يمكن اعتبار العالم الألماني فيلهلم كونراد رونتجن بحق مؤسس التصوير الشعاعي ومكتشف السمات الرئيسية للأشعة السينية.

ثم بالعودة إلى عام 1895 ، لم يكن يشك حتى في اتساع نطاق التطبيق وشعبية الأشعة السينية التي اكتشفها ، على الرغم من أنها أثارت صدى واسعًا في عالم العلوم.

من غير المحتمل أن يكون المخترع قد خمّن ما هي الفائدة أو الضرر الذي ستجلبه ثمار نشاطه. لكننا سنحاول اليوم معرفة تأثير هذا النوع من الإشعاع على جسم الإنسان.

• يتمتع الإشعاع السيني بقدرة اختراق هائلة ، لكنه يعتمد على الطول الموجي وكثافة المادة المشععة ؛
• تحت تأثير الإشعاع ، تبدأ بعض الأشياء في التوهج ؛
• تؤثر الأشعة السينية على الكائنات الحية ؛
• بفضل الأشعة السينية ، تبدأ بعض التفاعلات الكيميائية الحيوية في الحدوث ؛
• يمكن لحزمة الأشعة السينية أن تأخذ الإلكترونات من بعض الذرات وبالتالي تؤينها.

حتى المخترع نفسه كان مهتمًا في المقام الأول بمسألة ماهية الأشعة التي اكتشفها بالضبط.

بعد سلسلة من دراسات تجريبيةوجد العالم أن الأشعة السينية هي موجات وسيطة بين الأشعة فوق البنفسجية وأشعة جاما ، ويبلغ طولها 10-8 سم.

خصائص شعاع الأشعة السينية المذكورة أعلاه لها خصائص مدمرة ، لكن هذا لا يمنع استخدامها لأغراض مفيدة.

حتى أين في العالم الحديثهل يمكنك استخدام الأشعة السينية؟

1. يمكن استخدامها لدراسة خصائص العديد من الجزيئات والتكوينات البلورية.
2. لاكتشاف الخلل ، أي فحص الأجزاء والأجهزة الصناعية بحثًا عن العيوب.
3. في الصناعة الطبية والبحوث العلاجية.

نظرًا لقصر أطوال النطاق الكامل لهذه الموجات وخصائصها الفريدة ، أصبح التطبيق الأكثر أهمية للإشعاع الذي اكتشفه فيلهلم رونتجن ممكنًا.

نظرًا لأن موضوع مقالتنا يقتصر على تأثير الأشعة السينية على جسم الإنسان ، والتي لا تصادفها إلا عند الذهاب إلى المستشفى ، فإننا سننظر فقط في هذا الفرع من التطبيق.

جعلها العالم الذي اخترع الأشعة السينية هدية لا تقدر بثمن لجميع سكان الأرض ، لأنه لم يحصل على براءة اختراع لنسله لمزيد من الاستخدام.

منذ الحرب العالمية الأولى ، أنقذت أجهزة الأشعة السينية المحمولة مئات الجرحى. اليوم ، للأشعة السينية تطبيقان رئيسيان:

1. التشخيص به.

تُستخدم تشخيصات الأشعة السينية في عدة خيارات:

• الأشعة السينية أو النقل ؛
• الأشعة السينية أو الصورة ؛
• دراسة فلوروجرافية
• التصوير المقطعي باستخدام الأشعة السينية.

نحتاج الآن إلى فهم كيف تختلف هذه الطرق عن بعضها البعض:

1. تفترض الطريقة الأولى أن الموضوع يقع بين شاشة خاصة بخاصية الفلورسنت وأنبوب الأشعة السينية. يحدد الطبيب ، بناءً على الخصائص الفردية ، القوة المطلوبة للأشعة ويتلقى صورة للعظام والأعضاء الداخلية على الشاشة.
2. في الطريقة الثانية ، يتم وضع المريض على فيلم خاص بالأشعة السينية في شريط كاسيت. في هذه الحالة ، يتم وضع الجهاز فوق الشخص. تتيح لك هذه التقنية الحصول على صورة سلبية ، ولكن مع المزيد التفاصيل الصغيرةمن التنظير.
3. تسمح الفحوصات الجماعية للسكان للكشف عن أمراض الرئة بالتصوير الفلوري. في وقت الإجراء ، يتم نقل الصورة من شاشة كبيرة إلى فيلم خاص.
4. يسمح لك التصوير المقطعي بالحصول على صور للأعضاء الداخلية في عدة أقسام. يتم التقاط سلسلة كاملة من الصور ، والتي يشار إليها فيما بعد بالتصوير المقطعي.
5. إذا قمت بتوصيل مساعدة الكمبيوتر بالطريقة السابقة ، فستقوم البرامج المتخصصة بإنشاء صورة كاملة تم إنشاؤها باستخدام ماسح الأشعة السينية.

كل هذه الطرق لتشخيص المشاكل الصحية مبنية على خاصية فريدةتضيء الأشعة السينية فيلم التصوير الفوتوغرافي. في الوقت نفسه ، تختلف قدرة اختراق الأنسجة الخاملة والأنسجة الأخرى في أجسامنا ، والتي تظهر في الصورة.

بعد اكتشاف خاصية أخرى للأشعة السينية للتأثير على الأنسجة من وجهة نظر بيولوجية ، هذه الميزةيستخدم على نطاق واسع في علاج الأورام.

تنقسم الخلايا ، وخاصة الخبيثة منها ، بسرعة كبيرة ، ولخاصية التأين للإشعاع تأثير إيجابي على العلاج العلاجي وتبطئ نمو الورم.

لكن الجانب الآخر من العملة التأثير السلبيالأشعة السينية على خلايا الجهاز المكونة للدم والغدد الصماء والجهاز المناعي ، والتي تنقسم أيضًا بسرعة. نتيجة ل التأثير السلبيتظهر الأشعة السينية داء الإشعاع.

تأثير الأشعة السينية على جسم الإنسان

حرفيًا بعد هذا الاكتشاف الصاخب في العالم العلمي ، أصبح معروفًا أن الأشعة السينية يمكن أن تؤثر على جسم الإنسان:

1. في سياق البحث عن خصائص الأشعة السينية ، اتضح أنها قادرة على التسبب في حروق على الجلد. تشبه إلى حد بعيد الحرارية. ومع ذلك ، كان عمق الآفة أكبر بكثير من الإصابات المنزلية ، وقد شُفيت بشكل أسوأ. لقد فقد العديد من العلماء الذين يتعاملون مع هذه الإشعاعات الخبيثة أصابعهم.
2. عن طريق التجربة والخطأ ، تبين أنه إذا قللت من وقت الوقف ، فيمكن تجنب الحروق. في وقت لاحق ، بدأ استخدام شاشات الرصاص وطريقة تشعيع المرضى عن بعد.
3. يُظهر المنظور طويل المدى لأضرار الأشعة أن التغيرات في تكوين الدم بعد التشعيع تؤدي إلى سرطان الدم والشيخوخة المبكرة.
4. تعتمد درجة شدة تأثير الأشعة السينية على جسم الإنسان بشكل مباشر على العضو المشع. لذلك ، مع الأشعة السينية للحوض الصغير ، يمكن أن يحدث العقم ، ومع تشخيص الأعضاء المكونة للدم - أمراض الدم.
5. حتى التعرضات الأقل أهمية ، ولكن على مدى فترة طويلة من الزمن ، يمكن أن تؤدي إلى تغييرات على المستوى الجيني.

بالطبع ، أجريت جميع الدراسات على الحيوانات ، لكن العلماء أثبتوا أن التغيرات المرضية ستنطبق أيضًا على البشر.

مهم! بناءً على البيانات التي تم الحصول عليها ، تم تطوير معايير التعرض للأشعة السينية ، وهي موحدة في جميع أنحاء العالم.

جرعات من الأشعة السينية للتشخيص

ربما يتساءل كل من يغادر عيادة الطبيب بعد إجراء الأشعة السينية كيف سيؤثر هذا الإجراء على صحته في المستقبل؟

التعرض للإشعاع في الطبيعة موجود أيضًا ونواجهه يوميًا. لتسهيل فهم كيفية تأثير الأشعة السينية على أجسامنا ، نقارن هذا الإجراء بالإشعاع الطبيعي الذي نتلقاه:

• في صورة الصدر بالأشعة السينية ، يتلقى الشخص جرعة من الإشعاع تعادل 10 أيام من التعرض للخلفية ، والمعدة أو الأمعاء - 3 سنوات ؛
• التصوير المقطعي على الكمبيوتر في تجويف البطن أو الجسم كله - ما يعادل 3 سنوات من الإشعاع ؛
• الفحص على الصدر بالأشعة السينية - 3 أشهر ؛
• تشعيع الأطراف ، عمليا دون الإضرار بالصحة ؛
• الأشعة السينية للأسنان بسبب الاتجاه الدقيق لشعاع الحزمة والحد الأدنى من وقت التعرض ليست خطيرة أيضًا.

مهم! على الرغم من حقيقة أن البيانات المقدمة ، مهما بدت مخيفة ، تلبي المتطلبات الدولية. ومع ذلك ، فإن المريض لديه حق كاملاطلب وسائل حماية إضافية في حالة الخوف الشديد على سلامتك.

كل منا يخضع للفحص بالأشعة السينية وأكثر من مرة. ومع ذلك ، فإن فئة واحدة من الأشخاص خارج الإجراءات الموصوفة هم من النساء الحوامل.

الحقيقة هي أن الأشعة السينية تؤثر بشدة على صحة الطفل الذي لم يولد بعد. يمكن أن تسبب هذه الموجات تشوهات داخل الرحم نتيجة لتأثيرها على الكروموسومات.

مهم! أخطر فترة للأشعة السينية هي الحمل قبل 16 أسبوعًا. خلال هذه الفترة ، تكون مناطق الحوض والبطن والفقرات الأكثر ضعفًا عند الطفل.

مع العلم بهذا الملكية السلبيةالأشعة السينية ، يحاول الأطباء في جميع أنحاء العالم تجنب وصفها للنساء الحوامل.

لكن هناك مصادر أخرى للإشعاع قد تواجهها المرأة الحامل:

• مجاهر تعمل بالكهرباء ؛
• شاشات التلفزيون الملونة.

يجب على أولئك الذين يستعدون لأن يصبحوا أماً أن يدركوا الخطر الذي ينتظرهم. أثناء الرضاعة ، لا تشكل الأشعة السينية تهديدًا لجسم الرضاعة والطفل.

ماذا بعد الفحص بالأشعة؟

يمكن التقليل حتى من أقل تأثيرات التعرض للأشعة السينية باتباع بعض التوصيات البسيطة:

• اشرب الحليب مباشرة بعد العملية. كما تعلم ، فهي قادرة على إزالة الإشعاع ؛
• الأبيض له نفس الخصائص. نبيذ جافأو عصير العنب
• من المستحسن في البداية تناول المزيد من الأطعمة التي تحتوي على اليود.

مهم! يجب عدم اللجوء إلى أي إجراءات طبية أو استخدام الطرق الطبية بعد زيارة غرفة الأشعة.

بغض النظر عن مدى سلبية خصائص الأشعة السينية التي تم اكتشافها مرة واحدة ، فإن فوائد استخدامها تفوق بكثير الضرر. في المؤسسات الطبية ، يتم إجراء عملية التضييق بسرعة وبأقل جرعات.

الخصائص الأساسية الأشعة السينية

1. قدرة اختراق وتأيين كبيرة.

2. لا تنحرف عن طريق المجالات الكهربائية والمغناطيسية.

3. لديهم تأثير ضوئي كيميائي.

4. تسبب توهج المواد.

5. الانعكاس والانكسار والحيود كما في الإشعاع المرئي.

6. لها تأثير بيولوجي على الخلايا الحية.

1. التفاعل مع المادة

يمكن مقارنة الطول الموجي للأشعة السينية بحجم الذرات ، لذلك لا توجد مادة يمكن استخدامها لصنع عدسة الأشعة السينية. بالإضافة إلى ذلك ، عندما تحدث الأشعة السينية بشكل عمودي على السطح ، فإنها لا تنعكس تقريبًا. على الرغم من ذلك ، في بصريات الأشعة السينية ، تم العثور على طرق لبناء عناصر بصرية للأشعة السينية. على وجه الخصوص ، اتضح أن الماس يعكسهم جيدًا.

يمكن للأشعة السينية اختراق المادة و مواد مختلفةتمتصهم بشكل مختلف. يعد امتصاص الأشعة السينية أهم خصائصها في التصوير بالأشعة السينية. تنخفض شدة الأشعة السينية أضعافًا مضاعفة اعتمادًا على المسار الذي تنتقل إليه في الطبقة الماصة (I = I0e-kd ، حيث d هي سماكة الطبقة ، والمعامل k يتناسب مع Z³λ³ ، Z هو العدد الذري للعنصر ، λ هو الطول الموجي).

يحدث الامتصاص نتيجة امتصاص ضوئي (تأثير كهروضوئي) وتشتت كومبتون:

يُفهم الامتصاص الضوئي على أنه عملية إخراج إلكترون من غلاف الذرة بواسطة فوتون ، مما يتطلب أن تكون طاقة الفوتون أكبر من قيمة دنيا معينة. إذا أخذنا في الاعتبار احتمال فعل الامتصاص اعتمادًا على طاقة الفوتون ، فعند الوصول إلى طاقة معينة ، تزداد (الاحتمالية) بشكل حاد إلى مستوى طاقة الفوتون. أقصى قيمة. بالنسبة للطاقات الأعلى ، يتناقص الاحتمال باستمرار. بسبب هذا الاعتماد ، يقال أن هناك حدًا للامتصاص. يشغل إلكترون آخر مكان الإلكترون المطروح أثناء عملية الامتصاص ، بينما ينبعث الإشعاع ذو طاقة الفوتون المنخفضة ، ما يسمى. عملية التألق.

يمكن لفوتون الأشعة السينية أن يتفاعل ليس فقط مع الإلكترونات المرتبطة ، ولكن أيضًا مع الإلكترونات الحرة والضعيفة الارتباط. هناك تشتت للفوتونات على الإلكترونات - ما يسمى. نثر كومبتون. اعتمادًا على زاوية التشتت ، يزداد الطول الموجي للفوتون بمقدار معين ، وبالتالي تنخفض الطاقة. يصبح تشتت كومبتون ، مقارنة بالامتصاص الضوئي ، هو السائد في طاقات الفوتون الأعلى.

بالإضافة إلى هذه العمليات ، هناك إمكانية أساسية أخرى للامتصاص - بسبب ظهور أزواج الإلكترون والبوزيترون. ومع ذلك ، يتطلب هذا طاقات أكبر من 1.022 MeV ، والتي تقع خارج حدود انبعاث الأشعة السينية أعلاه (<250 кэВ). Однако при другом подходе, когда "ренгеновским" называется излучение, возникшее при взаимодействии электрона и ядра или только электронов, такой процесс имеет место быть. Кроме того, очень жесткое рентгеновское излучение с энергией кванта более 1 МэВ, способно вызвать Ядерный фотоэффект.

[يحرر]

2. التأثير البيولوجي

الأشعة السينية مؤينة. إنه يؤثر على أنسجة الكائنات الحية ويمكن أن يسبب مرض الإشعاع والحروق الإشعاعية والأورام الخبيثة. لهذا السبب ، يجب اتخاذ تدابير وقائية عند العمل بالأشعة السينية. يُعتقد أن الضرر يتناسب طرديًا مع جرعة الإشعاع الممتصة. الأشعة السينية هي عامل مطفر.

[يحرر]

3. التسجيل

تأثير التلألؤ. يمكن أن تتسبب الأشعة السينية في توهج بعض المواد (الفلورة). يستخدم هذا التأثير في التشخيص الطبي أثناء التنظير الفلوري (مراقبة الصورة على شاشة الفلورسنت) والتصوير بالأشعة السينية (التصوير الشعاعي). عادةً ما تُستخدم أفلام التصوير الطبي بالاقتران مع الشاشات المكثفة ، والتي تشمل فوسفور الأشعة السينية ، الذي يتوهج تحت تأثير الأشعة السينية ويضيء مستحلب التصوير الفوتوغرافي الحساس للضوء. تسمى طريقة الحصول على صورة بالحجم الطبيعي التصوير الشعاعي. باستخدام التصوير الفلوري ، يتم الحصول على الصورة على نطاق مخفض. يمكن توصيل مادة الإنارة (وميض) بصريًا بكاشف ضوئي إلكتروني (أنبوب مضاعف ضوئي ، ثنائي ضوئي ، إلخ) ، ويسمى الجهاز الناتج كاشف وميض. يسمح لك بتسجيل الفوتونات الفردية وقياس طاقتها ، لأن طاقة وميض وميض تتناسب مع طاقة الفوتون الممتص.

تأثير فوتوغرافي. الأشعة السينية ، وكذلك الضوء العادي ، قادرة على إلقاء الضوء مباشرة على مستحلب التصوير. ومع ذلك ، بدون طبقة الفلورسنت ، يتطلب هذا التعرض 30-100 مرة (أي جرعة). تتميز هذه الطريقة (المعروفة باسم التصوير الشعاعي بدون شاشة) بميزة الصور الأكثر وضوحًا.

في كاشفات أشباه الموصلات ، تنتج الأشعة السينية أزواج ثقب الإلكترون في تقاطع p-n لصمام ثنائي متصل في اتجاه الحجب. في هذه الحالة ، يتدفق تيار صغير ، يتناسب اتساعه مع طاقة وشدة إشعاع الأشعة السينية الساقط. في الوضع النبضي ، من الممكن تسجيل فوتونات الأشعة السينية الفردية وقياس طاقتها.

يمكن أيضًا تسجيل فوتونات الأشعة السينية الفردية باستخدام كاشفات مملوءة بالغاز للإشعاع المؤين (عداد جيجر ، الغرفة النسبية ، إلخ).

طلب

بمساعدة الأشعة السينية ، من الممكن "تنوير" جسم الإنسان ، ونتيجة لذلك يمكن الحصول على صورة للعظام ، والأدوات الحديثة ، للأعضاء الداخلية (انظر أيضًا الأشعة السينية) . يستخدم هذا حقيقة أن عنصر الكالسيوم (Z = 20) الموجود بشكل أساسي في العظام له عدد ذري ​​أكبر بكثير من الأعداد الذرية للعناصر التي تتكون منها الأنسجة الرخوة ، وهي الهيدروجين (Z = 1) ، والكربون (Z = 6 ) ، نيتروجين (Z = 7) ، أكسجين (Z = 8). بالإضافة إلى الأجهزة التقليدية التي تعطي إسقاطًا ثنائي الأبعاد للكائن قيد الدراسة ، هناك تصوير مقطعي محسوب يسمح لك بالحصول على صورة ثلاثية الأبعاد للأعضاء الداخلية.

يُعرف اكتشاف العيوب في المنتجات (القضبان واللحام وما إلى ذلك) باستخدام الأشعة السينية باسم اكتشاف عيوب الأشعة السينية.

في علم المواد وعلم البلورات والكيمياء والكيمياء الحيوية ، تُستخدم الأشعة السينية لتوضيح بنية المواد على المستوى الذري باستخدام تشتت حيود الأشعة السينية (تحليل حيود الأشعة السينية). مثال مشهور هو تحديد بنية الحمض النووي.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدام الأشعة السينية لتحديد التركيب الكيميائي للمادة. في مسبار شعاع الإلكترون (أو في مجهر إلكتروني) ، يتم تشعيع المادة التي تم تحليلها بالإلكترونات ، بينما تتأين الذرات وتنبعث منها أشعة سينية مميزة. يمكن استخدام الأشعة السينية بدلاً من الإلكترونات. تسمى هذه الطريقة التحليلية تحليل مضان الأشعة السينية.

في المطارات ، يتم استخدام مناظير تلفزيون الأشعة السينية بشكل نشط ، مما يسمح بمشاهدة محتويات حقائب اليد والأمتعة من أجل الكشف بصريًا عن الأشياء الخطرة على شاشة الشاشة.

العلاج بالأشعة السينية هو قسم من العلاج الإشعاعي يغطي نظرية وممارسة الاستخدام العلاجي للأشعة السينية المتولدة بجهد أنبوب الأشعة السينية من 20-60 كيلو فولت ومسافة بؤرية للجلد من 3-7 سم (قصير - العلاج الإشعاعي على المدى) أو بجهد 180-400 كيلو فولت ومسافة بؤرية للجلد 30-150 سم (العلاج الإشعاعي عن بعد).

يتم إجراء العلاج بالأشعة السينية بشكل أساسي مع الأورام السطحية ومع بعض الأمراض الأخرى ، بما في ذلك الأمراض الجلدية (الأشعة السينية فائقة النعومة من بوكا).

[يحرر]

الأشعة السينية الطبيعية

على الأرض ، يتشكل الإشعاع الكهرومغناطيسي في نطاق الأشعة السينية نتيجة تأين الذرات بالإشعاع الذي يحدث أثناء التحلل الإشعاعي ، نتيجة لتأثير كومبتون لإشعاع غاما الذي يحدث أثناء التفاعلات النووية ، وكذلك عن طريق الإشعاع الكوني. يؤدي التحلل الإشعاعي أيضًا إلى انبعاث مباشر لكوانتا الأشعة السينية إذا تسبب في إعادة ترتيب غلاف الإلكترون للذرة المتحللة (على سبيل المثال ، أثناء التقاط الإلكترون). لا تصل الأشعة السينية التي تحدث على الأجرام السماوية الأخرى إلى سطح الأرض ، حيث يمتصها الغلاف الجوي بالكامل. يتم استكشافه بواسطة تلسكوبات الأشعة السينية الساتلية مثل Chandra و XMM-Newton.

وزارة التربية والتعليم والعلوم في الاتحاد الروسي

الوكالة الاتحادية للتعليم

GOU VPO SUSU

قسم الكيمياء الفيزيائية

في دورة KSE: "أشعة X-ray"

مكتمل:

نوموفا داريا جيناديفنا

التحقق:

أستاذ مشارك ، K.T.N.

تانكليفسكايا إن إم.

تشيليابينسك 2010

مقدمة

الفصل الأول اكتشاف الأشعة السينية

إيصال

التفاعل مع المادة

التأثير البيولوجي

تسجيل

طلب

كيف يتم أخذ الأشعة السينية

الأشعة السينية الطبيعية

الباب الثاني. التصوير الشعاعي

طلب

طريقة الحصول على الصورة

فوائد التصوير الشعاعي

عيوب التصوير الشعاعي

التنظير

مبدأ الاستلام

فوائد التنظير التألقي

عيوب التنظير

التقنيات الرقمية في التنظير

طريقة المسح متعدد الأسطر

خاتمة

قائمة الأدب المستخدم

مقدمة

إشعاع الأشعة السينية - موجات كهرومغناطيسية ، يتم تحديد طاقة الفوتون فيها من خلال نطاق الطاقة من الأشعة فوق البنفسجية إلى أشعة جاما ، والتي تتوافق مع مدى الطول الموجي من 10-4 إلى 10² Å (من 10-14 إلى 10−8 م).

مثل الضوء المرئي ، تسبب الأشعة السينية اسوداد الفيلم الفوتوغرافي. هذه الخاصية لها أهمية كبيرة في الطب والصناعة والبحث العلمي. مرورًا بالجسم قيد الدراسة ثم السقوط على الفيلم ، يصور إشعاع الأشعة السينية هيكله الداخلي عليه. نظرًا لأن قوة الاختراق لإشعاع الأشعة السينية تختلف باختلاف المواد ، فإن أجزاء الجسم الأقل شفافية لها تعطي مناطق أكثر إشراقًا في الصورة من تلك التي يخترق من خلالها الإشعاع جيدًا. وبالتالي ، فإن أنسجة العظام أقل شفافية في الأشعة السينية من الأنسجة التي يتكون منها الجلد والأعضاء الداخلية. لذلك ، في الصورة الشعاعية ، ستتم الإشارة إلى العظام على أنها مناطق أفتح ويمكن اكتشاف موقع الكسر ، وهو أكثر شفافية للإشعاع ، بسهولة تامة. يستخدم التصوير بالأشعة السينية أيضًا في طب الأسنان للكشف عن التسوس والخراجات في جذور الأسنان ، وكذلك في الصناعة للكشف عن الشقوق في المسبوكات والبلاستيك والمطاط.

تستخدم الأشعة السينية في الكيمياء لتحليل المركبات وفي الفيزياء لدراسة بنية البلورات. تسبب شعاع الأشعة السينية التي تمر عبر مركب كيميائي إشعاعًا ثانويًا مميزًا ، يسمح التحليل الطيفي للكيميائي بتحديد تكوين المركب. عند السقوط على مادة بلورية ، تتناثر شعاع الأشعة السينية بواسطة ذرات البلورة ، مما يعطي نمطًا واضحًا ومنتظمًا من البقع والخطوط على لوحة فوتوغرافية ، مما يجعل من الممكن إنشاء البنية الداخلية للبلورة.

يعتمد استخدام الأشعة السينية في علاج السرطان على حقيقة أنها تقتل الخلايا السرطانية. ومع ذلك ، يمكن أن يكون لها أيضًا تأثير غير مرغوب فيه على الخلايا الطبيعية. لذلك ، يجب توخي الحذر الشديد عند استخدام الأشعة السينية.

الفصل الأول اكتشاف الأشعة السينية

يُعزى اكتشاف الأشعة السينية إلى Wilhelm Conrad Roentgen. كان أول من نشر مقالاً عن الأشعة السينية أطلق عليه اسم الأشعة السينية (x-ray). نُشر مقال بقلم Roentgen بعنوان "On a new type of rays" في 28 ديسمبر 1895 في مجلة Würzburg Physico-Medical Society. ومع ذلك ، فقد ثبت أن الأشعة السينية قد تم الحصول عليها من قبل. تم تطوير أنبوب أشعة الكاثود الذي استخدمه رونتجن في تجاربه بواسطة J. Hittorf و W. Kruks. ينتج هذا الأنبوب أشعة سينية. ظهر هذا في تجارب كروكس ومن عام 1892 في تجارب هاينريش هيرتز وتلميذه فيليب لينارد من خلال اسوداد لوحات التصوير. ومع ذلك ، لم يدرك أي منهم أهمية اكتشافهم ولم ينشر نتائجه. أيضًا ، أجرى نيكولا تيسلا ، بدءًا من عام 1897 ، تجارب على أنابيب أشعة الكاثود ، وتلقى صورًا بالأشعة السينية ، لكنه لم ينشر نتائجه.

لهذا السبب ، لم يكن رونتجن على علم بالاكتشافات التي تمت قبله واكتشف الأشعة ، التي سميت لاحقًا باسمه ، بشكل مستقل - أثناء مراقبة التألق الذي يحدث أثناء تشغيل أنبوب أشعة الكاثود. درس رونتجن الأشعة السينية لأكثر من عام بقليل (من 8 نوفمبر 1895 إلى مارس 1897) ونشر ثلاث مقالات صغيرة نسبيًا عنها ، لكنها قدمت وصفًا شاملاً للأشعة الجديدة لدرجة أن مئات الأوراق من قبل أتباعه ، تم نشرها على مدار 12 عامًا ، ولم تستطع إضافة أو تغيير أي شيء مهم. رونتجن ، الذي فقد الاهتمام بالأشعة السينية ، أخبر زملائه: "لقد كتبت بالفعل كل شيء ، لا تضيعوا وقتكم". كما ساهمت في شهرة رونتجن الصورة الشهيرة ليد زوجته ، والتي نشرها في مقالته (انظر الصورة على اليمين). جلبت هذه الشهرة رونتجن في عام 1901 جائزة نوبل الأولى في الفيزياء ، وشددت لجنة نوبل على الأهمية العملية لاكتشافه. في عام 1896 ، تم استخدام اسم "الأشعة السينية" لأول مرة. في بعض البلدان ، يبقى الاسم القديم - الأشعة السينية. في روسيا ، بدأ يطلق على الأشعة اسم "الأشعة السينية" بناءً على اقتراح من الطالب ف. ك. رونتجن - أبرام فيدوروفيتش إيفي.

الموقف على مقياس الموجات الكهرومغناطيسية

تتداخل نطاقات طاقة الأشعة السينية وأشعة جاما في نطاق طاقة واسع. كلا النوعين من الإشعاع هما إشعاع كهرومغناطيسي ومتكافئان لنفس طاقة الفوتون. يكمن الاختلاف في المصطلحات في طريقة الحدوث - تنبعث الأشعة السينية بمشاركة الإلكترونات (إما في الذرات أو في الذرات الحرة) ، بينما تنبعث أشعة جاما في عمليات إزالة إثارة النوى الذرية. تمتلك فوتونات الأشعة السينية طاقات من 100 فولت إلى 250 كيلو فولت ، وهو ما يتوافق مع الإشعاع بتردد 3 1016 هرتز إلى 6 1019 هرتز وطول موجي من 0.005 - 10 نانومتر (لا يوجد تعريف مقبول بشكل عام للحد الأدنى من X نطاق الأشعة في مقياس الطول الموجي). تتميز الأشعة السينية اللينة بأقل طاقة فوتونية وتردد إشعاع (وأطول موجة طول موجي) ، بينما تتميز الأشعة السينية الصلبة بأعلى طاقة فوتونية وتردد إشعاع (وأقصر طول موجي).

(صورة بالأشعة السينية (صورة شعاعية) ليد زوجته ، التقطها ف.ك. رونتجن)

)

إيصال

يتم إنتاج الأشعة السينية عن طريق التسارع القوي للجسيمات المشحونة (الإلكترونات بشكل أساسي) أو عن طريق التحولات عالية الطاقة في غلاف الإلكترون للذرات أو الجزيئات. يتم استخدام كلا التأثيرين في أنابيب الأشعة السينية ، حيث يتم تسريع الإلكترونات المنبعثة من الكاثود الساخن (لا تنبعث أشعة سينية ، لأن التسارع منخفض جدًا) وتضرب الأنود ، حيث تتباطأ بشكل حاد (في هذه الحالة ، تنبعث الأشعة السينية: ما يسمى بـ. المساحات الفارغة في القذائف تشغلها إلكترونات أخرى للذرة. في هذه الحالة ، يتم إصدار إشعاع الأشعة السينية بخاصية طاقة معينة لمادة الأنود (الإشعاع المميز ، يتم تحديد الترددات بموجب قانون موزلي:

,

حيث Z هو الرقم الذري لعنصر الأنود ، A و B هما ثوابت لقيمة معينة للعدد الكمي الأساسي n لقذيفة الإلكترون). في الوقت الحاضر ، تصنع الأنودات أساسًا من السيراميك ، والجزء الذي تصطدم فيه الإلكترونات مصنوع من الموليبدينوم. في عملية التسارع والتباطؤ ، يذهب 1٪ فقط من الطاقة الحركية للإلكترون إلى الأشعة السينية ، ويتم تحويل 99٪ من الطاقة إلى حرارة.

يمكن أيضًا الحصول على الأشعة السينية في مسرعات الجسيمات. ما يسمى. يحدث إشعاع السنكروترون عندما تنحرف حزمة من الجسيمات في مجال مغناطيسي ، ونتيجة لذلك تختبر تسارعًا في اتجاه عمودي على حركتها. إشعاع السنكروترون له طيف مستمر بحد أعلى. باستخدام المعلمات المختارة بشكل مناسب (حجم المجال المغناطيسي وطاقة الجسيمات) ، يمكن أيضًا الحصول على الأشعة السينية في طيف الإشعاع السنكروتروني.

تمثيل تخطيطي لأنبوب الأشعة السينية. X - الأشعة السينية ، K - الكاثود ، A - الأنود (يسمى أحيانًا anticathode) ، C - المشتت الحراري ، Uh - جهد فتيل الكاثود ، Ua - تسريع الجهد ، Win - مدخل تبريد الماء ، Wout - منفذ تبريد المياه (انظر x- أنبوب الأشعة).

التفاعل مع المادة

يختلف معامل الانكسار لأي مادة تقريبًا بالنسبة للأشعة السينية قليلاً عن الوحدة. والنتيجة هي عدم وجود مادة يمكن من خلالها صنع عدسة الأشعة السينية. بالإضافة إلى ذلك ، عندما تحدث الأشعة السينية بشكل عمودي على السطح ، فإنها لا تنعكس تقريبًا. على الرغم من ذلك ، في بصريات الأشعة السينية ، تم العثور على طرق لبناء عناصر بصرية للأشعة السينية.

يمكن للأشعة السينية أن تخترق المادة ، وتمتصها المواد المختلفة بشكل مختلف. يعد امتصاص الأشعة السينية أهم خصائصها في التصوير بالأشعة السينية. تنخفض شدة الأشعة السينية أضعافًا مضاعفة اعتمادًا على المسار الذي تنتقل إليه في الطبقة الماصة (I = I0e-kd ، حيث d هي سماكة الطبقة ، والمعامل k يتناسب مع Z3λ3 ، Z هو العدد الذري للعنصر ، λ هو الطول الموجي).

يحدث الامتصاص نتيجة امتصاص ضوئي وتناثر كومبتون:

يُفهم الامتصاص الضوئي على أنه عملية إخراج إلكترون من غلاف الذرة بواسطة فوتون ، مما يتطلب أن تكون طاقة الفوتون أكبر من قيمة دنيا معينة. إذا أخذنا في الاعتبار احتمال فعل الامتصاص اعتمادًا على طاقة الفوتون ، فعند الوصول إلى طاقة معينة ، تزداد (الاحتمالية) بشكل حاد إلى أقصى قيمتها. بالنسبة للطاقات الأعلى ، يتناقص الاحتمال باستمرار. بسبب هذا الاعتماد ، يقال أن هناك حدًا للامتصاص. يشغل إلكترون آخر مكان الإلكترون المطروح أثناء عملية الامتصاص ، بينما ينبعث الإشعاع ذو طاقة الفوتون المنخفضة ، ما يسمى. عملية التألق.

يلعب إشعاع الأشعة السينية دورًا كبيرًا في الطب الحديث ؛ يعود تاريخ اكتشاف الأشعة السينية إلى القرن التاسع عشر.

الأشعة السينية هي موجات كهرومغناطيسية يتم إنتاجها بمشاركة الإلكترونات. مع التسارع القوي للجسيمات المشحونة ، يتم إنشاء أشعة سينية اصطناعية. يمر عبر معدات خاصة:

• مسرعات الجسيمات.

تاريخ الاكتشاف

تم اختراع هذه الأشعة في عام 1895 من قبل العالم الألماني رونتجن: أثناء العمل مع أنبوب أشعة الكاثود ، اكتشف تأثير مضان لسيانيد الباريوم البلاتيني. ثم كان هناك وصف لهذه الأشعة وقدرتها المذهلة على اختراق أنسجة الجسم. بدأت تسمى الأشعة بالأشعة السينية (الأشعة السينية). في وقت لاحق في روسيا بدأوا يطلق عليهم الأشعة السينية.

الأشعة السينية قادرة على اختراق الجدران. لذلك أدرك رونتجن أنه حقق أكبر اكتشاف في مجال الطب. ومنذ ذلك الوقت بدأت تتشكل أقسام منفصلة في العلوم ، مثل الأشعة والأشعة.

الأشعة قادرة على اختراق الأنسجة الرخوة ، لكنها تتأخر ، يتم تحديد طولها من خلال عقبة 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 فيليبر ماسون التفريغ عالي الجهد بين الأقطاب الكهربائية في أنبوب زجاجي. بدأ الغاز الموجود بداخله عند ضغط منخفض في إصدار وهج ضارب إلى الحمرة. أدى ضخ الغاز الزائد من الأنبوب إلى تحلل الوهج إلى سلسلة معقدة من الطبقات المضيئة الفردية ، والتي يعتمد لونها على كمية الغاز.

في عام 1878 ، اقترح ويليام كروكس (الفيزيائي الإنجليزي) أن الفلورة تحدث بسبب تأثير الأشعة على السطح الزجاجي للأنبوب. لكن كل هذه الدراسات لم تُنشر في أي مكان ، لذلك لم يكن رونتجن على علم بمثل هذه الاكتشافات. بعد نشر اكتشافاته عام 1895 في مجلة علمية ، حيث كتب العالم أن جميع الأجسام شفافة تجاه هذه الأشعة ، وإن كانت بدرجة مختلفة جدًا ، أصبح علماء آخرون مهتمين بتجارب مماثلة. أكدوا اختراع رونتجن ، وبدأ المزيد من التطوير والتحسين للأشعة السينية.

نشر فيلهلم رونتجن بنفسه ورقتين علميتين إضافيتين حول موضوع الأشعة السينية في عامي 1896 و 1897 ، وبعد ذلك تولى أنشطة أخرى. وهكذا ، اخترع العديد من العلماء ، لكن رونتجن هو من نشر أوراقًا علمية حول هذا الموضوع.

مبادئ التصوير

يتم تحديد ميزات هذا الإشعاع من خلال طبيعة مظهره. يحدث الإشعاع بسبب موجة كهرومغناطيسية. تشمل خصائصه الرئيسية ما يلي:

1. انعكاس. إذا اصطدمت الموجة بالسطح بشكل عمودي ، فلن تنعكس. في بعض الحالات ، يكون للماس خاصية الانعكاس.
2. القدرة على اختراق الأنسجة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تمر الأشعة عبر الأسطح غير الشفافة من المواد مثل الخشب والورق وما شابه.
3. الامتصاص. يعتمد الامتصاص على كثافة المادة: فكلما كانت أكثر كثافة ، زاد امتصاص الأشعة السينية لها.
4. تتألق بعض المواد ، أي أنها تتوهج. بمجرد توقف الإشعاع ، يختفي الوهج أيضًا. إذا استمر بعد توقف عمل الأشعة ، فإن هذا التأثير يسمى الفسفرة.
5. يمكن للأشعة السينية أن تضيء فيلم فوتوغرافي ، تمامًا مثل الضوء المرئي.
6. إذا مرت الحزمة عبر الهواء ، يحدث التأين في الغلاف الجوي. تسمى هذه الحالة الموصلة للكهرباء ، ويتم تحديدها باستخدام مقياس الجرعات ، الذي يحدد معدل جرعة الإشعاع.

الإشعاع - ضرر وفائدة

عندما تم الاكتشاف ، لم يستطع الفيزيائي رونتجن حتى تخيل مدى خطورة اختراعه. في الأيام الخوالي ، كانت جميع الأجهزة التي تنتج الإشعاع بعيدة عن الكمال ، ونتيجة لذلك ، تم الحصول على جرعات كبيرة من الأشعة المنبعثة. لم يفهم الناس مخاطر هذا الإشعاع. على الرغم من أن بعض العلماء طرحوا حتى ذلك الحين إصدارات حول مخاطر الأشعة السينية.

الأشعة السينية ، التي تخترق الأنسجة ، لها تأثير بيولوجي عليها. وحدة قياس جرعة الإشعاع 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 خلوية
• ظهور الأورام.
• حروق إشعاعية
• مرض الإشعاع.

موانع إجراء فحوصات الأشعة السينية:

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

كيف تعمل الأشعة السينية وأين يتم استخدامها

1. في الطب. يستخدم التشخيص بالأشعة السينية لشفافية الأنسجة الحية من أجل تحديد اضطرابات معينة داخل الجسم. يتم إجراء العلاج بالأشعة السينية للقضاء على تكوينات الورم.
2. في العلم. تم الكشف عن بنية المواد وطبيعة الأشعة السينية. يتم التعامل مع هذه القضايا من خلال علوم مثل الكيمياء والكيمياء الحيوية وعلم البلورات.
3. في الصناعة. للكشف عن الانتهاكات في المنتجات المعدنية.
4. من أجل سلامة السكان. يتم تثبيت حزم الأشعة السينية في المطارات والأماكن العامة الأخرى لمسح الأمتعة.

الاستخدام الطبي للأشعة السينية. تستخدم الأشعة السينية على نطاق واسع في الطب وطب الأسنان للأغراض التالية:

1. لتشخيص الأمراض.
2. لرصد عمليات التمثيل الغذائي.
3. لعلاج العديد من الأمراض.

استخدام الأشعة السينية للأغراض الطبية

بالإضافة إلى الكشف عن كسور العظام ، تستخدم الأشعة السينية على نطاق واسع للأغراض الطبية. يتمثل التطبيق المتخصص للأشعة السينية في 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 سرطان الغدة الدرقية ، مما يساعد الكثير من الناس على التخلص من هذا المرض الرهيب. حاليًا ، لتشخيص الأمراض المعقدة ، يتم توصيل الأشعة السينية بأجهزة الكمبيوتر ، ونتيجة لذلك تظهر أحدث طرق البحث ، مثل التصوير المقطعي المحوري المحوسب.

يوفر هذا الفحص للأطباء صورًا ملونة تُظهر الأعضاء الداخلية للشخص. للكشف عن عمل الأعضاء الداخلية ، يكفي جرعة صغيرة من الإشعاع. تستخدم الأشعة السينية أيضًا على نطاق واسع في العلاج الطبيعي.

الخصائص الأساسية للأشعة السينية

1. القدرة على الاختراق. جميع الأجسام شفافة بالنسبة للأشعة السينية ، ودرجة الشفافية تعتمد على سمك الجسم. بسبب هذه الخاصية ، بدأ استخدام الحزمة في الطب للكشف عن عمل الأعضاء ووجود الكسور والأجسام الغريبة في الجسم.
2. هم قادرون على إحداث توهج لبعض الأشياء. على سبيل المثال ، إذا تم تطبيق الباريوم والبلاتين على الورق المقوى ، فبعد المرور عبر مسح الشعاع ، سوف يتوهج باللون الأصفر المخضر. إذا وضعت يدك بين أنبوب الأشعة السينية والشاشة ، فسوف يتغلغل الضوء في العظام أكثر من النسيج ، وبالتالي ستلمع أنسجة العظام على الشاشة ، وستكون الأنسجة العضلية أقل سطوعًا.
3. العمل على الفيلم. يمكن للأشعة السينية ، مثل الضوء ، أن تغمق الفيلم ، مما يجعل من الممكن تصوير جانب الظل الذي يتم الحصول عليه عند فحص الأشياء بواسطة الأشعة السينية.
4. يمكن للأشعة السينية تأين الغازات. هذا يجعل من الممكن ليس فقط العثور على الأشعة ، ولكن أيضًا للكشف عن شدتها عن طريق قياس تيار التأين في الغاز.
5. لديهم تأثير كيميائي حيوي على جسم الكائنات الحية. بفضل هذه الخاصية ، وجدت الأشعة السينية تطبيقاتها الواسعة في الطب: يمكنها علاج كل من الأمراض الجلدية وأمراض الأعضاء الداخلية. في هذه الحالة ، يتم تحديد جرعة الإشعاع المطلوبة ومدة الأشعة. الاستخدام المطول والمفرط لهذا العلاج ضار للغاية وضار للجسم.

كانت نتيجة استخدام الأشعة السينية هي إنقاذ العديد من الأرواح البشرية. لا تساعد الأشعة السينية في تشخيص المرض في الوقت المناسب فحسب ، بل إن طرق العلاج باستخدام العلاج الإشعاعي تخفف المرضى من مختلف الأمراض ، من فرط نشاط الغدة الدرقية إلى الأورام الخبيثة في أنسجة العظام.

محاضرة

الأشعة السينية

طبيعة الاشعة السينية

الأشعة السينية Bremsstrahlung ، خصائصها الطيفية.

الأشعة السينية المميزة (للمراجعة).

تفاعل إشعاع الأشعة السينية مع المادة.

الأساس المادي لاستخدام الأشعة السينية في الطب.

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

طبيعة الاشعة السينية

الأشعة السينية - موجات كهرومغناطيسية بطول 80 الى 10 - 5 نانومتر. يتم تغطية إشعاع الأشعة السينية طويل الموجة بواسطة الأشعة فوق البنفسجية قصيرة الموجة ، والإشعاع قصير الموجة بإشعاع الموجة الطويلة.

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

ك - الكاثود

1 - شعاع الإلكترون

2- أشعة إكس

أرز. 1. جهاز أنبوب الأشعة السينية.

الأنبوب عبارة عن دورق زجاجي (مع احتمال تفريغ عالي: الضغط فيه حوالي 10-6 مم زئبق) مع قطبين كهربائيين: الأنود A والكاثود K ، حيث يتم تطبيق الجهد العالي U (عدة آلاف من الفولتات). الكاثود هو مصدر للإلكترونات (بسبب ظاهرة الانبعاث الحراري). القطب الموجب عبارة عن قضيب معدني له سطح مائل لتوجيه إشعاع الأشعة السينية الناتج بزاوية إلى محور الأنبوب. وهي مصنوعة من مادة عالية التوصيل للحرارة لإزالة الحرارة المتولدة أثناء القصف الإلكتروني. يوجد على الطرف المشطوف صفيحة مصنوعة من معدن مقاوم للحرارة (على سبيل المثال ، التنجستن).

يرجع التسخين القوي للأنود إلى حقيقة أن العدد الرئيسي من الإلكترونات في حزمة الكاثود ، بعد اصطدامه بالقطب الموجب ، يتعرض لتصادمات عديدة مع ذرات المادة وينقل كمية كبيرة من الطاقة إليها.

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

ملي فولت 2/2 = eU (1)

حيث م ، ه هي كتلة وشحنة الإلكترون ، U هو الجهد المتسارع.

ترجع العمليات المؤدية إلى ظهور أشعة سينية بريمستراهلونج إلى التباطؤ الشديد للإلكترونات في مادة الأنود بواسطة المجال الكهروستاتيكي للنواة الذرية والإلكترونات الذرية.

يمكن تمثيل آلية الأصل على النحو التالي. الإلكترونات المتحركة هي نوع من التيار الذي يشكل مجاله المغناطيسي الخاص. تباطؤ الإلكترون هو انخفاض في القوة الحالية ، وبالتالي تغيير في تحريض المجال المغناطيسي ، مما يؤدي إلى ظهور مجال كهربائي متناوب ، أي ظهور موجة كهرومغناطيسية.

وهكذا ، عندما ينتقل جسيم مشحون إلى مادة ، فإنه يتباطأ ويفقد طاقته وسرعته ويصدر موجات كهرومغناطيسية.

الخصائص الطيفية للأشعة السينية bremsstrahlung .

لذلك ، في حالة تباطؤ الإلكترون في مادة الأنود ، إشعاع bremsstrahlung.

طيف الإشعاع المستمر. السبب في ذلك على النحو التالي.

عندما تتباطأ الإلكترونات ، يكون لكل منها جزء من الطاقة المستخدمة لتسخين الأنود (E 1 \ u003d Q) ، والجزء الآخر لإنشاء فوتون الأشعة السينية (E 2 \ u003d hv) ، وإلا ، eU \ u003d hv + س: النسبة بين هذه الأجزاء عشوائية.

وهكذا ، فإن الطيف المستمر للأشعة السينية يتشكل بسبب تباطؤ العديد من الإلكترونات ، كل منها يبعث hv (h) الكمي للأشعة السينية بقيمة محددة بدقة. قيمة هذا الكم تختلف باختلاف الإلكترونات.اعتماد تدفق طاقة الأشعة السينية على الطول الموجي  ، أي يظهر طيف الأشعة السينية في الشكل 2.

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

إشعاع الموجة القصيرة (القاسي) له قوة اختراق أكبر من الإشعاع طويل الموجة (الناعم). تمتص المادة الإشعاع اللين بقوة أكبر.

من جانب الأطوال الموجية القصيرة ، ينتهي الطيف فجأة عند طول موجي معين  m أنا n. يحدث هذا الطول الموجي القصير عندما يتم تحويل الطاقة التي يكتسبها إلكترون في مجال متسارع بالكامل إلى طاقة فوتون (Q = 0):

eU = hv max = hc / min ،  min = hc / (eU) ، (2)

 دقيقة (نانومتر) = 1.23 / UkV

يعتمد التركيب الطيفي للإشعاع على الجهد على أنبوب الأشعة السينية ؛ مع زيادة الجهد ، تتحول قيمة  m i n نحو أطوال موجية قصيرة (الشكل 2 أ).

عندما تتغير درجة حرارة T من انارة الكاثود ، يزداد انبعاث الإلكترون. وبالتالي ، يزداد التيار I في الأنبوب ، لكن التركيب الطيفي للإشعاع لا يتغير (الشكل 2 ب).

تدفق الطاقة Ф  من bremsstrahlung يتناسب طرديًا مع مربع الجهد U بين الأنود والكاثود ، وقوة التيار I في الأنبوب والعدد الذري Z لمادة الأنود:

Ф = ك زو 2 أنا (3)

حيث k \ u003d 10 -9 W / (V 2 A).

الأشعة السينية المميزة (للتعريف).

تؤدي زيادة الجهد على أنبوب الأشعة السينية إلى حقيقة أنه على خلفية طيف مستمر ، يظهر خط يتوافق مع إشعاع الأشعة السينية المميز. هذا الإشعاع خاص بمادة الأنود.

آلية حدوثه 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 أماكن خالية ، ونتيجة لذلك تنبعث فوتونات من الإشعاع المميز.

تختلف أطياف الأشعة السينية المميزة عن الأطياف البصرية.

- التوحيد.

يرجع توحيد الأطياف المميزة إلى حقيقة أن طبقات الإلكترون الداخلية للذرات المختلفة متشابهة ولا تختلف إلا بقوة بسبب تأثير القوة من النوى ، والتي تزداد مع زيادة عدد العناصر. لذلك ، فإن أطياف الخصائص تتحول نحو الترددات الأعلى مع زيادة الشحنة النووية. تم تأكيد ذلك بشكل تجريبي من قبل موظف في Roentgen - موزلي، الذي قام بقياس ترددات انتقال الأشعة السينية لـ 33 عنصرًا. لقد وضعوا القانون.

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

= أ  (ي - ب) ، (4)

حيث v هو تردد الخط الطيفي ، Z هو الرقم الذري للعنصر المنبعث. أ ، ب ثوابت.

تكمن أهمية قانون موزلي في حقيقة أنه يمكن استخدام هذا الاعتماد لتحديد العدد الذري للعنصر قيد الدراسة بدقة من التردد المقاس لخط الأشعة السينية. لعب هذا دورًا كبيرًا في وضع 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 ، بينما تختلف الأطياف البصرية لهذه المركبات. كانت هذه الميزة لطيف الأشعة السينية للذرة أساس الاسم " الإشعاع المميز".

تفاعل إشعاع الأشعة السينية مع المادة

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

إشعاع الأشعة السينية في المادة يمتصأو يتبدد. في هذه الحالة ، يمكن أن تحدث عمليات مختلفة ، والتي تحددها نسبة طاقة الفوتون بالأشعة السينية hv وطاقة التأين Аu (طاقة التأين Аu هي الطاقة المطلوبة لإزالة الإلكترونات الداخلية من الذرة أو الجزيء).

أ) تشتت متماسك(تشتت إشعاع الموجة الطويلة) يحدث عند العلاقة

بالنسبة للفوتونات ، بسبب التفاعل مع الإلكترونات ، يتغير اتجاه الحركة فقط (الشكل 3 أ) ، لكن الطاقة hv وطول الموجة لا يتغيران (لذلك ، يسمى هذا الانتثار متماسك). نظرًا لأن طاقات الفوتون والذرة لا تتغير ، فإن التشتت المتماسك لا يؤثر على الكائنات البيولوجية ، ولكن عند إنشاء الحماية ضد إشعاع الأشعة السينية ، ينبغي للمرء أن يأخذ في الاعتبار إمكانية تغيير الاتجاه الأساسي للحزمة.

ب) التأثير الكهروضوئيعندما يحدث

في هذه الحالة ، يمكن تحقيق حالتين.

يُمتص الفوتون ويفصل الإلكترون عن الذرة (الشكل 3 ب). يحدث التأين. يكتسب الإلكترون المنفصل الطاقة الحركية: E k \ u003d hv - A و. إذا كانت الطاقة الحركية كبيرة ، فيمكن للإلكترون أن يؤين الذرات المجاورة عن طريق الاصطدام ، مكونًا ذرات جديدة. ثانويالإلكترونات.

يُمتص الفوتون ، لكن طاقته لا تكفي لفصل الإلكترون ، و إثارة ذرة أو جزيء(الشكل 3 ج). يؤدي هذا غالبًا إلى الانبعاث اللاحق للفوتون في منطقة الإشعاع المرئي (تألق الأشعة السينية) ، وفي الأنسجة - إلى تنشيط الجزيئات والتفاعلات الكيميائية الضوئية. يحدث التأثير الكهروضوئي بشكل أساسي على إلكترونات الأغلفة الداخلية للذرات ذات Z.

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

في هذه الحالة ، يتم فصل الإلكترون عن الذرة (تسمى هذه الإلكترونات نكص الإلكترونات), يكتسب بعض الطاقة الحركية E k ، تقل طاقة الفوتون نفسه (الشكل 4 د):

hv = hv " + A و + E k. (5)

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

يمكن للإلكترونات الارتدادية ، إذا كانت لديها طاقة حركية كافية ، أن تؤين الذرات المجاورة عن طريق الاصطدام. وهكذا ، نتيجة للتشتت غير المتماسك ، يتشكل إشعاع ثانوي متناثر بالأشعة السينية وتتأين ذرات المادة.

هذه العمليات (أ ، ب ، ج) يمكن أن تسبب عددًا من العمليات اللاحقة. على سبيل المثال (الشكل ثلاثي الأبعاد) ، إذا تم فصل الإلكترونات أثناء التأثير الكهروضوئي عن الذرة على الأصداف الداخلية ، فيمكن للإلكترونات من المستويات الأعلى أن تنتقل إلى مكانها ، والتي تكون مصحوبة بإشعاع الأشعة السينية المميز الثانوي لهذه المادة. يمكن لفوتونات الإشعاع الثانوي ، التي تتفاعل مع إلكترونات الذرات المجاورة ، أن تسبب بدورها ظواهر ثانوية.

تشتت متماسك

أوه تظل الطاقة والطول الموجي دون تغيير

التأثير الكهروضوئي

يُمتص الفوتون ، ينفصل عن الذرة - التأين

hv \ u003d A و + E إلى

ذرة أ متحمس عند امتصاص الفوتون ، R هو تألق الأشعة السينية

تشتت غير متماسك

hv \ u003d hv "+ A و + E إلى

العمليات الثانوية في التأثير الكهروضوئي

أرز. 3 ـ آليات تفاعل الأشعة السينية مع المادة

الأساس المادي لاستخدام الأشعة السينية في الطب

عندما تسقط الأشعة السينية على الجسم ، فإنها تنعكس قليلاً عن سطحه ، ولكنها تمر بشكل أساسي بعمق ، بينما يتم امتصاصها جزئيًا وتناثرها ، وعبورها جزئيًا.

قانون الضعف.

يتم تخفيف تدفق الأشعة السينية في المادة وفقًا للقانون:

F \ u003d F 0 e -   x (6)

أين  خطي عامل التوهينالتي تعتمد بشكل أساسي على كثافة المادة. إنه يساوي مجموع ثلاثة شروط مقابلة للتشتت المتماسك  1 ، غير المتماسك  2 والتأثير الكهروضوئي  3:

 =  1 +  2 +  3 . (7)

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

الطاقة ، keV	التأثير الكهروضوئي	كومبتون - تأثير

يتمتع معامل التوهين الكتلي ،التي لا تعتمد على كثافة المادة :

 م =  / . (8)

يعتمد معامل التوهين الكتلي على طاقة الفوتون والعدد الذري للمادة الماصة:

 م = ك 3 ع 3. (9)

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

إذا تم وضع جسم غير متجانس في مسار الأشعة السينية وتم وضع شاشة فلورية أمامه ، فإن هذا الجسم ، الذي يمتص الإشعاع ويخففه ، يشكل ظلًا على الشاشة. من خلال طبيعة هذا الظل ، يمكن للمرء أن يحكم على الشكل والكثافة والبنية وفي كثير من الحالات على طبيعة الأجسام. أولئك. يسمح لك الاختلاف الكبير في امتصاص الأنسجة المختلفة للأشعة السينية برؤية صورة الأعضاء الداخلية في إسقاط الظل.

إذا كان العضو قيد الدراسة والأنسجة المحيطة به تضعف بشكل متساوٍ من الأشعة السينية ، يتم استخدام عوامل التباين. لذلك ، على سبيل المثال ، ملء المعدة والأمعاء بكتلة طرية من كبريتات الباريوم (BaSO 4) ، يمكن للمرء أن يرى صورة الظل الخاصة بهم (نسبة معاملات التوهين هي 354).

استخدم في الطب.

في الطب ، يتم استخدام إشعاع الأشعة السينية مع طاقة الفوتون من 60 إلى 100-120 كيلو فولت للتشخيص و 150-200 كيلو فولت في العلاج.

تشخيص الأشعة السينية – التعرف على الأمراض عن طريق إضاءة الجسم بالأشعة السينية.

يتم استخدام تشخيصات الأشعة السينية في العديد من الخيارات الموضحة أدناه.

مع التنظيريقع أنبوب الأشعة خلف المريض. أمامه شاشة فلورية. هناك صورة ظل (موجبة) على الشاشة. في كل حالة على حدة ، يتم اختيار الصلابة المناسبة للإشعاع بحيث يمر عبر الأنسجة الرخوة ، ولكن تمتصه الأنسجة الكثيفة بشكل كافٍ. خلاف ذلك ، يتم الحصول على ظل موحد. على الشاشة ، يظهر القلب والأضلاع مظلمة ، والرئتان خفيفتان.

عند التصوير الشعاعييتم وضع الكائن على شريط يحتوي على فيلم مع مستحلب فوتوغرافي خاص. يتم وضع أنبوب الأشعة السينية فوق الجسم. يعطي التصوير الشعاعي الناتج صورة سلبية ، أي على عكس الصورة التي لوحظت أثناء النقل. في هذه الطريقة ، يكون هناك وضوح أكبر للصورة مما هو عليه في (1) ، لذلك يتم ملاحظة التفاصيل التي يصعب رؤيتها عند الإضاءة.

البديل الواعد لهذه الطريقة هو الأشعة السينية الأشعة المقطعيةو "إصدار الجهاز" - الكمبيوتر الأشعة المقطعية.

3. مع التنظير الفلوري ،في فيلم صغير الحجم حساس ، يتم إصلاح الصورة من الشاشة الكبيرة. عند المشاهدة ، يتم فحص الصور على عدسة مكبرة خاصة.

العلاج بالأشعة السينية- استخدام الأشعة السينية لتدمير الأورام الخبيثة.

التأثير البيولوجي للإشعاع هو تعطيل النشاط الحيوي ، وخاصة الخلايا التي تتكاثر بسرعة.

التصوير المقطعي المحوسب (CT)

تعتمد طريقة التصوير المقطعي المحوسب بالأشعة السينية على إعادة بناء صورة قسم معين من جسم المريض عن طريق تسجيل عدد كبير من إسقاطات الأشعة السينية لهذا القسم ، والتي يتم إجراؤها بزوايا مختلفة. المعلومات الواردة من المستشعرات التي تسجل هذه الإسقاطات تدخل إلى الكمبيوتر ، والتي وفق برنامج خاص يحسبتوزيع بإحكامحجم العينةفي قسم التحقيق ويعرضه على شاشة العرض. تتميز صورة قسم جسم المريض التي يتم الحصول عليها بهذه الطريقة بوضوح ممتاز ومحتوى معلوماتي عالٍ. البرنامج يسمح لك يزيد تباين الصورةالخامس عشرات وحتى مئات المرات. هذا يوسع القدرات التشخيصية للطريقة.

مصوري الفيديو (أجهزة مع معالجة رقمية للصور بالأشعة السينية) في طب الأسنان الحديث.

في طب الأسنان ، يعتبر الفحص بالأشعة السينية هو طريقة التشخيص الرئيسية. ومع ذلك ، فإن عددًا من الميزات التنظيمية والتقنية التقليدية لتشخيص الأشعة السينية تجعلها غير مريحة تمامًا لكل من عيادات المريض والأسنان. هذا ، أولاً وقبل كل شيء ، حاجة المريض إلى ملامسة الإشعاع المؤين ، والذي غالبًا ما يخلق حملاً إشعاعيًا كبيرًا على الجسم ، كما أنه يحتاج إلى معالجة ضوئية ، وبالتالي الحاجة إلى صور ضوئية ، بما في ذلك منها السامة. هذا ، أخيرًا ، أرشيف ضخم ومجلدات وأظرف ثقيلة بأفلام أشعة إكس.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن المستوى الحالي لتطور طب الأسنان يجعل التقييم الذاتي للأشعة بواسطة العين البشرية غير كافٍ. كما اتضح ، من بين مجموعة متنوعة من ظلال الرمادي الموجودة في صورة الأشعة السينية ، ترى العين 64 فقط.

من الواضح ، للحصول على صورة واضحة ومفصلة للأنسجة الصلبة في نظام dentoalveolar مع الحد الأدنى من التعرض للإشعاع ، هناك حاجة إلى حلول أخرى. أدى البحث إلى إنشاء ما يسمى أنظمة التصوير الشعاعي ، مصوري الفيديو - أنظمة التصوير الشعاعي الرقمي.

بدون تفاصيل فنية ، يكون مبدأ تشغيل هذه الأنظمة على النحو التالي. يدخل إشعاع الأشعة السينية من خلال الكائن ليس على فيلم حساس للضوء ، ولكن على جهاز استشعار خاص داخل الفم (مصفوفة إلكترونية خاصة). يتم إرسال الإشارة المقابلة من المصفوفة إلى جهاز رقمنة (المحول التناظري إلى الرقمي ، ADC) الذي يحولها إلى شكل رقمي ومتصل بالكمبيوتر. يقوم برنامج خاص ببناء صورة بالأشعة السينية على شاشة الكمبيوتر ويسمح لك بمعالجتها وحفظها على وسيط تخزين صلب أو مرن (محرك الأقراص الثابتة والأقراص المرنة) وطباعتها كصورة كملف.

في النظام الرقمي ، تكون صورة الأشعة السينية عبارة عن مجموعة من النقاط التي لها قيم رقمية مختلفة لتدرج الرمادي. يتيح تحسين عرض المعلومات الذي يوفره البرنامج الحصول على إطار مثالي من حيث السطوع والتباين عند جرعة إشعاع منخفضة نسبيًا.

في الأنظمة الحديثة ، التي تم إنشاؤها ، على سبيل المثال ، بواسطة Trophy (فرنسا) أو Schick (الولايات المتحدة الأمريكية) ، يتم استخدام 4096 درجة من درجات اللون الرمادي عند تشكيل إطار ، ويعتمد وقت التعرض على موضوع الدراسة ، وفي المتوسط ​​، جزء من المئات - أعشار ثانيًا ، انخفاض في التعرض للإشعاع بالنسبة للفيلم - يصل إلى 90٪ للأنظمة داخل الفم ، ويصل إلى 70٪ لمصوري الفيديو البانورامي.

عند معالجة الصور ، يسمح مصوري الفيديو بما يلي:

احصل على صور إيجابية وسلبية ، وصور ملونة زائفة ، وصور منقوشة.

قم بزيادة التباين وتكبير منطقة الاهتمام في الصورة.

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

في علاج جذور الأسنان ، حدد طول القناة لأي انحناء ، وفي الجراحة ، حدد حجم الزرعة بدقة 0.1 مم.

يسمح لك نظام الكشف عن تسوس الأسنان الفريد مع عناصر الذكاء الاصطناعي أثناء تحليل الصورة باكتشاف التسوس في مرحلة البقع وتسوس الجذور والتسوس المخفي.

تشير "F" في الصيغة (3) إلى النطاق الكامل لأطوال الموجات المشعة وغالبًا ما يشار إليها باسم "تدفق الطاقة المتكامل".