एक्स-रे विकिरण के मूल गुण। एक्स-रे क्या है और इसका उपयोग दवा में कैसे किया जाता है

आधुनिक चिकित्सा में एक्स-रे विकिरण एक बड़ी भूमिका निभाता है एक्स-रे की खोज का इतिहास 19वीं शताब्दी का है।

एक्स-रे विद्युत चुम्बकीय तरंगें हैं जो इलेक्ट्रॉनों की भागीदारी से उत्पन्न होती हैं। आवेशित कणों के तीव्र त्वरण से कृत्रिम एक्स-रे बनते हैं। यह विशेष उपकरणों से होकर गुजरता है:

• कण त्वरक।

डिस्कवरी इतिहास

इन किरणों का आविष्कार 1895 में जर्मन वैज्ञानिक रोएंटजेन ने किया था: कैथोड रे ट्यूब के साथ काम करते हुए, उन्होंने बेरियम प्लैटिनम साइनाइड के प्रतिदीप्ति प्रभाव की खोज की। तब ऐसी किरणों और शरीर के ऊतकों में घुसने की उनकी अद्भुत क्षमता का वर्णन था। किरणों को एक्स-रे (एक्स-रे) कहा जाने लगा। बाद में रूस में उन्हें एक्स-रे कहा जाने लगा।

एक्स-रे दीवारों के माध्यम से भी घुसने में सक्षम हैं। इसलिए रोएंटजेन को एहसास हुआ कि उन्होंने चिकित्सा के क्षेत्र में सबसे बड़ी खोज की है। उसी समय से विज्ञान में अलग-अलग खंड बनने लगे, जैसे रेडियोलॉजी और रेडियोलॉजी।

किरणें कोमल ऊतकों में प्रवेश करने में सक्षम होती हैं, लेकिन विलंबित होती हैं, उनकी लंबाई एक कठोर सतह की बाधा से निर्धारित होती है। मानव शरीर में कोमल ऊतक त्वचा हैं, और कठोर ऊतक हड्डियाँ हैं। 1901 में, वैज्ञानिक को नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था।

हालांकि, विल्हेम कॉनराड रोएंटजेन की खोज से पहले भी, अन्य वैज्ञानिक भी इसी तरह के विषय में रुचि रखते थे। 1853 में, फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी एंटोनी-फिलीबर मेसन ने एक ग्लास ट्यूब में इलेक्ट्रोड के बीच एक उच्च-वोल्टेज निर्वहन का अध्ययन किया। कम दाब पर उसमें मौजूद गैस से लाल रंग की चमक निकलने लगी। ट्यूब से अतिरिक्त गैस को बाहर निकालने से चमक का क्षय अलग-अलग चमकदार परतों के एक जटिल अनुक्रम में हो गया, जिसका रंग गैस की मात्रा पर निर्भर करता था।

1878 में, विलियम क्रुक्स (अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी) ने सुझाव दिया कि ट्यूब की कांच की सतह पर किरणों के प्रभाव के कारण प्रतिदीप्ति होती है। लेकिन ये सभी अध्ययन कहीं भी प्रकाशित नहीं हुए थे, इसलिए रोएंटजेन को ऐसी खोजों के बारे में पता नहीं था। 1895 में एक वैज्ञानिक पत्रिका में अपनी खोजों के प्रकाशन के बाद, जहां वैज्ञानिक ने लिखा कि सभी शरीर इन किरणों के लिए पारदर्शी हैं, हालांकि बहुत अलग डिग्री के लिए, अन्य वैज्ञानिक इसी तरह के प्रयोगों में रुचि रखते हैं। उन्होंने रोएंटजेन के आविष्कार की पुष्टि की, और एक्स-रे का और विकास और सुधार शुरू हुआ।

1896 और 1897 में स्वयं विल्हेम रोएंटजेन ने एक्स-रे के विषय पर दो और वैज्ञानिक पत्र प्रकाशित किए, जिसके बाद उन्होंने अन्य गतिविधियों को शुरू किया। इस प्रकार, कई वैज्ञानिकों ने आविष्कार किया, लेकिन यह रोएंटजेन ही थे जिन्होंने इस विषय पर वैज्ञानिक पत्र प्रकाशित किए।

इमेजिंग सिद्धांत

इस विकिरण की विशेषताएं उनकी उपस्थिति की प्रकृति से निर्धारित होती हैं। विकिरण विद्युत चुम्बकीय तरंग के कारण होता है। इसके मुख्य गुणों में शामिल हैं:

1. प्रतिबिंब। यदि तरंग सतह पर लंबवत रूप से टकराती है, तो वह परावर्तित नहीं होगी। कुछ स्थितियों में हीरे में परावर्तन का गुण होता है।
2. ऊतक में प्रवेश करने की क्षमता। इसके अलावा, किरणें लकड़ी, कागज, और इसी तरह की सामग्री की अपारदर्शी सतहों से गुजर सकती हैं।
3. अवशोषण। अवशोषण सामग्री के घनत्व पर निर्भर करता है: यह जितना सघन होता है, उतना ही अधिक एक्स-रे इसे अवशोषित करता है।
4. कुछ पदार्थ प्रतिदीप्त होते हैं, अर्थात् वे चमकते हैं। जैसे ही विकिरण रुकता है, चमक भी गायब हो जाती है। यदि यह किरणों की क्रिया की समाप्ति के बाद भी जारी रहती है, तो इस प्रभाव को स्फुरदीप्ति कहते हैं।
5. एक्स-रे दृश्य प्रकाश की तरह ही फोटोग्राफिक फिल्म को रोशन कर सकते हैं।
6. यदि बीम हवा से होकर गुजरती है, तो वातावरण में आयनीकरण होता है। इस राज्य को विद्युत प्रवाहकीय कहा जाता है, और यह एक डोसीमीटर का उपयोग करके निर्धारित किया जाता है, जो विकिरण खुराक की दर निर्धारित करता है।

विकिरण - हानि और लाभ

जब खोज की गई थी, भौतिक विज्ञानी रोएंटजेन कल्पना भी नहीं कर सकते थे कि उनका आविष्कार कितना खतरनाक था। पुराने दिनों में, विकिरण उत्पन्न करने वाले सभी उपकरण परिपूर्ण नहीं थे, और परिणामस्वरूप, उत्सर्जित किरणों की बड़ी खुराक प्राप्त की जाती थी। लोग ऐसे विकिरण के खतरों को नहीं समझ पाए। हालांकि कुछ वैज्ञानिकों ने तब भी एक्स-रे के खतरों के बारे में संस्करण सामने रखे थे।

ऊतकों में प्रवेश करने वाले एक्स-रे का उन पर जैविक प्रभाव पड़ता है। विकिरण खुराक के मापन की इकाई प्रति घंटे roentgen है। मुख्य प्रभाव उन आयनकारी परमाणुओं पर होता है जो ऊतकों के अंदर होते हैं। ये किरणें सीधे जीवित कोशिका की डीएनए संरचना पर कार्य करती हैं। अनियंत्रित विकिरण के परिणामों में शामिल हैं:

• कोशिका उत्परिवर्तन;
• ट्यूमर की उपस्थिति;
• विकिरण जलता है;
• विकिरण बीमारी।

एक्स-रे परीक्षाओं के लिए मतभेद:

1. मरीजों की हालत नाजुक बनी हुई है।
2. भ्रूण पर नकारात्मक प्रभाव के कारण गर्भावस्था की अवधि।
3. रक्तस्राव या खुले न्यूमोथोरैक्स वाले रोगी।

एक्स-रे कैसे काम करता है और इसका उपयोग कहाँ किया जाता है

1. चिकित्सा में। शरीर के भीतर कुछ विकारों की पहचान करने के लिए जीवित ऊतकों को पारभासी करने के लिए एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स का उपयोग किया जाता है। ट्यूमर के गठन को खत्म करने के लिए एक्स-रे थेरेपी की जाती है।
2. विज्ञान में। पदार्थों की संरचना और एक्स-रे की प्रकृति का पता चलता है। इन मुद्दों को रसायन विज्ञान, जैव रसायन, क्रिस्टलोग्राफी जैसे विज्ञानों द्वारा निपटाया जाता है।
3. उद्योग में। धातु उत्पादों में उल्लंघन का पता लगाने के लिए।
4. जनता की सुरक्षा के लिए। सामान को स्कैन करने के लिए हवाई अड्डों और अन्य सार्वजनिक स्थानों पर एक्स-रे बीम लगाए जाते हैं।

एक्स-रे विकिरण का चिकित्सा उपयोग। निम्नलिखित उद्देश्यों के लिए एक्स-रे का व्यापक रूप से दवा और दंत चिकित्सा में उपयोग किया जाता है:

1. रोगों के निदान के लिए।
2. चयापचय प्रक्रियाओं की निगरानी के लिए।
3. कई बीमारियों के इलाज के लिए।

चिकित्सा प्रयोजनों के लिए एक्स-रे का उपयोग

हड्डी के फ्रैक्चर का पता लगाने के अलावा, एक्स-रे का व्यापक रूप से चिकित्सा उद्देश्यों के लिए उपयोग किया जाता है। निम्नलिखित लक्ष्यों को प्राप्त करने के लिए एक्स-रे का विशेष अनुप्रयोग है:

1. कैंसर कोशिकाओं को नष्ट करने के लिए।
2. ट्यूमर के आकार को कम करने के लिए।
3. दर्द कम करने के लिए।

उदाहरण के लिए, एंडोक्रिनोलॉजिकल रोगों में उपयोग किए जाने वाले रेडियोधर्मी आयोडीन का सक्रिय रूप से थायरॉयड कैंसर में उपयोग किया जाता है, जिससे कई लोगों को इस भयानक बीमारी से छुटकारा पाने में मदद मिलती है। वर्तमान में, जटिल रोगों का निदान करने के लिए, एक्स-रे कंप्यूटर से जुड़े होते हैं, परिणामस्वरूप, नवीनतम शोध विधियां दिखाई देती हैं, जैसे कि कंप्यूटेड अक्षीय टोमोग्राफी।

इस तरह के स्कैन से डॉक्टरों को रंगीन छवियां मिलती हैं जो किसी व्यक्ति के आंतरिक अंगों को दिखाती हैं। आंतरिक अंगों के काम का पता लगाने के लिए, विकिरण की एक छोटी खुराक पर्याप्त है। फिजियोथेरेपी में भी एक्स-रे का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

एक्स-रे के मूल गुण

1. भेदन क्षमता। सभी निकाय एक्स-रे के लिए पारदर्शी हैं, और पारदर्शिता की डिग्री शरीर की मोटाई पर निर्भर करती है। यह इस संपत्ति के कारण है कि अंगों के कामकाज, शरीर में फ्रैक्चर और विदेशी निकायों की उपस्थिति का पता लगाने के लिए बीम का उपयोग दवा में किया जाने लगा।
2. वे कुछ वस्तुओं की चमक पैदा करने में सक्षम हैं। उदाहरण के लिए, यदि बेरियम और प्लेटिनम को कार्डबोर्ड पर लगाया जाता है, तो बीम स्कैनिंग से गुजरने के बाद, यह हरे-पीले रंग में चमकेगा। यदि आप अपना हाथ एक्स-रे ट्यूब और स्क्रीन के बीच रखते हैं, तो प्रकाश ऊतक की तुलना में हड्डी में अधिक प्रवेश करेगा, इसलिए हड्डी के ऊतक स्क्रीन पर सबसे अधिक चमकेंगे, और मांसपेशियों के ऊतक कम उज्ज्वल होंगे।
3. फिल्म पर कार्रवाई। एक्स-रे, प्रकाश की तरह, फिल्म को काला कर सकते हैं, जिससे एक्स-रे द्वारा वस्तुओं की जांच करने पर प्राप्त होने वाले छाया पक्ष की तस्वीर लेना संभव हो जाता है।
4. एक्स-रे गैसों को आयनित कर सकते हैं। इससे न केवल किरणों का पता लगाना संभव हो जाता है, बल्कि गैस में आयनीकरण धारा को मापकर उनकी तीव्रता को भी प्रकट करना संभव हो जाता है।
5. जीवों के शरीर पर उनका जैव रासायनिक प्रभाव पड़ता है। इस संपत्ति के लिए धन्यवाद, एक्स-रे ने दवा में अपना व्यापक अनुप्रयोग पाया है: वे त्वचा रोगों और आंतरिक अंगों के रोगों दोनों का इलाज कर सकते हैं। इस मामले में, विकिरण की वांछित खुराक और किरणों की अवधि का चयन किया जाता है। इस तरह के उपचार का लंबे समय तक और अत्यधिक उपयोग शरीर के लिए बहुत हानिकारक और हानिकारक है।

एक्स-रे के उपयोग का परिणाम कई मानव जीवन की बचत थी। एक्स-रे न केवल समय पर रोग का निदान करने में मदद करता है, विकिरण चिकित्सा का उपयोग करके उपचार के तरीके विभिन्न विकृति के रोगियों को राहत देते हैं, थायरॉयड ग्रंथि के हाइपरफंक्शन से लेकर हड्डी के ऊतकों के घातक ट्यूमर तक।

एक्स-रे के गुणों का उपयोग करने वाले उपकरणों के बिना आधुनिक चिकित्सा निदान और कुछ बीमारियों के 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 नए तरीकों और उपकरणों के निर्माण पर काम जारी है।

एक्स-रे की खोज किसने और कैसे की?

प्राकृतिक परिस्थितियों में, एक्स-रे का प्रवाह दुर्लभ होता है और केवल कुछ रेडियोधर्मी समस्थानिकों द्वारा उत्सर्जित होता है। एक्स-रे या एक्स-रे की खोज केवल 1895 में जर्मन वैज्ञानिक विल्हेम रॉन्टगन ने की थी। यह खोज संयोग से हुई, एक प्रयोग के दौरान निर्वात के निकट आने वाली परिस्थितियों में प्रकाश किरणों के व्यवहार का अध्ययन करने के लिए। प्रयोग में कम दबाव के साथ एक कैथोड गैस डिस्चार्ज ट्यूब और एक फ्लोरोसेंट स्क्रीन शामिल थी, जो हर बार उस समय चमकने लगती थी जब ट्यूब ने कार्य करना शुरू किया था।

एक 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 को भेदने में सक्षम है: कागज, लकड़ी, कांच, कुछ धातु, और यहां तक ​​​​कि मानव शरीर के माध्यम से भी। क्या हो रहा है, इसकी प्रकृति की समझ की कमी के बावजूद, क्या ऐसी घटना अज्ञात कणों या तरंगों की एक धारा के उत्पन्न होने के कारण होती है, निम्नलिखित पैटर्न पर ध्यान दिया गया - विकिरण आसानी से शरीर के कोमल ऊतकों से होकर गुजरता है, और ठोस 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 क्रुक ने समान संभावनाओं का अध्ययन किया। हालाँकि, यह रोएंटजेन ही थे जिन्होंने सबसे पहले कैथोड ट्यूब और एक संकेतक का आविष्कार किया था जिसका उपयोग दवा में किया जा सकता था। वह एक 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 गुण

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

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

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

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

एक्स-रे विकिरण - ब्रेम्सस्ट्रालंग और विशेषता

एक्स-विकिरण दो प्रकार की किरणों का एक सुपरपोजिशन है - ब्रेम्सस्ट्राहलंग और विशेषता। ये हैंडसेट में एक साथ जेनरेट होते हैं। इसलिए, एक्स-रे विकिरण और प्रत्येक विशिष्ट एक्स-रे ट्यूब की विशेषता - इसके विकिरण का स्पेक्ट्रम, इन संकेतकों पर निर्भर करता है, और उनके सुपरपोजिशन का प्रतिनिधित्व करता है।

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

एक्स-रे ट्यूब के एनोड के पदार्थ के परमाणुओं की पुनर्व्यवस्था के क्षण में विशेषता या रेखा एक्स-रे बनते हैं। अभिलक्षणिक किरणों की तरंग दैर्ध्य सीधे ट्यूब के एनोड को बनाने के लिए प्रयुक्त रासायनिक तत्व की परमाणु संख्या पर निर्भर करती है।

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

• साधारण आंख के लिए अदृश्य;
• जीवित ऊतकों और निर्जीव सामग्रियों के माध्यम से उच्च मर्मज्ञ क्षमता जो दृश्य प्रकाश को संचारित नहीं करती है;
• आणविक संरचनाओं पर आयनीकरण प्रभाव।

एक्स-रे इमेजिंग के सिद्धांत

एक्स-रे की संपत्ति जिस पर इमेजिंग आधारित है, कुछ पदार्थों को या तो विघटित करने या चमकने की क्षमता है।

एक्स-रे विकिरण कैडमियम और जिंक सल्फाइड में एक फ्लोरोसेंट चमक का कारण बनता है - हरा, और कैल्शियम टंगस्टेट - नीला। इस संपत्ति का उपयोग चिकित्सा एक्स-रे ट्रांसिल्युमिनेशन की तकनीक में किया जाता है, और एक्स-रे स्क्रीन की कार्यक्षमता को भी बढ़ाता है।

प्रकाश-संवेदी सिल्वर हैलाइड सामग्री (रोशनी) पर एक्स-रे का प्रकाश-रासायनिक प्रभाव निदान करना संभव बनाता है - एक्स-रे चित्र लेने के लिए। इस गुण का उपयोग एक्स-रे कक्षों में प्रयोगशाला सहायकों को मिलने वाली कुल खुराक की मात्रा को मापने में भी किया जाता है। पहनने योग्य डोसीमीटर में विशेष संवेदनशील टेप और संकेतक होते हैं। एक्स-रे विकिरण का आयनीकरण प्रभाव प्राप्त एक्स-रे की गुणात्मक विशेषताओं को निर्धारित करना संभव बनाता है।

पारंपरिक एक्स-रे के एकल एक्सपोजर से कैंसर का खतरा केवल 0.001% बढ़ जाता है।

क्षेत्र जहां एक्स-रे का उपयोग किया जाता है

निम्नलिखित उद्योगों में एक्स-रे का उपयोग स्वीकार्य 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। यह एक्स-रे टेलीस्कोप की मदद से ब्रह्मांडीय पिंडों और घटनाओं का निरीक्षण करने में मदद करता है।
4. सैन्य उद्योग। लेजर हथियारों के विकास के लिए।

एक्स-रे का मुख्य अनुप्रयोग चिकित्सा क्षेत्र में है। आज, चिकित्सा रेडियोलॉजी के खंड में शामिल हैं: रेडियोडायग्नोस्टिक्स, रेडियोथेरेपी (एक्स-रे थेरेपी), रेडियोसर्जरी। चिकित्सा विश्वविद्यालय अत्यधिक विशिष्ट विशेषज्ञों - रेडियोलॉजिस्ट का उत्पादन करते हैं।

एक्स-विकिरण - हानि और लाभ, शरीर पर प्रभाव

एक्स-रे की उच्च मर्मज्ञ शक्ति और आयनकारी प्रभाव कोशिका के डीएनए की संरचना में परिवर्तन का कारण बन सकता है, इसलिए यह मनुष्यों के लिए खतरनाक है। एक्स-रे विकिरण से होने वाला नुकसान सीधे प्राप्त विकिरण खुराक के समानुपाती होता है। विभिन्न अंग अलग-अलग डिग्री पर विकिरण का जवाब देते हैं। सबसे अतिसंवेदनशील में शामिल हैं:

• अस्थि मज्जा और अस्थि ऊतक;
• आँख का लेंस;
• थायराइड;
• स्तन और सेक्स ग्रंथियां;
• फेफड़े के ऊतक।

एक्स-रे विकिरण के अनियंत्रित उपयोग से प्रतिवर्ती और अपरिवर्तनीय विकृति हो सकती है।

एक्स-रे एक्सपोजर के परिणाम:

• अस्थि मज्जा को नुकसान और हेमटोपोइएटिक प्रणाली के विकृति की घटना - एरिथ्रोसाइटोपेनिया, थ्रोम्बोसाइटोपेनिया, ल्यूकेमिया;
• मोतियाबिंद के बाद के विकास के साथ लेंस को नुकसान;
• सेलुलर उत्परिवर्तन जो विरासत में मिले हैं;
• ऑन्कोलॉजिकल रोगों का विकास;
• विकिरण जल रहा है;
• विकिरण बीमारी का विकास।

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

दवा में एक्स-रे का उपयोग न केवल नैदानिक ​​​​(आघात विज्ञान, दंत चिकित्सा) के लिए, बल्कि चिकित्सीय उद्देश्यों के लिए भी अनुमेय है:

• छोटी खुराक में एक्स-रे से, जीवित कोशिकाओं और ऊतकों में चयापचय उत्तेजित होता है;
• 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 के तरीके

रेडियोडायग्नोस्टिक्स में निम्नलिखित विधियां शामिल हैं:

1. फ्लोरोस्कोपी एक अध्ययन है जिसमें वास्तविक समय में फ्लोरोसेंट स्क्रीन पर एक छवि प्राप्त की जाती है। शरीर के अंग की शास्त्रीय रीयल-टाइम इमेजिंग के साथ, आज एक्स-रे टेलीविज़न ट्रांसिल्यूमिनेशन तकनीकें हैं - छवि को फ्लोरोसेंट स्क्रीन से दूसरे कमरे में स्थित टेलीविज़न मॉनिटर में स्थानांतरित किया जाता है। परिणामी छवि को संसाधित करने के लिए कई डिजिटल तरीके विकसित किए गए हैं, इसके बाद इसे स्क्रीन से कागज पर स्थानांतरित किया गया है।
2. छाती के अंगों की जांच के लिए फ्लोरोग्राफी सबसे सस्ता तरीका है, जिसमें 7x7 सेमी की एक छोटी सी तस्वीर बनाना शामिल है। त्रुटि की संभावना के बावजूद, जनसंख्या की सामूहिक वार्षिक परीक्षा आयोजित करने का यही एकमात्र तरीका है। विधि खतरनाक नहीं है और शरीर से प्राप्त विकिरण खुराक को वापस लेने 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 प्राप्त करना। क्रमाकुंचन और श्लेष्मा झिल्ली की स्थिति का आकलन करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। यदि कोई विकल्प है, तो आधुनिक एक्स-रे उपकरणों में, डिजिटल उपकरणों को वरीयता नहीं दी जानी चाहिए, जहां एक्स-रे प्रवाह पुराने उपकरणों की तुलना में अधिक हो सकता है, लेकिन कम खुराक वाले एक्स-रे उपकरणों को सीधे फ्लैट के साथ दिया जाना चाहिए अर्धचालक 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 वर्गों की छवियों की आवश्यक संख्या प्राप्त करने के लिए एक्स-रे का उपयोग करती है। आधुनिक सीटी उपकरणों की कई किस्मों में, कम खुराक वाले उच्च-रिज़ॉल्यूशन वाले सीटी स्कैनर का उपयोग बार-बार किए गए अध्ययनों की एक श्रृंखला के लिए किया जाता है।

रेडियोथेरेपी

एक्स-रे थेरेपी स्थानीय उपचार विधियों को संदर्भित करती है। सबसे अधिक बार, विधि का उपयोग कैंसर कोशिकाओं को नष्ट करने के लिए किया जाता है। चूंकि एक्सपोजर का प्रभाव सर्जिकल हटाने के बराबर है, इस उपचार पद्धति को अक्सर रेडियोसर्जरी कहा जाता है।

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

1. बाहरी (प्रोटॉन थेरेपी) - विकिरण किरण रोगी के शरीर में बाहर से प्रवेश करती है।
2. आंतरिक (ब्रेकीथेरेपी) - कैंसर के ट्यूमर के करीब प्लेसमेंट के साथ, उन्हें शरीर में प्रत्यारोपित करके रेडियोधर्मी कैप्सूल का उपयोग। उपचार की इस पद्धति का नुकसान यह है कि जब तक शरीर से कैप्सूल को हटा नहीं दिया जाता है, तब तक रोगी को अलग-थलग करने की आवश्यकता होती है।

ये विधियां कोमल हैं, और कुछ मामलों में उनका उपयोग कीमोथेरेपी के लिए बेहतर है। इस तरह की लोकप्रियता इस तथ्य के कारण है कि किरणें जमा नहीं होती हैं और उन्हें शरीर से हटाने की आवश्यकता नहीं होती है, अन्य कोशिकाओं और ऊतकों को प्रभावित किए बिना उनका एक चयनात्मक प्रभाव होता है।

सुरक्षित एक्स-रे जोखिम दर

अनुमेय वार्षिक जोखिम के मानदंड के इस सूचक का अपना नाम है - आनुवंशिक रूप से महत्वपूर्ण समकक्ष खुराक (जीईडी)। इस सूचक के लिए कोई स्पष्ट मात्रात्मक मूल्य नहीं हैं।

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

आज, निम्न औसत GZD मानक लागू हैं:

• सभी स्रोतों से जोखिम का स्तर, चिकित्सा के अपवाद के साथ, और प्राकृतिक विकिरण पृष्ठभूमि को ध्यान में रखे बिना - प्रति वर्ष 167 mRem;
• वार्षिक चिकित्सा परीक्षा का मानदंड प्रति वर्ष 100 mRem से अधिक नहीं है;
• कुल सुरक्षित मूल्य प्रति वर्ष 392 mRem है।

एक्स-रे विकिरण को शरीर से उत्सर्जन की आवश्यकता नहीं होती है, और केवल तीव्र और लंबे समय तक जोखिम के मामले में खतरनाक है। आधुनिक चिकित्सा उपकरण कम अवधि के कम-ऊर्जा विकिरण का उपयोग करते हैं, इसलिए इसका उपयोग अपेक्षाकृत हानिरहित माना जाता है।

रूसी संघ के शिक्षा और विज्ञान मंत्रालय

शिक्षा के लिए संघीय एजेंसी

गो वीपीओ सुसु

भौतिक रसायन विज्ञान विभाग

केएसई पाठ्यक्रम में: "एक्स-रे विकिरण"

पूरा हुआ:

नौमोवा डारिया गेनाडीवना

चेक किया गया:

एसोसिएट प्रोफेसर, के.टी.एन.

टैंकलेव्स्काया एन.एम.

चेल्याबिंस्क 2010

परिचय

अध्याय I. एक्स-रे की खोज

रसीद

पदार्थ के साथ बातचीत

जैविक प्रभाव

पंजीकरण

आवेदन पत्र

एक्स-रे कैसे लिया जाता है

प्राकृतिक एक्स-रे

दूसरा अध्याय। रेडियोग्राफ़

आवेदन पत्र

छवि अधिग्रहण विधि

रेडियोग्राफी के लाभ

रेडियोग्राफी के नुकसान

प्रतिदीप्तिदर्शन

प्राप्ति सिद्धांत

फ्लोरोस्कोपी के लाभ

फ्लोरोस्कोपी के नुकसान

फ्लोरोस्कोपी में डिजिटल प्रौद्योगिकियां

मल्टीलाइन स्कैनिंग विधि

निष्कर्ष

प्रयुक्त साहित्य की सूची

परिचय

एक्स-रे विकिरण - विद्युत चुम्बकीय तरंगें, जिनमें से फोटॉन ऊर्जा पराबैंगनी से गामा विकिरण तक की ऊर्जा सीमा से निर्धारित होती है, जो तरंग दैर्ध्य रेंज से 10−4 से 10² (10−14 से 10−8 मीटर तक) से मेल खाती है।

दृश्य प्रकाश की तरह, एक्स-रे से फोटोग्राफिक फिल्म काली पड़ जाती है। चिकित्सा, उद्योग और वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए इस संपत्ति का बहुत महत्व है। अध्ययनाधीन वस्तु से गुजरते हुए और फिर फिल्म पर पड़ने से, एक्स-रे विकिरण उस पर इसकी आंतरिक संरचना को दर्शाता है। चूंकि एक्स-रे विकिरण की मर्मज्ञ शक्ति विभिन्न सामग्रियों के लिए अलग-अलग होती है, इसलिए वस्तु के कुछ हिस्से जो इसके लिए कम पारदर्शी होते हैं, फोटोग्राफ में उन क्षेत्रों की तुलना में उज्जवल क्षेत्र देते हैं जिनके माध्यम से विकिरण अच्छी तरह से प्रवेश करता है। इस प्रकार, हड्डी के ऊतक त्वचा और आंतरिक अंगों को बनाने वाले ऊतकों की तुलना में एक्स-रे के लिए कम पारदर्शी होते हैं। इसलिए, रेडियोग्राफ़ पर, हड्डियों को हल्के क्षेत्रों के रूप में दर्शाया जाएगा और फ्रैक्चर साइट, जो विकिरण के लिए अधिक पारदर्शी है, का पता आसानी से लगाया जा सकता है। एक्स-रे इमेजिंग का उपयोग दंत चिकित्सा में दांतों की जड़ों में क्षरण और फोड़े का पता लगाने के लिए भी किया जाता है, साथ ही उद्योग में कास्टिंग, प्लास्टिक और घिसने में दरार का पता लगाने के लिए भी किया जाता है।

एक्स-रे का उपयोग रसायन विज्ञान में यौगिकों का विश्लेषण करने के लिए और भौतिकी में क्रिस्टल की संरचना का अध्ययन करने के लिए किया जाता है। एक रासायनिक यौगिक से गुजरने वाला एक एक्स-रे बीम एक विशिष्ट माध्यमिक विकिरण का कारण बनता है, जिसका स्पेक्ट्रोस्कोपिक विश्लेषण रसायनज्ञ को यौगिक की संरचना निर्धारित करने की अनुमति देता है। क्रिस्टलीय पदार्थ पर गिरने पर, एक एक्स-रे किरण क्रिस्टल के परमाणुओं द्वारा बिखरी हुई होती है, जो एक फोटोग्राफिक प्लेट पर धब्बे और धारियों का एक स्पष्ट, नियमित पैटर्न देती है, जिससे क्रिस्टल की आंतरिक संरचना को स्थापित करना संभव हो जाता है।

कैंसर के उपचार में एक्स-रे का उपयोग इस तथ्य पर आधारित है कि यह कैंसर कोशिकाओं को मारता है। हालांकि, यह सामान्य कोशिकाओं पर अवांछनीय प्रभाव भी डाल सकता है। इसलिए, एक्स-रे के इस प्रयोग में अत्यधिक सावधानी बरतनी चाहिए।

अध्याय I. एक्स-रे की खोज

एक्स-रे की खोज का श्रेय विल्हेम कॉनराड रोएंटजेन को दिया जाता है। उन्होंने सबसे पहले एक्स-रे पर एक लेख प्रकाशित किया, जिसे उन्होंने एक्स-रे (एक्स-रे) कहा। रोएंटजेन का एक लेख "ऑन अ न्यू टाइप रेज़" शीर्षक से 28 दिसंबर, 1895 को वुर्जबर्ग फिजिको-मेडिकल सोसाइटी के जर्नल में प्रकाशित हुआ था। हालांकि, यह माना जाता है कि एक्स-रे पहले ही प्राप्त किए जा चुके हैं। रोएंटजेन ने अपने प्रयोगों में जिस कैथोड रे ट्यूब का इस्तेमाल किया था, उसे जे. हिट्टोर्फ और डब्ल्यू. क्रुक्स ने विकसित किया था। यह ट्यूब एक्स-रे पैदा करती है। यह क्रुक्स के प्रयोगों में और 1892 से हेनरिक हर्ट्ज़ और उनके छात्र फिलिप लेनार्ड के प्रयोगों में फोटोग्राफिक प्लेटों के कालेपन के माध्यम से दिखाया गया था। हालांकि, उनमें से किसी को भी अपनी खोज के महत्व का एहसास नहीं हुआ और उन्होंने अपने परिणामों को प्रकाशित नहीं किया। इसके अलावा, निकोला टेस्ला ने 1897 में कैथोड रे ट्यूब के साथ प्रयोग किया, एक्स-रे प्राप्त किया, लेकिन अपने परिणाम प्रकाशित नहीं किए।

इस कारण से, रोएंटजेन को उनके सामने की गई खोजों के बारे में पता नहीं था और उन्होंने किरणों की खोज की, बाद में उनके नाम पर, स्वतंत्र रूप से - कैथोड रे ट्यूब के संचालन के दौरान होने वाली प्रतिदीप्ति का अवलोकन करते हुए। रोएंटजेन ने एक वर्ष से थोड़ा अधिक समय (8 नवंबर, 1895 से मार्च 1897 तक) एक्स-रे का अध्ययन किया और उनके बारे में केवल तीन अपेक्षाकृत छोटे लेख प्रकाशित किए, लेकिन उन्होंने नई किरणों का इतना विस्तृत विवरण प्रदान किया कि उनके अनुयायियों द्वारा सैकड़ों पेपर, फिर 12 वर्षों के दौरान प्रकाशित हुआ, न तो कुछ आवश्यक जोड़ सका और न ही बदल सका। एक्स-रे में रुचि खो चुके रोएंटजेन ने अपने सहयोगियों से कहा: "मैंने पहले ही सब कुछ लिखा है, अपना समय बर्बाद मत करो।" रोएंटजेन की प्रसिद्धि में योगदान उनकी पत्नी के हाथ की प्रसिद्ध तस्वीर थी, जिसे उन्होंने अपने लेख में प्रकाशित किया था (दाईं ओर की छवि देखें)। इस तरह की प्रसिद्धि ने 1901 में रोएंटजेन को भौतिकी में पहला नोबेल पुरस्कार दिलाया, और नोबेल समिति ने उनकी खोज के व्यावहारिक महत्व पर जोर दिया। 1896 में, "एक्स-रे" नाम का पहली बार प्रयोग किया गया था। कुछ देशों में, पुराना नाम रहता है - एक्स-रे। रूस में, एक छात्र वी.के. के सुझाव पर किरणों को "एक्स-रे" कहा जाने लगा। रोएंटजेन - अब्राम फेडोरोविच इओफ़े।

विद्युत चुम्बकीय तरंगों के पैमाने पर स्थिति

एक्स-रे और गामा-किरणों की ऊर्जा रेंज एक विस्तृत ऊर्जा रेंज में ओवरलैप होती है। दोनों प्रकार के विकिरण विद्युत चुम्बकीय विकिरण हैं और एक ही फोटॉन ऊर्जा के बराबर हैं। शब्दावली अंतर घटना के तरीके में निहित है - एक्स-रे इलेक्ट्रॉनों की भागीदारी के साथ उत्सर्जित होते हैं (या तो परमाणुओं या मुक्त में), जबकि गामा विकिरण परमाणु नाभिक के डी-उत्तेजना की प्रक्रियाओं में उत्सर्जित होता है। एक्स-रे फोटॉन में 100 ईवी से 250 केवी तक की ऊर्जा होती है, जो 3 1016 हर्ट्ज से 6 1019 हर्ट्ज की आवृत्ति और 0.005 - 10 एनएम की तरंग दैर्ध्य के साथ विकिरण से मेल खाती है (एक्स की निचली सीमा की आम तौर पर स्वीकृत परिभाषा नहीं है) तरंग दैर्ध्य पैमाने में -रे रेंज)। नरम एक्स-रे सबसे कम फोटॉन ऊर्जा और विकिरण आवृत्ति (और सबसे लंबी तरंग दैर्ध्य) की विशेषता है, जबकि कठोर एक्स-रे में उच्चतम फोटॉन ऊर्जा और विकिरण आवृत्ति (और सबसे छोटी तरंग दैर्ध्य) होती है।

(वी.के. रोएंटजेन द्वारा ली गई उनकी पत्नी के हाथ का एक्स-रे फोटोग्राफ (रोएंटजेनोग्राम))

रसीद

एक्स-रे आवेशित कणों (मुख्य रूप से इलेक्ट्रॉनों) के मजबूत त्वरण या परमाणुओं या अणुओं के इलेक्ट्रॉन गोले में उच्च-ऊर्जा संक्रमण द्वारा निर्मित होते हैं। दोनों प्रभाव एक्स-रे ट्यूबों में उपयोग किए जाते हैं, जिसमें एक गर्म कैथोड द्वारा उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों को त्वरित किया जाता है (कोई एक्स-रे उत्सर्जित नहीं होता है, क्योंकि त्वरण बहुत कम होता है) और एनोड से टकराते हैं, जहां वे तेजी से कम हो जाते हैं (इस मामले में, एक्स-रे उत्सर्जित होते हैं: तथाकथित। ब्रेम्सस्ट्रालंग) और साथ ही धातु के परमाणुओं के आंतरिक इलेक्ट्रॉन गोले से इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकालते हैं जिससे एनोड बनाया जाता है। कोशों में खाली स्थान परमाणु के अन्य इलेक्ट्रॉनों द्वारा कब्जा कर लिया जाता है। इस मामले में, एक्स-रे विकिरण एनोड सामग्री की एक निश्चित ऊर्जा विशेषता के साथ उत्सर्जित होता है (विशेषता विकिरण, आवृत्तियों को मोसले कानून द्वारा निर्धारित किया जाता है:

जहां Z एनोड तत्व की परमाणु संख्या है, ए और बी इलेक्ट्रॉन शेल के प्रमुख क्वांटम संख्या n के एक निश्चित मूल्य के लिए स्थिरांक हैं)। वर्तमान में, एनोड मुख्य रूप से सिरेमिक से बने होते हैं, और जिस हिस्से में इलेक्ट्रॉन टकराते हैं वह मोलिब्डेनम से बना होता है। त्वरण-मंदी की प्रक्रिया में, इलेक्ट्रॉन की गतिज ऊर्जा का केवल 1% ही एक्स-रे में जाता है, 99% ऊर्जा ऊष्मा में परिवर्तित होती है।

कण त्वरक में भी एक्स-रे प्राप्त किए जा सकते हैं। तथाकथित। सिंक्रोट्रॉन विकिरण तब होता है जब कणों का एक पुंज चुंबकीय क्षेत्र में विक्षेपित हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप वे अपनी गति के लंबवत दिशा में त्वरण का अनुभव करते हैं। सिंक्रोट्रॉन विकिरण में ऊपरी सीमा के साथ एक सतत स्पेक्ट्रम होता है। उचित रूप से चुने गए मापदंडों (चुंबकीय क्षेत्र का परिमाण और कणों की ऊर्जा) के साथ, सिंक्रोट्रॉन विकिरण के स्पेक्ट्रम में एक्स-रे भी प्राप्त किए जा सकते हैं।

एक्स-रे ट्यूब का योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व। एक्स - एक्स-रे, के - कैथोड, ए - एनोड (कभी-कभी एंटीकैथोड कहा जाता है), सी - हीट सिंक, उह - कैथोड फिलामेंट वोल्टेज, यूए - त्वरित वोल्टेज, विन - वाटर कूलिंग इनलेट, वाउट - वाटर कूलिंग आउटलेट (देखें एक्स- रे ट्यूब)।

पदार्थ के साथ बातचीत

एक्स-रे के लिए लगभग किसी भी पदार्थ का अपवर्तनांक एकता से थोड़ा अलग होता है। इसका एक परिणाम यह है कि ऐसी कोई सामग्री नहीं है जिससे एक्स-रे लेंस बनाया जा सके। इसके अलावा, जब एक्स-रे सतह के लंबवत होते हैं, तो वे लगभग परावर्तित नहीं होते हैं। इसके बावजूद, एक्स-रे प्रकाशिकी में, एक्स-रे के लिए ऑप्टिकल तत्वों के निर्माण के तरीके खोजे गए हैं।

एक्स-रे पदार्थ में प्रवेश कर सकते हैं, और विभिन्न पदार्थ उन्हें अलग तरह से अवशोषित करते हैं। एक्स-रे फोटोग्राफी में एक्स-रे का अवशोषण उनकी सबसे महत्वपूर्ण संपत्ति है। एक्स-रे की तीव्रता अवशोषित परत में यात्रा किए गए पथ के आधार पर तेजी से घट जाती है (I = I0e-kd, जहां d परत की मोटाई है, गुणांक k Z3λ3 के समानुपाती है, Z तत्व की परमाणु संख्या है, है तरंग दैर्ध्य)।

अवशोषण फोटोअवशोषण और कॉम्पटन प्रकीर्णन के परिणामस्वरूप होता है:

फोटोअवशोषण को एक फोटॉन द्वारा एक परमाणु के खोल से एक इलेक्ट्रॉन को बाहर निकालने की प्रक्रिया के रूप में समझा जाता है, जिसके लिए आवश्यक है कि फोटॉन ऊर्जा एक निश्चित न्यूनतम मूल्य से अधिक हो। अगर हम फोटॉन की ऊर्जा के आधार पर अवशोषण के कार्य की संभावना पर विचार करते हैं, तो जब एक निश्चित ऊर्जा तक पहुंच जाती है, तो यह (प्रायिकता) अपने अधिकतम मूल्य तक तेजी से बढ़ जाती है। उच्च ऊर्जाओं के लिए, संभावना लगातार घटती जाती है। इस निर्भरता के कारण, यह कहा जाता है कि एक अवशोषण सीमा होती है। अवशोषण के कार्य के दौरान खटखटाए गए इलेक्ट्रॉन का स्थान दूसरे इलेक्ट्रॉन द्वारा कब्जा कर लिया जाता है, जबकि कम फोटॉन ऊर्जा के साथ विकिरण उत्सर्जित होता है, तथाकथित। प्रतिदीप्ति प्रक्रिया।

भाषण

एक्स-रे विकिरण

एक्स-रे की प्रकृति

Bremsstrahlung एक्स-रे, इसके वर्णक्रमीय गुण।

विशेषता एक्स-रे विकिरण (समीक्षा के लिए)।

पदार्थ के साथ एक्स-रे विकिरण की परस्पर क्रिया।

चिकित्सा में एक्स-रे के उपयोग के लिए भौतिक आधार।

एक्स-रे (एक्स-रे) की खोज के. रोएंटजेन ने की, जो 1895 में भौतिकी के पहले नोबेल पुरस्कार विजेता बने।

एक्स-रे की प्रकृति

एक्स-रे विकिरण - विद्युत चुम्बकीय तरंगें जिनकी लंबाई 80 से 10 -5 एनएम होती है। लॉन्ग-वेव एक्स-रे विकिरण शॉर्ट-वेव यूवी विकिरण द्वारा कवर किया जाता है, और शॉर्ट-वेव विकिरण लंबी-लहर  विकिरण द्वारा कवर किया जाता है।

एक्स-रे ट्यूबों में एक्स-रे का उत्पादन किया जाता है। चित्र एक।

के - कैथोड

1 - इलेक्ट्रॉन बीम

2 - एक्स-रे विकिरण

चावल। 1. एक्स-रे ट्यूब डिवाइस।

ट्यूब एक ग्लास फ्लास्क है (संभवतः उच्च वैक्यूम के साथ: इसमें दबाव लगभग 10-6 मिमी एचजी है) दो इलेक्ट्रोड के साथ: एनोड ए और कैथोड के, जिसमें एक उच्च वोल्टेज यू (कई हजार वोल्ट) लागू होता है। कैथोड इलेक्ट्रॉनों का एक स्रोत है (थर्मियोनिक उत्सर्जन की घटना के कारण)। एनोड एक धातु की छड़ है जिसमें एक झुकी हुई सतह होती है जो परिणामी एक्स-रे विकिरण को ट्यूब के अक्ष पर एक कोण पर निर्देशित करती है। यह इलेक्ट्रॉन बमबारी के दौरान उत्पन्न गर्मी को दूर करने के लिए अत्यधिक गर्मी-संचालन सामग्री से बना है। बेवल वाले सिरे पर दुर्दम्य धातु (उदाहरण के लिए, टंगस्टन) से बनी एक प्लेट होती है।

एनोड का मजबूत ताप इस तथ्य के कारण है कि कैथोड बीम में इलेक्ट्रॉनों की मुख्य संख्या, एनोड से टकराकर, पदार्थ के परमाणुओं के साथ कई टकरावों का अनुभव करती है और उन्हें बड़ी मात्रा में ऊर्जा स्थानांतरित करती है।

उच्च वोल्टेज की क्रिया के तहत, गर्म कैथोड फिलामेंट द्वारा उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों को उच्च ऊर्जा में त्वरित किया जाता है। एक इलेक्ट्रॉन की गतिज ऊर्जा mv 2/2 के बराबर होती है। यह उस ऊर्जा के बराबर है जो वह ट्यूब के स्थिरवैद्युत क्षेत्र में गति करके प्राप्त करती है:

एमवी 2/2 = ईयू(1)

जहां एम, ई इलेक्ट्रॉन द्रव्यमान और चार्ज हैं, यू त्वरित वोल्टेज है।

परमाणु नाभिक और परमाणु इलेक्ट्रॉनों के इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र द्वारा एनोड सामग्री में इलेक्ट्रॉनों के तीव्र मंदी के कारण ब्रेम्सस्ट्रालंग एक्स-रे की उपस्थिति की ओर अग्रसर प्रक्रियाएं होती हैं।

मूल तंत्र को निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है। मूविंग इलेक्ट्रान एक प्रकार का करंट होता है जो अपना चुंबकीय क्षेत्र बनाता है। इलेक्ट्रॉन मंदी वर्तमान ताकत में कमी है और, तदनुसार, चुंबकीय क्षेत्र के प्रेरण में परिवर्तन, जो एक वैकल्पिक विद्युत क्षेत्र की उपस्थिति का कारण होगा, अर्थात। एक विद्युत चुम्बकीय तरंग की उपस्थिति।

इस प्रकार, जब एक आवेशित कण पदार्थ में उड़ता है, तो यह धीमा हो जाता है, अपनी ऊर्जा और गति खो देता है, और विद्युत चुम्बकीय तरंगों का उत्सर्जन करता है।

एक्स-रे ब्रेम्सस्ट्रालंग के वर्णक्रमीय गुण .

तो, एनोड सामग्री में इलेक्ट्रॉन मंदी के मामले में, ब्रेम्सस्ट्रालंग विकिरण।

ब्रेम्सस्ट्रालंग स्पेक्ट्रम निरंतर है. इसके लिए कारण इस प्रकार है।

जब इलेक्ट्रॉनों में गिरावट आती है, तो उनमें से प्रत्येक में एनोड (ई 1 \u003d क्यू) को गर्म करने के लिए उपयोग की जाने वाली ऊर्जा का हिस्सा होता है, दूसरा भाग एक्स-रे फोटॉन (ई 2 \u003d एचवी) बनाने के लिए, अन्यथा, ईयू \u003d एचवी + Q. इन भागों के बीच का अनुपात यादृच्छिक है।

इस प्रकार, एक्स-रे ब्रेम्सस्ट्रालंग का निरंतर स्पेक्ट्रम कई इलेक्ट्रॉनों के मंदी के कारण बनता है, जिनमें से प्रत्येक कड़ाई से परिभाषित मूल्य के एक एक्स-रे क्वांटम एचवी (एच) का उत्सर्जन करता है। इस क्वांटम का मूल्य विभिन्न इलेक्ट्रॉनों के लिए अलग।तरंग दैर्ध्य पर एक्स-रे ऊर्जा प्रवाह की निर्भरता, अर्थात। एक्स-रे स्पेक्ट्रम चित्र 2 में दिखाया गया है।

रेखा चित्र नम्बर 2। ब्रेम्सस्ट्रालंग स्पेक्ट्रम: ए) ट्यूब में विभिन्न वोल्टेज यू पर; बी) कैथोड के विभिन्न तापमान टी पर।

शॉर्ट-वेव (हार्ड) रेडिएशन में लॉन्ग-वेव (सॉफ्ट) रेडिएशन की तुलना में अधिक मर्मज्ञ शक्ति होती है। शीतल विकिरण पदार्थ द्वारा अधिक दृढ़ता से अवशोषित होता है।

लघु तरंगदैर्घ्य की ओर से, स्पेक्ट्रम एक निश्चित तरंग दैर्ध्य m i n पर अचानक समाप्त हो जाता है। इस तरह की लघु-तरंग दैर्ध्य ब्रेम्सस्ट्रालंग तब होती है जब एक त्वरित क्षेत्र में एक इलेक्ट्रॉन द्वारा प्राप्त ऊर्जा पूरी तरह से फोटॉन ऊर्जा (क्यू = 0) में परिवर्तित हो जाती है:

ईयू = एचवी अधिकतम = एचसी/ मिनट,  मिनट = एचसी/(ईयू), (2)

मिनट (एनएम) = 1.23/यूकेवी

विकिरण की वर्णक्रमीय संरचना एक्स-रे ट्यूब पर वोल्टेज पर निर्भर करती है; बढ़ते वोल्टेज के साथ, m i n का मान लघु तरंग दैर्ध्य (चित्र 2a) की ओर बदल जाता है।

जब कैथोड तापदीप्त का तापमान T बदलता है, तो इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन बढ़ जाता है। नतीजतन, ट्यूब में वर्तमान I बढ़ जाता है, लेकिन विकिरण की वर्णक्रमीय संरचना नहीं बदलती है (चित्र 2 बी)।

ब्रेम्सस्ट्रालंग का ऊर्जा प्रवाह एनोड और कैथोड के बीच वोल्टेज यू के वर्ग के सीधे आनुपातिक है, ट्यूब में वर्तमान ताकत I और एनोड पदार्थ की परमाणु संख्या जेड:

Ф = kZU 2 I. (3)

जहां के \u003d 10 -9 डब्ल्यू / (वी 2 ए)।

विशेषता एक्स-रे (परिचित के लिए)।

एक्स-रे ट्यूब पर वोल्टेज बढ़ने से यह तथ्य सामने आता है कि एक निरंतर स्पेक्ट्रम की पृष्ठभूमि के खिलाफ, एक रेखा दिखाई देती है, जो कि एक्स-रे विकिरण की विशेषता से मेल खाती है। यह विकिरण एनोड सामग्री के लिए विशिष्ट है।

इसकी घटना का तंत्र इस प्रकार है। एक उच्च वोल्टेज पर, त्वरित इलेक्ट्रॉन (उच्च ऊर्जा के साथ) परमाणु में गहराई से प्रवेश करते हैं और इलेक्ट्रॉनों को इसकी आंतरिक परतों से बाहर निकाल देते हैं। ऊपरी स्तरों से इलेक्ट्रॉन मुक्त स्थानों पर जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप विशेषता विकिरण के फोटॉन उत्सर्जित होते हैं।

विशिष्ट एक्स-रे विकिरण का स्पेक्ट्रा ऑप्टिकल स्पेक्ट्रा से भिन्न होता है।

- एकरूपता।

अभिलक्षणिक स्पेक्ट्रम की एकरूपता इस तथ्य के कारण है कि विभिन्न परमाणुओं की आंतरिक इलेक्ट्रॉन परतें समान होती हैं और नाभिक से बल क्रिया के कारण केवल ऊर्जावान रूप से भिन्न होती हैं, जो कि बढ़ती तात्विक संख्या के साथ बढ़ती है। इसलिए, विशेषता स्पेक्ट्रा बढ़ते हुए परमाणु चार्ज के साथ उच्च आवृत्तियों की ओर स्थानांतरित हो जाती है। Roentgen के एक कर्मचारी द्वारा प्रयोगात्मक रूप से इसकी पुष्टि की गई थी - मोसली, जिन्होंने 33 तत्वों के लिए एक्स-रे संक्रमण आवृत्तियों को मापा। उन्होंने कानून बनाया।

मोसेली का नियम – विशेषता विकिरण की आवृत्ति का वर्गमूल तत्व की क्रमिक संख्या का एक रैखिक कार्य है:

= ए (जेड - बी), (4)

जहाँ v वर्णक्रमीय रेखा की आवृत्ति है, Z उत्सर्जक तत्व की परमाणु संख्या है। ए, बी स्थिरांक हैं।

मोसले के नियम का महत्व इस तथ्य में निहित है कि इस निर्भरता का उपयोग एक्स-रे लाइन की मापी गई आवृत्ति से अध्ययन के तहत तत्व की परमाणु संख्या को सटीक रूप से निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है। इसने आवर्त सारणी में तत्वों की नियुक्ति में बड़ी भूमिका निभाई।

एक रासायनिक यौगिक से स्वतंत्रता।

किसी परमाणु का अभिलक्षणिक एक्स-रे स्पेक्ट्रा उस रासायनिक यौगिक पर निर्भर नहीं करता है जिसमें तत्व का परमाणु प्रवेश करता है। उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन परमाणु का एक्स-रे स्पेक्ट्रम ओ 2, एच 2 ओ के लिए समान है, जबकि इन यौगिकों के ऑप्टिकल स्पेक्ट्रा भिन्न होते हैं। परमाणु के एक्स-रे स्पेक्ट्रम की यह विशेषता नाम का आधार थी " विशेषता विकिरण".

पदार्थ के साथ एक्स-रे विकिरण की परस्पर क्रिया

वस्तुओं पर एक्स-रे विकिरण का प्रभाव एक्स-रे इंटरैक्शन की प्राथमिक प्रक्रियाओं द्वारा निर्धारित किया जाता है। इलेक्ट्रॉनों के साथ फोटॉनपदार्थ के परमाणु और अणु।

पदार्थ में एक्स-रे विकिरण को अवशोषितया dissipates. इस मामले में, विभिन्न प्रक्रियाएं हो सकती हैं, जो एक्स-रे फोटॉन ऊर्जा एचवी और आयनीकरण ऊर्जा u के अनुपात से निर्धारित होती हैं (आयनीकरण ऊर्जा Аu परमाणु या अणु से आंतरिक इलेक्ट्रॉनों को निकालने के लिए आवश्यक ऊर्जा है)।

एक) सुसंगत प्रकीर्णन(लंबी-तरंग विकिरण का प्रकीर्णन) तब होता है जब संबंध

फोटॉन के लिए, इलेक्ट्रॉनों के साथ बातचीत के कारण, केवल गति की दिशा बदल जाती है (चित्र 3a), लेकिन ऊर्जा hv और तरंग दैर्ध्य नहीं बदलते हैं (इसलिए, इस प्रकीर्णन को कहा जाता है सुसंगत) चूंकि एक फोटॉन और एक परमाणु की ऊर्जा नहीं बदलती है, सुसंगत प्रकीर्णन जैविक वस्तुओं को प्रभावित नहीं करता है, लेकिन एक्स-रे विकिरण से सुरक्षा बनाते समय, किसी को बीम की प्राथमिक दिशा बदलने की संभावना को ध्यान में रखना चाहिए।

बी) प्रकाश विद्युत प्रभावतब होता है जब

ऐसे में दो मामले सामने आ सकते हैं।

फोटॉन अवशोषित हो जाता है, इलेक्ट्रॉन परमाणु से अलग हो जाता है (चित्र 3बी)। आयनीकरण होता है। पृथक इलेक्ट्रॉन गतिज ऊर्जा प्राप्त करता है: ई के \u003d एचवी - ए और। यदि गतिज ऊर्जा बड़ी है, तो इलेक्ट्रॉन टक्कर से पड़ोसी परमाणुओं को आयनित कर सकता है, जिससे नए बनते हैं। माध्यमिकइलेक्ट्रॉन।

फोटॉन अवशोषित होता है, लेकिन इसकी ऊर्जा इलेक्ट्रॉन को अलग करने के लिए पर्याप्त नहीं है, और एक परमाणु या अणु की उत्तेजना(चित्र। 3c)। यह अक्सर दृश्यमान विकिरण क्षेत्र (एक्स-रे ल्यूमिनेसेंस) में एक फोटॉन के बाद के उत्सर्जन की ओर जाता है, और ऊतकों में - अणुओं और फोटोकैमिकल प्रतिक्रियाओं की सक्रियता के लिए। फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव मुख्य रूप से उच्च Z वाले परमाणुओं के आंतरिक कोशों के इलेक्ट्रॉनों पर होता है।

में) असंगत प्रकीर्णन(कॉम्पटन प्रभाव, 1922) तब होता है जब फोटॉन ऊर्जा आयनीकरण ऊर्जा से बहुत अधिक होती है

इस मामले में, इलेक्ट्रॉन परमाणु से अलग हो जाता है (ऐसे इलेक्ट्रॉनों को कहा जाता है हटना इलेक्ट्रॉनों), कुछ गतिज ऊर्जा प्राप्त करता है E k, फोटॉन की ऊर्जा स्वयं घट जाती है (चित्र 4d):

एचवी = एचवी" + ए और + ई के. (5)

परिवर्तित आवृत्ति (लंबाई) के साथ परिणामी विकिरण को कहा जाता है माध्यमिक, यह सभी दिशाओं में बिखरा हुआ है।

रिकॉइल इलेक्ट्रान, यदि उनके पास पर्याप्त गतिज ऊर्जा है, तो टक्कर से पड़ोसी परमाणुओं को आयनित कर सकते हैं। इस प्रकार, असंगत प्रकीर्णन के परिणामस्वरूप, द्वितीयक प्रकीर्णित एक्स-रे विकिरण बनता है और पदार्थ के परमाणु आयनित होते हैं।

ये (ए, बी, सी) प्रक्रियाएं बाद की कई प्रक्रियाओं का कारण बन सकती हैं। उदाहरण के लिए (चित्र 3d), यदि फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव के दौरान इलेक्ट्रॉनों को परमाणु से आंतरिक गोले पर अलग किया जाता है, तो उच्च स्तर के इलेक्ट्रॉन अपने स्थान पर जा सकते हैं, जो इस पदार्थ के माध्यमिक विशेषता एक्स-रे विकिरण के साथ होता है। द्वितीयक विकिरण के फोटॉन, पड़ोसी परमाणुओं के इलेक्ट्रॉनों के साथ परस्पर क्रिया करते हुए, द्वितीयक घटना का कारण बन सकते हैं।

सुसंगत प्रकीर्णन

उह ऊर्जा और तरंग दैर्ध्य अपरिवर्तित रहते हैं

प्रकाश विद्युत प्रभाव

फोटॉन अवशोषित होता है, ई - परमाणु से अलग - आयनीकरण

एचवी \u003d ए और + ई से

परमाणु ए एक फोटान के अवशोषण पर उत्साहित होता है, आर एक्स-रे ल्यूमिनेसेंस है

असंगत प्रकीर्णन

एचवी \u003d एचवी "+ ए और + ई से

फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव में माध्यमिक प्रक्रियाएं

चावल। पदार्थ के साथ एक्स-रे संपर्क के 3 तंत्र

चिकित्सा में एक्स-रे के उपयोग के लिए भौतिक आधार

जब एक्स-रे किसी पिंड पर पड़ते हैं, तो यह इसकी सतह से थोड़ा परावर्तित होता है, लेकिन मुख्य रूप से गहराई से गुजरता है, जबकि यह आंशिक रूप से अवशोषित और बिखरा हुआ होता है, और आंशिक रूप से गुजरता है।

कमजोर करने का नियम।

कानून के अनुसार एक्स-रे फ्लक्स पदार्थ में क्षीण होता है:

एफ \u003d एफ 0 ई - एक्स (6)

जहां रैखिक है क्षीणन कारक,जो अनिवार्य रूप से पदार्थ के घनत्व पर निर्भर करता है। यह सुसंगत प्रकीर्णन 1, असंगत 2 और प्रकाशविद्युत प्रभाव 3 के संगत तीन पदों के योग के बराबर है:

 =  1 +  2 +  3 . (7)

प्रत्येक पद का योगदान फोटॉन ऊर्जा द्वारा निर्धारित किया जाता है। कोमल ऊतकों (पानी) के लिए इन प्रक्रियाओं के अनुपात नीचे दिए गए हैं।

का आनंद लें द्रव्यमान क्षीणन गुणांक,जो पदार्थ के घनत्व पर निर्भर नहीं करता है :

m = /. (आठ)

द्रव्यमान क्षीणन गुणांक फोटॉन की ऊर्जा और अवशोषित पदार्थ की परमाणु संख्या पर निर्भर करता है:

एम = के 3 जेड 3। (9)

हड्डी और कोमल ऊतक (पानी) के द्रव्यमान क्षीणन गुणांक भिन्न होते हैं: m हड्डी / m पानी = 68.

यदि एक्स-रे के मार्ग में एक अमानवीय पिंड रखा जाता है और उसके सामने एक फ्लोरोसेंट स्क्रीन रखी जाती है, तो यह शरीर, विकिरण को अवशोषित और क्षीण करके, स्क्रीन पर एक छाया बनाता है। इस छाया की प्रकृति से, आकार, घनत्व, संरचना और कई मामलों में निकायों की प्रकृति का न्याय किया जा सकता है। वे। विभिन्न ऊतकों द्वारा एक्स-रे विकिरण के अवशोषण में एक महत्वपूर्ण अंतर आपको छाया प्रक्षेपण में आंतरिक अंगों की छवि देखने की अनुमति देता है।

यदि अध्ययनाधीन अंग और आसपास के ऊतक समान रूप से एक्स-रे को क्षीण करते हैं, तो इसके विपरीत एजेंटों का उपयोग किया जाता है। इसलिए, उदाहरण के लिए, बेरियम सल्फेट (BaSO 4 ) के एक भावपूर्ण द्रव्यमान के साथ पेट और आंतों को भरना, कोई उनकी छाया छवि देख सकता है (क्षीणन गुणांक का अनुपात 354 है)।

चिकित्सा में प्रयोग करें।

चिकित्सा में, 60 से 100-120 केवी की फोटॉन ऊर्जा के साथ एक्स-रे विकिरण का उपयोग निदान के लिए और 150-200 केवी चिकित्सा के लिए किया जाता है।

एक्स-रे निदान – एक्स-रे द्वारा शरीर को ट्रांसिल्युमिनेट करके रोगों की पहचान।

एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स का उपयोग विभिन्न विकल्पों में किया जाता है, जो नीचे दिए गए हैं।

फ्लोरोस्कोपी के साथएक्स-रे ट्यूब रोगी के पीछे स्थित है। इसके सामने एक फ्लोरोसेंट स्क्रीन है। स्क्रीन पर एक छाया (सकारात्मक) छवि है। प्रत्येक व्यक्तिगत मामले में, विकिरण की उपयुक्त कठोरता का चयन किया जाता है ताकि यह नरम ऊतकों से होकर गुजरे, लेकिन घने लोगों द्वारा पर्याप्त रूप से अवशोषित किया जाता है। अन्यथा, एक समान छाया प्राप्त होती है। स्क्रीन पर दिल, पसलियां काली दिख रही हैं, फेफड़े हल्के हैं।

जब रेडियोग्राफीवस्तु को कैसेट पर रखा जाता है, जिसमें एक विशेष फोटोग्राफिक इमल्शन वाली फिल्म होती है। एक्स-रे ट्यूब को वस्तु के ऊपर रखा जाता है। परिणामी रेडियोग्राफ़ एक नकारात्मक छवि देता है, अर्थात। ट्रांसिल्युमिनेशन के दौरान देखी गई तस्वीर के विपरीत। इस पद्धति में, (1) की तुलना में छवि की अधिक स्पष्टता होती है, इसलिए, ऐसे विवरण देखे जाते हैं जिन्हें ट्रांसिल्युमिनेटेड होने पर देखना मुश्किल होता है।

इस पद्धति का एक आशाजनक संस्करण एक्स-रे है टोमोग्राफीऔर "मशीन संस्करण" - कंप्यूटर टोमोग्राफी।

3. फ्लोरोस्कोपी के साथ,एक संवेदनशील छोटे-प्रारूप वाली फिल्म पर, बड़े पर्दे से छवि स्थिर होती है। जब देखा जाता है, तो चित्रों की जांच एक विशेष आवर्धक पर की जाती है।

एक्स-रे थेरेपी- घातक ट्यूमर को नष्ट करने के लिए एक्स-रे का उपयोग।

विकिरण का जैविक प्रभाव महत्वपूर्ण गतिविधि को बाधित करना है, विशेष रूप से तेजी से गुणा करने वाली कोशिकाओं को।

कंप्यूटेड टोमोग्राफी (सीटी)

एक्स-रे कंप्यूटेड टोमोग्राफी की विधि विभिन्न कोणों पर बनाए गए इस खंड के एक्स-रे अनुमानों की एक बड़ी संख्या को पंजीकृत करके रोगी के शरीर के एक निश्चित हिस्से की छवि के पुनर्निर्माण पर आधारित है। इन अनुमानों को पंजीकृत करने वाले सेंसर से जानकारी कंप्यूटर में प्रवेश करती है, जो एक विशेष कार्यक्रम के अनुसार गणनावितरण मज़बूती सेनमूने का आकारजांच किए गए अनुभाग में और इसे डिस्प्ले स्क्रीन पर प्रदर्शित करता है। इस तरह से प्राप्त रोगी के शरीर के खंड की छवि उत्कृष्ट स्पष्टता और उच्च सूचना सामग्री की विशेषता है। कार्यक्रम आपको अनुमति देता है बढ़ोतरी छवि विपरीतमें दर्जनों और सैकड़ों बार भी। यह विधि की नैदानिक ​​क्षमताओं का विस्तार करता है।

आधुनिक दंत चिकित्सा में वीडियोग्राफर (डिजिटल एक्स-रे इमेज प्रोसेसिंग वाले उपकरण)।

दंत चिकित्सा में, एक्स-रे परीक्षा मुख्य निदान पद्धति है। हालांकि, एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स की कई पारंपरिक संगठनात्मक और तकनीकी विशेषताएं इसे रोगी और दंत चिकित्सालयों दोनों के लिए काफी आरामदायक नहीं बनाती हैं। यह, सबसे पहले, रोगी को आयनकारी विकिरण के संपर्क में आने की आवश्यकता है, जो अक्सर शरीर पर एक महत्वपूर्ण विकिरण भार पैदा करता है, यह एक फोटोप्रोसेस की भी आवश्यकता है, और इसके परिणामस्वरूप, फोटोरिएजेंट की आवश्यकता है, जिसमें शामिल हैं जहरीले वाले। अंत में, यह एक भारी संग्रह, भारी फ़ोल्डर्स और एक्स-रे फिल्मों के साथ लिफाफे हैं।

इसके अलावा, दंत चिकित्सा के विकास का वर्तमान स्तर मानव आंखों द्वारा रेडियोग्राफ के व्यक्तिपरक मूल्यांकन को अपर्याप्त बनाता है। जैसा कि यह निकला, एक्स-रे छवि में निहित ग्रे के विभिन्न रंगों में से, आंख केवल 64 को मानती है।

जाहिर है, न्यूनतम विकिरण जोखिम के साथ दंत वायुकोशीय प्रणाली के कठोर ऊतकों की एक स्पष्ट और विस्तृत छवि प्राप्त करने के लिए, अन्य समाधानों की आवश्यकता होती है। खोज ने तथाकथित रेडियोग्राफिक सिस्टम, वीडियोग्राफर - डिजिटल रेडियोग्राफी सिस्टम का निर्माण किया।

तकनीकी विवरण के बिना, ऐसी प्रणालियों के संचालन का सिद्धांत इस प्रकार है। एक्स-रे विकिरण वस्तु के माध्यम से एक सहज फिल्म पर नहीं, बल्कि एक विशेष इंट्रोरल सेंसर (विशेष इलेक्ट्रॉनिक मैट्रिक्स) पर प्रवेश करता है। मैट्रिक्स से संबंधित सिग्नल एक डिजिटाइज़िंग डिवाइस (एनालॉग-टू-डिजिटल कनवर्टर, एडीसी) को प्रेषित किया जाता है जो इसे डिजिटल रूप में परिवर्तित करता है और कंप्यूटर से जुड़ा होता है। विशेष सॉफ्टवेयर कंप्यूटर स्क्रीन पर एक एक्स-रे छवि बनाता है और आपको इसे संसाधित करने की अनुमति देता है, इसे हार्ड या लचीले भंडारण माध्यम (हार्ड ड्राइव, फ्लॉपी डिस्क) पर सहेजता है, इसे एक फ़ाइल के रूप में एक चित्र के रूप में प्रिंट करता है।

एक डिजिटल प्रणाली में, एक एक्स-रे छवि विभिन्न डिजिटल ग्रेस्केल मानों वाले बिंदुओं का एक संग्रह है। कार्यक्रम द्वारा प्रदान की गई सूचना प्रदर्शन अनुकूलन अपेक्षाकृत कम विकिरण खुराक पर चमक और कंट्रास्ट के मामले में एक इष्टतम फ्रेम प्राप्त करना संभव बनाता है।

आधुनिक प्रणालियों में, उदाहरण के लिए, ट्रॉफी (फ्रांस) या स्किक (यूएसए) द्वारा, फ्रेम बनाते समय ग्रे के 4096 रंगों का उपयोग किया जाता है, एक्सपोज़र का समय अध्ययन की वस्तु पर निर्भर करता है और औसतन, सौवां - दसवां हिस्सा होता है एक सेकंड, फिल्म के संबंध में विकिरण जोखिम में कमी - अंतर्गर्भाशयी प्रणालियों के लिए 90% तक, मनोरम वीडियोग्राफरों के लिए 70% तक।

छवियों को संसाधित करते समय, वीडियोग्राफर अनुमति देते हैं:

सकारात्मक और नकारात्मक चित्र, झूठे रंग के चित्र, उभरा हुआ चित्र प्राप्त करें।

कंट्रास्ट बढ़ाएँ और छवि में रुचि के क्षेत्र को बढ़ाएँ।

दंत ऊतकों और हड्डी संरचनाओं के घनत्व में परिवर्तन का आकलन करें, नहर भरने की एकरूपता को नियंत्रित करें।

एंडोडोंटिक्स में, किसी भी वक्रता की नहर की लंबाई निर्धारित करें, और सर्जरी में, 0.1 मिमी की सटीकता के साथ प्रत्यारोपण के आकार का चयन करें।

छवि के विश्लेषण के दौरान कृत्रिम बुद्धि के तत्वों के साथ अद्वितीय कैरीज़ डिटेक्टर सिस्टम आपको दाग चरण, जड़ क्षरण और छिपी हुई क्षय में क्षरण का पता लगाने की अनुमति देता है।

सूत्र (3) में "F" विकिरणित तरंगदैर्घ्य की पूरी श्रृंखला को संदर्भित करता है और इसे अक्सर "अभिन्न ऊर्जा प्रवाह" के रूप में जाना जाता है।

रेडियोलॉजी रेडियोलॉजी की एक शाखा है जो इस बीमारी से उत्पन्न होने वाले जानवरों और मनुष्यों के शरीर पर एक्स-रे विकिरण के प्रभावों, 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 की आपूर्ति (ट्रांसफॉर्मर), एक उच्च-वोल्टेज रेक्टिफायर शामिल होता है जो विद्युत नेटवर्क के प्रत्यावर्ती धारा को प्रत्यक्ष धारा, एक नियंत्रण कक्ष, एक तिपाई और एक एक्स-रे ट्यूब में परिवर्तित करता है।

एक्स-रे एक प्रकार के विद्युत चुम्बकीय दोलन होते हैं जो एक्स-रे ट्यूब में एनोड पदार्थ के परमाणुओं के साथ टकराव के समय त्वरित इलेक्ट्रॉनों के तेज मंदी के दौरान बनते हैं। वर्तमान में, इस दृष्टिकोण को आम तौर पर स्वीकार किया जाता है कि एक्स-रे, उनकी भौतिक प्रकृति से, एक प्रकार की उज्ज्वल ऊर्जा है, जिसके स्पेक्ट्रम में रेडियो तरंगें, अवरक्त किरणें, दृश्य प्रकाश, पराबैंगनी किरणें और गामा किरणें भी शामिल हैं। रेडियोधर्मी 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 मशीन:

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

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

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

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

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 सामग्री के साथ त्वरित इलेक्ट्रॉनों की एक धारा के टकराने के क्षण में एक्स-रे बनते हैं। जब इलेक्ट्रॉन किसी लक्ष्य के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, तो उनकी 99% गतिज ऊर्जा तापीय ऊर्जा में और केवल 1% एक्स-रे में परिवर्तित हो जाती है।

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

चावल। 4 - एक्स-रे ट्यूब डिवाइस:

ए - कैथोड;
बी - एनोड;
बी - टंगस्टन फिलामेंट;
जी - कैथोड का फोकस कप;
डी - त्वरित इलेक्ट्रॉनों की धारा;
ई - टंगस्टन लक्ष्य;
जी - ग्लास फ्लास्क;
- बेरिलियम से एक खिड़की;
और - गठित एक्स-रे;
के - एल्यूमीनियम फिल्टर।

2 ट्रांसफार्मर इलेक्ट्रॉन ट्यूब से जुड़े होते हैं: स्टेप-डाउन और स्टेप-अप। एक स्टेप-डाउन ट्रांसफार्मर टंगस्टन फिलामेंट को कम वोल्टेज (5-15 वोल्ट) से गर्म करता है, जिसके परिणामस्वरूप इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन होता है। एक स्टेप-अप, या हाई-वोल्टेज, ट्रांसफॉर्मर सीधे कैथोड और एनोड में जाता है, जिसे 20–140 किलोवोल्ट के वोल्टेज के साथ आपूर्ति की जाती है। दोनों ट्रांसफॉर्मर को एक्स-रे मशीन के हाई-वोल्टेज ब्लॉक में रखा जाता है, जो ट्रांसफॉर्मर ऑयल से भरा होता है, जो ट्रांसफॉर्मर को कूलिंग और उनका विश्वसनीय इंसुलेशन प्रदान करता है।

स्टेप-डाउन ट्रांसफॉर्मर की मदद से एक इलेक्ट्रॉन क्लाउड बनने के बाद, स्टेप-अप ट्रांसफॉर्मर चालू होता है, और हाई-वोल्टेज वोल्टेज इलेक्ट्रिकल सर्किट के दोनों ध्रुवों पर लगाया जाता है: एनोड के लिए एक पॉजिटिव पल्स, और एक नेगेटिव कैथोड को पल्स। नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए इलेक्ट्रॉनों को एक नकारात्मक चार्ज कैथोड से खदेड़ दिया जाता है और एक सकारात्मक चार्ज एनोड की ओर जाता है - इस तरह के संभावित अंतर के कारण, गति की एक उच्च गति प्राप्त होती है - 100 हजार किमी / सेकंड। इस गति से, इलेक्ट्रॉन टंगस्टन एनोड प्लेट पर बमबारी करते हैं, जिससे एक विद्युत परिपथ पूरा होता है, जिसके परिणामस्वरूप एक्स-रे और थर्मल ऊर्जा होती है।

एक्स-रे विकिरण को ब्रेम्सस्ट्रालंग और विशेषता में विभाजित किया गया है। ब्रेम्सस्ट्रालंग टंगस्टन फिलामेंट द्वारा उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों की गति में तेज गिरावट के कारण होता है। परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन कोशों की पुनर्व्यवस्था के समय अभिलक्षणिक विकिरण होता है। इन दोनों प्रकारों का निर्माण एक्स-रे ट्यूब में एनोड सामग्री के परमाणुओं के साथ त्वरित इलेक्ट्रॉनों के टकराव के समय होता है। एक्स-रे ट्यूब का उत्सर्जन स्पेक्ट्रम ब्रेम्सस्ट्रालंग और विशेषता एक्स-रे का एक सुपरपोजिशन है।

चावल। 5 - ब्रेम्सस्ट्रालंग एक्स-रे के गठन का सिद्धांत।
चावल। 6 - विशेषता एक्स-रे विकिरण के गठन का सिद्धांत।

एक्स-रे के मूल गुण

1. एक्स-रे दृश्य धारणा के लिए अदृश्य हैं।
2. एक्स-रे विकिरण में एक जीवित जीव के अंगों और ऊतकों के साथ-साथ निर्जीव प्रकृति की घनी संरचनाओं के माध्यम से एक महान मर्मज्ञ शक्ति होती है, जो दृश्य प्रकाश किरणों को प्रसारित नहीं करती है।
3. एक्स-रे कुछ रासायनिक यौगिकों को चमकने का कारण बनता है, जिसे फ्लोरोसेंस कहा जाता है।

• जिंक और कैडमियम सल्फाइड फ्लोरोसेंट पीला-हरा,
• कैल्शियम टंगस्टेट के क्रिस्टल - बैंगनी-नीला।

एक्स-रे में एक फोटोकैमिकल प्रभाव होता है: वे चांदी के यौगिकों को हलोजन के साथ 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, जिसके माध्यम से वे गुजरते हैं, एक आयनकारी 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 की चोटों के साथ-साथ तीव्र विकिरण बीमारी के विकास को जन्म दे सकता है। जैविक संपत्ति ट्यूमर और कुछ गैर-ट्यूमर रोगों के उपचार के लिए एक्स-रे के उपयोग की अनुमति देती है।

विद्युत चुम्बकीय दोलनों का पैमाना

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

एक्स-रे विकिरण तरंग दैर्ध्य (तालिका देखें) और क्वांटम ऊर्जा में अन्य प्रकार के विद्युत चुम्बकीय दोलनों से भिन्न होता है। तरंगदैर्घ्य जितना छोटा होगा, उसकी आवृत्ति, ऊर्जा और मर्मज्ञ शक्ति उतनी ही अधिक होगी। एक्स-रे तरंग दैर्ध्य रेंज में है

. एक्स-रे विकिरण की तरंग दैर्ध्य को बदलकर, इसकी मर्मज्ञ शक्ति को नियंत्रित करना संभव है। एक्स-रे में बहुत कम तरंग दैर्ध्य होता है, लेकिन दोलन की उच्च आवृत्ति होती है, इसलिए वे मानव आंखों के लिए अदृश्य हैं। उनकी विशाल ऊर्जा के कारण, क्वांटा में एक उच्च मर्मज्ञ शक्ति होती है, जो मुख्य गुणों में से एक है जो चिकित्सा और अन्य विज्ञानों में एक्स-रे के उपयोग को सुनिश्चित करती है।

एक्स-रे विशेषताएं

तीव्रता- एक्स-रे विकिरण की मात्रात्मक विशेषता, जो प्रति यूनिट समय में ट्यूब द्वारा उत्सर्जित किरणों की संख्या द्वारा व्यक्त की जाती है। एक्स-रे की तीव्रता मिलीमीटर में मापी जाती है। एक पारंपरिक गरमागरम दीपक से दृश्य प्रकाश की तीव्रता के साथ इसकी तुलना करते हुए, हम एक सादृश्य बना सकते हैं: उदाहरण के लिए, एक 20-वाट दीपक एक तीव्रता, या शक्ति के साथ चमकेगा, और एक 200-वाट दीपक दूसरे के साथ चमकेगा, जबकि स्वयं प्रकाश की गुणवत्ता (इसका स्पेक्ट्रम) समान है। एक्स-रे विकिरण की तीव्रता वास्तव में इसकी मात्रा है। प्रत्येक इलेक्ट्रॉन एनोड पर एक या एक से अधिक विकिरण क्वांटा बनाता है, इसलिए, वस्तु के संपर्क के दौरान एक्स-रे की संख्या को एनोड में जाने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या और टंगस्टन लक्ष्य के परमाणुओं के साथ इलेक्ट्रॉनों की बातचीत की संख्या को बदलकर नियंत्रित किया जाता है। , जो दो तरह से किया जा सकता है:

1. स्टेप-डाउन ट्रांसफॉर्मर का उपयोग करके कैथोड सर्पिल के तापदीप्त की डिग्री को बदलकर (उत्सर्जन के दौरान उत्पादित 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 आपूर्ति किए गए उच्च वोल्टेज के मूल्य को ट्यूब के ध्रुवों में बदलकर - कैथोड और एनोड (ट्यूब के ध्रुवों पर जितना अधिक वोल्टेज लगाया जाता है, इलेक्ट्रॉनों को उतनी ही अधिक गतिज ऊर्जा प्राप्त होती है, जो , उनकी ऊर्जा के कारण, बदले में एनोड पदार्थ के कई परमाणुओं के साथ बातचीत कर सकते हैं - अंजीर देखें। चावल। 5; कम ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉन कम संख्या में अंतःक्रियाओं में प्रवेश करने में सक्षम होंगे)।

एक्स-रे तीव्रता (एनोड करंट) को एक्सपोज़र (ट्यूब टाइम) से गुणा करके एक्स-रे एक्सपोज़र से मेल खाती है, जिसे mAs (मिलियंप्स प्रति सेकंड) में मापा जाता है। एक्सपोजर एक पैरामीटर है, जो तीव्रता की तरह, एक्स-रे ट्यूब द्वारा उत्सर्जित किरणों की मात्रा को दर्शाता है। अंतर केवल इतना है कि एक्सपोजर ट्यूब के संचालन समय को भी ध्यान में रखता है (उदाहरण के लिए, यदि ट्यूब 0.01 सेकेंड के लिए काम करती है, तो किरणों की संख्या एक होगी, और यदि 0.02 सेकेंड है, तो किरणों की संख्या होगी अलग - दो बार अधिक)। परीक्षा के प्रकार, अध्ययन के तहत वस्तु के आकार और नैदानिक ​​कार्य के आधार पर, एक्स-रे मशीन के नियंत्रण कक्ष पर रेडियोलॉजिस्ट द्वारा विकिरण जोखिम निर्धारित किया जाता है।

कठोरता- एक्स-रे विकिरण की गुणात्मक विशेषता। इसे ट्यूब पर उच्च वोल्टेज द्वारा मापा जाता है - किलोवोल्ट में। एक्स-रे की मर्मज्ञ शक्ति निर्धारित करता है। यह एक स्टेप-अप ट्रांसफॉर्मर द्वारा एक्स-रे ट्यूब को आपूर्ति किए गए उच्च वोल्टेज द्वारा नियंत्रित किया जाता है। ट्यूब के इलेक्ट्रोड पर संभावित अंतर जितना अधिक होता है, इलेक्ट्रॉन कैथोड से उतने ही अधिक बल से पीछे हटते हैं और एनोड की ओर बढ़ते हैं, 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 शक्ति (या विकिरण की कठोरता, जो तीव्रता की तरह, नियंत्रण कक्ष पर वोल्टेज पैरामीटर द्वारा नियंत्रित होती है) ट्यूब - किलोवोल्टेज)।

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

- तरंग दैर्ध्य;
ई - तरंग ऊर्जा

• गतिमान इलेक्ट्रॉनों की गतिज ऊर्जा जितनी अधिक होती है, एनोड पर उनका प्रभाव उतना ही अधिक होता है और परिणामी एक्स-रे विकिरण की तरंग दैर्ध्य कम होती है। एक लंबी तरंग दैर्ध्य और कम मर्मज्ञ शक्ति वाले एक्स-रे विकिरण को "नरम" कहा जाता है, एक छोटी तरंग दैर्ध्य और उच्च मर्मज्ञ शक्ति के साथ - "कठिन"।

चावल। 8 - एक्स-रे ट्यूब पर वोल्टेज का अनुपात और परिणामी एक्स-रे विकिरण की तरंग दैर्ध्य:

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

एक्स-रे ट्यूबों का वर्गीकरण

1. मिलने का समय निश्चित करने पर
1. डायग्नोस्टिक
2. चिकित्सीय
3. संरचनात्मक विश्लेषण के लिए
4. ट्रांसिल्युमिनेशन के लिए
2. डिजाइन द्वारा
1. फोकस द्वारा

• सिंगल-फोकस (कैथोड पर एक सर्पिल, और एनोड पर एक फोकल स्पॉट)
• बिफोकल (कैथोड पर विभिन्न आकारों के दो सर्पिल, और एनोड पर दो फोकल स्पॉट)

1. एनोड के प्रकार से

• स्थिर (स्थिर)
• घूर्णन

एक्स-रे का उपयोग न केवल रेडियोडायग्नोस्टिक 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 इसे ऑन्कोलॉजिकल रोगों के विकिरण चिकित्सा में उपयोग करना संभव बनाती है। आवेदन के चिकित्सा क्षेत्र के अलावा, एक्स-रे विकिरण ने इंजीनियरिंग और तकनीकी क्षेत्र, सामग्री विज्ञान, क्रिस्टलोग्राफी, रसायन विज्ञान और जैव रसायन में व्यापक आवेदन पाया है: उदाहरण के लिए, विभिन्न उत्पादों (रेल, वेल्ड) में संरचनात्मक दोषों की पहचान करना संभव है। , आदि) एक्स-रे विकिरण का उपयोग कर। इस तरह के शोध के प्रकार को डिफेक्टोस्कोपी कहा जाता है। और हवाई अड्डों, रेलवे स्टेशनों और अन्य भीड़-भाड़ वाली जगहों 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 डिजाइन में भिन्न होते हैं। इस तथ्य के कारण कि इलेक्ट्रॉनों की गतिज ऊर्जा का 99% तापीय ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है, ट्यूब के संचालन के दौरान, एनोड काफी गर्म हो जाता है - संवेदनशील टंगस्टन लक्ष्य अक्सर जल जाता है। एनोड को आधुनिक एक्स-रे ट्यूब में घुमाकर ठंडा किया जाता है। घूर्णन एनोड में एक डिस्क का आकार होता है, जो टंगस्टन लक्ष्य के स्थानीय अति ताप को रोकने के लिए, इसकी पूरी सतह पर समान रूप से गर्मी वितरित करता है।

एक्स-रे ट्यूबों का डिज़ाइन भी फ़ोकस में भिन्न होता है। फोकल स्पॉट - एनोड का वह भाग जिस पर कार्यशील एक्स-रे बीम उत्पन्न होता है। इसे वास्तविक फोकल स्पॉट और प्रभावी फोकल स्पॉट में विभाजित किया गया है ( चावल। 12) एनोड के कोण के कारण, प्रभावी फोकल स्पॉट वास्तविक से छोटा होता है। छवि क्षेत्र के आकार के आधार पर विभिन्न फोकल स्पॉट आकारों का उपयोग किया जाता है। छवि क्षेत्र जितना बड़ा होगा, पूरे छवि क्षेत्र को कवर करने के लिए फोकल स्थान उतना ही चौड़ा होना चाहिए। हालांकि, एक छोटा फोकल स्पॉट बेहतर छवि स्पष्टता पैदा करता है। इसलिए, छोटी छवियों का निर्माण करते समय, एक छोटे फिलामेंट का उपयोग किया जाता है और इलेक्ट्रॉनों को एनोड लक्ष्य के एक छोटे से क्षेत्र में निर्देशित किया जाता है, जिससे एक छोटा फोकल स्पॉट बनता है।

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