fotoelektrik effekt

hv ³ A va

foton so'riladi, e - atomdan ajraladi - ionlanish

hv \u003d A va + E gacha

atom A fotonning yutilishidan hayajonlangan, R - rentgen nurlari lyuminessensiyasi

nomuvofiq tarqalish

hv » A va

hv \u003d hv "+ A va + E gacha

fotoelektrik effektdagi ikkilamchi jarayonlar

Guruch. 3 Rentgen nurlarining moddalar bilan o'zaro ta'sir qilish mexanizmlari

Tibbiyotda rentgen nurlaridan foydalanishning fizik asoslari

Rentgen nurlari jismga tushganda, u sirtdan biroz aks etadi, lekin asosan chuqurga o'tadi, qisman so'riladi va tarqaladi va qisman o'tadi.

Zaiflashish qonuni.

Rentgen nurlari oqimi moddada quyidagi qonunga muvofiq zaiflashadi:

F \u003d F 0 e - m × x (6)

qayerda m - chiziqli susaytiruvchi omil, Bu asosan moddaning zichligiga bog'liq. U kogerent sochilishga mos keladigan uchta hadning yig'indisiga teng m 1, kogerent m 2 va fotoelektrik effekt m 3:

m \u003d m 1 + m 2 + m 3. (7)

Har bir atamaning hissasi foton energiyasi bilan belgilanadi. Quyida yumshoq to'qimalar (suv) uchun ushbu jarayonlarning nisbati keltirilgan.

rohatlaning massa zaiflashuv koeffitsienti, bu moddaning zichligiga bog'liq emas r :

m m = m / r. (8)

Massaning zaiflashuv koeffitsienti foton energiyasiga va yutuvchi moddaning atom raqamiga bog'liq:

m m = k l 3 Z 3. (to'qqiz)

Suyak va yumshoq to'qimalarning massa susayish koeffitsientlari (suv) farq qiladi: m m suyak / m m suv = 68.

Agar rentgen nurlari yo'liga bir jinsli bo'lmagan jism joylashtirilsa va uning oldiga lyuminestsent ekran qo'yilsa, u holda bu jism nurlanishni o'ziga singdirib, susaytirib, ekranda soya hosil qiladi. Ushbu soyaning tabiatiga ko'ra, jismlarning shakli, zichligi, tuzilishi va ko'p hollarda tabiatini hukm qilish mumkin. Bular. turli to'qimalar tomonidan rentgen nurlanishining yutilishida sezilarli farq ichki organlarning tasvirini soya proektsiyasida ko'rish imkonini beradi.

Agar o'rganilayotgan organ va uning atrofidagi to'qimalar rentgen nurlarini teng ravishda susaytirsa, kontrastli vositalar qo'llaniladi. Masalan, oshqozon va ichakni bariy sulfatning shilimshiq massasi bilan to'ldirish ( BaS 0 4), siz ularning soyali tasvirini ko'rishingiz mumkin (zaiflash koeffitsientlari nisbati 354).

Tibbiyotda foydalaning.

Tibbiyotda diagnostika uchun 60 dan 100-120 keV gacha foton energiyasiga ega rentgen nurlanishi va terapiya uchun 150-200 keV ishlatiladi.

Rentgen diagnostikasi – Tanani rentgen nurlari bilan transilluminatsiya qilish orqali kasalliklarni aniqlash.

Rentgen diagnostikasi turli xil variantlarda qo'llaniladi, ular quyida keltirilgan.

1. Ftoroskopiya bilan rentgen trubkasi bemorning orqasida joylashgan. Uning oldida lyuminestsent ekran joylashgan. Ekranda soya (ijobiy) tasvir mavjud. Har bir alohida holatda nurlanishning mos qattiqligi yumshoq to'qimalardan o'tishi uchun tanlanadi, lekin zich bo'lganlar tomonidan etarli darajada so'riladi. Aks holda, bir xil soya olinadi. Ekranda yurak, qovurg'alar qorong'i, o'pkalar engil ko'rinadi.

2. Rentgenografiya qachon ob'ekt maxsus fotografik emulsiyaga ega bo'lgan plyonkani o'z ichiga olgan kassetaga joylashtiriladi. Rentgen trubkasi ob'ekt ustiga o'rnatiladi. Olingan rentgenogramma salbiy tasvirni beradi, ya'ni. transilluminatsiya paytida kuzatilgan rasmdan farqli o'laroq. Ushbu usulda tasvirning ravshanligi (1) ga qaraganda ko'proq, shuning uchun transilluminatsiya paytida ko'rish qiyin bo'lgan tafsilotlar kuzatiladi.

Ushbu usulning istiqbolli varianti rentgen nuridir tomografiya va "mashina versiyasi" - kompyuter tomografiya.

3. floroskopiya bilan, Nozik kichik formatli plyonkada katta ekrandagi tasvir o'rnatiladi. Ko'rilayotganda rasmlar maxsus lupada tekshiriladi.

Rentgen terapiyasi - malign shishlarni yo'q qilish uchun rentgen nurlaridan foydalanish.

Radiatsiyaning biologik ta'siri hayotiy faoliyatni, ayniqsa tez ko'payadigan hujayralarni buzishdir.

KOMPYUTER TOMOGRAFIYASI (KT)

X-nurli kompyuter tomografiyasi usuli tasvirni qayta tiklashga asoslanganbemor tanasining ma'lum bir qismini turli burchaklarda qilingan ushbu bo'limning ko'p sonli rentgen proyeksiyalarini ro'yxatga olish orqali. Ushbu proektsiyalarni qayd qiluvchi sensorlardan olingan ma'lumotlar maxsus dasturga muvofiq kompyuterga kiradi hisoblab chiqadi tarqatish qattiq namuna hajmitekshirilgan bo'limda va uni displey ekranida aks ettiradi. Olingan rasmbemor tanasining bo'limi ajoyib ravshanlik va yuqori ma'lumot mazmuni bilan ajralib turadi. Dastur sizga imkon beradio'sish tasvir kontrasti ichida o'nlab va hatto yuzlab marta. Bu usulning diagnostika imkoniyatlarini kengaytiradi.

Zamonaviy stomatologiyada videograflar (raqamli rentgen tasvirini qayta ishlashga ega qurilmalar).

Stomatologiyada rentgen tekshiruvi asosiy diagnostika usuli hisoblanadi. Biroq, rentgen diagnostikasining bir qator an'anaviy tashkiliy va texnik xususiyatlari uni bemor uchun ham, stomatologiya klinikalari uchun ham qulay emas. Bu, birinchi navbatda, bemorning ionlashtiruvchi nurlanish bilan aloqa qilish zarurati, bu ko'pincha tanaga sezilarli radiatsiya yukini keltirib chiqaradi, shuningdek, fotoprosesga bo'lgan ehtiyoj va shuning uchun fotoreagentlarga bo'lgan ehtiyoj, shu jumladan toksik bo'lganlar. Bu, nihoyat, katta hajmli arxiv, og'ir papkalar va rentgen plyonkalari bo'lgan konvertlar.

Bundan tashqari, stomatologiyaning hozirgi rivojlanish darajasi inson ko'zining rentgenogrammalarini sub'ektiv baholashni etarli darajada emas. Ma'lum bo'lishicha, rentgen tasvirida mavjud bo'lgan turli xil kulrang soyalardan ko'z faqat 64 tasini sezadi.

Shubhasiz, minimal nurlanish ta'sirida dentoalveolyar tizimning qattiq to'qimalarining aniq va batafsil tasvirini olish uchun boshqa echimlar kerak. Qidiruv radiografik tizimlar, videograflar - raqamli rentgenografiya tizimlari deb ataladigan narsalarni yaratishga olib keldi.

Texnik tafsilotlarsiz bunday tizimlarning ishlash printsipi quyidagicha. Rentgen nurlanishi ob'ekt orqali fotosensitiv plyonkaga emas, balki maxsus intraoral sensorga (maxsus elektron matritsa) kiradi. Matritsadan mos keladigan signal uni raqamli shaklga aylantiradigan va kompyuterga ulangan raqamlash qurilmasiga (analog-raqamli konvertor, ADC) uzatiladi. Maxsus dasturiy ta'minot kompyuter ekranida rentgen tasvirini tuzadi va uni qayta ishlash, qattiq yoki moslashuvchan xotira tashuvchisida (qattiq disk, floppi disklar) saqlash, fayl sifatida rasm sifatida chop etish imkonini beradi.

Raqamli tizimda rentgen tasviri turli xil raqamli kulrang qiymatlarga ega bo'lgan nuqtalar to'plamidir. Dastur tomonidan taqdim etilgan ma'lumotlar displeyini optimallashtirish nisbatan past nurlanish dozasida yorqinlik va kontrast bo'yicha optimal ramka olish imkonini beradi.

Masalan, firmalar tomonidan yaratilgan zamonaviy tizimlarda Trophy (Frantsiya) yoki Schick (AQSh) ramka hosil qilishda 4096 kul rangdan foydalaniladi, ta'sir qilish vaqti o'rganilayotgan ob'ektga bog'liq va o'rtacha soniyaning yuzdan - o'ndan bir qismini tashkil qiladi, filmga nisbatan radiatsiya ta'sirini kamaytirish - intraoral tizimlar uchun 90% gacha, panoramali videograflar uchun 70% gacha.

Tasvirlarni qayta ishlashda videograflar quyidagilarga ruxsat beradi:

1. Ijobiy va salbiy tasvirlarni, noto'g'ri rangli tasvirlarni, bo'rttirma tasvirlarni oling.

2. Kontrastni oshiring va rasmga qiziqish maydonini kattalashtiring.

3. Tish to'qimalari va suyak tuzilmalari zichligidagi o'zgarishlarni baholash, kanallarni to'ldirishning bir xilligini nazorat qilish.

4. In endodontiya har qanday egrilik kanalining uzunligini aniqlash, jarrohlikda esa 0,1 mm aniqlik bilan implant o'lchamini tanlash.

5. Noyob tizim karies detektori rasmni tahlil qilishda sun'iy intellekt elementlari bilan dog' bosqichida, ildiz kariesida va yashirin kariesda kariesni aniqlash imkonini beradi.

* « (3) formuladagi F" chiqarilayotgan to'lqin uzunliklarining butun diapazonini bildiradi va ko'pincha "Integral energiya oqimi" deb ataladi.

Rentgen nurlanishi (rentgen nurlari bilan sinonim) to'lqin uzunligining keng diapazoniga ega (8 · 10 -6 dan 10 -12 sm gacha). Rentgen nurlanishi zaryadlangan zarralar, ko'pincha elektronlar, modda atomlarining elektr maydonida sekinlashganda sodir bo'ladi. Olingan kvantlar har xil energiyaga ega va uzluksiz spektr hosil qiladi. Bunday spektrdagi maksimal foton energiyasi tushayotgan elektronlar energiyasiga teng. In (qarang) rentgen kvantlarining kiloelektron-voltlarda ifodalangan maksimal energiyasi son jihatdan kolbaga qo'llaniladigan kuchlanishning kilovoltlarda ifodalangan kattaligiga teng. Moddadan o'tayotganda rentgen nurlari uning atomlarining elektronlari bilan o'zaro ta'sir qiladi. 100 keV gacha energiyaga ega rentgen kvantlari uchun o'zaro ta'sirning eng xarakterli turi fotoelektrik effekt hisoblanadi. Bunday o'zaro ta'sir natijasida kvant energiyasi atom qobig'idan elektronni tortib olishga va unga kinetik energiya berishga to'liq sarflanadi. X-nurlari kvantining energiyasi ortishi bilan fotoelektr effektining ehtimoli kamayadi va kvantlarning erkin elektronlarga tarqalishi jarayoni ustun bo'ladi - Kompton effekti. Bunday o'zaro ta'sir natijasida ikkilamchi elektron ham hosil bo'ladi va qo'shimcha ravishda kvant birlamchi kvant energiyasidan past energiya bilan uchib chiqadi. Agar rentgen kvantining energiyasi bir megaelektron-voltdan oshsa, elektron va pozitron hosil bo'ladigan juftlik effekti paydo bo'lishi mumkin (qarang). Binobarin, moddadan o'tayotganda rentgen nurlanishining energiyasi kamayadi, ya'ni uning intensivligi pasayadi. Bu holda kam energiyali kvantlarning so‘rilish ehtimoli ko‘proq bo‘lgani uchun rentgen nurlanishi yuqori energiyali kvantlar bilan boyitiladi. Rentgen nurlanishining bu xususiyati kvantlarning o'rtacha energiyasini oshirish, ya'ni uning qattiqligini oshirish uchun ishlatiladi. Rentgen nurlanishining qattiqligining ortishiga maxsus filtrlar yordamida erishiladi (qarang). Rentgen nurlanishi rentgen diagnostikasi uchun ishlatiladi (qarang) va (qarang). Shuningdek qarang: Ionlashtiruvchi nurlanish.

Rentgen nurlanishi (sinonimi: rentgen nurlari, rentgen nurlari) - to'lqin uzunligi 250 dan 0,025 A gacha bo'lgan kvant elektromagnit nurlanish (yoki energiya kvantlari 5 10 -2 dan 5 10 2 keV gacha). 1895 yilda V.K.Rentgen tomonidan kashf etilgan. Energetik kvantlari 500 keV dan ortiq bo'lgan rentgen nurlariga tutashgan elektromagnit nurlanishning spektral hududi gamma nurlanish deb ataladi (qarang); energiya kvantlari 0,05 keV dan past bo'lgan nurlanish ultrabinafsha nurlanishdir (qarang).

Shunday qilib, radioto'lqinlar va ko'rinadigan yorug'likni o'z ichiga olgan elektromagnit nurlanishning keng spektrining nisbatan kichik qismini ifodalovchi rentgen nurlanishi, har qanday elektromagnit nurlanish kabi, yorug'lik tezligida (vakuumda taxminan 300 ming km / s) tarqaladi. ) va to'lqin uzunligi l (bir tebranish davrida nurlanish tarqaladigan masofa) bilan tavsiflanadi. Rentgen nurlanishi bir qator boshqa to'lqin xususiyatlariga ham ega (sinishi, interferentsiyasi, diffraktsiyasi), lekin ularni kuzatish uzoqroq to'lqinli nurlanishga qaraganda ancha qiyin: ko'rinadigan yorug'lik, radio to'lqinlar.

Rentgen spektrlari: a1 - 310 kV kuchlanishdagi uzluksiz bremsstrahlung spektri; a - 250 kV kuchlanishdagi uzluksiz bremsstrahlung spektri, a1 - 1 mm Cu filtrlangan spektr, a2 - 2 mm Cu filtrlangan spektr, b - volfram chizig'ining K-seriyasi.

Rentgen nurlarini yaratish uchun rentgen naychalari qo'llaniladi (qarang), ularda radiatsiya tez elektronlar anod moddasining atomlari bilan o'zaro ta'sirlashganda sodir bo'ladi. Ikki xil rentgen nurlari mavjud: bremsstrahlung va xarakterli. Uzluksiz spektrga ega bo'lgan Bremsstrahlung rentgen nurlanishi oddiy oq nurga o'xshaydi. To'lqin uzunligiga qarab intensivlikning taqsimlanishi (rasm) maksimal bo'lgan egri chiziq bilan ifodalanadi; uzun to'lqinlar yo'nalishi bo'yicha egri chiziq muloyimlik bilan tushadi va qisqa to'lqinlar yo'nalishi bo'yicha u tik va uzluksiz spektrning qisqa to'lqinli chegarasi deb ataladigan ma'lum bir to'lqin uzunligida (l0) uziladi. l0 qiymati trubkadagi kuchlanishga teskari proportsionaldir. Bremsstrahlung tez elektronlarning atom yadrolari bilan o'zaro ta'siridan kelib chiqadi. Bremsstrahlung intensivligi anod oqimining kuchiga, quvur kuchlanishining kvadratiga va anod materialining atom raqamiga (Z) to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir.

Agar rentgen trubkasida tezlashtirilgan elektronlarning energiyasi anod moddasi uchun kritik qiymatdan oshsa (bu energiya ushbu modda uchun muhim bo'lgan Vcr trubka kuchlanishi bilan belgilanadi), u holda xarakterli nurlanish paydo bo'ladi. Xarakterli spektr chiziqli bo'lib, uning spektral chiziqlari K, L, M, N harflari bilan belgilangan qator hosil qiladi.

K seriyasi eng qisqa to'lqin uzunligi, L seriyasi uzunroq to'lqin uzunligi, M va N seriyasi faqat og'ir elementlarda kuzatiladi (K seriyasi uchun volfram Vcr 69,3 kv, L seriyasi uchun - 12,1 kv). Xarakterli nurlanish quyidagicha yuzaga keladi. Tez elektronlar atom elektronlarini ichki qobiqlardan chiqarib yuboradi. Atom hayajonlanadi va keyin asosiy holatga qaytadi. Bunday holda, tashqi, kamroq bog'langan qobiqlardan elektronlar ichki qobiqlarda bo'shatilgan bo'shliqlarni to'ldiradi va atomning qo'zg'alilgan va asosiy holatlardagi energiyalari orasidagi farqga teng energiyaga ega bo'lgan xarakterli nurlanish fotonlari chiqariladi. Bu farq (va shuning uchun fotonning energiyasi) har bir elementga xos bo'lgan ma'lum bir qiymatga ega. Bu hodisa elementlarning rentgen-spektral tahlili asosida yotadi. Rasmda bremsstrahlungning uzluksiz spektri fonida volframning chiziqli spektri ko'rsatilgan.

Rentgen trubkasida tezlashtirilgan elektronlarning energiyasi deyarli butunlay issiqlik energiyasiga aylanadi (bu holda anod kuchli isitiladi), faqat ahamiyatsiz qismi (100 kV ga yaqin kuchlanishda taxminan 1%) bremsstrahlung energiyasiga aylanadi. .

Tibbiyotda rentgen nurlaridan foydalanish rentgen nurlarining moddalar tomonidan yutilish qonunlariga asoslanadi. Rentgen nurlarining yutilishi absorber materialning optik xususiyatlaridan butunlay mustaqildir. X-ray xonalarida xodimlarni himoya qilish uchun ishlatiladigan rangsiz va shaffof qo'rg'oshin oynasi rentgen nurlarini deyarli to'liq o'zlashtiradi. Aksincha, yorug'lik uchun shaffof bo'lmagan qog'oz varag'i rentgen nurlarini susaytirmaydi.

Bir jinsli (ya'ni ma'lum bir to'lqin uzunligi) rentgen nurlarining intensivligi absorber qatlamidan o'tganda, ko'rsatkichli qonunga (sobiq) muvofiq kamayadi, bu erda e - natural logarifmlarning asosi (2.718) va ko'rsatkich x. massa susaytirish koeffitsienti (m / p) sm 2 / g absorber qalinligi g / sm 2 mahsulotiga teng (bu erda p - g / sm 3 dagi moddaning zichligi). Rentgen nurlari ham tarqalish, ham yutilish orqali zaiflashadi. Shunga ko'ra, massa zaiflashuv koeffitsienti massa yutilish va tarqalish koeffitsientlarining yig'indisidir. Massani yutish koeffitsienti absorberning atom raqami (Z) ortishi (Z3 yoki Z5 ga mutanosib) va to'lqin uzunligi ortishi bilan (l3 ga mutanosib) keskin ortadi. To'lqin uzunligiga bu bog'liqlik koeffitsient sakrashni ko'rsatadigan yutilish zonalarida kuzatiladi.

Massaning tarqalish koeffitsienti moddaning atom soni ortishi bilan ortadi. l≥0,3Å uchun tarqalish koeffitsienti to'lqin uzunligiga bog'liq emas, l uchun<0,ЗÅ он уменьшается с уменьшением λ.

To'lqin uzunligining kamayishi bilan yutilish va tarqalish koeffitsientlarining pasayishi rentgen nurlarining kirib borish qobiliyatini oshiradi. Suyaklar uchun massa yutilish koeffitsienti [absorbtsiya asosan Ca 3 (PO 4) 2 ga bog'liq] yumshoq to'qimalarga qaraganda deyarli 70 baravar ko'pdir, bu erda so'rilish asosan suv bilan bog'liq. Bu suyaklarning soyasi yumshoq to'qimalarning fonida rentgenogrammalarda nima uchun keskin ajralib turishini tushuntiradi.

Bir jinsli bo'lmagan rentgen nurlarining har qanday muhit orqali tarqalishi, intensivlikning pasayishi bilan birga, spektral tarkibning o'zgarishi, nurlanish sifatining o'zgarishi bilan birga keladi: spektrning uzun to'lqinli qismi so'riladi. qisqa to'lqinli qismdan ko'ra ko'proq darajada, radiatsiya yanada bir xil bo'ladi. Spektrning uzun to'lqinli qismini filtrlash inson tanasida chuqur joylashgan o'choqlarni rentgen terapiyasi paytida chuqur va sirt dozalari o'rtasidagi nisbatni yaxshilash imkonini beradi (Rentgen filtrlariga qarang). Bir jinsli bo'lmagan rentgen nurlarining sifatini tavsiflash uchun "yarim zaiflashuvchi qatlam (L)" tushunchasi qo'llaniladi - nurlanishni yarmiga susaytiradigan moddaning qatlami. Ushbu qatlamning qalinligi quvurdagi kuchlanishga, filtrning qalinligi va materialiga bog'liq. Yarim zaiflashuv qatlamlarini o'lchash uchun selofan (12 keV gacha energiya), alyuminiy (20-100 keV), mis (60-300 keV), qo'rg'oshin va mis (>300 keV) ishlatiladi. 80-120 kV kuchlanishda hosil bo'lgan rentgen nurlari uchun 1 mm mis filtrlash qobiliyatida 26 mm alyuminiyga, 1 mm qo'rg'oshin 50,9 mm alyuminiyga teng.

Rentgen nurlarining yutilishi va tarqalishi uning korpuskulyar xususiyatlariga bog'liq; Rentgen nurlari atomlar bilan korpuskulyarlar (zarralar) - fotonlar oqimi sifatida o'zaro ta'sir qiladi, ularning har biri ma'lum energiyaga ega (rentgen to'lqin uzunligiga teskari proportsional). Rentgen fotonlarining energiya diapazoni 0,05-500 keV ni tashkil qiladi.

Rentgen nurlanishining yutilishi fotoelektrik effektga bog'liq: fotonning elektron qobig'i tomonidan yutilishi elektronning chiqishi bilan birga keladi. Atom hayajonlanadi va asosiy holatga qaytib, xarakterli nurlanish chiqaradi. Chiqarilgan fotoelektron fotonning barcha energiyasini (atomdagi elektronning bog'lanish energiyasini olib tashlagan holda) olib ketadi.

Rentgen nurlanishining tarqalishi sochuvchi muhitning elektronlari hisobiga sodir bo'ladi. Klassik tarqalish (nurlanishning to'lqin uzunligi o'zgarmaydi, lekin tarqalish yo'nalishi o'zgaradi) va to'lqin uzunligi o'zgarishi bilan sochilish - Kompton effekti (tarqalgan nurlanishning to'lqin uzunligi tushayotganidan kattaroq) mavjud. Ikkinchi holda, foton harakatlanuvchi to'p kabi harakat qiladi va fotonlarning tarqalishi Komntonning majoziy ifodasiga ko'ra, fotonlar va elektronlar bilan bilyard o'ynash kabi sodir bo'ladi: elektron bilan to'qnashganda, foton o'z energiyasining bir qismini unga o'tkazadi. va tarqoqlar, allaqachon kamroq energiyaga ega (mos ravishda, tarqalgan nurlanishning to'lqin uzunligi ortadi), elektron atomdan orqaga qaytish energiyasi bilan uchib ketadi (bu elektronlar Kompton elektronlari yoki qaytaruvchi elektronlar deb ataladi). Rentgen energiyasining yutilishi ikkilamchi elektronlar (Kompton va fotoelektronlar) hosil bo'lishi va ularga energiya o'tkazilishi jarayonida sodir bo'ladi. Moddaning birlik massasiga o'tkazilgan rentgen nurlarining energiyasi rentgen nurlarining yutilgan dozasini aniqlaydi. Ushbu dozaning birligi 1 rad 100 erg / g ga to'g'ri keladi. Absorberning moddasida so'rilgan energiya tufayli rentgen nurlari dozimetriyasi uchun muhim bo'lgan bir qator ikkilamchi jarayonlar sodir bo'ladi, chunki rentgen nurlarini o'lchash usullari ularga asoslanadi. (qarang: Dozimetriya).

Barcha gazlar va ko'plab suyuqliklar, yarim o'tkazgichlar va dielektriklar rentgen nurlari ta'sirida elektr o'tkazuvchanligini oshiradi. O'tkazuvchanlik eng yaxshi izolyatsiya materiallari tomonidan topiladi: kerosin, slyuda, kauchuk, amber. O'tkazuvchanlikning o'zgarishi muhitning ionlanishi, ya'ni neytral molekulalarning musbat va manfiy ionlarga bo'linishi (ionlanish ikkilamchi elektronlar tomonidan ishlab chiqariladi) bilan bog'liq. Havodagi ionlanish rentgen nurlanishining ta'sir qilish dozasini (havodagi doza) aniqlash uchun ishlatiladi, u rentgen bilan o'lchanadi (qarang Ionlashtiruvchi nurlanish dozalari). 1 r dozada havoda so'rilgan doz 0,88 rad.

Rentgen nurlari ta'sirida modda molekulalarining qo'zg'alishi natijasida (va ionlarning rekombinatsiyasi paytida) ko'p hollarda moddaning ko'rinadigan porlashi qo'zg'aladi. Rentgen nurlanishining yuqori intensivligida havo, qog'oz, kerosin va boshqalarning ko'rinadigan porlashi kuzatiladi (metalllar bundan mustasno). Ko'rinadigan yorug'likning eng yuqori rentabelligi Zn · CdS · Ag-fosfor kabi kristalli fosforlar va floroskopiyada ekranlar uchun ishlatiladigan boshqalar tomonidan beriladi.

Rentgen nurlari ta'sirida moddada turli xil kimyoviy jarayonlar ham sodir bo'lishi mumkin: kumush galogenidlarining parchalanishi (rentgen nurlarida qo'llaniladigan fotografik effekt), suv va vodorod peroksidning suvli eritmalarining parchalanishi, moddaning o'zgarishi. selluloidning xossalari (kofurning bulutlanishi va chiqishi), kerosin (bulutlanish va oqartirish) .

To'liq konversiya natijasida kimyoviy inert modda tomonidan so'rilgan barcha rentgen energiyasi issiqlikka aylanadi. Juda oz miqdordagi issiqlikni o'lchash juda sezgir usullarni talab qiladi, ammo bu rentgen nurlarini mutlaq o'lchash uchun asosiy usuldir.

Rentgen nurlari ta'siridan ikkilamchi biologik ta'sirlar tibbiy radioterapiyaning asosidir (qarang). Kvantlari 6-16 keV (samarali to'lqin uzunligi 2 dan 5 A gacha) bo'lgan rentgen nurlari inson tanasi to'qimalarining terisi tomonidan deyarli to'liq so'riladi; ular chegara nurlari yoki ba'zan Bukka nurlari deb ataladi (qarang Bukka nurlari). Chuqur rentgen terapiyasi uchun 100 dan 300 keV gacha samarali energiya kvantlari bilan qattiq filtrlangan nurlanish qo'llaniladi.

Rentgen nurlanishining biologik ta'siri nafaqat rentgen terapiyasida, balki rentgen diagnostikasida, shuningdek radiatsiyaviy himoya vositalaridan foydalanishni talab qiladigan rentgen nurlari bilan aloqa qilishning barcha boshqa holatlarida ham hisobga olinishi kerak ( qarang).

32-MA'RUZA RENTKTENLI NURLAR

32-MA'RUZA RENTKTENLI NURLAR

1. Rentgen nurlanish manbalari.

2. Bremsstrahlung rentgen nurlari.

3. Xarakterli rentgen nurlanishi. Moseley qonuni.

4. Rentgen nurlanishining moddalar bilan o'zaro ta'siri. Zaiflashish qonuni.

5. Tibbiyotda rentgen nurlaridan foydalanishning fizik asoslari.

6. Asosiy tushunchalar va formulalar.

7. Vazifalar.

rentgen nurlanishi - to'lqin uzunligi 100 dan 10 -3 nm gacha bo'lgan elektromagnit to'lqinlar. Elektromagnit to'lqinlar shkalasida rentgen nurlanishi ultrabinafsha nurlanish va ultrabinafsha nurlanish orasidagi hududni egallaydi. γ -radiatsiya. Rentgen nurlari (rentgen nurlari) 1895 yilda K. Rentgen tomonidan kashf etilgan bo'lib, u 1901 yilda fizika bo'yicha birinchi Nobel mukofoti sovrindori bo'lgan.

32.1. Rentgen nurlari manbalari

Rentgen nurlarining tabiiy manbalari ayrim radioaktiv izotoplardir (masalan, 55 Fe). Kuchli rentgen nurlarining sun'iy manbalari rentgen naychalari(32.1-rasm).

Guruch. 32.1. Rentgen trubkasi qurilmasi

Rentgen trubkasi evakuatsiya qilingan shisha kolba bo'lib, ikkita elektrodli: anod A va katod K bo'lib, ular orasida yuqori kuchlanish U (1-500 kV) hosil bo'ladi. Katod - bu elektr toki bilan isitiladigan lasan. Isitilgan katod (termion emissiya) tomonidan chiqarilgan elektronlar elektr maydon tomonidan tezlashadi. katta tezliklar (buning uchun sizga yuqori kuchlanish kerak) va trubaning anodiga tushadi. Ushbu elektronlar anod moddasi bilan o'zaro ta'sirlashganda, ikki turdagi rentgen nurlanishi paydo bo'ladi: tormoz Va xarakterli.

Anodning ishchi yuzasi rentgen nurlarining kerakli yo'nalishini yaratish uchun elektron nurning yo'nalishiga nisbatan qandaydir burchak ostida joylashgan.

Elektronlarning kinetik energiyasining taxminan 1% rentgen nurlariga aylanadi. Qolgan energiya issiqlik sifatida chiqariladi. Shuning uchun anodning ishchi yuzasi o'tga chidamli materialdan tayyorlanadi.

32.2. Bremsstrahlung rentgenogrammasi

Ba'zi muhitda harakatlanuvchi elektron tezligini yo'qotadi. Bu salbiy tezlashuvni keltirib chiqaradi. Maksvell nazariyasiga ko'ra, har qanday tezlashtirilgan zaryadlangan zarrachaning harakati elektromagnit nurlanish bilan birga keladi. Elektron anod materialida sekinlashganda paydo bo'ladigan nurlanish deyiladi bremsstrahlung rentgen nurlari.

Bremsstrahlungning xossalari quyidagi omillar bilan belgilanadi.

1. Nurlanish alohida kvantlar tomonidan chiqariladi, ularning energiyalari (26.10) formula bo'yicha chastotaga bog'liq.

Bu erda n - chastota, l - to'lqin uzunligi.

2. Anodga yetib kelgan barcha elektronlar bor xuddi shu kinetik energiya anod va katod orasidagi elektr maydonining ishiga teng:

bu erda e - elektron zaryad, U - tezlashtiruvchi kuchlanish.

3. Elektronning kinetik energiyasi qisman moddaga o'tadi va uni qizdirishga (Q) ketadi va qisman rentgen kvantini yaratishga sarflanadi:

4. Q va hv o'rtasidagi munosabat tasodifan.

Oxirgi xususiyat (4) tufayli hosil bo'lgan kvantlar har xil elektronlar bor har xil chastotalar va to'lqin uzunliklari. Shuning uchun bremsstrahlung spektri mustahkam. tipik ko'rinish spektral zichlik rentgen nurlari oqimi (Φ l = ά / λ) shaklda ko'rsatilgan. 32.2.

Guruch. 32.2. Bremsstrahlung spektri

Uzoq to'lqinlar tomondan spektr 100 nm to'lqin uzunligi bilan chegaralanadi, bu rentgen nurlanishining chegarasi hisoblanadi. Qisqa to'lqinlar tomondan spektr to'lqin uzunligi l min bilan cheklangan. Formula bo'yicha (32.2) minimal to'lqin uzunligi Q = 0 holatiga mos keladi (elektronning kinetik energiyasi butunlay kvant energiyasiga aylanadi):

Hisob-kitoblar shuni ko'rsatadiki, bremsstrahlung oqimi (P) kuchlanish U ning kvadratiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir.

anod va katod, trubadagi oqim I va anod moddaning atom raqami Z:

Har xil kuchlanishdagi, har xil katod haroratidagi va turli xil anodli materiallardagi rentgen nurlari spektrlari 2-rasmda ko'rsatilgan. 32.3.

Guruch. 32.3. Bremsstrahlung spektri (Φ l):

a - kolbadagi turli kuchlanishlarda U; b - har xil haroratlarda T

katod; c - Z parametrida farq qiluvchi turli xil anod moddalari bilan

Anod kuchlanishining oshishi bilan qiymat l min qisqaroq to'lqin uzunliklari tomon siljiydi. Shu bilan birga, spektral egri chiziqning balandligi ham ortadi (32.3-rasm, lekin).

Katod harorati oshishi bilan elektron emissiyasi ortadi. Shunga mos ravishda, trubadagi oqim I ham ortadi. Spektral egri chiziqning balandligi ortadi, lekin nurlanishning spektral tarkibi o'zgarmaydi (32.3-rasm, b).

Anod materiali o'zgarganda, spektral egri chizig'ining balandligi Z atom raqamiga mutanosib ravishda o'zgaradi (32.3-rasm, s).

32.3. X-nurli nurlanishning xarakterli xususiyati. Moseley qonuni

Katod elektronlari anod atomlari bilan o'zaro ta'sirlashganda, rentgen nurlanishi bilan bir qatorda, spektri quyidagilardan iborat bo'lgan rentgen nurlanishi paydo bo'ladi. individual chiziqlar. Bu radiatsiya

quyidagi kelib chiqishiga ega. Ba'zi katod elektronlar atomga chuqur kirib, undan elektronlarni urib yuboradi. ichki qobiqlar. Shu tarzda hosil bo'lgan bo'sh joylar elektronlar bilan to'ldiriladi yuqori chig'anoqlar, natijada radiatsiya kvantlarining emissiyasi. Ushbu radiatsiya anod materiali tomonidan aniqlangan diskret chastotalar to'plamini o'z ichiga oladi va deyiladi xarakterli nurlanish. Rentgen nayining to'liq spektri bremsstrahlung spektridagi xarakterli spektrning superpozitsiyasidir (32.4-rasm).

Guruch. 32.4. Rentgen naychasining emissiya spektri

X-ray naychalari yordamida xarakterli rentgen spektrlarining mavjudligi aniqlangan. Keyinchalik bunday spektrlar kimyoviy elementlarning ichki orbitalarining har qanday ionlanishi paytida paydo bo'lishi aniqlandi. Turli kimyoviy elementlarning xarakteristik spektrlarini o'rganib, G. Mozeli (1913) o'z nomi bilan atalgan quyidagi qonunni o'rnatdi.

Xarakterli nurlanish chastotasining kvadrat ildizi elementning tartib raqamining chiziqli funktsiyasidir:

bu yerda n - spektral chiziqning chastotasi, Z - chiqaradigan elementning atom raqami, A, B - doimiylar.

Mozeley qonuni xarakterli nurlanishning kuzatilgan spektridan kimyoviy elementning atom raqamini aniqlash imkonini beradi. Bu elementlarning davriy sistemada joylashishida katta rol o'ynadi.

32.4. Rentgen nurlanishining moddalar bilan o'zaro ta'siri. kuchsizlanish qonuni

Rentgen nurlanishining moddalar bilan o'zaro ta'sirining ikkita asosiy turi mavjud: tarqalish va fotoelektrik effekt. Tarqalganida fotonning harakat yo'nalishi o'zgaradi. Fotoelektrik effektda foton so'riladi.

1. Kogerent (elastik) sochilish rentgen fotonining energiyasi atomning ichki ionlanishi uchun etarli bo'lmaganda (ichki qobiqlardan biridan elektronni urib yuborish) sodir bo'ladi. Bunday holda, fotonning harakat yo'nalishi o'zgaradi va uning energiyasi va to'lqin uzunligi o'zgarmaydi (shuning uchun bu tarqalish deyiladi. elastik).

2. Inkogerent (Kompton) sochilish foton energiyasi ichki ionlanish energiyasidan A u ancha katta bo'lganda yuzaga keladi: hv >> A u.

Bunda elektron atomdan ajralib chiqib, ma'lum kinetik energiyaga ega bo'ladi E k. Komptonning tarqalishi paytida fotonning yo'nalishi o'zgaradi va uning energiyasi kamayadi:

Komptonning tarqalishi moddalar atomlarining ionlanishi bilan bog'liq.

3. fotoelektrik effekt foton energiyasi hv atomni ionlash uchun yetarli bo'lganda yuzaga keladi: hv > A u. Shu bilan birga, rentgen nurlari kvanti so'riladi va uning energiyasi atomning ionlanishiga va kinetik energiyani chiqarilgan elektron E k \u003d hv - AIga o'tkazishga sarflanadi.

Komptonning tarqalishi va fotoelektr effekti xarakterli rentgen nurlanishi bilan birga keladi, chunki ichki elektronlar ishdan chiqqandan so'ng, bo'sh joylar tashqi qobiqlardan elektronlar bilan to'ldiriladi.

X-nurlarining luminesansligi. Ayrim moddalarda Kompton tarqalishining elektronlari va kvantlari, shuningdek, fotoelektr effektli elektronlar molekulalarning qo'zg'alishini keltirib chiqaradi, bu esa asosiy holatga radiatsiyaviy o'tishlar bilan birga keladi. Bu rentgen nurlanishi deb ataladigan nurni hosil qiladi. Bariy platina-sianogenning yorqinligi rentgen nurlarini Rentgen tomonidan kashf qilish imkonini berdi.

kuchsizlanish qonuni

X-nurlarining tarqalishi va fotoelektr effekti rentgen nurlanishining birlamchi nurlanish nuriga chuqur kirib borishi bilan nurlanishning zaiflashishiga olib keladi (32.5-rasm). Yengillik eksponent hisoblanadi:

m ning qiymati yutuvchi materialga va nurlanish spektriga bog'liq. Amaliy hisob-kitoblar uchun, zaiflashganlarning xarakteristikasi sifatida

Guruch. 32.5. Rentgen nurlari oqimining tushayotgan nurlar yo'nalishi bo'yicha zaiflashishi

qayerda λ - to'lqin uzunligi; Z - elementning atom raqami; k qandaydir doimiydir.

32.5. Foydalanishning fizik asoslari

tibbiyotda rentgen nurlanishi

Tibbiyotda rentgen nurlari diagnostika va terapevtik maqsadlarda qo'llaniladi.

Rentgen diagnostikasi- rentgen nurlari yordamida ichki organlarning tasvirini olish usullari.

Bu usullarning fizik asosini moddadagi rentgen nurlarining susayishi qonuni tashkil etadi (32.10). O'tgandan keyin kesma bir xil rentgen nurlari oqimi bir jinsli bo'lmagan to'qimalar bir jinsli bo'lib qoladi. Bu bir jinslilikni fotografik plyonkada, lyuminestsent ekranda yoki matritsali fotodetektor yordamida yozib olish mumkin. Masalan, suyak to'qimalarining massa zaiflashuv koeffitsientlari - Ca 3 (PO 4) 2 - va yumshoq to'qimalar - asosan H 2 O - 68 marta farqlanadi (m m suyak / m m suv = 68). Suyak zichligi ham yumshoq to'qimalarning zichligidan yuqori. Shuning uchun rentgen tasviri yumshoq to'qimalarning quyuqroq fonida suyakning engil tasvirini hosil qiladi.

Agar o'rganilayotgan organ va uning atrofidagi to'qimalar o'xshash zaiflashuv koeffitsientlariga ega bo'lsa, u holda maxsus kontrast moddalar. Masalan, oshqozon floroskopiyasi paytida bemor bariy sulfatning shilimshiq massasini (BaSO 4) oladi, bunda massa susayish koeffitsienti yumshoq to'qimalarnikidan 354 baravar yuqori.

Diagnostika uchun foton energiyasi 60-120 keV bo'lgan rentgen nurlanishi qo'llaniladi. Tibbiy amaliyotda rentgenologik diagnostikaning quyidagi usullari qo'llaniladi.

1. rentgen nurlari. Tasvir lyuminestsent ekranda hosil bo'ladi. Rasm yorqinligi past va uni faqat qorong'i xonada ko'rish mumkin. Shifokor ta'sir qilishdan himoyalangan bo'lishi kerak.

Ftoroskopiyaning afzalligi shundaki, u real vaqt rejimida amalga oshiriladi. Kamchilik - bemor va shifokorga katta radiatsiya yuki (boshqa usullar bilan solishtirganda).

Ftoroskopiyaning zamonaviy versiyasi - rentgen televideniesi rentgen tasvirini kuchaytiruvchi vositalardan foydalanadi. Kuchaytirgich rentgen ekranining zaif nurlanishini sezadi, uni kuchaytiradi va televizor ekraniga uzatadi. Natijada, shifokorga radiatsiya yuki keskin kamaydi, tasvirning yorqinligi oshdi, tekshiruv natijalarini videoga yozib olish imkoniyati paydo bo'ldi.

2. Radiografiya. Rasm rentgen nurlariga sezgir bo'lgan maxsus plyonkada hosil bo'ladi. Rasmlar ikkita o'zaro perpendikulyar proyeksiyada (to'g'ridan-to'g'ri va lateral) olinadi. Rasmga ishlov berilgandan so'ng tasvir ko'rinadigan bo'ladi. Tayyor quritilgan tasvir uzatilgan nurda ko'riladi.

Shu bilan birga, tafsilotlar qoniqarli ko'rinadi, ularning kontrasti 1-2% ga farq qiladi.

Ba'zi hollarda, tekshiruvdan oldin bemorga maxsus beriladi kontrast agenti. Masalan, buyraklar va siydik yo'llarini o'rganishda yod o'z ichiga olgan eritma (vena ichiga).

Radiografiyaning afzalliklari yuqori aniqlik, qisqa ta'sir qilish muddati va shifokor uchun deyarli to'liq xavfsizlikdir. Kamchiliklari statik tasvirni o'z ichiga oladi (ob'ektni dinamikada kuzatib bo'lmaydi).

3. Florografiya. Ushbu tekshiruvda ekranda olingan tasvir nozik kichik formatli plyonkada suratga olinadi. Fluorografiya aholini ommaviy so'rovda keng qo'llaniladi. Agar florogrammada patologik o'zgarishlar aniqlansa, bemorga batafsilroq tekshiruv buyuriladi.

4. Elektroentgenografiya. Ushbu turdagi tekshiruv an'anaviy rentgenografiyadan tasvirni olish usuli bilan farq qiladi. Film o'rniga foydalaning selen plitasi, rentgen nurlari bilan elektrlashtirilgan. Natijada ko'rinadigan va qog'ozga o'tkazilishi mumkin bo'lgan elektr zaryadlarining yashirin tasviri.

5. Angiografiya. Bu usul qon tomirlarini tekshirishda qo'llaniladi. Kontrast agent kateter orqali tomir ichiga yuboriladi, shundan so'ng kuchli rentgen apparati soniyaning bir qismida bir-birining ortidan bir qator tasvirlarni oladi. 32.6-rasmda karotid arteriya hududida angiogramma ko'rsatilgan.

6. X-nurli kompyuter tomografiyasi. Ushbu turdagi rentgen tekshiruvi qalinligi bir necha mm bo'lgan tananing tekis qismining tasvirini olish imkonini beradi. Bunday holda, berilgan bo'lim har bir alohida tasvirni kompyuter xotirasida mahkamlash bilan turli burchaklarda qayta-qayta yoritiladi. Keyin

Guruch. 32.6. Anjiyogramma karotid arteriya kanalining torayganligini ko'rsatadi

Guruch. 32.7. Tomografiyaning skanerlash sxemasi (a); ko'z darajasida kesmada boshning tomogrammasi (b).

kompyuterni rekonstruksiya qilish amalga oshiriladi, buning natijasi skanerlangan qatlamning tasviridir (32.7-rasm).

Kompyuter tomografiyasi ular orasidagi zichlik farqi 1% gacha bo'lgan elementlarni ajratish imkonini beradi. An'anaviy rentgenografiya sizga 10-20% qo'shni hududlar orasidagi zichlikdagi minimal farqni olish imkonini beradi.

rentgen terapiyasi - malign shishlarni yo'q qilish uchun rentgen nurlaridan foydalanish.

Radiatsiyaning biologik ta'siri ayniqsa tez ko'payadigan hujayralarning hayotiy faoliyatini buzishdir. Juda qattiq rentgen nurlari (taxminan 10 MeV foton energiyasi bilan) tanadagi saraton hujayralarini yo'q qilish uchun ishlatiladi. Atrofdagi sog'lom to'qimalarga zarar yetkazishni kamaytirish uchun nur bemor atrofida shunday aylanadiki, har doim uning ta'siri ostida faqat shikastlangan joy qoladi.

32.6. Asosiy tushunchalar va formulalar

Jadvalning davomi

Jadvalning oxiri

32.7. Vazifalar

1. Nima uchun tibbiy rentgen naychalaridagi elektron nur antikatodning bir nuqtasiga urilib, unga keng nurda tushmaydi?

Javob: ekranda shaffof jismlarning aniq konturini berib, rentgen nurlarining nuqta manbasini olish.

2. U 1 = 2 kV va U 2 = 20 kV kuchlanish uchun bremsstrahlung rentgen nurlari (chastota va to'lqin uzunligi) chegarasini toping.

4. Qo'rg'oshin ekranlari rentgen nurlaridan himoya qilish uchun ishlatiladi. Qo'rg'oshindagi rentgen nurlarining chiziqli yutilishi 52 sm -1 ga teng. Qo'rg'oshinning rentgen nurlanishining intensivligini 30 marta kamaytirishi uchun uning himoya qatlamining qalinligi qanday bo'lishi kerak?

5. U = 50 kV, I = 1 mA da rentgen trubkasi nurlanish oqimini toping. Anod volframdan qilingan (Z = 74). Naychaning samaradorligini toping.

6. Yumshoq to'qimalarning rentgenologik diagnostikasi uchun kontrastli vositalar qo'llaniladi. Masalan, oshqozon va ichaklar bariy sulfat massasi (BaSO 4) bilan to'ldiriladi. Bariy sulfat va yumshoq to'qimalarning (suv) massa susayish koeffitsientlarini solishtiring.

7. Rentgen ekranida qalinroq soyani nima beradi: alyuminiy (Z = 13, r = 2,7 g / sm 3) yoki bir xil mis qatlami (Z = 29, r = 8,9 g / sm 3)?

8. Qatlamlar rentgen nurlarini xuddi shu tarzda susaytirsa, alyuminiy qatlamining qalinligi mis qatlamining qalinligidan necha marta katta bo'ladi?

Rentgen nurlari to'lqin uzunligi taxminan 80 dan 10 -5 nm gacha bo'lgan elektromagnit to'lqinlardir. Eng uzun to'lqinli rentgen nurlanishi qisqa to'lqinli ultrabinafsha, qisqa to'lqinli - uzun to'lqinli g-nurlanish bilan qoplanadi. Qo'zg'alish usuliga ko'ra, rentgen nurlanishi bremsstrahlung va xarakterli bo'linadi.

31.1. RENTENGN TUBINI QURILMA. Bremsstrahlung rentgen nurlari

Eng keng tarqalgan rentgen nurlanish manbai rentgen trubkasi bo'lib, u ikki elektrodli vakuum qurilmasi (31.1-rasm). Isitilgan katod 1 elektronlarni chiqaradi 4. Ko'pincha antikatod deb ataladigan 2-anod hosil bo'lgan rentgen nurlarini yo'naltirish uchun eğimli sirtga ega. 3 trubaning o'qiga burchak ostida. Anod elektronlar ta'sirida hosil bo'lgan issiqlikni olib tashlash uchun yuqori issiqlik o'tkazuvchan materialdan qilingan. Anod yuzasi volfram kabi davriy jadvalda katta atom raqamiga ega bo'lgan o'tga chidamli materiallardan yasalgan. Ba'zi hollarda anod suv yoki moy bilan maxsus sovutiladi.

Diagnostik naychalar uchun rentgen nurlari manbasining aniqligi muhim ahamiyatga ega, bunga elektronlarni antikatodning bir joyiga qaratish orqali erishish mumkin. Shuning uchun konstruktiv ravishda ikkita qarama-qarshi vazifani hisobga olish kerak: bir tomondan, elektronlar anodning bir joyiga tushishi kerak, boshqa tomondan, haddan tashqari qizib ketishning oldini olish uchun elektronlarni turli qismlarga taqsimlash maqsadga muvofiqdir. anod. Qiziqarli texnik echimlardan biri sifatida aylanuvchi anodli rentgen trubkasi (31.2-rasm).

Elektronning (yoki boshqa zaryadlangan zarraning) atom yadrosining elektrostatik maydoni va antikatod moddasining atom elektronlari tomonidan sekinlashishi natijasida, a. bremsstrahlung radiatsiyasi.

Uning mexanizmini quyidagicha tushuntirish mumkin. Harakatlanuvchi elektr zaryadi magnit maydon bilan bog'liq bo'lib, uning induksiyasi elektron tezligiga bog'liq. Tormozlashda magnit

induksiya va Maksvell nazariyasiga muvofiq elektromagnit to'lqin paydo bo'ladi.

Elektronlar sekinlashganda energiyaning faqat bir qismi rentgen foton hosil qilish uchun ketadi, qolgan qismi anodni isitish uchun sarflanadi. Bu qismlar orasidagi nisbat tasodifiy bo'lgani uchun, ko'p sonli elektronlar sekinlashganda rentgen nurlanishining uzluksiz spektri hosil bo'ladi. Shu munosabat bilan bremsstrahlung ham uzluksiz deb ataladi. Shaklda. 31.3 rentgen nurlari oqimining rentgen trubkasidagi turli kuchlanishlarda to'lqin uzunligi l (spektrlar) ga bog'liqligini ko'rsatadi: U 1< U 2 < U 3 .

Spektrlarning har birida eng qisqa to'lqin uzunligi bremsstrahlung λ ηίη Tezlashuvchi maydonda elektron tomonidan olingan energiya to'liq foton energiyasiga aylanganda paydo bo'ladi:

E'tibor bering, (31.2) asosida Plank konstantasini eksperimental aniqlashning eng aniq usullaridan biri ishlab chiqilgan.

Qisqa to'lqinli rentgen nurlari odatda uzun to'lqinlilarga qaraganda ko'proq kirib borish kuchiga ega va deyiladi. qiyin, va uzun to'lqinli yumshoq.

Rentgen trubkasidagi kuchlanishni oshirish orqali nurlanishning spektral tarkibi o'zgaradi, buni rasmdan ko'rish mumkin. 31.3 va formulalar (31.3) va qattiqlikni oshiring.

Agar katod filamentining harorati oshirilsa, u holda elektron emissiyasi va trubadagi oqim ortadi. Bu har soniyada chiqariladigan rentgen fotonlari sonini oshiradi. Uning spektral tarkibi o'zgarmaydi. Shaklda. 31.4 bir xil kuchlanishdagi, lekin turli katodli filament oqimlarida rentgen nurlari spektrlarini ko'rsatadi: / n1< / н2 .

Rentgen nurlari oqimi quyidagi formula bo'yicha hisoblanadi:

qayerda U Va men- rentgen trubkasidagi kuchlanish va oqim; Z- anod moddasi atomining seriya raqami; k- mutanosiblik koeffitsienti. Turli xil antikatodlardan bir vaqtning o'zida olingan spektrlar U va I H shaklda ko'rsatilgan. 31.5.

31.2. X-NURLARNING XARAKTERİSTIK NURLARI. ATOM RENTENGAN SPEKTRASI

Rentgen trubkasidagi kuchlanishni oshirib, mos keladigan chiziqning ko'rinishini sezish mumkin

xarakterli rentgen nurlari(31.6-rasm). Bu tezlashtirilgan elektronlarning atomga chuqur kirib borishi va elektronlarni ichki qatlamlardan chiqarib yuborishi tufayli yuzaga keladi. Yuqori darajadagi elektronlar bo'sh joylarga o'tadi (31.7-rasm), natijada xarakterli nurlanish fotonlari chiqariladi. Rasmdan ko'rinib turibdiki, xarakterli rentgen nurlanishi ketma-ketlikdan iborat K, L, M va hokazo, ularning nomi elektron qatlamlarni belgilashga xizmat qilgan. K seriyasining emissiyasi yuqori qatlamlarda bo'sh joyni bo'shatganligi sababli, boshqa seriyalarning chiziqlari bir vaqtning o'zida chiqariladi.

Optik spektrlardan farqli o'laroq, har xil atomlarning xarakterli rentgen spektrlari bir xil turdagi. Shaklda. 31.8 turli elementlarning spektrlarini ko'rsatadi. Bu spektrlarning bir xilligi turli atomlarning ichki qatlamlarining bir xil bo'lishi va faqat energetik jihatdan farqlanishi bilan bog'liq, chunki yadrodan keladigan kuch ta'siri elementning tartib raqamining ortishi bilan kuchayadi. Bu holat yadro zaryadining ortishi bilan xarakterli spektrlarning yuqori chastotalar tomon siljishiga olib keladi. Ushbu naqsh rasmda ko'rinadi. 31.8 va nomi bilan tanilgan Moseley qonuni:

qayerda v- spektral chiziq chastotasi; Z- chiqaradigan elementning atom raqami; LEKIN Va IN- doimiy.

Optik va rentgen spektrlari o'rtasida yana bir farq bor.

Atomning xarakterli rentgen spektri ushbu atom tarkibiga kiradigan kimyoviy birikmaga bog'liq emas. Masalan, kislorod atomining rentgen spektri O, O 2 va H 2 O uchun bir xil, bu birikmalarning optik spektrlari esa sezilarli darajada farq qiladi. Atomning rentgen spektrining bu xususiyati nomga asos bo'ldi xarakterli.

Xarakterli nurlanish har doim atomning ichki qatlamlarida bo'sh joy mavjud bo'lganda, uni keltirib chiqargan sababdan qat'iy nazar sodir bo'ladi. Shunday qilib, masalan, xarakterli nurlanish radioaktiv parchalanish turlaridan biriga hamroh bo'ladi (32.1-ga qarang), bu elektronni yadro tomonidan ichki qatlamdan tortib olishdan iborat.

31.3. RENTENG NURLARI NURLARINING MADDA BILAN O'ZBAR TA'SIRI

Rentgen nurlanishini ro'yxatga olish va qo'llash, shuningdek, uning biologik ob'ektlarga ta'siri rentgen fotonning moddaning atomlari va molekulalarining elektronlari bilan o'zaro ta'sirining birlamchi jarayonlari bilan belgilanadi.

Energiya nisbatiga qarab hv foton va ionlanish energiyasi 1 A va uchta asosiy jarayon mavjud.

Kogerent (klassik) sochilish

Uzoq to'lqinli rentgen nurlarining tarqalishi asosan to'lqin uzunligi o'zgarmagan holda sodir bo'ladi va deyiladi. izchil. Agar foton energiyasi ionlanish energiyasidan kam bo'lsa, bu sodir bo'ladi: hv< A va.

Bu holda rentgen foton va atom energiyasi o'zgarmasligi sababli, kogerent sochilishning o'zi biologik ta'sirni keltirib chiqarmaydi. Biroq, rentgen nurlanishiga qarshi himoya yaratishda, asosiy nurning yo'nalishini o'zgartirish imkoniyatini hisobga olish kerak. Bunday o'zaro ta'sir rentgen nurlari diffraktsiyasini tahlil qilish uchun muhimdir (24.7 ga qarang).

Inkogerent sochilish (Kompton effekti)

1922 yilda A.X. Kompton qattiq rentgen nurlarining tarqalishini kuzatar ekan, tushgan nur bilan solishtirganda tarqalgan nurning kirib borish kuchining pasayishini aniqladi. Bu tarqoq rentgen nurlarining to'lqin uzunligi tushayotgan rentgen nurlarinikidan kattaroq ekanligini anglatardi. To'lqin uzunligi o'zgarishi bilan rentgen nurlarining tarqalishi deyiladi mos kelmaydigan nym va hodisaning o'zi - Kompton effekti. Bu rentgen fotonining energiyasi ionlanish energiyasidan katta bo'lsa sodir bo'ladi: hv > A va.

Bu hodisa atom bilan o'zaro ta'sirlashganda energiyaning paydo bo'lishi bilan bog'liq hv foton energiya bilan yangi tarqoq rentgen foton ishlab chiqarishga sarflanadi hv", elektronni atomdan ajratish (ionlanish energiyasi A u) va elektronga kinetik energiya berish E:

hv \u003d hv " + A va + E k.(31.6)

1 Bu yerda ionlanish energiyasi deganda atom yoki molekuladan ichki elektronlarni olib tashlash uchun zarur energiya tushuniladi.

Chunki ko'p hollarda hv>> A va va Kompton effekti erkin elektronlarda yuzaga keladi, keyin taxminan yozishimiz mumkin:

hv = hv"+ E K.(31.7)

Bu hodisada (31.9-rasm) ikkilamchi rentgen nurlanishi (energiya) bilan bir qatorda muhim ahamiyatga ega. hv" foton) teskari elektronlar paydo bo'ladi (kinetik energiya E to elektron). Keyin atomlar yoki molekulalar ionlarga aylanadi.

fotoelektrik effekt

Fotoelektrik effektda rentgen nurlanishi atom tomonidan so'riladi, buning natijasida elektron uchib ketadi va atom ionlanadi (fotoionlanish).

Yuqorida muhokama qilingan uchta asosiy o'zaro ta'sir jarayoni birlamchi bo'lib, ular keyingi ikkilamchi, uchinchi darajali va hokazolarga olib keladi. hodisalar. Masalan, ionlangan atomlar xarakterli spektrni chiqarishi mumkin, qo'zg'algan atomlar ko'rinadigan yorug'lik manbalariga aylanishi mumkin (rentgen nurlari lyuminessensiyasi) va hokazo.

Shaklda. 31.10 - rentgen nurlanishining moddaga kirganda sodir bo'lishi mumkin bo'lgan jarayonlar diagrammasi. Ko'rsatilganga o'xshash bir necha o'nlab jarayonlar rentgen fotonining energiyasi molekulyar issiqlik harakati energiyasiga aylanishidan oldin sodir bo'lishi mumkin. Natijada, moddaning molekulyar tarkibida o'zgarishlar bo'ladi.

Shakldagi diagramma bilan ifodalangan jarayonlar. 31.10, materiyaga rentgen nurlarining ta'sirida kuzatilgan hodisalarning asosida yotadi. Keling, ulardan ba'zilarini sanab o'tamiz.

X-nurlarining luminesansligi- rentgen nurlanishida bir qator moddalarning porlashi. Platina-sianogen bariyning bunday porlashi Rentgenga nurlarni ochishga imkon berdi. Bu hodisa rentgen nurlarini vizual kuzatish maqsadida, ba'zan rentgen nurlarining fotoplastinkadagi ta'sirini kuchaytirish uchun maxsus yorug'lik ekranlarini yaratish uchun ishlatiladi.

Rentgen nurlanishining kimyoviy ta'siri, masalan, suvda vodorod peroksid hosil bo'lishi ma'lum. Amaliy muhim misol - bunday nurlarni aniqlash imkonini beruvchi fotografik plastinkaga ta'sir qilish.

Ionlashtiruvchi ta'sir rentgen nurlari ta'sirida elektr o'tkazuvchanligini oshirishda namoyon bo'ladi. Bu xususiyat ishlatiladi

bu turdagi nurlanish ta'sirini miqdoriy aniqlash uchun dozimetriyada.

Ko'pgina jarayonlar natijasida birlamchi rentgen nurlari qonunga muvofiq zaiflashadi (29.3). Keling, uni quyidagi shaklda yozamiz:

I = I0 e-/", (31.8)

qayerda m - chiziqli zaiflashuv koeffitsienti. U kogerent sochilish m k , kogerent m DE va ​​fotoeffekt m ga mos keladigan uchta haddan iborat sifatida ifodalanishi mumkin. f:

μ = m k + m hk + m f. (31,9)

Rentgen nurlanishining intensivligi ushbu oqim o'tadigan moddaning atomlari soniga mutanosib ravishda zaiflashadi. Agar moddani o'q bo'ylab siqsak x, masalan, ichida b marta oshirish orqali b uning zichligi marta

31.4. TIBBIYOTDA RENTENGAN NURLARINI QO'LLANISHNING JISMONIY ASOSLARI.

Rentgen nurlarining eng muhim tibbiy qo'llanilishidan biri diagnostika maqsadida ichki organlarni transilluminatsiya qilishdir. (Rentgen diagnostikasi).

Diagnostika uchun energiya taxminan 60-120 keV bo'lgan fotonlar qo'llaniladi. Ushbu energiyada ommaviy yo'q bo'lib ketish koeffitsienti asosan fotoelektrik effekt bilan aniqlanadi. Uning qiymati foton energiyasining uchinchi kuchiga teskari proportsionaldir (l 3 ga mutanosib), bu qattiq nurlanishning katta kirib borish kuchini namoyon qiladi va yutuvchi moddaning atom raqamining uchinchi darajasiga proportsionaldir:

Turli to'qimalar tomonidan rentgen nurlanishining yutilishidagi sezilarli farq inson tanasining ichki organlari tasvirlarini soya proektsiyasida ko'rish imkonini beradi.

Rentgen diagnostikasi ikkita versiyada qo'llaniladi: floroskopiya tasvir rentgen-lyuminestsent ekranda ko'riladi; rentgenografiya - tasvir plyonkaga o'rnatiladi.

Agar o'rganilayotgan organ va uning atrofidagi to'qimalar rentgen nurlarini taxminan teng darajada susaytirsa, u holda maxsus kontrast moddalar qo'llaniladi. Shunday qilib, masalan, oshqozon va ichakni bariy sulfatning shilimshiq massasi bilan to'ldirganda, ularning soyali tasvirini ko'rish mumkin.

Ekrandagi tasvirning yorqinligi va plyonkadagi ta'sir qilish vaqti rentgen nurlarining intensivligiga bog'liq. Agar u diagnostika uchun ishlatilsa, unda istalmagan biologik oqibatlarga olib kelmaslik uchun intensivlik yuqori bo'lishi mumkin emas. Shuning uchun rentgen nurlarining past intensivligida tasvirni yaxshilaydigan bir qator texnik qurilmalar mavjud. Bunday qurilmaga misol kuchaytirgich quvurlari (27.8 ga qarang). Aholini ommaviy tekshirishda rentgenografiyaning bir varianti keng qo'llaniladi - florografiya, bunda katta rentgen-lyuminestsent ekrandan olingan tasvir sezgir kichik formatli plyonkaga yozib olinadi. Rasmga tushirishda katta diafragma linzalari ishlatiladi, tayyor rasmlar maxsus lupada tekshiriladi.

Radiografiya uchun qiziqarli va istiqbolli variant - bu usul rentgen tomografiyasi, va uning "mashina versiyasi" - Kompyuter tomografiyasi.

Keling, bu savolni ko'rib chiqaylik.

Oddiy rentgenogramma tananing katta maydonini qamrab oladi, turli organlar va to'qimalar bir-biriga soya soladi. Agar siz rentgen trubkasini vaqti-vaqti bilan antifazada bir joyga siljitsangiz (31.11-rasm) buning oldini olishingiz mumkin. RT va kino Fp ob'ektga nisbatan Haqida tadqiqot. Tana rentgen nurlari uchun shaffof bo'lmagan bir qator qo'shimchalarni o'z ichiga oladi, ular rasmda doiralar bilan ko'rsatilgan. Ko'rib turganingizdek, rentgen nurlari rentgen naychasining istalgan holatida (1, 2 va hokazo) orqali o'tadi

davriy harakat amalga oshiriladigan markaz bo'lgan ob'ektning bir xil nuqtasini kesish RT Va Fp. Bu nuqta, aniqrog'i kichik shaffof bo'lmagan inklyuziya, qorong'u doira bilan ko'rsatilgan. Uning soya tasviri bilan harakatlanadi fp, ketma-ket 1-o'rinlarni egallab, 2 va hokazo. Tanadagi qolgan qo'shimchalar (suyaklar, muhrlar va boshqalar) ustida hosil qiladi Fp ba'zi bir umumiy fon, chunki rentgen nurlari ular tomonidan doimiy ravishda yashirilmaydi. Belanchak markazining holatini o'zgartirib, tananing qatlam-qatlam rentgen tasvirini olish mumkin. Shuning uchun ism - tomografiya(qatlamli yozib olish).

Yupqa rentgen nurlari yordamida ekranni o'tkazish mumkin (o'rniga Fp), ionlashtiruvchi nurlanishning yarimo'tkazgichli detektorlari (32.5 ga qarang) va tomografiyada soyali rentgen tasvirini qayta ishlash uchun kompyuterdan iborat. Tomografiyaning ushbu zamonaviy versiyasi (kompyuter yoki kompyuter rentgen tomografiyasi) katod nurlari trubkasi ekranida yoki 2 mm dan kam bo'lgan tafsilotlari bo'lgan qog'ozda tananing qatlamli tasvirlarini rentgen nurlarini yutishdagi farq bilan olish imkonini beradi. 0,1% gacha. Bu, masalan, miyaning kulrang va oq moddasini farqlash va juda kichik o'sma shakllanishini ko'rish imkonini beradi.

Rossiya Federatsiyasi Ta'lim va fan vazirligi

Federal ta'lim agentligi

GOU VPO SUSU

Fizik kimyo kafedrasi

KSE kursida: "Rentgen nurlanishi"

Bajarildi:

Naumova Daria Gennadievna

Tekshirildi:

dotsent, K.T.N.

Tanklevskaya N.M.

Chelyabinsk 2010 yil

Kirish

I bob. Rentgen nurlarining ochilishi

Kvitansiya

Materiya bilan o'zaro ta'sir

Biologik ta'sir

ro'yxatga olish

Ilova

X-ray qanday olinadi

tabiiy rentgen nurlari

II bob. Radiografiya

Ilova

Rasmni olish usuli

Rentgenografiyaning afzalliklari

Rentgenografiyaning kamchiliklari

Floroskopiya

Qabul qilish printsipi

Floroskopiyaning afzalliklari

Floroskopiyaning kamchiliklari

Floroskopiyada raqamli texnologiyalar

Ko'p qatorli skanerlash usuli

Xulosa

Foydalanilgan adabiyotlar ro'yxati

Kirish

Rentgen nurlanishi - foton energiyasi ultrabinafshadan gamma nurlanishgacha bo'lgan energiya diapazoni bilan belgilanadigan elektromagnit to'lqinlar, to'lqin uzunligi 10−4 dan 10² Å gacha (10−14 dan 10−8 m gacha) mos keladi.

Ko'rinadigan yorug'lik singari, rentgen nurlari ham fotografik plyonkaning qorayishiga olib keladi. Bu xususiyat tibbiyot, sanoat va ilmiy tadqiqotlar uchun katta ahamiyatga ega. O'rganilayotgan ob'ektdan o'tib, keyin plyonkaga tushgan rentgen nurlanishi uning ichki tuzilishini tasvirlaydi. Turli materiallar uchun rentgen nurlanishining kirib borish kuchi har xil bo'lganligi sababli, ob'ektning unchalik shaffof bo'lmagan qismlari fotosuratda nurlanish yaxshi o'tadigan joylarga qaraganda yorqinroq joylarni beradi. Shunday qilib, suyak to'qimalari teri va ichki organlarni tashkil etuvchi to'qimalarga qaraganda rentgen nurlari uchun kamroq shaffofdir. Shuning uchun rentgenografiyada suyaklar engilroq joylar sifatida ko'rsatiladi va nurlanish uchun shaffofroq bo'lgan sinish joyini osongina aniqlash mumkin. Rentgenografiya stomatologiyada tishlarning ildizlaridagi karies va xo'ppozlarni aniqlashda, shuningdek, sanoatda quyma, plastmassa va kauchuklardagi yoriqlarni aniqlash uchun ham qo'llaniladi.

X-nurlari kimyoda birikmalarni tahlil qilishda, fizikada esa kristallarning tuzilishini oʻrganishda qoʻllaniladi. Kimyoviy birikma orqali o'tadigan rentgen nurlari xarakterli ikkilamchi nurlanishni keltirib chiqaradi, uning spektroskopik tahlili kimyogarga birikma tarkibini aniqlash imkonini beradi. Kristalli moddaga tushganda, rentgen nurlari kristalning atomlari tomonidan tarqalib, fotografik plastinkada dog'lar va chiziqlarning aniq, muntazam naqshini beradi, bu kristalning ichki tuzilishini o'rnatishga imkon beradi.

Saratonni davolashda rentgen nurlaridan foydalanish saraton hujayralarini o'ldirishiga asoslanadi. Biroq, u normal hujayralarga ham kiruvchi ta'sir ko'rsatishi mumkin. Shuning uchun rentgen nurlaridan foydalanishda juda ehtiyot bo'lish kerak.

I bob. Rentgen nurlarining ochilishi

Rentgen nurlarining kashfiyoti Vilgelm Konrad Rentgenga tegishli. U birinchi bo'lib rentgen nurlari to'g'risida maqola e'lon qildi va uni rentgen nurlari (rentgen) deb ataydi. Rentgenning "Yangi turdagi nurlar to'g'risida" nomli maqolasi 1895 yil 28 dekabrda Würzburg fizik-tibbiy jamiyati jurnalida nashr etilgan. Biroq, rentgen nurlari ilgari olinganligi isbotlangan deb hisoblanadi. Rentgen o'z tajribalarida qo'llagan katod nurlari trubkasi J. Xittorf va V. Kruks tomonidan ishlab chiqilgan. Ushbu naycha rentgen nurlarini ishlab chiqaradi. Bu Kruksning tajribalarida va 1892 yildan Geynrix Gerts va uning shogirdi Filipp Lenardning fotoplastinkalarni qoraytirish orqali o'tkazgan tajribalarida ko'rsatilgan. Biroq, ularning hech biri o'z kashfiyotlarining ahamiyatini tushunmadi va natijalarini nashr etmadi. Shuningdek, Nikola Tesla 1897 yildan boshlab katod nurlari naychalari bilan tajriba o'tkazdi, rentgen nurlarini oldi, ammo natijalarini e'lon qilmadi.

Shu sababli, Rentgen o'zidan oldin qilingan kashfiyotlar haqida bilmas edi va keyinchalik uning nomi bilan atalgan nurlarni mustaqil ravishda - katod nurlari trubasining ishlashi paytida yuzaga keladigan floresansni kuzatgan holda kashf etdi. Rentgen bir yildan ko'proq vaqt davomida (1895 yil 8 noyabrdan 1897 yil martgacha) rentgen nurlarini o'rgandi va ular haqida faqat uchta nisbatan kichik maqolalarni nashr etdi, ammo ular yangi nurlarning shunday keng qamrovli tavsifini taqdim etdilarki, uning izdoshlari tomonidan yuzlab maqolalar. keyin 12 yil davomida nashr etilgan, hech qanday muhim narsani qo'shib yoki o'zgartira olmadi. Rentgenga qiziqish yo'qolgan Rentgen hamkasblariga: "Men hamma narsani allaqachon yozganman, vaqtingizni behuda sarflamang", dedi. Rentgenning shon-shuhratiga u o'z maqolasida e'lon qilgan rafiqasi qo'lining mashhur fotosurati ham hissa qo'shgan (o'ngdagi rasmga qarang). Bunday shon-sharaf 1901 yilda Rentgenga fizika bo'yicha birinchi Nobel mukofotini keltirdi va Nobel qo'mitasi uning kashfiyotining amaliy ahamiyatini ta'kidladi. 1896 yilda "Rentgen nurlari" nomi birinchi marta ishlatilgan. Ba'zi mamlakatlarda eski nom saqlanib qolgan - rentgen nurlari. Rossiyada talaba V.K.ning taklifi bilan nurlar "rentgen" deb atala boshlandi. Rentgen - Abram Fedorovich Ioffe.

Elektromagnit to'lqinlar shkalasidagi joylashuvi

X-nurlari va gamma-nurlarining energiya diapazonlari keng energiya diapazonida bir-biriga mos keladi. Ikkala turdagi nurlanish elektromagnit nurlanishdir va bir xil foton energiyasiga ekvivalentdir. Terminologik farq paydo bo'lish usulida - rentgen nurlari elektronlar ishtirokida (atomlarda yoki erkinlarda) chiqariladi, gamma nurlanish esa atom yadrolarining qo'zg'alish jarayonlarida chiqariladi. Rentgen fotonlari 100 eV dan 250 keV gacha energiyaga ega, bu chastotasi 3 1016 Gts dan 6 1019 Gts gacha va to'lqin uzunligi 0,005 - 10 nm bo'lgan nurlanishga mos keladi (X ning pastki chegarasining umumiy qabul qilingan ta'rifi yo'q. -to'lqin uzunligi shkalasidagi nurlar diapazoni). Yumshoq rentgen nurlari eng past foton energiyasi va nurlanish chastotasi (va eng uzun to'lqin uzunligi) bilan tavsiflanadi, qattiq rentgen nurlari esa eng yuqori foton energiyasi va nurlanish chastotasiga (va eng qisqa to'lqin uzunligi) ega.

(V.K.Rentgen tomonidan olingan xotinining qo'lining rentgen fotosurati (rentgenogrammasi))

Kvitansiya

Rentgen nurlari zaryadlangan zarrachalarning (asosan elektronlar) kuchli tezlashishi yoki atomlar yoki molekulalarning elektron qobiqlarida yuqori energiyali o'tishlar natijasida hosil bo'ladi. Ikkala effekt ham rentgen naychalarida qo'llaniladi, ularda issiq katoddan chiqarilgan elektronlar tezlashadi (rentgen nurlari chiqarilmaydi, chunki tezlanish juda past) va anodga tegib, ular keskin sekinlashadi (rentgen nurlari chiqariladi: .bremsstrahlung deb ataladigan) va bir vaqtning o'zida anod qilingan metall atomlarining ichki elektron qobiqlaridan elektronlarni urib tushiradi. Qobiqlardagi bo'sh joylarni atomning boshqa elektronlari egallaydi. Bunday holda, rentgen nurlanishi anod materialining ma'lum bir energiya xarakteristikasi bilan chiqariladi (xarakterli nurlanish, chastotalar Moseley qonuni bilan belgilanadi:

bu erda Z - anod elementining atom raqami, A va B - elektron qobiqning asosiy kvant soni n ning ma'lum bir qiymati uchun doimiylar). Hozirgi vaqtda anodlar asosan keramikadan, elektronlar urilgan qismi esa molibdendan tayyorlanadi. Tezlanish-sekinlashuv jarayonida elektronning kinetik energiyasining atigi 1% rentgen nurlariga o'tadi, energiyaning 99% issiqlikka aylanadi.

X-nurlarini zarracha tezlatgichlarida ham olish mumkin. deb atalmish. sinxrotron nurlanishi magnit maydonda zarrachalar dastasi og'ishganda sodir bo'ladi, buning natijasida ular harakatiga perpendikulyar yo'nalishda tezlanishni boshdan kechiradilar. Sinxrotron nurlanishi yuqori chegaraga ega bo'lgan uzluksiz spektrga ega. To'g'ri tanlangan parametrlar (magnit maydonning kattaligi va zarrachalar energiyasi) bilan rentgen nurlarini sinxrotron nurlanish spektrida ham olish mumkin.

Rentgen nayining sxematik tasviri. X - rentgen nurlari, K - katod, A - anod (ba'zan antikatod deb ataladi), C - issiqlik qabul qiluvchi, Uh - katod filament kuchlanishi, Ua - tezlashtiruvchi kuchlanish, Win - suv sovutish kirishi, Wout - suv sovutish chiqishi (qarang: x- nur trubkasi).

Materiya bilan o'zaro ta'sir

X-nurlari uchun deyarli har qanday moddaning sinishi ko'rsatkichi birlikdan juda oz farq qiladi. Buning oqibati shundaki, rentgen linzalarini yaratish mumkin bo'lgan material yo'q. Bundan tashqari, rentgen nurlari sirtga perpendikulyar tushganda, ular deyarli aks etmaydi. Shunga qaramay, rentgen optikasida rentgen nurlari uchun optik elementlarni qurish usullari topilgan.

Rentgen nurlari moddalarga kirib borishi mumkin va turli moddalar ularni turlicha yutadi. Rentgen nurlarining yutilishi rentgen fotosuratlarida ularning eng muhim xususiyatidir. Rentgen nurlarining intensivligi yutuvchi qatlamda o'tgan yo'lga qarab eksponensial ravishda kamayadi (I = I0e-kd, bu erda d - qatlam qalinligi, k koeffitsienti Z3l3 ga proportsional, Z - elementning atom raqami, l - to'lqin uzunligi).

Absorbsiya fotoabsorbtsiya va Komptonning tarqalishi natijasida sodir bo'ladi:

Fotoabsorbsiya deganda, foton energiyasining ma'lum bir minimal qiymatdan katta bo'lishini talab qiladigan atom qobig'idan elektronni foton tomonidan urib tushirish jarayoni tushuniladi. Agar fotonning energiyasiga bog'liq bo'lgan yutilish aktining ehtimolini hisobga oladigan bo'lsak, u holda ma'lum bir energiyaga erishilganda u (ehtimollik) maksimal qiymatiga qadar keskin ortadi. Yuqori energiyalar uchun ehtimollik doimiy ravishda kamayadi. Bu qaramlik tufayli, yutilish chegarasi borligi aytiladi. Yutish paytida urilgan elektronning o'rnini boshqa elektron egallaydi, shu bilan birga kamroq foton energiyasiga ega bo'lgan nurlanish chiqariladi. floresans jarayoni.