एक्स-रे विकिरण क्या है और इसका उपयोग चिकित्सा में कैसे किया जाता है? चिकित्सा में एक्स-रे, अनुप्रयोग एक्स-रे के परिणामस्वरूप उत्पन्न होता है

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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, न तो डिजिटल उपकरणों को प्राथमिकता दी जानी चाहिए, जहां एक्स-रे प्रवाह पुराने उपकरणों की तुलना में अधिक हो सकता है, बल्कि सीधे फ्लैट वाले कम खुराक वाले एक्स-रे उपकरणों को 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 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 - 167 एमईआरएम प्रति वर्ष;
  • 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।

    एक्स-रे

    एक्स-रे विकिरण गामा और पराबैंगनी विकिरण के बीच विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के क्षेत्र पर कब्जा करता है और 10 -14 से 10 -7 मीटर तक तरंग दैर्ध्य के साथ विद्युत चुम्बकीय विकिरण है। चिकित्सा में, 5 x 10 -12 से 2.5 x 10 तक तरंग दैर्ध्य के साथ एक्स-रे विकिरण - 10 एम का उपयोग किया जाता है, यानी, 0.05 - 2.5 एंगस्ट्रॉम, और एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स के लिए स्वयं - 0.1 एंगस्ट्रॉम। विकिरण क्वांटा (फोटॉन) की एक धारा है जो प्रकाश की गति (300,000 किमी/सेकेंड) पर रैखिक रूप से फैलती है। इन क्वांटा में कोई विद्युत आवेश नहीं होता। क्वांटम का द्रव्यमान परमाणु द्रव्यमान इकाई का एक नगण्य हिस्सा है।

    क्वांटा की ऊर्जाजूल (जे) में मापा जाता है, लेकिन व्यवहार में वे अक्सर एक गैर-प्रणालीगत इकाई का उपयोग करते हैं "इलेक्ट्रॉन-वोल्ट" (eV) . एक इलेक्ट्रॉन वोल्ट वह ऊर्जा है जो एक इलेक्ट्रॉन किसी विद्युत क्षेत्र में 1 वोल्ट के संभावित अंतर से गुजरते समय प्राप्त करता है। 1 eV = 1.6 10~ 19 J. डेरिवेटिव किलोइलेक्ट्रॉन-वोल्ट (keV) हैं, जो एक हजार eV के बराबर है, और मेगाइलेक्ट्रॉन-वोल्ट (MeV), एक मिलियन eV के बराबर है।

    एक्स-रे ट्यूब, रैखिक त्वरक और बीटाट्रॉन का उपयोग करके एक्स-रे का उत्पादन किया जाता है। एक एक्स-रे ट्यूब में, कैथोड और लक्ष्य एनोड (दस किलोवोल्ट) के बीच संभावित अंतर एनोड पर इलेक्ट्रॉनों की बमबारी को तेज करता है। एक्स-रे विकिरण तब होता है जब एनोड पदार्थ के परमाणुओं के विद्युत क्षेत्र में तेज़ इलेक्ट्रॉनों की गति धीमी हो जाती है (ब्रेम्सस्ट्रालंग) या परमाणुओं के आंतरिक कोशों के पुनर्गठन के दौरान (विशेषता विकिरण) . विशेषता एक्स-रे विकिरण इसकी एक अलग प्रकृति होती है और यह तब होता है जब एनोड पदार्थ के परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन बाहरी इलेक्ट्रॉनों या विकिरण क्वांटा के प्रभाव में एक ऊर्जा स्तर से दूसरे में स्थानांतरित होते हैं। ब्रेम्सस्ट्रालंग एक्स-रे एक्स-रे ट्यूब पर एनोड वोल्टेज के आधार पर एक सतत स्पेक्ट्रम होता है। एनोड पदार्थ में ब्रेक लगाने पर, इलेक्ट्रॉन अपनी अधिकांश ऊर्जा एनोड (99%) को गर्म करने पर खर्च करते हैं और केवल एक छोटा सा अंश (1%) एक्स-रे ऊर्जा में परिवर्तित होता है। एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स में, ब्रेम्सस्ट्रालंग विकिरण का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है।

    एक्स-रे के मूल गुण सभी विद्युत चुम्बकीय विकिरण की विशेषता हैं, लेकिन कुछ विशेष विशेषताएं भी हैं। एक्स-रे में निम्नलिखित गुण होते हैं:

    - अदर्शन - मानव रेटिना की संवेदनशील कोशिकाएं एक्स-रे पर प्रतिक्रिया नहीं करती हैं, क्योंकि उनकी तरंग दैर्ध्य दृश्य प्रकाश की तुलना में हजारों गुना कम है;

    - सीधा प्रसार - दृश्य प्रकाश की तरह किरणें अपवर्तित, ध्रुवीकृत (एक निश्चित तल में प्रसारित) और विवर्तित होती हैं। अपवर्तनांक एकता से बहुत कम भिन्न होता है;



    - भेदनेवाली शक्ति - दृश्य प्रकाश के लिए अपारदर्शी पदार्थों की महत्वपूर्ण परतों के माध्यम से महत्वपूर्ण अवशोषण के बिना घुसना। तरंग दैर्ध्य जितनी छोटी होगी, एक्स-रे की भेदन शक्ति उतनी ही अधिक होगी;

    - अवशोषण क्षमता - शरीर के ऊतकों द्वारा अवशोषित करने की क्षमता होती है; सभी एक्स-रे निदान इसी पर आधारित होते हैं। अवशोषण क्षमता ऊतक के विशिष्ट गुरुत्व पर निर्भर करती है (जितना अधिक होगा, अवशोषण उतना ही अधिक होगा); वस्तु की मोटाई पर; विकिरण कठोरता पर;

    - फोटोग्राफिक क्रिया - सिल्वर हैलाइड यौगिकों को विघटित करें, जिनमें फोटोग्राफिक इमल्शन में पाए जाने वाले यौगिक भी शामिल हैं, जिससे एक्स-रे छवियां प्राप्त करना संभव हो जाता है;

    - चमकदार प्रभाव - कई रासायनिक यौगिकों (ल्यूमिनोफोर्स) की चमक का कारण, एक्स-रे ट्रांसिल्युमिनेशन तकनीक इसी पर आधारित है। चमक की तीव्रता फ्लोरोसेंट पदार्थ की संरचना, उसकी मात्रा और एक्स-रे स्रोत से दूरी पर निर्भर करती है। फॉस्फोरस का उपयोग न केवल फ्लोरोस्कोपिक स्क्रीन पर अध्ययन के तहत वस्तुओं की छवियों को प्राप्त करने के लिए किया जाता है, बल्कि रेडियोग्राफी में भी किया जाता है, जहां वे तीव्र स्क्रीन, सतह परत के उपयोग के कारण कैसेट में रेडियोग्राफिक फिल्म के विकिरण जोखिम को बढ़ाना संभव बनाते हैं। जो फ्लोरोसेंट पदार्थों से बना है;

    - आयनीकरण प्रभाव - तटस्थ परमाणुओं को सकारात्मक और नकारात्मक रूप से आवेशित कणों में विघटित करने की क्षमता होती है, डोसिमेट्री इसी पर आधारित है। किसी भी माध्यम के आयनीकरण का प्रभाव उसमें सकारात्मक और नकारात्मक आयनों के साथ-साथ पदार्थ के तटस्थ परमाणुओं और अणुओं से मुक्त इलेक्ट्रॉनों का निर्माण होता है। एक्स-रे ट्यूब के संचालन के दौरान एक्स-रे कक्ष में हवा के आयनीकरण से हवा की विद्युत चालकता में वृद्धि होती है और कैबिनेट वस्तुओं पर स्थैतिक विद्युत आवेश में वृद्धि होती है। ऐसे अवांछनीय प्रभावों को खत्म करने के लिए, एक्स-रे कमरों में मजबूर आपूर्ति और निकास वेंटिलेशन प्रदान किया जाता है;

    - जैविक प्रभाव - जैविक वस्तुओं पर प्रभाव पड़ता है, ज्यादातर मामलों में यह प्रभाव हानिकारक होता है;

    - व्युत्क्रम वर्ग नियम - एक्स-रे विकिरण के एक बिंदु स्रोत के लिए, तीव्रता स्रोत से दूरी के वर्ग के अनुपात में घट जाती 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।

    एक्स-रे विकिरण लगभग 80 से 10 -5 एनएम की लंबाई वाली विद्युत चुम्बकीय तरंगों को संदर्भित करता है। सबसे लंबी-तरंग एक्स-रे विकिरण को लघु-तरंग पराबैंगनी विकिरण द्वारा ओवरलैप किया जाता है, और लघु-तरंग एक्स-रे विकिरण को लंबी-तरंग γ-विकिरण द्वारा ओवरलैप किया जाता है। उत्तेजना की विधि के आधार पर, एक्स-रे विकिरण को ब्रेम्सस्ट्रालंग और विशेषता में विभाजित किया गया है।

    31.1. एक्स-रे ट्यूब डिवाइस। ब्रेम्सस्ट्रालंग एक्स-रे

    एक्स-रे विकिरण का सबसे आम स्रोत एक एक्स-रे ट्यूब है, जो एक दो-इलेक्ट्रोड वैक्यूम डिवाइस है (चित्र 31.1)। गर्म कैथोड 1 इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित करता है 4. एनोड 2, जिसे अक्सर एंटीकैथोड कहा जाता है, परिणामी एक्स-रे विकिरण को निर्देशित करने के लिए एक झुकी हुई सतह होती है 3 ट्यूब अक्ष के एक कोण पर। इलेक्ट्रॉन प्रभावों से उत्पन्न गर्मी को दूर करने के लिए एनोड अत्यधिक ऊष्मा-संचालन सामग्री से बना होता है। एनोड सतह दुर्दम्य सामग्रियों से बनी होती है जिनकी आवर्त सारणी में बड़ी परमाणु संख्या होती है, उदाहरण के लिए, टंगस्टन। कुछ मामलों में, एनोड को विशेष रूप से पानी या तेल से ठंडा किया जाता है।

    डायग्नोस्टिक ट्यूबों के लिए, एक्स-रे स्रोत की सटीकता महत्वपूर्ण है, जिसे एंटीकैथोड के एक स्थान पर इलेक्ट्रॉनों को केंद्रित करके प्राप्त किया जा सकता है। इसलिए, रचनात्मक रूप से दो विरोधी कार्यों को ध्यान में रखना आवश्यक है: एक ओर, इलेक्ट्रॉनों को एनोड के एक स्थान पर गिरना चाहिए, दूसरी ओर, ओवरहीटिंग को रोकने के लिए, इलेक्ट्रॉनों को विभिन्न क्षेत्रों में वितरित करना वांछनीय है एनोड. एक दिलचस्प तकनीकी समाधान एक घूमने वाले एनोड के साथ एक एक्स-रे ट्यूब है (चित्र 31.2)।

    परमाणु नाभिक के इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र और पदार्थ के परमाणु इलेक्ट्रॉनों द्वारा एक इलेक्ट्रॉन (या अन्य आवेशित कण) के ब्रेकिंग के परिणामस्वरूप, एक एंटीकैथोड उत्पन्न होता है ब्रेम्सस्ट्रालंग एक्स-रे विकिरण।

    इसके तंत्र को इस प्रकार समझाया जा सकता है। गतिशील विद्युत आवेश के साथ एक चुंबकीय क्षेत्र जुड़ा होता है, जिसका प्रेरण इलेक्ट्रॉन की गति पर निर्भर करता है। ब्रेक लगाने पर चुंबकीय क्षेत्र कम हो जाता है

    प्रेरण और, मैक्सवेल के सिद्धांत के अनुसार, एक विद्युत चुम्बकीय तरंग प्रकट होती है।

    जब इलेक्ट्रॉनों की गति धीमी हो जाती है, तो ऊर्जा का केवल एक हिस्सा एक्स-रे फोटॉन बनाने के लिए उपयोग किया जाता है, दूसरा हिस्सा एनोड को गर्म करने पर खर्च किया जाता है। चूँकि इन भागों के बीच संबंध यादृच्छिक है, जब बड़ी संख्या में इलेक्ट्रॉनों की गति धीमी हो जाती है, तो एक्स-रे विकिरण का एक सतत स्पेक्ट्रम बनता है। इस संबंध में ब्रेम्सस्ट्रालंग को सतत विकिरण भी कहा जाता है। चित्र में. चित्र 31.3 एक्स-रे ट्यूब में विभिन्न वोल्टेज पर तरंग दैर्ध्य λ (स्पेक्ट्रा) पर एक्स-रे फ्लक्स की निर्भरता दिखाता है: यू 1< U 2 < U 3 .

    प्रत्येक स्पेक्ट्रा में, सबसे छोटी तरंग दैर्ध्य ब्रेम्सस्ट्रालंग है λ ηίη तब होता है जब एक त्वरित क्षेत्र में एक इलेक्ट्रॉन द्वारा अर्जित ऊर्जा पूरी तरह से फोटॉन ऊर्जा में परिवर्तित हो जाती है:

    ध्यान दें कि (31.2) के आधार पर, प्लैंक स्थिरांक को प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित करने के लिए सबसे सटीक तरीकों में से एक विकसित किया गया है।

    शॉर्ट-वेव एक्स-रे आमतौर पर लॉन्ग-वेव एक्स-रे की तुलना में अधिक मर्मज्ञ होते हैं और इन्हें कहा जाता है कठिन,और लंबी लहर - कोमल।

    एक्स-रे ट्यूब पर वोल्टेज बढ़ाने से, विकिरण की वर्णक्रमीय संरचना बदल जाती है, जैसा कि चित्र से देखा जा सकता है। 31.3 और सूत्र (31.3), और कठोरता बढ़ाएँ।

    यदि आप कैथोड का फिलामेंट तापमान बढ़ाते हैं, तो ट्यूब में इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन और करंट बढ़ जाएगा। इससे प्रति सेकंड उत्सर्जित एक्स-रे फोटॉन की संख्या में वृद्धि होगी। इसकी वर्णक्रमीय संरचना नहीं बदलेगी. चित्र में. चित्र 31.4 एक ही वोल्टेज पर, लेकिन विभिन्न कैथोड ताप धाराओं पर एक्स-रे ब्रेम्सस्ट्रालंग का स्पेक्ट्रा दिखाता है: / n1< / н2 .

    एक्स-रे फ्लक्स की गणना सूत्र का उपयोग करके की जाती है:

    कहाँ यूऔर मैं -एक्स-रे ट्यूब में वोल्टेज और करंट; जेड- एनोड पदार्थ के परमाणु की क्रम संख्या; क- आनुपातिकता गुणांक. स्पेक्ट्रा एक ही समय में विभिन्न एंटीकैथोड से प्राप्त होता है यूऔर IH को चित्र में दिखाया गया है। 31.5.

    31.2. विशिष्ट एक्स-रे विकिरण। परमाणु एक्स-रे स्पेक्ट्रा

    एक्स-रे ट्यूब पर वोल्टेज बढ़ाकर, एक सतत स्पेक्ट्रम की पृष्ठभूमि के खिलाफ एक लाइन स्पेक्ट्रम की उपस्थिति को नोटिस किया जा सकता है, जो इससे मेल खाती है

    विशेषता एक्स-रे विकिरण(चित्र 31.6)। यह इस तथ्य के कारण उत्पन्न होता है कि त्वरित इलेक्ट्रॉन परमाणु में गहराई से प्रवेश करते हैं और आंतरिक परतों से इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकाल देते हैं। ऊपरी स्तरों से इलेक्ट्रॉन मुक्त स्थानों पर चले जाते हैं (चित्र 31.7), जिसके परिणामस्वरूप विशिष्ट विकिरण के फोटॉन उत्सर्जित होते हैं। जैसा कि चित्र से देखा जा सकता है, विशेषता एक्स-रे विकिरण में श्रृंखला होती है के, एल, एमइत्यादि, जिसका नाम इलेक्ट्रॉनिक परतों को नामित करने के लिए कार्य करता था। चूँकि K-श्रृंखला का उत्सर्जन उच्च परतों में स्थानों को मुक्त कर देता है, उसी समय अन्य श्रृंखला की रेखाएँ भी उत्सर्जित होती हैं।

    ऑप्टिकल स्पेक्ट्रा के विपरीत, विभिन्न परमाणुओं के विशिष्ट एक्स-रे स्पेक्ट्रा एक ही प्रकार के होते हैं। चित्र में. चित्र 31.8 विभिन्न तत्वों के स्पेक्ट्रा को दर्शाता है। इन स्पेक्ट्रा की एकरूपता इस तथ्य के कारण है कि विभिन्न परमाणुओं की आंतरिक परतें समान होती हैं और केवल ऊर्जावान रूप से भिन्न होती हैं, क्योंकि तत्व की परमाणु संख्या बढ़ने पर नाभिक से बल की क्रिया बढ़ जाती है। यह परिस्थिति इस तथ्य की ओर ले जाती है कि बढ़ते परमाणु चार्ज के साथ विशेषता स्पेक्ट्रा उच्च आवृत्तियों की ओर स्थानांतरित हो जाती है। यह पैटर्न चित्र से दिखाई देता है। 31.8 और के रूप में जाना जाता है मोसले का नियम:

    कहाँ वीवर्णक्रमीय रेखा आवृत्ति; Z-उत्सर्जक तत्व की परमाणु संख्या; एऔर में- स्थायी।

    ऑप्टिकल और एक्स-रे स्पेक्ट्रा के बीच एक और अंतर है।

    किसी परमाणु का विशिष्ट एक्स-रे स्पेक्ट्रम उस रासायनिक यौगिक पर निर्भर नहीं करता है जिसमें यह परमाणु शामिल है। उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन परमाणु का एक्स-रे स्पेक्ट्रम O, O 2 और H 2 O के लिए समान है, जबकि इन यौगिकों के ऑप्टिकल स्पेक्ट्रा काफी भिन्न हैं। परमाणु के एक्स-रे स्पेक्ट्रम की यह विशेषता नाम के आधार के रूप में कार्य करती है विशेषता.

    विशिष्ट विकिरण हमेशा तब होता है जब परमाणु की आंतरिक परतों में खाली जगह होती है, भले ही इसका कारण कुछ भी हो। उदाहरण के लिए, विशिष्ट विकिरण रेडियोधर्मी क्षय के प्रकारों में से एक के साथ होता है (32.1 देखें), जिसमें नाभिक द्वारा आंतरिक परत से एक इलेक्ट्रॉन को पकड़ना शामिल है।

    31.3. पदार्थ के साथ एक्स-रे विकिरण की परस्पर क्रिया

    एक्स-रे विकिरण का पंजीकरण और उपयोग, साथ ही जैविक वस्तुओं पर इसका प्रभाव, पदार्थ के परमाणुओं और अणुओं के इलेक्ट्रॉनों के साथ एक्स-रे फोटॉन की बातचीत की प्राथमिक प्रक्रियाओं द्वारा निर्धारित किया जाता है।

    ऊर्जा अनुपात पर निर्भर करता है एचवीफोटॉन और आयनीकरण ऊर्जा 1 ए और तीन मुख्य प्रक्रियाएं होती हैं।

    सुसंगत (शास्त्रीय) बिखराव

    लंबी-तरंग एक्स-रे का प्रकीर्णन अनिवार्य रूप से तरंग दैर्ध्य को बदले बिना होता है, और इसे कहा जाता है सुसंगत.यह तब होता है जब फोटॉन ऊर्जा आयनीकरण ऊर्जा से कम होती है: एचवी< ए और.

    चूँकि इस मामले में एक्स-रे फोटॉन और परमाणु की ऊर्जा नहीं बदलती है, सुसंगत प्रकीर्णन अपने आप में जैविक प्रभाव का कारण नहीं बनता है। हालाँकि, एक्स-रे विकिरण के खिलाफ सुरक्षा बनाते समय, प्राथमिक किरण की दिशा बदलने की संभावना को ध्यान में रखा जाना चाहिए। इस प्रकार की अंतःक्रिया एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण के लिए महत्वपूर्ण है (24.7 देखें)।

    असंगत प्रकीर्णन (कॉम्पटन प्रभाव)

    1922 में ए.के.एच. कॉम्पटन ने कठोर एक्स-रे के प्रकीर्णन का अवलोकन करते हुए, आपतित किरण की तुलना में प्रकीर्णित किरण की भेदन शक्ति में कमी पाई। इसका मतलब यह था कि बिखरी हुई एक्स-रे की तरंग दैर्ध्य आपतित एक्स-रे की तुलना में अधिक लंबी थी। तरंग दैर्ध्य में परिवर्तन के साथ एक्स-रे का प्रकीर्णन कहलाता है बेतुकानाम, और घटना ही - कॉम्पटन प्रभाव.यह तब होता है जब एक्स-रे फोटॉन की ऊर्जा आयनीकरण ऊर्जा से अधिक होती है: hv > ए और.

    यह घटना इस तथ्य के कारण है कि परमाणु के साथ बातचीत करते समय, ऊर्जा एचवीफोटॉन को ऊर्जा के साथ एक नए बिखरे हुए एक्स-रे फोटॉन के निर्माण पर खर्च किया जाता है एचवी",एक परमाणु से एक इलेक्ट्रॉन को निकालना (आयनीकरण ऊर्जा ए और) और इलेक्ट्रॉन को गतिज ऊर्जा प्रदान करना ई से:

    एचवी = एचवी" + ए और + ई के।(31.6)

    1 यहां, आयनीकरण ऊर्जा का तात्पर्य किसी परमाणु या अणु से आंतरिक इलेक्ट्रॉनों को हटाने के लिए आवश्यक ऊर्जा से है।

    चूंकि कई मामलों में एचवी>> और कॉम्पटन प्रभाव मुक्त इलेक्ट्रॉनों पर होता है, तो हम लगभग लिख सकते हैं:

    एचवी = एचवी"+ ई के।(31.7)

    यह महत्वपूर्ण है कि इस घटना में (चित्र 31.9), माध्यमिक एक्स-रे विकिरण (ऊर्जा) के साथ एचवी"फोटॉन) रिकॉइल इलेक्ट्रॉन दिखाई देते हैं (गतिज ऊर्जा)। ई केइलेक्ट्रॉन). परमाणु या अणु फिर आयन बन जाते हैं।

    फोटो प्रभाव

    फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव में, एक्स-रे को एक परमाणु द्वारा अवशोषित किया जाता है, जिससे एक इलेक्ट्रॉन बाहर निकल जाता है और परमाणु आयनित (फोटोआयनीकरण) हो जाता है।

    ऊपर चर्चा की गई तीन मुख्य अंतःक्रिया प्रक्रियाएं प्राथमिक हैं, वे बाद में माध्यमिक, तृतीयक आदि की ओर ले जाती हैं। घटना. उदाहरण के लिए, आयनित परमाणु एक विशिष्ट स्पेक्ट्रम उत्सर्जित कर सकते हैं, उत्तेजित परमाणु दृश्य प्रकाश (एक्स-रे ल्यूमिनसेंस) आदि के स्रोत बन सकते हैं।

    चित्र में. 31.10 संभावित प्रक्रियाओं का एक आरेख दिखाता है जो तब होता है जब एक्स-रे विकिरण किसी पदार्थ में प्रवेश करता है। एक्स-रे फोटॉन की ऊर्जा को आणविक तापीय गति की ऊर्जा में परिवर्तित होने से पहले चित्रित प्रक्रिया के समान कई दर्जन प्रक्रियाएं हो सकती हैं। परिणामस्वरूप, पदार्थ की आणविक संरचना में परिवर्तन होगा।

    चित्र में आरेख द्वारा दर्शाई गई प्रक्रियाएँ। 31.10, जब एक्स-रे पदार्थ पर कार्य करते हैं तो देखी गई घटना का आधार बनता है। आइए उनमें से कुछ को सूचीबद्ध करें।

    एक्स-रे ल्यूमिनसेंस- एक्स-रे विकिरण के तहत कई पदार्थों की चमक। प्लैटिनम-सिनॉक्साइड बेरियम की इस चमक ने रोएंटजेन को किरणों की खोज करने की अनुमति दी। इस घटना का उपयोग एक्स-रे विकिरण के दृश्य अवलोकन के उद्देश्य से विशेष चमकदार स्क्रीन बनाने के लिए किया जाता है, कभी-कभी फोटोग्राफिक प्लेट पर एक्स-रे के प्रभाव को बढ़ाने के लिए किया जाता है।

    एक्स-रे विकिरण के रासायनिक प्रभाव ज्ञात हैं, उदाहरण के लिए पानी में हाइड्रोजन पेरोक्साइड का निर्माण। एक व्यावहारिक रूप से महत्वपूर्ण उदाहरण एक फोटोग्राफिक प्लेट पर प्रभाव है, जो ऐसी किरणों को रिकॉर्ड करने की अनुमति देता है।

    आयनीकरण प्रभाव एक्स-रे के प्रभाव में विद्युत चालकता में वृद्धि में प्रकट होता है। इस संपत्ति का उपयोग किया जाता है


    इस प्रकार के विकिरण के प्रभावों को मापने के लिए डोसिमेट्री में।

    कई प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप, एक्स-रे विकिरण की प्राथमिक किरण कानून (29.3) के अनुसार कमजोर हो जाती है। आइए इसे इस रूप में लिखें:

    मैं = मैं 0 इ-/", (31.8)

    कहाँ μ - रैखिक क्षीणन गुणांक। इसे सुसंगत प्रकीर्णन μ κ, असंगत μ ΗK और फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव μ के अनुरूप तीन शब्दों से मिलकर दर्शाया जा सकता है। एफ:

    μ = μ k + μ hk + μ f. (31.9)

    एक्स-रे विकिरण की तीव्रता उस पदार्थ के परमाणुओं की संख्या के अनुपात में कम हो जाती है जिसके माध्यम से यह प्रवाह गुजरता है। यदि आप किसी पदार्थ को अक्ष के अनुदिश संपीडित करते हैं एक्स,उदाहरण के लिए, में बीकई गुना बढ़ रहा है बीइसके घनत्व के बाद से, तो

    31.4. चिकित्सा में एक्स-रे विकिरण के अनुप्रयोग की भौतिक मूल बातें

    एक्स-रे का सबसे महत्वपूर्ण चिकित्सीय उपयोग नैदानिक ​​उद्देश्यों के लिए आंतरिक अंगों को रोशन करना है। (एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स)।

    निदान के लिए, लगभग 60-120 केवी की ऊर्जा वाले फोटॉन का उपयोग किया जाता है। इस ऊर्जा पर, द्रव्यमान क्षीणन गुणांक मुख्य रूप से फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव द्वारा निर्धारित होता है। इसका मान फोटॉन ऊर्जा की तीसरी शक्ति (λ 3 के आनुपातिक) के विपरीत आनुपातिक है, जो कठोर विकिरण की अधिक भेदन शक्ति को दर्शाता है, और अवशोषित पदार्थ की परमाणु संख्या की तीसरी शक्ति के आनुपातिक है:

    विभिन्न ऊतकों द्वारा एक्स-रे विकिरण के अवशोषण में महत्वपूर्ण अंतर किसी को छाया प्रक्षेपण में मानव शरीर के आंतरिक अंगों की छवियों को देखने की अनुमति देता है।

    एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स का उपयोग दो संस्करणों में किया जाता है: प्रतिदीप्तिदर्शन - छवि को एक्स-रे ल्यूमिनसेंट स्क्रीन पर देखा जाता है, रेडियोग्राफ़ - छवि फोटोग्राफिक फिल्म पर रिकॉर्ड की गई है।

    यदि जांच किया जा रहा अंग और आसपास के ऊतक एक्स-रे विकिरण को लगभग समान रूप से क्षीण करते हैं, तो विशेष कंट्रास्ट एजेंटों का उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, पेट और आंतों को बेरियम सल्फेट के दलिया जैसे द्रव्यमान से भरकर, आप उनकी छाया छवि देख सकते हैं।

    स्क्रीन पर छवि की चमक और फिल्म पर एक्सपोज़र का समय एक्स-रे विकिरण की तीव्रता पर निर्भर करता है। यदि इसका उपयोग निदान के लिए किया जाता है, तो तीव्रता अधिक नहीं हो सकती ताकि अवांछनीय जैविक परिणाम न हों। इसलिए, ऐसे कई तकनीकी उपकरण हैं जो कम एक्स-रे तीव्रता पर छवियों को बेहतर बनाते हैं। ऐसे उपकरण का एक उदाहरण इलेक्ट्रो-ऑप्टिकल कन्वर्टर्स है (27.8 देखें)। जनसंख्या की सामूहिक जांच के दौरान, रेडियोग्राफी के एक प्रकार का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है - फ्लोरोग्राफी, जिसमें एक बड़ी एक्स-रे ल्यूमिनसेंट स्क्रीन से एक छवि एक संवेदनशील छोटे-प्रारूप वाली फिल्म पर दर्ज की जाती है। शूटिंग करते समय, एक उच्च-एपर्चर लेंस का उपयोग किया जाता है, और तैयार छवियों की जांच एक विशेष आवर्धक का उपयोग करके की जाती है।

    रेडियोग्राफी के लिए एक दिलचस्प और आशाजनक विकल्प नामक विधि है एक्स-रे टोमोग्राफी, और इसका "मशीन संस्करण" - सीटी स्कैन।

    आइए इस प्रश्न पर विचार करें.

    एक सामान्य एक्स-रे शरीर के एक बड़े क्षेत्र को कवर करता है, जिसमें विभिन्न अंग और ऊतक एक-दूसरे को अस्पष्ट करते हैं। यदि आप समय-समय पर एक्स-रे ट्यूब को एक साथ एंटीफ़ेज़ में घुमाते हैं तो इससे बचा जा सकता है (चित्र 31.11) आर टीऔर फोटोग्राफिक फिल्म एफपीवस्तु के सापेक्ष के बारे मेंअनुसंधान। शरीर में ऐसे कई समावेशन हैं जो एक्स-रे के लिए अपारदर्शी हैं; उन्हें चित्र में वृत्तों के रूप में दिखाया गया है। जैसा कि देखा जा सकता है, एक्स-रे ट्यूब की किसी भी स्थिति में एक्स-रे (1, 2 आदि) से गुजरें

    वस्तु के उसी बिंदु को काटना, जो केंद्र है जिसके सापेक्ष आवधिक गति होती है आर टीऔर एफ.पी.यह बिंदु, या बल्कि एक छोटा अपारदर्शी समावेशन, एक काले वृत्त के साथ दिखाया गया है। उसकी छाया छवि साथ चलती है एफपी,अनुक्रमिक पदों पर कब्जा 1, 2 वगैरह। शरीर में शेष समावेशन (हड्डियाँ, संघनन, आदि) का निर्माण होता है एफपीकुछ सामान्य पृष्ठभूमि, क्योंकि एक्स-रे लगातार उनके द्वारा अस्पष्ट नहीं होते हैं। स्विंग सेंटर की स्थिति को बदलकर, आप शरीर की परत-दर-परत एक्स-रे छवि प्राप्त कर सकते हैं। इसके कारण नाम - टोमोग्राफी(स्तरित रिकॉर्डिंग)।

    यह संभव है, एक्स-रे विकिरण की एक पतली किरण, एक स्क्रीन (इसके बजाय) का उपयोग करना एफपी),आयनकारी विकिरण के अर्धचालक डिटेक्टरों (32.5 देखें) और एक कंप्यूटर से मिलकर, टोमोग्राफी के दौरान छाया एक्स-रे छवि को संसाधित करते हैं। टोमोग्राफी (कम्प्यूटेशनल या कंप्यूटेड एक्स-रे टोमोग्राफी) का यह आधुनिक संस्करण आपको कैथोड रे ट्यूब स्क्रीन पर या कागज पर एक्स-रे अवशोषण में अंतर के साथ 2 मिमी से कम विवरण के साथ शरीर की परत-दर-परत छवियां प्राप्त करने की अनुमति देता है। 0.1% तक. यह, उदाहरण के लिए, मस्तिष्क के भूरे और सफेद पदार्थ के बीच अंतर करने और बहुत छोटे ट्यूमर संरचनाओं को देखने की अनुमति देता है।

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