X-şüaları nədir - radiasiyanın xüsusiyyətləri və tətbiqləri. Mühazirə rentgen şüaları Rentgen şüalarının mahiyyəti

X-şüaları 1895-ci ildə məşhur alman fiziki Vilhelm Rentgen tərəfindən təsadüfən kəşf edilmişdir. O, elektrodları arasında yüksək gərginlik olan aşağı təzyiqli qaz-boşaltma borusunda katod şüalarını tədqiq etmişdir. Borunun qara qutuda olmasına baxmayaraq, Rentgen boru hər dəfə işlədiyi zaman yaxınlıqda olan flüoresan ekranın parıldadığını fərq etdi. Boru kağıza, taxtaya, şüşəyə və hətta yarım santimetr qalınlığında alüminium lövhəyə də nüfuz edə bilən şüalanma mənbəyi olub.

X-ray müəyyən etdi ki, qaz boşaltma borusu yüksək nüfuzetmə gücünə malik yeni növ görünməz şüalanma mənbəyidir. Alim bu şüalanmanın hissəciklər axını, yoxsa dalğalar olduğunu müəyyən edə bilməyib və ona rentgen şüaları adını vermək qərarına gəlib. Sonralar bunlar rentgen şüaları adlandırıldı.

Artıq rentgen şüalarının formada olduğu məlumdur elektromaqnit şüalanması, ultrabənövşəyi elektromaqnit dalğalarından daha qısa dalğa uzunluğuna malikdir. X-şüalarının dalğa uzunluğu 70 ilə dəyişir nm 10-5-ə qədər nm. X-şüalarının dalğa uzunluğu nə qədər qısa olarsa, onların fotonlarının enerjisi bir o qədər çox olar və nüfuzetmə gücü bir o qədər çox olar. Nisbətən uzun dalğa uzunluğuna malik rentgen şüaları (10-dan çox). nm), adlandırılır yumşaq. Dalğa uzunluğu 1 - 10 nm xarakterizə edir sərt rentgen şüaları. Böyük nüfuzetmə gücünə malikdirlər.

X-şüalarının alınması

X-şüaları sürətli elektronlar və ya katod şüaları aşağı təzyiqli boşalma borusunun divarları və ya anodları ilə toqquşduqda yaranır. Müasir bir rentgen borusu, içərisində bir katod və anod olan boşaldılmış şüşə qabdır. Katod və anod (antikatod) arasındakı potensial fərq bir neçə yüz kilovolta çatır. Katod elektrik cərəyanı ilə qızdırılan volfram filamentidir. Bu, termion emissiya nəticəsində katod tərəfindən elektronların buraxılmasına gətirib çıxarır. Elektronlar rentgen borusunda elektrik sahəsi ilə sürətlənir. Boruda çox az sayda qaz molekulu olduğu üçün elektronlar anoda gedən yolda praktiki olaraq enerjilərini itirmirlər. Onlar anoda çox yüksək sürətlə çatırlar.

Yüksək sürətli elektronların anod materialı tərəfindən gecikdirildiyi zaman rentgen şüaları həmişə yaranır. Elektron enerjisinin çox hissəsi istilik kimi yayılır. Buna görə anod süni şəkildə soyudulmalıdır. X-ray borusundakı anod volfram kimi yüksək ərimə nöqtəsinə malik olan metaldan hazırlanmalıdır.

İstilik şəklində dağılmayan enerjinin bir hissəsi elektromaqnit dalğa enerjisinə (rentgen şüalarına) çevrilir. Beləliklə, rentgen şüaları anod materialının elektron bombardmanının nəticəsidir. İki növ var rentgen şüalanması: əyləc və xarakterik.

Bremsstrahlung rentgen şüası

Bremsstrahlung yüksək sürətlə hərəkət edən elektronlar anod atomlarının elektrik sahələri tərəfindən yavaşlatıldığında baş verir. Ayrı-ayrı elektronların yavaşlama şərtləri eyni deyil. Nəticədə onların kinetik enerjisinin müxtəlif hissələri rentgen şüalarının enerjisinə keçir.

Bremsstrahlung spektri anod materialının təbiətindən asılı deyil. Bildiyiniz kimi, rentgen fotonlarının enerjisi onların tezliyini və dalğa uzunluğunu müəyyən edir. Buna görə də, bremsstrahlung rentgen şüaları monoxromatik deyil. O, təmsil oluna bilən müxtəlif dalğa uzunluqları ilə xarakterizə olunur davamlı (davamlı) spektr.

X-şüaları onları əmələ gətirən elektronların kinetik enerjisindən böyük enerjiyə malik ola bilməz. Ən qısa rentgen dalğası yavaşlayan elektronların maksimum kinetik enerjisinə uyğundur. X-ray borusunda potensial fərq nə qədər böyük olarsa, rentgen şüalarının dalğa uzunluqları da bir o qədər kiçik olar.

X-şüaların xarakterik xüsusiyyətləri

X-ray radiasiyasının xarakterik olması davamlı deyil, lakin xətt spektri. Bu cür şüalanma sürətli elektron anoda çatdıqda atomların daxili orbitallarına daxil olduqda və onların elektronlarından birini söküb atdıqda baş verir. Nəticədə, yuxarı atom orbitallarından birindən enən başqa bir elektron tərəfindən doldurula bilən boş bir boşluq yaranır. Bir elektronun daha yüksək enerji səviyyəsindən aşağı enerji səviyyəsinə bu keçidi müəyyən bir diskret dalğa uzunluğunun rentgen şüalarına səbəb olur. Buna görə də, xarakterik rentgen şüalanması var xətt spektri. Xarakterik şüalanma xətlərinin tezliyi tamamilə anod atomlarının elektron orbitallarının strukturundan asılıdır.

Müxtəlif xarakteristik şüalanma spektrinin xətləri kimyəvi elementlər daxili elektron orbitallarının quruluşu eyni olduğu üçün eyni görünüşə malikdirlər. Lakin onların dalğa uzunluğu və tezliyi ağır və yüngül atomların daxili orbitalları arasındakı enerji fərqləri ilə bağlıdır.

Xarakterik rentgen spektrinin xətlərinin tezliyi metalın atom nömrəsinə uyğun olaraq dəyişir və Moseley tənliyi ilə müəyyən edilir: v 1/2 = A(Z-B), Harada Z- kimyəvi elementin atom nömrəsi, A Və B- sabitlər.

Rentgen şüalarının maddə ilə qarşılıqlı təsirinin ilkin fiziki mexanizmləri

X-şüaları ilə maddə arasındakı ilkin qarşılıqlı əlaqə üç mexanizmlə xarakterizə olunur:

1. Koherent səpilmə. Bu qarşılıqlı əlaqə forması rentgen fotonlarının atomun nüvəsi ilə elektronların bağlanma enerjisindən daha az enerjiyə malik olduğu zaman baş verir. Bu halda fotonun enerjisi maddənin atomlarından elektronları buraxmaq üçün kifayət etmir. Foton atom tərəfindən udulmur, əksinə yayılma istiqamətini dəyişir. Bu vəziyyətdə rentgen şüalarının dalğa uzunluğu dəyişməz olaraq qalır.

2. Fotoelektrik effekt (fotoelektrik effekt). X-şüaları fotonu maddənin atomuna çatdıqda, elektronlardan birini sıradan çıxara bilər. Bu, foton enerjisi elektronun nüvə ilə bağlanma enerjisini aşdıqda baş verir. Bu zaman foton udulur və elektron atomdan ayrılır. Bir foton bir elektronu buraxmaq üçün lazım olduğundan daha çox enerji daşıyırsa, qalan enerjini kinetik enerji şəklində sərbəst buraxılan elektrona köçürəcəkdir. Fotoelektrik effekt adlanan bu hadisə nisbətən az enerjili rentgen şüalarının udulması zamanı baş verir.

Elektronlarından birini itirən atom müsbət iona çevrilir. Sərbəst elektronların ömrü çox qısadır. Onlar mənfi ionlara çevrilən neytral atomlar tərəfindən udulur. Fotoelektrik effektin nəticəsi maddənin intensiv ionlaşmasıdır.

Əgər rentgen fotonun enerjisi atomların ionlaşma enerjisindən azdırsa, onda atomlar həyəcanlanmış vəziyyətə keçir, lakin ionlaşmır.

3. Uyğun olmayan səpilmə (Kompton effekti). Bu effekti amerikalı fizik Kompton kəşf etmişdir. Bir maddə kiçik dalğa uzunluğunda rentgen şüalarını udduqda baş verir. Belə rentgen şüalarının foton enerjisi həmişə maddənin atomlarının ionlaşma enerjisindən böyük olur. Kompton effekti yüksək enerjili rentgen fotonun atom nüvəsi ilə nisbətən zəif əlaqəyə malik olan atomun xarici qabığındakı elektronlardan biri ilə qarşılıqlı təsirinin nəticəsidir.

Yüksək enerjili foton enerjisinin bir hissəsini elektrona ötürür. Həyəcanlanmış elektron atomdan ayrılır. Orijinal fotonun qalan enerjisi ilkin fotonun istiqamətinə müəyyən bucaq altında daha uzun dalğa uzunluğunun rentgen fotonu kimi yayılır. İkinci dərəcəli foton başqa bir atomu ionlaşdıra bilər və s. X-şüalarının istiqamətində və dalğa uzunluğundakı bu dəyişikliklər Kompton effekti kimi tanınır.

X-şüalarının maddə ilə qarşılıqlı təsirinin bəzi təsirləri

Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, rentgen şüaları maddənin atomlarını və molekullarını həyəcanlandırmağa qadirdir. Bu, müəyyən maddələrin (məsələn, sink sulfat) flüoresansına səbəb ola bilər. Paralel rentgen şüası qeyri-şəffaf cisimlərə yönəldilirsə, o zaman floresan maddə ilə örtülmüş ekran yerləşdirməklə şüaların obyektdən keçməsini müşahidə etmək olar.

Floresan ekranı foto filmlə əvəz etmək olar. Rentgen şüaları foto emulsiyaya işıq kimi eyni təsir göstərir. Hər iki üsul praktik tibbdə istifadə olunur.

X-şüalarının digər mühüm təsiri onların ionlaşdırıcı qabiliyyətidir. Bu, onların dalğa uzunluğundan və enerjisindən asılıdır. Bu təsir rentgen şüalarının intensivliyini ölçmək üçün bir üsul təqdim edir. X-şüaları ionlaşma kamerasından keçdikdə, böyüklüyü rentgen şüalarının intensivliyinə mütənasib olan elektrik cərəyanı yaranır.

Rentgen şüalarının maddə tərəfindən udulması

X-şüaları maddədən keçdikdə onların enerjisi udulma və səpilmə hesabına azalır. Maddədən keçən paralel rentgen şüasının intensivliyinin zəifləməsi Buqer qanunu ilə müəyyən edilir: I = I0 e -μd, Harada mən 0- rentgen şüalarının ilkin intensivliyi; I maddənin təbəqəsindən keçən rentgen şüalarının intensivliyi, d- uducu təbəqənin qalınlığı , μ - xətti zəifləmə əmsalı. O cəminə bərabərdir iki dəyər: t- xətti udma əmsalı və σ - xətti səpilmə əmsalı: μ = τ+ σ

Təcrübələrdə müəyyən edilmişdir ki, xətti udma əmsalı maddənin atom nömrəsindən və rentgen şüalarının dalğa uzunluğundan asılıdır:

τ = kρZ 3 λ 3, Harada k- düz mütənasiblik əmsalı, ρ - maddənin sıxlığı, Z elementin atom nömrəsidir, λ rentgen şüalarının dalğa uzunluğudur.

Z-dən asılılıq praktiki baxımdan çox vacibdir. Məsələn, kalsium fosfatdan ibarət olan sümüklərin udma əmsalı yumşaq toxumaların udma əmsalından təxminən 150 dəfə yüksəkdir ( Z kalsium üçün =20 və Z=15 fosfor üçün). X-şüaları insan bədənindən keçəndə sümüklər əzələlərin fonunda aydın şəkildə fərqlənir, birləşdirici toxuma və s.

Məlumdur ki, həzm orqanları digər yumşaq toxumalarla eyni udma əmsalına malikdir. Ancaq xəstə bir kontrast maddə - barium sulfat qəbul edərsə, yemək borusu, mədə və bağırsaqların kölgəsini ayırd etmək olar. Z= barium üçün 56). Barium sulfat rentgen şüalarına qarşı çox qeyri-şəffafdır və tez-tez mədə-bağırsaq traktının rentgen müayinəsi üçün istifadə olunur. Qan damarlarının, böyrəklərin və s. vəziyyətini araşdırmaq üçün qan dövranına müəyyən qeyri-şəffaf qarışıqlar yeridilir. Bu vəziyyətdə, atom nömrəsi 53 olan bir kontrast agent kimi yod istifadə olunur.

X-şüalarının udulmasından asılılığı Z rentgen şüalarının mümkün zərərli təsirlərindən qorunmaq üçün də istifadə olunur. Bu məqsədlə, qurğuşun istifadə olunur, dəyəri Z bunun üçün 82.

Rentgen şüalarının tibbdə istifadəsi

X-şüalarının diaqnostikada istifadə edilməsinə səbəb onların yüksək nüfuzetmə qabiliyyəti idi, X-ray xüsusiyyətləri. Kəşf edildiyi ilk dövrlərdə rentgen şüaları əsasən sümük sınıqlarını yoxlamaq və insan bədənində yad cisimləri (məsələn, güllə) tapmaq üçün istifadə olunurdu. Hal-hazırda rentgen şüalarından (rentgen diaqnostikası) istifadə edərək bir neçə diaqnostik üsul istifadə olunur.

Flüoroskopiya . Rentgen cihazı rentgen mənbəyindən (rentgen borusu) və flüoresan ekrandan ibarətdir. X-şüaları xəstənin bədənindən keçdikdən sonra həkim xəstənin kölgə şəklini müşahidə edir. Həkimi rentgen şüalarının zərərli təsirindən qorumaq üçün ekranla həkimin gözləri arasında aparıcı pəncərə quraşdırılmalıdır. Bu üsul bəzi orqanların funksional vəziyyətini öyrənməyə imkan verir. Məsələn, həkim birbaşa ağciyərlərin hərəkətlərini, mədə-bağırsaq traktından kontrast maddənin keçməsini müşahidə edə bilər. Bu metodun çatışmazlıqları qeyri-kafi kontrastlı təsvirlər və prosedur zamanı xəstənin qəbul etdiyi radiasiyanın nisbətən yüksək dozalarıdır.

Flüoroqrafiya . Bu üsul xəstənin bədəninin bir hissəsinin fotoşəkilini çəkməkdən ibarətdir. Onlar, bir qayda olaraq, aşağı dozada rentgen şüalarından istifadə edən xəstələrin daxili orqanlarının vəziyyətinin ilkin öyrənilməsi üçün istifadə olunur.

Rentgenoqrafiya. (rentgen rentgenoqrafiyası). Bu, rentgen şüalarından istifadə edərək tədqiqat üsuludur, bu müddət ərzində şəkil foto filmə yazılır. Fotoşəkillər adətən iki perpendikulyar müstəvidə çəkilir. Bu metodun bəzi üstünlükləri var. X-ray fotoşəkilləri flüoresan ekrandakı təsvirdən daha çox təfərrüat ehtiva edir və buna görə də daha çox məlumat verir. Onlar əlavə təhlil üçün saxlanıla bilər. Ümumi şüalanma dozası flüoroskopiyada istifadə ediləndən azdır.

Kompüterli rentgen tomoqrafiyası . Kompüterləşdirilmiş eksenel tomoqrafiya skaneri insan bədəninin istənilən hissəsinin, o cümlədən orqanların yumşaq toxumalarının aydın təsvirini əldə etməyə imkan verən ən müasir rentgen diaqnostik cihazıdır.

Birinci nəsil kompüter tomoqrafiyası (KT) skanerlərinə silindrik çərçivəyə bərkidilmiş xüsusi rentgen borusu daxildir. Xəstəyə nazik bir rentgen şüası yönəldilir. Çərçivənin əks tərəfinə iki rentgen detektoru quraşdırılmışdır. Xəstə bədəni ətrafında 180 0 dönə bilən çərçivənin mərkəzindədir.

X-şüaları stasionar obyektdən keçir. Detektorlar müxtəlif toxumaların udma dəyərlərini qəbul edir və qeyd edir. X-ray borusu skan edilmiş müstəvi boyunca xətti hərəkət edərkən qeydlər 160 dəfə aparılır. Sonra çərçivə 1 0 fırlanır və prosedur təkrarlanır. Çəkiliş kadr 180 0 dönənə qədər davam edir. Tədqiqat zamanı hər bir detektor 28800 kadrı (180x160) qeyd edir. Məlumat kompüter tərəfindən işlənir və xüsusi kompüter proqramı vasitəsilə seçilmiş təbəqənin təsviri formalaşır.

İkinci nəsil KT çoxlu rentgen şüalarından və 30-a qədər rentgen detektorundan istifadə edir. Bu, tədqiqat prosesini 18 saniyəyə qədər sürətləndirməyə imkan verir.

Üçüncü nəsil KT yeni prinsipdən istifadə edir. Fan şəklində geniş rentgen şüası tədqiq olunan obyekti əhatə edir və bədəndən keçən rentgen şüaları bir neçə yüz detektor tərəfindən qeydə alınır. Tədqiqat üçün tələb olunan vaxt 5-6 saniyəyə endirilir.

KT əvvəllər rentgen diaqnostik üsulları ilə müqayisədə bir çox üstünlüklərə malikdir. Yumşaq toxumalarda incə dəyişiklikləri ayırd etməyə imkan verən yüksək qətnamə ilə xarakterizə olunur. KT başqa üsullarla aşkar edilə bilməyən belə patoloji prosesləri aşkar etməyə imkan verir. Bundan əlavə, KT-nin istifadəsi diaqnostik proses zamanı xəstələrin qəbul etdiyi rentgen şüalarının dozasını azaltmağa imkan verir.

X-şüaları yüksək enerjili elektromaqnit şüalanmasının bir növüdür. Təbabətin müxtəlif sahələrində fəal şəkildə istifadə olunur.

X-şüaları elektromaqnit dalğaları miqyasında foton enerjisi ultrabənövşəyi şüalanma ilə qamma şüalanması arasında olan (~10 eV-dən ~1 MeV-ə qədər) olan elektromaqnit dalğalarıdır ki, bu da ~10^3-dən ~10^−2 angstrom dalğa uzunluqlarına uyğundur. ~10^−7 ilə ~10^−12 m). Yəni, ultrabənövşəyi və infraqırmızı (“termal”) şüalar arasında bu miqyasda olan görünən işıqdan müqayisə olunmayacaq dərəcədə sərt şüalanmadır.

X-şüaları və qamma şüalanması arasındakı sərhəd şərti olaraq fərqlənir: onların diapazonları kəsişir, qamma şüaları 1 keV enerjiyə malik ola bilər. Onlar mənşəyinə görə fərqlənirlər: qamma şüaları atom nüvələrində baş verən proseslər zamanı, rentgen şüaları isə elektronların (həm sərbəst, həm də atomların elektron qabıqlarında olan) iştirak etdiyi proseslər zamanı yayılır. Eyni zamanda, fotonun özündən onun hansı proses zamanı yarandığını müəyyən etmək mümkün deyil, yəni rentgen və qamma diapazonlarına bölünmə əsasən ixtiyaridir.

Rentgen diapazonu "yumşaq rentgen" və "sərt" bölünür. Onların arasındakı sərhəd 2 angstrom və 6 keV enerji dalğa uzunluğu səviyyəsindədir.

X-ray generatoru vakuumun yaradıldığı bir borudur. Elektrodlar var - mənfi yükün tətbiq olunduğu bir katod və müsbət yüklü anod. Onların arasındakı gərginlik onlarla kilovolta qədərdir. X-şüaları fotonlarının yaranması elektronlar katoddan “qırıldıqda” və yüksək sürətlə anod səthinə düşdükdə baş verir. Nəticədə rentgen şüalanması "bremsstrahlung" adlanır, onun fotonları müxtəlif dalğa uzunluqlarına malikdir.

Eyni zamanda, xarakterik spektrin fotonları yaranır. Anod maddənin atomlarında olan elektronların bir hissəsi həyəcanlanır, yəni daha yüksək orbitlərə çıxır və sonra müəyyən dalğa uzunluğunun fotonlarını buraxaraq normal vəziyyətinə qayıdır. Hər iki növ rentgen şüaları standart generatorda istehsal olunur.

Kəşf tarixi

1895-ci il noyabrın 8-də alman alimi Vilhelm Konrad Rentgen müəyyən etdi ki, bəzi maddələr “katod şüalarının”, yəni katod şüası borusunun yaratdığı elektron axınının təsiri altında parlamağa başlayır. O, bu hadisəni müəyyən rentgen şüalarının təsiri ilə izah etdi - buna görə də ("X-şüaları") bu şüalanma indi bir çox dillərdə adlanır. Daha sonra V.K. Rentgen kəşf etdiyi fenomeni tədqiq etdi. 1895-ci il dekabrın 22-də Vürzburq Universitetində bu mövzuda mühazirə oxudu.

Sonradan məlum oldu ki, rentgen şüalanması əvvəllər də müşahidə edilib, lakin sonra onunla əlaqəli hadisələrə o qədər də əhəmiyyət verilməyib. Katod şüa borusu çoxdan icad edilmişdi, lakin V.K. Rentgen, onun yanındakı foto lövhələrin qaralmasına heç kim çox diqqət yetirmirdi və s. hadisələr. Nüfuz edən radiasiyanın yaratdığı təhlükə də məlum deyildi.

Növləri və onların orqanizmə təsiri

“Rentgen şüaları” nüfuz edən şüalanmanın ən yüngül növüdür. Yumşaq rentgen şüalarına həddindən artıq məruz qalma ultrabənövşəyi şüalara bənzəyir, lakin daha ağır formada. Dəridə yanıq əmələ gəlir, lakin zədə daha dərindir və daha yavaş sağalır.

Sərt rentgen şüa xəstəliyinə səbəb ola biləcək tam hüquqlu ionlaşdırıcı şüalanmadır. Rentgen kvantları insan orqanizminin toxumalarını təşkil edən zülal molekullarını, həmçinin genomun DNT molekullarını qıra bilir. Ancaq rentgen kvantı su molekulunu parçalasa belə, bunun heç bir əhəmiyyəti yoxdur: bu halda kimyəvi cəhətdən aktiv olan H və OH sərbəst radikalları əmələ gəlir ki, onlar özləri zülallara və DNT-yə təsir göstərə bilirlər. Radiasiya xəstəliyi daha ağır formada davam edir, hematopoetik orqanlar bir o qədər çox təsirlənir.

X-şüaları mutagen və kanserogen aktivliyə malikdir. Bu o deməkdir ki, şüalanma zamanı hüceyrələrdə spontan mutasiyaların baş vermə ehtimalı artır və bəzən sağlam hüceyrələr xərçəngə çevrilə bilər. X-şüaları da daxil olmaqla, bədxassəli şişlərin ehtimalının artması hər hansı bir məruz qalmanın standart nəticəsidir. X-şüaları nüfuz edən radiasiyanın ən az təhlükəli növüdür, lakin yenə də təhlükəli ola bilər.

X-ray radiasiyası: tətbiqi və necə işləyir

Rentgen şüalanması tibbdə, eləcə də insan fəaliyyətinin digər sahələrində istifadə olunur.

Floroskopiya və kompüter tomoqrafiyası

X-şüalarının ən çox tətbiqi floroskopiyadır. İnsan bədəninin "transilluminasiyası" həm sümüklərin (onlar ən aydın şəkildə görünür), həm də daxili orqanların təsvirlərinin ətraflı təsvirini əldə etməyə imkan verir.

Rentgen şüalarında bədən toxumalarının müxtəlif şəffaflığı onların kimyəvi tərkibi ilə bağlıdır. Sümüklərin quruluşunun xüsusiyyətləri onun tərkibində çoxlu kalsium və fosfor olmasıdır. Digər toxumalar əsasən karbon, hidrogen, oksigen və azotdan ibarətdir. Fosfor atomu oksigen atomunun çəkisini demək olar ki, iki dəfə, kalsium atomunu isə 2,5 dəfə üstələyir (karbon, azot və hidrogen oksigendən daha yüngüldür). Bu baxımdan sümüklərdə rentgen fotonlarının udulması daha yüksəkdir.

İki ölçülü "şəkillərə" əlavə olaraq, rentgenoqrafiya orqanın üçölçülü görüntüsünü yaratmağa imkan verir: bu tip rentgenoqrafiya kompüter tomoqrafiyası adlanır. Bu məqsədlər üçün yumşaq rentgen şüaları istifadə olunur. Tək təsvirdə alınan ekspozisiya miqdarı azdır: bu, təxminən 10 km hündürlükdə bir təyyarədə 2 saatlıq uçuş zamanı alınan ekspozisiyaya bərabərdir.

X-ray qüsurlarının aşkarlanması məhsullarda kiçik daxili qüsurları aşkar etməyə imkan verir. Bunun üçün sərt bir rentgen istifadə olunur, çünki bir çox material (məsələn, metal) yüksək olduğuna görə zəif "şəffafdır". atom kütləsi onları təşkil edən maddə.

X-şüalarının difraksiyası və rentgen-flüoresans analizi

X-şüaları ayrı-ayrı atomları ətraflı tədqiq etməyə imkan verən xüsusiyyətlərə malikdir. X-şüalarının difraksiya analizi kimyada (biokimya daxil olmaqla) və kristalloqrafiyada fəal şəkildə istifadə olunur. Onun iş prinsipi kristalların atomları və ya mürəkkəb molekullar tərəfindən rentgen şüalarının difraksiya səpilməsidir. X-şüalarının difraksiya analizindən istifadə edərək DNT molekulunun strukturu müəyyən edilmişdir.

Rentgen floresan analizi bir maddənin kimyəvi tərkibini tez bir zamanda müəyyən etməyə imkan verir.

Radioterapiyanın bir çox formaları var, lakin onların hamısı ionlaşdırıcı şüalanmanın istifadəsini nəzərdə tutur. Radioterapiya 2 növə bölünür: korpuskulyar və dalğa. Korpuskulyar alfa hissəciklərinin (helium atomlarının nüvələri), beta hissəciklərinin (elektronların), neytronların, protonların, ağır ionların axınlarından istifadə edir. Dalğa elektromaqnit spektrinin şüalarından - rentgen şüalarından və qammadan istifadə edir.

Radioterapiya üsulları ilk növbədə onkoloji xəstəliklərin müalicəsi üçün istifadə olunur. Fakt budur ki, radiasiya ilk növbədə aktiv bölünən hüceyrələrə təsir göstərir, buna görə də hematopoetik orqanlar bu şəkildə əziyyət çəkirlər (hüceyrələri daim bölünür, getdikcə daha çox yeni qırmızı qan hüceyrələri istehsal edir). Xərçəng hüceyrələri də daim bölünür və sağlam toxumalara nisbətən radiasiyaya daha həssasdır.

Xərçəng hüceyrələrinin fəaliyyətini boğan, sağlam olanlara isə orta dərəcədə təsir edən radiasiya səviyyəsindən istifadə edilir. Radiasiyanın təsiri altında hüceyrələrin məhv edilməsi deyil, onların genomuna - DNT molekullarına ziyan vurur. Məhv edilmiş genomu olan hüceyrə bir müddət mövcud ola bilər, lakin artıq bölünə bilmir, yəni şiş böyüməsi dayanır.

Radiasiya terapiyası radioterapiyanın ən yüngül formasıdır. Dalğa şüalanması korpuskulyar şüalanmadan, rentgen şüaları isə qamma şüalanmasından daha yumşaqdır.

Hamiləlik zamanı

Hamiləlik dövründə ionlaşdırıcı şüalardan istifadə etmək təhlükəlidir. X-şüaları mutagendir və döldə anormallıqlara səbəb ola bilər. X-ray terapiyası hamiləliklə uyğun gəlmir: yalnız abort etmək qərarına gəldikdə istifadə edilə bilər. Flüoroskopiya ilə bağlı məhdudiyyətlər daha yumşaqdır, lakin ilk aylarda bu da ciddi şəkildə qadağandır.

Fövqəladə hallarda rentgen müayinəsi maqnit rezonans görüntüləmə ilə əvəz olunur. Ancaq ilk trimestrdə onlar da bundan qaçmağa çalışırlar (bu üsul bu yaxınlarda ortaya çıxdı və zərərli nəticələrin olmaması barədə mütləq əminliklə).

Ən azı 1 mSv (köhnə vahidlərdə - 100 mR) ümumi dozaya məruz qaldıqda birmənalı təhlükə yaranır. Sadə bir rentgen ilə (məsələn, fluorografi keçirərkən) xəstə təxminən 50 dəfə az alır. Bir anda belə bir doza almaq üçün ətraflı kompüter tomoqrafiyasından keçmək lazımdır.

Yəni, hamiləliyin erkən mərhələsində 1-2 qat "rentgen" faktı ciddi nəticələrlə təhdid etmir (lakin risk etməmək daha yaxşıdır).

Onunla müalicə

X-şüaları ilk növbədə bədxassəli şişlərlə mübarizədə istifadə olunur. Bu üsul yaxşıdır, çünki yüksək effektivdir: şişi öldürür. Bu pisdir, çünki sağlam toxumalar çox yaxşı deyil, çoxsaylı yan təsirləri var. Hematopoez orqanları xüsusi risk altındadır.

Praktikada rentgen şüalarının sağlam toxumalara təsirini azaltmaq üçün müxtəlif üsullardan istifadə olunur. Şüalar elə bir açı ilə yönəldilir ki, onların kəsişmə zonasında şiş əmələ gəlsin (buna görə də enerjinin əsas udulması məhz orada baş verir). Bəzən prosedur hərəkətdə həyata keçirilir: xəstənin bədəni şişdən keçən bir ox ətrafında radiasiya mənbəyinə nisbətən fırlanır. Eyni zamanda, sağlam toxumalar yalnız bəzən şüalanma zonasında, xəstələr isə hər zaman olur.

X-şüaları müəyyən artroz və buna bənzər xəstəliklərin, həmçinin dəri xəstəliklərinin müalicəsində istifadə olunur. Bu zaman ağrı sindromu 50-90% azalır. Bu vəziyyətdə radiasiya daha yumşaq olduğundan istifadə edildiyi üçün şişlərin müalicəsində baş verənlərə bənzər yan təsirlər müşahidə edilmir.

Bəzi xəstəliklərin müasir tibbi diaqnostikasını və müalicəsini rentgen şüalarının xüsusiyyətlərindən istifadə edən cihazlar olmadan təsəvvür etmək mümkün deyil. X-şüalarının kəşfi 100 ildən çox əvvəl baş verib, lakin indi də radiasiyanın insan orqanizminə mənfi təsirini minimuma endirmək üçün yeni üsul və aparatların yaradılması üzərində işlər davam etdirilir.

X-şüalarını kim və necə kəşf etdi

Təbii şəraitdə rentgen şüalarının axını nadirdir və yalnız müəyyən radioaktiv izotoplar tərəfindən buraxılır. X-şüaları və ya rentgen şüaları yalnız 1895-ci ildə alman alimi Vilhelm Röntgen tərəfindən kəşf edilmişdir. Bu kəşf, vakuuma yaxınlaşan şəraitdə işıq şüalarının davranışını öyrənmək üçün aparılan təcrübə zamanı təsadüfən baş verdi. Təcrübədə azaldılmış təzyiqə malik katod qaz buraxma borusu və hər dəfə borunun hərəkətə başladığı anda parıldamağa başlayan flüoresan ekran iştirak edirdi.

Qəribə effektlə maraqlanan Rentgen bir sıra tədqiqatlar aparıb ki, nəticədə gözə görünməyən radiasiya müxtəlif maneələrə: kağıza, taxtaya, şüşəyə, bəzi metallara və hətta insan bədəninə nüfuz edə bilir. Baş verənlərin mahiyyətinin başa düşülməməsinə baxmayaraq, belə bir hadisənin naməlum hissəciklər və ya dalğalar axınının yaranması ilə bağlı olub-olmamasına baxmayaraq, aşağıdakı nümunə qeyd edildi - radiasiya bədənin yumşaq toxumalarından asanlıqla keçir və bərk canlı toxumalar və cansız maddələr vasitəsilə daha çətindir.

Rentgen bu fenomeni öyrənən ilk şəxs deyildi. 19-cu əsrin ortalarında fransız Antuan Meyson və ingilis Uilyam Kruks oxşar imkanları araşdırdılar. Lakin katod borusunu və tibbdə istifadə oluna bilən göstəricini ilk dəfə ixtira edən Rentgen olmuşdur. İlk dəfə nəşr etdi traktat, bu ona birinci adını qazandırdı Nobel mükafatı laureatı fiziklər arasında.

1901-ci ildə radiologiya və radiologiyanın qurucusu olan üç alim arasında səmərəli əməkdaşlıq başladı.

X-ray xüsusiyyətləri

X-şüaları var komponent elektromaqnit şüalanmanın ümumi spektri. Dalğa uzunluğu qamma və ultrabənövşəyi şüalar arasındadır. X-şüaları bütün adi dalğa xüsusiyyətlərinə malikdir:

• difraksiya;
• qırılma;
• müdaxilə;
• yayılma sürəti (işığa bərabərdir).

Süni olaraq bir rentgen axını yaratmaq üçün xüsusi cihazlar istifadə olunur - rentgen boruları. X-şüalarının şüalanması sürətli volfram elektronlarının isti anoddan buxarlanan maddələrlə təması nəticəsində yaranır. Qarşılıqlı təsir fonunda 100-dən 0,01 nm-ə qədər spektrdə və 100-0,1 MeV enerji diapazonunda olan qısa uzunluqlu elektromaqnit dalğaları yaranır. Şüaların dalğa uzunluğu 0,2 nm-dən azdırsa - bu sərt şüalanmadır, dalğa uzunluğu göstərilən dəyərdən böyükdürsə, onlara yumşaq rentgen şüaları deyilir.

Elektronların və anod maddənin təması nəticəsində yaranan kinetik enerjinin 99% istilik enerjisinə çevrilməsi və yalnız 1% rentgen şüaları olması çox vacibdir.

X-ray radiasiya - bremsstrahlung və xarakterik

Rentgen şüalanması iki növ şüanın superpozisiyasıdır - bremsstrahlung və xarakterik. Onlar eyni vaxtda telefonda yaradılır. Buna görə də, rentgen şüalanması və hər bir spesifik rentgen borusunun xarakteristikası - onun şüalanmasının spektri bu göstəricilərdən asılıdır və onların superpozisiyasını təmsil edir.

Bremsstrahlung və ya davamlı rentgen şüaları volfram filamentindən buxarlanan elektronların ləngiməsinin nəticəsidir.

X-şüa borusunun anodunun maddənin atomlarının yenidən təşkili anında xarakterik və ya xətt rentgen şüaları əmələ gəlir. Xarakterik şüaların dalğa uzunluğu birbaşa borunun anodunu hazırlamaq üçün istifadə olunan kimyəvi elementin atom nömrəsindən asılıdır.

Rentgen şüalarının sadalanan xüsusiyyətləri onlardan praktikada istifadə etməyə imkan verir:

• adi gözə görünməz;
• canlı toxumalar və görünən işığı ötürməyən cansız materiallar vasitəsilə yüksək nüfuzetmə qabiliyyəti;
• molekulyar strukturlara ionlaşma təsiri.

X-şüalarının təsvirinin prinsipləri

Təsvirin əsaslandığı rentgen şüalarının xüsusiyyəti bəzi maddələrin parçalanması və ya parlamasına səbəb olmasıdır.

Rentgen şüalanması kadmium və sink sulfidlərində flüoresan parıltıya səbəb olur - yaşıl, kalsium volframında - mavi. Bu xüsusiyyət tibbi rentgen transilluminasiyası texnikasında istifadə olunur, həmçinin rentgen ekranlarının funksionallığını artırır.

Rentgen şüalarının işığa həssas gümüş halid materiallarına fotokimyəvi təsiri (işıqlandırma) diaqnostika aparmağa - rentgen şəkillərini çəkməyə imkan verir. Bu xüsusiyyət, həmçinin laborantların rentgen otaqlarında qəbul etdikləri ümumi dozanın miqdarını ölçmək üçün istifadə olunur. Geyilə bilən dozimetrlərdə xüsusi həssas lentlər və göstəricilər var. Rentgen şüalarının ionlaşdırıcı təsiri alınan rentgen şüalarının keyfiyyət xüsusiyyətlərini təyin etməyə imkan verir.

Ənənəvi rentgen şüalarına bir dəfə məruz qalma xərçəng riskini yalnız 0,001% artırır.

X-şüalarının istifadə olunduğu sahələr

Rentgen şüalarının istifadəsi aşağıdakı sənaye sahələrində məqbuldur:

1. Təhlükəsizlik. Hava limanlarında, gömrükdə və ya insanların çox olduğu yerlərdə təhlükəli və qadağan olunmuş əşyaları aşkar etmək üçün stasionar və daşınan qurğular.
2. Kimya sənayesi, metallurgiya, arxeologiya, memarlıq, tikinti, bərpa işləri - qüsurları aşkar etmək və maddələrin kimyəvi analizini aparmaq.
3. Astronomiya. O, rentgen teleskoplarının köməyi ilə kosmik cisimləri və hadisələri müşahidə etməyə kömək edir.
4. hərbi sənaye. Lazer silahlarının inkişafı üçün.

X-şüalarının əsas tətbiqi tibb sahəsindədir. Bu gün tibbi radiologiya bölməsinə daxildir: radiodiaqnostika, radioterapiya (rentgen terapiyası), radiocərrahiyyə. Tibb məktəbləri dar profilli mütəxəssislər - radioloqlar istehsal edirlər.

X-şüalanma - zərər və fayda, bədənə təsir

X-şüalarının yüksək nüfuzetmə gücü və ionlaşdırıcı təsiri hüceyrənin DNT strukturunda dəyişiklik yarada bilər, buna görə də insanlar üçün təhlükəlidir. Rentgen şüalanmasının zərəri alınan radiasiya dozası ilə düz mütənasibdir. Müxtəlif orqanlar müxtəlif dərəcədə şüalanmaya cavab verir. Ən həssaslara aşağıdakılar daxildir:

• sümük iliyi və sümük toxuması;
• göz lensi;
• tiroid bezi;
• süd vəziləri və cinsi bezlər;
• ağciyər toxuması.

X-ray radiasiyasının nəzarətsiz istifadəsi geri dönən və geri dönməz patologiyalara səbəb ola bilər.

X-şüalarına məruz qalmanın nəticələri:

• sümük iliyinin zədələnməsi və hematopoietik sistemin patologiyalarının baş verməsi - eritrositopeniya, trombositopeniya, lösemi;
• kataraktın sonrakı inkişafı ilə lensin zədələnməsi;
• irsi hüceyrə mutasiyaları;
• onkoloji xəstəliklərin inkişafı;
• radiasiya yanıqları almaq;
• radiasiya xəstəliyinin inkişafı.

Vacibdir! Radioaktiv maddələrdən fərqli olaraq, rentgen şüaları orqanizmin toxumalarında yığılmır, yəni rentgen şüalarının orqanizmdən çıxarılmasına ehtiyac yoxdur. Rentgen şüalarının zərərli təsiri tibbi cihaz söndürüldükdə sona çatır.

Rentgen şüalarının tibbdə istifadəsi yalnız diaqnostik (travmatologiya, stomatologiya) üçün deyil, həm də terapevtik məqsədlər üçün icazə verilir:

• kiçik dozalarda rentgen şüalarından canlı hüceyrələrdə və toxumalarda maddələr mübadiləsi stimullaşdırılır;
• onkoloji və benign neoplazmaların müalicəsi üçün müəyyən məhdudlaşdırıcı dozalar istifadə olunur.

X-şüalarından istifadə edərək patologiyaların diaqnozu üsulları

Radiodiaqnostika aşağıdakı üsulları əhatə edir:

1. Flüoroskopiya, flüoresan ekranda real vaxt rejimində təsvirin əldə edildiyi bir araşdırmadır. Bədən hissəsinin klassik real vaxt təsviri ilə yanaşı, bu gün rentgen televiziyasının transilluminasiya texnologiyaları mövcuddur - görüntü flüoresan ekrandan başqa bir otaqda yerləşən televiziya monitoruna köçürülür. Yaranan təsviri emal etmək, sonra onu ekrandan kağıza köçürmək üçün bir neçə rəqəmsal üsul hazırlanmışdır.
2. Flüoroqrafiya döş qəfəsinin orqanlarının müayinəsi üçün ən ucuz üsuldur, 7x7 sm ölçüdə kiçik bir şəkil çəkməkdən ibarətdir.Səhv olma ehtimalına baxmayaraq, əhalinin kütləvi illik müayinəsini aparmaq üçün yeganə üsuldur. Metod təhlükəli deyil və alınan radiasiya dozasının bədəndən çıxarılmasını tələb etmir.
3. Radioqrafiya - orqanın formasını, mövqeyini və ya tonunu aydınlaşdırmaq üçün film və ya kağız üzərində xülasə şəklinin alınması. Peristalsis və selikli qişaların vəziyyətini qiymətləndirmək üçün istifadə edilə bilər. Seçim varsa, müasir rentgen cihazları arasında rentgen axınının köhnə cihazlardan daha yüksək ola biləcəyi rəqəmsal cihazlara deyil, birbaşa yastı olan aşağı dozalı rentgen cihazlarına üstünlük verilməlidir. yarımkeçirici detektorlar. Onlar bədəndəki yükü 4 dəfə azaltmağa imkan verir.
4. Kompüter rentgen tomoqrafiyası seçilmiş orqanın hissələrinin lazımi sayda şəkillərini əldə etmək üçün rentgen şüalarından istifadə edən bir texnikadır. Müasir KT cihazlarının bir çox növləri arasında aşağı dozalı yüksək rezolyusiyaya malik CT skanerləri bir sıra təkrar tədqiqatlar üçün istifadə olunur.

Radioterapiya

X-ray terapiyası yerli müalicə üsullarına aiddir. Çox vaxt bu üsul xərçəng hüceyrələrini məhv etmək üçün istifadə olunur. Ekspozisiya təsiri cərrahi çıxarılması ilə müqayisə olunduğundan, bu müalicə üsulu tez-tez radiocərrahiyyə adlanır.

Bu gün rentgen müalicəsi aşağıdakı üsullarla həyata keçirilir:

1. Xarici (proton terapiyası) - radiasiya şüası xəstənin bədəninə xaricdən daxil olur.
2. Daxili (braxiterapiya) - radioaktiv kapsulların xərçəngli şişə daha yaxın yerləşdirilməsi ilə bədənə implantasiya edilərək istifadəsi. Bu müalicə üsulunun dezavantajı, kapsul bədəndən çıxarılana qədər xəstəni təcrid etmək lazımdır.

Bu üsullar yumşaqdır və bəzi hallarda onların istifadəsi kemoterapiyaya üstünlük verilir. Belə populyarlıq, şüaların yığılmaması və bədəndən çıxarılmasını tələb etməməsi, digər hüceyrələrə və toxumalara təsir etmədən seçici təsir göstərməsi ilə bağlıdır.

Təhlükəsiz rentgen məruz qalma dərəcəsi

İcazə verilən illik məruz qalma normasının bu göstəricisinin öz adı var - genetik cəhətdən əhəmiyyətli ekvivalent doza (GED). Bu göstərici üçün aydın kəmiyyət dəyərləri yoxdur.

1. Bu göstərici xəstənin yaşından və gələcəkdə uşaq sahibi olmaq istəyindən asılıdır.
2. Hansı orqanların müayinə və ya müalicə olunduğundan asılıdır.
3. GZD-yə insanın yaşadığı bölgənin təbii radioaktiv fonunun səviyyəsi təsir edir.

Bu gün aşağıdakı orta GZD standartları qüvvədədir:

• tibbi mənbələr istisna olmaqla və təbii radiasiya fonu nəzərə alınmadan bütün mənbələrdən məruz qalma səviyyəsi - ildə 167 mRem;
• illik tibbi müayinə norması ildə 100 mRem-dən çox deyil;
• ümumi təhlükəsiz dəyər ildə 392 mRem təşkil edir.

Rentgen şüalanması orqanizmdən xaric olma tələb etmir və yalnız intensiv və uzun müddət məruz qaldıqda təhlükəlidir. Müasir tibbi avadanlıqlar qısa müddətli aşağı enerjili radiasiyadan istifadə edir, ona görə də onun istifadəsi nisbətən zərərsiz hesab olunur.

Müasir tibb diaqnoz və müalicə üçün bir çox həkimlərdən istifadə edir. Onlardan bəziləri nisbətən yaxınlarda istifadə edilmişdir, digərləri isə on ildən çox, hətta yüz illərlə tətbiq edilmişdir. Həmçinin, yüz on il əvvəl William Conrad Roentgen elm və tibb aləmində əhəmiyyətli rezonansa səbəb olan heyrətamiz rentgen şüalarını kəşf etdi. İndi isə bütün planetin həkimləri onlardan öz təcrübələrində istifadə edirlər. Bugünkü söhbətimizin mövzusu tibbdə rentgen şüaları olacaq, onların tətbiqi haqqında bir az daha ətraflı danışacağıq.

X-şüaları elektromaqnit şüalanmasının növlərindən biridir. Onlar radiasiyanın dalğa uzunluğundan, həmçinin şüalanmış materialların sıxlığından və qalınlığından asılı olan əhəmiyyətli nüfuzedici keyfiyyətlərlə xarakterizə olunur. Bundan əlavə, rentgen şüaları bir sıra maddələrin parıltısına səbəb ola bilər, canlı orqanizmlərə təsir edə bilər, atomları ionlaşdıra bilər, həmçinin bəzi fotokimyəvi reaksiyaları kataliz edə bilər.

Rentgen şüalarının tibbdə istifadəsi

Bu günə qədər rentgen şüalarının xüsusiyyətləri ondan rentgen diaqnostikasında və rentgen terapiyasında geniş istifadə etməyə imkan verir.

X-ray diaqnostikası

X-ray diaqnostikası aşağıdakıları həyata keçirərkən istifadə olunur:

rentgen şüaları (ötürülmə);
- rentgenoqrafiya (şəkil);
- fluoroqrafiya;
- rentgen və kompüter tomoqrafiyası.

Flüoroskopiya

Belə bir araşdırma aparmaq üçün xəstə özünü rentgen borusu ilə xüsusi floresan ekran arasında yerləşdirməlidir. Mütəxəssis radioloq, ekranda daxili orqanların, eləcə də qabırğaların şəklini alaraq, rentgen şüalarının tələb olunan sərtliyini seçir.

Rentgenoqrafiya

Bu araşdırma üçün xəstə xüsusi bir film olan bir kasetdə yerləşdirilir. X-ray aparatı birbaşa obyektin üstündə yerləşdirilir. Nəticədə, bir sıra incə detalları ehtiva edən filmdə daxili orqanların mənfi təsviri görünür, floroskopik müayinə zamanı daha ətraflı.

Flüoroqrafiya

Bu tədqiqat əhalinin kütləvi tibbi müayinəsi zamanı, o cümlədən vərəmin aşkarlanması üçün aparılır. Eyni zamanda böyük ekrandan çəkilmiş şəkil xüsusi filmə proyeksiya edilir.

Tomoqrafiya

Tomoqrafiya apararkən, kompüter şüaları bir anda bir neçə yerdə orqanların şəkillərini əldə etməyə kömək edir: toxumanın xüsusi seçilmiş eninə bölmələrində. Bu rentgen şüaları tomoqramma adlanır.

Kompüter tomoqramması

Belə bir araşdırma rentgen skanerindən istifadə edərək insan bədəninin hissələrini qeyd etməyə imkan verir. Məlumat kompüterə daxil edildikdən sonra kəsişmədə bir şəkil alınır.

Sadalanan diaqnostik üsulların hər biri rentgen şüasının filmi işıqlandırmaq üçün xassələrinə, eləcə də insan toxumalarının və sümük skeletinin onların təsirlərinə qarşı müxtəlif keçiriciliyi ilə fərqlənməsinə əsaslanır.

X-ray terapiyası

X-şüalarının toxumalara xüsusi bir şəkildə təsir etmə qabiliyyəti şiş formasiyalarını müalicə etmək üçün istifadə olunur. Eyni zamanda, bu radiasiyanın ionlaşdırıcı keyfiyyətləri sürətlə bölünməyə qadir olan hüceyrələrə məruz qaldıqda xüsusilə aktiv şəkildə nəzərə çarpır. Bədxassəli onkoloji formasiyaların hüceyrələrini fərqləndirən bu keyfiyyətlərdir.

Bununla belə, rentgen terapiyasının bir çox ciddi yan təsirlərə səbəb ola biləcəyini qeyd etmək lazımdır. Belə bir təsir hematopoetik, endokrin və immun sistemlərinin vəziyyətinə aqressiv təsir göstərir, hüceyrələri də çox tez bölünür. Onlara aqressiv təsir radiasiya xəstəliyinin əlamətlərinə səbəb ola bilər.

Rentgen şüalarının insanlara təsiri

X-şüalarının tədqiqi zamanı həkimlər müəyyən ediblər ki, onlar dəridə günəş yanığını xatırladan, lakin dərinin daha dərin zədələnməsi ilə müşayiət olunan dəyişikliklərə səbəb ola bilər. Belə yaralar çox uzun müddət sağalır. Alimlər müəyyən ediblər ki, radiasiyanın vaxtını və dozasını azaltmaqla, həmçinin xüsusi qoruyucu vasitələrdən və üsullardan istifadə etməklə belə zədələnmələrin qarşısını almaq olar. uzaqdan nəzarət.

X-şüalarının aqressiv təsiri də uzun müddət ərzində özünü göstərə bilər: qanın tərkibində müvəqqəti və ya daimi dəyişikliklər, leykemiyaya həssaslıq və erkən qocalma.

Rentgen şüalarının insana təsiri bir çox amillərdən asılıdır: hansı orqan və nə qədər müddət ərzində şüalanır. Hematopoetik orqanların şüalanması qan xəstəliklərinə, genital orqanlara məruz qalma isə sonsuzluğa səbəb ola bilər.

Sistematik şüalanmanın aparılması bədəndə genetik dəyişikliklərin inkişafı ilə doludur.

X-ray diaqnostikasında rentgen şüalarının əsl zərəri

Müayinə zamanı həkimlər mümkün olan minimum miqdarda rentgen şüalarından istifadə edirlər. Bütün radiasiya dozaları müəyyən məqbul standartlara cavab verir və insana zərər verə bilməz. X-ray diaqnostikası yalnız onu həyata keçirən həkimlər üçün əhəmiyyətli təhlükə yaradır. Daha sonra müasir üsullar qoruyucu vasitələr şüaların aqressiyasını minimuma endirməyə kömək edir.

Radiodiaqnozun ən təhlükəsiz üsullarına ekstremitələrin rentgenoqrafiyası, həmçinin diş rentgenoqrafiyası daxildir. Bu reytinqin növbəti yerində mammoqrafiya, ondan sonra kompüter tomoqrafiyası, ondan sonra isə rentgenoqrafiyadır.

X-şüalarının tibbdə istifadəsinin insana yalnız fayda gətirməsi üçün onların köməyi ilə yalnız göstərişlərə uyğun araşdırma aparmaq lazımdır.

X-şüaları atom hadisələrinin öyrənilməsində və praktiki istifadəsində ən mühüm rollardan birini oynayır. Onların tədqiqatları sayəsində bir çox kəşflər edilmiş və müxtəlif sahələrdə istifadə olunan maddələrin təhlili üsulları hazırlanmışdır. Burada rentgen şüalarının növlərindən birini - xarakterik rentgen şüalarını nəzərdən keçirəcəyik.

X-şüalarının təbiəti və xassələri

Rentgen şüalanması kosmosda təxminən 300.000 km/s sürətlə yayılan elektromaqnit sahəsinin, yəni elektromaqnit dalğalarının vəziyyətində yüksək tezlikli dəyişiklikdir. Elektromaqnit şüalanma diapazonunun miqyasında rentgen şüaları təqribən 10 -8 ilə 5∙10 -12 m arasında dalğa uzunluğu diapazonunda yerləşir ki, bu da optik dalğalardan bir neçə dəfə qısadır. Bu, 3∙10 16-dan 6∙10 19 Hz-ə qədər tezliklərə və 10 eV-dən 250 keV-ə qədər enerjilərə və ya 1,6∙10 -18 ilə 4∙10 -14 J arasında uyğundur. Qeyd etmək lazımdır ki, tezlik diapazonlarının sərhədləri elektromaqnit şüalanması üst-üstə düşdüyünə görə kifayət qədər ənənəvidir.

Sürətlənmiş yüklü hissəciklərin (yüksək enerjili elektronların) elektrik və maqnit sahələri və maddə atomları ilə qarşılıqlı təsiridir.

X-şüaları fotonları yüksək enerji və yüksək nüfuzetmə və ionlaşdırıcı güclə xarakterizə olunur, xüsusən dalğa uzunluğu 1 nanometrdən (10 -9 m) az olan sərt rentgen şüaları üçün.

Rentgen şüaları fotoelektrik effekt (fotoabsorbsiya) və qeyri-koherent (Compton) səpilmə proseslərində maddə ilə qarşılıqlı əlaqədə olur, onun atomlarını ionlaşdırır. Fotoabsorbsiyada bir atomun elektronu tərəfindən udulan rentgen fotonu enerjini ona ötürür. Əgər onun dəyəri atomdakı elektronun bağlanma enerjisindən artıqdırsa, o zaman atomu tərk edir. Kompton səpilməsi daha sərt (enerjili) rentgen fotonları üçün xarakterikdir. Udulmuş fotonun enerjisinin bir hissəsi ionlaşmaya sərf olunur; bu halda, birincil fotonun istiqamətinə müəyyən bir açı ilə, daha aşağı tezlikli ikincil bir foton buraxılır.

Rentgen şüalarının növləri. Bremsstrahlung

Şüaları əldə etmək üçün içərisində elektrodları olan şüşə vakuum şüşələri istifadə olunur. Elektrodlar arasında potensial fərq çox yüksək olmalıdır - yüzlərlə kilovolta qədər. Cərəyanla qızdırılan bir volfram katodunda termion emissiya meydana gəlir, yəni ondan elektronlar buraxılır, potensial fərqlə sürətlənir, anodu bombalayır. Onların anod atomları ilə qarşılıqlı təsiri nəticəsində (bəzən antikatod da deyilir) rentgen fotonları yaranır.

Hansı prosesin bir fotonun doğulmasına səbəb olmasından asılı olaraq, rentgen şüalarının bremsstrahlung və xarakterik kimi növləri var.

Elektronlar anodla görüşərək yavaşlaya, yəni içindəki enerjini itirə bilər elektrik sahələri onun atomları. Bu enerji rentgen fotonları şəklində yayılır. Belə şüalanma bremsstrahlung adlanır.

Ayrı-ayrı elektronlar üçün əyləc şərtlərinin fərqli olacağı aydındır. Bu o deməkdir ki, onların kinetik enerjisinin müxtəlif miqdarları rentgen şüalarına çevrilir. Nəticədə, bremsstrahlung müxtəlif tezliklərin və müvafiq olaraq dalğa uzunluqlarının fotonlarını ehtiva edir. Buna görə də onun spektri davamlıdır (davamlıdır). Bəzən bu səbəbdən onu “ağ” rentgen şüaları da adlandırırlar.

Bremsstrahlung fotonun enerjisi onu yaradan elektronun kinetik enerjisindən çox ola bilməz, belə ki, bremsstrahlung-un maksimum tezliyi (və ən kiçik dalğa uzunluğu) anoda düşən elektronların kinetik enerjisinin ən böyük dəyərinə uyğundur. Sonuncu elektrodlara tətbiq olunan potensial fərqdən asılıdır.

Fərqli bir prosesdən gələn başqa bir rentgen növü var. Bu şüalanma xarakterik adlanır və biz bu barədə daha ətraflı dayanacağıq.

X-şüalarının xarakterik olması necədir

Antikatoda çatdıqdan sonra sürətli bir elektron atomun içərisinə nüfuz edə və aşağı orbitallardan birindən istənilən elektronu çıxara bilər, yəni potensial maneəni dəf etmək üçün kifayət qədər enerji ötürə bilər. Ancaq atomda elektronların tutduğu daha yüksək enerji səviyyələri varsa, boşalmış yer boş qalmayacaq.

Yadda saxlamaq lazımdır ki, atomun elektron quruluşu, hər hansı bir enerji sistemi kimi, enerjini minimuma endirməyə çalışır. Nokaut nəticəsində yaranan boşluq daha yüksək səviyyələrdən birinin elektronu ilə doldurulur. Enerjisi daha yüksəkdir və daha aşağı səviyyəni tutaraq, xarakterik rentgen şüalanmasının kvantı şəklində artıqlıq yayır.

Atomun elektron quruluşu elektronların mümkün enerji vəziyyətlərinin diskret dəstidir. Buna görə də, elektron boşluqlarının dəyişdirilməsi zamanı buraxılan rentgen fotonları da səviyyə fərqini əks etdirən yalnız ciddi şəkildə müəyyən edilmiş enerji qiymətlərinə malik ola bilər. Nəticədə, xarakterik rentgen şüalanması davamlı deyil, xətt tipli bir spektrə malikdir. Belə bir spektr anodun maddəsini xarakterizə etməyə imkan verir - bu şüaların adı da buna görədir. Məhz spektral fərqlərə görə bremsstrahlung və xarakterik rentgen şüaları dedikdə nəyin nəzərdə tutulduğu aydın olur.

Bəzən artıq enerji atom tərəfindən buraxılmır, ancaq üçüncü elektronun sökülməsinə sərf olunur. Bu proses - sözdə Auger effekti - elektron bağlama enerjisi 1 keV-dən çox olmadıqda baş verir. Buraxılmış Auger elektronunun enerjisi atomun enerji səviyyələrinin strukturundan asılıdır, ona görə də belə elektronların spektrləri də diskretdir.

Xarakterik spektrin ümumi görünüşü

Dar xarakterik xətlər davamlı bremsstrahlung spektri ilə birlikdə rentgen spektral modelində mövcuddur. Əgər spektri dalğa uzunluğuna (tezliyə) qarşı intensivliyin qrafiki kimi təqdim etsək, xətlərin yerlərində kəskin zirvələri görəcəyik. Onların mövqeyi anod materialından asılıdır. Bu maksimumlar istənilən potensial fərqdə mövcuddur - əgər rentgen şüaları varsa, həmişə zirvələr də olur. Borunun elektrodlarında gərginliyin artması ilə həm davamlı, həm də xarakterik rentgen şüalarının intensivliyi artır, lakin zirvələrin yeri və onların intensivlik nisbəti dəyişmir.

X-şüaları spektrlərindəki zirvələr elektronlarla şüalanan anti-katodun materialından asılı olmayaraq eyni formaya malikdir, lakin müxtəlif materiallar üçün onlar müxtəlif tezliklərdə yerləşir, tezlik qiymətlərinin yaxınlığına uyğun olaraq ardıcıl birləşir. Serialın özləri arasında tezlik fərqi daha əhəmiyyətlidir. Maksimumun forması heç bir şəkildə anod materialının təmiz kimyəvi elementi təmsil etməsindən və ya mürəkkəb maddə olub-olmamasından asılı deyil. Sonuncu halda, onun tərkib elementlərinin xarakterik rentgen spektrləri sadəcə olaraq bir-birinin üzərinə qoyulur.

Kimyəvi elementin atom nömrəsinin artması ilə onun rentgen spektrinin bütün xətləri artan tezlikə doğru sürüşür. Spektr öz formasını saxlayır.

Moseley qanunu

Xarakterik xətlərin spektral yerdəyişməsi fenomeni 1913-cü ildə ingilis fiziki Henri Mozeli tərəfindən eksperimental olaraq kəşf edilmişdir. Bu, ona spektrin maksimumlarının tezliklərini kimyəvi elementlərin sıra nömrələri ilə əlaqələndirməyə imkan verdi. Beləliklə, xarakterik rentgen şüalarının dalğa uzunluğu müəyyən bir elementlə aydın şəkildə əlaqələndirilə bilər. Ümumilikdə Mozeley qanununu aşağıdakı kimi yazmaq olar: √f = (Z - S n)/n√R, burada f tezlik, Z elementin sıra nömrəsi, S n skrininq sabiti, n əsas kvantdır. ədəd, R isə sabit Rydberqdir. Bu əlaqə xəttidir və Moseley diaqramında n-in hər bir dəyəri üçün düz xətlər silsiləsi kimi görünür.

N dəyərləri xarakterik rentgen zirvələrinin fərdi sıralarına uyğundur. Moselinin qanunu, rentgen spektrinin maksimumlarının ölçülmüş dalğa uzunluqlarından (onlar tezliklərlə unikal şəkildə bağlıdır) sərt elektronlarla şüalanan kimyəvi elementin seriya nömrəsini təyin etməyə imkan verir.

Kimyəvi elementlərin elektron qabıqlarının quruluşu eynidir. Bu, rentgen şüalarının xarakterik spektrində sürüşmə dəyişikliyinin monotonluğu ilə göstərilir. Tezliyin dəyişməsi struktur deyil, hər bir element üçün unikal olan elektron qabıqlar arasındakı enerji fərqlərini əks etdirir.

Mozeley qanununun atom fizikasında rolu

Moseley qanunu ilə ifadə olunan ciddi xətti əlaqədən kiçik sapmalar var. Bunlar, birincisi, bəzi elementlərdə elektron qabıqlarının doldurulma qaydasının xüsusiyyətləri ilə, ikincisi, ağır atomlarda elektronların hərəkətinin relativistik təsiri ilə əlaqələndirilir. Bundan əlavə, nüvədəki neytronların sayı dəyişdikdə (sözdə izotopik sürüşmə) xətlərin mövqeyi bir qədər dəyişə bilər. Bu təsir atom quruluşunu ətraflı öyrənməyə imkan verdi.

Moseley qanununun əhəmiyyəti son dərəcə böyükdür. Ardıcıl olaraq elementlərə tətbiq olunur dövri sistem Mendeleyev xarakterik maksimumların hər bir kiçik yerdəyişməsinə uyğun olaraq seriya nömrəsini artırmaq modelini qurdu. Bu, elementlərin sıra sayının fiziki mənası ilə bağlı sualın aydınlaşdırılmasına kömək etdi. Z dəyəri sadəcə rəqəm deyil: nüvənin müsbət elektrik yükü, onu təşkil edən hissəciklərin vahid müsbət yüklərinin cəmidir. Cədvəldə elementlərin düzgün yerləşdirilməsi və orada boş mövqelərin olması (o zaman onlar hələ də mövcud idi) güclü təsdiq aldı. Dövri qanunun etibarlılığı sübuta yetirildi.

Moseley qanunu, əlavə olaraq, eksperimental tədqiqatın bütöv bir sahəsinin - rentgen spektrometriyasının yarandığı əsas oldu.

Atomun elektron qabıqlarının quruluşu

Elektron quruluşun necə təşkil edildiyini qısaca xatırlayaq.O, K, L, M, N, O, P, Q hərfləri və ya 1-dən 7-ə qədər rəqəmlərlə işarələnən qabıqlardan ibarətdir. Qabıqdakı elektronlar eyni xüsusiyyətlərlə xarakterizə olunur. mümkün enerji qiymətlərini təyin edən əsas kvant nömrəsi n. Xarici qabıqlarda elektronların enerjisi daha yüksəkdir və xarici elektronlar üçün ionlaşma potensialı müvafiq olaraq aşağıdır.

Qabığa bir və ya bir neçə alt səviyyə daxildir: s, p, d, f, g, h, i. Hər bir qabıqda alt səviyyələrin sayı əvvəlki ilə müqayisədə bir artır. Hər bir alt səviyyədə və hər bir qabıqda elektronların sayı müəyyən bir dəyəri keçə bilməz. Onlar əsas kvant nömrəsinə əlavə olaraq, formanı təyin edən orbital elektron buludunun eyni dəyəri ilə xarakterizə olunur. Alt səviyyələr aid olduqları qabıqla etiketlənir, məsələn, 2s, 4d və s.

Alt səviyyə, əsas və orbitaldan əlavə, daha bir kvant nömrəsi ilə təyin olunanları ehtiva edir - maqnit, elektronun orbital momentumunun maqnit sahəsinin istiqamətinə proyeksiyasını təyin edir. Bir orbital dördüncü kvant nömrəsinin - spinin dəyəri ilə fərqlənən iki elektrondan çox ola bilməz.

X-şüalarının xarakterik radiasiyasının necə yarandığını daha ətraflı nəzərdən keçirək. Bu tip elektromaqnit emissiyasının mənşəyi atomun daxilində baş verən hadisələrlə əlaqəli olduğundan, onu elektron konfiqurasiyaların yaxınlaşmasında dəqiq təsvir etmək ən əlverişlidir.

Xarakterik rentgen şüalarının yaranma mexanizmi

Belə ki, bu şüalanmanın səbəbi yüksək enerjili elektronların atomun dərinliyinə nüfuz etməsi səbəbindən daxili qabıqlarda elektron boşluqlarının əmələ gəlməsidir. Sərt elektronun qarşılıqlı əlaqəyə girmə ehtimalı elektron buludlarının sıxlığı ilə artır. Buna görə də, toqquşmalar çox güman ki, ən aşağı K-qabığı kimi sıx şəkildə yığılmış daxili qabıqlarda baş verir. Burada atom ionlaşır və 1s qabığında boşluq yaranır.

Bu boşluq qabıqdan daha yüksək enerjiyə malik bir elektron tərəfindən doldurulur, artıqlığı rentgen fotonu ilə aparılır. Bu elektron ikinci L qabığından, üçüncü M qabığından və s. “düşə” bilər. Xarakterik sıra belə formalaşır, bu nümunədə K seriyası. Boşluğu dolduran elektronun haradan gəldiyinin göstəricisi seriya təyin edilərkən Yunan indeksi şəklində verilir. "Alpha" L-qabığından, "beta" - M-qabığından gəldiyini bildirir. Hazırda yunan hərfi indekslərini qabıqları təyin etmək üçün qəbul edilmiş Latın hərfləri ilə əvəz etmək tendensiyası var.

Seriyadakı alfa xəttinin intensivliyi həmişə ən yüksəkdir, bu o deməkdir ki, qonşu qabıqdan vakansiyanı doldurma ehtimalı ən yüksəkdir.

İndi biz suala cavab verə bilərik, xarakterik rentgen kvantının maksimum enerjisi nədir. E \u003d E n 2 - E n 1 düsturuna əsasən elektron keçidinin baş verdiyi səviyyələrin enerji dəyərlərindəki fərqlə müəyyən edilir, burada E n 2 və E n 1 enerjiləridir. keçidin baş verdiyi elektron dövlətlər. Bu parametrin ən yüksək qiyməti maksimum olan K seriyası keçidləri ilə verilir yüksək səviyyələr ağır elementlərin atomları. Lakin bu xətlərin intensivliyi (pik hündürlüklər) ən kiçikdir, çünki onlar ən az ehtimal olunur.

Əgər elektrodlarda kifayət qədər gərginlik olmadığı üçün sərt elektron K-səviyyəsinə çata bilmirsə, L-səviyyəsində boşluq əmələ gətirir və daha uzun dalğalara malik daha az enerjili L seriyası əmələ gəlir. Sonrakı seriyalar da oxşar şəkildə doğulur.

Bundan əlavə, bir vakansiya doldurulduqda, elektron keçid nəticəsində üst qabıqda yeni bir vakansiya görünür. Bu, növbəti seriyaların yaranmasına şərait yaradır. Elektron vakansiyalar səviyyədən səviyyəyə yüksəlir və atom ionlaşmış vəziyyətdə qalaraq xarakterik spektral silsilələr kaskadını buraxır.

Xarakterik spektrlərin incə quruluşu

Xarakterik rentgen şüalanmasının atom rentgen spektrləri optik spektrlərdə olduğu kimi xəttin parçalanmasında ifadə olunan incə struktur ilə xarakterizə olunur.

İncə quruluş enerji səviyyəsinin - elektron qabığın - bir-birinə yaxın olan komponentlər - alt qabıqlar toplusudur. Alt qabıqları xarakterizə etmək üçün elektronun daxili və orbital maqnit momentlərinin qarşılıqlı təsirini əks etdirən daha bir daxili kvant nömrəsi j təqdim olunur.

Spin-orbit qarşılıqlı təsirinin təsiri ilə atomun enerji strukturu mürəkkəbləşir və nəticədə xarakterik rentgen şüalanması çox yaxın məsafədə yerləşən elementləri olan parçalanma xətləri ilə xarakterizə olunan spektrə malikdir.

İncə struktur elementləri adətən əlavə rəqəmsal indekslərlə işarələnir.

X-ray radiasiyasının xarakterik xüsusiyyəti yalnız spektrin incə strukturunda əks olunur. Elektronun ən aşağı enerji səviyyəsinə keçidi yuxarıdakı səviyyənin aşağı alt təbəqəsindən baş vermir. Belə bir hadisənin cüzi bir ehtimalı var.

Spektrometriyada rentgen şüalarının istifadəsi

Bu şüalanma, Mozeley qanunu ilə təsvir edilən xüsusiyyətlərinə görə maddələrin təhlili üçün müxtəlif rentgen spektral üsullarının əsasını təşkil edir. X-şüaları spektrini təhlil edərkən ya radiasiyanın kristallarla difraksiyasından (dalğa-dispersiv üsul) və ya udulmuş rentgen fotonlarının enerjisinə həssas olan detektorlardan (enerji-dispersiya üsulu) istifadə olunur. Əksər elektron mikroskoplar rentgen spektrometrinin bəzi formaları ilə təchiz edilmişdir.

Dalğa-dispersiv spektrometriya xüsusilə yüksək dəqiqliklə xarakterizə olunur. Xüsusi filtrlərin köməyi ilə spektrdə ən intensiv zirvələr seçilir, bunun sayəsində dəqiq məlum tezliklə demək olar ki, monoxromatik şüalanma əldə etmək mümkündür. İstənilən tezlikdə monoxromatik şüanın alınmasını təmin etmək üçün anod materialı çox diqqətlə seçilir. Onun diffraksiyası kristal qəfəs tədqiq olunan maddənin olması qəfəsin quruluşunu böyük dəqiqliklə öyrənməyə imkan verir. Bu üsul DNT və digər mürəkkəb molekulların öyrənilməsində də istifadə olunur.

Xarakterik rentgen şüalanmasının xüsusiyyətlərindən biri qamma-spektrometriyada da nəzərə alınır. Bu, xarakterik zirvələrin yüksək intensivliyidir. Gamma spektrometrləri ölçmələrə mane olan xarici fon radiasiyasına qarşı qurğuşun ekranından istifadə edir. Lakin qamma kvantını udan qurğuşun daxili ionlaşmaya məruz qalır, bunun nəticəsində rentgen diapazonunda aktiv şəkildə yayılır. Qurğuşundan xarakterik rentgen radiasiyasının intensiv zirvələrini udmaq üçün əlavə kadmium qoruyucusu istifadə olunur. O, öz növbəsində ionlaşır və həmçinin rentgen şüaları yayar. Kadmiumun xarakterik zirvələrini zərərsizləşdirmək üçün üçüncü qoruyucu təbəqə istifadə olunur - mis, rentgen maksimalları qamma spektrometrinin işləmə tezliyi diapazonundan kənarda yerləşir.

Spektrometriya həm bremsstrahlung, həm də xarakterik rentgen şüalarından istifadə edir. Beləliklə, maddələrin analizində müxtəlif maddələr tərəfindən davamlı rentgen şüalarının udulma spektrləri öyrənilir.