ЛЕКЦ
Рентген туяа
Рентген туяаны мөн чанар
Bremsstrahlung рентген цацраг, түүний спектрийн шинж чанар.
Рентген туяаны шинж чанар (лавлагааны хувьд).
Рентген цацрагийн бодистой харилцан үйлчлэл.
Рентген цацрагийг анагаах ухаанд ашиглах физик үндэс.
Рентген туяаг (рентген туяа) 1895 онд физикийн салбарт анхны Нобелийн шагналтан болсон К.Рентген нээжээ.
Рентген туяаны мөн чанар
Рентген туяа - 80-аас 10-5 нм урттай цахилгаан соронзон долгион. Урт долгионы рентген цацраг нь богино долгионы хэт ягаан туяатай, богино долгионы рентген цацраг нь урт долгионы цацрагтай давхцдаг.
Рентген туяа нь рентген туяагаар хийгдсэн байдаг. Зураг 1.
K - катод
1 - электрон цацраг
2 - Рентген туяа
Цагаан будаа. 1. Рентген хоолойн төхөөрөмж.
Хоолой нь өндөр хүчдэлийн U (хэдэн мянган вольт) хэрэглэдэг анод А ба катод К гэсэн хоёр электрод бүхий шилэн колбонд (өндөр вакуумтай байж магадгүй: доторх даралт нь ойролцоогоор 10-6 ммМУБ) юм. Катод нь электронуудын эх үүсвэр юм (термионы ялгаралтын үзэгдлийн улмаас). Анод нь үүссэн рентген цацрагийг хоолойн тэнхлэгт өнцгөөр чиглүүлэхийн тулд налуу гадаргуутай металл саваа юм. Энэ нь электрон бөмбөгдөлтөөс үүссэн дулааныг гадагшлуулах өндөр дулаан дамжуулагч материалаар хийгдсэн. Налуу төгсгөлд галд тэсвэртэй металлын хавтан (жишээлбэл, вольфрам) байдаг.
Анодын хүчтэй халаалт нь катодын цацраг дахь электронуудын дийлэнх нь анод хүрэх үед бодисын атомуудтай олон тооны мөргөлдөөнийг мэдэрч, тэдгээрт их энерги дамжуулдагтай холбоотой юм.
Өндөр хүчдэлийн нөлөөн дор халуун катодын утаснаас ялгарах электронууд нь өндөр энерги хүртэл хурдасдаг. Электроны кинетик энерги нь mv 2 /2 байна. Энэ нь хоолойн электростатик талбарт хөдөлж байх үед олж авсан энергитэй тэнцүү байна.
mv 2 /2 = eU (1)
Энд m, e нь электроны масс ба цэнэг, U нь хурдатгалын хүчдэл юм.
Рентген туяа үүсэхэд хүргэдэг процессууд нь атомын цөм ба атомын электронуудын электростатик талбайн нөлөөгөөр анод дахь электронуудыг эрчимтэй удаашруулснаас үүсдэг.
Үүсэх механизмыг дараах байдлаар илэрхийлж болно. Хөдөлгөөнт электронууд нь өөрийн соронзон орон үүсгэдэг тодорхой гүйдэл юм. Электронуудын удаашрал нь гүйдлийн хүч буурч, үүний дагуу соронзон орны индукцийн өөрчлөлт бөгөөд энэ нь хувьсах цахилгаан орон үүсэхэд хүргэдэг. цахилгаан соронзон долгионы харагдах байдал.
Ийнхүү цэнэгтэй бөөм нь бодис руу нисэх үед хурд нь удааширч, эрчим хүч, хурдаа алдаж, цахилгаан соронзон долгион ялгаруулдаг.
Рентген туяаны спектрийн шинж чанарууд .
Тиймээс анодын бодис дахь электрон удаашрах тохиолдолд Bremsstrahlung рентген туяа.
Бремсстрахлунг рентген цацрагийн спектр нь тасралтгүй байдаг. Үүний шалтгаан нь дараах байдалтай байна.
Электроныг удаашруулах үед энергийн нэг хэсэг нь анодыг халаахад (E 1 = Q), нөгөө хэсэг нь рентген фотоныг үүсгэхэд (E 2 = hv), үгүй бол eU = hv + Q. Эдгээрийн хоорондын хамаарал. хэсгүүд нь санамсаргүй байдаг.
Ийнхүү олон электронуудын удаашралын улмаас рентген цацрагийн тасралтгүй спектр үүсдэг бөгөөд тус бүр нь хатуу тодорхойлогдсон утгын нэг рентген квант hv (h) -ийг ялгаруулдаг. Энэ квантын хэмжээ өөр өөр электронуудын хувьд өөр өөр байдаг.Рентген цацрагийн энергийн урсгалын долгионы уртаас хамаарах хамаарал , i.e. Рентген туяаны спектрийг 2-р зурагт үзүүлэв.
Зураг 2. Bremsstrahlung рентген спектр: a) хоолойд янз бүрийн хүчдэлийн U үед; б) катодын өөр өөр температурт T.
Богино долгионы (хатуу) цацраг нь урт долгионы (зөөлөн) цацрагаас илүү нэвтрэх чадвартай байдаг. Зөөлөн цацраг нь бодист илүү хүчтэй шингэдэг.
Богино долгионы тал дээр спектр нь тодорхой долгионы урттай m i n -д гэнэт төгсдөг. Ийм богино долгионы bremsstrahlung хурдатгалын талбарт электрон олж авсан энерги бүрэн фотоны энерги болж хувирах үед үүсдэг (Q = 0):
eU = hv max = hc/ min , min = hc/(eU), (2)
мин (нм) = 1.23/УкВ
Цацрагийн спектрийн найрлага нь рентген хоолой дээрх хүчдэлээс хамаардаг бөгөөд хүчдэл нэмэгдэхийн хэрээр m i n утга нь богино долгионы урт руу шилждэг (Зураг 2a).
Катодын температур T өөрчлөгдөхөд электронуудын ялгаралт нэмэгддэг. Үүний үр дүнд хоолой дахь I гүйдэл нэмэгдэх боловч цацрагийн спектрийн найрлага өөрчлөгдөхгүй (Зураг 2b).
Ф bremsstrahlung энергийн урсгал нь анод ба катодын хоорондох U хүчдэлийн квадрат, хоолой дахь гүйдлийн I хүч ба анодын бодисын атомын Z Z-тэй шууд пропорциональ байна.
Ф = kZU 2 I. (3)
Энд k = 10 –9 Вт/(V 2 А).
Рентген цацрагийн шинж чанар (лавлагааны зориулалтаар).
Рентген хоолой дээрх хүчдэлийн өсөлт нь рентген туяаны шинж чанарт тохирсон тасралтгүй спектрийн дэвсгэр дээр шугамын спектр үүсэхэд хүргэдэг. Энэ цацраг нь анодын материалын онцлог шинж чанартай байдаг.
Түүний үүсэх механизм нь дараах байдалтай байна. Өндөр хүчдэлийн үед хурдасгасан электронууд (өндөр энергитэй) атомын гүнд нэвтэрч, түүний дотоод давхаргаас электронуудыг устгадаг. Дээд түвшний электронууд чөлөөт газар руу шилждэг бөгөөд үүний үр дүнд өвөрмөц цацрагийн фотонууд ялгардаг.
Рентген цацрагийн шинж чанарын спектр нь оптик спектрээс ялгаатай.
- Нэгдмэл байдал.
Онцлогийн спектрүүдийн нэгдмэл байдал нь янз бүрийн атомуудын дотоод электрон давхаргууд нь ижил бөгөөд зөвхөн цөмийн хүчний үйл ажиллагааны улмаас энергийн хувьд ялгаатай байдагтай холбоотой бөгөөд энэ нь элементийн атомын тоо нэмэгдэх тусам нэмэгддэг. Тиймээс цөмийн цэнэг нэмэгдэхийн хэрээр шинж чанарын спектрүүд илүү өндөр давтамж руу шилждэг. Үүнийг Рентгений ажилтан туршилтаар баталжээ. Мозли, 33 элементийн рентген туяаны шилжилтийн давтамжийг хэмжсэн. Тэд хууль тогтоосон.
МОСЛИЙН ХУУЛЬ – Цацрагийн давтамжийн квадрат язгуур нь элементийн серийн дугаарын шугаман функц юм.
= A (Z – B), (4)
Энд v нь спектрийн шугамын давтамж, Z нь ялгаруулах элементийн атомын дугаар юм. A, B тогтмолууд.
Мозелийн хуулийн ач холбогдол нь энэхүү хамаарлаас рентген шугамын хэмжсэн давтамж дээр үндэслэн судалж буй элементийн атомын дугаарыг нарийн тодорхойлох боломжтойд оршино. Энэ нь үелэх систем дэх элементүүдийг байрлуулахад ихээхэн үүрэг гүйцэтгэсэн.
Химийн нэгдлээс хараат бус байдал.
Атомын рентген туяаны спектр нь элементийн атомыг агуулсан химийн нэгдлээс хамаардаггүй. Жишээлбэл, хүчилтөрөгчийн атомын рентген спектр нь O 2, H 2 O-ийн хувьд ижил байдаг бол эдгээр нэгдлүүдийн оптик спектр өөр өөр байдаг. Атомын рентген спектрийн энэ шинж чанар нь "гэж нэрлэх үндэс суурь болсон. онцлог цацраг".
Рентген туяаны бодистой харилцан үйлчлэх
Рентген цацрагийн объектод үзүүлэх нөлөө нь рентген туяаны харилцан үйлчлэлийн үндсэн процессоор тодорхойлогддог электронтой фотонбодисын атом ба молекулууд.
Бодис дахь рентген туяа шингэсэнэсвэл сарнидаг. Энэ тохиолдолд янз бүрийн процессууд тохиолдож болох бөгөөд энэ нь рентген фотоны энергийн HV ба иончлолын энергийн харьцаагаар тодорхойлогддог ба (иончлолын энерги нь А ба атом эсвэл молекулын гаднах дотоод электронуудыг зайлуулахад шаардагдах энерги юм) .
A) Тохиромжтой тархалт(урт долгионы цацрагийн тархалт) хамаарал хангагдах үед үүсдэг
Фотонуудын хувьд электронтой харилцан үйлчлэлийн улмаас зөвхөн хөдөлгөөний чиглэл өөрчлөгддөг (Зураг 3а), харин энерги hv ба долгионы урт өөрчлөгддөггүй (тиймээс энэ тархалтыг гэж нэрлэдэг. уялдаатай). Фотон ба атомын энерги өөрчлөгддөггүй тул когерент тархалт нь биологийн объектод нөлөөлдөггүй боловч рентген цацрагаас хамгаалах хамгаалалтыг бий болгохдоо цацрагийн үндсэн чиглэлийг өөрчлөх боломжийг анхаарч үзэх хэрэгтэй.
б) Фото эффектхэзээ тохиолддог
Энэ тохиолдолд хоёр тохиолдол гарч болно.
Фотоныг шингээж, электрон нь атомаас тусгаарлагддаг (Зураг 3б). Ионжилт үүсдэг. Салсан электрон нь кинетик энергийг олж авдаг: E к = hv – A и.Хэрэв кинетик энерги өндөр байвал электрон хөрш зэргэлдээх атомуудыг мөргөлдөх замаар ионжуулж, шинээр үүсгэж болно.
хоёрдогч электронууд.Фотон нь шингэсэн боловч түүний энерги нь электроныг арилгахад хангалтгүй бөгөөд
атом эсвэл молекулын өдөөлт (Зураг 3c).Энэ нь ихэвчлэн харагдах бүсэд фотоныг дараа нь ялгаруулах (рентген туяа), эдэд молекулууд болон фотохимийн урвалуудыг идэвхжүүлэхэд хүргэдэг. Фотоэлектрик эффект нь голчлон өндөр Z атомын дотоод бүрхүүлийн электронууд дээр үүсдэг.
V) Тохиромжгүй тархалт), (Комптон эффект, 1922) фотоны энерги нь иончлолын энергиэс хамаагүй их байх үед үүсдэг.
Энэ тохиолдолд электроныг атомаас салгаж авдаг (ийм электронуудыг нэрлэдэг буцах электронууд
зарим кинетик энергийг олж авдаг E k, фотоны энерги өөрөө буурдаг (Зураг 4d): hv = hv"+ A ба + E k (5)
Буцах электронууд нь хангалттай кинетик энергитэй бол хөрш атомуудыг мөргөлдөх замаар ионжуулж чаддаг. Ийнхүү уялдаа холбоогүй тархалтын үр дүнд хоёрдогч тархсан рентген туяа үүсч, бодисын атомын иончлол үүсдэг.
Заасан (a, b, c) процессууд нь хэд хэдэн дараагийн үйлдлүүдийг үүсгэж болно. Жишээ нь (Зураг 3d), Хэрэв фотоэлектрик эффектийн үед дотоод бүрхүүл дээрх электронууд атомаас тусгаарлагдвал дээд түвшний электронууд байрлаж болох бөгөөд энэ нь бодисын хоёрдогч шинж чанарын рентген туяа дагалддаг. Хоёрдогч цацрагийн фотонууд нь хөрш атомуудын электронуудтай харилцан үйлчлэлцдэг нь эргээд хоёрдогч үзэгдлийг үүсгэдэг.
уялдаатай тархалт
өө 
энерги ба долгионы урт өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна
фотоэлектрик эффект
фотоныг шингээж авдаг, e - атомаас тусгаарлагдсан - ионжуулалт
hv = A ба + E k
атом А фотоныг шингээх үед өдөөх, R - рентген туяа
уялдаа холбоогүй тархалт
hv = hv"+A ба +E хүртэл
фотоэлектрик эффект дэх хоёрдогч процессууд
Цагаан будаа. 3 Рентген цацрагийн бодистой харилцан үйлчлэх механизм
Анагаах ухаанд рентген туяаг ашиглах физик үндэс
Рентген цацраг бие дээр унах үед түүний гадаргуугаас бага зэрэг тусдаг боловч голчлон түүний гүн рүү нэвтэрч, хэсэгчлэн шингэж, тархаж, хэсэгчлэн дамждаг.
Сулрах хууль.
Хуулийн дагуу бодис дахь рентген туяаны урсгалыг сулруулдаг.
Ф = Ф 0 e – x (6)
Энд – шугаман сулрах коэффициент,Энэ нь бодисын нягтралаас ихээхэн хамаардаг. Энэ нь уялдаатай тархалт 1, уялдаа холбоогүй 2 ба фотоэлектрик эффект 3-т харгалзах гурван гишүүний нийлбэртэй тэнцүү байна.
= 1 + 2 + 3 . (7)
Нэр томьёо бүрийн хувь нэмрийг фотоны энергиэр тодорхойлно. Зөөлөн эдэд (ус) эдгээр процессуудын хоорондын хамаарлыг доор харуулав.
|
Эрчим хүч, keV |
Фото эффект |
Комптон эффект |
Сайхан амраарай массын сулралтын коэффициент,Энэ нь бодисын нягтралаас хамаарахгүй :
м = /. (8)
Массын сулралтын коэффициент нь фотоны энерги болон шингээгч бодисын атомын дугаараас хамаарна.
m = k 3 Z 3 . (9)
Яс, зөөлөн эдийн (ус) массын сулралын коэффициентүүд нь ялгаатай: м яс / м ус = 68.
Рентген туяаны замд нэгэн төрлийн бус биеийг байрлуулж, түүний өмнө флюресцент дэлгэц байрлуулсан бол энэ бие нь цацрагийг шингээж, сулруулж, дэлгэцэн дээр сүүдэр үүсгэдэг. Энэхүү сүүдрийн шинж чанараар хүн биеийн хэлбэр, нягтрал, бүтэц, олон тохиолдолд мөн чанарыг шүүж болно. Тэдгээр. Янз бүрийн эд эсийн рентген туяаг шингээх мэдэгдэхүйц ялгаа нь дотоод эрхтний зургийг сүүдрийн төсөөлөлд харах боломжийг олгодог.
Хэрэв шалгаж буй эрхтэн болон түүний эргэн тойрон дахь эдүүд рентген туяаг ижил хэмжээгээр сулруулдаг бол тодосгогч бодис хэрэглэдэг. Жишээлбэл, ходоод, гэдэс дотрыг барийн сульфатын будаатай төстэй массаар дүүргэсэн (BaS0 4) тэдний сүүдрийн дүрсийг харж болно (унтраах коэффициентийн харьцаа 354).
Анагаах ухаанд хэрэглэнэ.
Анагаах ухаанд рентген туяаг оношлоход 60-100-120 кВ, эмчилгээнд 150-200 кВ фотоны энергитэй ашигладаг.
Рентген туяаны оношлогоо – биеийн рентген шинжилгээг ашиглан өвчнийг таних.
Рентген шинжилгээг янз бүрийн аргаар ашигладаг бөгөөд үүнийг доор өгөв.
Флюроскопийн тусламжтайгаарРентген хоолой нь өвчтөний ард байрладаг. Үүний өмнө флюресцент дэлгэц байдаг. Дэлгэц дээр сүүдэр (эерэг) дүрс ажиглагдаж байна. Тухайн тохиолдол бүрт тохирох цацрагийн хатуулгийг сонгосон бөгөөд энэ нь зөөлөн эдээр дамждаг боловч өтгөн эдэд хангалттай шингэдэг. Үгүй бол та жигд сүүдэртэй болно. Дэлгэц дээр зүрх, хавирга нь харанхуй, уушиг нь цайвар харагдаж байна.
Рентген зурагтайобъектыг тусгай гэрэл зургийн эмульс бүхий хальс агуулсан кассет дээр байрлуулна. Рентген хоолой нь объектын дээр байрладаг. Үүссэн рентген зураг нь сөрөг дүр төрхийг өгдөг, i.e. трансиллюминацийн үед ажиглагдсан зургаас эсрэгээр.
Энэ аргын хувьд зураг нь (1)-ээс илүү тодорхой байдаг тул дамжуулах замаар харахад хэцүү нарийн ширийн зүйлийг ажигладаг. Энэ аргын ирээдүйтэй хувилбар бол рентген зураг юмтомограф болон "машин хувилбар" - компьютер
3. томограф.Флюрографийн тусламжтайгаар
Том дэлгэцээс авсан зургийг эмзэг жижиг форматтай хальсан дээр авдаг. Үзэхдээ гэрэл зургуудыг тусгай томруулагч ашиглан хардаг.Рентген туяа эмчилгээ
- хорт хавдрыг устгах рентген туяаг ашиглах.
Цацрагийн биологийн нөлөө нь амин чухал үйл ажиллагаа, ялангуяа хурдан үрждэг эсийн үйл ажиллагааг тасалдуулахад оршино.
Рентген туяаны тооцоолсон томографийн арга нь янз бүрийн өнцгөөр хийгдсэн энэ хэсгийн олон тооны рентген зураглалыг бүртгэх замаар өвчтөний биеийн тодорхой хэсгийн зургийг сэргээхэд суурилдаг. Эдгээр төсөөллийг бүртгэдэг мэдрэгчээс авсан мэдээлэл нь тусгай программ ашиглан компьютерт ордог. тооцоолдогхуваарилалт нягтдээжийн хэмжээсудалж буй хэсэгт байрлуулж, дэлгэцийн дэлгэц дээр харуулна. Ийм аргаар олж авсан өвчтөний биеийн хөндлөн огтлолын дүрс нь маш сайн тод байдал, мэдээллийн өндөр агуулгаар тодорхойлогддог. Хөтөлбөр нь шаардлагатай бол нэмэгдүүлэх зургийн тодосгогчВ хэдэн арван, бүр хэдэн зуун удаа. Энэ нь аргын оношлогооны боломжийг өргөжүүлдэг.
Орчин үеийн шүдний эмчилгээнд видео зурагчид (дижитал рентген зураг боловсруулах төхөөрөмж).
Шүдний эмчилгээнд рентген шинжилгээ нь оношлогооны гол арга юм. Гэсэн хэдий ч рентген оношлогооны хэд хэдэн уламжлалт зохион байгуулалт, техникийн шинж чанарууд нь өвчтөн болон шүдний эмнэлгүүдэд тийм ч таатай бус байдаг. Энэ нь юуны түрүүнд бие махбодид цацрагийн ихээхэн ачааллыг бий болгодог ионжуулагч цацрагтай өвчтөний холбоо барих хэрэгцээ бөгөөд энэ нь фотопроцессын хэрэгцээ, улмаар фотореагент, түүний дотор хортой бодис юм. Эцэст нь энэ бол том архив, хүнд хавтас, рентген хальс бүхий дугтуй юм.
Нэмж дурдахад шүдний эмнэлгийн хөгжлийн өнөөгийн түвшин нь хүний нүдээр хийсэн рентген зургийн субъектив үнэлгээг хангалтгүй болгож байна. Рентген зурагт агуулагдах олон янзын саарал өнгийн сүүдэрээс нүд нь зөвхөн 64-ийг л мэдэрдэг.
Шүдний нүүрний тогтолцооны хатуу эдүүдийн тод, нарийвчилсан дүрсийг хамгийн бага цацрагаар авахын тулд өөр шийдлүүд шаардлагатай нь ойлгомжтой. Хайлтын үр дүнд радиографийн систем гэж нэрлэгддэг видеографууд - дижитал радиографийн системийг бий болгоход хүргэсэн.
Техникийн дэлгэрэнгүй мэдээлэлгүй бол ийм системийн үйл ажиллагааны зарчим дараах байдалтай байна. Рентген цацраг нь тухайн объектоор гэрэл мэдрэмтгий хальс руу дамждаггүй, харин амны хөндийн тусгай мэдрэгч (тусгай электрон матриц) руу дамждаг. Матрицаас харгалзах дохио нь компьютерт холбогдсон дижитал хэлбэрт шилжүүлэх төхөөрөмжид (аналог-тоон хувиргагч, ADC) дамждаг бөгөөд үүнийг дижитал хэлбэрт шилжүүлдэг. Тусгай программ хангамж нь компьютерийн дэлгэцэн дээр рентген дүрсийг бүтээж, түүнийг боловсруулж, хатуу эсвэл уян хатан хадгалах хэрэгсэлд (хатуу диск, уян диск) хадгалж, файл болгон зураг хэлбэрээр хэвлэх боломжийг олгодог.
Дижитал системд рентген зураг нь өөр өөр дижитал саарал өнгийн утгатай цэгүүдийн цуглуулга юм. Хөтөлбөрөөр хангагдсан мэдээллийн дэлгэцийн оновчлол нь цацрагийн харьцангуй бага тунгаар тод, тодосгогч нь оновчтой хүрээ авах боломжтой болгодог.
Жишээлбэл, Trophy (Франц) эсвэл Schick (АНУ) нарын бүтээсэн орчин үеийн системүүдэд хүрээ үүсгэхдээ 4096 саарал өнгийг ашигладаг бөгөөд өртөх хугацаа нь судалгааны объектоос хамаардаг бөгөөд дунджаар зуу - аравны нэг юм. Хоёрдугаарт, хальстай холбоотой цацрагийн өртөлтийг бууруулах - амны хөндийн системд 90% хүртэл, панорамик видеочинд 70% хүртэл.
Зургийг боловсруулахдаа видеографчид дараахь зүйлийг хийх боломжтой.
Эерэг ба сөрөг зураг, хуурамч өнгөт зураг, тусламжийн зургийг хүлээн авах.
Зургийн тодосгогчийг нэмэгдүүлж, сонирхож буй хэсгийг томруулна уу.
Шүдний эд, ясны бүтцийн нягтралын өөрчлөлтийг үнэлэх, сувгийн дүүргэлтийн жигд байдлыг хянах.
Эндодонтологийн хувьд ямар ч муруйлттай сувгийн уртыг тодорхойлох ба мэс заслын хувьд суулгацын хэмжээг 0.1 мм-ийн нарийвчлалтайгаар сонгоно.
Зургийг шинжлэхэд хиймэл оюун ухааны элементүүд бүхий цоорох өвчнийг илрүүлэх өвөрмөц систем нь цоорох өвчнийг цэгийн үе шатанд, үндэс цоорох болон далд цооролтыг илрүүлэх боломжийг олгодог.
(3) томьёоны “Ф” нь ялгарах долгионы уртын бүх хүрээг илэрхийлдэг бөгөөд үүнийг ихэвчлэн “Интеграл энергийн урсгал” гэж нэрлэдэг.
Рентген туяа нь өргөн хүрээний долгионы урттай (8 · 10 -6-аас 10 -12 см) байдаг. Бодисын атомын цахилгаан талбарт цэнэглэгдсэн тоосонцор, ихэвчлэн электронууд удаашрах үед рентген туяа үүсдэг. Энэ тохиолдолд үүссэн квантууд нь өөр өөр энергитэй бөгөөд тасралтгүй спектр үүсгэдэг. Ийм спектр дэх квантуудын хамгийн их энерги нь ирж буй электронуудын энергитэй тэнцүү байна. (см.)-ээр килоэлектрон-вольтоор илэрхийлэгдсэн рентген квантуудын хамгийн их энерги нь киловольтоор илэрхийлэгдсэн хоолойд хэрэглэсэн хүчдэлийн хэмжээтэй тэнцүү байна. Рентген туяа нь бодисоор дамжин өнгөрөхдөө түүний атомын электронуудтай харилцан үйлчилдэг. 100 кВ хүртэлх энергитэй рентген квантуудын хувьд харилцан үйлчлэлийн хамгийн онцлог хэлбэр нь фотоэлектрик эффект юм. Ийм харилцан үйлчлэлийн үр дүнд квантын энерги нь электроныг атомын бүрхүүлээс салгаж, түүнд кинетик энерги өгөхөд бүрэн зарцуулагддаг. Рентген туяаны квант энерги нэмэгдэхийн хэрээр фотоэлектрик эффектийн магадлал буурч, чөлөөт электронуудаар квантуудыг тараах үйл явц буюу Комптон эффект гэж нэрлэгддэг процесс давамгайлдаг. Ийм харилцан үйлчлэлийн үр дүнд хоёрдогч электрон үүсэх ба үүнээс гадна анхдагч квантийн энергиээс бага энергитэй квант ялгардаг. Хэрэв рентген квантийн энерги нь нэг мегаэлектрон-вольтоос хэтэрвэл электрон ба позитрон үүсдэг хосын эффект гэж нэрлэгддэг (харна уу). Үүний үр дүнд бодисоор дамжин өнгөрөхөд рентген цацрагийн энерги буурдаг, өөрөөр хэлбэл түүний эрч хүч буурдаг. Бага энергитэй квантуудыг шингээх магадлал өндөр байдаг тул рентген цацраг нь илүү их энергитэй квантуудаар баяждаг. Рентген цацрагийн энэ шинж чанарыг квантуудын дундаж энергийг нэмэгдүүлэх, өөрөөр хэлбэл хатуулгийг нэмэгдүүлэхэд ашигладаг. Рентген цацрагийн хатуулгийн өсөлтийг тусгай шүүлтүүр ашиглан хийдэг (үзнэ үү). Рентген туяа нь рентген оношлогоонд ашиглагддаг (харна уу) ба (харна уу). Мөн ионжуулагч цацрагийг үзнэ үү.
Рентген цацраг (синоним: рентген, рентген) нь 250-аас 0.025 А хүртэлх долгионы урттай (эсвэл 5·10 -2-оос 5·10 2 кеВ хүртэлх энергийн квант) квант цахилгаан соронзон цацраг юм. 1895 онд В.К. Рентген нээсэн. Рентген цацрагтай зэргэлдээх цахилгаан соронзон цацрагийн спектрийн мужийг энергийн квантууд нь 500 кеВ-ээс их байвал гамма цацраг гэж нэрлэдэг (харна уу); Эрчим хүчний квант нь 0.05 кев-ээс бага цацраг нь хэт ягаан туяаг бүрдүүлдэг (харна уу).
Иймээс радио долгион болон үзэгдэх гэрлийн аль алиныг нь багтаасан цахилгаан соронзон цацрагийн өргөн хүрээний харьцангуй бага хэсгийг төлөөлдөг рентген цацраг нь аливаа цахилгаан соронзон цацрагийн нэгэн адил гэрлийн хурдаар (300 орчим мянган км/ вакуумд) тархдаг. сек) ба долгионы уртаар тодорхойлогддог λ (цацрагын нэг хэлбэлзлийн хугацаанд дамжих зай). Рентген цацраг нь бусад олон долгионы шинж чанартай (хугарал, хөндлөнгийн оролцоо, дифракц) боловч тэдгээрийг ажиглахад илүү урт долгионы цацрагаас хамаагүй хэцүү байдаг: харагдах гэрэл, радио долгион.
Рентген спектрүүд: a1 - 310 кВ-ын тасралтгүй bremsstrahlung спектр; a - 250 кВ-д тасралтгүй тоормосны спектр, a1 - 1 мм Cu-ээр шүүсэн спектр, a2 - 2 мм Cu-ээр шүүсэн спектр, b - К цувралын вольфрамын шугам.
Рентген цацраг үүсгэхийн тулд рентген хоолойг (харна уу) ашигладаг бөгөөд хурдан электронууд анодын бодисын атомуудтай харилцан үйлчлэх үед цацраг туяа үүсдэг. Рентген цацрагийн хоёр төрөл байдаг: bremsstrahlung болон шинж чанар. Bremsstrahlung рентген туяа нь ердийн цагаан гэрэлтэй адил тасралтгүй спектртэй байдаг. Долгионы уртаас хамаарч эрчмийн тархалтыг (Зураг) хамгийн ихдээ муруйгаар илэрхийлнэ; урт долгион руу муруй нь тэгшхэн унадаг ба богино долгион руу огцом унаж, тодорхой долгионы урттай (λ0) төгсдөг бөгөөд үүнийг тасралтгүй спектрийн богино долгионы хил гэж нэрлэдэг. λ0-ийн утга нь хоолой дээрх хүчдэлтэй урвуу хамааралтай байна. Хурдан электронууд атомын цөмтэй харилцан үйлчлэх үед Bremsstrahlung үүсдэг. Bremsstrahlung-ийн эрчим нь анодын гүйдлийн хүч, хоолой дээрх хүчдэлийн квадрат ба анодын бодисын атомын дугаар (Z) -тай шууд пропорциональ байна.
Хэрэв рентген хоолойд хурдассан электронуудын энерги нь анодын бодисын чухал утгаас хэтэрсэн бол (энэ энерги нь хоолой дээрх энэ бодисын хувьд чухал Vcr хүчдэлээр тодорхойлогддог) цацраг туяа үүсдэг. Онцлог спектр нь K, L, M, N үсгээр тэмдэглэгдсэн цувралын спектрийн шугамууд юм.
K цуврал нь хамгийн богино долгионы урт, L цуврал нь урт долгионы урт, M ба N цуврал нь зөвхөн хүнд элементүүдэд ажиглагддаг (К цувралын вольфрамын Vcr нь 69.3 кВ, L цувралын хувьд - 12.1 кВ). Онцлог цацраг нь дараах байдлаар үүсдэг. Хурдан электронууд нь атомын электронуудыг дотоод бүрхүүлээс нь салгана. Атом нь өдөөгдөж, дараа нь үндсэн төлөв рүү буцдаг. Энэ тохиолдолд гаднах, бага холбоо бүхий бүрхүүлээс электронууд нь дотоод бүрхүүлд суллагдсан орон зайг дүүргэж, өвөрмөц цацрагийн фотонууд нь өдөөгдсөн ба үндсэн төлөв дэх атомын энергийн зөрүүтэй тэнцүү энергиэр ялгардаг. Энэ ялгаа (тиймээс фотоны энерги) нь элемент бүрийн тодорхой утгын шинж чанартай байдаг. Энэ үзэгдэл нь элементүүдийн рентген спектрийн шинжилгээний үндэс юм. Зураг дээр бремстрахлунг тасралтгүй спектрийн дэвсгэр дээр вольфрамын шугамын спектрийг харуулав.
Рентген хоолойд хурдасгасан электронуудын энерги нь бараг бүхэлдээ дулааны энерги болж хувирдаг (анод маш их халдаг), зөвхөн багахан хэсэг нь (100 кВ-ын ойролцоо хүчдэлийн 1% орчим) bremsstrahlung энерги болж хувирдаг.
Анагаах ухаанд рентген туяаг ашиглах нь рентген туяаг бодисоор шингээх хуулинд суурилдаг. Рентген цацрагийн шингээлт нь шингээгч бодисын оптик шинж чанараас бүрэн хамаардаггүй. Рентген туяаны өрөөнд ажилчдыг хамгаалахад ашигладаг өнгөгүй, тунгалаг хар тугалганы шил нь рентген туяаг бараг бүрэн шингээдэг. Үүний эсрэгээр, гэрэлд тунгалаг биш цаас нь рентген туяаг сулруулдаггүй.
Шингээгч давхаргаар дамжин өнгөрч буй нэгэн төрлийн (өөрөөр хэлбэл тодорхой долгионы урттай) рентген туяаны эрчим нь экспоненциал хуулийн (e-x) дагуу буурдаг бөгөөд энд e нь натурал логарифмын суурь (2.718), илтгэгч х нь тэнцүү байна. шингээгчийн зузаан тутамд массын сулралтын коэффициент (μ / p) см 2 / г бүтээгдэхүүн (энд p нь г/см 3 дахь бодисын нягт). Рентген цацрагийн бууралт нь тархалт ба шингээлтийн аль алиных нь улмаас үүсдэг. Үүний дагуу массын сулралтын коэффициент нь массын шингээлт ба тархалтын коэффициентүүдийн нийлбэр юм. Массын шингээлтийн коэффициент нь шингээгчийн атомын тоо (Z) нэмэгдэхэд (Z3 эсвэл Z5-тай пропорциональ), долгионы урт (λ3-тай пропорциональ) нэмэгдэх тусам огцом нэмэгддэг. Долгионы уртаас энэ хамаарал нь шингээлтийн зурваст ажиглагддаг бөгөөд тэдгээрийн хил дээр коэффициент үсрэлт үүсдэг.
Бодисын атомын тоо нэмэгдэх тусам массын тархалтын коэффициент нэмэгддэг. λ≥0.3Å үед тархалтын коэффициент нь долгионы уртаас хамаарахгүй, λ үед<0,ЗÅ он уменьшается с уменьшением λ.
Долгионы урт багасах тусам шингээлт ба тархалтын коэффициент буурах нь рентген цацрагийн нэвтрэлтийн хүчийг нэмэгдүүлдэг. Ясны массын шингээлтийн коэффициент [шингээлт нь голчлон Ca 3 (PO 4) 2 ] нь зөөлөн эдээс бараг 70 дахин их байдаг бөгөөд шингээлт нь ихэвчлэн уснаас хамаардаг. Энэ нь ясны сүүдэр яагаад рентген зураг дээр зөөлөн эдийн дэвсгэр дээр маш тод харагддагийг тайлбарладаг.
Ямар ч орчинд нэгэн төрлийн бус рентген туяа тархах нь эрчимжилт буурахын зэрэгцээ спектрийн найрлага өөрчлөгдөж, цацрагийн чанар өөрчлөгддөг: спектрийн урт долгионы хэсэг нь шингэдэг. богино долгионы хэсгээс илүү их байх тусам цацраг нь жигд болно. Спектрийн урт долгионы хэсгийг шүүж авах нь хүний биеийн гүнд байрлах гэмтлийн рентген эмчилгээний явцад гүн ба гадаргуугийн тунгийн харьцааг сайжруулах боломжийг олгодог (рентген туяа шүүлтүүрийг үзнэ үү). Рентген туяаны жигд бус туяаны чанарыг тодорхойлохын тулд "хагас сулралтын давхарга (L)" гэсэн ойлголтыг ашигладаг - цацрагийг хагасаар бууруулдаг бодисын давхарга. Энэ давхаргын зузаан нь хоолой дээрх хүчдэл, шүүлтүүрийн зузаан, материалаас хамаарна. Хагас сулралтын давхаргыг хэмжихийн тулд гилгэр хальсан (12 кВ хүртэл эрчим хүч), хөнгөн цагаан (20-100 кВ), зэс (60-300 кВ), хар тугалга, зэс (>300 кВ) ашигладаг. 80-120 кВ-ын хүчдэлд үүссэн рентген цацрагийн хувьд 1 мм зэс нь 26 мм хөнгөн цагаан, 1 мм хар тугалга нь 50.9 мм хөнгөн цагааны шүүлтүүртэй тэнцэнэ.
Рентген цацрагийг шингээх, тараах нь түүний корпускуляр шинж чанартай холбоотой; Рентген цацраг нь атомуудтай харилцан үйлчилдэг корпускулууд (бөөмүүд) - фотонууд, тус бүр нь тодорхой энергитэй байдаг (рентген цацрагийн долгионы урттай урвуу хамааралтай). Рентген фотонуудын энергийн хүрээ 0.05-500 кВ байна.
Рентген цацрагийг шингээх нь фотоэлектрик эффектээс шалтгаална: фотоныг электрон бүрхүүлээр шингээх нь электрон ялгарах дагалддаг. Атом нь өдөөгдөж, үндсэн төлөвтөө буцаж ирэхдээ өвөрмөц цацраг ялгаруулдаг. Ялгарсан фотоэлектрон нь фотоны бүх энергийг (атом дахь электроныг холбох энергийг хассан) авч явдаг.
Рентген туяаны тархалт нь тархалтын орчин дахь электронуудаас үүсдэг. Сонгодог тархалт (цацрагийн долгионы урт өөрчлөгддөггүй, харин тархалтын чиглэл өөрчлөгддөг) ба долгионы уртын өөрчлөлттэй тархалт - Комптон эффект (тарсан цацрагийн долгионы урт нь туссан цацрагийн долгионоос их байдаг) хооронд ялгаа бий. ). Сүүлчийн тохиолдолд фотон нь хөдөлж буй бөмбөг шиг ажилладаг бөгөөд фотонуудын тархалт нь Комтоны дүрслэлийн хэллэгээр, фотон, электронтой билльярд тоглохтой адил явагддаг: электронтой мөргөлдөхөд фотон энергийнхаа нэг хэсгийг түүнд шилжүүлдэг. тархсан, бага энергитэй (түүний дагуу тархсан цацрагийн долгионы урт нэмэгддэг) электрон нь буцах энергитэй атомаас нисдэг (эдгээр электронуудыг Комптон электронууд буюу буцах электронууд гэж нэрлэдэг). Рентген энергийг шингээх нь хоёрдогч электронууд (Комптон ба фотоэлектронууд) үүсэх, тэдгээрт энерги шилжүүлэх үед тохиолддог. Бодисын нэгж масс руу шилжүүлсэн рентген цацрагийн энерги нь рентген цацрагийн шингэсэн тунг тодорхойлдог. Энэ тунгийн нэгж 1 рад нь 100 эрг/г-тай тохирч байна. Шингээсэн энергийн улмаас шингээгч бодист хэд хэдэн хоёрдогч процесс явагддаг бөгөөд энэ нь рентген туяаны дозиметрийн хувьд чухал ач холбогдолтой, учир нь рентген цацрагийг хэмжих аргууд нь тэдгээрт суурилдаг. (Дозиметрийг үзнэ үү).
Бүх хий, олон шингэн, хагас дамжуулагч, диэлектрик нь рентген туяанд өртөх үед цахилгаан дамжуулах чанарыг нэмэгдүүлдэг. Дамжуулах чадварыг хамгийн сайн тусгаарлагч материалаар илрүүлдэг: парафин, гялтгануур, резин, хув. Дамжуулах чадварын өөрчлөлт нь орчны иончлол, өөрөөр хэлбэл төвийг сахисан молекулуудыг эерэг ба сөрөг ион болгон салгаснаар үүсдэг (иончлолыг хоёрдогч электронууд үүсгэдэг). Агаар дахь ионжуулалтыг рентген туяанд өртөх тунг (агаар дахь тунг) тодорхойлоход ашигладаг бөгөөд үүнийг рентгенээр хэмждэг (Ионжуулагч цацрагийн тунг үзнэ үү). 1 r тунгаар агаарт шингэсэн тун нь 0.88 рад байна.
Рентген цацрагийн нөлөөн дор тухайн бодисын молекулуудын өдөөлт (мөн ионуудын дахин нэгдэх үед) үр дүнд олон тохиолдолд бодисын харагдахуйц гэрэлтдэг. Рентген цацрагийн өндөр эрчимтэй үед агаар, цаас, парафин гэх мэт (металлаас бусад) харагдахуйц гэрэлтдэг. Үзэгдэх гэрэлтэлтийн хамгийн их гарцыг флюроскопийн дэлгэцэнд ашигладаг Zn·CdS·Ag-фосфор зэрэг талст фосфор болон бусад бодисоор хангадаг.
Рентген цацрагийн нөлөөн дор бодист янз бүрийн химийн процессууд үүсч болно: мөнгөн галидын нэгдлүүдийн задрал (рентген зураг авахад ашигладаг гэрэл зургийн эффект), ус ба устөрөгчийн хэт ислийн усан уусмалын задрал, шинж чанар өөрчлөгдөх. целлюлоид (булингар ба гавар ялгарах), парафин (булингар, цайруулах) .
Бүрэн хувирлын үр дүнд химийн идэвхгүй бодис болох рентген туяанд шингэсэн бүх энерги дулаан болж хувирдаг. Маш бага хэмжээний дулааныг хэмжих нь маш мэдрэмтгий аргуудыг шаарддаг боловч рентген цацрагийн үнэмлэхүй хэмжилтийн гол арга юм.
Рентген туяанд өртөхөөс үүсэх хоёрдогч биологийн нөлөө нь эмнэлгийн рентген эмчилгээний үндэс болдог (үзнэ үү). Кванта нь 6-16 кВ (2-оос 5 А хүртэлх үр дүнтэй долгионы урт) рентген цацраг нь хүний биеийн арьсны эдэд бараг бүрэн шингэдэг; Эдгээрийг хилийн туяа, заримдаа Буккагийн туяа гэж нэрлэдэг (Буккагийн туяаг үзнэ үү). Гүн рентген эмчилгээнд 100-300 кВ-ын үр дүнтэй энергийн квант бүхий хатуу шүүсэн цацрагийг ашигладаг.
Рентген туяаны биологийн нөлөөг зөвхөн рентген эмчилгээний үед төдийгүй рентген оношилгооны үед, мөн цацрагийн хамгаалалт хэрэглэх шаардлагатай рентген туяатай харьцах бусад бүх тохиолдолд анхаарч үзэх хэрэгтэй. (харна уу).
Өнөөдөр бид Нобелийн шагналтнуудын тухай түүхийг үргэлжлүүлж байна. “Нобелийн шагналыг хэрхэн авах вэ” булангийнхаа хоёр дахь дугаарыг физикийн салбарын анхны шагналтан, цацрагийн тунгийн нэгж төдийгүй бүхэл бүтэн цахилгаан соронзонд нэрээ өгсөн хүнд зориулав. цацраг. Ингээд жинхэнэ X-хүн Вильгельм Конрад Рентгентэй уулзаарай.
1845 оны 3-р сарын 27-нд Пруссын Вант улсын Леннеп хотод төрсөн, 1923 оны 2-р сарын 10-нд Мюнхенд нас баржээ.
1901 оны Физикийн Нобелийн шагналын эзэн. Нобелийн хорооны үг: "Түүний нэрэмжит нэрээр нэрлэгдсэн гайхамшигт туяаг нээсэн нь шинжлэх ухаанд үзүүлсэн онцгой үйлчилгээг үнэлэн". (Дараа нь түүний нэрээр нэрлэгдсэн гайхамшигт туяаг олж илрүүлснээр түүний үзүүлсэн ер бусын үйлчилгээг үнэлэн).
Рентгений багшийг алдарт ETH Zurich (Швейцарийн Цюрихийн дээд техникийн сургууль)-д физикийн профессороор ажиллаж байсан гайхалтай туршилтчин Август Кундт гэж нэрлэж болно. Вильгельм 1865 онд механик инженер болохыг хүссэн учраас тэнд элсэн оржээ. Гэсэн хэдий ч Кундт (дашрамд хэлэхэд, Петр Лебедевийн багш байсан бөгөөд гэрлийн даралтыг нээсэн) 20 настай залуугийн ер бусын чадварыг хараад түүнд физикийн чиглэлээр суралцахыг хатуу зөвлөж, 1869 онд Рентген. Кундтын туслах болов. Дараа нь багштайгаа хамт Вюрцбург, дараа нь Страсбург руу нүүжээ. Аажмаар Рентген өөрөө далд туршилтчин гэдгээрээ аль хэдийн алдаршиж байв. 1874 оноос хойш (Рентген - 29) тэрээр өөрөө Страсбургийн их сургуулийн багш болжээ. Дараа нь Гиссен, дахин Вюрцбург ирж, 1894 онд тэрээр их сургуулийн ректор болжээ. 49 настай, чухал, нэр хүндтэй, ашигтай албан тушаал юм шиг санагдаж байна, чамд өөр юу хэрэгтэй вэ? Гэхдээ Рентген вакуум хоолойд цахилгаан гүйдэл хийх гэх мэт бүх зүйл аль хэдийн хийгдчихсэн байсан чиглэлээр судалгаа хийсэн. Жишээлбэл, Crookes хоолойд.
Уильям Крукс туяа хоолойтой
Wikimedia Commons
Энэ бол эсрэг талын төгсгөлд хоёр электродтой шилэн сав бөгөөд бараг бүх агаарыг шахаж гаргадаг. Энэ төхөөрөмжийг бүтээгч Уильям Крукс агаар хангалттай ховордсон үед катодын эсрэг талын хоолойн төгсгөлд байрлах шил нь ямар нэгэн цацрагийн нөлөөн дор шар-ногоон гэрлээр флюресцж эхэлдэг болохыг олж мэдэв. катодын туяа гэж нэрлэдэг.
Мэдээж Уильям Круксын өөрийнхөө тухай хэдэн үг хэлэх ёстой. Талийг нээж, лабораторид гели гаргаж авсан алдарт эрдэмтэн сүнслэг сэтгэлгээтэй нэгэн байжээ. Тэрээр 1874 онд 42 насандаа шинжлэх ухааны ид хүчээ авч байхдаа сүнслэг үзэл бол шинжлэх ухаан бөгөөд сүнсний үзэгдэл бодитоор тохиолддог гэж өгүүлсэн нийтлэлээ хэвлүүлжээ. Дуулиан шуугиан нь Круксыг олон жилийн турш "дуусгах" шаардлагатай болсон - түүний шинжлэх ухааны эрх мэдэл, мөн Хатан хааны шинжлэх ухааны нийгэмлэг дэх албан тушаал, баатар цолыг (1897) хүлээж, 1898 онд гарч ирэхийг хүлээж байв. тэр он жилүүдийн сүнс, түүнийг итгэлтэй сүнслэг хүн гэдгээ тунхаглав. Crooks 1919 онд нас барах хүртлээ энэ нэрээр үлджээ. Тиймээс 1913-1915 он хүртэл Лондонгийн Хатан хааны нийгэмлэгийг бидний бодлоор хуурамч эрдэмтэн удирдаж байсан (гэхдээ зөвхөн тэр).
Гэхдээ рентген туяа, катодын хоолой руу буцаж орцгооё. 1895 он гэхэд эдгээр хоолойнуудын талаар бүх зүйл аль хэдийн мэдэгдэж байсан юм шиг санагдаж байв. Хоёрхон жил өнгөрч, Круксийн хоолойн тусламжтайгаар хоёр чухал нээлт хийгдэж, физикийн салбарт хоёр Нобелийн шагнал авчирна гэж цөөхөн хүн таамаглаж байсан. 1906 оны шагналтан, электроныг нээсэн "JJ" Томсоны тухай ярьж эхлэхэд бид хоёр дахь тухай ярих болно.
Мөн бид рентген туяаны тухай түүхийг үргэлжлүүлэх болно. 11-р сарын 8-ны Баасан гарагийн орой Рентген уламжлал ёсоор лабораторид хоцорч байв. Туслахууд гэртээ харьсан; Лабораторид хар картоноор хучигдсан катодын хоолой байсан. Тэр доторх гүйдлийг асаагаад ойролцоох бари, цагаан алтны нийлмэл нэгдлийн талстаар бүрсэн цаас ногоон өнгөтэй болохыг харав. Тиймээс аль хэдийн зургаа дахь арван жилд байсан эрдэмтэн физикийн түүхэн дэх хамгийн том нээлтүүдийн нэг болох рентген туяа эсвэл рентген туяаг хийсэн. Рентген хоёр долоо хоног бүх зүйлийг сайтар шалгаж үзсэн (тэр маш болгоомжтой байсан).
1895 оны 12-р сарын 28-нд Рентгений "Шинэ төрлийн цацрагийн тухай" анхны өгүүлэл Annalen der Physik сэтгүүлд хэвлэгджээ. Бүх санаа нь эхний догол мөрөнд байсан: "Хэрэв та том Рухмкорфын ороомгийг Hittorf, Crookes, Lenard хоолой эсвэл бусад төхөөрөмжөөр дамжуулж байвал дараах үзэгдэл ажиглагдаж байна. Барийн цагаан алтны хүхрийн давхар ислээр бүрсэн цаас ( Ba∙4H 2 O), хоолойд ойртоход хангалттай нягт таарсан нимгэн хар картоноор хийсэн бүрээсээр хааж, гадагшлуулах бүрт хурц гэрлээр анивчдаг: энэ нь флюресцэж эхэлдэг. Флюресценц нь хангалттай харанхуйд харагдах бөгөөд цаасны хажуу талыг нь барийн цагаан алтны ислээр бүрсэн эсэхээс үл хамаарна. Флюресцент нь хоолойноос хоёр метрийн зайд ч мэдэгдэхүйц юм. Флюресценцийн шалтгаан нь утаснуудын аль нэг газраас биш харин гадагшлуулах хоолойноос гардаг гэдгийг шалгахад хялбар байдаг."
Рентгений туршилтын нарийвчлал нь маш мэдэгдэхүйц юм. Нэг өгүүллийн эхний хуудсанд Рентгений нэвчилтийг шалгасан объект, бодисуудыг жагсаав: цаас, 1000 хуудастай ном, давхар карт, станиол хуудас, янз бүрийн зузаантай гацуур хавтан, хөнгөн цагаан хавтан, эбонит диск, хар тугалгатай шил, хар тугалгагүй шил , гялтганууртай саванд ус, нүүрстөрөгчийн дисульфид болон бусад шингэнийг өөрийн гараар ... “Хэрэв та гадагшлуулах хоолой болон дэлгэцийн хооронд гараа барьвал ясны бараан сүүдрийг харж болно. гарны бүдэгхэн тойм." Тун удалгүй гарны алдартай рентген зургийг авчээ.
Зүүн талд Рентгений эхнэрийн гар, баруун талд нь Кёлликерийн гар байна.
Wikimedia Commons
Зүүн гарын гэрэл зураг нь хуримын бөгжийг тодорхой харуулсан бөгөөд энэ бол Рентгений эхнэр Анна Берта Людвиг Рентгений гарын зураг юм. Гэхдээ ихэнхдээ тэд ижил нэртэй, мөн хуруундаа бөгжтэй өөр зургийг нийтэлдэг. Гэхдээ энэ зураг бол Рентгений найз Германы анатомич, гистологич Альберт фон Кёлликерийн гарны хөрөг юм. Энэ зургийг 1896 оны нэгдүгээр сарын 23-нд авчээ.
Ийнхүү шинэ нээлтийн анхны эмнэлгийн хэрэглээ олджээ. Аль хэдийн 1896 онд Бирмингемийн Жон Фрэнсис Холл-Эдвардс рентген туяаг анагаах ухаанд ашигласан: эхлээд 1-р сарын 11-нд тэрээр ариутгасан зүүгээр гарын рентген зураг авчээ. Мөн тэр жилийн 2-р сарын 14-нд тэрээр анхны мэс засал хийлгэж, мэс заслын эмчийн хувьд рентген шинжилгээнд хамрагджээ. Хэсэг хугацааны дараа (1899) тэрээр дэлхийн анагаах ухааны анхны албан ёсны радиологич болжээ. Тэрээр мөн цэргийн анагаах ухаанд рентген туяаг ашиглах нэр хүндтэй байдаг: 1900 онд Өмнөд Африкт Холл-Эдвардсын анги Боерын дайны үед цэргийн хээрийн эмнэлэгт рентген туяаг ашиглаж байжээ. Дэлхийн нэгдүгээр дайны үед рентген аппаратын ачаар аврагдсан шархадсан хүмүүсийн тоог ярих шаардлагагүй, учир нь энэ нь хэдэн зуун мянган хүн юм. Маш чухал: Рентген энэ нь хүн төрөлхтнийх байх ёстой гэж үзэн туяа өөрөө болон рентген зураг авах аргын патентаас татгалзав.
Мэдээжийн хэрэг, Рентгенд унасан алдар нэр нь дүлий болсон (тэр алдар нэрээ үзэн ядаж байсан). Мэдээжийн хэрэг, физикийн анхны Нобел түүнд очсон.
Анхны Нобелийн шагналд тийм ч олон нэр дэвшсэнгүй: 11 хүн 29 удаа нэр дэвшсэн. Үнэмлэхүй олонх нь Рентгенд очсон - 16 нэр дэвшсэн! Ийм давуу байдлын бараг цорын ганц тохиолдол. Бусад нэр дэвшигчдийн дунд физикийн чиглэлээр Нобелийн шагнал хүртсэн хүмүүсийг дурдаж болно: Йоханнес ван дер Ваальс, Питер Зееман, Гугльермо Маркони, Филипп фон Ленард, химийн чиглэлээр ирээдүйн Нобелийн шагналтан Анри Беккерел Сванте Аррениус (энэ өвөрмөц хүн химийн чиглэлээр хоёуланд нь нэр дэвшсэн). болон физик, анагаах ухаанд), түүнчлэн шагналыг аваагүй Уильям Томсоныг Лорд Келвин гэдгээрээ илүү сайн мэддэг.
Өөр нэг зүйл бол сонирхолтой юм: Аррениус шиг Рентген 1906 онд түүхэн дэх анхны хоёр удаагийн Нобелийн шагналтан болох боломжтой байсан: 1906 оноос хойш тэрээр физиологи, анагаах ухааны салбарын Нобелийн шагналд таван удаа нэр дэвшсэн. Рентгенийн "Нобель"-ийн түүхэн дэх бас нэг сонирхолтой баримт: тэрээр өөрөө хамт ажиллагсдаа зургаан удаа шагналд нэр дэвшүүлсэн. 1901, 1903 онд - аль хэдийн дурдсан Уильям Томсон, 1905 онд - өөр Томсон "JJ" (тэд электрон байгаа эсэхийг биечлэн баталгаажуулсны дараа л хэлдэг, тэр болтол лабораторид энэ үгийг хэлэхийг хориглодог байсан). Хачирхалтай нь, Рентген өөрөө "шинэ физик"-ээс хол байсан ч 1917 онд Макс Планкийг Нобелийн шагналд, 1922 онд Нильс Борыг нэр дэвшүүлэв. Рентген шагнал авахаар очсонгүй.
Нээлтч өөрөө хичээлээ үргэлжлүүлэв. Түүнтэй хамт ажиллаж байсан Абрам Иоффегийн бичсэнээр Рентгенийг нээсний дараах эхний жилд рентген туяаны талаар 1000 гаруй нийтлэл, зуу гаруй эрдэм шинжилгээний өгүүлэл нийтлэгдсэн байна. "Гэхдээ 12 жилийн турш Рентгений хийж чадсан зүйлд ганц ч ажил нэмээгүй."
Рентген туяа нь шинжлэх ухаанд нээгдсэн боломжуудын талаар бид ярьж чадахгүй. Энд хэдхэн жишээ дурдъя.
Аав хүү Уильям Хенри, Уильям Лоуренс Брэгг нар цацрагийг нээснээс хойш 20 хүрэхгүй жилийн дараа рентген туяа, бүр тодруулбал материйн талст дээрх рентген туяаны дифракцийг тодорхойлох боломжтой гэдгийг ойлгосон. болор торны бүтэц. Рентген туяаны дифракцийн шинжилгээ ингэж гарч ирсэн бөгөөд "гэр бүлийн гэрээ" нь 1915 онд Физикийн чиглэлээр Нобелийн шагнал хүртжээ (Жижиг Брагг бүх цаг үеийн байгалийн шинжлэх ухааны хамгийн залуу шагналтан болсон: шагналыг түүнд 1915 онд хүртсэн. 25!). Гэхдээ Рентген өөрөө рентген туяа ашиглан талстуудын бүтцийг тогтоох оролдлого хийснийг цөөхөн хүн мэддэг.
Хожим нь ийм аргаар уургийн бүтцийг тодорхойлох боломжтой болох нь тогтоогдсон бөгөөд гол зүйл нь тэднээс талстыг ургуулах явдал юм. Энэ үйл явц нь жинхэнэ урлаг бөгөөд анх 1964 онд химийн чиглэлээр Нобелийн шагнал хүртсэн Британийн химич Дороти Кроуфут-Ходжкин (нийтдээ энэ төрөлд дөрвөн удаа шинжлэх ухааны дээд шагнал хүртжээ) . Дашрамд дурдахад, 2009 онд рибосомын бүтцийг судалсны төлөө энэ шагналыг хүртсэн дөрөв дэх эмэгтэй Ада Йонат ижил рентген шинжилгээг ашигласан байна.
Вильгельм Конрад Рентген нь шинжлэх ухааны ер бусын амжилтыг хувийн даруу байдал, хувийн шинж чанартай хослуулдаг "хуучин сургуулийн" эрдэмтдэд харьяалагддаг байв. 1917 онд Герман дайнд аль хэдийн ялагдаж байв. Хүнсний карт ашиглан бүтээгдэхүүн тараасан. Олон найз нөхөд, эрдэмтэд Рентген рүү цөцгийн тос, элсэн чихэр бүхий илгээмж илгээсэн боловч Рентген бүх илгээмжийг хотын иргэдэд тараахаар хүлээлгэн өгчээ. Эрх баригчид 24 кг жин хассан Рентгенийг маш их бэрхшээлтэй тулгаж сайжруулсан хоолны дэглэмд шилжүүлэв. Төрийн анхны дуудлагаар эрдэмтэн Голландын үнэт цаасанд байршуулсан бүх хөрөнгөө өгсөн.
1919 онд түүний хайртай эхнэр нас баржээ. 1920 онд Рентген бүх албан тушаалаасаа огцорч, бараг мөнгөгүй үлджээ. Нас барахаасаа өмнө эхнэртэйгээ Швейцарь дахь дуртай газраа очиж үзэхийн тулд Рентген бүтэн жилийн турш кофе болон бусад хэт их зүйлээс татгалзжээ. Гэсэн хэдий ч тэрээр амьдралынхаа бүх зүйлийг хийж чадсан.
Рентген туяа
бүх бодисыг янз бүрийн хэмжээгээр нэвтрүүлэх чадвартай үл үзэгдэх цацраг. Энэ нь 10-8 см долгионы урттай цахилгаан соронзон цацраг юм. Үзэгдэх гэрлийн нэгэн адил рентген туяа нь гэрэл зургийн хальсыг харлуулдаг. Энэ өмч нь анагаах ухаан, үйлдвэрлэл, шинжлэх ухааны судалгаанд чухал ач холбогдолтой юм. Судалгаанд хамрагдаж буй объектоор дамжин өнгөрч, дараа нь гэрэл зургийн хальсан дээр унах үед рентген туяа нь түүний дотоод бүтцийг дүрсэлдэг. Рентген цацрагийг нэвтрүүлэх чадвар нь янз бүрийн материалд өөр өөр байдаг тул объектын тунгалаг бус хэсгүүд нь цацраг сайн нэвтэрдэг хэсгүүдээс илүү гэрэл зураг дээр илүү хөнгөн хэсгүүдийг үүсгэдэг. Тиймээс ясны эд нь арьс, дотоод эрхтнүүдийг бүрдүүлдэг эдээс рентген туяанд бага тунгалаг байдаг. Тиймээс рентген зураг дээр яс нь илүү хөнгөн газар мэт харагдах бөгөөд цацраг туяанд илүү ил тод байдаг хугарлын газрыг амархан илрүүлдэг. Рентген туяа нь шүдний эмчилгээнд шүдний үндэс дэх цоорол, буглаа илрүүлэх, үйлдвэрлэлд цутгамал, хуванцар, резинэн хагарлыг илрүүлэхэд ашигладаг. Рентген туяа нь химийн салбарт нэгдлүүдийг шинжлэхэд, физикт талстуудын бүтцийг судлахад ашиглагддаг. Химийн нэгдлээр дамжин өнгөрөх рентген туяа нь хоёрдогч цацрагийг үүсгэдэг бөгөөд спектроскопийн шинжилгээ нь химичийг нэгдлийн найрлагыг тодорхойлох боломжийг олгодог. Кристал бодис дээр унах үед рентген туяа нь болорын атомуудаар тархаж, гэрэл зургийн хавтан дээрх толбо, зураасны тодорхой, тогтмол зургийг өгдөг бөгөөд энэ нь болорын дотоод бүтцийг тогтоох боломжтой болгодог. Хорт хавдрын эмчилгээнд рентген туяа хэрэглэх нь хорт хавдрын эсийг устгадагт суурилдаг. Гэсэн хэдий ч энэ нь хэвийн эсүүдэд хүсээгүй нөлөө үзүүлдэг. Тиймээс рентген туяаг ийм байдлаар ашиглахдаа маш болгоомжтой байх хэрэгтэй. Рентген цацрагийг Германы физикч В.Рентген (1845-1923) нээсэн. Түүний нэрийг энэ цацрагтай холбоотой өөр хэд хэдэн физик нэр томъёогоор мөнхжүүлсэн: рентген бол ионжуулагч цацрагийн тунгийн олон улсын нэгж юм; рентген аппаратанд авсан зургийг рентген зураг гэж нэрлэдэг; Рентген туяаг ашиглан өвчнийг оношилж, эмчилдэг рентген анагаах ухааны салбарыг радиологи гэж нэрлэдэг. Рентген 1895 онд Вюрцбургийн их сургуулийн физикийн профессор байхдаа цацрагийг нээсэн. Катодын цацраг (цахилгаан хоолойд электрон урсдаг) туршилт хийж байхдаа тэрээр вакуум хоолойн ойролцоо байрладаг, талст барийн цианоплатинитээр бүрхэгдсэн дэлгэц нь тод гэрэлтэж байгааг анзаарсан боловч хоолой нь өөрөө хар картоноор бүрхэгдсэн байв. Рентген түүний нээсэн рентген туяа гэж нэрлэсэн үл мэдэгдэх туяаг нэвтрүүлэх чадвар нь шингээгч материалын найрлагаас хамаардаг болохыг тогтоожээ. Тэрээр мөн катодын цацраг бүхий гадагшлуулах хоолой болон барийн цианоплатинитээр бүрсэн дэлгэцийн хооронд байрлуулснаар өөрийн гарны ясны дүрсийг олж авсан. Рентгений нээлтийн дараа бусад судлаачид туршилт хийж, энэ цацрагийн олон шинэ шинж чанар, хэрэглээг нээсэн. М.Лауэ, В.Фридрих, П.Книпинг нар томоохон хувь нэмэр оруулсан бөгөөд 1912 онд болороор дамжин өнгөрөх рентген туяаны дифракцийг харуулсан; 1913 онд халсан катод бүхий өндөр вакуум рентген хоолойг зохион бүтээсэн В.Кулиж; 1913 онд цацрагийн долгионы урт ба элементийн атомын дугаар хоорондын хамаарлыг тогтоосон Г.Мозели; Рентген бүтцийн шинжилгээний үндсийг боловсруулсны төлөө 1915 онд Нобелийн шагнал хүртсэн Г., Л.Брагг нар.
Рентген туяа АВАХ
Өндөр хурдтай хөдөлж буй электронууд бодистой харилцан үйлчлэх үед рентген туяа үүсдэг. Электронууд аливаа бодисын атомуудтай мөргөлдөхөд кинетик энергийг хурдан алддаг. Энэ тохиолдолд ихэнх хэсэг нь дулаан болж хувирдаг бөгөөд ихэвчлэн 1% -иас бага хэсэг нь рентген энерги болж хувирдаг. Энэ энерги нь энергитэй боловч амрах масс нь тэгтэй тэнцүү фотон гэж нэрлэгддэг кванта- бөөмс хэлбэрээр ялгардаг. Рентген туяаны фотонууд нь долгионы урттай урвуу хамааралтай энергиээрээ ялгаатай байдаг. Рентген туяа үйлдвэрлэх уламжлалт арга нь өргөн хүрээний долгионы уртыг үүсгэдэг бөгөөд үүнийг рентген спектр гэж нэрлэдэг. Спектр нь зурагт үзүүлсэн шиг тодорхой бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг агуулдаг. 1. Өргөн "тасралт"-ыг тасралтгүй спектр буюу цагаан цацраг гэж нэрлэдэг. Үүн дээр байрлуулсан хурц оргилуудыг рентген туяаны ялгаруулалтын шугам гэж нэрлэдэг. Хэдийгээр бүх спектр нь электронуудын бодистой мөргөлдсөний үр дүн боловч түүний өргөн хэсэг, шугамын харагдах механизм нь өөр өөр байдаг. Бодис нь олон тооны атомуудаас бүрдэх бөгөөд тэдгээр нь тус бүр нь электрон бүрхүүлээр хүрээлэгдсэн цөмтэй бөгөөд тухайн элементийн атомын бүрхүүл дэх электрон бүр нь тодорхой эрчим хүчний тодорхой түвшинг эзэлдэг. Ерөнхийдөө эдгээр бүрхүүлүүд буюу энергийн түвшингүүд нь цөмд хамгийн ойр байгаа бүрхүүлээс эхлэн K, L, M гэх мэт тэмдэгтүүдээр тодорхойлогддог. Хангалттай өндөр энергитэй туссан электрон атомтай холбоотой электронуудын аль нэгтэй мөргөлдөхөд тэр электроныг бүрхүүлээс нь гаргана. Хоосон зайг бүрхүүлээс өөр электрон эзэлдэг бөгөөд энэ нь илүү өндөр энергитэй тохирч байна. Энэ нь рентген фотоныг ялгаруулах замаар илүүдэл энергийг өгдөг. Бүрхүүлийн электронууд нь салангид энергийн утгатай байдаг тул үүссэн рентген фотонууд нь мөн салангид спектртэй байдаг. Энэ нь тодорхой утга нь зорилтот элементээс хамаардаг тодорхой долгионы уртын хурц оргилуудтай тохирч байна. Онцлог шугамууд нь электроныг устгасан бүрхүүлээс (K, L эсвэл M) хамааран K-, L- ба M-цувралуудыг үүсгэдэг. Рентген долгионы урт ба атомын тооны хоорондын хамаарлыг Мозелийн хууль гэж нэрлэдэг (Зураг 2).
Хэрэв электрон харьцангуй хүнд цөмтэй мөргөлдвөл хурд нь удааширч, кинетик энерги нь ойролцоогоор ижил энергитэй рентген фотон хэлбэрээр ялгардаг. Цөмийн хажуугаар нисэн өнгөрвөл эрчим хүчнийхээ зөвхөн нэг хэсгийг алдаж, үлдсэн хэсэг нь түүний замд тааралдсан бусад атомуудад шилжинэ. Эрчим хүчний алдагдлын үйлдэл бүр нь зарим энерги бүхий фотоныг ялгаруулахад хүргэдэг. Тасралтгүй рентген спектр гарч ирэх бөгөөд түүний дээд хязгаар нь хамгийн хурдан электроны энергитэй тохирч байна. Энэ нь тасралтгүй спектр үүсэх механизм бөгөөд тасралтгүй спектрийн хил хязгаарыг тогтоодог хамгийн их энерги (эсвэл хамгийн бага долгионы урт) нь ослын электронуудын хурдыг тодорхойлдог хурдатгалын хүчдэлтэй пропорциональ байна. Спектрийн шугамууд нь бөмбөгдөж буй объектын материалыг тодорхойлдог бөгөөд тасралтгүй спектр нь электрон цацрагийн энергиэр тодорхойлогддог бөгөөд зорилтот материалаас бараг хамааралгүй байдаг. Рентген туяаг зөвхөн электрон бөмбөгдөлтөөс гадна өөр эх үүсвэрээс авсан рентген туяагаар байг цацах замаар олж авч болно. Гэхдээ энэ тохиолдолд туссан цацрагийн энергийн ихэнх хэсэг нь рентген туяаны спектрийн шинж чанарт ордог бөгөөд түүний маш бага хэсэг нь тасралтгүй цацрагт ордог. Рентген цацрагийн цацраг нь бөмбөгдөж буй элементийн онцлог шугамыг өдөөхөд хангалттай энергитэй фотонуудыг агуулсан байх ёстой нь ойлгомжтой. Тодорхой спектрийн энергийн өндөр хувь нь рентген туяаг өдөөх энэ аргыг шинжлэх ухааны судалгаа хийхэд тохиромжтой болгодог.
Рентген хоолой.Электронууд бодистой харилцан үйлчлэх замаар рентген туяа үүсгэхийн тулд электронуудын эх үүсвэр, тэдгээрийг өндөр хурдаар хурдасгах хэрэгсэл, электроны бөмбөгдөлтийг тэсвэрлэх чадвартай, шаардлагатай эрчимтэй рентген цацраг үүсгэх зорилтот байх шаардлагатай. Энэ бүхнийг агуулсан төхөөрөмжийг рентген туяа гэж нэрлэдэг. Эрт судлаачид орчин үеийн хий ялгаруулах хоолой гэх мэт "гүн нүүлгэн шилжүүлсэн" хоолойг ашигладаг байсан. Тэдний доторх вакуум тийм ч өндөр биш байв. Гаргах хоолойд бага хэмжээний хий агуулагддаг бөгөөд хоолойн электродуудад потенциалын зөрүү их байх үед хийн атомууд эерэг ба сөрөг ион болж хувирдаг. Эерэг нь сөрөг электрод (катод) руу шилжиж, түүн дээр унаснаар электронуудыг цохиж, эргээд эерэг электрод (анод) руу шилжиж, түүнийг бөмбөгдөж, рентген фотонуудын урсгалыг үүсгэдэг. . Coolidge-ийн боловсруулсан орчин үеийн рентген хоолойд (Зураг 3) электронуудын эх үүсвэр нь өндөр температурт халсан вольфрамын катод юм. Анод (эсвэл катодын эсрэг) ба катодын хоорондох өндөр потенциалын зөрүүгээр электронууд өндөр хурдтай хурдасдаг. Электронууд атомуудтай мөргөлдөхгүйгээр анод хүрэх ёстой тул маш өндөр вакуум шаардлагатай бөгөөд энэ нь хоолойг сайн нүүлгэн шилжүүлэхийг шаарддаг. Энэ нь мөн үлдсэн хийн атомуудын иончлолын магадлалыг бууруулж, үүнээс үүсэх хажуугийн гүйдлийг бууруулдаг.
Катодыг тойрсон тусгай хэлбэртэй электродын тусламжтайгаар электронууд нь анод руу чиглэгддэг. Энэ электродыг фокусын электрод гэж нэрлэдэг бөгөөд катодын хамт хоолойн "цахим гэрэл" -ийг бүрдүүлдэг. Бөмбөгдөж буй электронуудын кинетик энергийн ихэнх нь дулаан болж хувирдаг тул электрон бөмбөгдөлтөд өртсөн анод нь галд тэсвэртэй материалаар хийгдсэн байх ёстой. Үүнээс гадна, анод нь өндөр атомын дугаартай материалаар хийгдсэн байх нь зүйтэй юм, учир нь Атомын тоо нэмэгдэхийн хэрээр рентген туяаны гарц нэмэгддэг. Ихэнх тохиолдолд анодын материал нь вольфрам бөгөөд түүний атомын дугаар нь 74. Рентген хоолойн дизайн нь хэрэглээний нөхцөл, шаардлагаас хамаарч өөр өөр байж болно.
Рентген туяа илрүүлэх
Рентген туяаг илрүүлэх бүх аргууд нь тэдгээрийн материалтай харилцан үйлчлэлд суурилдаг. Илрүүлэгч нь хоёр төрлийн байж болно: дүрс өгдөг, өгдөггүй. Эхнийх нь рентген туяаны флюрографи ба флюроскопийн төхөөрөмжүүдийг багтаасан бөгөөд үүнд рентген цацрагийн туяа судалж буй объектоор дамжин өнгөрч, дамжуулагдсан цацраг нь гэрэлтдэг дэлгэц эсвэл гэрэл зургийн хальсанд тусдаг. Судалгаанд хамрагдаж буй объектын өөр өөр хэсгүүд цацрагийг өөр өөрөөр шингээдэг - бодисын зузаан, түүний найрлагаас хамааран зураг гарч ирдэг. Флюресцент дэлгэцтэй детекторуудад рентген туяаны энерги нь шууд ажиглагдах дүрс болж хувирдаг бол рентген зурагт үүнийг мэдрэмтгий эмульс дээр тэмдэглэж, хальсыг боловсруулсны дараа л ажиглаж болно. Хоёрдахь төрлийн детекторууд нь рентген цацрагийн энергийг цацрагийн харьцангуй эрчмийг тодорхойлдог цахилгаан дохио болгон хувиргадаг олон төрлийн төхөөрөмжүүдийг агуулдаг. Үүнд иончлолын камер, Гейгерийн тоолуур, пропорциональ тоолуур, сцинтилляцийн тоолуур, кадми сульфид ба селенидын тусгай детекторууд орно. Одоогийн байдлаар хамгийн үр дүнтэй детекторуудыг эрчим хүчний өргөн хүрээний хүрээнд сайн ажилладаг сцинтилляцийн тоолуур гэж үзэж болно.
Мөн үзнэ үүБӨӨС ИЛРЭГЧ. Илрүүлэгчийг ажлын нөхцөлийг харгалзан сонгоно. Жишээлбэл, хэрэв та сарнисан рентген цацрагийн эрчмийг нарийн хэмжих шаардлагатай бол тоолуурыг ашигладаг бөгөөд энэ нь танд хэдэн хувийн нарийвчлалтайгаар хэмжилт хийх боломжийг олгодог. Хэрэв та олон тооны сарнисан цацрагийг бүртгэх шаардлагатай бол рентген хальс ашиглахыг зөвлөж байна, гэхдээ энэ тохиолдолд эрчмийг ижил нарийвчлалтайгаар тодорхойлох боломжгүй юм.
Рентген туяа, гамма дефектоскопи
Аж үйлдвэрт рентген туяаны хамгийн түгээмэл хэрэглээний нэг бол материалын чанарыг хянах, согогийг илрүүлэх явдал юм. Рентген туяаны арга нь эвдрэлгүй тул туршилтанд хамрагдсан материалыг шаардлагатай шаардлагыг хангасан гэж үзвэл зориулалтын дагуу ашиглах боломжтой. Рентген болон гамма согогийг илрүүлэх нь рентген туяаг нэвтрүүлэх чадвар, материалд шингээх шинж чанарт суурилдаг. Нэвтрэх хүчийг рентген туяаны фотонуудын эрчим хүчээр тодорхойлдог бөгөөд энэ нь рентген хоолойн хурдатгалын хүчдэлээс хамаардаг. Иймд алт, уран зэрэг хүнд металлаар хийсэн зузаан дээж, дээжийг судлахын тулд өндөр хүчдэлтэй рентген туяа шаардлагатай байдаг бол нимгэн дээжинд бага хүчдэлтэй эх үүсвэр хангалттай байдаг. Маш том цутгамал болон том цувисан бүтээгдэхүүний гамма согогийг илрүүлэхийн тулд тоосонцорыг 25 МэВ ба түүнээс дээш энерги хүртэл хурдасгах бетатрон ба шугаман хурдасгуурыг ашигладаг. Материал дахь рентген цацрагийн шингээлт нь шингээгчийн зузаан d ба шингээлтийн коэффициент m-ээс хамаарах ба I = I0e-md томъёогоор тодорхойлогддог бөгөөд I нь шингээгчээр дамжих цацрагийн эрчим, I0 юм. туссан цацрагийн эрчим ба e = 2.718 нь натурал логарифмын суурь юм. Рентген цацрагийн өгөгдсөн долгионы урттай (эсвэл энерги) өгөгдсөн материалын хувьд шингээлтийн коэффициент нь тогтмол байна. Гэхдээ рентген туяаны эх үүсвэрийн цацраг нь монохроматик биш боловч өргөн хүрээний долгионы уртыг агуулдаг бөгөөд үүний үр дүнд шингээгчийн ижил зузаан дахь шингээлт нь цацрагийн долгионы уртаас (давтамж) хамаардаг. Рентген туяа нь металл боловсруулахтай холбоотой бүх салбарт өргөн хэрэглэгддэг. Түүнчлэн их бууны торх, хүнсний бүтээгдэхүүн, хуванцарыг шалгах, электрон технологийн нарийн төвөгтэй төхөөрөмж, системийг туршихад ашигладаг. (Рентген туяаны оронд нейтрон туяаг ашигладаг нейтронографийг ижил төстэй зорилгоор ашигладаг.) Рентген туяаг бусад ажлуудад, тухайлбал, зургийг жинхэнэ эсэхийг нь тодорхойлох, эсвэл дээр нь будгийн нэмэлт давхаргыг илрүүлэхэд ашигладаг. суурь давхарга.
Рентген туяаны дифракци
Рентген цацрагийн дифракц нь хатуу биетүүдийн атомын бүтэц, талст хэлбэр, мөн шингэн, аморф хатуу биет, том молекулуудын тухай чухал мэдээллийг өгдөг. Дифракцийн аргыг мөн атом хоорондын зайг үнэн зөв (10-5-аас бага алдаатай) тодорхойлох, стресс ба согогийг тодорхойлох, нэг талстуудын чиглэлийг тодорхойлоход ашигладаг. Дифракцийн хэв маягийг ашиглан та үл мэдэгдэх материалыг тодорхойлохоос гадна дээжинд хольц байгаа эсэхийг илрүүлж, тэдгээрийг тодорхойлох боломжтой. Орчин үеийн физикийн хөгжилд рентген туяаны дифракцийн аргын ач холбогдлыг үнэлж баршгүй, учир нь бодисын шинж чанарын талаархи орчин үеийн ойлголт нь эцсийн эцэст янз бүрийн химийн нэгдлүүд дэх атомуудын зохион байгуулалт, тэдгээрийн хоорондын холболтын шинж чанарын талаархи мэдээлэлд тулгуурладаг. болон бүтцийн согогууд. Энэ мэдээллийг олж авах гол хэрэгсэл бол рентген туяаны дифракцийн арга юм. Рентген туяаны дифракцийн талстографи нь амьд организмын удамшлын материал болох дезоксирибонуклеины хүчил (ДНХ) молекулууд гэх мэт нарийн төвөгтэй том молекулуудын бүтцийг тодорхойлоход маш чухал юм. Рентген туяаг нээсэн даруйдаа шинжлэх ухаан, анагаах ухааны сонирхол нь энэхүү цацраг бие махбодид нэвтрэх чадвар, мөн чанарт анхаарлаа хандуулав. Рентген цацрагийг ангархай, дифракцийн тороор ялгах туршилтууд нь цахилгаан соронзон цацрагт хамаарах бөгөөд 10-8-10-9 см-ийн долгионы урттай болохыг эрдэмтэд, ялангуяа В.Барлоу урьд нь таамаглаж байсан байгалийн талстуудын тогтмол ба тэгш хэмтэй хэлбэр нь болорыг бүрдүүлдэг атомуудын дараалсан зохион байгуулалттай холбоотой юм. Зарим тохиолдолд Барлоу болор бүтцийг зөв таамаглаж чадсан. Урьдчилан таамагласан атом хоорондын зай нь 10-8 см байв. Үүний үр дүнд физикийн түүхэн дэх хамгийн чухал туршилтуудын нэг болсон. М.Лауэ энэхүү санаагаа хэрэгжүүлэх туршилтын туршилтыг зохион байгуулж, түүний хамтран зүтгэгч В.Фридрих, П.Книпинг нар хийжээ. 1912 онд гурвуулаа рентген туяаны дифракцийн үр дүнгийн талаархи бүтээлээ нийтлэв. Рентген цацрагийн дифракцийн зарчим. Рентген туяаны дифракцийн үзэгдлийг ойлгохын тулд бид дарааллаар нь авч үзэх хэрэгтэй: нэгдүгээрт, рентген цацрагийн спектр, хоёрдугаарт, болор бүтцийн шинж чанар, гуравдугаарт, дифракцийн үзэгдлийн тухай. Дээр дурьдсанчлан, рентген цацрагийн шинж чанар нь анодын материалаар тодорхойлогддог өндөр түвшний монохромат шинж чанартай хэд хэдэн спектрийн шугамуудаас бүрддэг. Шүүлтүүрийг ашигласнаар та хамгийн хүчтэйг нь тодруулж болно. Тиймээс анодын материалыг зөв сонгосноор маш нарийн тодорхойлогдсон долгионы урттай бараг монохромат цацрагийн эх үүсвэрийг олж авах боломжтой. Цацрагийн долгионы урт нь ихэвчлэн хромын хувьд 2.285-аас мөнгөний хувьд 0.558 хооронд хэлбэлздэг (янз бүрийн элементүүдийн утгыг зургаан чухал тоогоор мэддэг). Онцлог спектр нь анод дахь электронуудын удаашралын улмаас хамаагүй бага эрчимтэй тасралтгүй "цагаан" спектр дээр суурилдаг. Тиймээс анод бүрээс хоёр төрлийн цацрагийг авч болно: шинж чанар ба bremsstrahlung, тус бүр нь өөр өөрийн замаар чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Кристал бүтэц дэх атомууд нь тогтмол давтамжтайгаар байрладаг бөгөөд ижил эсийн дарааллыг бүрдүүлдэг - орон зайн тор. Зарим тор (ихэнх түгээмэл металлын хувьд) нь маш энгийн байдаг бол зарим нь (уургийн молекулуудын хувьд) нэлээд төвөгтэй байдаг. Кристал бүтцийн онцлог шинж нь: хэрэв нэг эсийн тодорхой цэгээс хөрш зэргэлдээх эсийн харгалзах цэг рүү шилжих юм бол яг ижил атомын орчин илэрнэ. Хэрэв тодорхой атом нэг эсийн нэг цэг дээр байрладаг бол ижил атом нь хөрш зэргэлдээ аль ч эсийн ижил цэг дээр байрлана. Энэ зарчим нь төгс эмх цэгцтэй болорын хувьд хатуу хүчинтэй. Гэсэн хэдий ч олон талстууд (жишээлбэл, металлын хатуу уусмалууд) нэг зэрэг эмх замбараагүй байдаг, i.e. Кристаллографийн хувьд ижил төстэй газруудыг өөр өөр атомууд эзэлж болно. Эдгээр тохиолдолд атом бүрийн байрлалыг тодорхойлдоггүй, харин зөвхөн олон тооны бөөмс (эсвэл эс) дээр "статистикийн дундажаар тооцсон" атомын байрлалыг тодорхойлдог. Дифракцийн үзэгдлийг OPTICS нийтлэлд авч үзсэн бөгөөд уншигч цааш үргэлжлүүлэхээсээ өмнө энэ өгүүллийг уншиж болно. Хэрэв долгион (жишээлбэл, дуу чимээ, гэрэл, рентген туяа) жижиг ангархай эсвэл нүхээр дамждаг бол сүүлийнх нь долгионы хоёрдогч эх үүсвэр гэж үзэж болох бөгөөд ангархай эсвэл нүхний дүрс нь ээлжлэн гэрлээс бүрддэг болохыг харуулж байна. ба бараан судлууд. Цаашилбал, цоорхой, ан цавын үе үе бүтэцтэй бол өөр өөр нүхнээс ирж буй туяаг нэмэгдүүлэх, сулруулах интерференцийн үр дүнд дифракцийн тодорхой хэлбэр гарч ирдэг. Рентген туяаны дифракц нь болор бүтцийн үе үе зохион байгуулалттай атомууд нүх ба тархалтын төвүүдийн үүргийг гүйцэтгэдэг хамтын тархалтын үзэгдэл юм. Тэдгээрийн дүрсийг тодорхой өнцгөөр харилцан сайжруулах нь гурван хэмжээст дифракцийн сараалж дээр гэрэл дифракц байх үед үүсэхтэй төстэй дифракцийн хэв маягийг үүсгэдэг. Болор дахь электронуудтай ирж буй рентген туяа харилцан үйлчлэлцсэний улмаас тархалт үүсдэг. Рентген цацрагийн долгионы урт нь атомын хэмжээтэй ижил хэмжээтэй байдаг тул тархсан рентген туяаны долгионы урт нь туссан рентген туяатай ижил байна. Энэ процесс нь рентген туяаны нөлөөн дор электронуудын албадан хэлбэлзлийн үр дүн юм. Рентген туяанд өртсөн, холбогдсон электронуудын үүлтэй (цөмийг тойрсон) атомыг авч үзье. Бүх чиглэлд электронууд нэгэн зэрэг ирж буй цацрагийг тарааж, өөр өөр эрчимтэй боловч ижил долгионы урттай өөрийн рентген цацрагийг ялгаруулдаг. Тарсан цацрагийн эрчим нь элементийн атомын дугаартай холбоотой, учир нь атомын дугаар нь тархалтад оролцох тойрог замын электронуудын тоотой тэнцүү байна. (Таралтын элементийн атомын дугаар болон эрчмийг хэмжих чиглэлээс эрчимжилтийн энэхүү хамаарал нь талстуудын бүтцийг шинжлэхэд онцгой чухал үүрэг гүйцэтгэдэг атомын тархалтын хүчин зүйлээр тодорхойлогддог.) болор бүтцээс бие биенээсээ ижил зайд байрлах атомын шугаман гинжийг сонгож, тэдгээрийн дифракцийн загварыг авч үзье. Рентген туяаны спектр нь тасралтгүй хэсэг ("тасралтгүй") ба анодын материал болох элементийн онцлог шинж чанартай илүү хүчтэй шугамуудын багцаас бүрддэг болохыг аль хэдийн тэмдэглэсэн. Бид тасралтгүй спектрийг шүүж, атомын шугаман гинжин хэлхээнд чиглэсэн бараг монохромат рентген туяа авлаа гэж бодъё. Хөрш зэргэлдээх атомуудын тархсан долгионы замын ялгаа нь долгионы уртаас хэд дахин их байвал олшруулах нөхцөл (олшруулах интерференц) хангагдсан байна. Хэрэв цацраг нь a (хугацаа) интервалаар тусгаарлагдсан атомуудын шугам руу a0 өнцгөөр тусч байвал дифракцийн өнцгийн хувьд a олшруулалтад харгалзах замын зөрүүг a(cos a - cosa0) = hl гэж бичнэ. l нь долгионы урт ба h бүхэл тоо (Зураг 4 ба 5).
Гурван хэмжээст талст руу энэ хандлагыг өргөжүүлэхийн тулд талст дахь өөр хоёр чиглэлийн дагуух атомуудын эгнээ сонгож, a, b, c үетэй гурван талст тэнхлэгийн хувьд хамтдаа олж авсан гурван тэгшитгэлийг шийдэхэд л хангалттай. Нөгөө хоёр тэгшитгэл нь хэлбэртэй байна
Эдгээр нь рентген туяаны дифракцийн гурван үндсэн Laue тэгшитгэл бөгөөд h, k, c тоонууд нь дифракцийн хавтгайн Миллерийн индексүүд юм.
Мөн үзнэ үүБОЛОР БА БОЛОР График. Laue тэгшитгэлүүдийн аль нэгийг нь авч үзвэл, жишээлбэл, эхнийх нь, a, a0, l нь тогтмол бөгөөд h = 0, 1, 2, ... тул түүний шийдлийг конусуудын багц хэлбэрээр дүрсэлж болно. нийтлэг тэнхлэг a (Зураг 5). Б ба в чиглэлийн хувьд ч мөн адил. Гурван хэмжээст сарнилын (дифракцийн) ерөнхий тохиолдолд гурван Laue тэгшитгэл нь нийтлэг шийдэлтэй байх ёстой, i.e. тэнхлэг тус бүр дээр байрлах гурван дифракцийн конус огтлолцох ёстой; уулзварын ерөнхий шугамыг Зураг дээр үзүүлэв. 6. Тэгшитгэлийн хамтарсан шийдэл нь Брагг-Вольфын хууль руу хөтөлнө.
l = 2(d/n)sinq, энд d нь h, k, c индекстэй (хугацаа), n = 1, 2, ... бүхэл тоо (дифракцийн дараалал), q нь өнцөг юм. дифракц үүсэх талст хавтгайтай туссан цацраг (түүнчлэн дифракц) үүсгэсэн. Монохромат рентген туяаны замд байрлах нэг талстыг Bragg-Wolfe хуулийн тэгшитгэлд задлан шинжилж үзэхэд дифракцийг ажиглахад амаргүй гэж дүгнэж болно. l ба q хэмжигдэхүүнүүд тогтмол бөгөөд sinq ДИФРАКЦИЙН ШИНЖИЛГЭЭНИЙ АРГА
Лау арга.Лауэ арга нь рентген цацрагийн тасралтгүй "цагаан" спектрийг ашигладаг бөгөөд энэ нь хөдөлгөөнгүй нэг талст руу чиглэгддэг. d хугацааны тодорхой утгын хувьд Брагг-Вулфын нөхцөлд тохирох долгионы уртыг бүх спектрээс автоматаар сонгоно. Ийм аргаар олж авсан лауеграммууд нь сарнисан цацрагийн чиглэл, улмаар болорын хавтгайн чиг хандлагыг шүүх боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь болорын тэгш хэм, чиг баримжаа, оршихуйн талаар чухал дүгнэлт гаргах боломжийг олгодог. доторх согогуудын тухай. Гэхдээ энэ тохиолдолд орон зайн d хугацааны талаарх мэдээлэл алдагдана. Зураг дээр. 7-т Lauegram-ийн жишээг харуулав. Рентген хальс нь эх үүсвэрээс ирсэн рентген туяа унасан талстын эсрэг талд байрласан байв.
Дебай-Шеррерийн арга (поликристал дээжийн хувьд).Өмнөх аргаас ялгаатай нь энд монохромат цацрагийг ашигладаг (l = const), q өнцөг нь янз бүр байна. Энэ нь санамсаргүй чиг баримжаатай олон тооны жижиг талстуудаас бүрдсэн поликристалл дээжийг ашиглах замаар хийгддэг бөгөөд тэдгээрийн дотор Брагг-Вулфын нөхцөлийг хангадаг хэсэг байдаг. Дифракцийн цацраг нь конус үүсгэдэг бөгөөд тэдгээрийн тэнхлэг нь рентген туяаны дагуу чиглэгддэг. Дүрслэхийн тулд цилиндр хэлбэртэй кассет дахь рентген хальсны нарийн туузыг ихэвчлэн ашигладаг бөгөөд рентген туяа нь хальсны нүхээр дамжин диаметрийн дагуу тархдаг. Ийм аргаар олж авсан Debyegram (Зураг 8) нь d хугацааны тухай үнэн зөв мэдээллийг агуулдаг, i.e. болорын бүтцийн тухай боловч Lauegram-д агуулагдах мэдээллийг өгдөггүй. Тиймээс хоёр арга нь бие биенээ нөхдөг. Дебай-Шеррерийн аргын зарим хэрэглээг авч үзье.
Химийн элемент ба нэгдлүүдийг тодорхойлох. Дебай диаграммаас тодорхойлсон q өнцгийг ашиглан тухайн элемент эсвэл холболтын хавтгай хоорондын зай d шинж чанарыг тооцоолох боломжтой. Одоогийн байдлаар d утгын олон хүснэгтийг эмхэтгэсэн бөгөөд энэ нь зөвхөн тодорхой химийн элемент эсвэл нэгдлүүдийг төдийгүй нэг бодисын өөр өөр фазын төлөвийг тодорхойлох боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь химийн шинжилгээгээр үргэлж боломжгүй байдаг. Мөн орлуулах хайлш дахь 2-р бүрэлдэхүүн хэсгийн агуулгыг d хугацааны концентрацаас хамаарахаас өндөр нарийвчлалтайгаар тодорхойлох боломжтой.
Стрессийн шинжилгээ.Талст дахь янз бүрийн чиглэлд хавтгай хоорондын зайны хэмжсэн зөрүү дээр үндэслэн материалын уян хатан модулийг мэдэж, түүний доторх жижиг даралтыг өндөр нарийвчлалтайгаар тооцоолох боломжтой.
Кристал дахь давуу чиг баримжаа олгох судалгаа.Хэрэв поликристалл дээж дэх жижиг талстууд бүрэн санамсаргүй байдлаар чиглээгүй бол Дебай хэлбэрийн цагиргууд өөр өөр эрчимтэй байх болно. Тодорхой илэрхийлэгдсэн давуу чиг баримжаа байгаа тохиолдолд эрчмийн дээд хэмжээ нь зураг дээрх бие даасан цэгүүдэд төвлөрч, нэг болорын зурагтай төстэй болдог. Жишээлбэл, гүн хүйтэн өнхрөх үед металл хуудас нь бүтэцтэй болдог - кристаллитуудын тодорхой чиглэл. Debye диаграммыг ашиглан материалын хүйтэн боловсруулалтын шинж чанарыг дүгнэж болно.
Үр тарианы хэмжээг судлах.Хэрэв поликристалын ширхэгийн хэмжээ 10-3 см-ээс их байвал Дебай диаграм дээрх шугамууд нь тусдаа толбоноос бүрдэх болно, учир нь энэ тохиолдолд талстуудын тоо q өнцгийн бүх хүрээг хамрахад хангалтгүй юм. Хэрэв кристаллитын хэмжээ 10-5 см-ээс бага бол дифракцийн шугам улам өргөн болно. Тэдний өргөн нь талстуудын хэмжээтэй урвуу хамааралтай байна. Хагарлын тоо багасах тусам дифракцийн торны нягтрал багасдагтай ижил шалтгаанаар өргөсдөг. Рентген цацраг нь 10-7-10-6 см-ийн хэмжээтэй үр тарианы хэмжээг тодорхойлох боломжийг олгодог.
Нэг талстыг ашиглах аргууд.Кристал дээрх дифракц нь зөвхөн орон зайн хугацааны тухай төдийгүй дифракцийн хавтгай бүрийн чиглэлийн талаар мэдээлэл өгөхийн тулд эргэдэг нэг талст аргыг ашигладаг. Кристал дээр монохромат рентген туяа тусна. Кристал нь үндсэн тэнхлэгийг тойрон эргэлддэг бөгөөд үүний тулд Laue тэгшитгэлүүд хангагдсан байдаг. Энэ тохиолдолд Брагг-Вулфын томъёонд орсон q өнцөг өөрчлөгдөнө. Дифракцийн максимумууд нь хальсны цилиндр гадаргуутай Laue дифракцийн конусуудын огтлолцол дээр байрладаг (Зураг 9). Үр дүн нь Зураг дээр үзүүлсэн төрлийн дифракцийн загвар юм. 10. Гэхдээ нэг цэгт дифракцийн өөр өөр эрэмбүүд давхцаж байгаагаас хүндрэл үүсэх боломжтой. Болорыг эргүүлэхтэй зэрэгцэн хальсыг тодорхой аргаар хөдөлгөж байвал энэ аргыг мэдэгдэхүйц сайжруулж болно.
Шингэн ба хийн судалгаа.Шингэн, хий, аморф биетүүд нь зөв талст бүтэцтэй байдаггүй нь мэдэгдэж байна. Гэхдээ энд бас молекул дахь атомуудын хооронд химийн холбоо байдаг бөгөөд үүний улмаас молекулууд нь орон зайд санамсаргүй байдлаар чиглэгддэг боловч тэдгээрийн хоорондох зай бараг тогтмол хэвээр байна. Ийм материалууд нь мөн харьцангуй цөөн тооны бүдгэрсэн максимум бүхий дифракцийн хэв маягийг үүсгэдэг. Орчин үеийн аргуудыг ашиглан ийм зургийг боловсруулах нь ийм талст бус материалын бүтцийн талаар мэдээлэл авах боломжтой болгодог.
СПЕКТРОХИМИЙН РЕНТГОН туяаны шинжилгээ
Рентген туяа нээгдсэнээс хэдхэн жилийн дараа Чарльз Баркла (1877-1944) бодисыг өндөр энергитэй рентген туяанд өртөх үед судалж буй элементийн онцлог шинж чанартай хоёрдогч флюресцент рентген туяа үүсдэг болохыг олж мэдэв. Үүний дараахан Г.Мозели хэд хэдэн туршилт хийхдээ янз бүрийн элементүүдийн электрон бөмбөгдөлтөөр олж авсан анхдагч шинж чанарын рентген цацрагийн долгионы уртыг хэмжиж, долгионы урт ба атомын дугаар хоорондын хамаарлыг гаргажээ. Эдгээр туршилтууд, түүнчлэн Браггийн рентген спектрометрийг зохион бүтээсэн нь спектр химийн рентген шинжилгээний үндэс суурийг тавьсан юм. Рентген туяа нь химийн шинжилгээ хийх боломжийг нэн даруй олж мэдсэн. Судалгаанд хамрагдсан дээж нь рентген туяаны хоолойн анод болж үйлчилдэг гэрэл зургийн хавтан дээр бичлэг хийх замаар спектрографуудыг бүтээсэн. Харамсалтай нь энэ техник нь маш их хөдөлмөр шаардсан тул химийн шинжилгээний уламжлалт аргуудыг ашиглах боломжгүй үед л ашигласан. Аналитик рентген спектроскопийн салбарт шинэлэг судалгааны нэгэн тод жишээ бол 1923 онд Г.Хевеси, Д.Костер нар гафни хэмээх шинэ элементийг нээсэн явдал юм. Дэлхийн 2-р дайны үед рентген шинжилгээний хүчирхэг рентген хоолой, радиохимийн хэмжилт хийх мэдрэмтгий детекторуудыг бүтээсэн нь дараагийн жилүүдэд рентген спектрографийн хурдацтай өсөлтөд ихээхэн үүрэг гүйцэтгэсэн. Энэ арга нь хурд, тохь тухтай, шинжилгээний үл эвдэх шинж чанар, бүрэн эсвэл хэсэгчилсэн автоматжуулалт хийх боломжтой зэргээс шалтгаалан өргөн тархсан. Энэ нь атомын дугаар нь 11 (натри) -аас дээш бүх элементүүдийн тоон болон чанарын шинжилгээний ажилд хэрэглэгддэг. Рентген спектр химийн шинжилгээг ихэвчлэн дээж дэх чухал бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг (0.1-100%) тодорхойлоход ашигладаг боловч зарим тохиолдолд энэ нь 0.005% эсвэл түүнээс бага концентрацид ашигтай байдаг.
Рентген спектрометр.Орчин үеийн рентген спектрометр нь гурван үндсэн системээс бүрдэнэ (Зураг 11): өдөөх систем, i.e. Гянт болд болон бусад галд тэсвэртэй материалаар хийсэн анод, цахилгаан тэжээл бүхий рентген хоолой; шинжилгээний системүүд, жишээлбэл. хоёр олон ангархай коллиматор бүхий анализаторын талст, түүнчлэн нарийн тохируулга хийх спектрогониометр; Гейгерийн тоолуур эсвэл пропорциональ эсвэл сцинтилляцийн тоолуур бүхий бичлэгийн систем, түүнчлэн Шулуутгагч, өсгөгч, масштабын төхөөрөмж, бичигч эсвэл бусад бичлэг хийх төхөөрөмж.
Рентген флюресценцийн шинжилгээ.Шинжилсэн дээж нь сэтгэл хөдөлгөм рентген цацрагийн замд байрладаг. Судалгаанд хамрагдсан дээжийн талбайг ихэвчлэн шаардлагатай диаметртэй нүхтэй маскаар тусгаарладаг бөгөөд цацраг нь зэрэгцээ цацраг үүсгэдэг коллиматороор дамждаг. Анализаторын болорын ард ангархай коллиматор нь детекторт сарнисан цацраг үүсгэдэг. Ихэвчлэн хамгийн их өнцөг q нь 80-85 ° -аар хязгаарлагддаг тул долгионы урт l нь хавтгай хоорондын зай d-тай l тэгш бус байдлын хамаарал бүхий рентген цацраг л анализаторын талст дээр дифракц үүсгэж чаддаг. Рентген туяаны бичил шинжилгээ.Дээр дурдсан хавтгай болор анализаторын спектрометрийг микро анализ хийхэд тохируулж болно. Энэ нь дээжээс ялгарах анхдагч рентген туяа эсвэл хоёрдогч туяаг нарийсгах замаар хийгддэг. Гэсэн хэдий ч дээжийн үр дүнтэй хэмжээ эсвэл цацрагийн нүхийг багасгах нь бүртгэгдсэн дифракцийн цацрагийн эрчмийг бууруулахад хүргэдэг. Энэ аргын сайжруулалтыг муруй талст бүхий спектрометр ашиглан хийж болох бөгөөд энэ нь коллиматорын тэнхлэгтэй параллель цацраг биш харин ялгаатай цацрагийн конусыг бүртгэх боломжтой болгодог. Ийм спектрометрийг ашиглан 25 микроноос бага хэмжээтэй хэсгүүдийг тодорхойлж болно. Шинжилгээнд хамрагдсан дээжийн хэмжээг бүр ч их хэмжээгээр багасгах нь Р.Кастены зохион бүтээсэн электрон датчик рентген микроанализатороор хийгдсэн. Энд өндөр төвлөрсөн электрон туяа нь дээжийн онцлог шинж чанартай рентген цацрагийг өдөөдөг бөгөөд дараа нь нугалсан болор спектрометрээр шинжилдэг. Ийм төхөөрөмжийг ашиглан 1 микрон диаметртэй дээжинд 10-14 грамм хэмжээтэй бодисыг илрүүлэх боломжтой. Дээжийг электрон цацрагаар сканнердах суурилуулалтыг мөн боловсруулсан бөгөөд үүний тусламжтайгаар спектрометрийн цацрагийн шинж чанарыг тохируулсан элементийн дээж дээрх тархалтын хоёр хэмжээст зургийг авах боломжтой.
ЭМНЭЛГИЙН РЕНТГЕН ОНОШИЛГОО
Рентген туяаны технологийн хөгжил нь өртөх хугацааг эрс багасгаж, зургийн чанарыг сайжруулж, зөөлөн эдийг хүртэл судлах боломжийг олгосон.
Флюрографи.Энэхүү оношлогооны арга нь дамжуулах дэлгэцээс сүүдрийн зургийг авах явдал юм. Өвчтөнийг рентген туяаны эх үүсвэр болон хавтгай фосфорын дэлгэц (ихэвчлэн цезийн иодид) хооронд байрлуулж, рентген туяанд өртөх үед гэрэлтдэг. Янз бүрийн нягтралтай биологийн эдүүд нь янз бүрийн эрчимтэй рентген туяаны сүүдэр үүсгэдэг. Радиологич нь флюресцент дэлгэц дээрх сүүдрийн дүрсийг шалгаж, оношийг тавьдаг. Урьд нь радиологич дүрсийг шинжлэхдээ алсын хараанд тулгуурладаг байсан. Одоо дүрсийг сайжруулах, телевизийн дэлгэц дээр харуулах, компьютерийн санах ойд өгөгдөл бичих олон төрлийн системүүд байдаг.
Рентген зураг.Рентген зургийг гэрэл зургийн хальсан дээр шууд бичихийг рентген зураг гэж нэрлэдэг. Энэ тохиолдолд судалж буй эрхтэн нь рентген туяаны эх үүсвэр ба гэрэл зургийн хальсны хооронд байрладаг бөгөөд тухайн үед эрхтний төлөв байдлын талаархи мэдээллийг бүртгэдэг. Давтан рентген зураг нь түүний цаашдын хувьслыг дүгнэх боломжийг олгодог. Рентген зураг нь голчлон кальциас бүрдэх ясны эд эсийн бүрэн бүтэн байдал, рентген туяанд тунгалаг бус, булчингийн эд эсийн хагарлыг маш нарийн шалгах боломжийг олгодог. Түүний тусламжтайгаар чагнуур эсвэл сонсохоос илүүтэйгээр үрэвсэл, сүрьеэ эсвэл шингэн байгаа тохиолдолд уушигны нөхцөл байдлыг шинжилдэг. Рентген туяа нь зүрхний өвчнөөр шаналж буй өвчтөнүүдэд зүрхний хэмжээ, хэлбэр, түүний өөрчлөлтийн динамикийг тодорхойлоход ашиглагддаг.
Тодосгогч бодисууд.Рентген туяанд ил тод байдаг биеийн хэсгүүд, бие даасан эрхтнүүдийн хөндий нь биед хоргүй тодосгогч бодисоор дүүрсэн тохиолдолд харагдах болно, гэхдээ дотоод эрхтний хэлбэрийг нүдээр харж, үйл ажиллагааг нь шалгах боломжийг олгодог. Өвчтөн тодосгогч бодисыг амаар авдаг (ходоод гэдэсний замыг шалгахдаа барийн давс гэх мэт), эсвэл судсаар тарьдаг (бөөр, шээсний замыг шалгах үед иод агуулсан уусмал гэх мэт). Харин сүүлийн жилүүдэд эдгээр аргуудыг цацраг идэвхт атом, хэт авиан шинжилгээнд суурилсан оношлогооны аргуудаар сольсон.
Компьютерийн томографи. 1970-аад онд бүх бие эсвэл түүний хэсгийг хальсанд буулгах үндсэн дээр рентген оношилгооны шинэ аргыг боловсруулсан. Нимгэн давхаргын зургуудыг ("зүсмэлүүд") компьютерээр боловсруулж, эцсийн дүрсийг дэлгэцийн дэлгэц дээр харуулдаг. Энэ аргыг компьютерийн рентген томограф гэж нэрлэдэг. Энэ нь орчин үеийн анагаах ухаанд нэвчдэс, хавдар, тархины бусад эмгэгийг оношлох, түүнчлэн биеийн доторх зөөлөн эдийн өвчнийг оношлоход өргөн хэрэглэгддэг. Энэ техник нь гадны тодосгогч бодисыг нэвтрүүлэх шаардлагагүй тул уламжлалт аргуудаас илүү хурдан бөгөөд илүү үр дүнтэй байдаг.
Рентген туяаны БИОЛОГИЙН НӨЛӨӨ
Рентген цацрагийн хор хөнөөлтэй биологийн нөлөөг Рентген нээсний дараа удалгүй илрүүлсэн. Шинэ цацраг нь наранд түлэгдэх (улайлт) гэх мэт зүйлийг үүсгэж болох нь тогтоогдсон боловч арьсны гүн гүнзгий, байнгын гэмтэл дагалддаг. Үүссэн шарх нь ихэвчлэн хорт хавдар болж хувирдаг. Ихэнх тохиолдолд хуруу, гараа тайрах шаардлагатай болдог. Мөн нас барсан тохиолдол гарсан. Хамгаалах (жишээ нь хар тугалга) болон алсын удирдлага ашиглан өртөх хугацаа, тунг багасгах замаар арьсыг гэмтээхээс зайлсхийх боломжтой болохыг тогтоожээ. Гэхдээ рентген туяаны бусад, илүү урт хугацааны үр дагавар аажмаар гарч ирсэн бөгөөд дараа нь туршилтын амьтдад батлагдаж, судлагдсан. Рентген туяа, түүнчлэн бусад ионжуулагч цацраг (цацраг идэвхт материалаас ялгарах гамма цацраг гэх мэт) -ын нөлөөнд: 1) харьцангуй бага хэмжээний илүүдэл өртсөний дараа цусны найрлага дахь түр зуурын өөрчлөлт; 2) удаан хугацааны хэт их цацрагийн дараа цусны найрлага дахь эргэлт буцалтгүй өөрчлөлт (цус задралын цус багадалт); 3) хорт хавдрын өвчлөл нэмэгдэж (лейкеми орно); 4) хурдан хөгшрөлт, эрт нас барах; 5) катаракт үүсэх. Түүнчлэн, хулгана, туулай, жимсний ялаа дээр хийсэн биологийн туршилтууд нь мутацийн хурд нэмэгдэж байгаатай холбоотойгоор олон тооны популяцид бага тунгаар системчилсэн цацраг туяа ч гэсэн хортой генетикийн үр дагаварт хүргэдэг болохыг харуулсан. Ихэнх генетикчид эдгээр өгөгдлийг хүний биед ашиглах боломжтой гэдгийг хүлээн зөвшөөрдөг. Рентген цацрагийн хүний биед үзүүлэх биологийн нөлөөллийн хувьд цацрагийн тунгийн түвшин, мөн биеийн аль эрхтэн цацрагт өртсөнөөс хамаарна. Жишээлбэл, цусны өвчин нь цус төлжүүлэх эрхтнүүд, голчлон ясны чөмөг, удамшлын үр дагавар нь бэлэг эрхтэний цацраг туяанаас үүдэлтэй бөгөөд энэ нь үргүйдэлд хүргэдэг. Рентген цацрагийн хүний биед үзүүлэх нөлөөллийн талаарх мэдлэгийг хуримтлуулах нь цацрагийн зөвшөөрөгдөх тунгийн үндэсний болон олон улсын стандартыг боловсруулахад хүргэсэн бөгөөд янз бүрийн лавлагаа хэвлэлд нийтлэгдсэн. Хүний зориудаар ашигладаг рентген туяанаас гадна янз бүрийн шалтгааны улмаас үүсдэг, тухайлбал, хар тугалга хамгаалалтын дэлгэцийн төгс бус байдлаас болж тархсанаас үүдэлтэй тархсан, хажуугийн цацраг гэж нэрлэгддэг. Энэ цацрагийг бүрэн шингээж чадахгүй. Нэмж дурдахад, рентген туяа үүсгэхэд зориулагдаагүй олон цахилгаан төхөөрөмжүүд нь тэдгээрийг нэмэлт бүтээгдэхүүн болгон үүсгэдэг. Ийм төхөөрөмжид электрон микроскоп, өндөр хүчдэлийн шулуутгагч чийдэн (кенотрон), түүнчлэн хуучирсан өнгөт телевизийн зургийн хоолой орно. Олон оронд орчин үеийн өнгөт зургийн хоолой үйлдвэрлэх нь одоо засгийн газрын хяналтанд байна.
Рентген ЦАЦААГИЙН АЮУЛ
Хүмүүсийн рентген цацрагийн төрөл, аюулын зэрэг нь цацраг туяанд өртсөн хүмүүсийн тооноос хамаарна.
Рентген аппаратаар ажилладаг мэргэжилтнүүд.Энэ ангилалд рентгенологич, шүдний эмч, түүнчлэн шинжлэх ухаан, техникийн ажилчид, рентген тоног төхөөрөмжийг засварлаж, ашигладаг ажилтнууд багтдаг. Тэдний тулгарч буй цацрагийн түвшинг бууруулах үр дүнтэй арга хэмжээ авч байна.
Өвчтөнүүд.Хатуу шалгуур байхгүй бөгөөд эмчилгээний явцад өвчтөнд үзүүлэх цацрагийн аюулгүй байдлын түвшинг ирж буй эмч нар тогтоодог. Эмч нар өвчтөнийг рентген туяанд шаардлагагүй өртөхгүй байхыг зөвлөж байна. Жирэмсэн эмэгтэйчүүд, хүүхдүүдийн үзлэгт онцгой анхаарал хандуулах хэрэгтэй. Энэ тохиолдолд тусгай арга хэмжээ авдаг.
Хяналтын аргууд.Энд гурван зүйлийг анхаарч үзэх хэрэгтэй.
1) зохих тоног төхөөрөмж байгаа эсэх, 2) аюулгүй байдлын дүрмийг дагаж мөрдөхөд хяналт тавих, 3) тоног төхөөрөмжийг зөв ашиглах. Рентген шинжилгээ хийх үед шүдний үзлэг, уушгины үзлэгт хамрагдах эсэхээс үл хамааран зөвхөн хүссэн хэсэг нь цацраг туяанд өртөх ёстой. Рентген аппаратыг унтраасны дараа анхдагч болон хоёрдогч цацраг алга болно гэдгийг анхаарна уу; Цацрагийн үлдэгдэл гэж байдаггүй бөгөөд энэ нь ажил хөдөлмөрөөрөө шууд холбоотой хүмүүст ч тэр бүр мэдэгддэггүй.
Мөн үзнэ үү
АТОМЫН БҮТЭЦ;
Рентген туяаг 1895 онд Германы физикч Вильгельм Конрад Рентген санамсаргүйгээр нээжээ.
Орчин үеийн анагаах ухааныг рентген аппаратгүйгээр төсөөлөхөд хэцүү байдаг. Бидний бараг хүн бүр рентген туяаны талаар мэддэг. Гэвч түүний талаар юу ч мэдэгдэхгүй байсан үе бий.
Рентген туяаг нээсэн түүх
1895 оны 11-р сарын 8-нд Вюрцбургийн их сургуулийн ректор, физикийн профессор Вильгельм Конрад Рентген ховордсон хийгээр цахилгаан гүйдэл дамжуулах туршилт хийжээ. Бараг бүх агаарыг гаргаж авсан хаалттай шилэн хоолойн хоёр үзүүрт өндөр хүчдэлийн электродууд байдаг. Сөрөг цэнэгтэй электрод (катод) нь хоолойд электронуудыг сулласан. Электродуудын хоорондох потенциалын зөрүүний нөлөөн дор электронууд хурдасч, хоёр дахь электродыг цохив. Мөн хоолойгоор цахилгаан гүйдэл үсрэх тоолонд ойролцоох барийн цианидаар хийсэн дэлгэц нь ногоон өнгөтэй гэрлээр анивчдаг. Хоолойн хүчдэлийг унтраасны дараа Рентген гэрэлтэх нь бас алга болсныг харав. Энэ нь үл мэдэгдэх цацрагийн эх үүсвэр нь электрон хоолой байсан гэсэн үг юм.
Үл мэдэгдэх туяа нь бүхэлдээ нэвтэрч байсан. Хоолой ба дэлгэцийн хооронд Рентген янз бүрийн объектуудыг байрлуулсан: ном, самбар, хуудас цаас. Үл мэдэгдэх туяа нь тэдний дундуур амархан дамждаг. Эрдэмтний гар цацрагийн замд байх үед гэрлийн дэлгэц дээр гарынхаа ясны дүрсийг харав. Түүгээр ч зогсохгүй гэрэл нэвтрүүлдэггүй цаасан дээр савласан, электрон хоолойны дэргэд хэвтэж байсан гэрэл зургийн материалууд хэт ил гарсан байна.
Ил задгай цацрагийн шинж чанар тодорхойгүй байсан тул Рентген тэдгээрийг рентген туяа гэж нэрлэжээ. Рентген туяаг түүний "Шинэ төрлийн цацраг дээр" гар бичмэлд дүрсэлсэн байдаг. Мөн гар бичмэлийг өөрөө Вюрцбургийн физик-анагаах ухааны нийгэмлэгт илгээсэн. 1896 оны 1-р сарын 23-нд Рентген гишүүддээ эрдэм шинжилгээний илтгэл тавьжээ. Мэдээллийн дараа цугларсан хүмүүсийн алга ташилтын дор 80 настай анатомич Альберт фон Колликер рентген туяаг дуудахыг санал болгов. Рентген туяа.
Рентгенийг амьдралынхаа туршид ч гэсэн рентген туяа нь цахилгаан соронзон долгионы цацраг гэдгийг олж мэдэх боломжтой байсан гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.
1901 оны арванхоёрдугаар сарын 10-нд анхны физикч Вильгельм Конрад Рентген Нобелийн шагнал хүртжээ. "Шинжлэх ухаанд оруулсан онцгой чухал үйлчилгээг нь үнэлж, дараа нь түүний нэрэмжит гайхамшигтай туяаг олж илрүүлсэн". Рентген их сургуульдаа их хэмжээний мөнгө гэрээслэн үлдээсэн бөгөөд түүний дотор тэрээр хамгийн том нээлтээ хийсэн юм.
Рентген туяаны хэрэглээ
Рентгений нээлт янз бүрийн салбарт хэрэглэгдэхээ олсон. Ийнхүү рентген туяаны тусламжтайгаар материалын үйлдвэрлэлийн боловсруулалтын явцад үүсдэг дотоод согогийг тодорхойлох боломжтой болсон. Рентген туяа нь шүүх эмнэлэг, урлагийн түүхэнд хэрэглээгээ олсон. Тэдний хамгийн чухал хэрэглээ бол эмнэлгийн оношлогоо юм. Эдгээрийг 1896 оноос ясны хугарлыг оношлоход ашиглаж эхэлсэн. Удалгүй рентген оношлогооноос гадна рентген эмчилгээ бас гарч ирэв. Рентген туяаг хорт хавдар, сүрьеэ болон бусад өвчнийг эмчлэхэд ашигладаг байсан. Тухайн үед рентген туяаны хор хөнөөлийг хараахан мэдээгүй байсан тул эмч нар хамгаалах хэрэгсэлгүй ажилладаг байв. Тэгээд хэсэг хугацааны дараа тэдний олонх нь цацрагийн өвчний хохирогч болсон. Цацрагийн хэт өндөр тунгаас болж олон өвчтөн нас баржээ.
Өнөөдөр рентген туяаг шинжлэх ухаан, технологийн олон салбарт ашиглаж байна: рентген одон орон судлал, рентген зураг, рентген шинжилгээ, төрөл бүрийн бүтээгдэхүүний дотоод бүтцийг хянах. Рентген туяа нь бодисын химийн найрлага, тэр ч байтугай ДНХ-ийн бүтцийг тодорхойлоход ашиглагддаг.
