Другими словами, невидимые лучи света просачивались сквозь стекло, обходили картон и достигали внешнего экрана. Розеген не мог понять, что это за лучи, поэтому из-за их неизвестной природы он назвал их рентгеновскими лучами. Фактически, Ранген был удостоен первой Нобелевской премии в 1901 году за открытие рентгеновских лучей.
Физика рентгеновских лучей
Радиология — это отрасль рентгенологии, изучающая воздействие рентгеновских лучей на животных и человека, возникающие заболевания, их лечение и профилактику, а также способы диагностики различных патологий с помощью рентгеновских лучей (радиоактивного рога). Типичный рентгеновский диагностический аппарат состоит из источника питания (трансформатора), высоковольтного выпрямителя, преобразующего переменный ток в постоянный, панели управления, штатива и рентгеновской лампы.
Х-лучи — это тип электромагнитных колебаний, образующихся в рентгеновской трубке в результате быстрого замедления ускоренных электронов при столкновении с направленным вверх материальным объектом. В настоящее время общепризнано, что рентгеновское излучение по своей естественной природе является одним из видов лучистой энергии, спектр которой также включает радиоволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое излучение и гамма-лучи радиоактивных элементов. Рентгеновское излучение можно охарактеризовать как сумму маленьких частиц кванта или фотонов.
Рисунок 1 — Мобильное рентгеновское оборудование:.
a -x -b — лучевая трубка — подающее устройство — c — регулируемый штатив.
РИСУНОК 2 — Панель управления рентгеновского аппарата (инженерная — слева и электронная — справа).
A — стол для настройки экспозиции и жесткости — B — кнопка высокого напряжения.
Рис. 3 — Блок-схема стандартной рентгеновской панели.
1 — Сеть — 2 — Автомат — 3 — Подъемный трансформатор — 4 -x — 5 Лучевая лампа — Подъем — 6 — Крышка — 7 — Демонтажный трансформатор.
Механизм образования рентгеновского излучения
Рентгеновские лучи образуются в точке, где ускоренные электроны конкурируют с поднимающейся сущностью. При взаимодействии электронов с мишенью 99% кинетической энергии преобразуется в тепловую и только 1% — в рентгеновское излучение.
Рентгеновская трубка состоит из стеклянного цилиндра, к которому приварены два электрода: падающий и повышающий. Из стеклянного цилиндра откачивается воздух. Движение электронов от убывания к возрастанию возможно только при относительном зазоре (10 -7 -10 -8 мм рт. ст.). Спуск имеет спиральную нить. При подаче электричества на нить происходит испускание электронов, в течение этого времени электроны отделяются от нити и образуют электронное облако вблизи спуска. Это электронное облако концентрируется в чашке спуска и задает направление движению электронов. Чаша — это небольшая полость в спуске. Возвышение содержит металлическую вольфрамовую пластину, на которой фокусируются электроны. Там производятся рентгеновские лучи.
Рис. 4 — Лучевая лампа — X: A — спуск — B — подъем — C — нить Вольфрама — D — кафедральная чашка — I — лучи — K — алюминиевый фильтр.
К электронной лампе подключены два трансформатора. Это размагничивающий трансформатор и подъемный трансформатор. Размагничивающий трансформатор освещает вольфрамовую катушку под низким напряжением (5-15 вольт), в результате чего возникает электронная эмиссия. Высоковольтные подъемные трансформаторы или трансформаторы приближаются к падению, поднимаются прямо и прикладывают напряжение 20-140 кг. Оба трансформатора помещены в высоковольтный блок, заполненный трансформаторным маслом, что обеспечивает охлаждение и надежную изоляцию трансформатора.
После образования облака электронов с помощью разрядных трансформаторов активируются подъемные трансформаторы, и высокое напряжение подается на оба полюса электрической цепи. Положительные импульсы во время подъема и отрицательные импульсы во время спуска. Отрицательно заряженные электроны перемещаются от отрицательно заряженного падения к положительно заряженному подъему. При такой скорости электроны бомбардируют поднимающуюся вольфрамовую пластину, замыкая электрическую цепь и производя рентгеновское излучение и тепло.
В рентгеновском излучении различают бремштрелунговое излучение и характеристическое излучение. Брамстралунговское излучение возникает в результате быстрого замедления скорости электронов, испускаемых вольфрамовой нитью. Характеристическое излучение возникает при перестройке ад электронов в атоме. Оба этих типа производятся в рентгеновских трубках во время столкновений ускоренных электронов с людьми в материале подъема. Спектр излучения рентгеновской трубки представляет собой перекрытие рентгеновского и характеристического рентгеновского излучения.
Рисунок 5 — Орган образования рентгеновских лучей. Рассмотрим принцип формирования характеристических рентгеновских лучей.
Основные свойства рентгеновского излучения
- Рентгеновские лучи невидимы для визуального восприятия.
- Рентгеновское излучение обладает большой проникающей способностью сквозь органы и ткани живого организма, а также плотные структуры неживой природы, не пропускающие лучи видимого света.
- Рентгеновские лучи вызывают свечение некоторых химических соединений, называемое флюоресценцией.
- Сульфиды цинка и кадмия флюоресцируют жёлто-зелёным цветом,
- Кристаллы вольфрамата кальция — фиолетово-голубым.
- Рентгеновские лучи обладают фотохимическим действием: разлагают соединения серебра с галогенами и вызывают почернение фотографических слоёв, формируя изображение на рентгеновском снимке.
- Рентгеновские лучи передают свою энергию атомам и молекулам окружающей среды, через которую они проходят, проявляя ионизирующее действие.
- Рентгеновское излучение оказывает выраженное биологическое действие в облучённых органах и тканях: в небольших дозах стимулирует обмен веществ, в больших — может привести к развитию лучевых поражений, а также острой лучевой болезни. Биологическое свойство позволяет примененять рентгеновское излучение для лечения опухолевых и некоторых неопухолевых заболеваний.
| радиоволны | инфракрасное излучение | видимый свет | ультрафиолетовое излучение | рентгеновское излучение | γ-излучение (гамма) | космическое излучение |
| 30 км–0,15 см | 0,15 см–700 нм | 700–400 нм | 400–1,5 нм | 1,5–3×10 -3 нм | 3×10 -3 –1×10 -3 нм | 1×10 -3 –5×10 -5 нм |
Рентгеновские лучи имеют определенные длины волн и частоты колебаний. Длина волны (L) и частота (n) связаны соотношением: λ -n = c. Здесь c — скорость света, округленная до 300 000 километров в секунду. Энергия рентгеновского излучения определяется по типу E = h — n где h — постоянная Планка, глобальная константа, равная 6,626-10 -34 ДжП. Длина волны светового луча (λ) связана с энергией (e) следующим соотношением: λ = 12,4 / e.
Рентгеновское излучение отличается от других видов электромагнитных колебаний длиной волны (см. таблицу) и энергией кванта. Чем короче длина волны, тем выше её частота, энергия и проникающая способность. Длина волны рентгеновского излучения находится в интервале
. Изменяя длину волны рентгеновского излучения, можно регулировать его проникающую способность. Рентгеновские лучи имеют очень малую длину волны, но большую частоту колебаний, поэтому невидимы человеческим глазом. Благодаря огромной энергии кванты обладают большой проникающей способностью, что является одним из главных свойств, обеспечивающих использование рентгеновского излучения в медицине и других науках.
Для диагностики используется рентгенография. Рентгенографическое исследование органов позволяет определить форму того или иного органа, его положение, напряжение, подвижность и состояние расслабления слизистой оболочки.
Виды ионизирующих излучений
Все свойства ТН являются добровольными.
Все его свойства регулируются
Электромагнитное излучение (ЭМВ).
Например, ускоренные электроны
(Частица A является ядром отдельной особи 4. Бомба — это ядерный электрон).
Одиночная энергия (с одинаковым начальным действием).
Тормоз (непрерывный энергетический спектр)
Характеристика (выраженный энергетический спектр).
Нейтроны (масса в состоянии покоя без нагрузки).
Частицы ионизируются косвенно.
Механизмы ионизации радиационной среды каждым из трех описанных выше типов различны. Излучение частиц (например, альфа- и бета-частиц) является прямым ионизирующим излучением, тогда как нейтроны (незаряженные частицы) и фотоны не производят такой же ионизации и поэтому являются косвенно ионизирующим излучением. Ионизирующее излучение должно генерироваться непосредственно при попадании в среду на первом этапе, вызывая ионизацию. В среде, пронизанной фотонами, конечный результат (ионизация и возбуждение) вызывается не непосредственным взаимодействием фотонов со средой, а посредничеством вторичных электронов и позитронов. Фотоны — это слабоионизированные частицы с редкими взаимодействиями (но теряющие большую часть своей энергии при всех взаимодействиях).
Уникальным и непрямым способом нейтроны ионизируют среду. Нейтроны при различных действиях могут создавать в облучаемой среде разнообразные непосредственно ионизированные частицы: протоны, альфа-частицы, ядра отдачи и т.д., также могут образовываться новые радиоизотопы (индуцированная активность).
Различные механизмы взаимодействия излучения и радиации означают, что в конечном итоге приводят к результату — ионизации и (или) стимуляции индивидуумов среды. Разница заключается только в степени (объеме) ионизации, производимой излучением. Эта мера характеризуется плотностью ионизации, т.е. количеством ионов на единицу излучения.
Для каждого вида излучения пространственное распределение поглощенной энергии, затраченной на «производство» пар ионов на всем протяжении излучения над радиационной средой, и его последствия, включая радиобиологические эффекты, имеют ярко выраженную специализацию. Чем больше потери энергии на единицу пути излучения, тем меньше дальность действия. Альфа-излучение имеет очень короткий центральный путь, поскольку обладает самой высокой удельной ионизацией или плотностью ионизации. Это означает, что альфа-частицы тратят всю свою энергию (на ионизацию) в очень маленькой области. Это означает, что альфа-излучение имеет наилучшую линейную передачу энергии (позволяющую пространственно распределить энергию вдоль траектории частицы) (КЭВ/мкМ). Обратите внимание, что гамма-лучи и рентгеновское излучение имеют самые низкие цены.
Поэтому, в силу равенства действий, LEP рационализации бета-порядка в середине значительно больше, чем LEP А-активации. Характеристикой лучей-X и лучей-C является их максимальная проникающая способность (при низкой плотности ионизации).
Физические свойства рентгеновского излучения
LSE — это энергия, передаваемая локально к центру движущейся заряженной частицей при ее перемещении с определенного расстояния на это расстояние: LSE = DE/DL.
Альтернативные (нерадиографические) методы диагностики, такие как УЗИ (ЭКОКГ, допплекордиография) сосуществуют с радиологией, каждый из них является «золотой моделью» для конкретной диагностической задачи. Ультразвук использует ослабление и отражение ультразвука при прохождении через неоднородные среды. Скорость распространения и степень поглощения ультразвуковых колебаний сильно зависит от свойств среды. Жидкости и твердые тела являются хорошими каналами для ультразвуковых волн.Абсорбция.В воздухе она примерно в 1000 раз больше, чем в воде. Способность ультразвука проникать в мягкие ткани без значительного поглощения и отражаться в неоднородности среды используется для диагностики внутренних органов. Особенностью ультразвука является его способность получать информацию о мягких тканях, которые незначительно отличаются по плотности и эластичности. Это может позволить обнаружить образования, которые невозможно выявить с помощью рентгеновских лучей.
Рентгеновские лучи — это электромагнитные волны с длиной волны (λ) от нескольких нанометров до нескольких миллиметров. (1нм = 10 -9м-1 ангстрем (1А) = 10-10м).
Все электромагнитное излучение можно представить в виде непрерывного спектра от низких до высоких уровней энергии. Они варьируются от радиоволн (герцевские волны) до космических лучей (или излучения, производимого мощными ускорителями). Не все виды электромагнитного излучения (ЭМП) классифицируются как ионизирующие. Только те виды электромагнитного излучения способны ионизировать атомы облучаемой среды, количество энергии которых по крайней мере равно энергии связи электронов атомов. Эта энергия связи некоторых металлов составляет порядка 4 эВ и представляет собой ультрафиолетовое излучение с длиной волны ниже 3000. Это может вызвать ионизацию этих металлов. При этом название «ионизирующее излучение» сохраняется только для излучения, способного ионизировать воздух, т.е. для квантов, энергия которых превышает 15 эВ.
В соответствии с этим ионизирующее излучение, находящееся справа от ультрафиолетового излучения на шкале электромагнитного излучения, обладает ионизирующими свойствами.
Переход от одного типа электромагнитного излучения к другому является довольно распространенным явлением. В вышеуказанном спектре электромагнитного излучения рентгеновские лучи
Гамма-лучи с той же длиной волны являются теми же фотонами, разница заключается, во-первых, в их происхождении, а во-вторых, в том, что рентгеновские лучи состоят из двух компонентов (бремштрелунга и характеристического излучения). Рентгеновские и гамма-лучи имеют одинаковые поглощающие свойства при одинаковой энергии, но их распределение в организме различно из-за их разной однородности (по энергии).
Электромагнитное излучение обладает следующими свойствами:
- Оно способно распространяться в вакууме, чем отличается от звуковых волн, которые могут распространяться только в веществе (например, ультразвуковые волны).
- Электромагнитные волны распространяются со скоростью света (300 000 км/сек в вакууме).
- Электромагнитная энергия может существовать только в фиксированном, прерывистом, а не в непрерывном виде.
Понятие «фотоны» также используется для понимания формирования рентгеновских изображений: энергию рентгеновского изображения определяет взаимодействие излучения с телом пациента, рентгеновской пленкой, усиливающими экранами и другими объектами.
Перечислите основные свойства рентгеновских лучей, которые делают этот вид ионизирующего излучения незаменимым в визуальной диагностике.
- Рентгеновское излучение способно проникать через вещества, которые поглощают либо отражают видимые световые лучи. Эта способность тем выше, чем больше энергия излучения или чем короче длина его волны.
- Рентгеновское излучение способно вызывать флюоресценцию некоторых веществ вследствие образования (в момент поглощения этими веществами рентгеновского излучения) электромагнитных волн более низкой энергии (например, УФ-лучей или даже видимого света).
- Как и видимый свет, рентгеновское излучение может создавать на светочувствительном материале – фотографической или рентгеновской пленках – скрытое изображение, которое после проявления становится видимым.
4. рентгеновские лучи, воздействующие на вещество при высоких энергиях, вызывают его ионизацию.
LSE — это энергия, передаваемая локально к центру движущейся заряженной частицей при ее перемещении с определенного расстояния на это расстояние: LSE = DE/DL.
Миф№ 3. Мне могут дать слишком большую дозу излучения
В данном случае уместно понятие «высокая доза». Конечно, рентгеновское излучение совсем не полезно для организма, поэтому лучше не проводить тест, если в нем нет необходимости. Однако во многих случаях преимущества значительно перевешивают риски. Например, пациенты с серьезными травмами должны часто проходить рентгеновское обследование. Врачи должны следить за тем, сместилась ли кость и правильно ли заживает перелом.
Руки ученых-радиоактивистов Марии и Пьера Кюри были покрыты сильными царапинами, потому что через эти руки прошло около восьми тонн урана. Конечно, ученые прошлого и позапрошлого века не думали о защите — они даже не надевали перчатки. После рентгена с кожей ничего подобного не происходит. У вас не будет сыпи, зуда, покраснения или боли. Однако частые дозы рентгеновских лучей повышают риск развития рака, а в случае их приема беременными женщинами приводят к уродствам у ребенка.
В современных моделях рентгенограмм используются низкие дозы радиации. Назначая очередной анализ, врач всегда учитывает все предыдущие анализы и оценивает риски.
Миф№ 5. Рентген зубов особенно опасен — ведь излучение подают прямо на голову!
Во-первых, в стоматологии используются меньшие дозы радиации, чем при обычном рентгеновском облучении. Современные аппараты фокусируют лучи так, чтобы они были направлены преимущественно в одну точку. Другие части тела получают минимальные безопасные дозы.
Более того, это не просто рентгеновские снимки! Электромагнитные волны, тепло, видимый свет, ультрафиолетовое излучение и радиация — все это формы электромагнитного излучения. По длине волны рентгеновские лучи находятся между ультрафиолетовым и гамма-излучением. Рентгеновские лучи могут повредить клетки. Однако ультрафиолетовые волны — те же самые, которые обеспечивают желто-коричневый цвет в соляриях, также могут это делать. Если вы сгораете от солнца, это гораздо опаснее, чем ежегодное рентгеновское облучение. Ожог от солнца значительно повышает риск развития меланомы, одного из самых агрессивных видов рака кожи.
Каждый препарат можно превратить в яд — все зависит от дозы. Не бойтесь рентгена, приходите на обследование в Профмедлаб! Проверьте значения рентгеновских снимков или позвоните нам по телефону +7 (495) 120-08-07.
