V roku 1895 nemecký fyzik Roentgen pri pokusoch o prechode prúdu medzi dvoma elektródami vo vákuu zistil, že tienidlo pokryté luminiscenčnou látkou (bária soľ) žiari, hoci výbojka je uzavretá čiernym kartónovým tienidlom - takto bolo objavené žiarenie, ktoré preniká cez nepriehľadné bariéry, nazývané röntgenové lúče. Zistilo sa, že röntgenové žiarenie, pre človeka neviditeľné, je absorbované v nepriehľadných predmetoch tým silnejšie, čím väčšie je atómové číslo (hustota) bariéry, preto röntgenové lúčeľahko prechádzajú mäkkými tkanivami Ľudské telo, ale sú zadržané kosťami kostry. Boli navrhnuté zdroje výkonných röntgenových lúčov, ktoré umožnili presvitať kovové časti a nájsť v nich vnútorné defekty.

Nemecký fyzik Laue navrhol, že röntgenové lúče sú rovnaké elektromagnetické žiarenie ako viditeľné svetelné lúče, ale s kratšou vlnovou dĺžkou a platia pre ne všetky zákony optiky, vrátane difrakcie. V optike viditeľného svetla možno difrakciu na elementárnej úrovni reprezentovať ako odraz svetla od sústavy ťahov − strúhanie, ktorý sa vyskytuje len pri určitých uhloch, pričom uhol odrazu lúčov súvisí s uhlom dopadu, vzdialenosťou medzi drážkami difrakčnej mriežky a vlnovou dĺžkou dopadajúceho žiarenia. Pre difrakciu je potrebné, aby vzdialenosť medzi ťahmi bola približne rovná vlnovej dĺžke dopadajúceho svetla.

Laue navrhol, že röntgenové lúče majú vlnovú dĺžku blízku vzdialenosti medzi jednotlivými atómami v kryštáloch, t.j. atómy v kryštáli vytvárajú difrakčnú mriežku pre röntgenové lúče. Röntgenové lúče nasmerované na povrch kryštálu sa odrážali na fotografickej platni, ako to predpovedala teória.

Akékoľvek zmeny v polohe atómov ovplyvňujú difrakčný obrazec a štúdiom difrakcie röntgenových lúčov je možné zistiť usporiadanie atómov v kryštáli a zmenu tohto usporiadania pri akýchkoľvek fyzikálnych, chemických a mechanických vplyvoch na kryštál. .

Teraz sa röntgenová analýza používa v mnohých oblastiach vedy a techniky, s jej pomocou sa naučili usporiadanie atómov v existujúcich materiáloch a vytvorili nové materiály s danou štruktúrou a vlastnosťami. Nedávne pokroky v tejto oblasti (nanomateriály, amorfné kovy, kompozitné materiály) vytvárajú pole pôsobnosti pre ďalšie vedecké generácie.

Výskyt a vlastnosti röntgenového žiarenia

Zdrojom röntgenového žiarenia je röntgenová trubica, ktorá má dve elektródy – katódu a anódu. Keď sa katóda zahrieva, dochádza k emisii elektrónov, elektróny emitované z katódy sú urýchľované elektrickým poľom a dopadajú na povrch anódy. Röntgenová trubica sa od bežnej rádiovej lampy (diódy) odlišuje najmä vyšším urýchľovacím napätím (viac ako 1 kV).

Keď elektrón vyletí z katódy, elektrické pole ho prinúti letieť smerom k anóde, pričom jeho rýchlosť sa neustále zvyšuje, elektrón nesie magnetické pole, ktorého sila rastie s rýchlosťou elektrónu. Po dosiahnutí povrchu anódy sa elektrón prudko spomalí a vznikne elektromagnetický impulz s vlnovými dĺžkami v určitom rozsahu (bremsstrahlung). Rozloženie intenzity žiarenia na vlnových dĺžkach závisí od materiálu anódy röntgenky a použitého napätia, pričom na strane krátkych vĺn začína táto krivka od určitej prahovej minimálnej vlnovej dĺžky, ktorá závisí od použitého napätia. Súbor lúčov so všetkými možnými vlnovými dĺžkami tvorí spojité spektrum a vlnová dĺžka zodpovedajúca maximálnej intenzite je 1,5-násobok minimálnej vlnovej dĺžky.

So zvyšujúcim sa napätím sa röntgenové spektrum dramaticky mení v dôsledku interakcie atómov s vysokoenergetickými elektrónmi a kvantami primárneho röntgenového žiarenia. Atóm obsahuje vnútorné elektrónové obaly (energetické hladiny), ktorých počet závisí od atómového čísla (označuje sa písmenami K, L, M atď.) Elektróny a primárne röntgenové lúče vyraďujú elektróny z jednej energetickej hladiny na druhú. . Vzniká metastabilný stav a na prechod do stabilného stavu je nutný skok elektrónov v opačnom smere. Tento skok je sprevádzaný uvoľnením kvanta energie a objavením sa röntgenových lúčov. Na rozdiel od röntgenového žiarenia so spojitým spektrom má toto žiarenie veľmi úzky rozsah vlnových dĺžok a vysokú intenzitu (charakteristické žiarenie) ( cm. ryža.). Počet atómov, ktoré určujú intenzitu charakteristického žiarenia, je veľmi veľký, napríklad pre röntgenovú trubicu s medenou anódou pri napätí 1 kV prúd 15 mA dáva charakteristiku 10 14–10 15 atómov. žiarenia po dobu 1 s. Táto hodnota sa vypočíta ako pomer celkového výkonu röntgenového žiarenia k energii röntgenového kvanta z K-plášťa (K-séria röntgenového charakteristického žiarenia). Celkový výkon röntgenového žiarenia je v tomto prípade len 0,1 % spotrebovaného výkonu, zvyšok sa stráca najmä prechodom do tepla.

Charakteristické röntgenové žiarenie je vďaka svojej vysokej intenzite a úzkemu rozsahu vlnových dĺžok hlavným typom žiarenia používaného vo vedeckom výskume a riadení procesov. Súčasne s lúčmi série K sa generujú lúče série L a M, ktoré majú oveľa dlhšie vlnové dĺžky, ale ich použitie je obmedzené. K-séria má dve zložky s blízkymi vlnovými dĺžkami a a b, pričom intenzita b-zložky je 5-krát menšia ako a. A-zložka sa zase vyznačuje dvoma veľmi blízkymi vlnovými dĺžkami, pričom intenzita jednej z nich je 2-krát väčšia ako druhá. Na získanie žiarenia s jednou vlnovou dĺžkou (monochromatické žiarenie) boli vyvinuté špeciálne metódy, ktoré využívajú závislosť absorpcie a difrakcie röntgenového žiarenia od vlnovej dĺžky. Zvýšenie atómového čísla prvku je spojené so zmenou charakteristík elektrónových obalov a čím väčšie je atómové číslo materiálu anódy röntgenovej trubice, tým kratšia je vlnová dĺžka série K. Najpoužívanejšie elektrónky s anódami z prvkov s atómovými číslami od 24 do 42 (Cr, Fe, Co, Cu, Mo) a vlnovými dĺžkami od 2,29 do 0,712 A (0,229 - 0,712 nm).

Okrem röntgenovej trubice môžu byť zdrojom röntgenového žiarenia aj rádioaktívne izotopy, niektoré môžu priamo vyžarovať röntgenové lúče, iné vyžarujú elektróny a a-častice, ktoré generujú röntgenové žiarenie pri bombardovaní kovových cieľov. Intenzita röntgenového žiarenia rádioaktívnych zdrojov je zvyčajne oveľa menšia ako intenzita röntgenovej trubice (s výnimkou rádioaktívneho kobaltu, ktorý sa používa na detekciu defektov a poskytuje žiarenie veľmi malej vlnovej dĺžky - g-žiarenie), sú malé rozmery a nevyžadujú elektrickú energiu. Synchrotrónové röntgenové lúče vznikajú v urýchľovačoch elektrónov, vlnová dĺžka tohto žiarenia je oveľa vyššia ako tá získaná v röntgenových trubiciach (mäkké röntgenové lúče), jeho intenzita je o niekoľko rádov vyššia ako intenzita röntgenových trubíc. Existujú aj prirodzené zdroje röntgenového žiarenia. Rádioaktívne nečistoty sa našli v mnohých mineráloch a bolo zaznamenané röntgenové žiarenie vesmírnych objektov vrátane hviezd.

Interakcia röntgenových lúčov s kryštálmi

Pri röntgenovom štúdiu materiálov s kryštalickou štruktúrou sa analyzujú interferenčné obrazce vyplývajúce z rozptylu röntgenového žiarenia elektrónmi patriacimi k atómom kryštálovej mriežky. Atómy sa považujú za nehybné, ich tepelné vibrácie sa neberú do úvahy a všetky elektróny toho istého atómu sa považujú za sústredené v jednom bode - uzle kryštálovej mriežky.

Na odvodenie základných rovníc röntgenovej difrakcie v kryštáli sa uvažuje s interferenciou lúčov rozptýlených atómami umiestnenými pozdĺž priamky v kryštálovej mriežke. Na tieto atómy dopadá rovinná vlna monochromatického röntgenového žiarenia pod uhlom, ktorého kosínus sa rovná 0 . Zákony interferencie lúčov rozptýlených atómami sú podobné tým, ktoré existujú pre difrakčnú mriežku, ktorá rozptyľuje svetelné žiarenie vo viditeľnom rozsahu vlnových dĺžok. Aby sa amplitúdy všetkých vibrácií sčítali vo veľkej vzdialenosti od atómového radu, je potrebné a postačujúce, aby rozdiel v dráhe lúčov vychádzajúcich z každej dvojice susedných atómov obsahoval celé číslo vlnových dĺžok. Keď je vzdialenosť medzi atómami A tento stav vyzera takto:

A(a – a0) = h l ,

kde a je kosínus uhla medzi atómovým radom a vychýleným lúčom, h- celé číslo. Vo všetkých smeroch, ktoré nespĺňajú túto rovnicu, sa lúče nešíria. Rozptýlené lúče teda tvoria sústavu koaxiálnych kužeľov, ktorých spoločnou osou je atómový rad. Stopy kužeľov v rovine rovnobežnej s radom atómov sú hyperboly a v rovine kolmej na rad kruhy.

Keď lúče dopadajú pod konštantným uhlom, polychromatické (biele) žiarenie sa rozkladá na spektrum lúčov vychýlených pod pevnými uhlami. Atómový rad je teda spektrograf pre röntgenové lúče.

Zovšeobecnenie na dvojrozmernú (plochú) atómovú mriežku a potom na trojrozmernú objemovú (priestorovú) kryštálovú mriežku dáva ďalšie dve podobné rovnice, ktoré zahŕňajú uhly dopadu a odrazu röntgenových lúčov a vzdialenosti medzi atómami v troch inštrukcie. Tieto rovnice sa nazývajú Laueove rovnice a sú základom röntgenovej difrakčnej analýzy.

Amplitúdy lúčov odrazených od rovnobežných atómových rovín sa sčítavajú a od r počet atómov je veľmi veľký, odrazené žiarenie sa dá experimentálne fixovať. Podmienka odrazu je opísaná Wulffovou-Braggovou rovnicou2d sinq = nl, kde d je vzdialenosť medzi susednými atómovými rovinami, q je uhol pohľadu medzi smerom dopadajúceho lúča a týmito rovinami v kryštáli, l je röntgenové žiarenie. vlnová dĺžka a n je celé číslo nazývané poradie odrazu. Uhol q je uhol dopadu vzhľadom na atómové roviny, ktoré sa nemusia nevyhnutne zhodovať v smere s povrchom skúmanej vzorky.

Bolo vyvinutých niekoľko metód röntgenovej difrakčnej analýzy s použitím žiarenia so spojitým spektrom aj monochromatického žiarenia. V tomto prípade môže byť skúmaný objekt stacionárny alebo rotačný, môže pozostávať z jedného kryštálu (monokryštál) alebo viacerých (polykryštál), difraktované žiarenie môže byť zaznamenané pomocou plochého alebo valcového röntgenového filmu alebo pohyblivého röntgenového detektora po obvode sa však vo všetkých prípadoch pri experimente a interpretácii výsledkov používa Wulf-Braggova rovnica.

Röntgenová analýza vo vede a technike

S objavom röntgenovej difrakcie majú výskumníci k dispozícii metódu, ktorá im umožňuje študovať usporiadanie jednotlivých atómov a zmeny tohto usporiadania pod vonkajšími vplyvmi bez mikroskopu.

Hlavnou aplikáciou röntgenového žiarenia v základnej vede je štrukturálna analýza, t.j. stanovenie priestorového usporiadania jednotlivých atómov v kryštáli. Na tento účel sa pestujú jednotlivé kryštály a vykonáva sa röntgenová analýza, pričom sa študuje umiestnenie aj intenzita odrazov. Teraz boli určené štruktúry nielen kovov, ale aj zložitých organických látok, v ktorých elementárne bunky obsahujú tisíce atómov.

V mineralógii sa röntgenovou analýzou určili štruktúry tisícok minerálov a vytvorili sa expresné metódy analýzy nerastných surovín.

Kovy majú pomerne jednoduchú kryštálovú štruktúru a röntgenová metóda umožňuje študovať jej zmeny pri rôznych technologických úpravách a vytvárať fyzikálne základy nových technológií.

Fázové zloženie zliatin je určené usporiadaním čiar na röntgenových obrazcoch, počet, veľkosť a tvar kryštálov je určený ich šírkou, orientácia kryštálov (textúra) je určená rozložením intenzity v difrakčný kužeľ.

Tieto techniky sa používajú na štúdium procesov pri plastickej deformácii, vrátane drvenia kryštálov, výskytu vnútorných napätí a nedokonalostí v kryštálovej štruktúre (dislokácie). Pri zahrievaní deformovaných materiálov sa študuje uvoľnenie napätia a rast kryštálov (rekryštalizácia).

Pri röntgenovej analýze zliatin sa určuje zloženie a koncentrácia tuhých roztokov. Keď sa objaví tuhý roztok, medziatómové vzdialenosti a následne aj vzdialenosti medzi atómovými rovinami sa menia. Tieto zmeny sú malé, preto boli vyvinuté špeciálne presné metódy na meranie periód kryštálovej mriežky s presnosťou o dva rády vyššou ako je presnosť merania pri konvenčných röntgenových metódach výskumu. Kombinácia presných meraní periód kryštálovej mriežky a fázovej analýzy umožňuje vykresliť hranice fázových oblastí do stavového diagramu. Röntgenovou metódou je možné detegovať aj medzistavy medzi tuhými roztokmi a chemickými zlúčeninami - usporiadané tuhé roztoky, v ktorých atómy nečistôt nie sú usporiadané náhodne, ako v tuhých roztokoch, a zároveň nie v trojrozmernom usporiadaní, ako v chemických zlúčeniny. Na röntgenových obrazcoch usporiadaných tuhých roztokov sú ďalšie čiary; interpretácia röntgenových obrazcov ukazuje, že atómy nečistôt zaberajú určité miesta v kryštálovej mriežke, napríklad vo vrcholoch kocky.

Počas kalenia zliatiny, ktorá nepodlieha fázovým premenám, môže vzniknúť presýtený tuhý roztok a pri ďalšom zahrievaní alebo dokonca udržiavaní pri izbová teplota tuhý roztok sa rozkladá za uvoľňovania častíc chemická zlúčenina. Toto je účinok starnutia a prejavuje sa na röntgenových snímkach ako zmena polohy a šírky čiar. Štúdium starnutia je dôležité najmä pre neželezné zliatiny, napríklad starnutie premieňa mäkkú, tvrdenú hliníkovú zliatinu na odolný konštrukčný materiál, dural.

Najväčší technologický význam majú röntgenové štúdie tepelného spracovania ocele. Pri kalení (rýchlom ochladzovaní) ocele dochádza k bezdifúznemu fázovému prechodu austenit-martenzit, ktorý vedie k zmene štruktúry z kubickej na tetragonálnu, t.j. základná bunka má tvar pravouhlého hranola. Na röntgenových snímkach sa to javí ako rozšírenie čiar a oddelenie niektorých čiar na dve časti. Príčinou tohto efektu je nielen zmena kryštálovej štruktúry, ale aj výskyt veľkých vnútorných napätí v dôsledku termodynamickej nerovnováhy martenzitickej štruktúry a rýchleho ochladzovania. Počas popúšťania (ohrievanie kalenej ocele) sa čiary na röntgenových obrazcoch zužujú, je to spôsobené návratom do rovnovážnej štruktúry.

IN posledné roky Röntgenové štúdie spracovania materiálov koncentrovanými energetickými tokmi (laserové lúče, rázové vlny, neutróny, elektrónové impulzy) nadobudli veľký význam, vyžadovali si nové techniky a priniesli nové röntgenové efekty. Napríklad pri pôsobení laserových lúčov na kovy dochádza k zahrievaniu a ochladzovaniu tak rýchlo, že v kove po ochladení kryštály stihnú narásť len do veľkosti niekoľkých jednotkových buniek (nanokryštálov) alebo sa nestihnú sformovať. vôbec. Takýto kov po ochladení vyzerá ako obyčajný, ale na röntgenovom obrazci nedáva jasné čiary a odrazené röntgenové lúče sú rozložené v celom rozsahu uhlov pohľadu.

Po ožiarení neutrónmi sa na röntgenových obrazcoch objavia ďalšie škvrny (difúzne maximá). Rádioaktívny rozpad tiež spôsobuje špecifické röntgenové účinky spojené so zmenou štruktúry, ako aj skutočnosť, že skúmaná vzorka sa sama stáva zdrojom röntgenového žiarenia.

Objav a zásluhy v štúdiu základných vlastností röntgenového žiarenia právom patrí nemeckému vedcovi Wilhelmovi Conradovi Roentgenovi. Ním objavené úžasné vlastnosti röntgenových lúčov okamžite zaznamenali obrovský ohlas vo vedeckom svete. Hoci vtedy, v roku 1895, si vedec len ťažko vedel predstaviť, aký úžitok a niekedy aj škodu môže priniesť röntgenové žiarenie.

Dozvieme sa v tomto článku, ako tento typ žiarenia ovplyvňuje ľudské zdravie.

Čo je röntgenové žiarenie

Prvá otázka, ktorá zaujímala výskumníka, bola, čo je röntgenové žiarenie? Množstvo experimentov umožnilo overiť, že ide o elektromagnetické žiarenie s vlnovou dĺžkou 10 -8 cm, ktoré zaberá medzipolohu medzi ultrafialovým a gama žiarením.

Aplikácia röntgenových lúčov

Všetky tieto aspekty deštruktívnych účinkov záhadných röntgenových lúčov vôbec nevylučujú prekvapivo rozsiahle aspekty ich aplikácie. Kde sa používa röntgen?

1. Štúdium štruktúry molekúl a kryštálov.
2. Röntgenová detekcia chýb (v priemysle detekcia chýb vo výrobkoch).
3. Metódy lekárskeho výskumu a terapie.

Najdôležitejšie aplikácie röntgenového žiarenia sa stali možnými vďaka veľmi krátkym vlnovým dĺžkam celého rozsahu týchto vĺn a ich jedinečným vlastnostiam.

Keďže nás zaujíma vplyv röntgenových lúčov na ľudí, ktorí sa s nimi stretávajú len pri lekárskej prehliadke alebo liečbe, budeme brať do úvahy iba túto oblasť použitia röntgenových lúčov.

Použitie röntgenových lúčov v medicíne

Napriek osobitnému významu svojho objavu si Roentgen nedal patent na jeho použitie, čím sa stal neoceniteľným darom pre celé ľudstvo. Už v prvej svetovej vojne sa začali používať röntgenové jednotky, ktoré umožňovali rýchlo a presne diagnostikovať ranených. Teraz môžeme rozlíšiť dve hlavné oblasti použitia röntgenového žiarenia v medicíne:

• Röntgenová diagnostika;
• röntgenová terapia.

Röntgenová diagnostika

Röntgenová diagnostika sa používa v rôznych možnostiach:

Poďme sa pozrieť na rozdiel medzi týmito metódami.

Všetky tieto diagnostické metódy sú založené na schopnosti röntgenových lúčov osvetľovať film a na ich rozdielnej priepustnosti pre tkanivá a kostný skelet.

Röntgenová terapia

Schopnosť röntgenového žiarenia mať biologický účinok na tkanivá sa využíva v medicíne na liečbu nádorov. Ionizujúci účinok tohto žiarenia sa najaktívnejšie prejavuje v účinku na rýchlo sa deliace bunky, ktorými sú bunky zhubných nádorov.

Treba si však uvedomiť aj vedľajšie účinky, ktoré rádioterapiu nevyhnutne sprevádzajú. Faktom je, že bunky hematopoetického, endokrinného a imunitného systému sa tiež rýchlo delia. Negatívny vplyv na nich vyvoláva príznaky choroby z ožiarenia.

Vplyv röntgenového žiarenia na človeka

Krátko po pozoruhodnom objave röntgenového žiarenia sa zistilo, že röntgenové lúče majú na človeka vplyv.

Tieto údaje boli získané pri pokusoch na pokusných zvieratách, genetikovia však naznačujú, že podobné účinky sa môžu týkať aj ľudského tela.

Štúdium účinkov vystavenia röntgenovému žiareniu viedlo k vytvoreniu medzinárodných noriem pre prijateľné dávky žiarenia.

Dávky röntgenového žiarenia v röntgenovej diagnostike

Mnohí pacienti sa po návšteve röntgenovej miestnosti obávajú – ako sa prijatá dávka žiarenia prejaví na ich zdraví?

Dávka celkového ožiarenia tela závisí od charakteru zákroku. Pre pohodlie porovnáme prijatú dávku s prirodzenou expozíciou, ktorá sprevádza človeka po celý život.

1. RTG: hrudník - prijatá dávka žiarenia je ekvivalentná 10 dňom expozície pozadia; horná časť žalúdka a tenké črevo- 3 roky.
2. Počítačová tomografia orgánov brušná dutina a panvy, ako aj celého tela - 3 roky.
3. Mamografia - 3 mesiace.
4. Rádiografia končatín je prakticky neškodná.
5. Čo sa týka zubného röntgenového žiarenia, dávka žiarenia je minimálna, pretože pacient je vystavený úzkemu zväzku röntgenových lúčov s krátkym trvaním žiarenia.

Tieto dávky žiarenia spĺňajú prijateľné normy, ale ak pacient pociťuje pred röntgenom úzkosť, má právo požiadať o špeciálnu ochrannú zásteru.

Expozícia röntgenových lúčov tehotným ženám

Každý človek musí opakovane absolvovať röntgenové vyšetrenie. Existuje však pravidlo - túto diagnostickú metódu nemožno predpísať tehotným ženám. Vyvíjajúce sa embryo je mimoriadne zraniteľné. Röntgenové lúče môžu spôsobiť abnormality chromozómov a v dôsledku toho narodenie detí s malformáciami. Najzraniteľnejší je v tomto smere gestačný vek do 16 týždňov. Navyše pre budúce dieťa je najnebezpečnejší röntgenový snímok chrbtice, panvy a brucha.

Vedieť o zhubný vplyv Röntgenové žiarenie pre tehotenstvo sa lekári v každom ohľade vyhýbajú používaniu počas tohto rozhodujúceho obdobia v živote ženy.

Existujú však vedľajšie zdroje röntgenového žiarenia:

• elektrónové mikroskopy;
• farebné TV kineskopy atď.

Budúce mamičky by si mali uvedomiť nebezpečenstvo, ktoré z nich vyplýva.

Pre dojčiace matky nie je rádiodiagnostika nebezpečná.

Čo robiť po röntgene

Aby ste sa vyhli aj minimálnym účinkom röntgenového žiarenia, je možné vykonať niekoľko jednoduchých krokov:

• po röntgene vypite pohár mlieka - odstraňuje malé dávky žiarenia;
• veľmi užitočné vziať pohár suchého vína alebo hroznovej šťavy;
• nejaký čas po zákroku je vhodné zvýšiť podiel potravín s vysokým obsahom jódu (morské plody).

Na odstránenie žiarenia po röntgene však nie sú potrebné žiadne lekárske postupy ani špeciálne opatrenia!

Napriek nepochybne vážnym následkom vystavenia röntgenovému žiareniu by sa pri lekárskych prehliadkach nemalo preceňovať ich nebezpečenstvo - vykonávajú sa iba v určitých oblastiach tela a veľmi rýchlo. Výhody z nich mnohonásobne prevyšujú riziko tohto zákroku pre ľudský organizmus.

Röntgenové lúče sú elektromagnetické vlny s vlnovou dĺžkou približne 80 až 10 -5 nm. Röntgenové žiarenie s najdlhšou vlnovou dĺžkou je pokryté krátkovlnným ultrafialovým žiarením, krátkovlnné - dlhovlnným γ-žiarením. Podľa spôsobu budenia sa röntgenové žiarenie delí na brzdné a charakteristické.

31.1. ZARIADENIE Röntgenovej trubice. Bremsstrahlung X-RAY

Najbežnejším zdrojom röntgenového žiarenia je röntgenová trubica, čo je dvojelektródové vákuové zariadenie (obr. 31.1). Vyhrievaná katóda 1 emituje elektróny 4. Anóda 2, často označovaná ako antikatóda, má šikmý povrch, aby smerovala výsledné röntgenové lúče 3 pod uhlom k osi trubice. Anóda je vyrobená z vysoko tepelne vodivého materiálu na odvádzanie tepla generovaného dopadom elektrónov. Povrch anódy je vyrobený zo žiaruvzdorných materiálov s veľkým atómovým číslom v periodickej tabuľke, ako je volfrám. V niektorých prípadoch je anóda špeciálne chladená vodou alebo olejom.

Pre diagnostické trubice je dôležitá presnosť röntgenového zdroja, ktorú je možné dosiahnuť fokusáciou elektrónov na jedno miesto antikatódy. Preto treba konštruktívne vziať do úvahy dve protichodné úlohy: na jednej strane musia elektróny dopadať na jedno miesto anódy, na druhej strane, aby sa zabránilo prehriatiu, je žiaduce rozložiť elektróny na rôzne časti anódy. anóda. Ako jedno zo zaujímavých technických riešení je röntgenová trubica s otočnou anódou (obr. 31.2).

V dôsledku spomalenia elektrónu (alebo inej nabitej častice) elektrostatickým poľom atómového jadra a atómových elektrónov látky antikatódy brzdné žiarenie.

Jeho mechanizmus možno vysvetliť nasledovne. Pohybujúci sa elektrický náboj je spojený s magnetickým poľom, ktorého indukcia závisí od rýchlosti elektrónu. Pri brzdení magnetický

indukcia a v súlade s Maxwellovou teóriou sa objavuje elektromagnetické vlnenie.

Keď elektróny spomaľujú, iba časť energie ide na vytvorenie röntgenového fotónu, druhá časť sa minie na zahrievanie anódy. Keďže pomer medzi týmito časťami je náhodný, pri spomalení veľkého počtu elektrónov vzniká súvislé spektrum röntgenového žiarenia. V tomto ohľade sa brzdné svetlo nazýva aj kontinuálne. Na obr. 31.3 je znázornená závislosť toku röntgenového žiarenia od vlnovej dĺžky λ (spektrá) pri rôznych napätiach v röntgenovej trubici: U 1< U 2 < U 3 .

V každom zo spektier je najkratšia vlnová dĺžka brzdného žiarenia λ ηίη vzniká, keď sa energia získaná elektrónom v urýchľujúcom poli úplne premení na energiu fotónu:

Všimnite si, že na základe (31.2) bola vyvinutá jedna z najpresnejších metód na experimentálne stanovenie Planckovej konštanty.

Krátkovlnné röntgenové lúče majú zvyčajne väčšiu prenikavú silu ako dlhovlnné a sú tzv ťažké, a dlhé vlny mäkké.

Zvyšovaním napätia na RTG trubici sa mení spektrálne zloženie žiarenia, ako je vidieť na obr. 31.3 a vzorcov (31.3) a zvýšiť tuhosť.

Ak sa teplota katódového vlákna zvýši, potom sa zvýši emisia elektrónov a prúd v trubici. To zvýši počet röntgenových fotónov emitovaných každú sekundu. Jeho spektrálne zloženie sa nezmení. Na obr. 31.4 ukazuje röntgenové brzdné spektrá pri rovnakom napätí, ale pri rôznych prúdoch katódových vlákien: / n1< / н2 .

Röntgenový tok sa vypočíta podľa vzorca:

Kde U A ja- napätie a prúd v röntgenovej trubici; Z- poradové číslo atómu látky anódy; k- koeficient proporcionality. Spektrá získané z rôznych antikatód súčasne U a IH sú znázornené na obr. 31.5.

31.2. CHARAKTERISTICKÉ RTG ŽIARENIE. ATÓMOVÉ RTG SPEKTRA

Zvýšením napätia na röntgenovej trubici si možno všimnúť vzhľad čiary, ktorá zodpovedá

charakteristické röntgenové lúče(obr. 31.6). Vzniká v dôsledku skutočnosti, že zrýchlené elektróny prenikajú hlboko do atómu a vyraďujú elektróny z vnútorných vrstiev. Elektróny z horných úrovní sa presúvajú na voľné miesta (obr. 31.7), v dôsledku čoho dochádza k emisii fotónov charakteristického žiarenia. Ako je zrejmé z obrázku, charakteristické röntgenové žiarenie pozostáva zo série K, L, M atď., ktorých názov slúžil na označenie elektronických vrstiev. Pretože vyžarovanie série K uvoľňuje priestor vo vyšších vrstvách, sú súčasne vyžarované linky iných sérií.

Na rozdiel od optických spektier sú charakteristické röntgenové spektrá rôznych atómov rovnakého typu. Na obr. 31.8 sú znázornené spektrá rôznych prvkov. Rovnomernosť týchto spektier je spôsobená skutočnosťou, že vnútorné vrstvy rôznych atómov sú rovnaké a líšia sa iba energeticky, pretože silový účinok z jadra sa zvyšuje so zvyšujúcim sa atómovým číslom prvku. Táto okolnosť vedie k tomu, že charakteristické spektrá sa s rastúcim jadrovým nábojom posúvajú smerom k vyšším frekvenciám. Tento vzor je viditeľný z obr. 31.8 a známy ako Moseleyho zákon:

Kde v- frekvencia spektrálnej čiary; Z- atómové číslo emitujúceho prvku; A A IN- trvalý.

Existuje ďalší rozdiel medzi optickými a röntgenovými spektrami.

Charakteristické röntgenové spektrum atómu nezávisí od chemickej zlúčeniny, v ktorej je tento atóm obsiahnutý. Napríklad röntgenové spektrum atómu kyslíka je rovnaké pre O, O 2 a H 2 O, pričom optické spektrá týchto zlúčenín sú výrazne odlišné. Táto vlastnosť röntgenového spektra atómu bola základom názvu charakteristický.

Charakteristické žiarenie sa vyskytuje vždy, keď je vo vnútorných vrstvách atómu voľný priestor, bez ohľadu na dôvod, ktorý ho spôsobil. Takže napríklad charakteristické žiarenie sprevádza jeden z typov rádioaktívneho rozpadu (pozri 32.1), ktorý spočíva v zachytení elektrónu z vnútornej vrstvy jadrom.

31.3. INTERAKCIA RTG ŽIARENIA S LÁTKOU

Registrácia a využitie röntgenového žiarenia, ako aj jeho vplyv na biologické objekty, sú určené primárnymi procesmi interakcie röntgenového fotónu s elektrónmi atómov a molekúl látky.

V závislosti od pomeru energie hv fotónová a ionizačná energia 1 A a existujú tri hlavné procesy.

Koherentný (klasický) rozptyl

Rozptyl dlhovlnného röntgenového žiarenia prebieha prevažne bez zmeny vlnovej dĺžky a je tzv koherentný. Nastane, ak je energia fotónu menšia ako ionizačná energia: hv< A a.

Keďže v tomto prípade sa energia rontgenového fotónu a atómu nemení, koherentný rozptyl sám o sebe nespôsobuje biologický efekt. Pri vytváraní ochrany pred röntgenovým žiarením však treba brať do úvahy možnosť zmeny smeru primárneho lúča. Tento druh interakcie je dôležitý pre röntgenovú difrakčnú analýzu (pozri 24.7).

Nekoherentný rozptyl (Comptonov efekt)

V roku 1922 A.Kh. Compton pri pozorovaní rozptylu tvrdých röntgenových lúčov objavil pokles prenikavej sily rozptýleného lúča v porovnaní s dopadajúcim lúčom. To znamenalo, že vlnová dĺžka rozptýleného röntgenového žiarenia bola väčšia ako vlnová dĺžka dopadajúceho röntgenového žiarenia. Rozptyl röntgenového žiarenia so zmenou vlnovej dĺžky je tzv nesúvislý nym a samotný fenomén - Comptonov efekt. Nastane, ak je energia röntgenového fotónu väčšia ako ionizačná energia: vv > A a.

Tento jav je spôsobený skutočnosťou, že pri interakcii s atómom energie hv fotón sa vynakladá na výrobu nového rozptýleného röntgenového fotónu s energiou hv", oddeliť elektrón od atómu (ionizačná energia A u) a odovzdať elektrónu kinetickú energiu E na:

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

1 Ionizačnou energiou sa tu rozumie energia potrebná na odstránenie vnútorných elektrónov z atómu alebo molekuly.

Keďže v mnohých prípadoch hv>> A a a Comptonov efekt sa vyskytuje na voľných elektrónoch, potom môžeme písať približne:

hv = hv" + EK.(31.7)

Je príznačné, že pri tomto jave (obr. 31.9) sa spolu so sekundárnym röntgenovým žiarením (energia hv“ fotón) sa objavia spätné elektróny (kinetická energia E do elektrón). Atómy alebo molekuly sa potom stanú iónmi.

fotoelektrický efekt

Pri fotoelektrickom jave je röntgenové žiarenie absorbované atómom, v dôsledku čoho vyletí elektrón a atóm je ionizovaný (fotoionizácia).

Tri hlavné interakčné procesy diskutované vyššie sú primárne, vedú k následným sekundárnym, terciárnym atď. javov. Napríklad ionizované atómy môžu vyžarovať charakteristické spektrum, excitované atómy sa môžu stať zdrojmi viditeľného svetla (röntgenová luminiscencia) atď.

Na obr. 31.10 je schéma možných procesov, ktoré sa vyskytujú, keď röntgenové žiarenie vstupuje do látky. Predtým, ako sa energia röntgenového fotónu premení na energiu molekulárneho tepelného pohybu, môže nastať niekoľko desiatok procesov podobných tomu, ktorý je znázornený. V dôsledku toho dôjde k zmenám molekulové zloženie látok.

Procesy znázornené diagramom na obr. 31.10, sú základom javov pozorovaných pri pôsobení röntgenových lúčov na hmotu. Uveďme si niektoré z nich.

Röntgenová luminiscencia- žiara množstva látok pri röntgenovom ožiarení. Takáto žiara platino-kyanogénového bária umožnila Roentgenovi objaviť lúče. Tento jav sa používa na vytváranie špeciálnych svetelných obrazoviek na účely vizuálneho pozorovania röntgenových lúčov, niekedy na zvýšenie účinku röntgenových lúčov na fotografickú platňu.

Známy chemické pôsobenie röntgenových lúčov, ako je tvorba peroxidu vodíka vo vode. Prakticky dôležitý príklad- dopad na fotografickú platňu, ktorý umožňuje fixovať takéto lúče.

Ionizačný účinok sa prejavuje zvýšením elektrickej vodivosti pod vplyvom röntgenového žiarenia. Táto vlastnosť sa používa

v dozimetrii pre kvantifikácia tento typ žiarenia.

V dôsledku mnohých procesov dochádza k oslabeniu primárneho röntgenového lúča v súlade so zákonom (29.3). Napíšeme to v tvare:

I = I0 e-/", (31.8)

Kde μ - koeficient lineárneho útlmu. Môže byť reprezentovaný ako pozostávajúci z troch pojmov zodpovedajúcich koherentnému rozptylu μ κ, nekoherentnému μ ΗΚ a fotoefektu μ f:

μ = μ k + μ hk + μ f. (31,9)

Intenzita röntgenového žiarenia je zoslabená úmerne počtu atómov látky, cez ktorú toto prúdenie prechádza. Ak stlačíme hmotu pozdĺž osi X, napríklad v b krát zvýšením b násobok jeho hustoty, teda

31.4. FYZIKÁLNE ZÁKLADY APLIKÁCIE RTG ŽIARENIA V MEDICÍNE

Jeden z najdôležitejších lekárske aplikácie röntgenové žiarenie - presvetlenie vnútorných orgánov na diagnostické účely (röntgenová diagnostika).

Na diagnostiku sa používajú fotóny s energiou asi 60-120 keV. Pri tejto energii je koeficient zhášania hmoty určený hlavne fotoelektrickým javom. Jeho hodnota je nepriamo úmerná tretej mocnine energie fotónu (úmerná λ 3), ktorá prejavuje veľkú prenikavosť tvrdého žiarenia, a úmerná tretej mocnine atómového čísla absorbujúcej látky:

Významný rozdiel v absorpcii röntgenového žiarenia rôznymi tkanivami vám umožňuje vidieť obrazy vnútorných orgánov ľudského tela v tieňovej projekcii.

Röntgenová diagnostika sa používa v dvoch verziách: fluoroskopia obraz je prezeraný na röntgenovej luminiscenčnej obrazovke, rádiografiu - obraz je fixovaný na fólii.

Ak skúmaný orgán a okolité tkanivá zoslabujú röntgenové lúče približne rovnako, potom sa použijú špeciálne kontrastné látky. Napríklad pri naplnení žalúdka a čriev kašovitou hmotou síranu bárnatého je možné vidieť ich tieňový obraz.

Jas obrazu na obrazovke a expozičný čas na filme závisia od intenzity röntgenových lúčov. Ak sa používa na diagnostiku, potom intenzita nemôže byť vysoká, aby nespôsobila nežiaduce biologické následky. Preto existuje množstvo technických zariadení, ktoré zlepšujú obraz pri nízkej intenzite röntgenového žiarenia. Príkladom takéhoto zariadenia sú elektrónky zosilňovača (pozri 27.8). Pri hromadnom vyšetrovaní populácie sa široko používa variant rádiografie - fluorografia, pri ktorej sa obraz z veľkej röntgenovej luminiscenčnej obrazovky zaznamenáva na citlivý maloformátový film. Pri snímaní sa používa šošovka s veľkou clonou, hotové obrázky sa skúmajú na špeciálnej lupe.

Zaujímavou a sľubnou možnosťou rádiografie je metóda tzv röntgenová tomografia, a jeho "strojová verzia" - CT vyšetrenie.

Zvážme túto otázku.

Obyčajný röntgenový snímok pokrýva veľkú oblasť tela, pričom rôzne orgány a tkanivá sa navzájom zatieňujú. Tomu sa môžete vyhnúť, ak budete pravidelne pohybovať röntgenovou trubicou (obr. 31.11) v protifáze RT a film Fp vzhľadom k objektu O výskumu. Telo obsahuje množstvo inklúzií, ktoré sú pre röntgenové lúče nepriehľadné, na obrázku sú znázornené kruhmi. Ako vidíte, röntgenové lúče v akejkoľvek polohe röntgenovej trubice (1, 2 atď.) prejsť

rezanie rovnakého bodu objektu, ktorý je stredom, vzhľadom na ktorý sa vykonáva periodický pohyb RT A Fp. Tento bod, presnejšie malá nepriehľadná inklúzia, je znázornená tmavým kruhom. Jeho tieňový obraz sa pohybuje s fp, postupne obsadzujú pozície 1, 2 atď. Zvyšné inklúzie v tele (kosti, tesnenia atď.) Vytvárajú na Fp určité všeobecné pozadie, pretože röntgenové lúče nimi nie sú trvalo zakryté. Zmenou polohy stredu švihu je možné získať röntgenový obraz tela vrstvu po vrstve. Odtiaľ názov - tomografia(vrstvený záznam).

Pomocou tenkého röntgenového lúča je možné skrínovať (namiesto Fp), pozostávajúce z polovodičových detektorov ionizujúce žiarenie(pozri 32.5) a počítač na spracovanie tieňového röntgenového obrazu počas tomografie. Táto moderná verzia tomografie (počítačová alebo počítačová röntgenová tomografia) vám umožňuje získať vrstvené obrazy tela na obrazovke katódovej trubice alebo na papieri s detailmi menšími ako 2 mm s rozdielom v absorpcii röntgenového žiarenia do 0,1 %. To umožňuje napríklad rozlišovať medzi sivou a bielou hmotou mozgu a vidieť veľmi malé nádorové útvary.

Röntgenové lúče sú typom vysokoenergetického elektromagnetického žiarenia. Aktívne sa používa v rôznych odvetviach medicíny.

Röntgenové lúče sú elektromagnetické vlny, ktorých fotónová energia na stupnici elektromagnetických vĺn je medzi ultrafialovým žiarením a gama žiarením (od ~10 eV do ~1 MeV), čo zodpovedá vlnovým dĺžkam od ~10^3 do ~10^−2 angstromov ( od ~10^-7 do ~10^-12 m). To znamená, že ide o neporovnateľne tvrdšie žiarenie ako viditeľné svetlo, ktoré je na tejto stupnici medzi ultrafialovým a infračerveným („tepelným“) lúčom.

Hranica medzi röntgenovým a gama žiarením sa rozlišuje podmienene: ich rozsahy sa pretínajú, gama lúče môžu mať energiu 1 keV. Líšia sa pôvodom: gama lúče sú emitované počas procesov prebiehajúcich v atómových jadrách, zatiaľ čo röntgenové lúče sú emitované počas procesov zahŕňajúcich elektróny (voľné aj tie v elektrónových obaloch atómov). Zo samotného fotónu sa zároveň nedá určiť, pri akom procese vznikol, čiže rozdelenie na röntgenový a gama rozsah je do značnej miery ľubovoľné.

Rozsah röntgenového žiarenia je rozdelený na „mäkký röntgen“ a „tvrdý“. Hranica medzi nimi leží na úrovni vlnovej dĺžky 2 angstromov a 6 keV energie.

Röntgenový generátor je trubica, v ktorej sa vytvára vákuum. Existujú elektródy - katóda, na ktorú sa aplikuje záporný náboj, a kladne nabitá anóda. Napätie medzi nimi je desiatky až stovky kilovoltov. Generovanie röntgenových fotónov nastáva, keď sa elektróny „odlomia“ od katódy a narážajú vysokou rýchlosťou na povrch anódy. Výsledné röntgenové žiarenie sa nazýva „bremsstrahlung“, jeho fotóny majú rôzne vlnové dĺžky.

Súčasne sa generujú fotóny charakteristického spektra. Časť elektrónov v atómoch látky anódy je excitovaná, to znamená, že ide na vyššie dráhy a potom sa vráti do normálneho stavu, pričom emituje fotóny určitej vlnovej dĺžky. Oba typy röntgenových lúčov sa vyrábajú v štandardnom generátore.

História objavov

8. novembra 1895 nemecký vedec Wilhelm Konrad Roentgen zistil, že niektoré látky pod vplyvom „katódových lúčov“, teda toku elektrónov generovaných katódovou trubicou, začnú žiariť. Vysvetlil tento jav vplyvom určitých röntgenových lúčov - takže ("röntgenové lúče") sa toto žiarenie dnes nazýva v mnohých jazykoch. Neskôr V.K. Roentgen študoval fenomén, ktorý objavil. Na túto tému mal 22. decembra 1895 prednášku na univerzite vo Würzburgu.

Neskôr sa ukázalo, že röntgenové žiarenie bolo pozorované už predtým, ale vtedy sa javy s tým spojené neboli dané veľký význam. Katódová trubica bola vynájdená už dávno, ale pred V.K. RTG nikto nevenoval veľkú pozornosť sčerneniu fotografických platní v jeho blízkosti atď. javov. Neznáme nebolo ani nebezpečenstvo, ktoré predstavuje prenikajúca radiácia.

Druhy a ich vplyv na organizmus

„Röntgenové žiarenie“ je najmiernejší typ prenikavého žiarenia. Nadmerná expozícia mäkkým röntgenovým lúčom je podobná expozícii ultrafialovému žiareniu, ale v závažnejšej forme. Na koži sa vytvorí popálenina, ale lézia je hlbšia a hojí sa oveľa pomalšie.

Tvrdý röntgen je plnohodnotné ionizujúce žiarenie, ktoré môže viesť k chorobe z ožiarenia. Röntgenové kvantá dokážu rozbiť proteínové molekuly, ktoré tvoria tkanivá ľudského tela, ako aj molekuly DNA genómu. Ale aj keď röntgenové kvantum rozbije molekulu vody, nevadí: v tomto prípade vznikajú chemicky aktívne voľné radikály H a OH, ktoré sú samé o sebe schopné pôsobiť na proteíny a DNA. Choroba z ožiarenia prebieha v ťažšej forme, čím viac sú postihnuté krvotvorné orgány.

Röntgenové lúče majú mutagénnu a karcinogénnu aktivitu. To znamená, že sa zvyšuje pravdepodobnosť spontánnych mutácií v bunkách počas ožarovania a niekedy sa zdravé bunky môžu zvrhnúť na rakovinové. Zvýšenie pravdepodobnosti vzniku malígnych nádorov je štandardným dôsledkom akejkoľvek expozície, vrátane röntgenových lúčov. Röntgenové lúče sú najmenej nebezpečným typom prenikavého žiarenia, ale stále môžu byť nebezpečné.

Röntgenové žiarenie: aplikácia a ako to funguje

Röntgenové žiarenie sa používa v medicíne, ale aj v iných oblastiach ľudskej činnosti.

Fluoroskopia a počítačová tomografia

Najbežnejšou aplikáciou röntgenového žiarenia je fluoroskopia. "Presvetlenie" ľudského tela vám umožňuje získať detailný obraz kostí (sú najjasnejšie viditeľné) a obrázkov vnútorných orgánov.

Rozdielna priehľadnosť telesných tkanív v röntgenových lúčoch je spojená s ich chemickým zložením. Vlastnosti štruktúry kostí spočívajú v tom, že obsahujú veľa vápnika a fosforu. Ostatné tkanivá sú zložené hlavne z uhlíka, vodíka, kyslíka a dusíka. Atóm fosforu prevyšuje hmotnosť atómu kyslíka takmer dvakrát a atóm vápnika - 2,5-krát (uhlík, dusík a vodík sú ešte ľahšie ako kyslík). V tomto ohľade je absorpcia röntgenových fotónov v kostiach oveľa vyššia.

Okrem dvojrozmerných „obrázkov“ umožňuje rádiografia vytvoriť trojrozmerný obraz orgánu: tento typ rádiografie sa nazýva počítačová tomografia. Na tieto účely sa používajú mäkké röntgenové lúče. Množstvo expozície prijatej na jednom obrázku je malé: približne sa rovná expozícii prijatej počas 2-hodinového letu v lietadle vo výške 10 km.

Röntgenová detekcia chýb umožňuje odhaliť malé vnútorné chyby vo výrobkoch. Používajú sa na to tvrdé röntgenové lúče, pretože mnohé materiály (napríklad kov) sú zle „priesvitné“ kvôli vysokej atómovej hmotnosti ich základnej látky.

Rôntgenová difrakcia a rôntgenová fluorescenčná analýza

Röntgenové lúče majú vlastnosti, ktoré umožňujú detailne skúmať jednotlivé atómy. Röntgenová difrakčná analýza sa aktívne používa v chémii (vrátane biochémie) a kryštalografii. Princípom jeho fungovania je difrakčný rozptyl röntgenového žiarenia atómami kryštálov alebo zložitých molekúl. Pomocou rôntgenovej difrakčnej analýzy bola stanovená štruktúra molekuly DNA.

Röntgenová fluorescenčná analýza vám umožňuje rýchlo určiť chemické zloženie látok.

Existuje mnoho foriem rádioterapie, ale všetky zahŕňajú použitie ionizujúceho žiarenia. Rádioterapia sa delí na 2 typy: korpuskulárna a vlnová. Korpuskulárny využíva toky alfa častíc (jadier atómov hélia), beta častíc (elektrónov), neutrónov, protónov, ťažkých iónov. Wave využíva lúče elektromagnetického spektra – röntgenové lúče a gama.

Rádioterapeutické metódy sa využívajú predovšetkým na liečbu onkologických ochorení. Žiarenie totiž pôsobí predovšetkým na aktívne sa deliace bunky, a preto takto trpia krvotvorné orgány (ich bunky sa neustále delia a produkujú stále viac nových červených krviniek). Rakovinové bunky sa tiež neustále delia a sú zraniteľnejšie voči žiareniu ako zdravé tkanivo.

Používa úroveň ožiarenia, ktorá inhibuje aktivitu rakovinové bunky, stredne ovplyvňujúce zdrav. Vplyvom žiarenia nejde o deštrukciu buniek ako takých, ale o poškodenie ich genómu – molekúl DNA. Bunka so zničeným genómom môže nejaký čas existovať, ale už sa nemôže deliť, to znamená, že rast nádoru sa zastaví.

Röntgenová terapia je najviac mäkká forma rádioterapiu. Vlnové žiarenie je mäkšie ako korpuskulárne žiarenie a röntgenové žiarenie je mäkšie ako gama žiarenie.

Počas tehotenstva

Počas tehotenstva je nebezpečné používať ionizujúce žiarenie. Röntgenové lúče sú mutagénne a môžu spôsobiť abnormality plodu. Röntgenová terapia je nezlučiteľná s tehotenstvom: môže sa použiť iba vtedy, ak už bolo rozhodnuté o potrate. Obmedzenia fluoroskopie sú mäkšie, ale v prvých mesiacoch je tiež prísne zakázané.

V prípade núdze je RTG vyšetrenie nahradené magnetickou rezonanciou. Ale v prvom trimestri sa tomu tiež snažia vyhnúť (táto metóda sa objavila nedávno as absolútnou istotou hovoriť o absencii škodlivých následkov).

Jednoznačné nebezpečenstvo vzniká pri vystavení celkovej dávke minimálne 1 mSv (v starých jednotkách - 100 mR). Pri nečinnosti röntgen(napríklad pri absolvovaní fluorografie) pacient dostane asi 50-krát menej. Aby ste dostali takúto dávku naraz, musíte podstúpiť podrobnú počítačovú tomografiu.

To znamená, že samotný fakt 1-2-násobného „röntgenového“ zapnutia skoré štádium tehotenstvo nehrozí s vážnymi následkami (ale je lepšie to neriskovať).

Liečba s ním

Röntgenové lúče sa používajú predovšetkým v boji proti zhubné nádory. Táto metóda je dobrá, pretože je vysoko účinná: zabíja nádor. Je to zlé, pretože zdravé tkanivá nie sú oveľa lepšie, existuje veľa vedľajších účinkov. Orgány hematopoézy sú obzvlášť ohrozené.

V praxi sa používajú rôzne metódy na zníženie účinku röntgenového žiarenia na zdravé tkanivá. Lúče sú nasmerované pod uhlom tak, že v zóne ich priesečníka sa objaví nádor (kvôli tomu dochádza k hlavnej absorpcii energie práve tam). Niekedy sa postup vykonáva v pohybe: telo pacienta sa otáča vzhľadom na zdroj žiarenia okolo osi prechádzajúcej cez nádor. Zdravé tkanivá sú zároveň v zóne ožarovania len niekedy a choré - neustále.

Röntgenové lúče sa používajú pri liečbe niektorých artróz a podobných ochorení, ako aj kožných ochorení. V čom syndróm bolesti znížená o 50-90%. Vzhľadom k tomu, že žiarenie je v tomto prípade jemnejšie, vedľajšie účinky podobné tým, ktoré sa vyskytujú pri liečbe nádorov, nie sú pozorované.

Nemeckého vedca Wilhelma Conrada Roentgena možno právom považovať za zakladateľa rádiografie a objaviteľa kľúčových vlastností röntgenového žiarenia.

Potom v roku 1895 ani len netušil o šírke použitia a popularite ním objaveného röntgenového žiarenia, hoci už vtedy vyvolalo vo svete vedy široký ohlas.

Je nepravdepodobné, že by vynálezca mohol tušiť, aký úžitok alebo škodu prinesie ovocie jeho činnosti. Dnes sa však pokúsime zistiť, aký vplyv má tento druh žiarenia na ľudské telo.

• Röntgenové žiarenie je obdarené obrovskou prenikavou silou, ktorá však závisí od vlnovej dĺžky a hustoty ožarovaného materiálu;
• pod vplyvom žiarenia začnú niektoré predmety svietiť;
• röntgen ovplyvňuje živé bytosti;
• vďaka röntgenovému žiareniu začnú prebiehať niektoré biochemické reakcie;
• Röntgenový lúč môže odobrať elektróny z niektorých atómov a tým ich ionizovať.

Dokonca aj samotný vynálezca sa v prvom rade zaoberal otázkou, čo presne sú lúče, ktoré objavil.

Po sérii experimentálne štúdie, vedec zistil, že röntgenové lúče sú stredné vlny medzi ultrafialovým a gama žiarením, ktorých dĺžka je 10 -8 cm.

Vlastnosti röntgenového lúča, ktoré sú uvedené vyššie, majú deštruktívne vlastnosti, ale to nebráni ich použitiu na užitočné účely.

Tak kam v modernom svete môžete použiť röntgen?

1. Môžu byť použité na štúdium vlastností mnohých molekúl a kryštalických útvarov.
2. Na detekciu chýb, to znamená na kontrolu defektov priemyselných dielov a zariadení.
3. V lekárskom priemysle a terapeutickom výskume.

Vďaka krátkym dĺžkam celého rozsahu týchto vĺn a ich jedinečným vlastnostiam bola možná najdôležitejšia aplikácia žiarenia objaveného Wilhelmom Roentgenom.

Keďže téma nášho článku je obmedzená na vplyv röntgenových lúčov na ľudské telo, ktoré sa s nimi stretáva iba pri návšteve nemocnice, budeme brať do úvahy iba túto oblasť použitia.

Vedec, ktorý vynašiel röntgenové lúče, z nich urobil neoceniteľný dar pre celú populáciu Zeme, pretože svojho potomka si nedal patentovať na ďalšie využitie.

Od prvej svetovej vojny zachránili prenosné röntgenové prístroje stovky zranených životov. Dnes majú röntgenové lúče dve hlavné aplikácie:

1. Diagnóza s tým.

Röntgenová diagnostika sa používa v rôznych možnostiach:

• Röntgenové žiarenie alebo presvetlenie;
• röntgen alebo fotografia;
• fluorografická štúdia;
• tomografia pomocou röntgenových lúčov.

Teraz musíme pochopiť, ako sa tieto metódy navzájom líšia:

1. Prvá metóda predpokladá, že subjekt sa nachádza medzi špeciálnou obrazovkou s fluorescenčnou vlastnosťou a röntgenovou trubicou. Lekár na základe individuálnych charakteristík vyberie potrebnú silu lúčov a na obrazovke dostane obraz kostí a vnútorných orgánov.
2. Pri druhej metóde sa pacient umiestni na špeciálny röntgenový film v kazete. V tomto prípade je zariadenie umiestnené nad osobou. Táto technika umožňuje získať obrázok v negatíve, ale s jemnejšími detailmi ako pri skiaskopii.
3. Hromadné vyšetrenia populácie na pľúcne ochorenia umožňujú fluorografiu. V čase zákroku sa obraz prenesie z veľkého monitora na špeciálny film.
4. Tomografia vám umožňuje získať obrázky vnútorných orgánov v niekoľkých sekciách. Urobí sa celý rad snímok, ktoré sa ďalej označujú ako tomogram.
5. Ak k predchádzajúcej metóde pripojíte pomoc počítača, špecializované programy vytvoria úplný obraz vytvorený pomocou röntgenového skenera.

Všetky tieto metódy diagnostiky zdravotných problémov sú založené na jedinečná nehnuteľnosť Röntgenové lúče osvetľujú fotografický film. Zároveň je rozdielna penetračná schopnosť inertných a iných tkanív nášho tela, čo je zobrazené na obrázku.

Po objavení ďalšej vlastnosti röntgenového žiarenia ovplyvňovať tkanivá z biologického hľadiska sa táto vlastnosť začala aktívne využívať v terapii nádorov.

Bunky, najmä zhubné, sa veľmi rýchlo delia a ionizačná vlastnosť žiarenia priaznivo ovplyvňuje terapeutickú terapiu a spomaľuje rast nádorov.

No druhou stranou mince je negatívny vplyv röntgenového žiarenia na bunky krvotvorného, ​​endokrinného a imunitného systému, ktoré sa tiež rýchlo delia. V dôsledku negatívneho vplyvu röntgenového žiarenia sa prejavuje choroba z ožiarenia.

Vplyv röntgenových lúčov na ľudské telo

Doslova okamžite po takom hlasnom objave vo vedeckom svete sa zistilo, že röntgenové lúče môžu ovplyvniť ľudské telo:

1. V priebehu výskumu vlastností röntgenových lúčov sa ukázalo, že sú schopné spôsobiť popáleniny na koži. Veľmi podobné termickým. Hĺbka lézie však bola oveľa väčšia ako domáce zranenia a horšie sa hojili. Mnohí vedci zaoberajúci sa týmito zákernými žiareniami prišli o prsty.
2. Pokusom a omylom sa zistilo, že ak skrátite čas a vinič obdarovania, môžete sa vyhnúť popáleninám. Neskôr sa začali používať olovené obrazovky a diaľková metóda ožarovania pacientov.
3. Dlhodobá perspektíva škodlivosti lúčov ukazuje, že zmeny v zložení krvi po ožiarení vedú k leukémii a predčasnému starnutiu.
4. Stupeň závažnosti vplyvu röntgenových lúčov na ľudské telo priamo závisí od ožiareného orgánu. Takže pri röntgenových snímkach malej panvy sa môže vyskytnúť neplodnosť a pri diagnostike hematopoetických orgánov - ochorenia krvi.
5. Dokonca aj tie najnevýznamnejšie expozície, ale počas dlhého časového obdobia, môžu viesť k zmenám na genetickej úrovni.

Samozrejme, všetky štúdie boli vykonané na zvieratách, ale vedci dokázali, že patologické zmeny sa budú týkať aj ľudí.

DÔLEŽITÉ! Na základe získaných údajov boli vypracované štandardy röntgenovej expozície, ktoré sú jednotné na celom svete.

Dávky röntgenových lúčov na diagnostiku

Pravdepodobne každý, kto odchádza z ordinácie po röntgene, sa pýta, ako tento zákrok ovplyvní jeho budúce zdravie?

Radiačná záťaž v prírode tiež existuje a stretávame sa s ňou denne. Aby sme ľahšie pochopili, ako röntgenové lúče ovplyvňujú naše telo, porovnávame tento postup s prijímaným prirodzeným žiarením:

• na röntgenovom snímku hrudníka dostane osoba dávku žiarenia ekvivalentnú 10 dňom expozície pozadia a žalúdok alebo črevá - 3 roky;
• tomogram brušnej dutiny alebo celého tela na počítači - ekvivalent 3 rokov žiarenia;
• vyšetrenie na RTG hrudníka - 3 mesiace;
• končatiny sú ožarované, prakticky bez poškodenia zdravia;
• zubný röntgen vďaka presnému smeru lúča lúča a minimálnej dobe expozície tiež nie je nebezpečný.

DÔLEŽITÉ! Napriek tomu, že dané údaje, nech znie akokoľvek desivo, odpovedajú medzinárodné požiadavky. Pacient má však plné právo pýtať sa dodatočné finančné prostriedky ochranu v prípade silného strachu o ich blaho.

Každý z nás sa stretáva s röntgenovým vyšetrením a nie raz. Jednou kategóriou ľudí mimo predpísaných procedúr sú však tehotné ženy.

Faktom je, že röntgenové lúče mimoriadne ovplyvňujú zdravie nenarodeného dieťaťa. Tieto vlny môžu spôsobiť vnútromaternicové malformácie v dôsledku účinku na chromozómy.

DÔLEŽITÉ! Najnebezpečnejším obdobím pre röntgenové lúče je tehotenstvo pred 16. týždňom. Počas tohto obdobia sú najzraniteľnejšie panvové, brušné a vertebrálne oblasti dieťaťa.

Keďže lekári na celom svete vedia o tejto negatívnej vlastnosti röntgenových lúčov, snažia sa vyhnúť ich predpisovaniu tehotným ženám.

Existujú však aj iné zdroje žiarenia, s ktorými sa tehotná žena môže stretnúť:

• mikroskopy poháňané elektrinou;
• farebné TV monitory.

Tie, ktoré sa pripravujú stať sa matkou, si musia uvedomiť nebezpečenstvo, ktoré na ne čaká. Počas laktácie röntgenové lúče nepredstavujú hrozbu pre telo dojčiacej matky a dieťa.

A čo po röntgene?

Aj tie najmenšie účinky röntgenového žiarenia možno minimalizovať dodržaním niekoľkých jednoduchých odporúčaní:

• ihneď po procedúre vypite mlieko. Ako viete, je schopný odstrániť žiarenie;
• suché biele víno alebo hroznová šťava má rovnaké vlastnosti;
• najprv je žiaduce jesť viac potravín obsahujúcich jód.

DÔLEŽITÉ! Po návšteve röntgenovej miestnosti by ste sa nemali uchýliť k žiadnym lekárskym postupom alebo používať lekárske metódy.

Bez ohľadu na to, aké negatívne sú vlastnosti raz objavených röntgenových lúčov, výhody ich použitia ďaleko prevažujú nad škodou. V zdravotníckych zariadeniach sa postup presvetlenia vykonáva rýchlo as minimálnymi dávkami.