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 chemická zlúčenina do ktorej tento atóm patrí. 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), pozostávajúci z polovodičových detektorov ionizujúceho žiarenia (pozri 32.5) a počítača na spracovanie tieňového röntgenového obrazu v tomografii. 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.

Moderná medicína využíva mnoho lekárov na diagnostiku a terapiu. Niektoré z nich sa používajú relatívne nedávno, zatiaľ čo iné sa praktizujú viac ako tucet alebo dokonca stovky rokov. Pred sto desiatimi rokmi objavil William Conrad Roentgen úžasné röntgenové lúče, ktoré spôsobili významnú rezonanciu vo vedeckom a medicínskom svete. A teraz ich vo svojej praxi využívajú lekári na celej planéte. Témou nášho dnešného rozhovoru budú röntgeny v medicíne, ich aplikácii si rozoberieme trochu podrobnejšie.

Röntgenové lúče sú jednou z odrôd elektromagnetického žiarenia. Vyznačujú sa výraznými penetračnými vlastnosťami, ktoré závisia od vlnovej dĺžky žiarenia, ako aj od hustoty a hrúbky ožarovaných materiálov. Okrem toho röntgenové žiarenie môže spôsobiť žiaru množstva látok, pôsobiť na živé organizmy, ionizovať atómy a tiež katalyzovať niektoré fotochemické reakcie.

Využitie röntgenových lúčov v medicíne

K dnešnému dňu vlastnosti röntgenových lúčov umožňujú ich široké využitie v röntgenovej diagnostike a röntgenovej terapii.

Röntgenová diagnostika

Röntgenová diagnostika sa používa pri vykonávaní:

Röntgen (prenos);
- rádiografia (obrázok);
- fluorografia;
- Röntgen a počítačová tomografia.

Fluoroskopia

Na vykonanie takejto štúdie sa pacient musí umiestniť medzi röntgenovú trubicu a špeciálnu fluorescenčnú obrazovku. Špecializovaný rádiológ vyberie požadovanú tvrdosť röntgenových lúčov a na obrazovke dostane obraz vnútorných orgánov, ako aj rebier.

Rádiografia

Pre túto štúdiu je pacient umiestnený na kazete obsahujúcej špeciálny film. Röntgenový prístroj je umiestnený priamo nad objektom. V dôsledku toho sa na filme objaví negatívny obraz vnútorných orgánov, ktorý obsahuje množstvo jemných detailov, detailnejších ako pri fluoroskopickom vyšetrení.

Fluorografia

Táto štúdia sa vykonáva počas masových lekárskych vyšetrení obyvateľstva, vrátane detekcie tuberkulózy. Zároveň sa na špeciálny film premieta obraz z veľkého plátna.

Tomografia

Pri vykonávaní tomografie pomáhajú počítačové lúče získať obrazy orgánov na niekoľkých miestach naraz: v špeciálne vybraných priečnych rezoch tkaniva. Táto séria röntgenových lúčov sa nazýva tomogram.

Počítačový tomogram

Takáto štúdia vám umožňuje zaregistrovať časti ľudského tela pomocou röntgenového skenera. Po zadaní údajov do počítača sa získa jeden obrázok prierez.

Každá z uvedených diagnostických metód je založená na vlastnostiach röntgenového lúča na osvetlenie filmu, ako aj na skutočnosti, že ľudské tkanivá a kostná kostra sa líšia rôznou priepustnosťou pre svoje účinky.

Röntgenová terapia

Schopnosť röntgenového žiarenia ovplyvňovať tkanivá špeciálnym spôsobom sa využíva na liečbu nádorových formácií. Zároveň sú ionizačné vlastnosti tohto žiarenia obzvlášť aktívne viditeľné, keď sú vystavené bunkám, ktoré sú schopné rýchleho delenia. Práve tieto vlastnosti rozlišujú bunky malígnych onkologických formácií.

Je však potrebné poznamenať, že röntgenová terapia môže spôsobiť veľa závažných vedľajších účinkov. Takýto náraz agresívne ovplyvňuje stav hematopoetického, endokrinného a imunitného systému, ktorého bunky sa tiež veľmi rýchlo delia. Agresívny vplyv na ne môže spôsobiť príznaky choroby z ožiarenia.

Vplyv röntgenového žiarenia na človeka

Počas štúdia röntgenových lúčov lekári zistili, že môžu viesť k zmenám na koži, ktoré pripomínajú spálenie slnkom, no sú sprevádzané hlbším poškodením kože. Takéto vredy sa hoja veľmi dlho. Vedci zistili, že takýmto léziám sa možno vyhnúť znížením času a dávky žiarenia, ako aj použitím špeciálneho tienenia a metód. diaľkové ovládanie.

Agresívny vplyv röntgenového žiarenia sa môže prejaviť aj dlhodobo: dočasné alebo trvalé zmeny v zložení krvi, náchylnosť na leukémiu a skoré starnutie.

Účinok röntgenového žiarenia na človeka závisí od mnohých faktorov: od toho, ktorý orgán je ožarovaný a ako dlho. Ožarovanie hematopoetických orgánov môže viesť k krvným ochoreniam a vystavenie pohlavným orgánom môže viesť k neplodnosti.

Vykonávanie systematického ožarovania je spojené s vývojom genetických zmien v tele.

Skutočná škoda röntgenových lúčov v röntgenovej diagnostike

Počas vyšetrenia lekári používajú minimálne možné množstvo röntgenových lúčov. Všetky dávky žiarenia spĺňajú určité prijateľné normy a nemôžu poškodiť osobu. Röntgenová diagnostika predstavuje značné nebezpečenstvo len pre lekárov, ktorí ju vykonávajú. A potom moderné metódy ochrany pomáhajú znížiť agresivitu lúčov na minimum.

Medzi najbezpečnejšie metódy rádiodiagnostiky patrí rádiografia končatín, ako aj röntgenové vyšetrenie zubov. Na ďalšom mieste tohto hodnotenia je mamografia, nasleduje počítačová tomografia a po nej je rádiografia.

Aby použitie röntgenových lúčov v medicíne prinieslo človeku iba úžitok, je potrebné vykonať výskum s ich pomocou len podľa indikácií.

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 lúče, pre človeka neviditeľné, sú v nepriehľadných predmetoch absorbované tým silnejšie, čím väčšie je atómové číslo (hustota) bariéry, takže röntgenové lúče ľahko 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 uvoľnenia častíc chemickej zlúčeniny. 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.

Hoci vedci objavili účinok röntgenového žiarenia až od 90. rokov 19. storočia, využitie röntgenového žiarenia v medicíne pre túto prírodnú silu rýchlo prešlo. Dnes sa v prospech ľudstva využíva röntgenové elektromagnetické žiarenie v medicíne, akademickej obci a priemysle, ako aj na výrobu elektriny.

Okrem toho má žiarenie užitočné aplikácie v oblastiach ako napr poľnohospodárstvo, archeológia, vesmír, práca pre orgány činné v trestnom konaní, geológia (vrátane baníctva) a mnohé ďalšie činnosti, dokonca sa vyvíjajú autá s využitím fenoménu jadrového štiepenia.

Lekárske využitie röntgenových lúčov

V zdravotníckych zariadeniach lekári a zubní lekári používajú rôzne jadrové materiály a postupy na diagnostiku, monitorovanie a liečbu široký rozsah metabolických procesov a chorôb v ľudskom tele. Výsledkom je, že lekárske postupy využívajúce lúče zachránili tisíce životov identifikáciou a liečbou chorôb od hyperfunkcie štítna žľaza na rakovinu kostí.

Najbežnejšie z týchto lekárskych procedúr zahŕňajú použitie lúčov, ktoré môžu prechádzať našou pokožkou. Keď sa urobí obrázok, zdá sa, že naše kosti a iné štruktúry vrhajú tiene, pretože sú hustejšie ako naša koža a tieto tiene možno zistiť na filme alebo na obrazovke monitora. Efekt je podobný, ako keď medzi papier a svetlo vložíte ceruzku. Na liste papiera bude viditeľný tieň z ceruzky. Rozdiel je v tom, že lúče sú neviditeľné, takže je potrebný záznamový prvok, niečo ako fotografický film. To umožňuje lekárom a zubárom vyhodnotiť aplikáciu röntgenových lúčov na základe zlomených kostí alebo problémov so zubami.

Použitie röntgenových lúčov na lekárske účely

Využitie röntgenového žiarenia cieleným spôsobom v liečebné účely nielen na detekciu poškodenia. Pri špecifickom použití je určený na zabíjanie rakovinového tkaniva, zmenšenie veľkosti nádoru alebo zmiernenie bolesti. Napríklad rádioaktívny jód (konkrétne jód-131) sa často používa na liečbu rakoviny štítnej žľazy, čo je stav, ktorým trpí mnoho ľudí.

Zariadenia využívajúce túto vlastnosť sú tiež pripojené k počítačom a skenujú, nazývané: počítačová axiálna tomografia alebo počítačová tomografia.

Tieto nástroje poskytujú lekárom farebný obraz, ktorý zobrazuje obrysy a detaily vnútorných orgánov. To pomáha lekárom odhaliť a identifikovať nádory, abnormálnu veľkosť alebo iné fyziologické alebo funkčné orgánové problémy.
Okrem toho nemocnice a rádiologické centrá vykonajú ročne milióny zákrokov. Pri takýchto postupoch lekári vystreľujú do tela pacientov mierne rádioaktívne látky, aby sa pozreli na určité vnútorné orgány, ako je pankreas, obličky, štítna žľaza, pečeň alebo mozog, aby diagnostikovali klinické stavy.

röntgenového žiarenia- druh 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 kompletný ionizujúce žiareniečo 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 transparentnosť 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.