• Ang mas mataas na boltahe ay inilalapat sa mga pole ng tubo, mas malakas ang potensyal na pagkakaiba sa kabuuan ng mga ito, samakatuwid, ang kinetic energy ng gumagalaw na mga electron ay magiging mas mataas. Tinutukoy ng boltahe sa tubo ang bilis ng mga electron at ang puwersa ng kanilang banggaan sa anode substance; samakatuwid, tinutukoy ng boltahe ang haba ng daluyong ng nagresultang X-ray radiation.

Pag-uuri ng X-ray tubes

1. Sa pamamagitan ng layunin
1. Diagnostic
2. Therapeutic
3. Para sa pagsusuri sa istruktura
4. Para sa translucent
2. Sa pamamagitan ng disenyo
1. Sa pamamagitan ng pagtutok

• Single-focus (isang spiral sa cathode, at isang focal spot sa anode)
• Bifocal (mayroong dalawang spiral na magkakaibang laki sa katod, at dalawang focal spot sa anode)

1. Sa pamamagitan ng uri ng anode

• Nakatigil (fixed)
• Umiikot

Ang mga X-ray ay ginagamit hindi lamang para sa mga layunin ng diagnostic ng x-ray, kundi pati na rin para sa mga therapeutic na layunin. Tulad ng nabanggit sa itaas, ang kakayahan ng X-ray radiation na sugpuin ang paglaki ng mga selula ng tumor ay ginagawang posible na gamitin ito sa radiation therapy para sa kanser. Bilang karagdagan sa medikal na larangan ng aplikasyon, ang X-ray radiation ay nakahanap ng malawak na aplikasyon sa engineering, materyales sa agham, crystallography, kimika at biochemistry: halimbawa, posible na makilala ang mga depekto sa istruktura sa iba't ibang mga produkto (mga riles, welds, atbp.) gamit ang X-ray radiation. Ang ganitong uri ng pananaliksik ay tinatawag na flaw detection. At sa mga paliparan, istasyon ng tren at iba pang mataong lugar, aktibong ginagamit ang mga X-ray television introscope upang i-scan ang mga hand luggage at bagahe para sa mga layuning pangseguridad.

Depende sa uri ng anode, ang mga X-ray tube ay nag-iiba sa disenyo. Dahil sa ang katunayan na ang 99% ng kinetic energy ng mga electron ay na-convert sa thermal energy, sa panahon ng pagpapatakbo ng tubo, ang makabuluhang pag-init ng anode ay nangyayari - ang sensitibong tungsten target ay madalas na nasusunog. Ang anode ay pinalamig sa modernong X-ray tubes sa pamamagitan ng pag-ikot nito. Ang umiikot na anode ay may hugis ng isang disk, na namamahagi ng init nang pantay-pantay sa buong ibabaw nito, na pumipigil sa lokal na overheating ng target na tungsten.

Ang disenyo ng mga tubo ng X-ray ay naiiba din sa mga tuntunin ng pagtutok. Ang focal spot ay ang lugar ng anode kung saan nabuo ang gumaganang X-ray beam. Nahahati sa totoong focal spot at epektibong focal spot ( kanin. 12). Dahil ang anode ay angled, ang epektibong focal spot ay mas maliit kaysa sa aktwal. Iba't ibang laki ng focal spot ang ginagamit depende sa laki ng lugar ng larawan. Kung mas malaki ang lugar ng larawan, mas malawak dapat ang focal spot upang masakop ang buong lugar ng imahe. Gayunpaman, ang isang mas maliit na focal spot ay gumagawa ng mas mahusay na kalinawan ng imahe. Samakatuwid, kapag gumagawa ng maliliit na imahe, isang maikling filament ang ginagamit at ang mga electron ay nakadirekta sa isang maliit na target na lugar ng anode, na lumilikha ng isang mas maliit na focal spot.

kanin. 9 - X-ray tube na may nakatigil na anode.
kanin. 10 - X-ray tube na may umiikot na anode.
kanin. 11 - X-ray tube device na may umiikot na anode.
kanin. 12 ay isang diagram ng pagbuo ng isang tunay at epektibong focal spot.

X-RAY
invisible radiation na may kakayahang tumagos, bagaman sa iba't ibang antas, lahat ng mga sangkap. Ito ay electromagnetic radiation na may wavelength na humigit-kumulang 10-8 cm. Gaya ng nakikitang liwanag, ang X-ray radiation ay nagdudulot ng pag-itim ng photographic film. Ang ari-arian na ito ay mahalaga para sa medisina, industriya at siyentipikong pananaliksik. Ang pagdaan sa bagay na pinag-aaralan at pagkatapos ay nahuhulog sa photographic film, inilalarawan ng X-ray radiation ang panloob na istraktura nito. Dahil ang lakas ng pagtagos ng X-ray radiation ay nag-iiba-iba para sa iba't ibang materyales, ang mga bahagi ng bagay na hindi gaanong transparent dito ay gumagawa ng mas magaan na bahagi sa litrato kaysa sa kung saan ang radiation ay tumagos nang maayos. Kaya, ang tissue ng buto ay hindi gaanong transparent sa x-ray kaysa sa tissue na bumubuo sa balat at mga panloob na organo. Samakatuwid, sa isang x-ray, ang mga buto ay lilitaw bilang mas magaan na mga lugar at ang lugar ng bali, na mas malinaw sa radiation, ay madaling matukoy. Ginagamit din ang X-ray sa dentistry upang makita ang mga karies at abscesses sa mga ugat ng ngipin, at sa industriya upang makita ang mga bitak sa mga casting, plastic at rubbers. Ang X-ray ay ginagamit sa kimika upang pag-aralan ang mga compound at sa pisika upang pag-aralan ang istruktura ng mga kristal. Ang isang X-ray beam na dumadaan sa isang kemikal na tambalan ay gumagawa ng katangian na pangalawang radiation, ang spectroscopic analysis na nagpapahintulot sa chemist na matukoy ang komposisyon ng compound. Kapag nahuhulog sa isang mala-kristal na substansiya, ang isang sinag ng X-ray ay nakakalat sa pamamagitan ng mga atomo ng kristal, na nagbibigay ng isang malinaw, regular na larawan ng mga spot at guhitan sa isang photographic plate, na ginagawang posible upang maitatag ang panloob na istraktura ng kristal. Ang paggamit ng X-ray sa paggamot sa kanser ay batay sa katotohanang pumapatay ito ng mga selula ng kanser. Gayunpaman, maaari rin itong magkaroon ng hindi kanais-nais na mga epekto sa mga normal na selula. Samakatuwid, ang matinding pag-iingat ay dapat gawin kapag gumagamit ng X-ray sa ganitong paraan. Ang X-ray radiation ay natuklasan ng German physicist na si W. Roentgen (1845-1923). Ang kanyang pangalan ay immortalized sa ilang iba pang mga pisikal na termino na nauugnay sa radiation na ito: ang roentgen ay ang internasyonal na yunit ng dosis ng ionizing radiation; ang isang larawang kinunan sa isang X-ray machine ay tinatawag na radiograph; Ang larangan ng radiological na gamot na gumagamit ng x-ray upang masuri at gamutin ang mga sakit ay tinatawag na radiology. Natuklasan ni Roentgen ang radiation noong 1895 habang propesor ng pisika sa Unibersidad ng Würzburg. Habang nagsasagawa ng mga eksperimento gamit ang mga cathode ray (ang electron ay dumadaloy sa mga discharge tubes), napansin niya na ang isang screen na matatagpuan malapit sa isang vacuum tube, na sakop ng crystalline barium cyanoplatinite, ay kumikinang nang maliwanag, bagaman ang tubo mismo ay natatakpan ng itim na karton. Itinatag pa ni Roentgen na ang kakayahang tumagos ng hindi kilalang mga sinag na kanyang natuklasan, na tinawag niyang X-ray, ay nakasalalay sa komposisyon ng materyal na sumisipsip. Nakuha din niya ang isang imahe ng mga buto ng kanyang sariling kamay sa pamamagitan ng paglalagay nito sa pagitan ng isang discharge tube na may mga cathode ray at isang screen na pinahiran ng barium cyanoplatinite. Ang pagtuklas ni Roentgen ay sinundan ng mga eksperimento ng ibang mga mananaliksik na nakatuklas ng maraming bagong katangian at aplikasyon ng radiation na ito. Isang malaking kontribusyon ang ginawa nina M. Laue, W. Friedrich at P. Knipping, na nagpakita noong 1912 ng diffraction ng X-ray radiation kapag dumadaan sa isang kristal; W. Coolidge, na noong 1913 ay nag-imbento ng high-vacuum X-ray tube na may heated cathode; G. Moseley, na itinatag noong 1913 ang ugnayan sa pagitan ng wavelength ng radiation at atomic number ng isang elemento; G. at L. Bragg, na nakatanggap ng Nobel Prize noong 1915 para sa pagbuo ng mga batayan ng X-ray structural analysis.
Tumatanggap ng X-RAY
Ang X-ray radiation ay nangyayari kapag ang mga electron na gumagalaw sa mataas na bilis ay nakikipag-ugnayan sa bagay. Kapag ang mga electron ay bumangga sa mga atomo ng anumang sangkap, mabilis silang nawawala ang kanilang kinetic energy. Sa kasong ito, karamihan sa mga ito ay nagiging init, at isang maliit na bahagi, kadalasang mas mababa sa 1%, ay na-convert sa X-ray na enerhiya. Ang enerhiya na ito ay inilabas sa anyo ng quanta - mga particle na tinatawag na photon, na may enerhiya ngunit ang rest mass ay zero. Ang mga X-ray photon ay naiiba sa kanilang enerhiya, na inversely proportional sa kanilang wavelength. Ang karaniwang paraan ng paggawa ng X-ray ay gumagawa ng malawak na hanay ng mga wavelength, na tinatawag na X-ray spectrum. Ang spectrum ay naglalaman ng binibigkas na mga bahagi, tulad ng ipinapakita sa Fig. 1. Ang malawak na "continuum" ay tinatawag na tuloy-tuloy na spectrum o puting radiation. Ang matalim na mga taluktok na nakapatong dito ay tinatawag na katangian ng mga linya ng paglabas ng X-ray. Bagaman ang buong spectrum ay resulta ng mga banggaan ng mga electron sa bagay, ang mga mekanismo para sa paglitaw ng malawak na bahagi at mga linya nito ay iba. Ang isang sangkap ay binubuo ng isang malaking bilang ng mga atom, ang bawat isa ay may isang nucleus na napapalibutan ng mga shell ng elektron, at ang bawat elektron sa shell ng isang atom ng isang partikular na elemento ay sumasakop sa isang tiyak na antas ng enerhiya. Karaniwan ang mga shell na ito, o mga antas ng enerhiya, ay itinalaga ng mga simbolo na K, L, M, atbp., simula sa shell na pinakamalapit sa nucleus. Kapag ang isang insidenteng electron na may sapat na mataas na enerhiya ay bumangga sa isa sa mga electron na nauugnay sa atom, itinataboy nito ang elektron na iyon mula sa shell nito. Ang walang laman na espasyo ay inookupahan ng isa pang elektron mula sa shell, na tumutugma sa isang mas mataas na enerhiya. Ang huli ay nagbibigay ng labis na enerhiya sa pamamagitan ng paglabas ng X-ray photon. Dahil ang mga shell electron ay may discrete energy values, ang nagreresultang X-ray photon ay mayroon ding discrete spectrum. Ito ay tumutugma sa matalim na mga taluktok para sa ilang mga wavelength, ang mga tiyak na halaga ay nakasalalay sa target na elemento. Ang mga katangiang linya ay bumubuo sa K-, L- at M-series, depende sa kung aling shell (K, L o M) ang electron ay tinanggal. Ang relasyon sa pagitan ng X-ray wavelength at atomic number ay tinatawag na Moseley's law (Figure 2).

Ang mga electron ay nakatutok sa anode sa pamamagitan ng isang espesyal na hugis na elektrod na nakapalibot sa katod. Ang electrode na ito ay tinatawag na focusing electrode at, kasama ang cathode, ay bumubuo ng "electronic spotlight" ng tubo. Ang anode na sumailalim sa pagbomba ng elektron ay dapat na gawa sa isang refractory na materyal, dahil ang karamihan sa kinetic energy ng bombarding electron ay na-convert sa init. Bilang karagdagan, ito ay kanais-nais na ang anode ay ginawa ng isang materyal na may mataas na atomic number, dahil Ang X-ray yield ay tumataas sa pagtaas ng atomic number. Ang anode na materyal na kadalasang pinili ay tungsten, na ang atomic number ay 74. Ang disenyo ng X-ray tubes ay maaaring mag-iba depende sa mga kondisyon ng paggamit at mga kinakailangan.
X-RAY DETECTION
Ang lahat ng mga pamamaraan para sa pag-detect ng mga X-ray ay batay sa kanilang pakikipag-ugnayan sa bagay. Ang mga detector ay maaaring may dalawang uri: ang mga nagbibigay ng larawan at ang mga hindi. Ang una ay kinabibilangan ng X-ray fluorography at fluoroscopy device, kung saan ang isang sinag ng X-ray radiation ay dumadaan sa bagay na pinag-aaralan, at ang ipinadalang radiation ay tumama sa luminescent screen o photographic film. Lumilitaw ang imahe dahil sa ang katunayan na ang iba't ibang bahagi ng bagay na pinag-aaralan ay sumisipsip ng radiation nang iba - depende sa kapal ng sangkap at komposisyon nito. Sa mga detector na may fluorescent screen, ang enerhiya ng X-ray ay na-convert sa isang direktang nakikitang imahe, habang sa radiography ito ay naitala sa isang sensitibong emulsion at maaari lamang maobserbahan pagkatapos na mabuo ang pelikula. Kasama sa pangalawang uri ng mga detektor ang isang malawak na iba't ibang mga aparato kung saan ang enerhiya ng X-ray radiation ay na-convert sa mga de-koryenteng signal na nagpapakilala sa relatibong intensity ng radiation. Kabilang dito ang mga ionization chamber, Geiger counter, proportional counter, scintillation counter, at ilang specialty na cadmium sulfide at selenide detector. Sa kasalukuyan, ang mga pinakaepektibong detector ay maaaring ituring na mga scintillation counter, na gumagana nang maayos sa malawak na hanay ng enerhiya.
Tingnan din MGA PARTICLE DETECTOR. Ang detektor ay pinili na isinasaalang-alang ang mga kondisyon ng gawain. Halimbawa, kung kailangan mong tumpak na sukatin ang intensity ng diffracted X-ray radiation, pagkatapos ay ginagamit ang mga counter na nagbibigay-daan sa iyong gumawa ng mga sukat na may katumpakan ng isang bahagi ng isang porsyento. Kung kailangan mong magrehistro ng maraming mga diffracted beam, pagkatapos ay ipinapayong gumamit ng X-ray film, bagaman sa kasong ito imposibleng matukoy ang intensity na may parehong katumpakan.
X-RAY AT GAMMA DEFECTOSCOPY
Ang isa sa mga pinakakaraniwang paggamit ng X-ray sa industriya ay sa pagkontrol sa kalidad ng mga materyales at pagtukoy ng kapintasan. Ang paraan ng X-ray ay hindi nakakasira, upang ang materyal na sinusuri, kung matuklasang nakakatugon sa mga kinakailangang kinakailangan, ay maaaring magamit para sa layunin nito. Ang parehong X-ray at gamma flaw detection ay batay sa kakayahang tumagos ng X-ray radiation at ang mga katangian ng pagsipsip nito sa mga materyales. Ang lakas ng pagtagos ay tinutukoy ng enerhiya ng mga X-ray photon, na nakasalalay sa pabilis na boltahe sa X-ray tube. Samakatuwid, ang mga makapal na sample at sample na gawa sa mabibigat na metal, tulad ng ginto at uranium, ay nangangailangan ng X-ray source na may mas mataas na boltahe upang pag-aralan ang mga ito, habang para sa manipis na sample, sapat na ang source na may mas mababang boltahe. Para sa pagtukoy ng gamma flaw ng napakalaking casting at malalaking rolled na produkto, ginagamit ang mga betatron at linear accelerator, na nagpapabilis ng mga particle sa mga energies na 25 MeV o higit pa. Ang pagsipsip ng X-ray radiation sa isang materyal ay nakasalalay sa kapal ng absorber d at ang absorption coefficient m at natutukoy ng formula I = I0e-md, kung saan ang I ay ang intensity ng radiation na dumadaan sa absorber, I0 ay ang intensity ng radiation ng insidente, at e = 2.718 ang base ng natural logarithms. Para sa isang ibinigay na materyal sa isang naibigay na wavelength (o enerhiya) ng x-ray radiation, ang absorption coefficient ay pare-pareho. Ngunit ang radiation ng isang X-ray source ay hindi monochromatic, ngunit naglalaman ng isang malawak na spectrum ng mga wavelength, bilang isang resulta kung saan ang pagsipsip sa parehong kapal ng absorber ay nakasalalay sa wavelength (frequency) ng radiation. Ang X-ray radiation ay malawakang ginagamit sa lahat ng industriya na may kaugnayan sa pagbuo ng metal. Ginagamit din ito para sa pagsubok ng mga bariles ng artilerya, mga produktong pagkain, plastik, at para sa pagsubok ng mga kumplikadong aparato at sistema sa elektronikong teknolohiya. (Ang neutronography, na gumagamit ng mga neutron beam sa halip na mga X-ray, ay ginagamit para sa mga katulad na layunin.) Ginagamit din ang mga X-ray para sa iba pang mga layunin, tulad ng pagsusuri sa mga pintura upang matukoy ang pagiging tunay ng mga ito o pag-detect ng mga karagdagang layer ng pintura sa ibabaw ng base layer .
X-RAY DIFFRACTION
Ang X-ray diffraction ay nagbibigay ng mahalagang impormasyon tungkol sa mga solido—ang kanilang atomic na istraktura at kristal na hugis—pati na rin ang tungkol sa mga likido, amorphous na solid, at malalaking molekula. Ginagamit din ang paraan ng diffraction upang tumpak (na may error na mas mababa sa 10-5) matukoy ang mga interatomic na distansya, matukoy ang mga stress at depekto, at matukoy ang oryentasyon ng mga solong kristal. Gamit ang pattern ng diffraction, maaari mong matukoy ang hindi kilalang mga materyales, pati na rin makita ang pagkakaroon ng mga impurities sa sample at tukuyin ang mga ito. Ang kahalagahan ng pamamaraan ng X-ray diffraction para sa pag-unlad ng modernong pisika ay halos hindi matantya, dahil ang modernong pag-unawa sa mga katangian ng bagay ay sa huli ay batay sa data sa pag-aayos ng mga atomo sa iba't ibang mga kemikal na compound, ang likas na katangian ng mga bono sa pagitan nila. at mga depekto sa istruktura. Ang pangunahing tool para sa pagkuha ng impormasyong ito ay ang X-ray diffraction method. Ang X-ray diffraction crystallography ay kritikal para sa pagtukoy ng mga istruktura ng kumplikadong malalaking molekula, tulad ng mga molekula ng deoxyribonucleic acid (DNA), ang genetic na materyal ng mga buhay na organismo. Kaagad pagkatapos ng pagtuklas ng mga X-ray, ang interes sa siyensiya at medikal ay nakatuon kapwa sa kakayahan ng radiation na ito na tumagos sa mga katawan at sa kalikasan nito. Ang mga eksperimento sa diffraction ng X-ray radiation sa pamamagitan ng slits at diffraction gratings ay nagpakita na ito ay kabilang sa electromagnetic radiation at may wavelength na 10-8-10-9 cm. Kahit na mas maaga, ang mga siyentipiko, lalo na si W. Barlow, ay nahulaan na ang regular at simetriko na hugis ng mga natural na kristal ay dahil sa pagkakaayos ng mga atomo na bumubuo sa kristal. Sa ilang mga kaso, nagawang mahulaan ni Barlow nang tama ang istraktura ng kristal. Ang halaga ng hinulaang interatomic na mga distansya ay 10-8 cm. Ang katotohanan na ang interatomic na mga distansya ay lumabas na nasa pagkakasunud-sunod ng X-ray wavelength ay naging posible, sa prinsipyo, na obserbahan ang kanilang diffraction. Ang resulta ay ang disenyo ng isa sa pinakamahalagang eksperimento sa kasaysayan ng pisika. Inayos ni M. Laue ang isang eksperimentong pagsubok ng ideyang ito, na isinagawa ng kanyang mga kasamahan na sina W. Friedrich at P. Knipping. Noong 1912, inilathala ng tatlo ang kanilang trabaho sa mga resulta ng x-ray diffraction. Mga prinsipyo ng X-ray diffraction. Upang maunawaan ang hindi pangkaraniwang bagay ng X-ray diffraction, kailangan nating isaalang-alang sa pagkakasunud-sunod: una, ang spectrum ng X-ray radiation, pangalawa, ang likas na katangian ng istraktura ng kristal, at pangatlo, ang kababalaghan ng diffraction mismo. Tulad ng nabanggit sa itaas, ang katangian ng X-ray radiation ay binubuo ng isang serye ng mga parang multo na linya na may mataas na antas ng monochromaticity, na tinutukoy ng materyal na anode. Gamit ang mga filter, maaari mong i-highlight ang pinakamatinding mga filter. Samakatuwid, sa pamamagitan ng tamang pagpili ng materyal na anode, posible na makakuha ng isang mapagkukunan ng halos monochromatic radiation na may isang napaka-tumpak na tinukoy na haba ng daluyong. Ang mga katangian ng wavelength ng radiation ay karaniwang mula sa 2.285 para sa chromium hanggang 0.558 para sa pilak (ang mga halaga para sa iba't ibang elemento ay kilala sa anim na makabuluhang numero). Ang katangian spectrum ay superimposed sa isang tuloy-tuloy na "puting" spectrum ng mas mababang intensity, dahil sa pagbabawas ng bilis ng insidente electron sa anode. Kaya, dalawang uri ng radiation ang maaaring makuha mula sa bawat anode: katangian at bremsstrahlung, na ang bawat isa ay may mahalagang papel sa sarili nitong paraan. Ang mga atomo sa isang kristal na istraktura ay nakaayos na may regular na periodicity, na bumubuo ng isang pagkakasunud-sunod ng magkaparehong mga cell - isang spatial na sala-sala. Ang ilang mga sala-sala (tulad ng para sa karamihan ng mga karaniwang metal) ay medyo simple, habang ang iba (gaya ng para sa mga molekula ng protina) ay medyo kumplikado. Ang sumusunod ay katangian ng isang kristal na istraktura: kung ang isa ay gumagalaw mula sa isang tiyak na punto ng isang cell patungo sa katumbas na punto ng isang katabing cell, kung gayon ang eksaktong parehong atomic na kapaligiran ay ipapakita. At kung ang isang tiyak na atom ay matatagpuan sa isang punto o isa pa sa isang cell, kung gayon ang parehong atom ay matatagpuan sa isang katumbas na punto sa anumang kalapit na cell. Ang prinsipyong ito ay mahigpit na wasto para sa isang perpektong, perpektong iniutos na kristal. Gayunpaman, maraming mga kristal (halimbawa, mga solidong solusyon sa metal) ay hindi maayos sa isang antas o iba pa, i.e. Ang mga site na katumbas ng crystallographically ay maaaring sakupin ng iba't ibang mga atom. Sa mga kasong ito, hindi ang posisyon ng bawat atom ang tinutukoy, ngunit ang posisyon lamang ng atom na "na-average ng istatistika" sa isang malaking bilang ng mga particle (o mga cell). Ang phenomenon ng diffraction ay tinalakay sa artikulong OPTICS at maaaring sumangguni ang mambabasa sa artikulong iyon bago magpatuloy. Ipinapakita nito na kung ang mga alon (halimbawa, tunog, ilaw, x-ray) ay dumaan sa isang maliit na hiwa o butas, kung gayon ang huli ay maaaring ituring na pangalawang pinagmumulan ng mga alon, at ang imahe ng hiwa o butas ay binubuo ng alternating light. at madilim na guhitan. Dagdag pa, kung mayroong isang pana-panahong istraktura ng mga butas o slits, pagkatapos bilang isang resulta ng pagpapalakas at pagpapahina ng pagkagambala ng mga sinag na nagmumula sa iba't ibang mga butas, isang malinaw na pattern ng diffraction ang lilitaw. Ang X-ray diffraction ay isang collective scattering phenomenon kung saan ang papel ng mga butas at scattering center ay ginagampanan ng pana-panahong nakaayos na mga atomo ng kristal na istraktura. Ang magkaparehong pagpapahusay ng kanilang mga imahe sa ilang partikular na anggulo ay gumagawa ng pattern ng diffraction na katulad ng lalabas kapag ang liwanag ay diffraction sa isang three-dimensional na diffraction grating. Ang scattering ay nangyayari dahil sa pakikipag-ugnayan ng insidente X-ray sa mga electron sa kristal. Dahil sa ang katunayan na ang wavelength ng X-ray ay may parehong pagkakasunud-sunod ng magnitude bilang ang laki ng atom, ang wavelength ng nakakalat na X-ray ay kapareho ng insidente X-ray. Ang prosesong ito ay ang resulta ng sapilitang mga oscillations ng mga electron sa ilalim ng impluwensya ng insidente X-ray radiation. Isaalang-alang ngayon ang isang atom na may ulap ng mga nakagapos na electron (nakapaligid sa nucleus) na tinatamaan ng X-ray. Ang mga electron sa lahat ng direksyon ay sabay-sabay na nakakalat sa radiation ng insidente at naglalabas ng kanilang sariling X-ray radiation ng parehong wavelength, kahit na may iba't ibang intensity. Ang intensity ng nakakalat na radiation ay nauugnay sa atomic number ng elemento, dahil Ang atomic number ay katumbas ng bilang ng orbital electron na maaaring lumahok sa scattering. (Ang pag-asa na ito ng intensity sa atomic number ng scattering element at sa direksyon kung saan ang intensity ay sinusukat ay nailalarawan sa pamamagitan ng atomic scattering factor, na gumaganap ng isang napakahalagang papel sa pagsusuri ng istraktura ng mga kristal.) Let us pumili sa istraktura ng kristal ng isang linear na kadena ng mga atomo na matatagpuan sa parehong distansya mula sa isa't isa, at isaalang-alang ang kanilang diffraction pattern. Napag-alaman na na ang X-ray spectrum ay binubuo ng isang tuloy-tuloy na bahagi ("continuum") at isang hanay ng mga mas matinding linya na katangian ng elemento na anode material. Sabihin nating na-filter namin ang tuloy-tuloy na spectrum at nakakuha kami ng halos monochromatic beam ng X-ray na nakadirekta sa aming linear chain ng mga atom. Ang kondisyon ng amplification (amplifying interference) ay nasiyahan kung ang pagkakaiba sa mga landas ng mga alon na nakakalat ng mga kalapit na atom ay isang multiple ng wavelength. Kung ang sinag ay insidente sa isang anggulo a0 sa isang linya ng mga atom na pinaghihiwalay ng mga pagitan ng a (panahon), pagkatapos ay para sa anggulo ng diffraction a ang pagkakaiba sa landas na tumutugma sa amplification ay isusulat bilang a(cos a - cosa0) = hl, kung saan l ay ang wavelength at h integer (Fig. 4 at 5).

Ito ang tatlong pangunahing Laue equation para sa X-ray diffraction, na ang mga numerong h, k at c ay ang Miller index para sa diffraction plane.
Tingnan din MGA CRYSTALS AT CRYSTALLOGRAPHY. Isinasaalang-alang ang alinman sa mga Laue equation, halimbawa ang una, mapapansin mo na dahil ang a, a0, l ay mga constant, at h = 0, 1, 2, ..., ang solusyon nito ay maaaring katawanin bilang isang set ng cones na may isang karaniwang axis a (Fig. 5). Ang parehong ay totoo para sa mga direksyon b at c. Sa pangkalahatang kaso ng three-dimensional scattering (diffraction), ang tatlong Laue equation ay dapat magkaroon ng isang karaniwang solusyon, i.e. tatlong diffraction cones na matatagpuan sa bawat isa sa mga axes ay dapat mag-intersect; ang pangkalahatang linya ng intersection ay ipinapakita sa Fig. 6. Ang pinagsamang solusyon ng mga equation ay humahantong sa batas ng Bragg-Wolfe:

Ang X-ray radiation (sinonym X-rays) ay may malawak na hanay ng mga wavelength (mula 8·10 -6 hanggang 10 -12 cm). Ang X-ray radiation ay nangyayari kapag ang mga sisingilin na particle, kadalasang mga electron, ay nababawasan ng bilis sa electric field ng mga atomo ng isang substance. Ang quanta na nabuo sa kasong ito ay may iba't ibang enerhiya at bumubuo ng isang tuluy-tuloy na spectrum. Ang pinakamataas na enerhiya ng quanta sa naturang spectrum ay katumbas ng enerhiya ng mga electron ng insidente. Sa (cm.) Ang maximum na enerhiya ng X-ray quanta, na ipinahayag sa kiloelectron-volts, ay ayon sa bilang na katumbas ng magnitude ng boltahe na inilapat sa tubo, na ipinahayag sa kilovolts. Kapag dumaan ang X-ray sa isang substance, nakikipag-ugnayan sila sa mga electron ng mga atom nito. Para sa X-ray quanta na may enerhiya na hanggang 100 keV, ang pinaka-katangian na uri ng pakikipag-ugnayan ay ang photoelectric effect. Bilang resulta ng naturang pakikipag-ugnayan, ang enerhiya ng quantum ay ganap na ginugugol sa pagpunit ng elektron mula sa atomic shell at pagbibigay ng kinetic energy dito. Habang tumataas ang enerhiya ng isang X-ray quantum, ang posibilidad ng photoelectric effect ay bumababa at ang proseso ng scattering ng quantum sa pamamagitan ng mga libreng electron - ang tinatawag na Compton effect - ay nagiging nangingibabaw. Bilang resulta ng naturang pakikipag-ugnayan, nabuo din ang isang pangalawang elektron at, bilang karagdagan, ang isang quantum ay ibinubuga na may enerhiya na mas mababa kaysa sa enerhiya ng pangunahing quantum. Kung ang enerhiya ng X-ray quantum ay lumampas sa isang megaelectron-volt, ang tinatawag na pairing effect ay maaaring mangyari, kung saan ang isang electron at isang positron ay nabuo (tingnan). Dahil dito, kapag dumadaan sa isang sangkap, bumababa ang enerhiya ng X-ray radiation, ibig sabihin, bumababa ang intensity nito. Dahil ang pagsipsip ng low-energy quanta ay nangyayari na may mas malaking posibilidad, ang X-ray radiation ay pinayaman ng mas mataas na enerhiya na quanta. Ang pag-aari na ito ng X-ray radiation ay ginagamit upang mapataas ang average na enerhiya ng quanta, ibig sabihin, upang madagdagan ang katigasan nito. Ang isang pagtaas sa katigasan ng X-ray radiation ay nakamit gamit ang mga espesyal na filter (tingnan). Ang X-ray radiation ay ginagamit para sa x-ray diagnostics (tingnan) at (tingnan). Tingnan din ang Ionizing radiation.

Ang X-ray radiation (kasingkahulugan: x-ray, x-ray) ay quantum electromagnetic radiation na may wavelength mula 250 hanggang 0.025 A (o energy quanta mula 5·10 -2 hanggang 5·10 2 keV). Noong 1895 ito ay natuklasan ni V.K. Roentgen. Ang spectral na rehiyon ng electromagnetic radiation na katabi ng X-ray radiation, na ang dami ng enerhiya ay lumampas sa 500 keV, ay tinatawag na gamma radiation (tingnan); radiation na ang dami ng enerhiya ay mas mababa sa 0.05 kev ay bumubuo ng ultraviolet radiation (tingnan).

Kaya, na kumakatawan sa isang medyo maliit na bahagi ng malawak na spectrum ng electromagnetic radiation, na kinabibilangan ng parehong mga radio wave at nakikitang liwanag, ang X-ray radiation, tulad ng anumang electromagnetic radiation, ay kumakalat sa bilis ng liwanag (sa isang vacuum na humigit-kumulang 300 libong km/ sec) at nailalarawan sa pamamagitan ng isang wavelength λ ( ang distansya kung saan naglalakbay ang radiation sa isang panahon ng oscillation). Ang X-ray radiation ay mayroon ding ilang iba pang katangian ng alon (repraksyon, interference, diffraction), ngunit mas mahirap silang obserbahan kaysa sa mas mahabang wavelength radiation: nakikitang liwanag, mga radio wave.

X-ray spectra: a1 - tuloy-tuloy na bremsstrahlung spectrum sa 310 kV; a - tuloy-tuloy na spectrum ng preno sa 250 kV, a1 - spectrum na na-filter na may 1 mm Cu, a2 - spectrum na na-filter na may 2 mm Cu, b - K-series na mga linya ng tungsten.

Upang makabuo ng X-ray radiation, ginagamit ang mga X-ray tubes (tingnan), kung saan ang radiation ay nangyayari kapag ang mga mabilis na electron ay nakikipag-ugnayan sa mga atomo ng anode substance. Mayroong dalawang uri ng X-ray radiation: bremsstrahlung at katangian. Ang Bremsstrahlung X-ray ay may tuluy-tuloy na spectrum, katulad ng ordinaryong puting liwanag. Ang pamamahagi ng intensity depende sa wavelength (Fig.) ay kinakatawan ng isang curve na may maximum; patungo sa mahahabang alon ang kurba ay bumagsak nang patag, at patungo sa mga maiikling alon ay bumabagsak ito nang matarik at nagtatapos sa isang tiyak na haba ng daluyong (λ0), na tinatawag na short-wave na hangganan ng tuloy-tuloy na spectrum. Ang halaga ng λ0 ay inversely proportional sa boltahe sa tubo. Ang Bremsstrahlung ay nangyayari kapag ang mga mabilis na electron ay nakikipag-ugnayan sa atomic nuclei. Ang intensity ng bremsstrahlung ay direktang proporsyonal sa lakas ng kasalukuyang anode, ang parisukat ng boltahe sa buong tubo at ang atomic number (Z) ng anode substance.

Kung ang enerhiya ng mga electron na pinabilis sa X-ray tube ay lumampas sa halaga na kritikal para sa anode substance (ang enerhiya na ito ay tinutukoy ng boltahe ng Vcr na kritikal para sa sangkap na ito sa tubo), pagkatapos ay nangyayari ang katangian ng radiation. Ang spectrum ng katangian ay may linya; ang mga spectral na linya nito ay bumubuo ng serye, na itinalaga ng mga titik K, L, M, N.

Ang K series ay ang pinakamaikling wavelength, ang L series ay mas mahabang wavelength, ang M at N series ay sinusunod lamang sa mabibigat na elemento (Vcr ng tungsten para sa K-series ay 69.3 kV, para sa L-series - 12.1 kV). Ang katangian ng radiation ay lumitaw bilang mga sumusunod. Ang mga mabilis na electron ay nagpapatalsik ng mga atomic na electron mula sa kanilang mga panloob na shell. Ang atom ay nasasabik at pagkatapos ay bumalik sa ground state. Sa kasong ito, ang mga electron mula sa panlabas, hindi gaanong nakagapos na mga shell ay pumupuno sa mga puwang na nabakante sa mga panloob na shell, at ang mga photon ng katangian na radiation ay ibinubuga na may enerhiya na katumbas ng pagkakaiba sa pagitan ng mga energies ng atom sa excited at ground states. Ang pagkakaibang ito (at samakatuwid ang enerhiya ng photon) ay may isang tiyak na katangian ng halaga ng bawat elemento. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay sumasailalim sa X-ray spectral analysis ng mga elemento. Ipinapakita ng figure ang line spectrum ng tungsten laban sa background ng tuloy-tuloy na spectrum ng bremsstrahlung.

Ang enerhiya ng mga electron na pinabilis sa X-ray tube ay halos ganap na na-convert sa thermal energy (ang anode ay nagiging napakainit), isang maliit na bahagi lamang (mga 1% sa isang boltahe na malapit sa 100 kV) ay na-convert sa bremsstrahlung energy.

Ang paggamit ng X-ray sa medisina ay batay sa mga batas ng pagsipsip ng X-ray sa pamamagitan ng bagay. Ang pagsipsip ng X-ray radiation ay ganap na independiyente sa mga optical na katangian ng absorber substance. Walang kulay at transparent na lead glass, na ginagamit upang protektahan ang mga tauhan sa mga x-ray room, halos ganap na sumisipsip ng x-ray. Sa kabaligtaran, ang isang sheet ng papel na hindi transparent sa liwanag ay hindi nagpapahina sa x-ray.

Ang intensity ng isang homogenous (i.e., isang tiyak na wavelength) X-ray beam na dumadaan sa isang absorber layer ay bumababa ayon sa exponential law (e-x), kung saan ang e ay ang base ng natural logarithms (2.718), at ang exponent x ay katumbas ng ang produkto ng mass attenuation coefficient (μ /p) cm 2 /g bawat kapal ng absorber sa g/cm 2 (dito ang p ay ang density ng substance sa g/cm 3). Ang attenuation ng X-ray radiation ay nangyayari dahil sa parehong scattering at absorption. Alinsunod dito, ang mass attenuation coefficient ay ang kabuuan ng mass absorption at scattering coefficient. Ang mass absorption coefficient ay tumataas nang husto sa pagtaas ng atomic number (Z) ng absorber (proporsyonal sa Z3 o Z5) at sa pagtaas ng wavelength (proporsyonal sa λ3). Ang pag-asa na ito sa haba ng daluyong ay sinusunod sa loob ng mga banda ng pagsipsip, sa mga hangganan kung saan tumalon ang koepisyent na nagpapakita.

Ang mass scattering coefficient ay tumataas sa pagtaas ng atomic number ng substance. Sa λ≥0.3Å ang scattering coefficient ay hindi nakasalalay sa wavelength, sa λ<0,ЗÅ он уменьшается с уменьшением λ.

Ang pagbaba sa mga koepisyent ng pagsipsip at pagkakalat na may pagbaba ng haba ng daluyong ay nagdudulot ng pagtaas sa lakas ng pagtagos ng X-ray radiation. Ang koepisyent ng mass absorption para sa buto [ang pagkuha ay higit sa lahat dahil sa Ca 3 (PO 4) 2 ] ay halos 70 beses na mas malaki kaysa sa malambot na tisyu, kung saan ang pag-uptake ay higit sa lahat dahil sa tubig. Ito ay nagpapaliwanag kung bakit ang anino ng mga buto ay namumukod-tangi nang husto laban sa background ng malambot na tissue sa radiographs.

Ang pagpapalaganap ng isang hindi pantay na X-ray beam sa pamamagitan ng anumang daluyan, kasama ang pagbawas sa intensity, ay sinamahan ng isang pagbabago sa spectral na komposisyon at isang pagbabago sa kalidad ng radiation: ang mahabang alon na bahagi ng spectrum ay hinihigop sa isang mas malawak na lawak kaysa sa maikling alon na bahagi, ang radiation ay nagiging mas pare-pareho. Ang pag-filter sa long-wave na bahagi ng spectrum ay nagbibigay-daan, sa panahon ng X-ray therapy ng mga sugat na matatagpuan malalim sa katawan ng tao, na mapabuti ang ratio sa pagitan ng malalim at pang-ibabaw na dosis (tingnan ang X-ray filter). Upang makilala ang kalidad ng isang inhomogeneous beam ng X-ray, ang konsepto ng "half-attenuation layer (L)" ay ginagamit - isang layer ng substance na nagpapahina sa radiation ng kalahati. Ang kapal ng layer na ito ay depende sa boltahe sa tubo, ang kapal at materyal ng filter. Upang sukatin ang mga layer ng half-attenuation, ginagamit ang cellophane (hanggang sa 12 keV energy), aluminum (20-100 keV), copper (60-300 keV), lead at copper (>300 keV). Para sa mga X-ray na nabuo sa mga boltahe na 80-120 kV, ang 1 mm ng tanso ay katumbas ng kapasidad ng pag-filter sa 26 mm ng aluminyo, ang 1 mm ng tingga ay katumbas ng 50.9 mm ng aluminyo.

Ang pagsipsip at pagkalat ng X-ray radiation ay dahil sa mga katangian ng corpuscular nito; Ang X-ray radiation ay nakikipag-ugnayan sa mga atomo bilang isang stream ng corpuscles (particles) - mga photon, na ang bawat isa ay may isang tiyak na enerhiya (inversely proportional sa wavelength ng X-ray radiation). Ang hanay ng enerhiya ng mga X-ray photon ay 0.05-500 keV.

Ang pagsipsip ng X-ray radiation ay dahil sa photoelectric effect: ang pagsipsip ng photon ng electron shell ay sinamahan ng ejection ng electron. Ang atom ay nasasabik at, bumabalik sa ground state, naglalabas ng katangiang radiation. Dinadala ng emitted photoelectron ang lahat ng enerhiya ng photon (bawas ang nagbubuklod na enerhiya ng electron sa atom).

Ang X-ray scattering ay sanhi ng mga electron sa scattering medium. Ang pagkakaiba ay ginawa sa pagitan ng classical scattering (ang wavelength ng radiation ay hindi nagbabago, ngunit ang direksyon ng propagation ay nagbabago) at scattering na may pagbabago sa wavelength - ang Compton effect (ang wavelength ng scattered radiation ay mas malaki kaysa sa incident radiation. ). Sa huling kaso, ang photon ay kumikilos tulad ng isang gumagalaw na bola, at ang pagkalat ng mga photon ay nangyayari, ayon sa makasagisag na pagpapahayag ni Comton, tulad ng paglalaro ng bilyar na may mga photon at electron: ang pagbangga sa isang electron, ang photon ay naglilipat ng bahagi ng enerhiya nito dito at nakakalat, na may mas kaunting enerhiya (ayon dito, ang wavelength ng nakakalat na radiation ay tumataas), isang electron ang lumilipad palabas ng atom na may recoil energy (ang mga electron na ito ay tinatawag na Compton electron, o recoil electron). Ang pagsipsip ng enerhiya ng X-ray ay nangyayari sa panahon ng pagbuo ng mga pangalawang electron (Compton at photoelectrons) at ang paglipat ng enerhiya sa kanila. Ang enerhiya ng X-ray radiation na inilipat sa isang unit mass ng isang substance ay tumutukoy sa absorbed dose ng X-ray radiation. Ang yunit ng dosis na ito na 1 rad ay tumutugma sa 100 erg/g. Dahil sa hinihigop na enerhiya, ang isang bilang ng mga pangalawang proseso ay nangyayari sa absorber substance, na mahalaga para sa X-ray dosimetry, dahil nasa kanila ang mga pamamaraan para sa pagsukat ng X-ray radiation. (tingnan ang Dosimetry).

Ang lahat ng mga gas at maraming likido, semiconductor at dielectric ay nagdaragdag ng electrical conductivity kapag nalantad sa X-ray. Ang kondaktibiti ay napansin ng pinakamahusay na mga materyales sa insulating: paraffin, mika, goma, amber. Ang pagbabago sa kondaktibiti ay sanhi ng ionization ng medium, ibig sabihin, ang paghihiwalay ng mga neutral na molekula sa positibo at negatibong mga ion (ang ionization ay ginawa ng mga pangalawang electron). Ang ionization sa hangin ay ginagamit upang matukoy ang X-ray exposure dose (dosis sa hangin), na sinusukat sa roentgens (tingnan ang Ionizing Radiation Doses). Sa isang dosis ng 1 r, ang hinihigop na dosis sa hangin ay 0.88 rad.

Sa ilalim ng impluwensya ng X-ray radiation, bilang isang resulta ng paggulo ng mga molekula ng isang sangkap (at sa panahon ng recombination ng mga ions), sa maraming mga kaso ang isang nakikitang glow ng sangkap ay nasasabik. Sa mataas na intensity ng X-ray radiation, ang isang nakikitang glow ay sinusunod sa hangin, papel, paraffin, atbp. (maliban sa mga metal). Ang pinakamataas na ani ng nakikitang luminescence ay ibinibigay ng mga crystalline phosphor gaya ng Zn·CdS·Ag-phosphorus at iba pang ginagamit para sa mga fluoroscopy screen.

Sa ilalim ng impluwensya ng x-ray radiation, ang iba't ibang mga proseso ng kemikal ay maaari ding mangyari sa isang sangkap: agnas ng mga silver halide compound (isang photographic effect na ginagamit sa x-ray photography), agnas ng tubig at may tubig na solusyon ng hydrogen peroxide, mga pagbabago sa mga katangian. ng celluloid (paglabo at paglabas ng camphor), paraffin (paglalabo at pagpapaputi) .

Bilang resulta ng kumpletong conversion, ang lahat ng enerhiya na hinihigop ng chemically inert substance, ang x-ray radiation, ay na-convert sa init. Ang pagsukat ng napakaliit na halaga ng init ay nangangailangan ng mga napaka-sensitibong pamamaraan, ngunit ito ang pangunahing paraan para sa ganap na pagsukat ng X-ray radiation.

Ang mga pangalawang biological na epekto mula sa pagkakalantad sa x-ray radiation ay ang batayan ng medikal na x-ray therapy (tingnan). Ang X-ray radiation, na ang quanta ay 6-16 keV (epektibong wavelength mula 2 hanggang 5 Å), ay halos ganap na hinihigop ng tissue ng balat ng katawan ng tao; ang mga ito ay tinatawag na boundary rays, o kung minsan ay Bucca's rays (tingnan ang Bucca's rays). Para sa malalim na X-ray therapy, ginagamit ang hard filtered radiation na may mabisang energy quanta mula 100 hanggang 300 keV.

Ang biological na epekto ng X-ray radiation ay dapat isaalang-alang hindi lamang sa panahon ng X-ray therapy, kundi pati na rin sa panahon ng X-ray diagnostics, pati na rin sa lahat ng iba pang mga kaso ng pakikipag-ugnay sa X-ray radiation na nangangailangan ng paggamit ng proteksyon sa radiation. (tingnan).

Ang modernong medikal na diagnosis at paggamot ng ilang mga sakit ay hindi maiisip nang walang mga aparato na gumagamit ng mga katangian ng x-ray radiation. Ang pagkatuklas ng mga X-ray ay naganap mahigit 100 taon na ang nakalilipas, ngunit kahit ngayon ay patuloy ang trabaho sa paglikha ng mga bagong pamamaraan at kagamitan upang mabawasan ang mga negatibong epekto ng radiation sa katawan ng tao.

Sino ang nakatuklas ng X-ray at paano?

Sa ilalim ng mga natural na kondisyon, ang mga X-ray flux ay bihira at ibinubuga lamang ng ilang radioactive isotopes. Ang X-ray o X-ray ay natuklasan lamang noong 1895 ng German scientist na si Wilhelm Röntgen. Ang pagtuklas na ito ay nangyari sa pamamagitan ng pagkakataon, sa panahon ng isang eksperimento upang pag-aralan ang pag-uugali ng mga light ray sa mga kondisyon na papalapit sa isang vacuum. Ang eksperimento ay nagsasangkot ng isang cathode gas-discharge tube na may pinababang presyon at isang fluorescent screen, na sa bawat oras ay nagsimulang kumikinang sa sandaling ang tubo ay nagsimulang gumana.

Interesado sa kakaibang epekto, nagsagawa si Roentgen ng isang serye ng mga pag-aaral na nagpapakita na ang nagresultang radiation, na hindi nakikita ng mata, ay may kakayahang tumagos sa iba't ibang mga hadlang: papel, kahoy, salamin, ilang mga metal, at maging sa pamamagitan ng katawan ng tao. Sa kabila ng kakulangan ng pag-unawa sa mismong kalikasan ng kung ano ang nangyayari, kung ang ganitong kababalaghan ay sanhi ng pagbuo ng isang stream ng hindi kilalang mga particle o alon, ang sumusunod na pattern ay nabanggit - ang radiation ay madaling dumaan sa malambot na mga tisyu ng katawan, at mas mahirap sa pamamagitan ng matitigas na nabubuhay na mga tisyu at hindi nabubuhay na mga sangkap.

Hindi si Roentgen ang unang nag-aral ng hindi pangkaraniwang bagay na ito. Noong kalagitnaan ng ika-19 na siglo, ang mga katulad na posibilidad ay ginalugad ng Frenchman na si Antoine Mason at ng Englishman na si William Crookes. Gayunpaman, si Roentgen ang unang nag-imbento ng isang cathode tube at isang indicator na maaaring magamit sa medisina. Siya ang unang naglathala ng isang gawaing pang-agham, na nakakuha sa kanya ng titulo ng unang Nobel laureate sa mga physicist.

Noong 1901, nagsimula ang isang mabungang pakikipagtulungan sa pagitan ng tatlong siyentipiko, na naging mga founding father ng radiology at radiology.

Mga katangian ng X-ray

Ang X-ray ay isang bahagi ng pangkalahatang spectrum ng electromagnetic radiation. Ang wavelength ay nasa pagitan ng gamma at ultraviolet rays. Ang X-ray ay may lahat ng karaniwang katangian ng alon:

• diffraction;
• repraksyon;
• panghihimasok;
• bilis ng pagpapalaganap (ito ay katumbas ng liwanag).

Upang artipisyal na makabuo ng flux ng X-ray, ginagamit ang mga espesyal na device - X-ray tubes. Ang X-ray radiation ay nangyayari dahil sa pakikipag-ugnay ng mabilis na mga electron mula sa tungsten na may mga sangkap na sumingaw mula sa mainit na anode. Laban sa background ng pakikipag-ugnayan, lumilitaw ang mga electromagnetic wave na may maikling haba, na matatagpuan sa spectrum mula 100 hanggang 0.01 nm at sa hanay ng enerhiya na 100-0.1 MeV. Kung ang wavelength ng mga sinag ay mas mababa sa 0.2 nm, ito ay hard radiation; kung ang wavelength ay mas malaki kaysa sa halagang ito, ang mga ito ay tinatawag na malambot na X-ray.

Mahalaga na ang kinetic energy na nagmumula sa contact ng mga electron at ang anode substance ay 99% na na-convert sa init na enerhiya at 1% lamang ang X-ray.

X-ray radiation – bremsstrahlung at katangian

Ang X-radiation ay isang superposisyon ng dalawang uri ng ray - bremsstrahlung at katangian. Ang mga ito ay nabuo sa tubo nang sabay-sabay. Samakatuwid, ang X-ray irradiation at ang mga katangian ng bawat partikular na X-ray tube - ang radiation spectrum nito - ay nakasalalay sa mga indicator na ito at kumakatawan sa kanilang overlap.

Ang Bremsstrahlung o tuloy-tuloy na X-ray ay ang resulta ng pagbabawas ng bilis ng mga electron na sumingaw mula sa isang tungsten filament.

Ang mga katangian o linya ng X-ray ray ay nabuo sa sandali ng muling pagsasaayos ng mga atomo ng sangkap ng anode ng X-ray tube. Ang haba ng daluyong ng mga katangian na sinag ay direktang nakasalalay sa atomic na numero ng elemento ng kemikal na ginamit upang gawin ang anode ng tubo.

Ang mga nakalistang katangian ng X-ray ay nagpapahintulot sa kanila na magamit sa pagsasanay:

• invisibility sa ordinaryong mga mata;
• mataas na kakayahang tumagos sa pamamagitan ng mga nabubuhay na tisyu at hindi nabubuhay na mga materyales na hindi nagpapadala ng mga sinag ng nakikitang spectrum;
• epekto ng ionization sa mga istrukturang molekular.

Mga prinsipyo ng X-ray imaging

Ang mga katangian ng X-ray kung saan nakabatay ang imaging ay ang kakayahang mabulok o maging sanhi ng glow ng ilang mga substance.

Ang X-ray irradiation ay nagdudulot ng fluorescent glow sa cadmium at zinc sulfides - berde, at sa calcium tungstate - asul. Ginagamit ang property na ito sa mga medikal na x-ray imaging technique at pinatataas din ang functionality ng mga x-ray screen.

Ang photochemical effect ng X-ray sa mga photosensitive silver halide na materyales (exposure) ay nagbibigay-daan para sa mga diagnostic - pagkuha ng X-ray na mga litrato. Ginagamit din ang property na ito kapag sinusukat ang kabuuang dosis na natanggap ng mga laboratory assistant sa mga X-ray room. Ang mga body dosimeter ay naglalaman ng mga espesyal na sensitibong tape at indicator. Ang ionizing effect ng X-ray radiation ay ginagawang posible upang matukoy ang mga katangian ng husay ng mga resultang X-ray.

Ang isang solong pagkakalantad sa radiation mula sa maginoo na X-ray ay nagpapataas ng panganib ng kanser sa pamamagitan lamang ng 0.001%.

Mga lugar kung saan ginagamit ang X-ray

Ang paggamit ng X-ray ay pinahihintulutan sa mga sumusunod na industriya:

1. Kaligtasan. Mga nakatigil at portable na aparato para sa pag-detect ng mga mapanganib at ipinagbabawal na bagay sa mga paliparan, customs o sa mga mataong lugar.
2. Industriya ng kemikal, metalurhiya, arkeolohiya, arkitektura, konstruksyon, gawaing pagpapanumbalik - upang makita ang mga depekto at magsagawa ng pagsusuri sa kemikal ng mga sangkap.
3. Astronomy. Tumutulong upang obserbahan ang mga cosmic na katawan at phenomena gamit ang X-ray telescope.
4. Industriya ng militar. Upang bumuo ng mga armas ng laser.

Ang pangunahing aplikasyon ng X-ray radiation ay nasa medikal na larangan. Ngayon, ang seksyon ng medikal na radiology ay kinabibilangan ng: radiodiagnosis, radiotherapy (x-ray therapy), radiosurgery. Ang mga medikal na unibersidad ay nagtapos ng mga dalubhasang espesyalista - mga radiologist.

X-Radiation - pinsala at benepisyo, epekto sa katawan

Ang mataas na penetrating power at ionizing effect ng X-ray ay maaaring magdulot ng mga pagbabago sa istruktura ng cell DNA, at samakatuwid ay magdulot ng panganib sa mga tao. Ang pinsala mula sa x-ray ay direktang proporsyonal sa dosis ng radiation na natanggap. Ang iba't ibang mga organo ay tumutugon sa radiation sa iba't ibang antas. Ang pinaka-madaling kapitan ay kinabibilangan ng:

• bone marrow at bone tissue;
• lens ng mata;
• thyroid;
• mammary at reproductive glands;
• tissue sa baga.

Ang hindi makontrol na paggamit ng X-ray irradiation ay maaaring maging sanhi ng nababaligtad at hindi maibabalik na mga pathology.

Mga kahihinatnan ng X-ray irradiation:

• pinsala sa utak ng buto at ang paglitaw ng mga pathologies ng hematopoietic system - erythrocytopenia, thrombocytopenia, leukemia;
• pinsala sa lens, na may kasunod na pag-unlad ng mga katarata;
• cellular mutations na minana;
• pag-unlad ng kanser;
• pagtanggap ng radiation burns;
• pag-unlad ng radiation sickness.

Mahalaga! Hindi tulad ng mga radioactive substance, ang X-ray ay hindi naiipon sa mga tisyu ng katawan, na nangangahulugan na ang X-ray ay hindi kailangang alisin sa katawan. Ang nakakapinsalang epekto ng X-ray radiation ay nagtatapos kapag ang medikal na aparato ay naka-off.

Ang paggamit ng X-ray radiation sa gamot ay pinahihintulutan hindi lamang para sa diagnostic (traumatology, dentistry), kundi pati na rin para sa mga therapeutic purpose:

• Ang X-ray sa maliliit na dosis ay nagpapasigla ng metabolismo sa mga buhay na selula at tisyu;
• ang ilang mga limitadong dosis ay ginagamit para sa paggamot ng oncological at benign neoplasms.

Mga pamamaraan para sa pag-diagnose ng mga pathology gamit ang X-ray

Kasama sa radiodiagnostics ang mga sumusunod na pamamaraan:

1. Ang Fluoroscopy ay isang pag-aaral kung saan ang isang imahe ay nakuha sa isang fluorescent screen sa real time. Kasama ang klasikong pagkuha ng isang imahe ng isang bahagi ng katawan sa real time, ngayon ay may mga X-ray television transillumination na teknolohiya - ang imahe ay inililipat mula sa isang fluorescent screen sa isang monitor ng telebisyon na matatagpuan sa isa pang silid. Maraming mga digital na pamamaraan ang binuo para sa pagproseso ng nagresultang imahe, na sinusundan ng paglilipat nito mula sa screen patungo sa papel.
2. Ang Fluorography ay ang pinakamurang paraan ng pagsusuri sa mga organo ng dibdib, na binubuo ng pagkuha ng isang pinababang-scale na imahe na 7x7 cm. Sa kabila ng posibilidad ng pagkakamali, ito ang tanging paraan upang magsagawa ng mass taunang pagsusuri ng populasyon. Ang pamamaraan ay hindi mapanganib at hindi nangangailangan ng pag-alis ng natanggap na dosis ng radiation mula sa katawan.
3. Ang radiography ay ang paggawa ng buod na imahe sa pelikula o papel upang linawin ang hugis ng isang organ, posisyon o tono nito. Maaaring gamitin upang masuri ang peristalsis at ang kondisyon ng mga mucous membrane. Kung mayroong isang pagpipilian, kung gayon sa mga modernong X-ray na aparato ay hindi dapat ibigay ang kagustuhan sa mga digital na aparato, kung saan ang x-ray flux ay maaaring mas mataas kaysa sa mga lumang aparato, ngunit sa mga mababang dosis na X-ray na aparato na may direktang flat semiconductor mga detektor. Pinapayagan ka nitong bawasan ang pagkarga sa katawan ng 4 na beses.
4. Ang computed X-ray tomography ay isang pamamaraan na gumagamit ng X-ray upang makuha ang kinakailangang bilang ng mga larawan ng mga seksyon ng isang napiling organ. Sa maraming uri ng modernong CT device, ang low-dose high-resolution computed tomographs ay ginagamit para sa isang serye ng paulit-ulit na pag-aaral.

Radiotherapy

Ang X-ray therapy ay isang lokal na paraan ng paggamot. Kadalasan, ang paraan ay ginagamit upang sirain ang mga selula ng kanser. Dahil ang epekto ay maihahambing sa surgical removal, ang paraan ng paggamot na ito ay madalas na tinatawag na radiosurgery.

Ngayon, ang paggamot sa x-ray ay isinasagawa sa mga sumusunod na paraan:

1. Panlabas (proton therapy) - isang radiation beam ang pumapasok sa katawan ng pasyente mula sa labas.
2. Panloob (brachytherapy) - ang paggamit ng mga radioactive na kapsula sa pamamagitan ng pagtatanim ng mga ito sa katawan, paglalagay sa kanila ng mas malapit sa cancerous na tumor. Ang kawalan ng ganitong paraan ng paggamot ay hanggang sa maalis ang kapsula sa katawan, ang pasyente ay kailangang ihiwalay.

Ang mga pamamaraan na ito ay banayad, at ang kanilang paggamit ay mas mainam kaysa sa chemotherapy sa ilang mga kaso. Ang katanyagan na ito ay dahil sa ang katunayan na ang mga sinag ay hindi maipon at hindi nangangailangan ng pag-alis mula sa katawan; mayroon silang isang pumipili na epekto, nang hindi naaapektuhan ang iba pang mga selula at tisyu.

Ligtas na limitasyon sa pagkakalantad sa X-ray

Ang tagapagpahiwatig na ito ng pamantayan ng pinahihintulutang taunang pagkakalantad ay may sariling pangalan - genetically significant equivalent dose (GSD). Walang malinaw na quantitative value ang indicator na ito.

1. Ang tagapagpahiwatig na ito ay nakasalalay sa edad ng pasyente at pagnanais na magkaroon ng mga anak sa hinaharap.
2. Depende kung aling mga organo ang sinuri o ginagamot.
3. Ang GZD ay naiimpluwensyahan ng antas ng natural na radioactive background sa rehiyon kung saan nakatira ang isang tao.

Ngayon ang mga sumusunod na karaniwang pamantayan ng GZD ay may bisa:

• ang antas ng pagkakalantad mula sa lahat ng mga mapagkukunan, maliban sa mga medikal, at nang hindi isinasaalang-alang ang natural na background radiation - 167 mrem bawat taon;
• ang pamantayan para sa isang taunang medikal na pagsusuri ay hindi mas mataas sa 100 mrem bawat taon;
• ang kabuuang ligtas na halaga ay 392 mrem bawat taon.

Ang X-ray radiation ay hindi nangangailangan ng pag-alis mula sa katawan, at mapanganib lamang sa kaso ng matinding at matagal na pagkakalantad. Ang mga modernong kagamitang medikal ay gumagamit ng mababang-enerhiya na pag-iilaw ng maikling tagal, kaya ang paggamit nito ay itinuturing na medyo hindi nakakapinsala.