الخصائص الأساسية للأشعة السينية. ما هي الأشعة السينية وكيف يتم استخدامها في الطب؟

يلعب دورا كبيرا في الطب الحديث الأشعة السينيةيعود تاريخ اكتشاف الأشعة السينية إلى القرن التاسع عشر.

الأشعة السينية هي موجات كهرومغناطيسية يتم إنتاجها بمشاركة الإلكترونات. عندما يتم تسريع الجسيمات المشحونة بقوة، يتم إنشاء الأشعة السينية الاصطناعية. يمر معدات خاصة:

• مسرعات الجسيمات المشحونة.

تاريخ الاكتشاف

تم اختراع هذه الأشعة في عام 1895 من قبل العالم الألماني رونتجن: أثناء عمله باستخدام أنبوب أشعة الكاثود، اكتشف تأثير مضان سيانيد الباريوم والبلاتين. عندها تم وصف هذه الأشعة وقدرتها المذهلة على اختراق أنسجة الجسم. وأصبحت الأشعة تعرف بالأشعة السينية (الأشعة السينية). في وقت لاحق في روسيا بدأ يطلق عليهم الأشعة السينية.

يمكن للأشعة السينية أن تخترق الجدران. لذلك أدرك رونتجن أنه حقق أعظم اكتشاف في مجال الطب. ومن هذا الوقت بدأت تتشكل أقسام منفصلة في العلوم، مثل علم الأشعة وعلم الأشعة.

يمكن أن تخترق الأشعة الأقمشة الناعمةولكن يتم تأخيرها، ويتم تحديد طولها من خلال عائق السطح الصلب. الأنسجة الرخوة في جسم الإنسان هي الجلد، والأنسجة الصلبة هي العظام. في عام 1901، حصل العالم على جائزة نوبل.

ومع ذلك، حتى قبل اكتشاف فيلهلم كونراد رونتجن، كان علماء آخرون مهتمين أيضًا بموضوع مماثل. في عام 1853، درس الفيزيائي الفرنسي أنطوان فيليبرت ماسون تفريغ الجهد العالي بين الأقطاب الكهربائية في أنبوب زجاجي. بدأ الغاز الموجود فيه بإطلاق توهج محمر عند الضغط المنخفض. أدى ضخ الغاز الزائد من الأنبوب إلى تفكك التوهج إلى تسلسل معقد من الطبقات المضيئة الفردية، التي يعتمد لونها على كمية الغاز.

في عام 1878، اقترح ويليام كروكس (عالم فيزياء إنجليزي) أن التألق ينشأ نتيجة لتأثير الأشعة على سطح زجاجيأنابيب. لكن كل هذه الدراسات لم يتم نشرها في أي مكان، لذلك لم يكن لدى رونتجن أي فكرة عن مثل هذه الاكتشافات. وبعد نشر اكتشافاته عام 1895 في مجلة علمية، حيث كتب العالم أن جميع الأجسام شفافة أمام هذه الأشعة، وإن بدرجات متفاوتة للغاية، أصبح علماء آخرون مهتمين بإجراء تجارب مماثلة. وأكدوا اختراع رونتجن، وبعد ذلك بدأ تطوير وتحسين الأشعة السينية.

نشر فيلهلم رونتجن نفسه كتابين آخرين الأعمال العلميةفي موضوع الأشعة السينية عامي 1896 و1897، وبعد ذلك تولى أنشطة أخرى. وهكذا اخترعها العديد من العلماء، لكن رونتجن هو الذي نشر أعمالا علمية حول هذا الموضوع.

مبادئ الحصول على الصور

يتم تحديد ميزات هذا الإشعاع من خلال طبيعة مظهره. يحدث الإشعاع نتيجة لموجة كهرومغناطيسية. وتشمل خصائصه الرئيسية ما يلي:

1. انعكاس. إذا ضربت موجة السطح بشكل عمودي، فلن تنعكس. في بعض الحالات، يمتلك الماس خاصية الانعكاس.
2. القدرة على اختراق الأنسجة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للأشعة أن تمر عبر الأسطح غير الشفافة للمواد مثل الخشب والورق وما إلى ذلك.
3. استيعاب. يعتمد الامتصاص على كثافة المادة: فكلما زادت كثافتها، زاد امتصاص الأشعة السينية لها.
4. بعض المواد تتألق، أي تتوهج. وبمجرد توقف الإشعاع، يختفي التوهج أيضًا. وإذا استمر بعد انقطاع الأشعة فإن هذا التأثير يسمى التفسفر.
5. الأشعة السينيةيمكن أن يضيء الفيلم الفوتوغرافي، تمامًا مثل الضوء المرئي.
6. إذا مر الشعاع عبر الهواء، يحدث التأين في الغلاف الجوي. تسمى هذه الحالة بالتوصيل الكهربائي، ويتم تحديدها باستخدام مقياس الجرعات، الذي يحدد معدل جرعة الإشعاع.

الإشعاع - الضرر والمنفعة

عندما تم الاكتشاف، لم يستطع الفيزيائي رونتجن حتى أن يتخيل مدى خطورة اختراعه. في الماضي، كانت جميع الأجهزة التي تنتج الإشعاع بعيدة عن الكمال، وينتهي الأمر بإصدار جرعات كبيرة من الأشعة. لم يفهم الناس خطورة مثل هذا الإشعاع. على الرغم من أن بعض العلماء طرحوا نظريات حول مخاطر الأشعة السينية.

الأشعة السينية التي تخترق الأنسجة لها تأثير بيولوجي عليها. وحدة قياس الجرعة الإشعاعية هي رونتجن في الساعة. التأثير الرئيسي هو على الذرات المؤينة الموجودة داخل الأنسجة. تعمل هذه الأشعة مباشرة على بنية الحمض النووي للخلية الحية. تشمل عواقب الإشعاع غير المنضبط ما يلي:

• طفرة الخلية.
• ظهور الأورام.
• الحروق الإشعاعية
• مرض الإشعاع.

موانع إجراء فحوصات الأشعة السينية:

1. المرضى في حالة خطيرة.
2. فترة الحمل بسبب تأثيراته السلبية على الجنين.
3. المرضى الذين يعانون من نزيف أو استرواح الصدر المفتوح.

كيف تعمل الأشعة السينية وأين تستخدم؟

1. في الطب. يتم استخدام التشخيص بالأشعة السينية لفحص الأنسجة الحية من أجل تحديد اضطرابات معينة داخل الجسم. يتم إجراء العلاج بالأشعة السينية للقضاء على تكوينات الورم.
2. في العلم. يتم الكشف عن بنية المواد وطبيعة الأشعة السينية. يتم التعامل مع هذه القضايا من خلال علوم مثل الكيمياء والكيمياء الحيوية وعلم البلورات.
3. في الصناعة. للتعرف على المخالفات في المنتجات المعدنية.
4. من أجل سلامة السكان. يتم تركيب أجهزة الأشعة السينية في المطارات والأماكن العامة الأخرى لفحص الأمتعة.

الاستخدامات الطبية للأشعة السينية. في الطب وطب الأسنان، تستخدم الأشعة السينية على نطاق واسع للأغراض التالية:

1. لتشخيص الأمراض.
2. لرصد العمليات الأيضية.
3. لعلاج العديد من الأمراض.

استخدام الأشعة السينية للأغراض الطبية

بالإضافة إلى الكشف عن كسور العظام، تستخدم الأشعة السينية على نطاق واسع في الأغراض الطبية. ويهدف التطبيق المتخصص للأشعة السينية إلى تحقيق الأهداف التالية:

1. لتدمير الخلايا السرطانية.
2. لتقليل حجم الورم.
3. لتقليل الألم.

على سبيل المثال، يستخدم اليود المشع، المستخدم في أمراض الغدد الصماء، بنشاط في علاج سرطان الغدة الدرقية، مما يساعد الكثير من الناس على التخلص من هذا مرض رهيب. حاليا، لتشخيص الأمراض المعقدة، يتم توصيل الأشعة السينية بأجهزة الكمبيوتر، مما يؤدي إلى أحدث الأساليبدراسات مثل التصوير المقطعي المحوري.

تزود عمليات الفحص هذه الأطباء بصور ملونة تظهر الأعضاء الداخلية للشخص. للكشف عن عمل الأعضاء الداخلية، جرعة صغيرة من الإشعاع كافية. كما تستخدم الأشعة السينية على نطاق واسع في العلاج الطبيعي.

الخصائص الأساسية للأشعة السينية

1. القدرة على الاختراق. جميع الأجسام تكون شفافة أمام شعاع الأشعة السينية، وتعتمد درجة الشفافية على سمك الجسم. وبفضل هذه الخاصية بدأ استخدام الشعاع في الطب للكشف عن عمل الأعضاء ووجود الكسور والأجسام الغريبة في الجسم.
2. فهي قادرة على التسبب في توهج بعض الأشياء. على سبيل المثال، إذا تم تطبيق الباريوم والبلاتين على الورق المقوى، فبعد مرور أشعة المسح، سوف يتوهج باللون الأصفر المخضر. إذا وضعت يدك بين أنبوب الأشعة السينية والشاشة، فسوف يخترق الضوء العظام أكثر من الأنسجة، وبالتالي ستظهر الأنسجة العظمية أكثر سطوعًا على الشاشة، والأنسجة العضلية أقل سطوعًا.
3. العمل على فيلم فوتوغرافي. يمكن للأشعة السينية، مثل الضوء، أن تجعل الفيلم مظلمًا، وهذا يسمح لك بتصوير جانب الظل الذي يتم الحصول عليه عند فحص الأجسام بالأشعة السينية.
4. يمكن للأشعة السينية أن تؤين الغازات. وهذا لا يسمح بالعثور على الأشعة فحسب، بل يسمح أيضًا بتحديد شدتها عن طريق قياس تيار التأين في الغاز.
5. لديهم تأثير كيميائي حيوي على جسم الكائنات الحية. بفضل هذه الخاصية، وجدت الأشعة السينية تطبيقًا واسعًا في الطب: فهي قادرة على علاج الأمراض الجلدية وأمراض الأعضاء الداخلية. في هذه الحالة يتم تحديد الجرعة المطلوبة من الإشعاع ومدة الأشعة. الاستخدام المطول والمفرط لمثل هذا العلاج ضار جدًا ومضر بالجسم.

وأدى استخدام الأشعة السينية إلى إنقاذ الكثيرين حياة الانسان. لا تساعد الأشعة السينية في تشخيص المرض في الوقت المناسب فحسب، بل إن طرق العلاج باستخدام العلاج الإشعاعي تعفي المرضى من أمراض مختلفة، بدءًا من فرط نشاط الغدة الدرقية وحتى الأورام الخبيثة في أنسجة العظام.

لا يمكن تصور التشخيص الطبي الحديث وعلاج بعض الأمراض بدون أجهزة تستخدم خصائص الأشعة السينية. تم اكتشاف الأشعة السينية منذ أكثر من 100 عام، ولكن حتى الآن يستمر العمل على إنشاء تقنيات وأجهزة جديدة لتقليل الآثار السلبية للإشعاع على جسم الإنسان.

من اكتشف الأشعة السينية وكيف؟

في الظروف الطبيعيةيعد تدفق الأشعة السينية أمرًا نادرًا وينبعث فقط من نظائر مشعة معينة. تم اكتشاف الأشعة السينية أو الأشعة السينية فقط في عام 1895 على يد العالم الألماني فيلهلم رونتجن. وقد حدث هذا الاكتشاف بالصدفة، خلال تجربة لدراسة سلوك أشعة الضوء في ظروف تقترب من الفراغ. تضمنت التجربة أنبوب تفريغ غاز الكاثود ذو الضغط المنخفض وشاشة الفلورسنت، والتي تبدأ في التوهج في كل مرة لحظة بدء تشغيل الأنبوب.

مهتمًا بالتأثير الغريب، أجرى رونتجن سلسلة من الدراسات التي أظهرت أن الإشعاع الناتج، غير المرئي للعين، قادر على اختراق عوائق مختلفة: الورق، والخشب، والزجاج، وبعض المعادن، وحتى من خلال جسم الإنسان. على الرغم من عدم فهم طبيعة ما يحدث، سواء كانت هذه الظاهرة ناتجة عن توليد تيار من جزيئات أو موجات غير معروفة، فقد لوحظ النمط التالي - يمر الإشعاع بسهولة عبر الأنسجة الرخوة في الجسم، و أصعب بكثير من خلال الأنسجة الحية الصلبة والمواد غير الحية.

لم يكن رونتجن أول من درس هذه الظاهرة. وفي منتصف القرن التاسع عشر، تم استكشاف احتمالات مماثلة من قبل الفرنسي أنطوان ماسون والإنجليزي ويليام كروكس. ومع ذلك، كان رونتجن هو أول من اخترع أنبوب الكاثود ومؤشرًا يمكن استخدامه في الطب. وهو أول من نشر عملاً علميًّا، مما أكسبه لقب أول حائز على جائزة نوبل بين الفيزيائيين.

في عام 1901، بدأ التعاون المثمر بين ثلاثة علماء، الذين أصبحوا الآباء المؤسسين لعلم الأشعة وعلم الأشعة.

خصائص الأشعة السينية

الأشعة السينية هي عنصرالطيف العام للإشعاع الكهرومغناطيسي. يقع الطول الموجي بين أشعة جاما والأشعة فوق البنفسجية. تمتلك الأشعة السينية جميع الخصائص الموجية المعتادة:

• الانحراف؛
• الانكسار.
• التشوش؛
• سرعة الانتشار (وهي تساوي الضوء).

لتوليد تدفق الأشعة السينية بشكل مصطنع، يتم استخدام أجهزة خاصة - أنابيب الأشعة السينية. يحدث إشعاع الأشعة السينية بسبب تلامس الإلكترونات السريعة من التنغستن مع المواد المتبخرة من الأنود الساخن. على خلفية التفاعل، تظهر موجات كهرومغناطيسية قصيرة الطول، تقع في الطيف من 100 إلى 0.01 نانومتر وفي نطاق الطاقة 100-0.1 ميجا فولت. إذا كان الطول الموجي للأشعة أقل من 0.2 نانومتر، فهذا إشعاع صلب، وإذا كان الطول الموجي أكبر من هذه القيمة، تسمى الأشعة السينية الناعمة.

ومن الجدير بالذكر أن الطاقة الحركية الناتجة عن تلامس الإلكترونات مع مادة الأنود تتحول بنسبة 99% إلى طاقة حرارية و1% فقط إلى أشعة سينية.

الأشعة السينية - bremsstrahlung ومميزاتها

الأشعة السينية هي تراكب نوعين من الأشعة - bremsstrahlung والأشعة المميزة. يتم إنشاؤها في الأنبوب في وقت واحد. ولذلك فإن تشعيع الأشعة السينية وخصائص كل أنبوبة أشعة سينية محددة - طيفها الإشعاعي - تعتمد على هذه المؤشرات وتمثل تداخلها.

Bremsstrahlung أو الأشعة السينية المستمرة هي نتيجة لتباطؤ الإلكترونات المتبخرة من خيوط التنغستن.

تتشكل أشعة الأشعة السينية المميزة أو الخطية في لحظة إعادة هيكلة ذرات مادة أنود أنبوب الأشعة السينية. يعتمد الطول الموجي للأشعة المميزة بشكل مباشر على العدد الذري عنصر كيميائي، يستخدم لصنع الأنود الأنبوبي.

تسمح خصائص الأشعة السينية المدرجة باستخدامها عمليًا:

• الخفاء للعيون العادية.
• قدرة عالية على اختراق الأنسجة الحية والمواد غير الحية التي لا تنقل أشعة الطيف المرئي.
• تأثير التأين على الهياكل الجزيئية.

مبادئ التصوير بالأشعة السينية

ومن خصائص الأشعة السينية التي يعتمد عليها التصوير قدرتها على تحلل مواد معينة أو التسبب في توهجها.

يؤدي التشعيع بالأشعة السينية إلى توهج الفلورسنت في كبريتيدات الكادميوم والزنك - باللون الأخضر، وفي تنجستات الكالسيوم - أزرق. تُستخدم هذه الخاصية في تقنيات التصوير الطبي بالأشعة السينية وتزيد أيضًا من وظائف شاشات الأشعة السينية.

إن التأثير الكيميائي الضوئي للأشعة السينية على مواد هاليد الفضة الحساسة للضوء (التعرض) يسمح بالتشخيص - التقاط صور الأشعة السينية. تُستخدم هذه الخاصية أيضًا عند قياس الجرعة الإجمالية التي يتلقاها مساعدو المختبر في غرف الأشعة السينية. تحتوي مقاييس جرعات الجسم على أشرطة ومؤشرات حساسة خاصة. إن التأثير المؤين للأشعة السينية يجعل من الممكن تحديد الخصائص النوعية للأشعة السينية الناتجة.

إن التعرض مرة واحدة للإشعاع من الأشعة السينية التقليدية يزيد من خطر الإصابة بالسرطان بنسبة 0.001% فقط.

المناطق التي تستخدم فيها الأشعة السينية

يجوز استخدام الأشعة السينية في الصناعات التالية:

1. أمان. الأجهزة الثابتة والمحمولة لكشف المواد الخطرة والمحظورة في المطارات والجمارك أو في الأماكن المزدحمة.
2. الصناعة الكيميائية والمعادن وعلم الآثار والهندسة المعمارية والبناء وأعمال الترميم - للكشف عن العيوب وإجراء التحليل الكيميائي للمواد.
3. الفلك. يساعد على رصد الأجسام والظواهر الكونية باستخدام تلسكوبات الأشعة السينية.
4. الصناعة العسكرية . لتطوير أسلحة الليزر.

التطبيق الرئيسي للأشعة السينية هو في المجال الطبي. يشمل قسم الأشعة الطبية اليوم: التشخيص الإشعاعي، العلاج الإشعاعي (العلاج بالأشعة السينية)، الجراحة الإشعاعية. الجامعات الطبيةتخريج متخصصين متخصصين للغاية - أطباء الأشعة.

الأشعة السينية - الضرر والفوائد والتأثيرات على الجسم

يمكن أن تسبب قوة الاختراق العالية والتأثير المؤين للأشعة السينية تغيرات في بنية الحمض النووي للخلية، وبالتالي تشكل خطراً على البشر. يتناسب الضرر الناتج عن الأشعة السينية بشكل مباشر مع جرعة الإشعاع المتلقاة. تستجيب الأعضاء المختلفة للإشعاع بدرجات متفاوتة. الأكثر عرضة تشمل:

• نخاع العظام والأنسجة العظمية.
• عدسة العين
• غدة درقية؛
• الغدد الثديية والإنجابية.
• أنسجة الرئة.

الاستخدام غير المنضبط للأشعة السينية يمكن أن يسبب أمراضًا قابلة للعكس ولا رجعة فيها.

عواقب التشعيع بالأشعة السينية:

• الأضرار التي لحقت نخاع العظام وحدوث أمراض نظام المكونة للدم - قلة الكريات الحمر، نقص الصفيحات، سرطان الدم.
• تلف العدسة، مع تطور لاحق لإعتام عدسة العين.
• الطفرات الخلوية الموروثة.
• تطور السرطان.
• تلقي الحروق الإشعاعية.
• تطور مرض الإشعاع.

مهم! على عكس المواد المشعة، لا تتراكم الأشعة السينية في أنسجة الجسم، مما يعني أن الأشعة السينية لا تحتاج إلى إزالتها من الجسم. تأثير ضارينتهي إشعاع الأشعة السينية عند إيقاف تشغيل الجهاز الطبي.

يُسمح باستخدام الأشعة السينية في الطب ليس فقط للتشخيص (طب الصدمات، طب الأسنان)، ولكن أيضًا للأغراض العلاجية:

• تعمل الأشعة السينية بجرعات صغيرة على تحفيز عملية التمثيل الغذائي في الخلايا والأنسجة الحية؛
• تستخدم جرعات محددة معينة لعلاج الأورام الحميدة والأورام.

طرق تشخيص الأمراض باستخدام الأشعة السينية

يشمل التشخيص الإشعاعي التقنيات التالية:

1. التنظير الفلوري عبارة عن دراسة يتم من خلالها الحصول على صورة على شاشة الفلورسنت في الوقت الفعلي. إلى جانب الاستحواذ الكلاسيكي على صورة جزء من الجسم في الوقت الفعلي، توجد اليوم تقنيات نقل الإضاءة التليفزيونية بالأشعة السينية - يتم نقل الصورة من شاشة الفلورسنت إلى شاشة التلفزيون الموجودة في غرفة أخرى. وقد تم تطوير عدة طرق رقمية لمعالجة الصورة الناتجة، يليها نقلها من الشاشة إلى الورق.
2. التصوير الفلوري هو أرخص وسيلة لفحص أعضاء الصدر، والتي تتكون من التقاط صورة مصغرة بحجم 7 × 7 سم، وعلى الرغم من احتمالية الخطأ، إلا أنها الطريقة الوحيدة لإجراء فحص سنوي جماعي للسكان. هذه الطريقة ليست خطيرة ولا تتطلب إزالة الجرعة الإشعاعية المتلقاة من الجسم.
3. التصوير الشعاعي هو إنتاج صورة مختصرة على فيلم أو ورق لتوضيح شكل العضو أو موضعه أو نبرة صوته. يمكن استخدامه لتقييم التمعج وحالة الأغشية المخاطية. إذا كان هناك خيار، فمن بين أجهزة الأشعة السينية الحديثة، لا ينبغي إعطاء الأفضلية للأجهزة الرقمية، حيث يمكن أن يكون تدفق الأشعة السينية أعلى من الأجهزة القديمة، ولكن لأجهزة الأشعة السينية ذات الجرعة المنخفضة ذات الإشعاع المسطح المباشر كاشفات أشباه الموصلات. إنها تسمح لك بتقليل الحمل على الجسم بمقدار 4 مرات.
4. التصوير المقطعي بالأشعة السينية هو تقنية تستخدم الأشعة السينية للحصول على العدد المطلوب من الصور لأجزاء من العضو المحدد. من بين الأنواع العديدة لأجهزة التصوير المقطعي المحوسب الحديثة، يتم استخدام التصوير المقطعي المحوسب عالي الدقة بجرعة منخفضة في سلسلة من الدراسات المتكررة.

العلاج الإشعاعي

العلاج بالأشعة السينية هو طريقة علاج محلية. في أغلب الأحيان، يتم استخدام هذه الطريقة لتدمير الخلايا السرطانية. نظرًا لأن التأثير مشابه للإزالة الجراحية، فغالبًا ما تسمى طريقة العلاج هذه بالجراحة الإشعاعية.

اليوم يتم العلاج بالأشعة السينية بالطرق التالية:

1. خارجي (العلاج بالبروتونات) – يدخل شعاع الإشعاع إلى جسم المريض من الخارج.
2. داخلي (العلاج الإشعاعي الموضعي) - استخدام الكبسولات المشعة عن طريق زرعها في الجسم، مما يجعلها أقرب إلى الورم السرطاني. عيب طريقة العلاج هذه هو أنه حتى تتم إزالة الكبسولة من الجسم، يجب عزل المريض.

تعتبر هذه الطرق لطيفة، ويفضل استخدامها عن العلاج الكيميائي في بعض الحالات. ترجع هذه الشعبية إلى حقيقة أن الأشعة لا تتراكم ولا تحتاج إلى إزالتها من الجسم، ولها تأثير انتقائي، دون التأثير على الخلايا والأنسجة الأخرى.

الحد الآمن للتعرض للأشعة السينية

هذا المؤشر لمعيار التعرض السنوي المسموح به له اسم خاص به - الجرعة المكافئة وراثيا (GSD). لا يحتوي هذا المؤشر على قيم كمية واضحة.

1. ويعتمد هذا المؤشر على عمر المريضة ورغبتها في إنجاب الأطفال في المستقبل.
2. يعتمد على الأعضاء التي تم فحصها أو علاجها.
3. يتأثر GZD بمستوى الخلفية الإشعاعية الطبيعية في المنطقة التي يعيش فيها الشخص.

اليوم تسري معايير GZD المتوسطة التالية:

• مستوى التعرض من جميع المصادر، باستثناء المصادر الطبية، ودون الأخذ بعين الاعتبار الخلفية الإشعاعية الطبيعية - 167 مليون متر مكعب في السنة؛
• معيار الفحص الطبي السنوي لا يزيد عن 100 ملي في السنة؛
• القيمة الآمنة الإجمالية هي 392 ملم في السنة.

لا تتطلب الأشعة السينية إزالتها من الجسم، وهي خطيرة فقط في حالة التعرض المكثف والمطول. تستخدم المعدات الطبية الحديثة إشعاعًا منخفض الطاقة لمدة قصيرة، لذلك يعتبر استخدامه غير ضار نسبيًا.

وزارة التعليم والعلوم في الاتحاد الروسي

الوكالة الفيدرالية للتعليم

المؤسسة التعليمية الحكومية للتعليم المهني العالي جامعة جنوب الأورال الحكومية

قسم الكيمياء الفيزيائية

وفقًا لدورة KSE: "الأشعة السينية"

مكتمل:

نوموفا داريا جيناديفنا

التحقق:

أستاذ مشارك، K.T.N.

تانكليفسكايا ن.م.

تشيليابينسك 2010

مقدمة

الفصل الأول. اكتشاف الأشعة السينية

إيصال

التفاعل مع المادة

التأثيرات البيولوجية

تسجيل

طلب

كيف يتم أخذ الأشعة السينية

الأشعة السينية الطبيعية

الباب الثاني. الأشعة السينية

طلب

طريقة الحصول على الصور

فوائد التصوير الشعاعي

عيوب التصوير الشعاعي

الأشعة السينية

مبدأ الاستلام

مزايا التنظير الفلوري

عيوب التنظير الفلوري

التقنيات الرقمية في التنظير الفلوري

طريقة المسح متعدد الخطوط

خاتمة

قائمة الأدب المستخدم

مقدمة

الأشعة السينية هي موجات كهرومغناطيسية، يتم تحديد طاقة الفوتونات من خلال نطاق الطاقة من الأشعة فوق البنفسجية إلى أشعة جاما، والذي يتوافق مع نطاق الطول الموجي من 10−4 إلى 10² Å (من 10−14 إلى 10−8 م).

مثل الضوء المرئي، تتسبب الأشعة السينية في تحول الفيلم الفوتوغرافي إلى اللون الأسود. هذه الخاصية لديها مهمللطب والصناعة و بحث علمي. بالمرور عبر الجسم قيد الدراسة ثم السقوط على فيلم فوتوغرافي، تصوره الأشعة السينية عليه. الهيكل الداخلي. نظرًا لأن قوة اختراق الأشعة السينية مختلفة مواد مختلفةأجزاء الجسم الأقل شفافية بالنسبة لها تنتج مناطق أفتح في الصورة من تلك التي يخترق الإشعاع من خلالها جيدًا. وبالتالي، تكون الأنسجة العظمية أقل شفافية للأشعة السينية من الأنسجة التي يتكون منها الجلد والأعضاء الداخلية. لذلك، في الأشعة السينية، ستظهر العظام كمناطق أفتح ويمكن اكتشاف موقع الكسر، الذي يكون أكثر شفافية للإشعاع، بسهولة تامة. وتستخدم الأشعة السينية أيضًا في طب الأسنان للكشف عن التسوس والخراجات في جذور الأسنان، وفي الصناعة للكشف عن الشقوق في المسبوكات والبلاستيك والمطاط.

وتستخدم الأشعة السينية في الكيمياء لتحليل المركبات وفي الفيزياء لدراسة بنية البلورات. تنتج شعاع الأشعة السينية التي تمر عبر مركب كيميائي إشعاعًا ثانويًا مميزًا، حيث يسمح التحليل الطيفي للكيميائي بتحديد تكوين المركب. عند السقوط مادة بلوريةيتم تشتيت شعاع من الأشعة السينية بواسطة ذرات البلورة، مما يعطي صورة واضحة ومنتظمة للبقع والخطوط الموجودة على لوحة التصوير الفوتوغرافي، مما يسمح بتحديد البنية الداخلية للبلورة.

يعتمد استخدام الأشعة السينية في علاج السرطان على أنها تقتل الخلايا السرطانية. ومع ذلك، يمكن أن يكون له أيضًا تأثيرات غير مرغوب فيها على الخلايا الطبيعية. ولذلك يجب توخي الحذر الشديد عند استخدام الأشعة السينية بهذه الطريقة.

الفصل الأول. اكتشاف الأشعة السينية

يعود الفضل في اكتشاف الأشعة السينية إلى فيلهلم كونراد رونتجن. وهو أول من نشر بحثاً عن الأشعة السينية والذي أسماه الأشعة السينية (الأشعة السينية). نُشرت مقالة رونتجن بعنوان "حول نوع جديد من الأشعة" في 28 ديسمبر 1895 في مجلة جمعية فورتسبورغ الفيزيائية الطبية. ومع ذلك، فمن المؤكد أن الأشعة السينية قد تم الحصول عليها بالفعل قبل ذلك. تم تطوير أنبوب أشعة الكاثود الذي استخدمه رونتجن في تجاربه بواسطة J. Hittorf وW. Crookes. عندما يعمل هذا الأنبوب، يتم توليد الأشعة السينية. وقد ظهر هذا في تجارب كروكس، ومن عام 1892، في تجارب هاينريش هيرتز وتلميذه فيليب لينارد من خلال اسوداد لوحات التصوير الفوتوغرافي. ومع ذلك، لم يدرك أي منهم أهمية اكتشافه ولم ينشر نتائجه. كما قام نيكولا تيسلا ابتداءً من عام 1897 بإجراء تجارب على أنابيب أشعة الكاثود، وحصل على الأشعة السينية، لكنه لم ينشر نتائجه.

لهذا السبب، لم يكن رونتجن على علم بالاكتشافات التي تمت قبله واكتشف الأشعة، التي سميت فيما بعد باسمه، بشكل مستقل - عند ملاحظة التألق الذي يحدث أثناء تشغيل أنبوب أشعة الكاثود. درس رونتجن الأشعة السينية لمدة تزيد قليلاً عن عام (من 8 نوفمبر 1895 إلى مارس 1897) ولم ينشر سوى ثلاث مقالات صغيرة نسبيًا عنها، لكنهم قدموا وصفًا شاملاً للأشعة الجديدة لدرجة أن مئات الأعمال لأتباعه، ثم نُشرت على مدار 12 عامًا، ولم تتمكن من إضافة أو تغيير أي شيء مهم. وقال رونتجن، الذي فقد اهتمامه بالأشعة السينية، لزملائه: "لقد كتبت كل شيء بالفعل، فلا تضيعوا وقتكم". جاءت شهرة رونتجن أيضًا من الصورة الشهيرة ليد زوجته التي نشرها في مقالته (انظر الصورة على اليمين). أدت هذه الشهرة إلى حصول رونتجن على أول جائزة نوبل في الفيزياء عام 1901، وشددت لجنة نوبل على الأهمية العملية لاكتشافه. وفي عام 1896، تم استخدام اسم "الأشعة السينية" لأول مرة. في بعض البلدان، يبقى الاسم القديم - الأشعة السينية. في روسيا، بدأت الأشعة تسمى "الأشعة السينية" بناء على اقتراح الطالب ف.ك. الأشعة السينية - أبرام فيدوروفيتش يوفي.

الموقع على مقياس الموجات الكهرومغناطيسية

تتداخل نطاقات طاقة الأشعة السينية وأشعة جاما على نطاق واسع من الطاقة. كلا النوعين من الإشعاع عبارة عن إشعاع كهرومغناطيسي، وبنفس طاقة الفوتون، يكونان متساويين. يكمن الاختلاف في المصطلحات في طريقة حدوثها - تنبعث الأشعة السينية بمشاركة الإلكترونات (سواء كانت ذرات أو حرة) بينما تنبعث أشعة جاما في عمليات إزالة استثارة النوى الذرية. تمتلك فوتونات الأشعة السينية طاقات تتراوح من 100 فولت إلى 250 كيلو فولت، وهو ما يتوافق مع الإشعاع بتردد يتراوح من 31016 هرتز إلى 61019 هرتز وطول موجي يتراوح بين 0.005 - 10 نانومتر (لا يوجد تعريف مقبول بشكل عام للحد الأدنى للنطاق للأشعة السينية في مقياس الطول الموجي). تتمتع الأشعة السينية الناعمة بأقل طاقة فوتون وتردد إشعاعي (وأطول طول موجي)، بينما تتمتع الأشعة السينية الصلبة بأعلى طاقة فوتون وتردد إشعاعي (وأقصر طول موجي).

(صورة بالأشعة السينية (أشعة سينية) ليد زوجته، التقطها في.ك. رونتجن)

إيصال

تنشأ الأشعة السينية من التسارع القوي للجسيمات المشحونة (الإلكترونات بشكل رئيسي) أو من التحولات عالية الطاقة في الأغلفة الإلكترونية للذرات أو الجزيئات. يتم استخدام كلا التأثيرين في أنابيب الأشعة السينية، حيث يتم تسريع الإلكترونات المنبعثة من الكاثود الساخن (في هذه الحالة، لا تنبعث أشعة سينية، لأن التسارع صغير جدًا) وتضرب القطب الموجب، حيث تتباطأ بشكل حاد ( في هذه الحالة، تنبعث الأشعة السينية: ما يسمى .bremsstrahlung) وفي الوقت نفسه تطرد الإلكترونات من أغلفة الإلكترون الداخلية للذرات المعدنية التي يتكون منها الأنود. المساحات الفارغة في الأصداف تشغلها إلكترونات أخرى من الذرة. في هذه الحالة، ينبعث إشعاع الأشعة السينية بخاصية طاقة معينة لمادة الأنود (الإشعاع المميز، يتم تحديد الترددات بموجب قانون موسلي:

حيث Z هو العدد الذري لعنصر الأنود، A وB هما ثوابت لقيمة معينة للرقم الكمي الرئيسي n للغلاف الإلكتروني). حاليًا، الأنودات مصنوعة بشكل أساسي من السيراميك، والجزء الذي تصطدم به الإلكترونات مصنوع من الموليبدينوم. أثناء كبح التسارع، 1% فقط الطاقة الحركيةوينتقل الإلكترون إلى الأشعة السينية، ويتحول 99% من الطاقة إلى حرارة.

يمكن أيضًا إنتاج الأشعة السينية في مسرعات الجسيمات المشحونة. ت.ن. يحدث إشعاع السنكروترون عندما تنحرف حزمة من الجسيمات في مجال مغناطيسي، مما يجعلها تشعر بالتسارع في اتجاه عمودي على حركتها. يمتلك إشعاع السنكروترون طيفًا مستمرًا بحد أعلى. مع المعلمات المختارة بشكل مناسب (قوة المجال المغناطيسي وطاقة الجسيمات)، يمكن أيضًا الحصول على الأشعة السينية في طيف إشعاع السنكروترون.

رسم توضيحي تخطيطي لأنبوب الأشعة السينية. X - الأشعة السينية، K - الكاثود، A - الأنود (يسمى أحيانًا مضاد الكاثود)، C - المشتت الحراري، Uh - جهد فتيل الكاثود، Ua - جهد التسارع، Win - مدخل تبريد المياه، Wout - مخرج تبريد الماء (انظر X- أنبوب الأشعة).

التفاعل مع المادة

معامل الانكسار لأي مادة تقريبًا للأشعة السينية يختلف قليلاً عن الوحدة. ونتيجة لذلك، لا توجد مادة يمكن صنع عدسة الأشعة السينية منها. بالإضافة إلى ذلك، عندما تسقط الأشعة السينية بشكل عمودي على السطح، فإنها لا تنعكس تقريبًا. وعلى الرغم من ذلك، فقد تم العثور على طرق في بصريات الأشعة السينية لبناء عناصر بصرية للأشعة السينية.

يمكن للأشعة السينية أن تخترق المادة، و مواد مختلفةيتم امتصاصها بشكل مختلف. يعد امتصاص الأشعة السينية من أهم خصائصها في التصوير الفوتوغرافي بالأشعة السينية. تتناقص شدة الأشعة السينية بشكل كبير اعتمادًا على المسافة المقطوعة في الطبقة الممتصة (I = I0e-kd، حيث d هو سمك الطبقة، والمعامل k يتناسب مع Z3lect3، Z هو العدد الذري للعنصر، lect) هو الطول الموجي).

يحدث الامتصاص نتيجة لامتصاص الضوء وتشتت كومبتون:

يُفهم الامتصاص الضوئي على أنه عملية يقوم فيها الفوتون بإخراج إلكترون من غلاف الذرة، الأمر الذي يتطلب أن تكون طاقة الفوتون أكبر من طاقة معينة الحد الأدنى للقيمة. إذا أخذنا في الاعتبار احتمالية حدوث امتصاص اعتمادًا على طاقة الفوتون، فعندما يتم الوصول إلى طاقة معينة، فإنها (الاحتمالية) تزيد بشكل حاد إلى قيمتها القصوى. بالنسبة لقيم الطاقة الأعلى فإن الاحتمال يتناقص بشكل مستمر. وبسبب هذا الاعتماد يقولون أن هناك حد الاستيعاب. يتم أخذ مكان الإلكترون الذي تم طرده أثناء عملية الامتصاص بواسطة إلكترون آخر، وينبعث الإشعاع ذو طاقة الفوتون الأقل، ما يسمى. عملية مضان.

محاضرة

الأشعة السينية

طبيعة الأشعة السينية

إشعاع Bremsstrahlung للأشعة السينية، خصائصه الطيفية.

الأشعة السينية المميزة (كمرجع).

تفاعل الأشعة السينية مع المادة.

الأساس المادي لاستخدام الأشعة السينية في الطب.

تم اكتشاف الأشعة السينية (الأشعة السينية) بواسطة K. Roentgen، الذي أصبح في عام 1895 أول حائز على جائزة نوبل في الفيزياء.

طبيعة الأشعة السينية

الأشعة السينية – الموجات الكهرومغناطيسية بطول من 80 إلى 10-5 نانومتر. يتداخل إشعاع الأشعة السينية طويل الموجة مع الأشعة فوق البنفسجية قصيرة الموجة، ويتداخل إشعاع الأشعة السينية قصير الموجة مع إشعاع الموجة الطويلة .

يتم إنتاج الأشعة السينية في أنابيب الأشعة السينية. رسم بياني 1.

ك – الكاثود

1 – شعاع الالكترون

2 – الأشعة السينية

أرز. 1. جهاز أنبوب الأشعة السينية.

الأنبوب عبارة عن دورق زجاجي (ربما يكون به فراغ عالٍ: يبلغ الضغط فيه حوالي 10-6 مم زئبق) مع قطبين كهربائيين: الأنود A والكاثود K، حيث يتم تطبيق الجهد العالي U (عدة آلاف فولت). الكاثود هو مصدر للإلكترونات (بسبب ظاهرة الانبعاث الحراري). الأنود عبارة عن قضيب معدني له سطح مائل لتوجيه إشعاع الأشعة السينية الناتج بزاوية إلى محور الأنبوب. وهي مصنوعة من مادة موصلة للحرارة للغاية لتبديد الحرارة الناتجة عن القصف الإلكتروني. يوجد في الطرف المشطوف صفيحة من المعدن المقاوم للحرارة (على سبيل المثال، التنغستن).

يرجع التسخين القوي للأنود إلى حقيقة أن غالبية الإلكترونات الموجودة في شعاع الكاثود، عند وصولها إلى الأنود، تتعرض لاصطدامات عديدة مع ذرات المادة وتنقل إليها طاقة كبيرة.

تحت تأثير الجهد العالي، يتم تسريع الإلكترونات المنبعثة من خيوط الكاثود الساخن إلى طاقات عالية. الطاقة الحركية للإلكترون هي mv 2/2. وهي تساوي الطاقة التي تكتسبها أثناء تحركها في المجال الكهروستاتيكي للأنبوب:

م 2/2 = الاتحاد الأوروبي (1)

حيث m وe هي كتلة وشحنة الإلكترون، وU هو الجهد المتسارع.

تنجم العمليات التي تؤدي إلى ظهور إشعاع الأشعة السينية bremsstrahlung عن التباطؤ الشديد للإلكترونات في مادة الأنود بواسطة المجال الكهروستاتيكي للنواة الذرية والإلكترونات الذرية.

ويمكن تقديم آلية حدوثها على النحو التالي. الإلكترونات المتحركة هي تيار معين يشكل مجالًا مغناطيسيًا خاصًا به. تباطؤ الإلكترونات هو انخفاض في قوة التيار، وبالتالي تغيير في تحريض المجال المغناطيسي، مما سيؤدي إلى ظهور مجال كهربائي متناوب، أي. ظهور موجة كهرومغناطيسية.

وهكذا، عندما يطير جسيم مشحون إلى المادة، فإنه يتباطأ، ويفقد طاقته وسرعته، وينبعث منه موجات كهرومغناطيسية.

الخصائص الطيفية للأشعة السينية bremsstrahlung .

لذلك، في حالة تباطؤ الإلكترون في مادة الأنود، إشعاع Bremsstrahlung للأشعة السينية.

طيف الأشعة السينية bremsstrahlung مستمر. والسبب في ذلك هو ما يلي.

عندما تتباطأ الإلكترونات، يذهب جزء من الطاقة لتسخين الأنود (E 1 = Q)، والجزء الآخر لتكوين فوتون الأشعة السينية (E 2 = hv)، وإلا فإن eU = hv + Q. العلاقة بين هذه الأجزاء عشوائية.

وبالتالي، يتم تشكيل طيف مستمر من الأشعة السينية بسبب تباطؤ العديد من الإلكترونات، كل منها ينبعث من الأشعة السينية الكمومية hv (h) بقيمة محددة بدقة. حجم هذا الكم مختلفة لإلكترونات مختلفة.اعتماد تدفق طاقة الأشعة السينية على الطول الموجي ، أي. يظهر طيف الأشعة السينية في الشكل 2.

الصورة 2. طيف الأشعة السينية Bremsstrahlung: أ) عند الفولتية المختلفة U في الأنبوب؛ ب) عند درجات حرارة مختلفة T من الكاثود.

يتمتع إشعاع الموجة القصيرة (الصلب) بقدرة اختراق أكبر من إشعاع الموجة الطويلة (الناعمة). يتم امتصاص الإشعاع الناعم بقوة أكبر بواسطة المادة.

على جانب الطول الموجي القصير، ينتهي الطيف فجأة عند طول موجي معين  m i n . يحدث هذا الانكسار ذو الموجة القصيرة عندما يتم تحويل الطاقة التي اكتسبها الإلكترون في المجال المتسارع بالكامل إلى طاقة فوتون (Q = 0):

الاتحاد الأوروبي = hv ماكس = hc/ دقيقة،  دقيقة = hc/(eU)، (2)

 دقيقة (نانومتر) = 1.23/UkV

يعتمد التركيب الطيفي للإشعاع على الجهد الكهربي الموجود على أنبوب الأشعة السينية، ومع زيادة الجهد، تتحول القيمة  m i n نحو الأطوال الموجية القصيرة (الشكل 2أ).

عندما تتغير درجة حرارة الكاثود T، يزداد انبعاث الإلكترونات. ونتيجة لذلك، يزداد التيار I في الأنبوب، لكن التركيب الطيفي للإشعاع لا يتغير (الشكل 2 ب).

يتناسب تدفق الطاقة Ф  bremsstrahlung بشكل مباشر مع مربع الجهد U بين الأنود والكاثود، والقوة الحالية I في الأنبوب والعدد الذري Z لمادة الأنود:

Ф = kZU 2 I. (3)

حيث ك = 10 –9 واط/(الخامس 2 أ).

الأشعة السينية المميزة (كمرجع).

تؤدي الزيادة في الجهد على أنبوب الأشعة السينية إلى ظهور طيف خطي على خلفية طيف مستمر يتوافق مع إشعاع الأشعة السينية المميز. هذا الإشعاع خاص بمادة الأنود.

آلية حدوثه هي على النحو التالي. عند الجهد العالي، تخترق الإلكترونات المتسارعة (ذات الطاقة العالية) عمق الذرة وتطرد الإلكترونات من طبقاتها الداخلية. تنتقل الإلكترونات من المستويات العليا إلى الأماكن الحرة، ونتيجة لذلك تنبعث فوتونات الإشعاع المميز.

ويختلف أطياف الأشعة السينية المميزة عن الأطياف الضوئية.

- التوحيد.

يرجع توحيد الأطياف المميزة إلى حقيقة أن الطبقات الإلكترونية الداخلية للذرات المختلفة متطابقة وتختلف فقط في الطاقة بسبب تأثير القوة من النوى، والذي يزداد مع زيادة العدد الذري للعنصر. ولذلك فإن الأطياف المميزة تتحول نحو الترددات الأعلى مع زيادة الشحنة النووية. وهذا ما أكده أحد موظفي رونتجن تجريبيا - موسليالذي قام بقياس ترددات تحولات الأشعة السينية لـ 33 عنصرًا. لقد وضعوا القانون.

قانون موسلي – الجذر التربيعي لتردد الإشعاع المميز هو دالة خطية للرقم التسلسلي للعنصر:

= أ  (ي – ب)، (4)

حيث v هو تردد الخط الطيفي، Z هو العدد الذري للعنصر الباعث. A، B ثوابت.

تكمن أهمية قانون موزلي في حقيقة أنه من خلال هذا الاعتماد يمكن تحديد العدد الذري للعنصر قيد الدراسة بدقة بناءً على التردد المقاس لخط الأشعة السينية. وقد لعب هذا دورًا كبيرًا في ترتيب العناصر في الجدول الدوري.

الاستقلال عن المركب الكيميائي.

لا تعتمد أطياف الأشعة السينية المميزة للذرة على المركب الكيميائي الذي تدخل فيه ذرة العنصر. على سبيل المثال، طيف الأشعة السينية لذرة الأكسجين هو نفسه بالنسبة لـ O 2، H 2 O، في حين أن الأطياف الضوئية لهذه المركبات مختلفة. هذه الميزة من طيف الأشعة السينية للذرة كانت بمثابة الأساس للاسم " الإشعاع المميز".

تفاعل الأشعة السينية مع المادة

يتم تحديد تأثير الأشعة السينية على الأجسام من خلال العمليات الأولية لتفاعل الأشعة السينية الفوتون مع الإلكتروناتذرات وجزيئات المادة.

الأشعة السينية في المادة يمتصأو يتبدد. في هذه الحالة يمكن أن تحدث عمليات مختلفة والتي يتم تحديدها من خلال نسبة طاقة فوتون الأشعة السينية hv إلى طاقة التأين A و (طاقة التأين A وهي الطاقة اللازمة لإزالة الإلكترونات الداخلية خارج الذرة أو الجزيء) .

أ) تشتت متماسك(تشتت الإشعاع طويل الموجة) يحدث عند استيفاء العلاقة

بالنسبة للفوتونات، بسبب التفاعل مع الإلكترونات، يتغير اتجاه الحركة فقط (الشكل 3 أ)، لكن الطاقة العالية والطول الموجي لا يتغيران (لذلك يسمى هذا التشتت متماسك). وبما أن طاقة الفوتون والذرة لا تتغير، فإن التشتت المتماسك لا يؤثر على الأجسام البيولوجية، ولكن عند إنشاء الحماية ضد إشعاع الأشعة السينية، يجب أن تؤخذ في الاعتبار إمكانية تغيير الاتجاه الأساسي للحزمة.

ب) تأثير الصورةيحدث عندما

وفي هذه الحالة يمكن تحقيق حالتين.

يتم امتصاص الفوتون، ويتم فصل الإلكترون عن الذرة (الشكل 3ب). يحدث التأين. يكتسب الإلكترون المنفصل طاقة حركية: E к = hv – A и. إذا كانت الطاقة الحركية عالية، فيمكن للإلكترون أن يؤين الذرات المجاورة عن طريق الاصطدام، مكونًا ذرات جديدة ثانويالإلكترونات.

يتم امتصاص الفوتون، ولكن طاقته لا تكفي لإزالة الإلكترون، و إثارة ذرة أو جزيء(الشكل 3 ج). يؤدي هذا غالبًا إلى انبعاث فوتون لاحقًا في المنطقة المرئية (تلألؤ الأشعة السينية)، وفي الأنسجة إلى تنشيط الجزيئات والتفاعلات الكيميائية الضوئية. يحدث التأثير الكهروضوئي بشكل رئيسي على إلكترونات الأغلفة الداخلية للذرات عالية Z.

الخامس) تشتت غير متماسك(تأثير كومبتون، 1922) يحدث عندما تكون طاقة الفوتون أكبر بكثير من طاقة التأين

في هذه الحالة، يتم إزالة الإلكترون من الذرة (وتسمى هذه الإلكترونات الإلكترونات الارتدادية), يكتسب بعض الطاقة الحركية E k، تنخفض طاقة الفوتون نفسه (الشكل 4 د):

hv = hv" + أ و + ه ك (5)

يسمى الإشعاع الناتج بتردد (طول) متغير ثانوي، وتنتشر في كل الاتجاهات.

يمكن للإلكترونات المرتدة، إذا كانت لديها طاقة حركية كافية، أن تؤين الذرات المجاورة عن طريق الاصطدام. وبالتالي، نتيجة للتشتت غير المتماسك، يتم تشكيل إشعاع الأشعة السينية الثانوية المتناثرة ويحدث تأين ذرات المادة.

العمليات المشار إليها (أ، ب، ج) يمكن أن تسبب عددا من العمليات اللاحقة. على سبيل المثال (الشكل 3D)، إذا، أثناء التأثير الكهروضوئي، يتم فصل الإلكترونات الموجودة على الأغلفة الداخلية عن الذرة، فإن الإلكترونات بها المزيد مستويات عالية، والذي يصاحبه إشعاع الأشعة السينية الثانوي المميز لهذه المادة. يمكن لفوتونات الإشعاع الثانوي، التي تتفاعل مع إلكترونات الذرات المجاورة، أن تسبب بدورها ظواهر ثانوية.

تشتت متماسك

أوه تبقى الطاقة والطول الموجي دون تغيير

تأثير الصورة

يتم امتصاص الفوتون، ه – ينفصل عن الذرة – التأين

الجهد العالي = A و + E ك

الذرة أ متحمس عند امتصاص الفوتون، وتألق الأشعة السينية

تشتت غير متماسك

hv = hv"+A و+E إلى

العمليات الثانوية في التأثير الكهروضوئي

أرز. 3 آليات تفاعل الأشعة السينية مع المادة

الأساس الفيزيائي لاستخدام الأشعة السينية في الطب

عندما تسقط الأشعة السينية على جسم ما، فإنها تنعكس قليلاً عن سطحه، ولكنها تمر بشكل أساسي إلى عمقه، في حين يتم امتصاصها وتبعثرها جزئياً، وتمر عبرها جزئياً.

قانون الضعف.

يتم تخفيف تدفق الأشعة السينية في المادة وفقًا للقانون:

Ф = Ф 0 ه –   س (6)

حيث  – خطي معامل التوهين،والذي يعتمد بشكل كبير على كثافة المادة. وهو يساوي مجموع ثلاثة حدود تقابل الانتثار المتماسك  1، وغير المتماسك  2 والتأثير الكهروضوئي  3:

 =  1 +  2 +  3 . (7)

يتم تحديد مساهمة كل مصطلح بواسطة طاقة الفوتون. فيما يلي العلاقات بين هذه العمليات بالنسبة للأنسجة الرخوة (الماء).

يتمتع معامل التوهين الشامل,والتي لا تعتمد على كثافة المادة :

 م = /. (8)

يعتمد معامل التوهين الكتلي على طاقة الفوتون وعلى العدد الذري للمادة الماصة:

 م = ك 3 ض 3 . (9)

تختلف معاملات الضعف الشامل للعظام والأنسجة الرخوة (الماء):  م عظم /  م ماء = 68.

إذا تم وضع جسم غير متجانس في مسار الأشعة السينية ووضع أمامه شاشة فلورسنت، فإن هذا الجسم الذي يمتص الأشعة ويضعفها يشكل ظلاً على الشاشة. ومن خلال طبيعة هذا الظل يمكن الحكم على شكل الأجسام وكثافتها وبنيتها، وفي كثير من الحالات طبيعة الأجسام. أولئك. إن الاختلاف الكبير في امتصاص الأنسجة المختلفة للأشعة السينية يسمح للمرء برؤية صورة للأعضاء الداخلية في إسقاط الظل.

إذا كان العضو الذي يتم فحصه والأنسجة المحيطة به يخففان إشعاع الأشعة السينية بشكل متساوٍ، فسيتم استخدام عوامل التباين. على سبيل المثال، بعد ملء المعدة والأمعاء بكتلة تشبه العصيدة من كبريتات الباريوم (BaS0 4)، يمكن للمرء أن يرى صورة الظل الخاصة بها (نسبة معاملات التوهين هي 354).

استخدامها في الطب.

في الطب، تستخدم الأشعة السينية مع طاقات فوتون تتراوح من 60 إلى 100-120 كيلو إلكترون فولت للتشخيص و150-200 كيلو إلكترون فولت للعلاج.

التشخيص بالأشعة السينية – التعرف على الأمراض باستخدام فحص الأشعة السينية للجسم.

يتم استخدام التشخيص بالأشعة السينية بطرق مختلفة، وهي مذكورة أدناه.

مع التنظير الفلورييقع أنبوب الأشعة السينية خلف المريض. أمامه شاشة الفلورسنت. تتم ملاحظة صورة ظل (إيجابية) على الشاشة. وفي كل حالة على حدة، يتم اختيار صلابة الإشعاع المناسبة بحيث يمر عبر الأنسجة الرخوة، ولكن تمتصه الأنسجة الكثيفة بدرجة كافية. خلاف ذلك، تحصل على ظل موحد. يظهر على الشاشة القلب والأضلاع مظلمة، والرئتان فاتحتان.

مع التصوير الشعاعييتم وضع الكائن على شريط يحتوي على فيلم مع مستحلب فوتوغرافي خاص. يتم وضع أنبوب الأشعة السينية فوق الجسم. الصورة الشعاعية الناتجة تعطي صورة سلبية، أي. العكس على النقيض من الصورة التي لوحظت أثناء عملية النقل. وفي هذه الطريقة تكون الصورة أكثر وضوحا مما كانت عليه في (1)، فتلاحظ تفاصيل يصعب رؤيتها من خلال الإرسال.

والنسخة الواعدة من هذه الطريقة هي الأشعة السينية الأشعة المقطعيةو"إصدار الآلة" - الكمبيوتر الأشعة المقطعية.

3. مع التصوير الفلوري،يتم التقاط الصورة من الشاشة الكبيرة على فيلم حساس صغير الحجم. عند المشاهدة، يتم عرض الصور باستخدام عدسة مكبرة خاصة.

العلاج بالأشعة السينية– استخدام الأشعة السينية لتدمير الأورام الخبيثة.

التأثير البيولوجي للإشعاع هو تعطيل الوظائف الحيوية، وخاصة الخلايا التي تتكاثر بسرعة.

التصوير المقطعي المحوسب (CT)

تعتمد طريقة التصوير المقطعي المحوسب بالأشعة السينية على إعادة بناء صورة لقسم معين من جسم المريض من خلال تسجيل عدد كبير من إسقاطات الأشعة السينية لهذا القسم، والتي يتم إجراؤها بزوايا مختلفة. وتدخل المعلومات الواردة من أجهزة الاستشعار التي تسجل هذه الإسقاطات إلى جهاز الكمبيوتر، والذي يستخدم برنامجًا خاصًا، يحسبتوزيع ضيقحجم العينةفي القسم قيد الدراسة وعرضه على شاشة العرض. تتميز الصورة المقطعية لجسم المريض التي يتم الحصول عليها بهذه الطريقة بالوضوح الممتاز ومحتوى المعلومات العالي. ويسمح البرنامج، إذا لزم الأمر، يزيد تباين الصورةالخامس عشرات وحتى مئات المرات. وهذا يوسع القدرات التشخيصية لهذه الطريقة.

مصورو الفيديو (أجهزة معالجة الصور الرقمية بالأشعة السينية) في طب الأسنان الحديث.

في طب الأسنان، يعتبر الفحص بالأشعة السينية هو الطريقة التشخيصية الرئيسية. ومع ذلك، فإن عددًا من الميزات التنظيمية والتقنية التقليدية للتشخيص بالأشعة السينية تجعله غير مريح تمامًا لكل من المريض وعيادات الأسنان. هذه هي، أولا وقبل كل شيء، الحاجة إلى اتصال المريض بالإشعاعات المؤينة، والتي غالبا ما تخلق حملا إشعاعيا كبيرا على الجسم، وهي أيضا الحاجة إلى المعالجة الضوئية، وبالتالي الحاجة إلى الكواشف الضوئية، بما في ذلك السامة. هذا أخيرًا أرشيف ضخم ومجلدات وأظرف ثقيلة تحتوي على أفلام الأشعة السينية.

بالإضافة إلى ذلك، فإن المستوى الحالي لتطور طب الأسنان يجعل التقييم الذاتي للصور الشعاعية بالعين البشرية غير كاف. كما اتضح فيما بعد، من مجموعة متنوعة من الظلال لهجة رماديةالموجودة في صورة الأشعة السينية، ترى العين 64 فقط.

من الواضح أنه من أجل الحصول على صورة واضحة ومفصلة للأنسجة الصلبة لنظام الوجه السني مع الحد الأدنى من التعرض للإشعاع، هناك حاجة إلى حلول أخرى. أدى البحث إلى إنشاء ما يسمى بأنظمة التصوير الشعاعي ورسومات الفيديو وأنظمة التصوير الشعاعي الرقمي.

وبدون تفاصيل فنية، فإن مبدأ تشغيل هذه الأنظمة هو كما يلي. يمر إشعاع الأشعة السينية عبر الجسم ليس إلى فيلم حساس، ولكن إلى مستشعر خاص داخل الفم (مصفوفة إلكترونية خاصة). يتم إرسال الإشارة المقابلة من المصفوفة إلى جهاز رقمي (محول تناظري إلى رقمي، ADC) متصل بالكمبيوتر، والذي يحولها إلى شكل رقمي. يقوم برنامج خاص بإنشاء صورة أشعة سينية على شاشة الكمبيوتر ويسمح لك بمعالجتها وحفظها على وسائط تخزين صلبة أو مرنة (محرك الأقراص الثابتة والأقراص المرنة) وطباعتها كملف كصورة.

في النظام الرقمي، صورة الأشعة السينية عبارة عن مجموعة من النقاط ذات قيم تدرج رمادي رقمية مختلفة. يتيح تحسين عرض المعلومات الذي يوفره البرنامج إمكانية الحصول على إطار مثالي من حيث السطوع والتباين مع جرعة إشعاع منخفضة نسبيًا.

في الأنظمة الحديثة التي تم إنشاؤها، على سبيل المثال، بواسطة Trophy (فرنسا) أو Schick (الولايات المتحدة الأمريكية)، يتم استخدام 4096 ظلال من اللون الرمادي عند تشكيل الإطار، ويعتمد وقت التعرض على موضوع الدراسة، وفي المتوسط، هو جزء من مائة - أعشار من ثانيًا، تقليل التعرض للإشعاع فيما يتعلق بالفيلم - ما يصل إلى 90% للأنظمة داخل الفم، وما يصل إلى 70% لمصوري الفيديو البانوراميين.

عند معالجة الصور، يمكن لمصوري الفيديو:

تلقي الصور الإيجابية والسلبية والصور الزائفة الألوان والصور البارزة.

زيادة التباين وتوسيع المنطقة محل الاهتمام في الصورة.

تقييم التغيرات في كثافة أنسجة الأسنان وهياكل العظام، ومراقبة توحيد حشو القناة.

في علاج جذور الأسنان، يتم تحديد طول القناة مهما كان انحناءها، وفي الجراحة يتم تحديد حجم الزرعة بدقة 0.1 ملم.

يتيح لك نظام كشف التسوس الفريد المزود بعناصر الذكاء الاصطناعي عند تحليل الصورة اكتشاف التسوس في مرحلة البقعة وتسوس الجذر والتسوس المخفي.

تشير "F" في الصيغة (3) إلى النطاق الكامل للأطوال الموجية المنبعثة وغالبًا ما يطلق عليها "تدفق الطاقة المتكامل".

علم الأشعة هو فرع من فروع علم الأشعة الذي يدرس آثار الأشعة السينية على جسم الحيوانات والبشر الناتجة عن هذا المرض وعلاجها والوقاية منها، وكذلك طرق تشخيص الأمراض المختلفة باستخدام الأشعة السينية (التشخيص بالأشعة السينية) . يشتمل جهاز التشخيص بالأشعة السينية النموذجي على مصدر طاقة (محولات)، ومقوم الجهد العالي، ومحول التيار المتناوبشبكة كهربائية في حالة ثابتة ولوحة تحكم وحامل ثلاثي القوائم وأنبوب أشعة سينية.

الأشعة السينية هي نوع من التذبذبات الكهرومغناطيسية التي تتشكل في أنبوب الأشعة السينية أثناء التباطؤ الحاد للإلكترونات المتسارعة لحظة اصطدامها بذرات مادة الأنود. حاليًا، وجهة النظر المقبولة عمومًا هي أن الأشعة السينية بطبيعتها الفيزيائية هي أحد أنواع الطاقة الإشعاعية، التي يشمل طيفها أيضًا موجات الراديو، والأشعة تحت الحمراء، والضوء المرئي، الأشعة فوق البنفسجيةوأشعة جاما من العناصر المشعة. يمكن وصف الأشعة السينية على أنها مجموعة من أصغر جسيماتها - الكميات أو الفوتونات.

أرز. 1- وحدة الأشعة المتنقلة :

أ - أنبوب الأشعة السينية.
ب - جهاز إمداد الطاقة.
ب - ترايبود قابل للتعديل.

أرز. 2- لوحة التحكم بجهاز الأشعة (الميكانيكية – على اليسار والإلكترونية – على اليمين):

أ - لوحة لضبط التعرض والصلابة؛
ب - زر إمداد الجهد العالي.

أرز. 3- رسم تخطيطي لجهاز الأشعة السينية النموذجي

1 - الشبكة؛
2 - محول ذاتي.
3 - محول تصاعدي.
4 - أنبوب الأشعة السينية.
5 - الأنود.
6 - الكاثود.
7 - محول تنحي.

آلية توليد الأشعة السينية

تتشكل الأشعة السينية في لحظة اصطدام تيار من الإلكترونات المتسارعة بمادة الأنود. عندما تتفاعل الإلكترونات مع هدف ما، فإن 99% من طاقتها الحركية تتحول إلى طاقة حرارية و1% فقط إلى أشعة سينية.

يتكون أنبوب الأشعة السينية من أسطوانة زجاجية يتم لحام قطبين كهربائيين فيها: الكاثود والأنود. تم ضخ الهواء من البالون الزجاجي: حركة الإلكترونات من الكاثود إلى الأنود ممكنة فقط في ظل ظروف الفراغ النسبي (10 -7 -10 -8 ملم زئبق). يحتوي الكاثود على فتيل، وهو عبارة عن لولب تنجستين ملتوي بإحكام. عند تطبيق تيار كهربائي على الفتيل، يحدث انبعاث إلكترون، حيث تنفصل الإلكترونات عن الفتيل وتشكل سحابة إلكترونية بالقرب من الكاثود. وتتركز هذه السحابة عند كوب التركيز الخاص بالكاثود، وهو ما يحدد اتجاه حركة الإلكترون. الكأس عبارة عن اكتئاب صغير في الكاثود. يحتوي الأنود بدوره على صفيحة معدنية من التنغستن تتركز عليها الإلكترونات، وهو المكان الذي يتم فيه إنتاج الأشعة السينية.

أرز. 4- جهاز أنبوب الأشعة السينية :

أ - الكاثود.
ب - الأنود.
ب - خيوط التنغستن.
ز - كوب التركيز للكاثود؛
د - تدفق الإلكترونات المتسارعة.
E - هدف التنغستن.
و - قارورة زجاجية.
Z - نافذة مصنوعة من البريليوم.
و- تشكلت الأشعة السينية؛
ك - فلتر الألمنيوم .

ل أنبوب إلكترونييتم توصيل محولين: تنحي وتصعيد. يقوم المحول التنازلي بتسخين ملف التنغستن بجهد منخفض (5-15 فولت)، مما يؤدي إلى انبعاث الإلكترون. يتناسب المحول التصاعدي أو الجهد العالي مباشرة مع الكاثود والأنود، اللذين يتم تزويدهما بجهد يتراوح بين 20 إلى 140 كيلو فولت. يتم وضع كلا المحولين في كتلة الجهد العالي لجهاز الأشعة السينية، المملوءة بزيت المحولات، مما يضمن تبريد المحولات وعزلها الموثوق.

بعد أن يتم تشكيل سحابة إلكترونية باستخدام محول تنازلي، يتم تشغيل محول الرفع، ويتم تطبيق جهد عالي الجهد على كلا قطبي الدائرة الكهربائية: نبضة موجبة للأنود، ونبضة سالبة إلى الكاثود. يتم صد الإلكترونات سالبة الشحنة من الكاثود سالب الشحنة وتتجه نحو القطب الموجب الشحنة - بسبب هذا الاختلاف المحتمل، يتم تحقيق سرعة عالية للحركة - 100 ألف كم/ثانية. بهذه السرعة، تقصف الإلكترونات صفيحة التنغستن للأنود، مكملة الدائرة الكهربائية، وينتج عن ذلك الأشعة السينية والطاقة الحرارية.

تنقسم الأشعة السينية إلى bremsstrahlung ومميزة. يحدث Bremsstrahlung بسبب التباطؤ الحاد في سرعة الإلكترونات المنبعثة من حلزون التنغستن. الإشعاع المميزيحدث في لحظة إعادة هيكلة الأصداف الإلكترونية للذرات. ويتكون كلا النوعين في أنبوب الأشعة السينية عند اصطدام الإلكترونات المتسارعة بذرات مادة الأنود. طيف الانبعاث لأنبوب الأشعة السينية هو عبارة عن تراكب للأشعة السينية والأشعة السينية المميزة.

أرز. 5- مبدأ تكوين إشعاعات الأشعة السينية bremsstrahlung .
أرز. 6- مبدأ تكوين الأشعة السينية المميزة .

الخصائص الأساسية للأشعة السينية

1. الأشعة السينية غير مرئية للعين.
2. تتمتع الأشعة السينية بقدرة كبيرة على اختراق أعضاء وأنسجة الكائن الحي، وكذلك الهياكل الكثيفة ذات الطبيعة الجامدة التي لا تنقل أشعة الضوء المرئية.
3. تسبب الأشعة السينية توهجًا للبعض مركبات كيميائية، يسمى مضان.

• كبريتيدات الزنك والكادميوم تتألق باللون الأصفر والأخضر،
• بلورات تنغستات الكالسيوم لها لون أزرق بنفسجي.

للأشعة السينية تأثير كيميائي ضوئي: فهي تحلل مركبات الفضة مع الهالوجينات وتسبب اسوداد الطبقات الفوتوغرافية وتشكل صورة على الأشعة السينية.

تنقل الأشعة السينية طاقتها إلى الذرات والجزيئات بيئة، التي تمر من خلالها، مما يظهر تأثيرًا مؤينًا.

للأشعة السينية تأثير بيولوجي واضح على الأعضاء والأنسجة المعرضة للإشعاع: فهي بجرعات صغيرة تحفز عملية التمثيل الغذائي، وبجرعات كبيرة يمكن أن تؤدي إلى تطور الإصابات الإشعاعية، فضلا عن مرض الإشعاع الحاد. الملكية البيولوجيةيسمح باستخدام الأشعة السينية في علاج الأورام وبعض الأمراض غير الورمية.

مقياس الاهتزاز الكهرومغناطيسي

للأشعة السينية طول موجي محدد وتردد اهتزاز محدد. يرتبط الطول الموجي (α) وتردد التذبذب (ν) بالعلاقة: ν ν = c، حيث c هي سرعة الضوء، مُقربة إلى 300000 كيلومتر في الثانية. يتم تحديد طاقة الأشعة السينية بواسطة الصيغة E = h ν، حيث h هو ثابت بلانك، وهو ثابت عالمي يساوي 6.626 10 -34 J⋅s. يرتبط الطول الموجي للأشعة (π) بطاقتها (E) بنسبة: 12.4 = 12.4/E.

يختلف إشعاع الأشعة السينية عن الأنواع الأخرى من التذبذبات الكهرومغناطيسية في الطول الموجي (انظر الجدول) والطاقة الكمومية. كلما كان طول الموجة أقصر، زاد ترددها وطاقتها وقوة اختراقها. يقع الطول الموجي للأشعة السينية في النطاق

. ومن خلال تغيير الطول الموجي للأشعة السينية، يمكن تعديل قدرتها على الاختراق. تتميز الأشعة السينية بطول موجي قصير جدًا، ولكن تردد اهتزازها مرتفع، لذا فهي غير مرئية بالعين البشرية. ونظرًا لطاقتها الهائلة، تتمتع الكوانتا بقدرة اختراق كبيرة، وهي إحدى الخصائص الرئيسية التي تضمن استخدام الأشعة السينية في الطب والعلوم الأخرى.

خصائص الأشعة السينية

شدة- خاصية كمية لإشعاع الأشعة السينية، والتي يتم التعبير عنها بعدد الأشعة المنبعثة من الأنبوب لكل وحدة زمنية. يتم قياس شدة الأشعة السينية بالمللي أمبير. وبمقارنتها مع شدة الضوء المرئي من المصباح المتوهج التقليدي، يمكننا رسم تشبيه: على سبيل المثال، مصباح بقدرة 20 واط سوف يضيء بقوة أو قوة واحدة، ومصباح بقدرة 200 واط سوف يضيء بقوة أو قوة أخرى، في حين أن نوعية الضوء نفسه (طيفه) هي نفسها. إن شدة الأشعة السينية هي في الأساس مقدارها. يقوم كل إلكترون بإنشاء كمية واحدة أو أكثر من الإشعاع عند الأنود، وبالتالي يتم تنظيم عدد الأشعة السينية عند تعريض جسم ما عن طريق تغيير عدد الإلكترونات التي تتجه إلى الأنود وعدد تفاعلات الإلكترونات مع ذرات هدف التنغستن ، والذي يمكن القيام به بطريقتين:

1. عن طريق تغيير درجة تسخين دوامة الكاثود باستخدام محول تنحي (يعتمد عدد الإلكترونات المتولدة أثناء الانبعاث على مدى حرارة دوامة التنغستن، وسيعتمد عدد الكميات الإشعاعية على عدد الإلكترونات)؛
2. عن طريق تغيير حجم الجهد العالي الذي يوفره محول تصاعدي إلى أقطاب الأنبوب - الكاثود والأنود (كلما زاد الجهد المطبق على أقطاب الأنبوب، زادت الطاقة الحركية التي تتلقاها الإلكترونات، والتي بسبب طاقتها، يمكن أن تتفاعل مع عدة ذرات من مادة الأنود بدورها - انظر. أرز. 5; ستتمكن الإلكترونات ذات الطاقة المنخفضة من الدخول في تفاعلات أقل).

تتوافق شدة الأشعة السينية (تيار الأنود) مضروبة في وقت التعرض (وقت تشغيل الأنبوب) مع التعرض للأشعة السينية، والذي يتم قياسه بوحدة mAs (ملي أمبير في الثانية). التعرض هو عامل يحدد، مثل الشدة، عدد الأشعة المنبعثة من أنبوب الأشعة السينية. والفرق الوحيد هو أن التعريض يأخذ في الاعتبار أيضًا زمن تشغيل الأنبوب (على سبيل المثال، إذا عمل الأنبوب لمدة 0.01 ثانية، فسيكون عدد الأشعة واحدًا، وإذا كان 0.02 ثانية، فسيكون عدد الأشعة مختلفة - مرتين أكثر). يتم ضبط التعرض للإشعاع بواسطة أخصائي الأشعة على لوحة التحكم بجهاز الأشعة السينية، اعتمادًا على نوع الفحص وحجم الجسم الذي يتم فحصه والمهمة التشخيصية.

الاستعلاء- الخصائص النوعية للأشعة السينية. يتم قياسه من خلال حجم الجهد العالي على الأنبوب - بالكيلو فولت. تحديد قوة اختراق الأشعة السينية. يتم تنظيمه بواسطة الجهد العالي الذي يتم توفيره لأنبوب الأشعة السينية بواسطة محول تصاعدي. كلما زاد فرق الجهد الناتج عبر أقطاب الأنبوب، زادت قوة صد الإلكترونات من الكاثود واندفاعها إلى الأنود وزادت قوة اصطدامها بالأنود. كلما كان تصادمهما أقوى، كلما كان الطول الموجي لإشعاع الأشعة السينية الناتج أقصر وكلما زادت قدرة هذه الموجة على الاختراق (أو صلابة الإشعاع، والتي، مثل شدته، يتم تنظيمها على لوحة التحكم بواسطة معلمة الجهد الموجودة على الأنبوب - كيلو فولت).

أرز. 7- اعتماد الطول الموجي على الطاقة الموجية :

LA - الطول الموجي؛
هـ - الطاقة الموجية

• كلما زادت الطاقة الحركية للإلكترونات المتحركة، كلما كان تأثيرها على الأنود أقوى وكان الطول الموجي لإشعاع الأشعة السينية الناتج أقصر. يُطلق على إشعاع الأشعة السينية ذو الطول الموجي الطويل وقوة الاختراق المنخفضة اسم "الناعم"؛ ويُطلق على إشعاع الأشعة السينية ذو الطول الموجي القصير وقوة الاختراق العالية اسم "الصلب".

أرز. 8- العلاقة بين الجهد على أنبوب الأشعة السينية والطول الموجي لأشعة الأشعة السينية الناتجة:

• كلما زاد الجهد المطبق على أقطاب الأنبوب، كلما ظهر فرق الجهد بينهما أقوى، وبالتالي، ستكون الطاقة الحركية للإلكترونات المتحركة أعلى. ويحدد الجهد الموجود على الأنبوب سرعة الإلكترونات وقوة اصطدامها بمادة الأنود، وبالتالي فإن الجهد يحدد الطول الموجي لإشعاع الأشعة السينية الناتج.

تصنيف أنابيب الأشعة السينية

1. حسب الغرض
1. التشخيص
2. علاجي
3. للتحليل الهيكلي
4. لشفافة
2. من تصمبم
1. بالتركيز

• تركيز فردي (دوامة واحدة على الكاثود، ونقطة بؤرية واحدة على الأنود)
• ثنائية البؤرة (اثنين من اللوالب على الكاثود مقاسات مختلفة، وهناك نقطتان بؤريتان على الأنود)

1. حسب نوع الأنود

• ثابتة (ثابتة)
• لف

تُستخدم الأشعة السينية ليس فقط لأغراض التشخيص بالأشعة السينية، ولكن أيضًا للأغراض العلاجية. كما ذكرنا أعلاه، فإن قدرة الأشعة السينية على قمع نمو الخلايا السرطانية تجعل من الممكن استخدامها في العلاج الإشعاعي للسرطان. بالإضافة إلى مجال التطبيق الطبي، وجدت الأشعة السينية تطبيقًا واسعًا في الهندسة وعلوم المواد وعلم البلورات والكيمياء والكيمياء الحيوية: على سبيل المثال، من الممكن تحديد العيوب الهيكلية في مختلف المنتجات (القضبان واللحامات وما إلى ذلك) باستخدام الأشعة السينية. ويسمى هذا النوع من البحث اكتشاف الخلل. وفي المطارات ومحطات القطار وغيرها من الأماكن المزدحمة، يتم استخدام المناظير التليفزيونية بالأشعة السينية بشكل نشط في عملية التنوير حقيبة يدوالأمتعة لأغراض أمنية.

اعتمادًا على نوع الأنود، تختلف أنابيب الأشعة السينية في التصميم. نظرًا لحقيقة أن 99٪ من الطاقة الحركية للإلكترونات يتم تحويلها إلى طاقة حرارية، أثناء تشغيل الأنبوب، يحدث تسخين كبير للأنود - غالبًا ما يحترق هدف التنغستن الحساس. يتم تبريد الأنود في أنابيب الأشعة السينية الحديثة عن طريق تدويره. الأنود الدوار له شكل قرص، والذي يوزع الحرارة بالتساوي على سطحه بالكامل، مما يمنع ارتفاع درجة حرارة هدف التنغستن المحلي.

يختلف تصميم أنابيب الأشعة السينية أيضًا من حيث التركيز. النقطة البؤرية هي منطقة الأنود حيث يتم إنشاء شعاع الأشعة السينية العامل. مقسمة إلى نقطة بؤرية حقيقية ونقطة بؤرية فعالة ( أرز. 12). نظرًا لأن الأنود مائل، فإن النقطة البؤرية الفعالة أصغر من النقطة البؤرية الفعلية. يتم استخدام أحجام بؤرية مختلفة اعتمادًا على حجم مساحة الصورة. كلما كانت مساحة الصورة أكبر، يجب أن تكون النقطة البؤرية أوسع لتغطية مساحة الصورة بأكملها. ومع ذلك، فإن النقطة البؤرية الأصغر تنتج وضوحًا أفضل للصورة. لذلك، عند إنتاج صور صغيرة، يتم استخدام خيط قصير وتوجيه الإلكترونات إلى منطقة مستهدفة صغيرة من الأنود، مما يؤدي إلى إنشاء نقطة بؤرية أصغر.

أرز. 9- أنبوبة أشعة ذات أنود ثابت.
أرز. 10- أنبوبة أشعة ذات أنود دوار.
أرز. 11- جهاز أنبوب الأشعة السينية ذو الأنود الدوار.
أرز. 12 هو رسم تخطيطي لتشكيل نقطة محورية حقيقية وفعالة.