Rrezet X në mjekësi, aplikimi. Përdorimi i rrezeve X në mjekësi Çfarë është rrezet X

Në 1895, fizikani gjerman Roentgen, duke kryer eksperimente mbi kalimin e rrymës midis dy elektrodave në vakum, zbuloi se një ekran i mbuluar me një substancë lumineshente (kripë bariumi) shkëlqen, megjithëse tubi i shkarkimit është i mbyllur me një ekran kartoni të zi - kështu u zbulua rrezatimi që depërton përmes barrierave të errëta, të quajtura rreze X me rreze X. U zbulua se rrezet X, të padukshme për njerëzit, përthithen në objekte të errëta, aq më i fortë, aq më i madh është numri atomik (densiteti) i barrierës, kështu që rrezet X kalojnë lehtësisht nëpër indet e buta të trupit të njeriut, por mbahen. nga kockat e skeletit. U krijuan burime të rrezeve X të fuqishme, të cilat bënë të mundur që të shkëlqenin nëpër pjesët metalike dhe të gjenin defekte të brendshme në to.

Fizikani gjerman Laue sugjeroi që rrezet X janë të njëjtin rrezatim elektromagnetik si rrezet e dritës së dukshme, por me një gjatësi vale më të shkurtër dhe të gjitha ligjet e optikës janë të zbatueshme për to, duke përfshirë difraksionin është i mundur. Në optikën e dritës së dukshme, difraksioni në nivelin elementar mund të përfaqësohet si reflektim i dritës nga një sistem brazdash - një grilë difraksioni, që ndodh vetëm në kënde të caktuara, ndërsa këndi i reflektimit të rrezeve lidhet me këndin e rënies. distanca midis brazdave të grilës së difraksionit dhe gjatësisë së valës së rrezatimit rënës. Për difraksion, është e nevojshme që distanca midis goditjeve të jetë afërsisht e barabartë me gjatësinë e valës së dritës rënëse.

Laue sugjeroi që rrezet X kanë një gjatësi vale afër distancës midis atomeve individuale në kristale, d.m.th. atomet në një kristal krijojnë një grilë difraksioni për rrezet x. Rrezet X të drejtuara në sipërfaqen e kristalit u reflektuan në pllakën fotografike, siç parashikohej nga teoria.

Çdo ndryshim në pozicionin e atomeve ndikon në modelin e difraksionit, dhe duke studiuar difraksionin e rrezeve x, mund të zbulohet renditja e atomeve në një kristal dhe ndryshimi në këtë rregullim nën çdo ndikim fizik, kimik dhe mekanik në kristal. .

Tani analiza me rreze X përdoret në shumë fusha të shkencës dhe teknologjisë, me ndihmën e saj ata mësuan rregullimin e atomeve në materialet ekzistuese dhe krijuan materiale të reja me një strukturë dhe veti të dhëna. Përparimet e fundit në këtë fushë (nanomateriale, metale amorfe, materiale të përbëra) krijojnë një fushë veprimtarie për brezat e ardhshëm shkencorë.

Shfaqja dhe vetitë e rrezeve X

Burimi i rrezeve X është një tub me rreze x, i cili ka dy elektroda - një katodë dhe një anodë. Kur katoda nxehet, ndodh emetimi i elektroneve, elektronet e emetuara nga katoda përshpejtohen nga fusha elektrike dhe godasin sipërfaqen e anodës. Një tub me rreze X dallohet nga një llambë konvencionale radio (diodë) kryesisht nga një tension më i lartë përshpejtues (më shumë se 1 kV).

Kur një elektron fluturon jashtë katodës, fusha elektrike e bën atë të fluturojë drejt anodës, ndërsa shpejtësia e tij rritet vazhdimisht, elektroni bart një fushë magnetike, forca e së cilës rritet me shpejtësinë e elektronit. Duke arritur sipërfaqen e anodës, elektroni ngadalësohet ndjeshëm dhe lind një impuls elektromagnetik me gjatësi vale në një gamë të caktuar (bremsstrahlung). Shpërndarja e intensitetit të rrezatimit mbi gjatësitë valore varet nga materiali i anodës së tubit të rrezeve X dhe tensionit të aplikuar, ndërsa në anën e valëve të shkurtra kjo kurbë fillon nga një prag i caktuar gjatësi vale minimale, e cila varet nga tensioni i aplikuar. Grupi i rrezeve me të gjitha gjatësitë valore të mundshme formon një spektër të vazhdueshëm, dhe gjatësia e valës që korrespondon me intensitetin maksimal është 1.5 herë gjatësia e valës minimale.

Me rritjen e tensionit, spektri i rrezeve X ndryshon në mënyrë dramatike për shkak të ndërveprimit të atomeve me elektronet me energji të lartë dhe kuantet e rrezeve X primare. Një atom përmban predha të brendshme elektronike (nivele të energjisë), numri i të cilave varet nga numri atomik (i shënuar me shkronjat K, L, M, etj.) Elektronet dhe rrezet X primare i nxjerrin elektronet nga një nivel energjie në tjetrin . Një gjendje metastabile lind dhe një kërcim elektronesh në drejtim të kundërt është i nevojshëm për kalimin në një gjendje të qëndrueshme. Ky kërcim shoqërohet me lëshimin e një kuantike energjie dhe shfaqjen e rrezeve X. Ndryshe nga rrezet X me spektër të vazhdueshëm, ky rrezatim ka një gamë shumë të ngushtë të gjatësisë valore dhe intensitet të lartë (rrezatim karakteristik) cm. oriz.). Numri i atomeve që përcaktojnë intensitetin e rrezatimit karakteristik është shumë i madh, për shembull, për një tub me rreze X me një anodë bakri në një tension prej 1 kV, një rrymë prej 15 mA, 10 14-10 15 atome japin karakteristikë rrezatimi për 1 s. Kjo vlerë llogaritet si raport i fuqisë totale të rrezeve X me energjinë e kuantit të rrezeve X nga guaska K (seri K e rrezatimit karakteristik të rrezeve X). Fuqia totale e rrezatimit me rreze X në këtë rast është vetëm 0.1% e fuqisë së konsumuar, pjesa tjetër humbet, kryesisht për shkak të kalimit në nxehtësi.

Për shkak të intensitetit të tij të lartë dhe gamës së ngushtë të gjatësisë valore, rrezatimi karakteristik me rreze X është lloji kryesor i rrezatimit që përdoret në kërkimin shkencor dhe kontrollin e procesit. Njëkohësisht me rrezet e serisë K, gjenerohen rrezet e serive L dhe M, të cilët kanë gjatësi vale shumë më të mëdha, por aplikimi i tyre është i kufizuar. Seria K ka dy komponentë me gjatësi vale të afërta a dhe b, ndërsa intensiteti i komponentit b është 5 herë më i vogël se a. Nga ana tjetër, komponenti a karakterizohet nga dy gjatësi vale shumë të afërta, intensiteti i njërës prej të cilave është 2 herë më i madh se tjetri. Për të marrë rrezatim me një gjatësi vale të vetme (rrezatim monokromatik), janë zhvilluar metoda të veçanta që përdorin varësinë e përthithjes dhe difraksionit të rrezeve X nga gjatësia e valës. Një rritje në numrin atomik të një elementi shoqërohet me një ndryshim në karakteristikat e predhave elektronike, dhe sa më i madh të jetë numri atomik i materialit të anodës së tubit me rreze X, aq më e shkurtër është gjatësia e valës së serisë K. Tubat më të përdorura me anoda nga elementë me numra atomik nga 24 në 42 (Cr, Fe, Co, Cu, Mo) dhe gjatësi vale nga 2,29 në 0,712 A (0,229 - 0,712 nm).

Përveç tubit të rrezeve X, izotopet radioaktive mund të jenë burime të rrezeve x, disa mund të lëshojnë drejtpërdrejt rreze x, të tjerët lëshojnë elektrone dhe grimca a që gjenerojnë rreze x kur bombardojnë objektivat metalikë. Intensiteti i rrezeve X të burimeve radioaktive është zakonisht shumë më i vogël se ai i një tubi me rreze X (me përjashtim të kobaltit radioaktiv, i cili përdoret në zbulimin e defekteve dhe jep rrezatim me një gjatësi vale shumë të vogël - rrezatim g), ato janë të vogla në përmasa dhe nuk kërkojnë energji elektrike. Rrezet X sinkrotronike prodhohen në përshpejtuesit e elektroneve, gjatësia e valës së këtij rrezatimi është shumë më e lartë se ajo e marrë në tubat me rreze X (rrezet e buta X), intensiteti i tij është disa rend të madhësisë më i lartë se intensiteti i tubave me rreze X. Ka edhe burime natyrore të rrezeve X. Në shumë minerale janë gjetur papastërti radioaktive dhe janë regjistruar rrezet X nga objektet hapësinore, përfshirë yjet.

Ndërveprimi i rrezeve X me kristalet

Në studimin me rreze X të materialeve me strukturë kristalore, analizohen modelet e ndërhyrjeve që rezultojnë nga shpërndarja e rrezeve X nga elektronet që i përkasin atomeve të rrjetës kristalore. Atomet konsiderohen të palëvizshme, dridhjet e tyre termike nuk merren parasysh dhe të gjitha elektronet e të njëjtit atom konsiderohen të përqendruara në një pikë - një nyje e rrjetës kristalore.

Për të nxjerrë ekuacionet bazë të difraksionit të rrezeve X në një kristal, merret parasysh ndërhyrja e rrezeve të shpërndara nga atomet e vendosura përgjatë një vije të drejtë në rrjetën kristalore. Një valë e rrafshët e rrezatimit monokromatik me rreze X bie mbi këto atome në një kënd kosinusi i të cilit është i barabartë me 0. Ligjet e ndërhyrjes së rrezeve të shpërndara nga atomet janë të ngjashme me ato ekzistuese për një grilë difraksioni që shpërndan rrezatimin e dritës në diapazonin e gjatësisë së valës së dukshme. Në mënyrë që amplitudat e të gjitha dridhjeve të mblidhen në një distancë të madhe nga seria atomike, është e nevojshme dhe e mjaftueshme që ndryshimi në rrugën e rrezeve që vijnë nga çdo palë atome fqinje të përmbajë një numër të plotë të gjatësive valore. Kur distanca ndërmjet atomeve A kjo gjendje duket si kjo:

A(a – a0) = h l ,

ku a është kosinusi i këndit midis serisë atomike dhe rrezes së devijuar, h- numër i plotë. Në të gjitha drejtimet që nuk e plotësojnë këtë ekuacion, rrezet nuk përhapen. Kështu, trarët e shpërndarë formojnë një sistem konesh koaksial, boshti i përbashkët i të cilit është rreshti atomik. Gjurmët e koneve në një plan paralel me rreshtin atomik janë hiperbola, dhe në një plan pingul me rreshtin, rrathë.

Kur rrezet bien në një kënd konstant, rrezatimi polikromatik (i bardhë) zbërthehet në një spektër rrezesh të devijuara në kënde fikse. Kështu, seria atomike është një spektrograf për rrezet X.

Përgjithësimi në një rrjetë atomike dydimensionale (të sheshtë) dhe më pas në një rrjetë kristalore vëllimore (hapësinore) tredimensionale jep dy ekuacione të tjera të ngjashme, të cilat përfshijnë këndet e incidencës dhe reflektimit të rrezeve X dhe distancat midis atomeve në tre drejtimet. Këto ekuacione quhen ekuacionet Laue dhe qëndrojnë në bazë të analizës së difraksionit me rreze X.

Amplituda e rrezeve të reflektuara nga rrafshet atomike paralele mblidhen dhe që nga ajo kohë numri i atomeve është shumë i madh, rrezatimi i reflektuar mund të fiksohet eksperimentalisht. Gjendja e reflektimit përshkruhet nga ekuacioni Wulff-Bragg2d sinq = nl, ku d është distanca midis planeve atomike fqinje, q është këndi i shikimit midis drejtimit të rrezes rënëse dhe këtyre planeve në kristal, l është rreze X gjatësia e valës, dhe n është një numër i plotë i quajtur rendi i reflektimit. Këndi q është këndi i rënies në lidhje me rrafshet atomike, të cilat nuk përkojnë domosdoshmërisht në drejtim me sipërfaqen e kampionit në studim.

Janë zhvilluar disa metoda të analizës së difraksionit me rreze X, duke përdorur si rrezatimin e spektrit të vazhdueshëm ashtu edhe rrezatimin monokromatik. Në këtë rast, objekti në studim mund të jetë i palëvizshëm ose rrotullues, mund të përbëhet nga një kristal (një kristal) ose shumë (polikristal), rrezatimi i difraksionit mund të regjistrohet duke përdorur një film të sheshtë ose cilindrik me rreze X ose një detektor me rreze X që lëviz. rreth perimetrit, megjithatë, në të gjitha rastet, gjatë eksperimentit dhe interpretimit të rezultateve, përdoret ekuacioni Wulf-Bragg.

Analiza me rreze X në shkencë dhe teknologji

Me zbulimin e difraksionit të rrezeve X, studiuesit kanë në dispozicion një metodë që u lejon atyre të studiojnë rregullimin e atomeve individuale dhe ndryshimet në këtë rregullim nën ndikime të jashtme pa mikroskop.

Zbatimi kryesor i rrezeve X në shkencën themelore është analiza strukturore, d.m.th. vendosja e renditjes hapësinore të atomeve individuale në një kristal. Për ta bërë këtë, rriten kristalet e vetme dhe kryhet analiza me rreze X, duke studiuar vendndodhjen dhe intensitetin e reflektimeve. Tani janë përcaktuar strukturat jo vetëm të metaleve, por edhe të substancave organike komplekse, në të cilat qelizat elementare përmbajnë mijëra atome.

Në mineralogji, strukturat e mijëra mineraleve janë përcaktuar me analizë me rreze x dhe janë krijuar metoda të shprehura për analizën e lëndëve të para minerale.

Metalet kanë një strukturë kristalore relativisht të thjeshtë dhe metoda me rreze X bën të mundur studimin e ndryshimeve të saj gjatë trajtimeve të ndryshme teknologjike dhe krijimin e bazave fizike të teknologjive të reja.

Përbërja fazore e lidhjeve përcaktohet nga rregullimi i linjave në modelet e rrezeve X, numri, madhësia dhe forma e kristaleve përcaktohen nga gjerësia e tyre, orientimi i kristaleve (tekstura) përcaktohet nga shpërndarja e intensitetit në koni i difraksionit.

Këto teknika përdoren për të studiuar proceset gjatë deformimit plastik, duke përfshirë shtypjen e kristaleve, shfaqjen e sforcimeve të brendshme dhe papërsosmëritë në strukturën kristalore (dislokacionet). Kur nxehen materialet e deformuara, studiohet lehtësimi i stresit dhe rritja e kristaleve (rikristalizimi).

Kur analizat me rreze X të lidhjeve përcaktojnë përbërjen dhe përqendrimin e tretësirave të ngurta. Kur shfaqet një tretësirë e ngurtë, distancat ndëratomike dhe, rrjedhimisht, distancat midis planeve atomike ndryshojnë. Këto ndryshime janë të vogla, prandaj, janë zhvilluar metoda të veçanta precize për matjen e periudhave të rrjetës kristalore me një saktësi prej dy renditjesh të madhësisë më të lartë se sa saktësia e matjes me metodat konvencionale të kërkimit me rreze x. Kombinimi i matjeve precize të periudhave të rrjetës kristalore dhe analizës së fazës bën të mundur paraqitjen e kufijve të rajoneve fazore në diagramin e gjendjes. Metoda me rreze X mund të zbulojë gjithashtu gjendje të ndërmjetme midis tretësirave të ngurta dhe përbërjeve kimike - tretësira të ngurta të renditura në të cilat atomet e papastërtive nuk janë të renditura në mënyrë të rastësishme, si në tretësirat e ngurta, dhe në të njëjtën kohë jo me një renditje tredimensionale, si në kimikatet. komponimet. Ka vija shtesë në modelet e rrezeve X të zgjidhjeve të ngurta të renditura; interpretimi i modeleve të rrezeve x tregon se atomet e papastërtive zënë vende të caktuara në rrjetën kristalore, për shembull, në kulmet e një kubi.

Gjatë shuarjes së një aliazhi që nuk i nënshtrohet transformimeve fazore, mund të ndodhë një tretësirë e ngurtë e mbingopur, dhe pas ngrohjes së mëtejshme apo edhe mbajtjes në temperaturën e dhomës, tretësira e ngurtë dekompozohet me lëshimin e grimcave të një përbërjeje kimike. Ky është efekti i plakjes dhe shfaqet në radiografi si ndryshim në pozicionin dhe gjerësinë e vijave. Studimi i plakjes është veçanërisht i rëndësishëm për lidhjet me ngjyra, për shembull, plakja transformon një aliazh alumini të butë dhe të ngurtësuar në një material strukturor të qëndrueshëm, duralumin.

Studimet me rreze X të trajtimit termik të çelikut kanë rëndësinë më të madhe teknologjike. Gjatë forcimit (ftohjes së shpejtë) të çelikut, ndodh një tranzicion i fazës austenit-martensit pa difuzion, i cili çon në një ndryshim të strukturës nga kubik në tetragonal, d.m.th. qeliza njësi merr formën e një prizmi drejtkëndor. Në radiografi, kjo duket si një zgjerim i linjave dhe ndarja e disa vijave në dysh. Arsyet për këtë efekt nuk janë vetëm një ndryshim në strukturën kristalore, por edhe shfaqja e sforcimeve të mëdha të brendshme për shkak të joekuilibrit termodinamik të strukturës martensitike dhe ftohjes së shpejtë. Gjatë kalitjes (ngrohja e çelikut të ngurtësuar), vijat në modelet e rrezeve X ngushtohen, kjo është për shkak të kthimit në strukturën e ekuilibrit.

Vitet e fundit, studimet me rreze X të përpunimit të materialeve me flukse energjie të përqendruara (rrezet lazer, valët e goditjes, neutronet dhe pulset elektronike) kanë marrë një rëndësi të madhe; ato kërkuan teknika të reja dhe prodhonin efekte të reja me rreze X. Për shembull, nën veprimin e rrezeve lazer në metale, ngrohja dhe ftohja ndodhin aq shpejt sa në metal, kur ftohen, kristalet kanë kohë të rriten vetëm në një madhësi prej disa qelizave njësi (nanokristale) ose nuk kanë kohë të formohen. fare. Një metal i tillë pas ftohjes duket si një i zakonshëm, por nuk jep linja të qarta në modelin e rrezeve X, dhe rrezet X të reflektuara shpërndahen në të gjithë gamën e këndeve të shikimit.

Pas rrezatimit me neutron, njolla shtesë (maksimum difuz) shfaqen në modelet e rrezeve X. Prishja radioaktive gjithashtu shkakton efekte specifike të rrezeve X që lidhen me një ndryshim në strukturë, si dhe faktin që vetë kampioni në studim bëhet burim i rrezeve X.

Shkencëtari gjerman Wilhelm Conrad Roentgen me të drejtë mund të konsiderohet themeluesi i radiografisë dhe zbuluesi i veçorive kryesore të rrezeve X.

Më pas në 1895, ai as nuk dyshoi për gjerësinë e aplikimit dhe popullaritetin e rrezatimit X të zbuluar prej tij, megjithëse edhe atëherë ato ngritën një rezonancë të gjerë në botën e shkencës.

Nuk ka gjasa që shpikësi të kishte marrë me mend se çfarë përfitimi ose dëmi do të sillte fryti i veprimtarisë së tij. Por sot do të përpiqemi të zbulojmë se çfarë efekti ka ky lloj rrezatimi në trupin e njeriut.

Rrezatimi X është i pajisur me një fuqi të madhe depërtuese, por varet nga gjatësia e valës dhe dendësia e materialit që rrezatohet;
nën ndikimin e rrezatimit, disa objekte fillojnë të shkëlqejnë;
radiografia prek qeniet e gjalla;
falë rrezeve X, disa reaksione biokimike fillojnë të ndodhin;
Një rreze me rreze X mund të marrë elektrone nga disa atome dhe në këtë mënyrë t'i jonizojë ato.

Edhe vetë shpikësi ishte i shqetësuar kryesisht me pyetjen se cilat ishin saktësisht rrezet që ai zbuloi.

Pas kryerjes së një sërë studimesh eksperimentale, shkencëtari zbuloi se rrezet X janë valë të ndërmjetme midis rrezatimit ultravjollcë dhe rrezatimit gama, gjatësia e të cilave është 10 -8 cm.

Vetitë e rrezes X, të cilat janë renditur më sipër, kanë veti shkatërruese, por kjo nuk i pengon ato të përdoren për qëllime të dobishme.

Pra, ku në botën moderne mund të përdoren rrezet X?

Ato mund të përdoren për të studiuar vetitë e shumë molekulave dhe formacioneve kristalore.
Për zbulimin e defekteve, domethënë për të kontrolluar pjesët dhe pajisjet industriale për defekte.
Në industrinë mjekësore dhe kërkimin terapeutik.

Për shkak të gjatësisë së shkurtër të të gjithë gamës së këtyre valëve dhe vetive të tyre unike, u bë i mundur aplikimi më i rëndësishëm i rrezatimit të zbuluar nga Wilhelm Roentgen.

Meqenëse tema e artikullit tonë është e kufizuar në ndikimin e rrezeve X në trupin e njeriut, i cili i ndesh ato vetëm kur shkon në spital, atëherë ne do të shqyrtojmë vetëm këtë degë aplikimi.

Shkencëtari që shpiku rrezet X i bëri ato një dhuratë të paçmuar për të gjithë popullsinë e Tokës, sepse ai nuk i patentoi pasardhësit e tij për përdorim të mëtejshëm.

Që nga Lufta e Parë Botërore, aparatet portative me rreze X kanë shpëtuar qindra jetë të plagosurve. Sot, rrezet X kanë dy aplikime kryesore:

Diagnoza me të.

Diagnostifikimi me rreze X përdoret në opsione të ndryshme:

X-ray ose transillumination;
x-ray ose fotografi;
studim fluorografik;
tomografi duke përdorur rreze x.

Tani duhet të kuptojmë se si ndryshojnë këto metoda nga njëra-tjetra:

Metoda e parë supozon se subjekti ndodhet midis një ekrani të veçantë me një veti fluoreshente dhe një tubi me rreze X. Mjeku, bazuar në karakteristikat individuale, zgjedh forcën e kërkuar të rrezeve dhe merr një imazh të eshtrave dhe organeve të brendshme në ekran.
Në metodën e dytë, pacienti vendoset në një film të veçantë me rreze x në një kasetë. Në këtë rast, pajisjet vendosen mbi personin. Kjo teknikë ju lejon të merrni një imazh negativ, por me detaje më të imta sesa me fluoroskopi.
Ekzaminimet masive të popullatës për sëmundje të mushkërive mundësojnë fluorografinë. Në kohën e procedurës, imazhi transferohet nga një monitor i madh në një film të veçantë.
Tomografia ju lejon të merrni imazhe të organeve të brendshme në disa seksione. Janë marrë një seri e tërë imazhesh, të cilat në vijim do të referohen si tomogram.
Nëse lidhni ndihmën e një kompjuteri me metodën e mëparshme, atëherë programet e specializuara do të krijojnë një imazh të plotë të bërë duke përdorur një skaner me rreze x.

Të gjitha këto metoda të diagnostikimit të problemeve shëndetësore bazohen në vetinë unike të rrezeve X për të ndriçuar filmin fotografik. Në të njëjtën kohë, aftësia depërtuese e inerte dhe indeve të tjera të trupit tonë është e ndryshme, gjë që shfaqet në foto.

Pasi u zbulua një veçori tjetër e rrezeve X për të ndikuar indet nga pikëpamja biologjike, kjo veçori filloi të përdoret në mënyrë aktive në terapinë e tumorit.

Qelizat, veçanërisht ato malinje, ndahen shumë shpejt dhe vetia jonizuese e rrezatimit ndikon pozitivisht në terapinë terapeutike dhe ngadalëson rritjen e tumorit.

Por ana tjetër e medaljes është efekti negativ i rrezeve X në qelizat e sistemit hematopoietik, endokrin dhe imunitar, të cilat gjithashtu ndahen me shpejtësi. Si rezultat i ndikimit negativ të rrezeve X, sëmundja nga rrezatimi shfaqet.

Efekti i rrezeve X në trupin e njeriut

Fjalë për fjalë menjëherë pas një zbulimi kaq të zhurmshëm në botën shkencore, u bë e ditur se rrezet X mund të ndikojnë në trupin e njeriut:

Gjatë hulumtimit mbi vetitë e rrezeve X, rezultoi se ato janë të afta të shkaktojnë djegie në lëkurë. Shumë e ngjashme me termike. Megjithatë, thellësia e lezionit ishte shumë më e madhe se lëndimet shtëpiake dhe ato u shëruan më keq. Shumë shkencëtarë që merren me këto rrezatime tinëzare kanë humbur gishtat.
Me provë dhe gabim, u zbulua se nëse zvogëloni kohën dhe hardhinë e dhurimit, atëherë djegiet mund të shmangen. Më vonë, filluan të përdoren ekranet e plumbit dhe metoda në distancë e rrezatimit të pacientëve.
Perspektiva afatgjatë e dëmshmërisë së rrezeve tregon se ndryshimet në përbërjen e gjakut pas rrezatimit çojnë në leuçemi dhe plakje të hershme.
Shkalla e ashpërsisë së ndikimit të rrezeve X në trupin e njeriut varet drejtpërdrejt nga organi i rrezatuar. Pra, me rrezet X të legenit të vogël, mund të ndodhë infertilitet, dhe me diagnozën e organeve hematopoietike - sëmundjet e gjakut.
Edhe ekspozimet më të parëndësishme, por për një periudhë të gjatë kohore, mund të çojnë në ndryshime në nivelin gjenetik.

Sigurisht, të gjitha studimet janë kryer te kafshët, por shkencëtarët kanë vërtetuar se ndryshimet patologjike do të vlejnë edhe për njerëzit.

E RËNDËSISHME! Bazuar në të dhënat e marra, u zhvilluan standardet e ekspozimit ndaj rrezeve X, të cilat janë uniforme në të gjithë botën.

Dozat e rrezeve X për diagnostikim

Ndoshta, të gjithë ata që largohen nga zyra e mjekut pas një radiografie po pyesin se si kjo procedurë do të ndikojë në shëndetin e tyre në të ardhmen?

Ekspozimi ndaj rrezatimit ekziston edhe në natyrë dhe ne e hasim atë çdo ditë. Për ta bërë më të lehtë të kuptojmë se si rrezet x ndikojnë në trupin tonë, ne e krahasojmë këtë procedurë me rrezatimin natyror të marrë:

në një radiografi të gjoksit, një person merr një dozë rrezatimi të barabartë me 10 ditë ekspozim në sfond, dhe stomaku ose zorrët - 3 vjet;
tomogram në kompjuterin e zgavrës së barkut ose të gjithë trupit - ekuivalenti i 3 viteve rrezatim;
ekzaminimi në radiografi të gjoksit - 3 muaj;
gjymtyrët janë rrezatuar, praktikisht pa dëmtuar shëndetin;
radiografia e dhëmbëve për shkak të drejtimit të saktë të rrezes së rrezes dhe kohës minimale të ekspozimit nuk është gjithashtu e rrezikshme.

E RËNDËSISHME! Pavarësisht se të dhënat e dhëna, sado të frikshme mund të duken, plotësojnë kërkesat ndërkombëtare. Megjithatë, pacienti ka çdo të drejtë të kërkojë mjete shtesë mbrojtëse në rast të frikës së fortë për mirëqenien e tij.

Të gjithë ne jemi përballur me ekzaminimin me rreze X, dhe më shumë se një herë. Megjithatë, një kategori e njerëzve jashtë procedurave të përshkruara janë gratë shtatzëna.

Fakti është se rrezet X ndikojnë jashtëzakonisht në shëndetin e fëmijës së palindur. Këto valë mund të shkaktojnë keqformime intrauterine si rezultat i efektit në kromozome.

E RËNDËSISHME! Periudha më e rrezikshme për radiografi është shtatzënia para javës së 16-të. Gjatë kësaj periudhe, më të prekshmet janë rajonet e legenit, barkut dhe vertebral të foshnjës.

Duke ditur për këtë veti negative të rrezeve X, mjekët në mbarë botën po përpiqen të shmangin rekomandimin e saj për gratë shtatzëna.

Por ka burime të tjera të rrezatimit që një grua shtatzënë mund të hasë:

mikroskopët me energji elektrike;
monitorët e TV me ngjyra.

Ata që përgatiten të bëhen nënë duhet të jenë të vetëdijshëm për rrezikun që i pret. Gjatë laktacionit, rrezet X nuk paraqesin kërcënim për trupin e gjirit dhe foshnjës.

Po pas radiografisë?

Edhe efektet më të vogla të ekspozimit me rreze X mund të minimizohen duke ndjekur disa rekomandime të thjeshta:

pini qumësht menjëherë pas procedurës. Siç e dini, është në gjendje të largojë rrezatimin;
vera e bardhë e thatë ose lëngu i rrushit ka të njëjtat veti;
është e dëshirueshme që në fillim të hani më shumë ushqime që përmbajnë jod.

E RËNDËSISHME! Ju nuk duhet të drejtoheni në asnjë procedurë mjekësore ose të përdorni metoda mjekësore pasi të vizitoni dhomën me rreze x.

Pavarësisht se sa negative janë vetitë e rrezeve X të zbuluara dikur, përfitimet e përdorimit të tyre janë shumë më të mëdha se dëmi. Në institucionet mjekësore, procedura e transilluminimit kryhet shpejt dhe me doza minimale.

AGJENCIA FEDERALE PËR ARSIM TË FEDERATISË RUSE

INSTITUCIONI ARSIMOR SHTETËROR

ARSIMI I LARTË PROFESIONAL

INSTITUTI SHTETËROR I MOSKËS I ÇELIKUT DHE LIAZURVE

(UNIVERSITETI I TEKNOLOGJISË)

DEGA NOVOTROITSKY

Departamenti i OEND

PUNA KURSI

Disiplina: Fizikë

Tema: RREZE X

Studenti: Nedorezova N.A.

Grupi: EiU-2004-25, Nr. З.К.: 04Н036

Kontrolluar nga: Ozhegova S.M.

Prezantimi

Kapitulli 1

1.1 Biografia e Roentgen Wilhelm Conrad

1.2 Zbulimi i rrezeve X

Kapitulli 2

2.1 Burimet e rrezeve X

2.2 Vetitë e rrezeve X

2.3 Regjistrimi i rrezeve X

2.4 Përdorimi i rrezeve X

Kapitulli 3

3.1 Analiza e papërsosmërive të strukturës kristalore

3.2 Analiza e spektrit

konkluzioni

Lista e burimeve të përdorura

Aplikacionet

Prezantimi

Një person i rrallë nuk ka kaluar nëpër një dhomë me rreze x. Fotografitë e marra me rreze x janë të njohura për të gjithë. Në vitin 1995, ky zbulim ishte 100 vjeçar. Është e vështirë të imagjinohet se çfarë interesi të madh ngjalli një shekull më parë. Në duart e një njeriu doli të ishte një aparat me të cilin mund të shihej e padukshme.

Ky rrezatim i padukshëm, i aftë për të depërtuar, megjithëse në shkallë të ndryshme, në të gjitha substancat, që është rrezatim elektromagnetik me një gjatësi vale rreth 10 -8 cm, u quajt rrezatim me rreze X, për nder të Wilhelm Roentgen, i cili e zbuloi atë.

Ashtu si drita e dukshme, rrezet X shkaktojnë nxirje të filmit fotografik. Kjo pronë është e një rëndësie të madhe për mjekësinë, industrinë dhe kërkimin shkencor. Duke kaluar nëpër objektin në studim dhe më pas duke rënë mbi film, rrezatimi me rreze X përshkruan strukturën e tij të brendshme mbi të. Meqenëse fuqia depërtuese e rrezatimit të rrezeve X është e ndryshme për materiale të ndryshme, pjesët e objektit që janë më pak transparente ndaj tij japin zona më të ndritshme në fotografi sesa ato nëpër të cilat rrezatimi depërton mirë. Kështu, indet e eshtrave janë më pak transparente ndaj rrezeve X sesa indet që përbëjnë lëkurën dhe organet e brendshme. Prandaj, në radiografi, kockat do të tregohen si zona më të lehta dhe vendi i thyerjes, i cili është më pak transparent për rrezatim, mund të zbulohet mjaft lehtë. Imazhi me rreze X përdoret gjithashtu në stomatologji për të zbuluar kariesin dhe absceset në rrënjët e dhëmbëve, si dhe në industri për të zbuluar çarje në kallëp, plastikë dhe goma, në kimi për të analizuar përbërjet dhe në fizikë për të studiuar strukturën e kristaleve. .

Zbulimi i Roentgen u pasua nga eksperimente nga studiues të tjerë, të cilët zbuluan shumë veti dhe mundësi të reja për përdorimin e këtij rrezatimi. Një kontribut i madh dhanë M. Laue, W. Friedrich dhe P. Knipping, të cilët në vitin 1912 demonstruan difraksionin e rrezeve X ndërsa ato kalojnë nëpër një kristal; W. Coolidge, i cili në vitin 1913 shpiku një tub me rreze X me vakum të lartë me një katodë të ndezur; G. Moseley, i cili vendosi në vitin 1913 marrëdhënien midis gjatësisë së valës së rrezatimit dhe numrit atomik të një elementi; G. dhe L. Braggi, të cilët morën çmimin Nobel në 1915 për zhvillimin e bazave të analizës së difraksionit me rreze X.

Qëllimi i kësaj pune të kursit është të studiojë fenomenin e rrezatimit me rreze x, historinë e zbulimit, vetitë dhe identifikimin e fushës së zbatimit të tij.

Kapitulli 1

1.1 Biografia e Roentgen Wilhelm Conrad

Wilhelm Conrad Roentgen lindi më 17 mars 1845 në rajonin kufitar të Gjermanisë me Holandën, në qytetin Lenepe. Ai mori arsimin e tij teknik në Cyrih në të njëjtën Shkollë të Lartë Teknike (Politeknik) ku studioi më vonë Ajnshtajni. Pasioni për fizikën e detyroi pasi la shkollën në 1866 të vazhdonte edukimin fizik.

Në vitin 1868 mbrojti disertacionin për gradën Doktor i Filozofisë, punoi si asistent në Departamentin e Fizikës, fillimisht në Cyrih, më pas në Giessen dhe më pas në Strasburg (1874-1879) me Kundt. Këtu Roentgen kaloi një shkollë të mirë eksperimentale dhe u bë një eksperimentues i klasit të parë. Roentgen kreu një pjesë të kërkimit të rëndësishëm me studentin e tij, një nga themeluesit e fizikës sovjetike, A.F. Ioffe.

Kërkimi shkencor ka të bëjë me elektromagnetizmin, fizikën e kristaleve, optikën, fizikën molekulare.

Në vitin 1895, ai zbuloi rrezatim me një gjatësi vale më të shkurtër se gjatësia e valës së rrezeve ultravjollcë (rrezet X), të quajtura më vonë rreze x dhe hetoi vetitë e tyre: aftësinë për të reflektuar, thithur, jonizuar ajrin, etj. Ai propozoi modelin e saktë të tubit për marrjen e rrezeve X - një antikatodë platini të prirur dhe një katodë konkave: ai ishte i pari që bëri fotografi duke përdorur rreze X. Ai zbuloi në vitin 1885 fushën magnetike të një dielektrike që lëviz në një fushë elektrike (e ashtuquajtura "rryma e roentgenit") Përvoja e tij tregoi qartë se fusha magnetike krijohet nga ngarkesat lëvizëse dhe ishte e rëndësishme për krijimin e X. Lorentz teoria elektronike Një numër i konsiderueshëm i punimeve të Roentgen i kushtohen vetive studimore të lëngjeve, gazeve, kristaleve, dukurive elektromagnetike, zbuloi marrëdhënien midis dukurive elektrike dhe optike në kristale.Për zbulimin e rrezeve që mbajnë emrin e tij, Roentgen në 1901 ishte i pari ndër fizikantët që iu dha çmimi Nobel.

Nga viti 1900 deri në ditët e fundit të jetës së tij (vdiq më 10 shkurt 1923) punoi në Universitetin e Mynihut.

1.2 Zbulimi i rrezeve X

Fundi i shekullit të 19-të u shënua me rritje të interesit për dukuritë e kalimit të energjisë elektrike përmes gazeve. Edhe Faraday studioi seriozisht këto fenomene, përshkroi forma të ndryshme shkarkimi, zbuloi një hapësirë të errët në një kolonë të ndritshme të gazit të rrallë. Hapësira e errët Faraday ndan shkëlqimin kaltërosh, katodik nga shkëlqimi rozë, anodë.

Një rritje e mëtejshme në rrallimin e gazit ndryshon ndjeshëm natyrën e shkëlqimit. Matematikani Plücker (1801-1868) zbuloi në vitin 1859, me një rrallim mjaft të fortë, një rreze rrezesh pak të kaltërosh që dilnin nga katoda, duke arritur në anodë dhe duke bërë që xhami i tubit të shkëlqejë. Nxënësi i Plücker-it Gittorf (1824-1914) në 1869 vazhdoi kërkimin e mësuesit të tij dhe tregoi se një hije e dallueshme shfaqet në sipërfaqen fluoreshente të tubit nëse një trup i fortë vendoset midis katodës dhe kësaj sipërfaqeje.

Goldstein (1850-1931), duke studiuar vetitë e rrezeve, i quajti ato rreze katodike (1876). Tre vjet më vonë, William Crookes (1832-1919) vërtetoi natyrën materiale të rrezeve katodike dhe i quajti ato "materie rrezatuese" - një substancë në një gjendje të veçantë të katërt. Provat e tij ishin bindëse dhe të qarta. U demonstruan eksperimente me "tubin Crookes". më vonë në të gjitha klasat fizike. Devijimi i rrezes katodë nga një fushë magnetike në një tub Crookes është bërë një demonstrim klasik i shkollës.

Sidoqoftë, eksperimentet mbi devijimin elektrik të rrezeve katodike nuk ishin aq bindëse. Hertz nuk zbuloi një devijim të tillë dhe arriti në përfundimin se rrezja katodike është një proces oscilues në eter. Studenti i Hertz-it F. Lenard, duke eksperimentuar me rrezet katodike, tregoi në vitin 1893 se ato kalojnë nëpër një dritare të mbuluar me letër alumini dhe shkaktojnë një shkëlqim në hapësirën pas dritares. Hertz ia kushtoi artikullin e tij të fundit, të botuar në 1892, fenomenit të kalimit të rrezeve katodike nëpër trupa të hollë metalikë. Ai filloi me fjalët:

"Rrezet katodike ndryshojnë nga drita në një mënyrë domethënëse për sa i përket aftësisë së tyre për të depërtuar në trupat e ngurtë." Duke përshkruar rezultatet e eksperimenteve mbi kalimin e rrezeve katodike nëpër gjethe ari, argjendi, platini, alumini etj., Hertz vëren se ai nuk vëzhgoni ndonjë ndryshim të veçantë në dukuritë Rrezet nuk kalojnë nëpër gjethe në vijë të drejtë, por shpërndahen nga difraksioni. Natyra e rrezeve katodike ishte ende e paqartë.

Pikërisht me tuba të tillë të Crookes, Lenard dhe të tjerëve eksperimentoi profesori i Würzburgut Wilhelm Konrad Roentgen në fund të vitit 1895. Një herë, pas përfundimit të eksperimentit, ai mbylli tubin me një mbulesë kartoni të zezë, fiku dritën, por nuk e fiku induktorin që ushqeu tubin, ai vuri re një shkëlqim të ekranit nga cianogjeni i bariumit i vendosur afër tubit. I goditur nga kjo rrethanë, Roentgen filloi të eksperimentonte me ekranin. Në raportin e tij të parë "Për një lloj të ri rrezesh", të datës 28 dhjetor 1895, ai shkroi për këto eksperimente të para: "Një copë letre e veshur me platin-cianid bariumi, kur i afrohet një tubi, e mbyllur me një mbulesë të hollë kartoni të zezë. që i përshtatet mjaft mirë, me çdo shkarkim pulson me një dritë të ndritshme: fillon të fluoreshojë. Fluoreshenca është e dukshme me errësim të mjaftueshëm dhe nuk varet nga fakti nëse e sjellim letrën me anën e veshur me sinerogen barium ose jo të veshur me sinerogen barium. Fluoreshenca është e dukshme edhe në një distancë prej dy metrash nga tubi.”

Ekzaminimi i kujdesshëm tregoi Roentgen "se kartoni i zi, i tejdukshëm as ndaj rrezeve të dukshme dhe ultravjollcë të diellit, as ndaj rrezeve të një harku elektrik, është i përshkuar me një lloj agjenti fluoreshent." Roentgen hetoi fuqinë depërtuese të këtij "agjenti". , të cilat ai i quajti për shkurtësi "rrezet X", për substanca të ndryshme. Ai zbuloi se rrezet kalojnë lirshëm nëpër letër, dru, ebonit, shtresa të holla metali, por vonohen fort nga plumbi.

Më pas ai përshkruan përvojën e bujshme:

"Nëse e mbani dorën midis tubit të shkarkimit dhe ekranit, mund të shihni hijet e errëta të eshtrave në skicat e zbehta të hijes së vetë dorës." Ky ishte ekzaminimi i parë me rreze X i trupit të njeriut.

Këto të shtëna lanë një përshtypje të madhe; zbulimi nuk kishte përfunduar ende dhe diagnostifikimi me rreze X kishte filluar tashmë udhëtimin e tij. "Laboratori im ishte i mbushur me mjekë që sillnin pacientë që dyshonin se kishin gjilpëra në pjesë të ndryshme të trupit", shkroi fizikani anglez Schuster.

Tashmë pas eksperimenteve të para, Roentgen vendosi me vendosmëri se rrezet X ndryshojnë nga ato katodike, ato nuk mbartin ngarkesë dhe nuk devijohen nga një fushë magnetike, por ato ngacmohen nga rrezet katodike. "Rrezet X nuk janë identike me katodën. rrezet, por ato emocionohen prej tyre në muret e xhamit të tubit të shkarkimit”, ka shkruar Roentgen.

Ai gjithashtu vërtetoi se ata janë të ngazëllyer jo vetëm në xhami, por edhe në metale.

Duke përmendur hipotezën Hertz-Lenard se rrezet katodike "janë një fenomen që ndodh në eter", Roentgen thekson se "mund të themi diçka të ngjashme për rrezet tona". Megjithatë, ai nuk arriti të zbulonte vetitë valore të rrezeve, ato "sillen ndryshe nga rrezet ultravjollcë, të dukshme, infra të kuqe të njohura deri më tani." Në veprimet e tyre kimike dhe lumineshente, ato, sipas Roentgen, janë të ngjashme me rrezet ultravjollcë. Në të parën mesazh, ai shprehu supozimin e lënë më vonë se ato mund të jenë valë gjatësore në eter.

Zbulimi i Roentgen ngjalli interes të madh në botën shkencore. Eksperimentet e tij u përsëritën pothuajse në të gjithë laboratorët në botë. Në Moskë ato u përsëritën nga P.N. Lebedev. Në Shën Petersburg, shpikësi i radios A.S. Popov eksperimentoi me rreze X, i demonstroi ato në leksione publike, duke marrë rreze të ndryshme X. Në Kembrixh D.D. Thomson aplikoi menjëherë efektin jonizues të rrezeve X për të studiuar kalimin e energjisë elektrike përmes gazeve. Hulumtimi i tij çoi në zbulimin e elektronit.

Kapitulli 2

Rrezatimi me rreze X - rrezatim jonizues elektromagnetik, që zë rajonin spektral midis rrezatimit gama dhe ultravjollcë brenda gjatësive valore nga 10 -4 deri në 10 3 (nga 10 -12 deri në 10 -5 cm).R. l. me gjatësi vale λ< 2 условно называются жёсткими, с λ >2 - i butë.

2.1 Burimet e rrezeve X

Burimi më i zakonshëm i rrezeve X është tubi i rrezeve X. - pajisje elektrovakum duke shërbyer si burim i rrezeve X. Një rrezatim i tillë ndodh kur elektronet e emetuara nga katoda ngadalësohen dhe godasin anodën (antikatodë); në këtë rast, energjia e elektroneve të përshpejtuara nga një fushë e fortë elektrike në hapësirën midis anodës dhe katodës konvertohet pjesërisht në energji të rrezeve X. Rrezatimi i tubit me rreze X është një mbivendosje e bremsstrahlung me rreze X mbi rrezatimin karakteristik të materialit anodë. Tubat me rreze X dallohen: sipas metodës së marrjes së një rryme elektronike - me një katodë termionike (të ndezur), katodë emetuese në terren (me majë), një katodë të bombarduar me jone pozitivë dhe me një burim elektronik radioaktiv (β); sipas metodës së fshirjes - e mbyllur, e palosshme; sipas kohës së rrezatimit - veprim i vazhdueshëm, pulsues; sipas llojit të ftohjes së anodës - me ujë, vaj, ajër, ftohje rrezatimi; sipas madhësisë së fokusit (zona e rrezatimit në anodë) - makrofokus, fokus i mprehtë dhe mikrofokus; sipas formës së saj - unazë, e rrumbullakët, e sunduar; sipas metodës së përqendrimit të elektroneve në anodë - me fokusim elektrostatik, magnetik, elektromagnetik.

Tubat me rreze X përdoren në analizat strukturore me rreze X (Shtojca 1), Analiza spektrale me rreze X, zbulimi i defekteve (Shtojca 1), Diagnostifikimi me rreze X (Shtojca 1), radioterapi , mikroskopi me rreze X dhe mikroradiografi. Tubat me rreze X të mbyllura me një katodë termionike, një anodë të ftohur me ujë dhe një sistem elektrostatik fokusimi elektronik përdoren më gjerësisht në të gjitha zonat (Shtojca 2). Katoda termionike e tubave me rreze X është zakonisht një filament spirale ose i drejtë prej teli tungsteni të ngrohur nga një rrymë elektrike. Seksioni i punës i anodës - një sipërfaqe pasqyre metalike - ndodhet pingul ose në një kënd me rrjedhën e elektroneve. Për të marrë një spektër të vazhdueshëm të rrezatimit me rreze X me energji dhe intensitet të lartë, përdoren anoda nga Au, W; Në analizat strukturore përdoren tubat me rreze X me anoda Ti, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Ag.

Karakteristikat kryesore të tubave me rreze X janë tensioni maksimal i lejueshëm përshpejtues (1-500 kV), rryma elektronike (0,01 mA - 1A), fuqia specifike e shpërndarë nga anoda (10-10 4 W / mm 2), konsumi total i energjisë (0,002 W - 60 kW) dhe përmasat e fokusit (1 µm - 10 mm). Efikasiteti i tubit me rreze x është 0,1-3%.

Disa izotope radioaktive mund të shërbejnë gjithashtu si burime të rrezeve X. : disa prej tyre lëshojnë drejtpërdrejt rreze X, rrezatimi bërthamor i të tjerëve (elektrone ose grimca λ) bombardojnë një objektiv metalik, i cili lëshon rreze X. Intensiteti i rrezeve X të burimeve izotopike është disa radhë më i vogël se intensiteti i rrezatimit të një tubi me rreze X, por dimensionet, pesha dhe kostoja e burimeve izotopike janë pakrahasueshme më pak se ato me një tub me rreze X.

Sinkrotronet dhe unazat e ruajtjes së elektroneve me energji prej disa GeV mund të shërbejnë si burime të rrezeve X të buta me λ në rendin e dhjetëra dhe qindra. Në intensitet, rrezatimi me rreze X i sinkrotroneve tejkalon rrezatimin e një tubi me rreze X në rajonin e specifikuar të spektrit me 2-3 rend të madhësisë.

Burimet natyrore të rrezeve X - Dielli dhe objektet e tjera hapësinore.

2.2 Vetitë e rrezeve X

Në varësi të mekanizmit të origjinës së rrezeve X, spektri i tyre mund të jetë i vazhdueshëm (bremsstrahlung) ose vija (karakteristik). Një spektër i vazhdueshëm i rrezeve X emetohet nga grimcat e ngarkuara shpejt si rezultat i ngadalësimit të tyre kur ndërveprojnë me atomet e synuara; ky spektër arrin një intensitet të konsiderueshëm vetëm kur objektivi bombardohet me elektrone. Intensiteti i rrezeve X bremsstrahlung shpërndahet në të gjitha frekuencat deri në kufirin e frekuencës së lartë 0 , në të cilin energjia e fotonit h 0 (h është konstanta e Plankut ) është e barabartë me energjinë eV të elektroneve bombarduese (e është ngarkesa e elektronit, V është diferenca potenciale e fushës përshpejtuese të kaluar prej tyre). Kjo frekuencë korrespondon me skajin me gjatësi vale të shkurtër të spektrit 0 = hc/eV (c është shpejtësia e dritës).

Rrezatimi i linjës ndodh pas jonizimit të një atomi me nxjerrjen e një elektroni nga një prej shtresave të tij të brendshme. Jonizimi i tillë mund të jetë rezultat i përplasjes së një atomi me një grimcë të shpejtë, siç është një elektron (rrezet x primare), ose thithja e një fotoni nga një atom (rrezet x fluoreshente). Atomi i jonizuar e gjen veten në gjendjen fillestare kuantike në një nga nivelet e larta të energjisë dhe pas 10 -16 -10 -15 sekondash kalon në gjendjen përfundimtare me një energji më të ulët. Në këtë rast, një atom mund të lëshojë një tepricë të energjisë në formën e një fotoni të një frekuence të caktuar. Frekuencat e linjave të spektrit të rrezatimit të tillë janë karakteristike për atomet e secilit element, prandaj spektri i linjës së rrezeve X quhet karakteristik. Varësia e frekuencës së linjës së këtij spektri nga numri atomik Z përcaktohet nga ligji Moseley.

Ligji i Moseley-t, ligji që lidh frekuencën e vijave spektrale të emetimit karakteristik të rrezeve X të një elementi kimik me numrin e tij serik. G. Moseley u instalua eksperimentalisht në vitin 1913. Sipas ligjit të Moseley-t, rrënja katrore e frekuencës  e vijës spektrale të rrezatimit karakteristik të një elementi është një funksion linear i numrit të tij serial Z:

ku R është konstanta e Rydberg , S n - konstante e shqyrtimit, n - numri kuantik kryesor. Në diagramin Moseley (Shtojca 3), varësia nga Z është një seri vijash të drejta (seri K-, L-, M-, etj. që korrespondojnë me vlerat n = 1, 2, 3,.).

Ligji i Moseley ishte një provë e pakundërshtueshme e vendosjes së saktë të elementeve në tabelën periodike të elementeve DI. Mendeleev dhe kontribuoi në sqarimin e kuptimit fizik të Z.

Në përputhje me ligjin e Moseley-t, spektrat karakteristikë të rrezeve X nuk shfaqin modelet periodike të natyrshme në spektrat optike. Kjo tregon se predha e brendshme elektronike të atomeve të të gjithë elementëve që shfaqen në spektrat karakteristike të rrezeve X kanë një strukturë të ngjashme.

Eksperimentet e mëvonshme zbuluan disa devijime nga varësia lineare për grupet e tranzicionit të elementeve, të shoqëruara me një ndryshim në rendin e mbushjes së predhave të jashtme të elektroneve, si dhe për atomet e rënda, të shfaqura si rezultat i efekteve relativiste (shpjegohet me kusht nga fakti që shpejtësitë e atyre të brendshme janë të krahasueshme me shpejtësinë e dritës).

Në varësi të një numri faktorësh - nga numri i nukleoneve në bërthamë (zhvendosja izotonike), gjendja e predhave të jashtme të elektroneve (zhvendosja kimike), etj. - pozicioni i vijave spektrale në diagramin Moseley mund të ndryshojë disi. Studimi i këtyre zhvendosjeve mundëson marrjen e informacionit të detajuar rreth atomit.

Rrezet X Bremsstrahlung të emetuara nga objektiva shumë të hollë janë plotësisht të polarizuara afër 0; me zvogëlimin e 0, zvogëlohet shkalla e polarizimit. Rrezatimi karakteristik, si rregull, nuk është i polarizuar.

Kur rrezet X ndërveprojnë me materien, mund të ndodhë efekti fotoelektrik. , duke shoqëruar thithjen e tij të rrezeve X dhe shpërndarjen e tyre, efekti fotoelektrik vërehet kur një atom, duke thithur një foton me rreze X, nxjerr një nga elektronet e tij të brendshme, pas së cilës ai mund të bëjë një tranzicion rrezatues, duke emetuar një foton karakteristik. rrezatimi, ose nxjerr një elektron të dytë gjatë një tranzicioni jo-rrezatues (elektroni Auger). Nën veprimin e rrezeve X në kristalet jometalike (për shembull, në kripën e gurit), jonet me një ngarkesë pozitive shtesë shfaqen në disa nyje të rrjetës atomike, dhe elektronet e tepërta shfaqen pranë tyre. Çrregullime të tilla në strukturën e kristaleve, të quajtura eksitone me rreze X , janë qendra ngjyrash dhe zhduken vetëm me një rritje të ndjeshme të temperaturës.

Kur rrezet X kalojnë nëpër një shtresë lënde me trashësi x, intensiteti i tyre fillestar I 0 zvogëlohet në vlerën I = I 0 e - μ x ku μ është koeficienti i dobësimit. Dobësimi i I ndodh për shkak të dy proceseve: thithjes së fotoneve me rreze X nga materia dhe ndryshimit të drejtimit të tyre gjatë shpërndarjes. Në rajonin me gjatësi vale të gjatë të spektrit mbizotëron përthithja e rrezeve X, në rajonin me gjatësi vale të shkurtër shpërndarja e tyre. Shkalla e përthithjes rritet me shpejtësi me rritjen e Z dhe λ. Për shembull, rrezet e forta X depërtojnë lirshëm përmes një shtrese ajri ~ 10 cm; një pllakë alumini me trashësi 3 cm zbut rrezet X me λ = 0,027 përgjysmë; rrezet e buta x thithen ndjeshëm në ajër dhe përdorimi dhe studimi i tyre është i mundur vetëm në vakum ose në një gaz që thith dobët (për shembull, He). Kur thithen rrezet X, atomet e një lënde jonizohen.

Efekti i rrezeve X në organizmat e gjallë mund të jetë i dobishëm ose i dëmshëm, në varësi të jonizimit që ato shkaktojnë në inde. Meqenëse përthithja e rrezeve X varet nga λ, intensiteti i tyre nuk mund të shërbejë si masë e efektit biologjik të rrezeve X. Matjet me rreze X përdoren për të matur efektin e rrezeve X në lëndë. , njësia matëse është rentgjeni

Shpërndarja e rrezeve X në rajonin e Z dhe λ të madh ndodh kryesisht pa ndryshim në λ dhe quhet shpërndarje koherente, ndërsa në rajonin e Z dhe λ të vogël, si rregull, rritet (shpërndarje jokoherente). Ekzistojnë 2 lloje të shpërndarjes jokoherente të rrezeve X - Compton dhe Raman. Në shpërndarjen Compton, e cila ka karakterin e shpërndarjes joelastike korpuskulare, një elektron mbrapsht fluturon jashtë guaskës atomike për shkak të energjisë së humbur pjesërisht nga fotoni i rrezeve X. Në këtë rast, energjia e fotonit zvogëlohet dhe drejtimi i tij ndryshon; ndryshimi i λ varet nga këndi i shpërndarjes. Gjatë shpërndarjes Raman të një fotoni me rreze X me energji të lartë nga një atom drite, një pjesë e vogël e energjisë së tij shpenzohet për jonizimin e atomit dhe drejtimi i lëvizjes së fotonit ndryshon. Ndryshimi i fotoneve të tilla nuk varet nga këndi i shpërndarjes.

Indeksi i thyerjes n për rrezet x ndryshon nga 1 me një sasi shumë të vogël δ = 1-n ≈ 10 -6 -10 -5 . Shpejtësia fazore e rrezeve X në një mjedis është më e madhe se shpejtësia e dritës në vakum. Devijimi i rrezeve X gjatë kalimit nga një medium në tjetrin është shumë i vogël (disa minuta hark). Kur rrezet X bien nga një vakum mbi sipërfaqen e një trupi në një kënd shumë të vogël, ndodh reflektimi i tyre total i jashtëm.

2.3 Regjistrimi i rrezeve X

Syri i njeriut nuk është i ndjeshëm ndaj rrezeve X. rreze X

rrezet regjistrohen duke përdorur një film të veçantë me rreze x që përmban një sasi të shtuar të Ag, Br. Në rajonin λ<0,5 чувствительность этих плёнок быстро падает и может быть искусственно повышена плотно прижатым к плёнке флуоресцирующим экраном. В области λ>5, ndjeshmëria e filmit pozitiv të zakonshëm është mjaft e lartë, dhe kokrrat e tij janë shumë më të vogla se kokrrat e filmit me rreze X, gjë që rrit rezolucionin. Në λ të rendit të dhjetëra dhe qindra, rrezet X veprojnë vetëm në shtresën më të hollë sipërfaqësore të emulsionit fotografik; për të rritur ndjeshmërinë e filmit, ai sensibilizohet me vajra luminescent. Në diagnostikimin me rreze X dhe zbulimin e defekteve, elektrofotografia ndonjëherë përdoret për të regjistruar rrezet X. (elektroradiografi).

Rrezet X me intensitet të lartë mund të regjistrohen duke përdorur një dhomë jonizimi (Shtojca 4), rreze X me intensitet mesatar dhe të ulët në λ< 3 - сцинтилляционным счётчиком me kristal NaI (Tl) (Shtojca 5), në 0.5< λ < 5 - счётчиком Гейгера - Мюллера (Shtojca 6) dhe numëruesi proporcional i salduar (Shtojca 7), në 1< λ < 100 - проточным пропорциональным счётчиком, при λ < 120 - полупроводниковым детектором (Shtojca 8). Në rajonin e λ shumë të madh (nga dhjetëra në 1000), shumëzuesit sekondarë të elektroneve të tipit të hapur me fotokatoda të ndryshme në hyrje mund të përdoren për të regjistruar rrezet X.

2.4 Përdorimi i rrezeve X

Rrezet X përdoren më gjerësisht në mjekësi për diagnostikimin me rreze X. dhe radioterapi . Zbulimi i defekteve me rreze X është i rëndësishëm për shumë degë të teknologjisë. , për shembull, për të zbuluar defekte të brendshme në derdhje (predha, përfshirje skorje), çarje në shina, defekte në saldime.

Analiza strukturore me rreze X ju lejon të vendosni rregullimin hapësinor të atomeve në rrjetën kristalore të mineraleve dhe përbërjeve, në molekula inorganike dhe organike. Në bazë të strukturave të shumta atomike që tashmë janë deshifruar, problemi i anasjelltë mund të zgjidhet gjithashtu: sipas modelit të rrezeve X substancë polikristaline, për shembull, aliazh çeliku, aliazh, xeheror, tokë hënore, përbërja kristalore e kësaj substance mund të përcaktohet, d.m.th. u krye analiza fazore. Aplikime të shumta të R. l. radiografia e materialeve përdoret për të studiuar vetitë e trupave të ngurtë .

Mikroskopi me rreze X lejon, për shembull, për të marrë një imazh të një qelize, një mikroorganizmi, për të parë strukturën e tyre të brendshme. Spektroskopia me rreze X duke përdorur spektrat e rrezeve X, ai studion shpërndarjen e densitetit të gjendjeve elektronike mbi energjitë në substanca të ndryshme, heton natyrën e lidhjes kimike dhe gjen ngarkesën efektive të joneve në trupat e ngurtë dhe molekula. Analiza spektrale me rreze X nga pozicioni dhe intensiteti i linjave të spektrit karakteristik ju lejon të përcaktoni përbërjen cilësore dhe sasiore të substancës dhe përdoret për testimin e shprehur jo shkatërrues të përbërjes së materialeve në fabrikat metalurgjike dhe çimento, fabrikat e përpunimit. Gjatë automatizimit të këtyre ndërmarrjeve, spektrometrat dhe kuantometrat me rreze X përdoren si sensorë për përbërjen e një substance.

Rrezet X që vijnë nga hapësira bartin informacion për përbërjen kimike të trupave kozmikë dhe për proceset fizike që ndodhin në hapësirë. Astronomia me rreze X merret me studimin e rrezeve X kozmike . Rrezet e fuqishme X përdoren në kiminë e rrezatimit për të stimuluar reaksione të caktuara, polimerizimin e materialeve dhe plasaritjen e substancave organike. Rrezet X përdoren gjithashtu për të zbuluar pikturat e lashta të fshehura nën një shtresë të pikturës së vonë, në industrinë ushqimore për të zbuluar objekte të huaja që kanë hyrë aksidentalisht në produktet ushqimore, në mjekësinë ligjore, arkeologjinë, etj.

Kapitulli 3

Një nga detyrat kryesore të analizës së difraksionit me rreze X është përcaktimi i përbërjes reale ose fazore të një materiali. Metoda e difraksionit me rreze X është e drejtpërdrejtë dhe karakterizohet nga besueshmëria e lartë, shpejtësia dhe liria relative. Metoda nuk kërkon një sasi të madhe të substancës, analiza mund të kryhet pa shkatërruar pjesën. Fushat e aplikimit të analizës së fazës cilësore janë shumë të ndryshme si për kërkimin shkencor ashtu edhe për kontrollin në prodhim. Ju mund të kontrolloni përbërjen e lëndëve të para të prodhimit metalurgjik, produkteve të sintezës, përpunimit, rezultatin e ndryshimeve fazore gjatë trajtimit termik dhe kimiko-termik, të analizoni veshje të ndryshme, filma të hollë, etj.

Çdo fazë, duke pasur strukturën e saj kristalore, karakterizohet nga një grup i caktuar vlerash diskrete të distancave ndërplanare d/n nga maksimumi dhe më poshtë, të qenësishme vetëm për këtë fazë. Siç vijon nga ekuacioni Wulf-Bragg, çdo vlerë e distancës ndërplanare korrespondon me një vijë në modelin e rrezeve x nga një mostër polikristaline në një kënd të caktuar θ (në një vlerë të caktuar të gjatësisë valore λ). Kështu, një sistem i caktuar vijash (maksimumi i difraksionit) do të korrespondojë me një grup të caktuar distancash ndërplanare për secilën fazë në modelin e difraksionit me rreze X. Intensiteti relativ i këtyre linjave në modelin e rrezeve X varet kryesisht nga struktura e fazës. Prandaj, duke përcaktuar vendndodhjen e vijave në radiografi (këndin e tij θ) dhe duke ditur gjatësinë e valës së rrezatimit në të cilin është marrë radiografia, është e mundur të përcaktohen vlerat e distancave ndërplanare d/n duke përdorur Wulf. -Formula Bragg:

/n = λ/ (2sin θ). (1)

Pasi të përcaktohet grupi d/n për materialin në studim dhe duke e krahasuar atë me të dhënat d/n të njohura më parë për substancat e pastra, përbërjet e tyre të ndryshme, është e mundur të përcaktohet se cilën fazë përfshin materiali i dhënë. Duhet theksuar se janë fazat që përcaktohen dhe jo përbërja kimike, por kjo e fundit ndonjëherë mund të konkludohet nëse ka të dhëna shtesë për përbërjen elementare të një faze të caktuar. Detyra e analizës cilësore të fazës lehtësohet shumë nëse dihet përbërja kimike e materialit në studim, sepse atëherë është e mundur të bëhen supozime paraprake për fazat e mundshme në këtë rast.

Çelësi i analizës së fazës është të matet me saktësi d/n dhe intensiteti i linjës. Edhe pse kjo është në parim më e lehtë për t'u arritur duke përdorur një difraktometër, fotometoda për analizën cilësore ka disa përparësi, kryesisht në aspektin e ndjeshmërisë (aftësia për të zbuluar praninë e një sasie të vogël të fazës në mostër), si dhe thjeshtësinë e teknikën eksperimentale.

Llogaritja e d/n nga modeli i rrezeve X kryhet duke përdorur ekuacionin Wulf-Bragg.

Si vlerë e λ në këtë ekuacion, zakonisht përdoret seria λ α cf K:

λ α cf = (2λ α1 + λ α2) /3 (2)

Ndonjëherë përdoret linja K α1. Përcaktimi i këndeve të difraksionit θ për të gjitha linjat e rrezeve X ju lejon të llogaritni d / n sipas ekuacionit (1) dhe të ndani linjat β (nëse nuk kishte filtër për (rrezet β).

3.1 Analiza e papërsosmërive të strukturës kristalore

Të gjitha materialet reale me një kristal dhe aq më tepër polikristaline përmbajnë disa papërsosmëri strukturore (defekte në pikë, dislokime, lloje të ndryshme ndërfaqesh, mikro- dhe makrostresime), të cilat kanë një efekt shumë të fortë në të gjitha vetitë dhe proceset e ndjeshme ndaj strukturës.

Papërsosmëritë strukturore shkaktojnë shtrembërime të rrjetës kristalore të natyrës së ndryshme dhe, si rezultat, lloje të ndryshme ndryshimesh në modelin e difraksionit: një ndryshim në distancat ndëratomike dhe ndërplanare shkakton një zhvendosje në maksimumin e difraksionit, mikrosforcimet dhe dispersiteti i nënstrukturës çojnë në një zgjerim. e maksimumeve të difraksionit, mikroshtrembërimeve të rrjetës - në ndryshimin e intensitetit të këtyre maksimumeve, prania e dislokimeve shkakton fenomene anormale gjatë kalimit të rrezeve X dhe, për rrjedhojë, inhomogjenitete të kontrastit lokal në topogramet me rreze X, etj.

Si rezultat, analiza e difraksionit me rreze X është një nga metodat më informuese për studimin e papërsosmërive strukturore, llojin dhe përqendrimin e tyre dhe natyrën e shpërndarjes së tyre.

Metoda tradicionale e drejtpërdrejtë e difraksionit me rreze X, e cila zbatohet në difraktometra të palëvizshëm, për shkak të karakteristikave të tyre të projektimit, lejon përcaktimin sasior të sforcimeve dhe sforcimeve vetëm në mostrat e vogla të prera nga pjesë ose objekte.

Prandaj, aktualisht, ka një kalim nga difraktometra me rreze X të palëvizshme në portative me madhësi të vogël, të cilat ofrojnë një vlerësim të streseve në materialin e pjesëve ose objekteve pa shkatërrim në fazat e prodhimit dhe funksionimit të tyre.

Difraktometrat portativë me rreze X të serisë DRP * 1 bëjnë të mundur kontrollin e streseve të mbetura dhe efektive në pjesë, produkte dhe struktura me përmasa të mëdha pa shkatërrim

Programi në mjedisin Windows lejon jo vetëm të përcaktojë streset duke përdorur metodën "sin 2 ψ" në kohë reale, por edhe të monitorojë ndryshimin në përbërjen e fazës dhe strukturën. Detektori i koordinatave lineare siguron regjistrim të njëkohshëm në këndet e difraksionit 2θ = 43°. Tubat e rrezeve X të tipit "Fox" me shkëlqim të lartë dhe fuqi të ulët (5 W) sigurojnë sigurinë radiologjike të pajisjes, në të cilën në një distancë prej 25 cm nga zona e rrezatuar, niveli i rrezatimit është i barabartë me niveli i sfondit natyror. Pajisjet e serisë DRP përdoren në përcaktimin e sforcimeve në faza të ndryshme të formimit të metaleve, prerjes, bluarjes, trajtimit termik, saldimit, forcimit të sipërfaqes për të optimizuar këto operacione teknologjike. Kontrolli i uljes së nivelit të sforcimeve të mbetura shtypëse të shkaktuara në produkte dhe struktura veçanërisht kritike gjatë funksionimit të tyre bën të mundur nxjerrjen e produktit jashtë përdorimit përpara shkatërrimit të tij, duke parandaluar aksidentet dhe katastrofat e mundshme.

3.2 Analiza e spektrit

Krahas përcaktimit të strukturës kristalore atomike dhe përbërjes fazore të materialit, për karakterizimin e plotë të tij është i detyrueshëm përcaktimi i përbërjes kimike të tij.

Për këto qëllime në praktikë përdoren gjithnjë e më shumë, të ashtuquajturat metoda instrumentale të analizës spektrale. Secila prej tyre ka avantazhet dhe aplikimet e veta.

Një nga kërkesat e rëndësishme në shumë raste është që metoda e përdorur të sigurojë sigurinë e objektit të analizuar; Janë këto metoda të analizës që diskutohen në këtë pjesë. Kriteri tjetër sipas të cilit u zgjodhën metodat e analizës së përshkruar në këtë seksion është lokaliteti i tyre.

Metoda e analizës spektrale të rrezeve X të fluoreshencës bazohet në depërtimin e rrezatimit mjaft të fortë me rreze X (nga një tub me rreze X) në objektin e analizuar, duke depërtuar në një shtresë me një trashësi prej disa mikrometrash. Rrezatimi karakteristik me rreze X që lind në këtë rast në objekt bën të mundur marrjen e të dhënave mesatare për përbërjen e tij kimike.

Për të përcaktuar përbërjen elementare të një substance, mund të përdoret analiza e spektrit karakteristik të rrezeve X të një kampioni të vendosur në anodën e një tubi me rreze X dhe që i nënshtrohet bombardimit elektronik - metoda e emetimit ose analiza e spektrit e rrezatimit sekondar (fluoreshente) me rreze X të një kampioni të nënshtruar rrezatimit me rreze X të forta nga një tub me rreze X ose burim tjetër - metodë fluoreshente.

Disavantazhi i metodës së emetimit është, së pari, nevoja për vendosjen e kampionit në anodën e tubit me rreze X, e ndjekur nga evakuimi me pompa vakum; padyshim, kjo metodë është e papërshtatshme për substanca të shkrirë dhe të paqëndrueshme. E meta e dytë lidhet me faktin se edhe objektet refraktare dëmtohen nga bombardimi elektronik. Metoda fluoreshente është e lirë nga këto mangësi dhe për këtë arsye ka një aplikim shumë më të gjerë. Avantazhi i metodës fluoreshente është edhe mungesa e bremsstrahlung, e cila përmirëson ndjeshmërinë e analizës. Krahasimi i gjatësive të valëve të matura me tabelat e vijave spektrale të elementeve kimike është baza e një analize cilësore, dhe intensiteti relativ i vijave spektrale të elementeve të ndryshëm që formojnë substancën e mostrës formojnë bazën e një analize sasiore. Nga shqyrtimi i mekanizmit të ngacmimit të rrezatimit karakteristik me rreze X, është e qartë se rrezatimet e një serie ose një serie tjetër (K ose L, M, etj.) lindin njëkohësisht, dhe raporti i intensiteteve të linjës brenda serisë është gjithmonë konstante. Prandaj, prania e këtij apo atij elementi përcaktohet jo nga linja individuale, por nga një seri linjash në tërësi (përveç atyre më të dobëta, duke marrë parasysh përmbajtjen e këtij elementi). Për elementë relativisht të lehtë, përdoret analiza e linjave të serisë K, për elementët e rëndë, linjat e serisë L; në kushte të ndryshme (në varësi të pajisjeve të përdorura dhe elementëve të analizuar), rajone të ndryshme të spektrit karakteristik mund të jenë më të përshtatshmet.

Karakteristikat kryesore të analizës spektrale me rreze X janë si më poshtë.

Thjeshtësia e spektrave karakteristike të rrezeve X edhe për elementët e rëndë (krahasuar me spektrin optik), gjë që thjeshton analizën (numri i vogël i linjave; ngjashmëria në rregullimin e tyre të ndërsjellë; me një rritje të numrit serik, një zhvendosje e rregullt e spektrit në paraqitet rajoni me gjatësi vale të shkurtër; thjeshtësia krahasuese e analizës sasiore).

Pavarësia e gjatësive të valëve nga gjendja e atomeve të elementit të analizuar (të lirë ose në një përbërje kimike). Kjo për faktin se shfaqja e rrezatimit karakteristik me rreze X shoqërohet me ngacmimin e niveleve të brendshme elektronike, të cilat në shumicën e rasteve praktikisht nuk ndryshojnë me shkallën e jonizimit të atomeve.

Mundësia e ndarjes në analizën e tokës së rrallë dhe disa elementeve të tjerë që kanë dallime të vogla në spektrat në diapazonin optik për shkak të ngjashmërisë së strukturës elektronike të guaskës së jashtme dhe ndryshojnë shumë pak në vetitë e tyre kimike.

Spektroskopia e fluoreshencës me rreze X është "jo shkatërruese", kështu që ka një avantazh ndaj spektroskopisë optike konvencionale kur analizon mostrat e hollë - fletë e hollë metalike, fletë metalike, etj.

Spektrometrat e fluoreshencës me rreze X, midis tyre spektrometra shumëkanalësh ose kuantometra, që ofrojnë analizë sasiore të shprehur të elementeve (nga Na ose Mg në U) me një gabim më të vogël se 1% të vlerës së përcaktuar, një prag ndjeshmërie prej 10 -3 ... 10-4%.

rreze x-ray

Metodat për përcaktimin e përbërjes spektrale të rrezeve x

Spektrometrat ndahen në dy lloje: kristal-difraksion dhe pa kristal.

Zbërthimi i rrezeve X në një spektër duke përdorur një grilë difraksioni natyral - një kristal - është në thelb i ngjashëm me marrjen e një spektri rrezesh të zakonshme të dritës duke përdorur një grilë difraksioni artificial në formën e goditjeve periodike në xhami. Kushti për formimin e një maksimumi difraksioni mund të shkruhet si kushti i "reflektimit" nga një sistem planesh atomike paralele të ndara nga një distancë d hkl .

Kur kryeni një analizë cilësore, mund të gjykoni praninë e një elementi në një mostër me një linjë - zakonisht linja më intensive e serisë spektrale e përshtatshme për një kristal të caktuar analizues. Rezolucioni i spektrometrit të difraksionit kristal është i mjaftueshëm për të ndarë linjat karakteristike edhe të elementeve ngjitur në pozicionin në tabelën periodike. Megjithatë, është gjithashtu e nevojshme të merret parasysh imponimi i linjave të ndryshme të elementeve të ndryshëm, si dhe imponimi i reflektimeve të rendit të ndryshëm. Kjo rrethanë duhet të merret parasysh gjatë zgjedhjes së linjave analitike. Në të njëjtën kohë, është e nevojshme të përdoren mundësitë e përmirësimit të rezolucionit të instrumentit.

konkluzioni

Kështu, rrezet x janë rrezatim elektromagnetik i padukshëm me një gjatësi vale 10 5 - 10 2 nm. Rrezet X mund të depërtojnë në disa materiale që janë të errëta ndaj dritës së dukshme. Ato lëshohen gjatë ngadalësimit të elektroneve të shpejta në materie (spektri i vazhdueshëm) dhe gjatë kalimit të elektroneve nga shtresat e jashtme elektronike të atomit në ato të brendshme (spektri linear). Burimet e rrezatimit me rreze X janë: tubi i rrezeve X, disa izotope radioaktive, përshpejtuesit dhe akumulatorët e elektroneve (rrezatimi sinkrotron). Marrës - film, ekrane lumineshente, detektorë të rrezatimit bërthamor. Rrezet X përdoren në analizën e difraksionit me rreze X, mjekësi, zbulimin e defekteve, analizën spektrale me rreze X, etj.

Duke marrë parasysh aspektet pozitive të zbulimit të V. Roentgen, është e nevojshme të theksohet efekti i tij i dëmshëm biologjik. Doli se rrezet X mund të shkaktojnë diçka si një djegie të rëndë nga dielli (eritemë), e shoqëruar, megjithatë, me dëmtim më të thellë dhe më të përhershëm të lëkurës. Ulcerat e shfaqura shpesh kthehen në kancer. Në shumë raste duheshin amputuar gishtat ose duart. Pati edhe vdekje.

Është zbuluar se dëmtimi i lëkurës mund të shmanget duke reduktuar kohën dhe dozën e ekspozimit, duke përdorur mbrojtëse (p.sh. plumb) dhe telekomandë. Por gradualisht u zbuluan efekte të tjera, më afatgjata të ekspozimit me rreze X, të cilat më pas u konfirmuan dhe u studiuan në kafshë eksperimentale. Efektet për shkak të rrezeve X dhe rrezatimeve të tjera jonizuese (të tilla si rrezet gama të emetuara nga materialet radioaktive) përfshijnë:

) ndryshime të përkohshme në përbërjen e gjakut pas një ekspozimi relativisht të vogël të tepërt;

) ndryshime të pakthyeshme në përbërjen e gjakut (anemi hemolitike) pas ekspozimit të zgjatur të tepërt;

) një rritje në incidencën e kancerit (përfshirë leuçeminë);

) plakja më e shpejtë dhe vdekja e hershme;

) shfaqja e kataraktave.

Ndikimi biologjik i rrezeve X në trupin e njeriut përcaktohet nga niveli i dozës së rrezatimit, si dhe nga cili organ i veçantë i trupit ishte i ekspozuar ndaj rrezatimit.

Akumulimi i njohurive për efektet e rrezatimit me rreze X në trupin e njeriut ka çuar në zhvillimin e standardeve kombëtare dhe ndërkombëtare për dozat e lejuara të rrezatimit, të botuara në libra të ndryshëm referencë.

Për të shmangur efektet e dëmshme të rrezeve X, përdoren metodat e kontrollit:

) disponueshmëria e pajisjeve të përshtatshme,

) monitorimin e pajtueshmërisë me rregulloret e sigurisë,

) përdorimi i saktë i pajisjes.

Lista e burimeve të përdorura

1) Blokhin M.A., Fizika e rrezeve X, botimi i dytë, M., 1957;

) Blokhin M.A., Metodat e studimeve spektrale me rreze X, M., 1959;

) Rrezet X. Shtu. ed. M.A. Blokhin, përkth. me të. dhe anglisht, M., 1960;

) Kharaja F., Kursi i përgjithshëm i inxhinierisë së rrezeve X, botimi 3, M. - L., 1966;

) Mirkin L.I., Handbook of X-ray difraction analysis of polycrystals, M., 1961;

) Weinstein E.E., Kakhana M.M., Tabelat e referencës mbi spektroskopinë me rreze X, M., 1953.

) Analiza me rreze X dhe elektronoptike. Gorelik S.S., Skakov Yu.A., Rastorguev L.N.: Proc. Shtesa për universitetet. - Ed. 4. Shtoni. Dhe një ripunues. - M.: "MISiS", 2002. - 360 f.

Aplikacionet

Shtojca 1

Pamje e përgjithshme e tubave me rreze X

Shtojca 2

Skema e tubit me rreze X për analiza strukturore

Skema e një tubi me rreze X për analizë strukturore: 1 - xhami anodë metalike (zakonisht e bazuar); 2 - dritare të bëra nga berilium për dalje me rreze x; 3 - katodë termionike; 4 - llambë qelqi, duke izoluar pjesën anode të tubit nga katoda; 5 - terminalet e katodës, në të cilat aplikohet tensioni i filamentit, si dhe tensioni i lartë (në raport me anodën); 6 - sistem elektrostatik për fokusimin e elektroneve; 7 - anodë (antikatodë); 8 - tuba degëzues për hyrjen dhe daljen e ujit të rrjedhshëm për ftohjen e xhamit anod.

Shtojca 3

Diagrami i Moseley

Diagrami i Moseley për seritë K, L dhe M të rrezeve X karakteristike. Abshisa tregon numrin serial të elementit Z, ordinata - ( Meështë shpejtësia e dritës).

Shtojca 4

Dhoma e jonizimit.

Fig.1. Seksioni i një dhome jonizimi cilindrike: 1 - trupi cilindrik i dhomës, i cili shërben si një elektrodë negative; 2 - shufra cilindrike që shërben si një elektrodë pozitive; 3 - izolatorë.

Oriz. 2. Skema e ndezjes së dhomës së jonizimit të rrymës: V - tensioni në elektrodat e dhomës; G është një galvanometër që mat rrymën e jonizimit.

Oriz. 3. Karakteristika e rrymës-tensionit të dhomës së jonizimit.

Oriz. 4. Skema e ndezjes së dhomës së jonizimit të pulsuar: C - kapaciteti i elektrodës grumbulluese; R është rezistenca.

Shtojca 5

Njehsuesi i scintilacionit.

Skema e një numëruesi shkintilimi: kuantet e dritës (fotonet) "nukojnë" elektronet nga fotokatoda; duke lëvizur nga dinodi në dinod, orteku i elektroneve shumëfishohet.

Shtojca 6

Numëruesi Geiger-Muller.

Oriz. 1. Skema e një banak xhami Geiger-Muller: 1 - tub qelqi i mbyllur hermetikisht; 2 - katodë (një shtresë e hollë bakri në një tub çelik inox); 3 - prodhimi i katodës; 4 - anodë (fije e hollë e shtrirë).

Oriz. 2. Skema e ndezjes së numëruesit Geiger-Muller.

Oriz. 3. Karakteristika e numërimit të numëruesit Geiger-Muller.

Shtojca 7

numërues proporcional.

Skema e një numëruesi proporcional: a - rajoni i zhvendosjes së elektroneve; b - zona e amplifikimit të gazit.

Shtojca 8

Detektorë gjysmëpërçues

Detektorë gjysmëpërçues; zona e ndjeshme theksohet me çelje; n - rajoni i një gjysmëpërçuesi me përçueshmëri elektronike, p - me vrimë, i - me përçueshmëri të brendshme; a - detektor silikoni-barrierë sipërfaqësore; b - detektor planar drift germanium-litium; c - detektor koaksial germanium-litium.

Paralajmërim /var/www/x-raydoctor.php në linjë 1364

Paralajmërim: preg_match(): Kompilimi dështoi: diapazoni i pavlefshëm në klasën e karaktereve në kompensim 4 inç /var/www/x-raydoctor.php në linjë 1364

Paralajmërim /var/www/x-raydoctor.php në linjë 684

Paralajmërim /var/www/x-raydoctor.php në linjë 691

Paralajmërim: preg_match_all(): Kompilimi dështoi: diapazoni i pavlefshëm në klasën e karaktereve në kompensim 4 in /var/www/x-raydoctor.php në linjë 684

Paralajmërim: Argumenti i pavlefshëm është dhënë për foreach() në /var/www/x-raydoctor.php në linjë 691

Rrezatimi me rreze X luan një rol të madh në mjekësinë moderne; historia e zbulimit të rrezeve X daton në shekullin e 19-të.

Rrezet X janë valë elektromagnetike që prodhohen me pjesëmarrjen e elektroneve. Me përshpejtimin e fortë të grimcave të ngarkuara, krijohen rreze x artificiale. Ai kalon përmes pajisjeve speciale:

përshpejtuesit e grimcave.

Historia e zbulimit

Këto rreze u shpikën në 1895 nga shkencëtari gjerman Roentgen: ndërsa punonte me një tub me rreze katodë, ai zbuloi efektin fluoreshent të cianidit të platinit të bariumit. Pastaj kishte një përshkrim të rrezeve të tilla dhe aftësinë e tyre të mahnitshme për të depërtuar në indet e trupit. Rrezet filluan të quheshin rreze x (rrezet x). Më vonë në Rusi ata filluan të quheshin me rreze X.

Rrezet X janë në gjendje të depërtojnë edhe nëpër mure. Kështu Roentgen e kuptoi se kishte bërë zbulimin më të madh në fushën e mjekësisë. Që nga ajo kohë filluan të formohen seksione të veçanta në shkencë, si radiologjia dhe radiologjia.

Rrezet janë në gjendje të depërtojnë në indet e buta, por janë të vonuara, gjatësia e tyre përcaktohet nga pengesa e një sipërfaqe të fortë. Indet e buta në trupin e njeriut janë lëkura, dhe indet e forta janë kockat. Në vitin 1901, shkencëtarit iu dha Çmimi Nobel.

Sidoqoftë, edhe para zbulimit të Wilhelm Conrad Roentgen, shkencëtarë të tjerë ishin gjithashtu të interesuar për një temë të ngjashme. Në 1853, fizikani francez Antoine-Philiber Mason studioi një shkarkim të tensionit të lartë midis elektrodave në një tub qelqi. Gazi që përmbahej në të me presion të ulët filloi të lëshonte një shkëlqim të kuqërremtë. Pompimi i gazit të tepërt nga tubi çoi në prishjen e shkëlqimit në një sekuencë komplekse shtresash ndriçuese individuale, ngjyrimi i të cilave varej nga sasia e gazit.

Në 1878, William Crookes (fizikan anglez) sugjeroi që fluoreshenca ndodh për shkak të ndikimit të rrezeve në sipërfaqen e qelqit të tubit. Por të gjitha këto studime nuk u botuan askund, kështu që Roentgen nuk dinte për zbulime të tilla. Pas publikimit të zbulimeve të tij në 1895 në një revistë shkencore, ku shkencëtari shkroi se të gjithë trupat janë transparentë ndaj këtyre rrezeve, megjithëse në një shkallë shumë të ndryshme, shkencëtarë të tjerë u interesuan për eksperimente të ngjashme. Ata konfirmuan shpikjen e Roentgen, dhe filloi zhvillimi dhe përmirësimi i mëtejshëm i rrezeve X.

Vetë Wilhelm Roentgen botoi dy punime të tjera shkencore mbi temën e rrezeve X në 1896 dhe 1897, pas së cilës ai mori aktivitete të tjera. Kështu, shpikën disa shkencëtarë, por ishte Roentgen ai që botoi punime shkencore mbi këtë temë.

Parimet e Imazherisë

Karakteristikat e këtij rrezatimi përcaktohen nga vetë natyra e pamjes së tyre. Rrezatimi ndodh për shkak të një valë elektromagnetike. Karakteristikat e tij kryesore përfshijnë:

Reflektimi. Nëse vala godet sipërfaqen pingul, ajo nuk do të reflektohet. Në disa situata, një diamant ka vetinë e reflektimit.
Aftësia për të depërtuar në inde. Përveç kësaj, rrezet mund të kalojnë nëpër sipërfaqe të errët të materialeve si druri, letra dhe të ngjashme.
absorbues. Thithja varet nga dendësia e materialit: sa më i dendur të jetë, aq më shumë rrezet X e thithin atë.
Disa substanca fluoreshenojnë, domethënë shkëlqejnë. Sapo rrezatimi ndalon, edhe shkëlqimi zhduket. Nëse vazhdon pas ndërprerjes së veprimit të rrezeve, atëherë ky efekt quhet fosforeshencë.
Rrezet X mund të ndriçojnë filmin fotografik, ashtu si drita e dukshme.
Nëse rrezja kalon nëpër ajër, atëherë në atmosferë ndodh jonizimi. Kjo gjendje quhet përçuese elektrike dhe përcaktohet duke përdorur një dozimetër, i cili përcakton shkallën e dozës së rrezatimit.

Rrezatimi - dëm dhe përfitim

Kur u bë zbulimi, fizikani Roentgen as që mund ta imagjinonte se sa e rrezikshme ishte shpikja e tij. Në kohët e vjetra, të gjitha pajisjet që prodhonin rrezatim ishin larg të qenit të përsosura, dhe si rezultat u morën doza të mëdha rrezesh të emetuara. Njerëzit nuk i kuptonin rreziqet e një rrezatimi të tillë. Edhe pse disa shkencëtarë edhe atëherë parashtruan versione në lidhje me rreziqet e rrezeve X.

Rrezet X, duke depërtuar në inde, kanë një efekt biologjik mbi to. Njësia e matjes së dozës së rrezatimit është roentgjeni në orë. Ndikimi kryesor është në atomet jonizuese që ndodhen brenda indeve. Këto rreze veprojnë drejtpërdrejt në strukturën e ADN-së të një qelize të gjallë. Pasojat e rrezatimit të pakontrolluar përfshijnë:

mutacion qelizor;
shfaqja e tumoreve;
djegie nga rrezatimi;
sëmundje nga rrezatimi.

Kundërindikimet për ekzaminimet me rreze X:

Pacientët janë në gjendje kritike.
Periudha e shtatzënisë për shkak të efekteve negative në fetus.
Pacientët me gjakderdhje ose pneumotoraks të hapur.

Si funksionojnë rrezet X dhe ku përdoren

Në mjekësi. Diagnostifikimi me rreze X përdoret për tejdukshmërinë e indeve të gjalla në mënyrë që të identifikohen çrregullime të caktuara brenda trupit. Terapia me rreze X kryhet për të eliminuar formacionet tumorale.
Në shkencë. Zbulohet struktura e substancave dhe natyra e rrezeve X. Këto çështje trajtohen nga shkenca të tilla si kimia, biokimia, kristalografia.
Në industri. Për të zbuluar shkeljet në produktet metalike.
Për sigurinë e popullatës. Rrezet me rreze X janë instaluar në aeroporte dhe vende të tjera publike për të skanuar bagazhet.

Përdorimi mjekësor i rrezatimit me rreze X. Rrezet X përdoren gjerësisht në mjekësi dhe stomatologji për qëllimet e mëposhtme:

Për diagnostikimin e sëmundjeve.
Për monitorimin e proceseve metabolike.
Për trajtimin e shumë sëmundjeve.

Përdorimi i rrezeve X për qëllime mjekësore

Përveç zbulimit të frakturave të kockave, rrezet X përdoren gjerësisht për qëllime mjekësore. Aplikimi i specializuar i rrezeve X është për të arritur qëllimet e mëposhtme:

Për të shkatërruar qelizat e kancerit.
Për të zvogëluar madhësinë e tumorit.
Për të reduktuar dhimbjen.

Për shembull, jodi radioaktiv, i përdorur në sëmundjet endokrinologjike, përdoret në mënyrë aktive në kancerin e tiroides, duke ndihmuar kështu shumë njerëz të heqin qafe këtë sëmundje të tmerrshme. Aktualisht, për të diagnostikuar sëmundjet komplekse, rrezet X lidhen me kompjuterët, për rrjedhojë shfaqen metodat më të fundit të kërkimit, si tomografia e kompjuterizuar aksiale.

Një skanim i tillë u siguron mjekëve imazhe me ngjyra që tregojnë organet e brendshme të një personi. Për të zbuluar punën e organeve të brendshme, mjafton një dozë e vogël rrezatimi. Rrezet X përdoren gjerësisht edhe në fizioterapi.

Karakteristikat themelore të rrezeve X

aftësi depërtuese. Të gjithë trupat janë transparentë ndaj rrezeve X, dhe shkalla e transparencës varet nga trashësia e trupit. Për shkak të kësaj vetie, rrezja filloi të përdoret në mjekësi për të zbuluar funksionimin e organeve, praninë e thyerjeve dhe trupave të huaj në trup.
Ata janë në gjendje të shkaktojnë shkëlqimin e disa objekteve. Për shembull, nëse bariumi dhe platini aplikohen në karton, atëherë, pasi të kalojë nëpër skanimin e rrezes, ai do të shkëlqejë në të verdhë të gjelbër. Nëse e vendosni dorën midis tubit të rrezeve X dhe ekranit, atëherë drita do të depërtojë më shumë në kockë sesa në inde, kështu që indi kockor do të shkëlqejë më shumë në ekran dhe indi muskulor do të jetë më pak i ndritshëm.
Aksion në film. Rrezet X mund, si drita, të errësojnë filmin, gjë që bën të mundur fotografimin e anës së hijes që merret kur objektet ekzaminohen me rreze x.
Rrezet X mund të jonizojnë gazrat. Kjo bën të mundur jo vetëm gjetjen e rrezeve, por edhe zbulimin e intensitetit të tyre duke matur rrymën e jonizimit në gaz.
Ata kanë një efekt biokimik në trupin e qenieve të gjalla. Falë kësaj vetie, rrezet X kanë gjetur aplikimin e tyre të gjerë në mjekësi: ato mund të trajtojnë si sëmundjet e lëkurës ashtu edhe sëmundjet e organeve të brendshme. Në këtë rast, zgjidhet doza e dëshiruar e rrezatimit dhe kohëzgjatja e rrezeve. Përdorimi i zgjatur dhe i tepruar i një trajtimi të tillë është shumë i dëmshëm dhe i dëmshëm për trupin.

Pasoja e përdorimit të rrezeve X ishte shpëtimi i shumë jetëve njerëzore. X-ray ndihmon jo vetëm për të diagnostikuar sëmundjen në kohën e duhur, metodat e trajtimit duke përdorur terapi rrezatimi lehtësojnë pacientët nga patologji të ndryshme, nga hiperfunksionimi i gjëndrës tiroide deri te tumoret malinje të indeve të eshtrave.

Aftësi e lartë depërtuese - në gjendje të depërtojë në media të caktuara. Rrezet X depërtojnë më së miri përmes mediave të gazta (indet e mushkërive), por depërtojnë dobët përmes substancave me densitet të lartë elektronik dhe masë të madhe atomike (kockat tek njerëzit).
Fluoreshencë - shkëlqim. Në këtë rast, energjia e rrezeve X shndërrohet në energjinë e dritës së dukshme. Aktualisht, parimi i fluoreshencës qëndron në themel të pajisjes së ekraneve intensifikuese të krijuara për ndriçim shtesë të filmit me rreze X. Kjo ju lejon të zvogëloni ngarkesën e rrezatimit në trupin e pacientit në studim.
Fotokimike - aftësia për të nxitur reaksione të ndryshme kimike.
Aftësia jonizuese - nën ndikimin e rrezeve X, ndodh jonizimi i atomeve (zbërthimi i molekulave neutrale në jone pozitive dhe negative që përbëjnë një palë jonike.
Biologjike - dëmtimi i qelizave. Në pjesën më të madhe, kjo është për shkak të jonizimit të strukturave biologjikisht të rëndësishme (ADN, ARN, molekulat e proteinave, aminoacidet, uji). Efektet pozitive biologjike - antitumorale, anti-inflamatore.

Pajisja e tubit me rreze

Rrezet X prodhohen në një tub me rreze X. Një tub me rreze X është një enë qelqi me një vakum brenda. Ka 2 elektroda - katodë dhe anodë. Katoda është një spirale e hollë tungsteni. Anoda në tubat e vjetër ishte një shufër bakri e rëndë, me një sipërfaqe të pjerrët përballë katodës. Në sipërfaqen e pjerrët të anodës, u ngjit një pllakë prej metali zjarrdurues - pasqyra e anodës (anoda është shumë e nxehtë gjatë funksionimit). Në qendër të pasqyrës është fokusi i tubit me rreze x Këtu prodhohen rrezet X. Sa më e vogël të jetë vlera e fokusit, aq më të qarta janë konturet e subjektit që po shkrepni. Fokusi i vogël konsiderohet 1x1 mm, dhe madje edhe më pak.

Në makinat moderne me rreze X, elektrodat bëhen nga metale zjarrduruese. Në mënyrë tipike, përdoren tuba me një anodë rrotulluese. Gjatë funksionimit, anoda rrotullohet nga një pajisje speciale, dhe elektronet që fluturojnë nga katoda bien në fokusin optik. Për shkak të rrotullimit të anodës, pozicioni i fokusit optik ndryshon gjatë gjithë kohës, kështu që tubat e tillë janë më të qëndrueshëm dhe nuk konsumohen për një kohë të gjatë.

Si merren rrezet X? Së pari, filamenti i katodës nxehet. Për ta bërë këtë, duke përdorur një transformator zbritës, voltazhi në tub zvogëlohet nga 220 në 12-15 V. Filamenti i katodës nxehet, elektronet në të fillojnë të lëvizin më shpejt, disa nga elektronet shkojnë përtej filamentit dhe rreth tij formohet një re me elektrone të lira. Pas kësaj, ndizet një rrymë e tensionit të lartë, e cila merret duke përdorur një transformator rritës. Në aparatet diagnostike me rreze X përdoret rryma e tensionit të lartë nga 40 deri në 125 KV (1KV=1000V). Sa më i lartë të jetë tensioni në tub, aq më e shkurtër është gjatësia e valës. Kur ndizet një tension i lartë, në polet e tubit arrihet një ndryshim i madh potencial, elektronet "shkëputen" nga katoda dhe nxitojnë në anodë me shpejtësi të lartë (tubi është përshpejtuesi më i thjeshtë i grimcave të ngarkuara). Falë pajisjeve speciale, elektronet nuk shpërndahen në anët, por bien pothuajse në një pikë të anodës - fokusi (pika fokale) dhe ngadalësohen në fushën elektrike të atomeve të anodës. Kur elektronet ngadalësohen, lindin valë elektromagnetike, d.m.th. rrezet X. Falë një pajisjeje të veçantë (në tubat e vjetër - pjerrësia e anodës), rrezet x i drejtohen pacientit në formën e një rreze divergjente rrezesh, një "kon".

Imazhe me rreze X

Imazhi me rreze X bazohet në zbutjen e rrezatimit me rreze X teksa kalon nëpër inde të ndryshme të trupit. Si rezultat i kalimit nëpër formacione me densitet dhe përbërje të ndryshme, rrezja e rrezatimit shpërndahet dhe ngadalësohet, dhe për këtë arsye, në film formohet një imazh me shkallë të ndryshme të intensitetit - i ashtuquajturi imazh përmbledhës i të gjitha indeve (hije).

Filmi me rreze X është një strukturë me shtresa, shtresa kryesore është një përbërje poliesteri me trashësi deri në 175 mikron, e veshur me një emulsion fotografik (jodur argjendi dhe brom, xhelatinë).

Zhvillimi i filmit - restaurohet argjendi (ku kaluan rrezet - nxirje e zonës së filmit, ku ato zgjatën - zona më të lehta)
Fiksues - larja e bromit të argjendit nga zonat ku rrezet kaluan dhe nuk vonuan.

Në pajisjet moderne dixhitale, rrezatimi dalës mund të regjistrohet në një matricë të veçantë elektronike. Pajisjet me një matricë të ndjeshme elektronike janë shumë më të shtrenjta se pajisjet analoge. Në këtë rast, filmat printohen vetëm kur është e nevojshme, dhe imazhi diagnostik shfaqet në monitor dhe, në disa sisteme, ruhet në bazën e të dhënave së bashku me të dhënat e tjera të pacientit.

Pajisja e një dhome moderne radiologjike

Në mënyrë ideale, kërkohen të paktën 4 dhoma për të akomoduar një dhomë me rreze X:

1. Vetë dhoma e rëntgenit, ku ndodhet aparati dhe ekzaminohen pacientët. Sipërfaqja e dhomës me rreze X duhet të jetë së paku 50 m2

2. Salla e kontrollit, ku ndodhet paneli i kontrollit, me ndihmën e të cilit asistenti i laboratorit me rreze X kontrollon të gjithë funksionimin e aparatit.

3. Laborator fotografik ku ngarkohen kasetat me film, zhvillohen dhe fiksohen imazhet, lahen dhe thahen. Një metodë moderne e përpunimit të fotografive të filmave me rreze X mjekësore është përdorimi i përpunuesve të tipit rul. Përveç komoditetit të padyshimtë në punë, procesorët ofrojnë stabilitet të lartë të procesit të përpunimit të fotografive. Koha e një cikli të plotë nga momenti kur filmi hyn në makinën e përpunimit deri në marrjen e një modeli të thatë me rreze X ("nga e thatë në të thatë") nuk kalon disa minuta.

4. Ordinanca e mjekut, ku radiologu analizon dhe përshkruan radiografitë e bëra.

Metodat e mbrojtjes për personelin mjekësor dhe për pacientët nga rrezatimi me rreze X

Radiologu është përgjegjës për mbrojtjen e pacientëve, si dhe të personelit, si brenda zyrës ashtu edhe personat në dhomat ngjitur. Mund të ketë mjete mbrojtëse kolektive dhe individuale.

3 metoda kryesore të mbrojtjes: mbrojtja me mbrojtje, distanca dhe koha.

1 .Mbrojtja e mburojës:

Rrezet X vendosen në rrugën e pajisjeve speciale të bëra nga materiale që thithin mirë rrezet X. Mund të jetë plumbi, betoni, betoni barit etj. Muret, dyshemeja, tavani në dhomat me rreze X janë të mbrojtura, prej materialesh që nuk transmetojnë rrezet në dhomat fqinje. Dyert janë të mbrojtura me material plumbi. Dritaret e vëzhgimit midis dhomës së rrezeve X dhe dhomës së kontrollit janë prej xhami me plumb. Tubi i rrezeve X vendoset në një shtresë të veçantë mbrojtëse që nuk i lejon rrezet X të kalojnë dhe rrezet i drejtohen pacientit përmes një "dritareje" të veçantë. Një tub është ngjitur në dritare, i cili kufizon madhësinë e rrezes së rrezeve X. Përveç kësaj, diafragma e makinës me rreze X është instaluar në daljen e rrezeve nga tubi. Ai përbëhet nga 2 palë pllaka pingul me njëra-tjetrën. Këto pllaka mund të zhvendosen dhe të shpërndahen si perde. Në këtë mënyrë, fusha e rrezatimit mund të rritet ose zvogëlohet. Prandaj, sa më e madhe të jetë fusha e rrezatimit, aq më i madh është dëmi aperturëështë një pjesë e rëndësishme e mbrojtjes, veçanërisht te fëmijët. Përveç kësaj, vetë mjeku rrezatohet më pak. Dhe cilësia e fotove do të jetë më e mirë. Një shembull tjetër i mbrojtjes është qepur - ato pjesë të trupit të subjektit që aktualisht nuk i nënshtrohen të shtënave duhet të mbulohen me fletë gome plumbi. Ka edhe përparëse, funde, doreza të bëra me material të veçantë mbrojtës.

2 .Mbrojtja sipas kohës:

Pacienti duhet të rrezatohet gjatë ekzaminimit me rreze X për sa më pak kohë (nxitoni, por jo në dëm të diagnozës). Në këtë kuptim, imazhet japin një ngarkesë më të ulët rrezatimi sesa transndriçimi, sepse. Në foto përdoren shpejtësi shumë të ngadalta të qepenave (koha). Mbrojtja në kohë është mënyra kryesore për të mbrojtur si pacientin ashtu edhe vetë radiologun. Gjatë ekzaminimit të pacientëve, mjeku, ceteris paribus, përpiqet të zgjedhë një metodë kërkimi që kërkon më pak kohë, por jo në dëm të diagnozës. Në këtë kuptim, fluoroskopia është më e dëmshme, por, për fat të keq, shpesh është e pamundur të bëhet pa fluoroskopi. Pra, në studimin e ezofagut, stomakut, zorrëve përdoren të dyja metodat. Kur zgjedhim një metodë kërkimi, ne udhëhiqemi nga rregulli që përfitimet e hulumtimit duhet të jenë më të mëdha se dëmi. Ndonjëherë, për shkak të frikës nga marrja e një fotografie shtesë, ndodhin gabime në diagnozë, trajtimi përshkruhet gabimisht, gjë që ndonjëherë i kushton jetën pacientit. Është e nevojshme të mbani mend për rreziqet e rrezatimit, por mos kini frikë prej tij, është më keq për pacientin.

3 .Distanca e mbrojtjes:

Sipas ligjit kuadratik të dritës, ndriçimi i një sipërfaqeje të caktuar është në përpjesëtim të zhdrejtë me katrorin e distancës nga burimi i dritës në sipërfaqen e ndriçuar. Në lidhje me ekzaminimin me rreze X, kjo do të thotë se doza e rrezatimit është në përpjesëtim të zhdrejtë me katrorin e distancës nga fokusi i tubit me rreze X tek pacienti (gjatësia fokale). Me një rritje të gjatësisë fokale me 2 herë, doza e rrezatimit zvogëlohet me 4 herë, me një rritje të gjatësisë fokale me 3 herë, doza e rrezatimit zvogëlohet me 9 herë.

Gjatësia fokale më e vogël se 35 cm nuk lejohet për fluoroskopi. Distanca nga muret në aparatin me rreze X duhet të jetë së paku 2 m, përndryshe formohen rreze dytësore që ndodhin kur tufa primare e rrezeve godet objektet përreth ( muret, etj.). Për të njëjtën arsye, mobiljet shtesë nuk lejohen në dhomat me rreze X. Ndonjëherë, gjatë ekzaminimit të pacientëve të sëmurë rëndë, personeli i departamenteve kirurgjikale dhe terapeutike e ndihmon pacientin të qëndrojë pas ekranit për transilluminim dhe të qëndrojë pranë pacientit gjatë ekzaminimit, duke e mbështetur atë. Si përjashtim, kjo lejohet. Por radiologu duhet të sigurohet që infermierët dhe infermierët që ndihmojnë të sëmurët të vendosin një përparëse mbrojtëse dhe doreza dhe, nëse është e mundur, të mos qëndrojnë pranë pacientit (mbrojtje në distancë). Nëse në dhomën e rentgenit kanë ardhur disa pacientë, thirren në dhomën e procedurave nga 1 person, d.m.th. Në studim duhet të jetë vetëm 1 person në të njëjtën kohë.

Bazat fizike të radiografisë dhe fluorografisë. Të metat dhe avantazhet e tyre. Avantazhet e dixhitalit ndaj filmit.

Radiografia (eng. radiografia e projeksionit, radiografia e filmit të thjeshtë, roentgenografia) është studimi i strukturës së brendshme të objekteve që projektohen duke përdorur rreze x në një film ose letër të veçantë. Më shpesh, termi i referohet një studimi mjekësor jo-invaziv të bazuar në marrjen e një projeksioni statik përmbledhës (i rregulluar) pamjet e strukturave anatomike të trupit duke kaluar nëpër to rrezet dhe duke regjistruar shkallën e dobësimit të rrezeve X.
Parimet e radiografisë

Për radiografi diagnostike, këshillohet të bëni fotografi në të paktën dy projeksione. Kjo për faktin se radiografia është një imazh i sheshtë i një objekti tredimensional. Dhe si rezultat, lokalizimi i fokusit patologjik të zbuluar mund të vendoset vetëm me ndihmën e 2 projeksioneve.

Teknika e imazhit

Cilësia e imazhit me rreze X që rezulton përcaktohet nga 3 parametra kryesorë. Tensioni i aplikuar në tubin me rreze X, forca aktuale dhe koha e funksionimit të tubit. Në varësi të formacioneve anatomike të studiuara dhe të dhënave të peshës dhe madhësisë së pacientit, këto parametra mund të ndryshojnë ndjeshëm. Ekzistojnë vlera mesatare për organe dhe inde të ndryshme, por duhet pasur parasysh se vlerat aktuale do të ndryshojnë në varësi të aparatit ku kryhet ekzaminimi dhe pacientit që i nënshtrohet rrezatimit. Për çdo pajisje përpilohet një tabelë individuale e vlerave. Këto vlera nuk janë absolute dhe rregullohen me përparimin e studimit. Cilësia e imazheve të kryera varet kryesisht nga aftësia e radiografit për të përshtatur në mënyrë adekuate tabelën e vlerave mesatare për një pacient të caktuar.

Regjistrimi i imazhit

Mënyra më e zakonshme për të regjistruar një imazh me rreze X është ta rregulloni atë në një film të ndjeshëm ndaj rrezeve X dhe më pas ta zhvilloni atë. Aktualisht, ekzistojnë edhe sisteme që ofrojnë regjistrim dixhital të të dhënave. Për shkak të kostos së lartë dhe kompleksitetit të prodhimit, kjo lloj pajisje është disi inferiore ndaj pajisjeve analoge për sa i përket përhapjes.

Filmi me rreze X vendoset në pajisje speciale - kaseta (thonë - kaseta është e ngarkuar). Kaseta mbron filmin nga drita e dukshme; kjo e fundit, si rrezet X, ka aftësinë të reduktojë argjendin metalik nga AgBr. Kasetat janë bërë nga një material që nuk transmeton dritë, por transmeton rreze x. Brenda kasetave janë intensifikimi i ekraneve, filmi është hedhur mes tyre; kur bëni një fotografi, jo vetëm rrezet X bien në film, por edhe drita nga ekranet (ekranet janë të mbuluara me kripë fluoreshente, kështu që ato shkëlqejnë dhe përmirësojnë veprimin e rrezeve X). Kjo ju lejon të zvogëloni ngarkesën e rrezatimit mbi pacientin me 10 herë.

Kur bëni një fotografi, rrezet x drejtohen në qendër të objektit që fotografohet (përqendrimi). Pas xhirimit në një laborator fotografik, filmi zhvillohet në kimikate speciale dhe fiksohet (fiksohet). Fakti është se në ato pjesë të filmit që nuk u goditën nga rrezet X gjatë xhirimit ose kishte pak prej tyre, argjendi nuk u rivendos, dhe nëse filmi nuk vendoset në një zgjidhje fiksuese (fiksuese), atëherë kur duke ekzaminuar filmin, argjendi rikthehet nën ndikimin e dritës së dukshme.Sveta. I gjithë filmi do të bëhet i zi dhe asnjë imazh nuk do të jetë i dukshëm. Gjatë fiksimit (fiksimit), AgBr i pareduktuar nga filmi shkon në tretësirën e fiksuesit, kështu që ka shumë argjend në fiksues dhe këto zgjidhje nuk derdhen, por dorëzohen në qendrat e rrezeve X.

Një metodë moderne e përpunimit të fotografive të filmave me rreze X mjekësore është përdorimi i përpunuesve të tipit rul. Përveç komoditetit të padyshimtë në punë, procesorët ofrojnë stabilitet të lartë të procesit të përpunimit të fotografive. Koha e një cikli të plotë nga momenti kur filmi hyn në makinën e përpunimit deri në marrjen e një modeli të thatë me rreze X ("nga e thatë në të thatë") nuk kalon disa minuta.
Rrezet X janë një imazh i bërë bardh e zi - një negativ. E zezë - zona me densitet të ulët (mushkëri, flluskë gazi të stomakut. E bardhë - me densitet të lartë (kocka).
Fluorografia- Thelbi i FOG është se me të, fillimisht merret një imazh i gjoksit në një ekran fluoreshent dhe më pas bëhet një fotografi jo e vetë pacientit, por e imazhit të tij në ekran.

Fluorografia jep një imazh të reduktuar të objektit. Ekzistojnë teknika të kornizës së vogël (p.sh. 24×24 mm ose 35×35 mm) dhe kornizës së madhe (p.sh. 70×70 mm ose 100×100 mm). Ky i fundit përsa i përket aftësive diagnostikuese i afrohet radiografisë. MJEGRULA përdoret për ekzaminimi parandalues i popullatës(Zbulohen sëmundje të fshehura si kanceri dhe tuberkulozi).

Janë zhvilluar pajisje fluorografike të palëvizshme dhe të lëvizshme.

Aktualisht, fluorografia e filmit po zëvendësohet gradualisht me dixhitale. Metodat dixhitale bëjnë të mundur thjeshtimin e punës me një imazh (një imazh mund të shfaqet në ekranin e monitorit, të printohet, të transmetohet përmes një rrjeti, të ruhet në një bazë të dhënash mjekësore, etj.), të zvogëlojë ekspozimin ndaj rrezatimit ndaj pacientit dhe të zvogëlojë koston e materiale shtesë (film, zhvillues për filma).

Ekzistojnë dy metoda të zakonshme të fluorografisë dixhitale. Teknika e parë, si fluorografia konvencionale, përdor fotografimin e një imazhi në një ekran fluoreshent, vetëm një matricë CCD përdoret në vend të një filmi me rreze X. Teknika e dytë përdor skanimin tërthor shtresë-pas-shtresë të gjoksit me një rreze rreze X në formë ventilatori me zbulimin e rrezatimit të transmetuar nga një detektor linear (i ngjashëm me një skaner konvencional të dokumenteve letre, ku detektori linear lëviz përgjatë një fletë prej letre). Metoda e dytë lejon përdorimin e dozave shumë më të ulëta të rrezatimit. Një pengesë e metodës së dytë është koha më e gjatë për marrjen e imazhit.
Karakteristikat krahasuese të ngarkesës së dozës në studime të ndryshme.

Një fluorogram konvencional i gjoksit me film i siguron pacientit një dozë mesatare individuale rrezatimi prej 0,5 milisievert (mSv) për procedurë (fluorogram dixhital - 0,05 mSv), ndërsa një radiografi filmike - 0,3 mSv për procedurë (radiografi dixhitale - 0,03 mSv) dhe tomografia e kompjuterizuar e gjoksit - 11 mSv për procedurë. Imazhet e rezonancës magnetike nuk mbartin ekspozim ndaj rrezatimit

Përfitimet e radiografisë

Disponueshmëria e gjerë e metodës dhe lehtësia e kërkimit.
Shumica e studimeve nuk kërkojnë përgatitje të veçantë të pacientit.
Kosto relativisht e ulët e hulumtimit.
Imazhet mund të përdoren për konsultim me një specialist tjetër ose në një institucion tjetër (ndryshe nga imazhet me ultratinguj, ku është i nevojshëm një ekzaminim i dytë, pasi imazhet e marra varen nga operatori).

Disavantazhet e radiografisë

Imazhi statik - kompleksiteti i vlerësimit të funksionit të trupit.
Prania e rrezatimit jonizues që mund të ketë një efekt të dëmshëm për pacientin.
Informativiteti i radiografisë klasike është shumë më i ulët se metodat moderne të imazherisë mjekësore si CT, MRI, etj. Imazhet e zakonshme me rreze x pasqyrojnë shtresimin e projektimit të strukturave komplekse anatomike, domethënë, përmbledhjen e hijes së tyre me rreze X, në kontrast me seri me shtresa imazhesh të marra me metoda moderne tomografike.
Pa përdorimin e agjentëve të kontrastit, radiografia nuk është mjaft informuese për të analizuar ndryshimet në indet e buta që ndryshojnë pak në densitet (për shembull, kur studiohen organet e barkut).

Bazat fizike të rentgenoskopisë. Disavantazhet dhe avantazhet e metodës

RADIOSKOPIA (transmetim) - një metodë e ekzaminimit me rreze X, në të cilën një imazh pozitiv i objektit në studim merret në një ekran fluoreshente duke përdorur rreze X. Gjatë fluoroskopisë, zonat e dendura të objektit (kockat, trupat e huaj) duken të errëta, më pak të dendura (indet e buta) - më të lehta.

Në kushtet moderne, përdorimi i një ekrani fluoreshent nuk justifikohet për shkak të ndriçimit të tij të ulët, gjë që e bën të nevojshme kryerjen e kërkimit në një dhomë të errësuar mirë dhe pas një përshtatjeje të gjatë të studiuesit në errësirë (10-15 minuta) dalloni një imazh me intensitet të ulët.

Tani ekranet fluoreshente përdoren në hartimin e intensifikuesit të imazhit me rreze X, i cili rrit ndriçimin (shkëlqimin) e imazhit parësor me rreth 5000 herë. Me ndihmën e një konverteri elektron-optik, imazhi shfaqet në ekranin e monitorit, i cili përmirëson ndjeshëm cilësinë e diagnostikimit, nuk kërkon errësimin e dhomës me rreze X.

Përparësitë e fluoroskopisë
Avantazhi kryesor ndaj radiografisë është fakti i studimit në kohë reale. Kjo ju lejon të vlerësoni jo vetëm strukturën e organit, por edhe zhvendosjen, kontraktueshmërinë ose shtrirjen e tij, kalimin e një agjenti kontrasti dhe plotësinë. Metoda gjithashtu ju lejon të vlerësoni shpejt lokalizimin e disa ndryshimeve, për shkak të rrotullimit të objektit të studimit gjatë transndriçimit (studim me shumë projeksion).

Fluoroskopia ju lejon të kontrolloni zbatimin e disa procedurave instrumentale - vendosjen e kateterit, angioplastikën (shih angiografinë), fistulografinë.

Imazhet që rezultojnë mund të vendosen në një CD të rregullt ose memorie rrjeti.

Me ardhjen e teknologjive dixhitale, 3 disavantazhe kryesore të natyrshme në fluoroskopinë tradicionale janë zhdukur:

Doza relativisht e lartë e rrezatimit në krahasim me radiografinë - pajisjet moderne me dozë të ulët e kanë lënë këtë disavantazh në të kaluarën. Përdorimi i mënyrave të skanimit me puls redukton më tej ngarkesën e dozës deri në 90%.

Rezolucioni i ulët hapësinor - në pajisjet moderne dixhitale, rezolucioni në modalitetin e vëzhgimit është vetëm pak më i ulët se rezolucioni në modalitetin radiografik. Në këtë rast, aftësia për të vëzhguar gjendjen funksionale të organeve individuale (zemra, mushkëritë, stomaku, zorrët) "në dinamikë" ka një rëndësi vendimtare.

Pamundësia e dokumentimit të kërkimit - teknologjitë e imazheve dixhitale bëjnë të mundur ruajtjen e materialeve kërkimore, si kornizë për kornizë ashtu edhe si sekuencë video.

Fluoroskopia kryhet kryesisht në diagnostikimin me rreze X të sëmundjeve të organeve të brendshme që ndodhen në zgavrën e barkut dhe të kraharorit, sipas planit që mjeku radiolog harton përpara fillimit të studimit. Ndonjëherë, e ashtuquajtura fluoroskopi anketuese përdoret për të njohur lëndimet traumatike të kockave, për të sqaruar zonën që do të radiografi.

Ekzaminimi fluoroskopik me kontrast

Kontrasti artificial zgjeron shumë mundësitë e ekzaminimit me rreze X të organeve dhe sistemeve ku dendësia e indeve është afërsisht e njëjtë (për shembull, zgavra e barkut, organet e së cilës transmetojnë rreze X në afërsisht të njëjtën masë dhe për këtë arsye kanë kontrast të ulët). Kjo arrihet duke futur në lumenin e stomakut ose të zorrëve një suspension ujor të sulfatit të bariumit, i cili nuk tretet në lëngjet e tretjes, nuk absorbohet nga stomaku ose zorrët dhe ekskretohet natyrshëm në një formë krejtësisht të pandryshuar. Avantazhi kryesor i pezullimit të bariumit është se, duke kaluar nëpër ezofag, stomak dhe zorrë, mbulon muret e tyre të brendshme dhe jep një pamje të plotë të natyrës së ngritjeve, depresioneve dhe veçorive të tjera të mukozës së tyre në ekran ose film. Studimi i lehtësimit të brendshëm të ezofagut, stomakut dhe zorrëve kontribuon në njohjen e një sërë sëmundjesh të këtyre organeve. Me mbushje më të ngushtë, është e mundur të përcaktohet forma, madhësia, pozicioni dhe funksioni i organit në studim.

Mamografia - bazat e metodës, indikacionet. Përparësitë e mamografisë dixhitale ndaj filmit.

Mamografia- kapitulli diagnostikimi mjekësor, i angazhuar në kërkime joinvazivegjëndra e qumështit, kryesisht femërore, e cila kryhet me qëllim të:
1. Ekzaminimi (skrining) profilaktik i grave të shëndosha për zbulimin e formave të hershme, jo të prekshme të kancerit të gjirit;

2. diagnoza diferenciale midis kancerit dhe hiperplazisë beninje dishormonale (FAM) të gjirit;

3. vlerësimi i rritjes së tumorit primar (një nyje ose vatra kanceroze multicentrike);

4. Monitorimi dinamik dispensor i gjendjes së gjëndrave të qumështit pas operacionit.

Metodat e mëposhtme të diagnostikimit me rrezatim të kancerit të gjirit janë futur në praktikën mjekësore: mamografia, ekografia, tomografia e kompjuterizuar, imazhi me rezonancë magnetike, Doppler me ngjyra dhe fuqi, biopsi stereotaksike e drejtuar nga mamografia dhe termografia.

Mamografia me rreze X
Aktualisht, në botë, në shumicën dërrmuese të rasteve, mamografia me projeksion me rreze X, filmike (analoge) ose dixhitale, përdoret për diagnostikimin e kancerit të gjirit të femrave (BC).

Procedura zgjat jo më shumë se 10 minuta. Për gjuajtjen, gjoksi duhet të fiksohet midis dy dërrasave dhe të ngjeshet pak. Fotografia është bërë në dy projeksione në mënyrë që të mund të përcaktoni me saktësi vendndodhjen e neoplazmës, nëse ajo gjendet. Për shkak se simetria është një nga faktorët diagnostikues, të dy gjinjtë duhet të ekzaminohen gjithmonë.

Mamografia MRI

Ankesat për tërheqjen ose fryrjen e ndonjë pjese të gjëndrës

Shkarkimet nga thithka, duke ndryshuar formën e saj

Dhimbje e gjëndrës së qumështit, ënjtje e saj, ndryshim i madhësisë

Si një metodë parandaluese e depistimit, mamografia përshkruhet për të gjitha gratë e moshës 40 vjeç e lart, ose gratë që janë në rrezik.

Tumoret beninje të gjirit (veçanërisht fibroadenoma)

Proceset inflamatore (mastiti)

Mastopatia

Tumoret e organeve gjenitale

Sëmundjet e gjëndrave endokrine (tiroide, pankreas)

Steriliteti

Obeziteti

Historia e operacionit të gjirit

Përparësitë e mamografisë dixhitale ndaj filmit:

Reduktimi i ngarkesave të dozës gjatë studimeve me rreze X;

Përmirësimi i efikasitetit të hulumtimit, duke lejuar identifikimin e proceseve patologjike të paarritshme më parë (mundësia e përpunimit të imazhit kompjuterik dixhital);

Mundësitë e përdorimit të rrjeteve të telekomunikacionit për transmetimin e imazheve me qëllim të konsultimit në distancë;

Arritja e efektit ekonomik gjatë kërkimit masiv.