwango cha sasa cha maendeleo ya daktari wa meno hufanya tathmini ya kujitegemea ya radiographs kwa jicho la mwanadamu haitoshi. Kama ilivyotokea, kati ya anuwai ya vivuli vya kijivu vilivyomo kwenye picha ya x-ray, jicho huona 64 tu.

Kwa wazi, ili kupata picha ya wazi na ya kina ya tishu ngumu za mfumo wa meno-uso na mfiduo mdogo wa mionzi, ufumbuzi mwingine unahitajika. Leo, utafutaji umesababisha kuundwa kwa mifumo inayoitwa radiographic, videographs - mifumo ya radiografia ya digital (1987, kampuni ya Trophy).

Bila maelezo ya kiufundi, kanuni ya uendeshaji wa mifumo hiyo ni kama ifuatavyo. Mionzi ya X-ray hupitia kitu sio kwa filamu ya picha, lakini kwa sensor maalum ya intraoral (matrix maalum ya elektroniki). Ishara inayolingana kutoka kwa tumbo hupitishwa kwa kifaa cha dijiti (kibadilishaji cha analog-to-digital, ADC) kilichounganishwa kwenye kompyuta, ambayo huibadilisha kuwa fomu ya digital. Programu maalum huunda picha ya X-ray kwenye skrini ya kompyuta na hukuruhusu kuichakata, kuihifadhi kwenye njia ngumu au rahisi ya kuhifadhi (gari ngumu, diski), na uchapishe kama faili kama picha.

Katika mfumo wa digital, picha ya X-ray ni mkusanyiko wa pointi zinazofanana na vivuli tofauti vya kijivu. Uboreshaji wa onyesho la habari linalotolewa na programu hufanya iwezekane kupata fremu ambayo ni bora zaidi katika mwangaza na tofauti na kipimo cha chini cha mionzi.

Katika mifumo ya kisasa, iliyoundwa, kwa mfano, na Trophy (Ufaransa) au Schick (USA), vivuli 4096 vya kijivu hutumiwa wakati wa kuunda sura, wakati wa mfiduo hutegemea kitu cha utafiti na, kwa wastani, ni mia - kumi ya pili, kupunguza mfiduo wa mionzi kuhusiana na filamu - hadi 90% kwa mifumo ya ndani ya mdomo, hadi 70% kwa wapiga picha za video za panoramic.

Wakati wa kuchakata picha, wapiga picha wa video wanaweza:

1. Pokea picha nzuri na hasi, picha za rangi ya uwongo, picha za misaada.

2. Ongeza utofautishaji na upanue kipande cha picha cha kuvutia.

3. Tathmini mabadiliko katika wiani wa tishu za meno na miundo ya mfupa, kudhibiti usawa wa kujaza mifereji.

4. Katika endodontics, tambua urefu wa mfereji wa curvature yoyote, na katika upasuaji, chagua ukubwa wa implant kwa usahihi wa 0.1 mm.

Mfumo wa kipelelezi wa kipekee wa Caries na vipengele vya akili ya bandia wakati wa kuchambua picha hukuruhusu kugundua caries katika hatua ya doa, caries ya mizizi na caries iliyofichwa.

Tatua matatizo:

1. Ni mara ngapi nishati ya juu ya X-ray bremsstrahlung quantum inayozalishwa kwa voltage ya tube ya 80 kV kubwa kuliko nishati ya photon inayofanana na mwanga wa kijani na urefu wa 500 nm?

2. Amua urefu wa chini wa mawimbi katika wigo wa mionzi inayotokana na kupungua kwa kasi kwa elektroni zilizoharakishwa kwenye betatroni hadi nishati ya 60 MeV kwenye lengo.

3. Safu ya nusu-attenuation ya X-rays monochromatic katika dutu fulani ni 10 mm. Tafuta kasi ya kupungua kwa mionzi hii katika dutu hii.

[*] Φ l ni uwiano wa nishati inayotolewa katika safu nyembamba ya urefu wa mawimbi katika sekunde 1. kwa upana wa muda huu

* "F" katika fomula (4) inarejelea safu nzima ya urefu wa mawimbi iliyotolewa na mara nyingi huitwa "Mtiririko wa nishati muhimu".