विशेषता एक्स-रे विकिरण: विवरण, क्रिया, विशेषताएं। मनुष्यों पर एक्स-रे विकिरण का प्रभाव एक्स-रे विकिरण और चिकित्सा में इसका उपयोग

एक्स-रे एक प्रकार का उच्च-ऊर्जा विद्युत चुम्बकीय विकिरण है। इसका उपयोग चिकित्सा की विभिन्न शाखाओं में सक्रिय रूप से किया जाता है।

एक्स-रे विद्युत चुम्बकीय तरंगें हैं जिनकी विद्युत चुम्बकीय तरंग पैमाने पर फोटॉन ऊर्जा पराबैंगनी विकिरण और गामा विकिरण (~10 eV से ~1 MeV तक) के बीच होती है, जो ~10^3 से ~10^−2 एंगस्ट्रॉम (से) की तरंग दैर्ध्य से मेल खाती है ~10^−7 से ~10^−12 मीटर)। अर्थात्, यह दृश्य प्रकाश की तुलना में अतुलनीय रूप से कठिन विकिरण है, जो पराबैंगनी और अवरक्त ("थर्मल") किरणों के बीच इस पैमाने पर होता है।

एक्स-रे और गामा विकिरण के बीच की सीमा को सशर्त रूप से प्रतिष्ठित किया जाता है: उनकी सीमाएं प्रतिच्छेद करती हैं, गामा किरणों में 1 केवी की ऊर्जा हो सकती है। वे मूल में भिन्न हैं: गामा किरणें परमाणु नाभिक में होने वाली प्रक्रियाओं के दौरान उत्सर्जित होती हैं, जबकि एक्स-रे इलेक्ट्रॉनों (मुक्त और परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन कोश में स्थित दोनों) से जुड़ी प्रक्रियाओं के दौरान उत्सर्जित होती हैं। साथ ही, फोटॉन से यह निर्धारित करना असंभव है कि यह किस प्रक्रिया के दौरान उत्पन्न हुआ, यानी, एक्स-रे और गामा श्रेणियों में विभाजन काफी हद तक मनमाना है।

एक्स-रे रेंज को "सॉफ्ट एक्स-रे" और "हार्ड" में विभाजित किया गया है। उनके बीच की सीमा 2 एंगस्ट्रॉम की तरंग दैर्ध्य और 6 केवी ऊर्जा पर स्थित है।

एक्स-रे जनरेटर एक ट्यूब है जिसमें एक वैक्यूम बनाया जाता है। वहां इलेक्ट्रोड स्थित हैं - एक कैथोड, जिस पर एक नकारात्मक चार्ज लगाया जाता है, और एक सकारात्मक चार्ज किया गया एनोड। उनके बीच वोल्टेज दसियों से सैकड़ों किलोवोल्ट है। एक्स-रे फोटॉन की उत्पत्ति तब होती है जब इलेक्ट्रॉन कैथोड से "टूट जाते हैं" और तेज गति से एनोड की सतह पर दुर्घटनाग्रस्त हो जाते हैं। परिणामी एक्स-रे विकिरण को "ब्रेम्सस्ट्रालंग" कहा जाता है; इसके फोटॉनों की तरंग दैर्ध्य अलग-अलग होती है।

इसी समय, विशिष्ट स्पेक्ट्रम के फोटॉन उत्पन्न होते हैं। एनोड पदार्थ के परमाणुओं में से कुछ इलेक्ट्रॉन उत्तेजित होते हैं, यानी, वे उच्च कक्षाओं में चले जाते हैं, और फिर एक निश्चित तरंग दैर्ध्य के फोटॉन उत्सर्जित करते हुए अपनी सामान्य स्थिति में लौट आते हैं। एक मानक जनरेटर में, दोनों प्रकार के एक्स-रे विकिरण उत्पन्न होते हैं।

खोज का इतिहास

8 नवंबर, 1895 को, जर्मन वैज्ञानिक विल्हेम कॉनराड रोएंटजेन ने पाया कि कुछ पदार्थ "कैथोड किरणों" के संपर्क में आने पर चमकने लगते हैं, यानी कैथोड किरण ट्यूब द्वारा उत्पन्न इलेक्ट्रॉनों की एक धारा। उन्होंने इस घटना को कुछ एक्स-रे के प्रभाव से समझाया - इस विकिरण को अब कई भाषाओं में इसी तरह कहा जाता है। बाद में वी.के. रोएंटजेन ने अपने द्वारा खोजी गई घटना का अध्ययन किया। 22 दिसंबर, 1895 को उन्होंने वुर्जबर्ग विश्वविद्यालय में इस विषय पर एक रिपोर्ट दी।

बाद में पता चला कि एक्स-रे विकिरण पहले भी देखा गया था, लेकिन तब इससे जुड़ी घटनाओं को ज्यादा महत्व नहीं दिया गया। कैथोड रे ट्यूब का आविष्कार बहुत पहले हुआ था, लेकिन वी.के. से पहले। इसके पास की फोटोग्राफिक प्लेटों के काले पड़ने आदि के बारे में एक्स-रे पर किसी ने ज्यादा ध्यान नहीं दिया। घटना. भेदन विकिरण से उत्पन्न खतरा भी अज्ञात था।

प्रकार और शरीर पर उनका प्रभाव

"एक्स-रे" मर्मज्ञ विकिरण का सबसे हल्का प्रकार है। नरम एक्स-रे का अत्यधिक संपर्क पराबैंगनी विकिरण के प्रभाव जैसा दिखता है, लेकिन अधिक गंभीर रूप में। त्वचा पर जलन हो जाती है, लेकिन क्षति अधिक गहरी होती है और यह बहुत धीरे-धीरे ठीक होती है।

हार्ड एक्स-रे एक पूर्ण आयनीकृत विकिरण है जो विकिरण बीमारी का कारण बन सकता है। एक्स-रे क्वांटा मानव शरीर के ऊतकों को बनाने वाले प्रोटीन अणुओं, साथ ही जीनोम के डीएनए अणुओं को तोड़ सकता है। लेकिन भले ही एक्स-रे क्वांटम पानी के अणु को तोड़ देता है, इससे कोई फर्क नहीं पड़ता: इस मामले में, रासायनिक रूप से सक्रिय मुक्त कण एच और ओएच बनते हैं, जो स्वयं प्रोटीन और डीएनए को प्रभावित करने में सक्षम होते हैं। विकिरण बीमारी अधिक गंभीर रूप में होती है, हेमटोपोइएटिक अंग उतना ही अधिक प्रभावित होते हैं।

एक्स-रे में उत्परिवर्तजन और कार्सिनोजेनिक गतिविधि होती है। इसका मतलब यह है कि विकिरण के दौरान कोशिकाओं में सहज उत्परिवर्तन की संभावना बढ़ जाती है, और कभी-कभी स्वस्थ कोशिकाएं कैंसरग्रस्त कोशिकाओं में बदल सकती हैं। घातक ट्यूमर की बढ़ी हुई संभावना एक्स-रे सहित किसी भी विकिरण जोखिम का एक मानक परिणाम है। एक्स-रे सबसे कम खतरनाक प्रकार का मर्मज्ञ विकिरण है, लेकिन फिर भी वे खतरनाक हो सकते हैं।

एक्स-रे विकिरण: अनुप्रयोग और यह कैसे काम करता है

एक्स-रे विकिरण का उपयोग चिकित्सा के साथ-साथ मानव गतिविधि के अन्य क्षेत्रों में भी किया जाता है।

फ्लोरोस्कोपी और कंप्यूटेड टोमोग्राफी

एक्स-रे का सबसे आम उपयोग फ्लोरोस्कोपी है। मानव शरीर का "एक्स-रे" आपको दोनों हड्डियों की एक विस्तृत छवि (वे सबसे स्पष्ट रूप से दिखाई देती हैं) और आंतरिक अंगों की छवियां प्राप्त करने की अनुमति देता है।

एक्स-रे में शरीर के ऊतकों की अलग-अलग पारदर्शिता उनकी रासायनिक संरचना से जुड़ी होती है। हड्डियों की संरचनात्मक विशेषता यह है कि इनमें कैल्शियम और फास्फोरस प्रचुर मात्रा में होते हैं। अन्य ऊतकों में मुख्य रूप से कार्बन, हाइड्रोजन, ऑक्सीजन और नाइट्रोजन होते हैं। फॉस्फोरस परमाणु का वजन ऑक्सीजन परमाणु से लगभग दोगुना होता है, और कैल्शियम परमाणु का वजन 2.5 गुना होता है (कार्बन, नाइट्रोजन और हाइड्रोजन ऑक्सीजन से भी हल्के होते हैं)। इस संबंध में, हड्डियों में एक्स-रे फोटॉन का अवशोषण बहुत अधिक होता है।

द्वि-आयामी "चित्रों" के अलावा, रेडियोग्राफी किसी अंग की त्रि-आयामी छवि बनाना संभव बनाती है: इस प्रकार की रेडियोग्राफी को कंप्यूटेड टोमोग्राफी कहा जाता है। इन उद्देश्यों के लिए, नरम एक्स-रे का उपयोग किया जाता है। एक तस्वीर से प्राप्त विकिरण की मात्रा छोटी है: यह 10 किमी की ऊंचाई पर एक हवाई जहाज में 2 घंटे की उड़ान के दौरान प्राप्त विकिरण के लगभग बराबर है।

एक्स-रे दोष का पता लगाने से आप उत्पादों में छोटे आंतरिक दोषों का पता लगा सकते हैं। यह कठोर एक्स-रे का उपयोग करता है, क्योंकि कई सामग्रियां (उदाहरण के लिए धातु) अपने घटक पदार्थ के उच्च परमाणु द्रव्यमान के कारण खराब "पारदर्शी" होती हैं।

एक्स-रे विवर्तन और एक्स-रे प्रतिदीप्ति विश्लेषण

एक्स-रे में ऐसे गुण होते हैं जो उन्हें व्यक्तिगत परमाणुओं की विस्तार से जांच करने की अनुमति देते हैं। एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण सक्रिय रूप से रसायन विज्ञान (जैव रसायन विज्ञान सहित) और क्रिस्टलोग्राफी में उपयोग किया जाता है। इसके संचालन का सिद्धांत क्रिस्टल या जटिल अणुओं के परमाणुओं पर एक्स-रे का विवर्तन प्रकीर्णन है। एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण का उपयोग करके, डीएनए अणु की संरचना निर्धारित की गई थी।

एक्स-रे प्रतिदीप्ति विश्लेषण आपको किसी पदार्थ की रासायनिक संरचना को शीघ्रता से निर्धारित करने की अनुमति देता है।

रेडियोथेरेपी के कई रूप हैं, लेकिन उन सभी में आयनीकृत विकिरण का उपयोग शामिल है। रेडियोथेरेपी को 2 प्रकारों में विभाजित किया गया है: कणिका और तरंग। कॉर्पसकुलर अल्फा कणों (हीलियम परमाणुओं के नाभिक), बीटा कणों (इलेक्ट्रॉनों), न्यूट्रॉन, प्रोटॉन और भारी आयनों के प्रवाह का उपयोग करता है। तरंग विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम की किरणों - एक्स-रे और गामा का उपयोग करती है।

रेडियोथेरेपी पद्धतियों का उपयोग मुख्य रूप से कैंसर के इलाज के लिए किया जाता है। तथ्य यह है कि विकिरण मुख्य रूप से सक्रिय रूप से विभाजित होने वाली कोशिकाओं को प्रभावित करता है, यही कारण है कि हेमटोपोइएटिक अंगों को इतना नुकसान होता है (उनकी कोशिकाएं लगातार विभाजित हो रही हैं, अधिक से अधिक नई लाल रक्त कोशिकाओं का उत्पादन कर रही हैं)। कैंसर कोशिकाएं भी लगातार विभाजित होती रहती हैं और स्वस्थ ऊतकों की तुलना में विकिरण के प्रति अधिक संवेदनशील होती हैं।

विकिरण के एक स्तर का उपयोग किया जाता है जो स्वस्थ कोशिकाओं पर मध्यम प्रभाव डालते हुए कैंसर कोशिकाओं की गतिविधि को दबा देता है। विकिरण के प्रभाव में, कोशिकाओं का विनाश नहीं होता है, बल्कि उनके जीनोम - डीएनए अणुओं को नुकसान होता है। नष्ट हुए जीनोम वाली कोशिका कुछ समय तक मौजूद रह सकती है, लेकिन अब विभाजित नहीं हो सकती, यानी ट्यूमर का विकास रुक जाता है।

एक्स-रे थेरेपी रेडियोथेरेपी का सबसे हल्का रूप है। तरंग विकिरण कणिका विकिरण की तुलना में नरम है, और एक्स-रे गामा विकिरण की तुलना में नरम हैं।

गर्भावस्था के दौरान

गर्भावस्था के दौरान आयनीकृत विकिरण का प्रयोग खतरनाक है। एक्स-रे उत्परिवर्ती होते हैं और भ्रूण में समस्याएं पैदा कर सकते हैं। एक्स-रे थेरेपी गर्भावस्था के साथ असंगत है: इसका उपयोग केवल तभी किया जा सकता है जब गर्भपात का निर्णय पहले ही लिया जा चुका हो। फ्लोरोस्कोपी पर प्रतिबंध हल्के हैं, लेकिन पहले महीनों में यह भी सख्त वर्जित है।

यदि अत्यंत आवश्यक हो, तो एक्स-रे परीक्षा को चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। लेकिन पहली तिमाही में वे इससे बचने की भी कोशिश करते हैं (यह विधि हाल ही में सामने आई है, और हम पूर्ण निश्चितता के साथ कह सकते हैं कि इसके कोई हानिकारक परिणाम नहीं हैं)।

कम से कम 1 mSv (पुरानी इकाइयों में - 100 mR) की कुल खुराक के संपर्क में आने पर स्पष्ट खतरा उत्पन्न होता है। एक साधारण एक्स-रे (उदाहरण के लिए, फ्लोरोग्राफी से गुजरते समय) के साथ, रोगी को लगभग 50 गुना कम प्राप्त होता है। एक समय में ऐसी खुराक प्राप्त करने के लिए, आपको एक विस्तृत गणना टोमोग्राफी से गुजरना होगा।

यानी, गर्भावस्था के शुरुआती चरण में 1-2 एक्स "एक्स-रे" का तथ्य अपने आप में गंभीर परिणामों का खतरा नहीं है (लेकिन इसे जोखिम में न डालना बेहतर है)।

इससे इलाज

एक्स-रे का उपयोग मुख्य रूप से घातक ट्यूमर के खिलाफ लड़ाई में किया जाता है। यह विधि अच्छी है क्योंकि यह अत्यधिक प्रभावी है: यह ट्यूमर को मार देती है। यह बुरा है क्योंकि स्वस्थ ऊतक थोड़ा बेहतर प्रदर्शन करते हैं और इसके कई दुष्प्रभाव होते हैं। हेमटोपोइएटिक अंग विशेष खतरे में हैं।

व्यवहार में, स्वस्थ ऊतकों पर एक्स-रे के प्रभाव को कम करने के लिए विभिन्न तरीकों का उपयोग किया जाता है। किरणों को एक कोण पर निर्देशित किया जाता है ताकि ट्यूमर उनके चौराहे के क्षेत्र में हो (इसके कारण, ऊर्जा का मुख्य अवशोषण वहीं होता है)। कभी-कभी प्रक्रिया गति में की जाती है: रोगी का शरीर ट्यूमर से गुजरने वाली धुरी के चारों ओर विकिरण स्रोत के सापेक्ष घूमता है। इस मामले में, स्वस्थ ऊतक कभी-कभी ही विकिरण क्षेत्र में होते हैं, और बीमार ऊतक लगातार उजागर होते हैं।

एक्स-रे का उपयोग कुछ आर्थ्रोसिस और इसी तरह की बीमारियों के साथ-साथ त्वचा रोगों के उपचार में भी किया जाता है। इस मामले में, दर्द सिंड्रोम 50-90% कम हो जाता है। चूँकि उपयोग किया जाने वाला विकिरण नरम होता है, ट्यूमर के उपचार में होने वाले दुष्प्रभाव के समान दुष्प्रभाव नहीं देखे जाते हैं।

एक्स-रे विकिरण के गुणों का उपयोग करने वाले उपकरणों के बिना कुछ बीमारियों के आधुनिक चिकित्सा निदान और उपचार की कल्पना नहीं की जा सकती है। एक्स-रे की खोज 100 साल से भी पहले हुई थी, लेकिन अब भी मानव शरीर पर विकिरण के नकारात्मक प्रभाव को कम करने के लिए नई तकनीकों और उपकरणों के निर्माण पर काम जारी है।

एक्स-रे की खोज किसने और कैसे की?

प्राकृतिक परिस्थितियों में, एक्स-रे फ्लक्स दुर्लभ होते हैं और केवल कुछ रेडियोधर्मी आइसोटोप द्वारा उत्सर्जित होते हैं। एक्स-रे या एक्स-रे की खोज 1895 में जर्मन वैज्ञानिक विल्हेम रॉन्टगन ने की थी। यह खोज निर्वात के निकट आने वाली स्थितियों में प्रकाश किरणों के व्यवहार का अध्ययन करने के एक प्रयोग के दौरान संयोग से हुई। प्रयोग में कम दबाव वाली एक कैथोड गैस-डिस्चार्ज ट्यूब और एक फ्लोरोसेंट स्क्रीन शामिल थी, जो हर बार ट्यूब के चालू होते ही चमकने लगती थी।

अजीब प्रभाव में रुचि रखते हुए, रोएंटजेन ने अध्ययनों की एक श्रृंखला आयोजित की जिसमें दिखाया गया कि परिणामी विकिरण, आंखों के लिए अदृश्य, विभिन्न बाधाओं के माध्यम से घुसने में सक्षम है: कागज, लकड़ी, कांच, कुछ धातुएं और यहां तक ​​​​कि मानव शरीर के माध्यम से भी। जो कुछ हो रहा है उसकी प्रकृति की समझ की कमी के बावजूद, क्या ऐसी घटना अज्ञात कणों या तरंगों की धारा के उत्पन्न होने के कारण होती है, निम्नलिखित पैटर्न नोट किया गया था - विकिरण आसानी से शरीर के कोमल ऊतकों से होकर गुजरता है, और कठोर जीवित ऊतकों और निर्जीव पदार्थों के माध्यम से बहुत कठिन।

रोएंटजेन इस घटना का अध्ययन करने वाले पहले व्यक्ति नहीं थे। 19वीं शताब्दी के मध्य में, फ्रांसीसी एंटोनी मेसन और अंग्रेज विलियम क्रुक्स द्वारा इसी तरह की संभावनाओं की खोज की गई थी। हालाँकि, यह रोएंटजेन ही थे जिन्होंने सबसे पहले कैथोड ट्यूब और एक संकेतक का आविष्कार किया था जिसका उपयोग चिकित्सा में किया जा सकता था। वह वैज्ञानिक कार्य प्रकाशित करने वाले पहले व्यक्ति थे, जिसने उन्हें भौतिकविदों के बीच पहले नोबेल पुरस्कार विजेता का खिताब दिलाया।

1901 में, तीन वैज्ञानिकों के बीच एक उपयोगी सहयोग शुरू हुआ, जो रेडियोलॉजी और रेडियोलॉजी के संस्थापक पिता बने।

एक्स-रे के गुण

एक्स-रे विद्युत चुम्बकीय विकिरण के सामान्य स्पेक्ट्रम का एक घटक हैं। तरंग दैर्ध्य गामा और पराबैंगनी किरणों के बीच होता है। एक्स-रे में सभी सामान्य तरंग गुण होते हैं:

• विवर्तन;
• अपवर्तन;
• दखल अंदाजी;
• प्रसार की गति (यह प्रकाश के बराबर है)।

एक्स-रे का प्रवाह कृत्रिम रूप से उत्पन्न करने के लिए, विशेष उपकरणों का उपयोग किया जाता है - एक्स-रे ट्यूब। एक्स-रे विकिरण गर्म एनोड से वाष्पित होने वाले पदार्थों के साथ टंगस्टन से तेज इलेक्ट्रॉनों के संपर्क के कारण होता है। अंतःक्रिया की पृष्ठभूमि के विरुद्ध, कम लंबाई की विद्युत चुम्बकीय तरंगें दिखाई देती हैं, जो 100 से 0.01 एनएम के स्पेक्ट्रम में और 100-0.1 MeV की ऊर्जा सीमा में स्थित होती हैं। यदि किरणों की तरंग दैर्ध्य 0.2 एनएम से कम है, तो यह कठोर विकिरण है; यदि तरंग दैर्ध्य इस मान से अधिक है, तो उन्हें नरम एक्स-रे कहा जाता है।

गौरतलब है कि इलेक्ट्रॉनों और एनोड पदार्थ के संपर्क से उत्पन्न होने वाली गतिज ऊर्जा 99% ऊष्मा ऊर्जा में परिवर्तित होती है और केवल 1% एक्स-रे में परिवर्तित होती है।

एक्स-रे विकिरण - ब्रेम्सस्ट्रालंग और विशेषता

एक्स-विकिरण दो प्रकार की किरणों का सुपरपोजिशन है - ब्रेम्सस्ट्रालंग और विशेषता। वे एक साथ ट्यूब में उत्पन्न होते हैं। इसलिए, एक्स-रे विकिरण और प्रत्येक विशिष्ट एक्स-रे ट्यूब की विशेषताएं - इसका विकिरण स्पेक्ट्रम - इन संकेतकों पर निर्भर करते हैं और उनके ओवरलैप का प्रतिनिधित्व करते हैं।

ब्रेम्सस्ट्रालंग या निरंतर एक्स-रे टंगस्टन फिलामेंट से वाष्पित इलेक्ट्रॉनों के मंदी का परिणाम हैं।

एक्स-रे ट्यूब के एनोड के पदार्थ के परमाणुओं के पुनर्गठन के समय विशेषता या रेखा एक्स-रे किरणें बनती हैं। विशिष्ट किरणों की तरंग दैर्ध्य सीधे ट्यूब के एनोड बनाने के लिए उपयोग किए जाने वाले रासायनिक तत्व की परमाणु संख्या पर निर्भर करती है।

एक्स-रे के सूचीबद्ध गुण उन्हें व्यवहार में उपयोग करने की अनुमति देते हैं:

• सामान्य आँखों के लिए अदृश्यता;
• जीवित ऊतकों और निर्जीव सामग्रियों के माध्यम से उच्च प्रवेश क्षमता जो दृश्यमान स्पेक्ट्रम की किरणों को प्रसारित नहीं करती है;
• आणविक संरचनाओं पर आयनीकरण प्रभाव।

एक्स-रे इमेजिंग के सिद्धांत

एक्स-रे का गुण, जिस पर इमेजिंग आधारित है, कुछ पदार्थों को या तो विघटित करने या चमक पैदा करने की क्षमता है।

एक्स-रे विकिरण से कैडमियम और जिंक सल्फाइड में एक फ्लोरोसेंट चमक पैदा होती है - हरा, और कैल्शियम टंगस्टेट में - नीला। इस गुण का उपयोग मेडिकल एक्स-रे इमेजिंग तकनीकों में किया जाता है और यह एक्स-रे स्क्रीन की कार्यक्षमता को भी बढ़ाता है।

प्रकाश-संवेदनशील सिल्वर हैलाइड सामग्री (एक्सपोज़र) पर एक्स-रे का फोटोकैमिकल प्रभाव निदान की अनुमति देता है - एक्स-रे तस्वीरें लेना। इस गुण का उपयोग एक्स-रे कक्ष में प्रयोगशाला सहायकों द्वारा प्राप्त कुल खुराक को मापते समय भी किया जाता है। बॉडी डोसीमीटर में विशेष संवेदनशील टेप और संकेतक होते हैं। एक्स-रे विकिरण का आयनीकरण प्रभाव परिणामी एक्स-रे की गुणात्मक विशेषताओं को निर्धारित करना संभव बनाता है।

पारंपरिक एक्स-रे से विकिरण के एक बार संपर्क में आने से कैंसर का खतरा केवल 0.001% बढ़ जाता है।

वे क्षेत्र जहां एक्स-रे का उपयोग किया जाता है

निम्नलिखित उद्योगों में एक्स-रे के उपयोग की अनुमति है:

1. सुरक्षा। हवाई अड्डों, सीमा शुल्क या भीड़-भाड़ वाले स्थानों पर खतरनाक और निषिद्ध वस्तुओं का पता लगाने के लिए स्थिर और पोर्टेबल उपकरण।
2. रासायनिक उद्योग, धातु विज्ञान, पुरातत्व, वास्तुकला, निर्माण, बहाली कार्य - दोषों का पता लगाने और पदार्थों का रासायनिक विश्लेषण करने के लिए।
3. खगोल विज्ञान. एक्स-रे दूरबीनों का उपयोग करके ब्रह्मांडीय पिंडों और घटनाओं का निरीक्षण करने में मदद करता है।
4. सैन्य उद्योग. लेजर हथियार विकसित करना।

एक्स-रे विकिरण का मुख्य अनुप्रयोग चिकित्सा क्षेत्र में होता है। आज, मेडिकल रेडियोलॉजी के अनुभाग में शामिल हैं: रेडियोडायग्नोसिस, रेडियोथेरेपी (एक्स-रे थेरेपी), रेडियोसर्जरी। मेडिकल विश्वविद्यालय अत्यधिक विशिष्ट विशेषज्ञों - रेडियोलॉजिस्ट को स्नातक करते हैं।

एक्स-विकिरण - हानि और लाभ, शरीर पर प्रभाव

एक्स-रे की उच्च भेदन शक्ति और आयनीकरण प्रभाव कोशिका डीएनए की संरचना में परिवर्तन का कारण बन सकता है, और इसलिए मनुष्यों के लिए खतरा पैदा कर सकता है। एक्स-रे से होने वाला नुकसान सीधे प्राप्त विकिरण खुराक के समानुपाती होता है। विभिन्न अंग अलग-अलग डिग्री तक विकिरण पर प्रतिक्रिया करते हैं। सबसे अधिक संवेदनशील में शामिल हैं:

• अस्थि मज्जा और अस्थि ऊतक;
• आँख का लेंस;
• थायराइड;
• स्तन और प्रजनन ग्रंथियाँ;
• फेफड़े के ऊतक।

एक्स-रे विकिरण का अनियंत्रित उपयोग प्रतिवर्ती और अपरिवर्तनीय विकृति का कारण बन सकता है।

एक्स-रे विकिरण के परिणाम:

• अस्थि मज्जा को नुकसान और हेमटोपोइएटिक प्रणाली की विकृति की घटना - एरिथ्रोसाइटोपेनिया, थ्रोम्बोसाइटोपेनिया, ल्यूकेमिया;
• लेंस को नुकसान, जिसके बाद मोतियाबिंद का विकास होता है;
• सेलुलर उत्परिवर्तन जो विरासत में मिले हैं;
• कैंसर का विकास;
• विकिरण जलन प्राप्त करना;
• विकिरण बीमारी का विकास.

महत्वपूर्ण! रेडियोधर्मी पदार्थों के विपरीत, एक्स-रे शरीर के ऊतकों में जमा नहीं होते हैं, जिसका अर्थ है कि एक्स-रे को शरीर से निकालने की आवश्यकता नहीं होती है। चिकित्सा उपकरण बंद होने पर एक्स-रे विकिरण का हानिकारक प्रभाव समाप्त हो जाता है।

चिकित्सा में एक्स-रे विकिरण का उपयोग न केवल निदान (आघात विज्ञान, दंत चिकित्सा) के लिए, बल्कि चिकित्सीय उद्देश्यों के लिए भी अनुमत है:

• छोटी खुराक में एक्स-रे जीवित कोशिकाओं और ऊतकों में चयापचय को उत्तेजित करते हैं;
• ऑन्कोलॉजिकल और सौम्य नियोप्लाज्म के उपचार के लिए कुछ सीमित खुराक का उपयोग किया जाता है।

एक्स-रे का उपयोग करके विकृति का निदान करने की विधियाँ

रेडियोडायग्नोस्टिक्स में निम्नलिखित तकनीकें शामिल हैं:

1. फ्लोरोस्कोपी एक अध्ययन है जिसके दौरान वास्तविक समय में एक फ्लोरोसेंट स्क्रीन पर एक छवि प्राप्त की जाती है। वास्तविक समय में शरीर के अंग की छवि के क्लासिक अधिग्रहण के साथ, आज एक्स-रे टेलीविजन ट्रांसिल्युमिनेशन तकनीकें हैं - छवि को फ्लोरोसेंट स्क्रीन से दूसरे कमरे में स्थित टेलीविजन मॉनिटर में स्थानांतरित किया जाता है। परिणामी छवि को संसाधित करने, उसके बाद उसे स्क्रीन से कागज पर स्थानांतरित करने के लिए कई डिजिटल तरीके विकसित किए गए हैं।
2. फ्लोरोग्राफी छाती के अंगों की जांच करने का सबसे सस्ता तरीका है, जिसमें 7x7 सेमी की कम-स्केल छवि लेना शामिल है। त्रुटि की संभावना के बावजूद, यह जनसंख्या की सामूहिक वार्षिक परीक्षा आयोजित करने का एकमात्र तरीका है। विधि खतरनाक नहीं है और शरीर से प्राप्त विकिरण खुराक को हटाने की आवश्यकता नहीं है।
3. रेडियोग्राफी किसी अंग के आकार, उसकी स्थिति या स्वर को स्पष्ट करने के लिए फिल्म या कागज पर एक सारांश छवि का उत्पादन है। इसका उपयोग क्रमाकुंचन और श्लेष्म झिल्ली की स्थिति का आकलन करने के लिए किया जा सकता है। यदि कोई विकल्प है, तो आधुनिक एक्स-रे उपकरणों के बीच प्राथमिकता न तो डिजिटल उपकरणों को दी जानी चाहिए, जहां एक्स-रे प्रवाह पुराने उपकरणों की तुलना में अधिक हो सकता है, बल्कि सीधे फ्लैट अर्धचालक के साथ कम खुराक वाले एक्स-रे उपकरणों को दिया जाना चाहिए। डिटेक्टर। वे आपको शरीर पर भार को 4 गुना कम करने की अनुमति देते हैं।
4. कंप्यूटेड एक्स-रे टोमोग्राफी एक ऐसी तकनीक है जो किसी चयनित अंग के अनुभागों की छवियों की आवश्यक संख्या प्राप्त करने के लिए एक्स-रे का उपयोग करती है। आधुनिक सीटी उपकरणों की कई किस्मों में से, कम खुराक वाले उच्च-रिज़ॉल्यूशन वाले कंप्यूटेड टोमोग्राफ का उपयोग बार-बार किए गए अध्ययनों की एक श्रृंखला के लिए किया जाता है।

रेडियोथेरेपी

एक्स-रे थेरेपी एक स्थानीय उपचार पद्धति है। अधिकतर, इस विधि का उपयोग कैंसर कोशिकाओं को नष्ट करने के लिए किया जाता है। चूँकि प्रभाव सर्जिकल हटाने के बराबर होता है, इसलिए इस उपचार पद्धति को अक्सर रेडियोसर्जरी कहा जाता है।

आज, एक्स-रे उपचार निम्नलिखित तरीकों से किया जाता है:

1. बाहरी (प्रोटॉन थेरेपी) - एक विकिरण किरण रोगी के शरीर में बाहर से प्रवेश करती है।
2. आंतरिक (ब्रैकीथेरेपी) - रेडियोधर्मी कैप्सूल को शरीर में प्रत्यारोपित करके, उन्हें कैंसर ट्यूमर के करीब रखकर उपयोग किया जाता है। उपचार की इस पद्धति का नुकसान यह है कि जब तक कैप्सूल शरीर से बाहर नहीं निकल जाता, तब तक रोगी को अलग रखना पड़ता है।

ये विधियां सौम्य हैं और कुछ मामलों में इनका उपयोग कीमोथेरेपी से बेहतर है। यह लोकप्रियता इस तथ्य के कारण है कि किरणें जमा नहीं होती हैं और उन्हें शरीर से निकालने की आवश्यकता नहीं होती है; अन्य कोशिकाओं और ऊतकों को प्रभावित किए बिना, उनका चयनात्मक प्रभाव होता है।

एक्स-रे के लिए सुरक्षित जोखिम सीमा

अनुमेय वार्षिक जोखिम के मानदंड के इस संकेतक का अपना नाम है - आनुवंशिक रूप से महत्वपूर्ण समकक्ष खुराक (जीएसडी)। इस सूचक में स्पष्ट मात्रात्मक मान नहीं हैं।

1. यह सूचक रोगी की उम्र और भविष्य में बच्चे पैदा करने की इच्छा पर निर्भर करता है।
2. यह इस बात पर निर्भर करता है कि किन अंगों की जांच या इलाज किया गया।
3. जीजेडडी उस क्षेत्र में प्राकृतिक रेडियोधर्मी पृष्ठभूमि के स्तर से प्रभावित होता है जहां कोई व्यक्ति रहता है।

आज निम्नलिखित औसत GZD मानक प्रभावी हैं:

• चिकित्सीय स्रोतों को छोड़कर, और प्राकृतिक पृष्ठभूमि विकिरण को ध्यान में रखे बिना, सभी स्रोतों से जोखिम का स्तर - प्रति वर्ष 167 एमआरईएम;
• वार्षिक चिकित्सा परीक्षण का मानदंड प्रति वर्ष 100 mrem से अधिक नहीं है;
• कुल सुरक्षित मूल्य 392 एमआरईएम प्रति वर्ष है।

एक्स-रे विकिरण को शरीर से निकालने की आवश्यकता नहीं होती है, और यह केवल तीव्र और लंबे समय तक संपर्क में रहने की स्थिति में ही खतरनाक होता है। आधुनिक चिकित्सा उपकरण छोटी अवधि के कम ऊर्जा विकिरण का उपयोग करते हैं, इसलिए इसका उपयोग अपेक्षाकृत हानिरहित माना जाता है।

रेडियोलॉजी रेडियोलॉजी की एक शाखा है जो इस बीमारी के परिणामस्वरूप जानवरों और मनुष्यों के शरीर पर एक्स-रे विकिरण के प्रभाव, उनके उपचार और रोकथाम के साथ-साथ एक्स-रे (एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स) का उपयोग करके विभिन्न विकृति के निदान के तरीकों का अध्ययन करती है। . एक विशिष्ट एक्स-रे डायग्नोस्टिक उपकरण में एक बिजली आपूर्ति उपकरण (ट्रांसफार्मर), एक उच्च-वोल्टेज रेक्टिफायर शामिल होता है जो विद्युत नेटवर्क से प्रत्यावर्ती धारा को प्रत्यक्ष धारा में परिवर्तित करता है, एक नियंत्रण कक्ष, एक स्टैंड और एक एक्स-रे ट्यूब।

एक्स-रे एक प्रकार के विद्युत चुम्बकीय दोलन हैं जो एनोड पदार्थ के परमाणुओं के साथ टकराव के समय त्वरित इलेक्ट्रॉनों के तेज मंदी के दौरान एक्स-रे ट्यूब में बनते हैं। वर्तमान में, आम तौर पर स्वीकृत दृष्टिकोण यह है कि एक्स-रे, उनकी भौतिक प्रकृति से, उज्ज्वल ऊर्जा के प्रकारों में से एक है, जिसके स्पेक्ट्रम में रेडियो तरंगें, अवरक्त किरणें, दृश्य प्रकाश, पराबैंगनी किरणें और रेडियोधर्मी गामा किरणें भी शामिल हैं। तत्व. एक्स-रे विकिरण को इसके सबसे छोटे कणों - क्वांटा या फोटॉन के संग्रह के रूप में वर्णित किया जा सकता है।

चावल। 1 - मोबाइल एक्स-रे यूनिट:

ए - एक्स-रे ट्यूब;
बी - बिजली आपूर्ति उपकरण;
बी - समायोज्य तिपाई।

चावल। 2 - एक्स-रे मशीन नियंत्रण कक्ष (मैकेनिकल - बाईं ओर और इलेक्ट्रॉनिक - दाईं ओर):

ए - एक्सपोज़र और कठोरता को समायोजित करने के लिए पैनल;
बी - उच्च वोल्टेज आपूर्ति बटन।

चावल। 3 - एक विशिष्ट एक्स-रे मशीन का ब्लॉक आरेख

1 - नेटवर्क;
2 - ऑटोट्रांसफॉर्मर;
3 - स्टेप-अप ट्रांसफार्मर;
4 - एक्स-रे ट्यूब;
5 - एनोड;
6 - कैथोड;
7 - स्टेप-डाउन ट्रांसफार्मर।

एक्स-रे उत्पादन का तंत्र

एनोड पदार्थ के साथ त्वरित इलेक्ट्रॉनों की धारा के टकराने के समय एक्स-रे बनते हैं। जब इलेक्ट्रॉन किसी लक्ष्य के साथ संपर्क करते हैं, तो उनकी 99% गतिज ऊर्जा तापीय ऊर्जा में और केवल 1% एक्स-रे विकिरण में परिवर्तित हो जाती है।

एक्स-रे ट्यूब में एक ग्लास सिलेंडर होता है जिसमें 2 इलेक्ट्रोड सोल्डर होते हैं: एक कैथोड और एक एनोड। हवा को कांच के गुब्बारे से बाहर पंप किया गया है: कैथोड से एनोड तक इलेक्ट्रॉनों की आवाजाही केवल सापेक्ष वैक्यूम (10 -7 -10 -8 मिमी एचजी) की स्थितियों के तहत संभव है। कैथोड में एक फिलामेंट होता है, जो कसकर मुड़ा हुआ टंगस्टन सर्पिल होता है। जब विद्युत धारा को फिलामेंट पर लागू किया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन होता है, जिसमें इलेक्ट्रॉन फिलामेंट से अलग हो जाते हैं और कैथोड के पास एक इलेक्ट्रॉन बादल बनाते हैं। यह बादल कैथोड के फोकसिंग कप पर केंद्रित है, जो इलेक्ट्रॉन गति की दिशा निर्धारित करता है। कप कैथोड में एक छोटा सा गड्ढा है। एनोड में, बदले में, एक टंगस्टन धातु की प्लेट होती है जिस पर इलेक्ट्रॉन केंद्रित होते हैं - यहीं पर एक्स-रे उत्पन्न होते हैं।

चावल। 4 - एक्स-रे ट्यूब डिवाइस:

ए - कैथोड;
बी - एनोड;
बी - टंगस्टन फिलामेंट;
जी - कैथोड का फोकसिंग कप;
डी - त्वरित इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह;
ई - टंगस्टन लक्ष्य;
एफ - ग्लास फ्लास्क;
जेड - बेरिलियम से बनी खिड़की;
और - गठित एक्स-रे;
के - एल्यूमीनियम फिल्टर।

इलेक्ट्रॉनिक ट्यूब से 2 ट्रांसफार्मर जुड़े हुए हैं: एक स्टेप-डाउन और एक स्टेप-अप। एक स्टेप-डाउन ट्रांसफार्मर कम वोल्टेज (5-15 वोल्ट) के साथ टंगस्टन कॉइल को गर्म करता है, जिसके परिणामस्वरूप इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन होता है। एक स्टेप-अप, या हाई-वोल्टेज, ट्रांसफार्मर सीधे कैथोड और एनोड में फिट होता है, जिन्हें 20-140 किलोवोल्ट के वोल्टेज के साथ आपूर्ति की जाती है। दोनों ट्रांसफार्मर एक्स-रे मशीन के हाई-वोल्टेज ब्लॉक में रखे गए हैं, जो ट्रांसफार्मर तेल से भरा हुआ है, जो ट्रांसफार्मर की शीतलन और उनके विश्वसनीय इन्सुलेशन को सुनिश्चित करता है।

स्टेप-डाउन ट्रांसफार्मर का उपयोग करके एक इलेक्ट्रॉन बादल बनने के बाद, स्टेप-अप ट्रांसफार्मर को चालू किया जाता है, और विद्युत सर्किट के दोनों ध्रुवों पर एक उच्च-वोल्टेज वोल्टेज लागू किया जाता है: एनोड के लिए एक सकारात्मक पल्स, और एक नकारात्मक पल्स कैथोड को. नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए इलेक्ट्रॉनों को नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए कैथोड से खदेड़ दिया जाता है और सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए एनोड की ओर प्रवृत्त होते हैं - इस संभावित अंतर के कारण, गति की एक उच्च गति प्राप्त होती है - 100 हजार किमी / सेकंड। इस गति से, इलेक्ट्रॉन एनोड की टंगस्टन प्लेट पर बमबारी करते हैं, एक विद्युत सर्किट को पूरा करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप एक्स-रे और थर्मल ऊर्जा उत्पन्न होती है।

एक्स-रे विकिरण को ब्रेम्सस्ट्रालंग और विशेषता में विभाजित किया गया है। टंगस्टन हेलिक्स द्वारा उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों की गति में तेज मंदी के कारण ब्रेम्सस्ट्रालंग होता है। परमाणुओं के इलेक्ट्रॉनिक कोशों के पुनर्गठन के समय विशिष्ट विकिरण होता है। ये दोनों प्रकार एनोड पदार्थ के परमाणुओं के साथ त्वरित इलेक्ट्रॉनों के टकराव के समय एक्स-रे ट्यूब में बनते हैं। एक्स-रे ट्यूब का उत्सर्जन स्पेक्ट्रम ब्रेम्सस्ट्रालंग और विशिष्ट एक्स-रे का सुपरपोजिशन है।

चावल। 5 - ब्रेम्सस्ट्रालंग एक्स-रे विकिरण के निर्माण का सिद्धांत।
चावल। 6 - विशिष्ट एक्स-रे विकिरण के निर्माण का सिद्धांत।

एक्स-रे विकिरण के मूल गुण

1. एक्स-रे आंखों के लिए अदृश्य हैं।
2. एक्स-रे विकिरण में जीवित जीव के अंगों और ऊतकों के साथ-साथ निर्जीव प्रकृति की घनी संरचनाओं के माध्यम से प्रवेश करने की एक बड़ी क्षमता होती है जो दृश्य प्रकाश किरणों को प्रसारित नहीं करती है।
3. एक्स-रे के कारण कुछ रासायनिक यौगिक चमकने लगते हैं, जिन्हें प्रतिदीप्ति कहते हैं।

• जिंक और कैडमियम सल्फाइड फ्लोरोसेंट पीला-हरा,
• कैल्शियम टंगस्टेट क्रिस्टल बैंगनी-नीले रंग के होते हैं।

एक्स-रे में एक फोटोकैमिकल प्रभाव होता है: वे हैलोजन के साथ चांदी के यौगिकों को विघटित करते हैं और फोटोग्राफिक परतों को काला कर देते हैं, जिससे एक्स-रे पर एक छवि बनती है।

एक्स-रे अपनी ऊर्जा को पर्यावरण के परमाणुओं और अणुओं में स्थानांतरित करते हैं, जहां से वे गुजरते हैं, एक आयनीकरण प्रभाव प्रदर्शित करते हैं।

एक्स-रे विकिरण का विकिरणित अंगों और ऊतकों में एक स्पष्ट जैविक प्रभाव होता है: छोटी खुराक में यह चयापचय को उत्तेजित करता है, बड़ी खुराक में यह विकिरण चोटों के विकास के साथ-साथ तीव्र विकिरण बीमारी का कारण बन सकता है। यह जैविक गुण ट्यूमर और कुछ गैर-ट्यूमर रोगों के उपचार के लिए एक्स-रे विकिरण के उपयोग की अनुमति देता है।

विद्युतचुम्बकीय कंपन पैमाना

एक्स-रे में एक विशिष्ट तरंग दैर्ध्य और कंपन आवृत्ति होती है। तरंग दैर्ध्य (λ) और दोलन आवृत्ति (ν) संबंध से संबंधित हैं: λ ν = c, जहां c प्रकाश की गति है, जो प्रति सेकंड 300,000 किमी तक होती है। एक्स-रे की ऊर्जा सूत्र E = h ν द्वारा निर्धारित की जाती है, जहां h प्लैंक स्थिरांक है, जो 6.626 10 -34 J⋅s के बराबर एक सार्वभौमिक स्थिरांक है। किरणों की तरंग दैर्ध्य (λ) उनकी ऊर्जा (E) से इस अनुपात से संबंधित है: λ = 12.4 / E.

एक्स-रे विकिरण तरंग दैर्ध्य (तालिका देखें) और क्वांटम ऊर्जा में अन्य प्रकार के विद्युत चुम्बकीय दोलनों से भिन्न होता है। तरंग दैर्ध्य जितनी छोटी होगी, उसकी आवृत्ति, ऊर्जा और भेदन शक्ति उतनी ही अधिक होगी। एक्स-रे तरंगदैर्घ्य सीमा में है

. एक्स-रे विकिरण की तरंग दैर्ध्य को बदलकर, इसकी भेदन क्षमता को समायोजित किया जा सकता है। एक्स-रे की तरंग दैर्ध्य बहुत कम होती है लेकिन दोलन आवृत्ति उच्च होती है और इसलिए यह मानव आंखों के लिए अदृश्य होती है। अपनी विशाल ऊर्जा के कारण, क्वांटा में बड़ी मर्मज्ञ शक्ति होती है, जो मुख्य गुणों में से एक है जो चिकित्सा और अन्य विज्ञानों में एक्स-रे विकिरण के उपयोग को सुनिश्चित करती है।

एक्स-रे विकिरण के लक्षण

तीव्रता- एक्स-रे विकिरण की एक मात्रात्मक विशेषता, जो प्रति यूनिट समय ट्यूब द्वारा उत्सर्जित किरणों की संख्या द्वारा व्यक्त की जाती है। एक्स-रे विकिरण की तीव्रता मिलीएम्प्स में मापी जाती है। एक पारंपरिक तापदीप्त लैंप से दृश्य प्रकाश की तीव्रता के साथ इसकी तुलना करते हुए, हम एक सादृश्य बना सकते हैं: उदाहरण के लिए, एक 20-वाट लैंप एक तीव्रता या शक्ति के साथ चमकेगा, और एक 200-वाट लैंप दूसरे के साथ चमकेगा, जबकि प्रकाश की गुणवत्ता (उसका स्पेक्ट्रम) वही है। एक्स-रे की तीव्रता मूलतः इसकी मात्रा है। प्रत्येक इलेक्ट्रॉन एनोड पर विकिरण का एक या अधिक क्वांटा बनाता है, इसलिए, किसी वस्तु को उजागर करते समय एक्स-रे की संख्या को एनोड की ओर जाने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या और टंगस्टन लक्ष्य के परमाणुओं के साथ इलेक्ट्रॉनों की बातचीत की संख्या को बदलकर नियंत्रित किया जाता है। , जिसे दो तरीकों से किया जा सकता है:

1. स्टेप-डाउन ट्रांसफार्मर का उपयोग करके कैथोड सर्पिल के ताप की डिग्री को बदलकर (उत्सर्जन के दौरान उत्पन्न इलेक्ट्रॉनों की संख्या इस बात पर निर्भर करेगी कि टंगस्टन सर्पिल कितना गर्म है, और विकिरण क्वांटा की संख्या इलेक्ट्रॉनों की संख्या पर निर्भर करेगी);
2. स्टेप-अप ट्रांसफार्मर द्वारा ट्यूब के ध्रुवों - कैथोड और एनोड पर आपूर्ति किए गए उच्च वोल्टेज के परिमाण को बदलकर (ट्यूब के ध्रुवों पर जितना अधिक वोल्टेज लगाया जाता है, इलेक्ट्रॉनों को उतनी ही अधिक गतिज ऊर्जा प्राप्त होती है, जो , अपनी ऊर्जा के कारण, एनोड पदार्थ के कई परमाणुओं के साथ बारी-बारी से बातचीत कर सकते हैं - देखें। चावल। 5; कम ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉन कम अंतःक्रियाओं में प्रवेश करने में सक्षम होंगे)।

एक्स-रे तीव्रता (एनोड करंट) को एक्सपोज़र समय (ट्यूब ऑपरेटिंग समय) से गुणा किया जाता है, जो एक्स-रे एक्सपोज़र से मेल खाता है, जिसे mAs (मिलीएम्पीयर प्रति सेकंड) में मापा जाता है। एक्सपोज़र एक पैरामीटर है, जो तीव्रता की तरह, एक्स-रे ट्यूब द्वारा उत्सर्जित किरणों की संख्या को दर्शाता है। अंतर केवल इतना है कि एक्सपोज़र ट्यूब के संचालन समय को भी ध्यान में रखता है (उदाहरण के लिए, यदि ट्यूब 0.01 सेकंड तक काम करती है, तो किरणों की संख्या एक होगी, और यदि 0.02 सेकंड है, तो किरणों की संख्या होगी) अलग-अलग - दो बार और)। विकिरण एक्सपोज़र को रेडियोलॉजिस्ट द्वारा एक्स-रे मशीन के नियंत्रण कक्ष पर निर्धारित किया जाता है, जो परीक्षा के प्रकार, जांच की जा रही वस्तु के आकार और नैदानिक ​​कार्य पर निर्भर करता है।

कठोरता- एक्स-रे विकिरण की गुणात्मक विशेषताएं। इसे ट्यूब पर उच्च वोल्टेज के परिमाण द्वारा मापा जाता है - किलोवोल्ट में। एक्स-रे की भेदन शक्ति निर्धारित करता है। इसे स्टेप-अप ट्रांसफार्मर द्वारा एक्स-रे ट्यूब को आपूर्ति की गई उच्च वोल्टेज द्वारा नियंत्रित किया जाता है। ट्यूब के इलेक्ट्रोडों में जितना अधिक संभावित अंतर पैदा होता है, उतना ही अधिक बल इलेक्ट्रॉनों को कैथोड से खदेड़कर एनोड की ओर ले जाता है और एनोड के साथ उनकी टक्कर उतनी ही मजबूत होती है। उनकी टक्कर जितनी मजबूत होगी, परिणामी एक्स-रे विकिरण की तरंग दैर्ध्य उतनी ही कम होगी और इस तरंग की मर्मज्ञ क्षमता (या विकिरण की कठोरता, जो तीव्रता की तरह, नियंत्रण कक्ष पर वोल्टेज पैरामीटर द्वारा नियंत्रित होती है) उतनी ही अधिक होगी ट्यूब - किलोवोल्टेज)।

चावल। 7 - तरंग ऊर्जा पर तरंग दैर्ध्य की निर्भरता:

λ - तरंग दैर्ध्य;
ई - तरंग ऊर्जा

• गतिमान इलेक्ट्रॉनों की गतिज ऊर्जा जितनी अधिक होगी, एनोड पर उनका प्रभाव उतना ही मजबूत होगा और परिणामी एक्स-रे विकिरण की तरंग दैर्ध्य उतनी ही कम होगी। लंबी तरंग दैर्ध्य और कम भेदन शक्ति वाले एक्स-रे विकिरण को "नरम" कहा जाता है; छोटी तरंग दैर्ध्य और उच्च भेदन शक्ति वाले एक्स-रे विकिरण को "कठोर" कहा जाता है।

चावल। 8 - एक्स-रे ट्यूब पर वोल्टेज और परिणामी एक्स-रे विकिरण की तरंग दैर्ध्य के बीच संबंध:

• ट्यूब के ध्रुवों पर जितना अधिक वोल्टेज लगाया जाता है, उनके बीच संभावित अंतर उतना ही मजबूत होता है, इसलिए, गतिमान इलेक्ट्रॉनों की गतिज ऊर्जा अधिक होगी। ट्यूब पर वोल्टेज इलेक्ट्रॉनों की गति और एनोड पदार्थ के साथ उनके टकराव के बल को निर्धारित करता है; इसलिए, वोल्टेज परिणामी एक्स-रे विकिरण की तरंग दैर्ध्य निर्धारित करता है।

एक्स-रे ट्यूबों का वर्गीकरण

1. उद्देश्य से
1. डायग्नोस्टिक
2. चिकित्सीय
3. संरचनात्मक विश्लेषण के लिए
4. पारभासी के लिए
2. डिजाइन द्वारा
1. फोकस से

• एकल-फोकस (कैथोड पर एक सर्पिल, और एनोड पर एक फोकल स्पॉट)
• बाइफोकल (कैथोड पर विभिन्न आकार के दो सर्पिल होते हैं, और एनोड पर दो फोकल स्पॉट होते हैं)

1. एनोड प्रकार से

• स्थिर (स्थिर)
• घूर्णन

एक्स-रे का उपयोग न केवल एक्स-रे निदान उद्देश्यों के लिए किया जाता है, बल्कि चिकित्सीय उद्देश्यों के लिए भी किया जाता है। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, ट्यूमर कोशिकाओं के विकास को दबाने के लिए एक्स-रे विकिरण की क्षमता कैंसर के लिए विकिरण चिकित्सा में इसका उपयोग करना संभव बनाती है। अनुप्रयोग के चिकित्सा क्षेत्र के अलावा, एक्स-रे विकिरण को इंजीनियरिंग, सामग्री विज्ञान, क्रिस्टलोग्राफी, रसायन विज्ञान और जैव रसायन में व्यापक अनुप्रयोग मिला है: उदाहरण के लिए, विभिन्न उत्पादों (रेल, वेल्ड, आदि) में संरचनात्मक दोषों की पहचान करना संभव है। एक्स-रे विकिरण का उपयोग करना। इस प्रकार के शोध को दोष का पता लगाना कहा जाता है। और हवाई अड्डों, ट्रेन स्टेशनों और अन्य भीड़-भाड़ वाले स्थानों पर, सुरक्षा उद्देश्यों के लिए हाथ के सामान और सामान को स्कैन करने के लिए एक्स-रे टेलीविजन इंट्रोस्कोप का सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है।

एनोड के प्रकार के आधार पर, एक्स-रे ट्यूब का डिज़ाइन अलग-अलग होता है। इस तथ्य के कारण कि इलेक्ट्रॉनों की 99% गतिज ऊर्जा तापीय ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है, ट्यूब के संचालन के दौरान, एनोड का महत्वपूर्ण ताप होता है - संवेदनशील टंगस्टन लक्ष्य अक्सर जल जाता है। आधुनिक एक्स-रे ट्यूबों में एनोड को घुमाकर ठंडा किया जाता है। घूमने वाले एनोड में एक डिस्क का आकार होता है, जो इसकी पूरी सतह पर समान रूप से गर्मी वितरित करता है, जिससे टंगस्टन लक्ष्य की स्थानीय ओवरहीटिंग को रोका जा सकता है।

फोकस की दृष्टि से एक्स-रे ट्यूब का डिज़ाइन भी भिन्न होता है। फोकल स्पॉट एनोड का वह क्षेत्र है जहां कार्यशील एक्स-रे किरण उत्पन्न होती है। वास्तविक फोकल स्पॉट और प्रभावी फोकल स्पॉट में विभाजित ( चावल। 12). क्योंकि एनोड कोणीय है, प्रभावी फोकल स्पॉट वास्तविक से छोटा है। छवि क्षेत्र के आकार के आधार पर विभिन्न फोकल स्पॉट आकार का उपयोग किया जाता है। छवि क्षेत्र जितना बड़ा होगा, छवि के पूरे क्षेत्र को कवर करने के लिए फोकल स्पॉट उतना ही व्यापक होना चाहिए। हालाँकि, एक छोटा फोकल स्पॉट बेहतर छवि स्पष्टता पैदा करता है। इसलिए, छोटी छवियां बनाते समय, एक छोटे फिलामेंट का उपयोग किया जाता है और इलेक्ट्रॉनों को एनोड के एक छोटे लक्ष्य क्षेत्र की ओर निर्देशित किया जाता है, जिससे एक छोटा फोकल स्पॉट बनता है।

चावल। 9 - एक स्थिर एनोड के साथ एक्स-रे ट्यूब।
चावल। 10 - घूमने वाले एनोड के साथ एक्स-रे ट्यूब।
चावल। 11 - घूमने वाले एनोड के साथ एक्स-रे ट्यूब डिवाइस।
चावल। 12 एक वास्तविक और प्रभावी फोकल स्पॉट के गठन का एक आरेख है।

भौतिकी की दृष्टि से एक्स-रे विकिरण विद्युत चुम्बकीय विकिरण है, जिसकी तरंग दैर्ध्य 0.001 से 50 नैनोमीटर तक होती है। इसकी खोज 1895 में जर्मन भौतिक विज्ञानी वी.के. रोएंटजेन ने की थी।

स्वभाव से, ये किरणें सौर पराबैंगनी विकिरण से संबंधित हैं। रेडियो तरंगें स्पेक्ट्रम में सबसे लंबी होती हैं। इनके पीछे अवरक्त प्रकाश आता है, जिसे हमारी आंखें नहीं समझ पाती हैं, लेकिन हम इसे गर्मी के रूप में महसूस करते हैं। इसके बाद लाल से बैंगनी रंग की किरणें आती हैं। फिर - पराबैंगनी (ए, बी और सी)। और इसके ठीक पीछे एक्स-रे और गामा विकिरण हैं।

एक्स-रे दो तरीकों से प्राप्त की जा सकती हैं: किसी पदार्थ से गुजरने वाले आवेशित कणों की गति को धीमा करके और ऊर्जा जारी होने पर इलेक्ट्रॉनों के उच्चतर से आंतरिक परतों में संक्रमण के द्वारा।

दृश्य प्रकाश के विपरीत, ये किरणें बहुत लंबी होती हैं, इसलिए वे अपारदर्शी सामग्रियों में परावर्तित, अपवर्तित या संचित हुए बिना उन्हें भेदने में सक्षम होती हैं।

ब्रेम्सस्ट्रालंग को प्राप्त करना आसान है। ब्रेक लगाने पर आवेशित कण विद्युत चुम्बकीय विकिरण उत्सर्जित करते हैं। इन कणों का त्वरण जितना अधिक होता है और इसलिए मंदी जितनी तीव्र होती है, एक्स-रे विकिरण उतना ही अधिक उत्पन्न होता है और इसकी तरंगों की लंबाई कम हो जाती है। ज्यादातर मामलों में, व्यवहार में, वे ठोस पदार्थों में इलेक्ट्रॉनों के मंदी के दौरान किरणों के उत्पादन का सहारा लेते हैं। इससे इस विकिरण के स्रोत को विकिरण जोखिम के खतरे के बिना नियंत्रित किया जा सकता है, क्योंकि जब स्रोत बंद हो जाता है, तो एक्स-रे विकिरण पूरी तरह से गायब हो जाता है।

ऐसे विकिरण का सबसे आम स्रोत यह है कि इससे उत्सर्जित विकिरण अमानवीय होता है। इसमें नरम (लंबी-तरंग) और कठोर (छोटी-तरंग) दोनों विकिरण शामिल हैं। नरम विकिरण की विशेषता यह है कि यह मानव शरीर द्वारा पूरी तरह से अवशोषित हो जाता है, इसलिए ऐसे एक्स-रे विकिरण कठोर विकिरण की तुलना में दोगुना नुकसान पहुंचाते हैं। मानव ऊतक में अत्यधिक विद्युत चुम्बकीय विकिरण के संपर्क में आने पर, आयनीकरण कोशिकाओं और डीएनए को नुकसान पहुंचा सकता है।

ट्यूब में दो इलेक्ट्रोड होते हैं - एक नकारात्मक कैथोड और एक सकारात्मक एनोड। जब कैथोड को गर्म किया जाता है, तो उसमें से इलेक्ट्रॉन वाष्पित हो जाते हैं, फिर वे विद्युत क्षेत्र में त्वरित हो जाते हैं। जब एनोड के ठोस पदार्थ का सामना किया जाता है, तो वे धीमा होने लगते हैं, जो विद्युत चुम्बकीय विकिरण के उत्सर्जन के साथ होता है।

एक्स-रे विकिरण, जिसके गुण चिकित्सा में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं, एक संवेदनशील स्क्रीन पर अध्ययन के तहत वस्तु की छाया छवि प्राप्त करने पर आधारित है। यदि निदान किया जा रहा अंग एक दूसरे के समानांतर किरणों की किरण से प्रकाशित होता है, तो इस अंग से छाया का प्रक्षेपण विरूपण (आनुपातिक रूप से) के बिना प्रसारित किया जाएगा। व्यवहार में, विकिरण स्रोत एक बिंदु स्रोत के समान होता है, इसलिए इसे व्यक्ति और स्क्रीन से कुछ दूरी पर रखा जाता है।

इसे प्राप्त करने के लिए, एक व्यक्ति को एक्स-रे ट्यूब और एक स्क्रीन या फिल्म के बीच रखा जाता है जो विकिरण रिसीवर के रूप में कार्य करता है। विकिरण के परिणामस्वरूप, हड्डी और अन्य घने ऊतक स्पष्ट छाया के रूप में छवि में दिखाई देते हैं, जो कम अभिव्यंजक क्षेत्रों की पृष्ठभूमि के खिलाफ अधिक विपरीत दिखाई देते हैं जो कम अवशोषण के साथ ऊतकों को व्यक्त करते हैं। एक्स-रे पर, व्यक्ति "पारभासी" हो जाता है।

जैसे-जैसे एक्स-रे फैलते हैं, वे बिखर सकते हैं और अवशोषित हो सकते हैं। अवशोषित होने से पहले किरणें हवा में सैकड़ों मीटर तक यात्रा कर सकती हैं। घने पदार्थ में वे बहुत तेजी से अवशोषित होते हैं। मानव जैविक ऊतक विषमांगी होते हैं, इसलिए उनकी किरणों का अवशोषण अंग ऊतक के घनत्व पर निर्भर करता है। मुलायम ऊतक की तुलना में किरणों को अधिक तेजी से अवशोषित करता है क्योंकि इसमें उच्च परमाणु क्रमांक वाले पदार्थ होते हैं। फोटॉन (किरणों के अलग-अलग कण) मानव शरीर के विभिन्न ऊतकों द्वारा अलग-अलग तरीकों से अवशोषित होते हैं, जिससे एक्स-रे का उपयोग करके एक विपरीत छवि प्राप्त करना संभव हो जाता है।

एक्स-रे विकिरण की संक्षिप्त विशेषताएँ

एक्स-रे विकिरण विद्युत चुम्बकीय तरंगें (क्वांटा, फोटॉन का प्रवाह) है, जिसकी ऊर्जा पराबैंगनी विकिरण और गामा विकिरण (चित्र 2-1) के बीच ऊर्जा पैमाने पर स्थित होती है। एक्स-रे फोटॉन में 100 ईवी से 250 केवी तक ऊर्जा होती है, जो 3×10 16 हर्ट्ज से 6×10 19 हर्ट्ज की आवृत्ति और 0.005-10 एनएम की तरंग दैर्ध्य के साथ विकिरण से मेल खाती है। एक्स-रे और गामा विकिरण के विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रा काफी हद तक ओवरलैप होते हैं।

चावल। 2-1.विद्युत चुम्बकीय विकिरण पैमाना

इन दोनों प्रकार के विकिरणों के बीच मुख्य अंतर उनके उत्पन्न होने का तरीका है। एक्स-रे इलेक्ट्रॉनों की भागीदारी से उत्पन्न होते हैं (उदाहरण के लिए, जब उनका प्रवाह धीमा हो जाता है), और गामा किरणें कुछ तत्वों के नाभिक के रेडियोधर्मी क्षय के दौरान उत्पन्न होती हैं।

एक्स-रे तब उत्पन्न हो सकते हैं जब आवेशित कणों का त्वरित प्रवाह धीमा हो जाता है (तथाकथित ब्रेम्सस्ट्रालंग) या जब परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन गोले में उच्च-ऊर्जा संक्रमण होता है (विशेष विकिरण)। चिकित्सा उपकरण एक्स-रे उत्पन्न करने के लिए एक्स-रे ट्यूब का उपयोग करते हैं (चित्र 2-2)। उनके मुख्य घटक एक कैथोड और एक विशाल एनोड हैं। एनोड और कैथोड के बीच विद्युत क्षमता में अंतर के कारण उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन त्वरित होते हैं, एनोड तक पहुंचते हैं, और सामग्री से टकराने पर कम हो जाते हैं। परिणामस्वरूप, एक्स-रे ब्रेम्सस्ट्रालंग होता है। एनोड के साथ इलेक्ट्रॉनों की टक्कर के दौरान, एक दूसरी प्रक्रिया भी होती है - एनोड के परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन कोश से इलेक्ट्रॉन बाहर निकल जाते हैं। उनका स्थान परमाणु के अन्य कोशों से इलेक्ट्रॉनों द्वारा ले लिया जाता है। इस प्रक्रिया के दौरान, एक दूसरे प्रकार का एक्स-रे विकिरण उत्पन्न होता है - तथाकथित विशेषता एक्स-रे विकिरण, जिसका स्पेक्ट्रम काफी हद तक एनोड सामग्री पर निर्भर करता है। एनोड प्रायः मोलिब्डेनम या टंगस्टन से बने होते हैं। परिणामी छवियों को बेहतर बनाने के लिए एक्स-रे पर ध्यान केंद्रित करने और फ़िल्टर करने के लिए विशेष उपकरण उपलब्ध हैं।

चावल। 2-2.एक्स-रे ट्यूब डिवाइस का आरेख:

एक्स-रे के गुण जो चिकित्सा में उनके उपयोग को पूर्व निर्धारित करते हैं वे हैं भेदन क्षमता, फ्लोरोसेंट और फोटोकैमिकल प्रभाव। एक्स-रे की भेदन क्षमता और मानव शरीर के ऊतकों और कृत्रिम सामग्रियों द्वारा उनका अवशोषण सबसे महत्वपूर्ण गुण हैं जो विकिरण निदान में उनके उपयोग को निर्धारित करते हैं। तरंग दैर्ध्य जितनी छोटी होगी, एक्स-रे की भेदन शक्ति उतनी ही अधिक होगी।

कम ऊर्जा और विकिरण आवृत्ति (सबसे लंबी तरंग दैर्ध्य के अनुसार) के साथ "नरम" एक्स-रे और उच्च फोटॉन ऊर्जा और विकिरण आवृत्ति और छोटी तरंग दैर्ध्य के साथ "कठोर" एक्स-रे होते हैं। एक्स-रे विकिरण की तरंग दैर्ध्य (क्रमशः इसकी "कठोरता" और मर्मज्ञ शक्ति) एक्स-रे ट्यूब पर लागू वोल्टेज पर निर्भर करती है। ट्यूब पर वोल्टेज जितना अधिक होगा, इलेक्ट्रॉन प्रवाह की गति और ऊर्जा उतनी ही अधिक होगी और एक्स-रे की तरंग दैर्ध्य उतनी ही कम होगी।

जब एक्स-रे विकिरण किसी पदार्थ में प्रवेश करके परस्पर क्रिया करता है, तो उसमें गुणात्मक और मात्रात्मक परिवर्तन होते हैं। ऊतकों द्वारा एक्स-रे के अवशोषण की डिग्री अलग-अलग होती है और यह वस्तु को बनाने वाले तत्वों के घनत्व और परमाणु भार से निर्धारित होती है। अध्ययन की जाने वाली वस्तु (अंग) को बनाने वाले पदार्थ का घनत्व और परमाणु भार जितना अधिक होता है, उतनी ही अधिक एक्स-रे अवशोषित होती हैं। मानव शरीर में विभिन्न घनत्व (फेफड़े, हड्डियाँ, कोमल ऊतक, आदि) के ऊतक और अंग होते हैं, यह एक्स-रे के विभिन्न अवशोषण की व्याख्या करता है। आंतरिक अंगों और संरचनाओं का दृश्य विभिन्न अंगों और ऊतकों द्वारा एक्स-रे के अवशोषण में कृत्रिम या प्राकृतिक अंतर पर आधारित है।

किसी शरीर से गुजरने वाले विकिरण को पंजीकृत करने के लिए, कुछ यौगिकों की प्रतिदीप्ति पैदा करने और फिल्म पर फोटोकैमिकल प्रभाव डालने की इसकी क्षमता का उपयोग किया जाता है। इस प्रयोजन के लिए, फ्लोरोस्कोपी के लिए विशेष स्क्रीन और रेडियोग्राफी के लिए फोटोग्राफिक फिल्मों का उपयोग किया जाता है। आधुनिक एक्स-रे मशीनों में, क्षीण विकिरण को रिकॉर्ड करने के लिए डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक डिटेक्टरों की विशेष प्रणालियों - डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक पैनल - का उपयोग किया जाता है। इस मामले में, एक्स-रे विधियों को डिजिटल कहा जाता है।

एक्स-रे के जैविक प्रभावों के कारण जांच के दौरान मरीजों की सुरक्षा करना बेहद जरूरी है। यह हासिल किया गया है

सबसे कम संभव एक्सपोज़र समय, रेडियोग्राफी के साथ फ्लोरोस्कोपी का प्रतिस्थापन, आयनीकरण विधियों का सख्ती से उचित उपयोग, रोगी और कर्मियों को विकिरण के संपर्क से बचाकर सुरक्षा।

एक्स-रे विकिरण का संक्षिप्त विवरण - अवधारणा और प्रकार। "एक्स-रे विकिरण की संक्षिप्त विशेषताएं" 2017, 2018 श्रेणी का वर्गीकरण और विशेषताएं।