Եթե ​​U-ն արտահայտված է կիլովոլտներով, և հաշվի է առնվում այլ քանակությունների միջև հարաբերակցությունը, ապա բանաձևն ունի հետևյալ տեսքը. )

Վերոնշյալ գրաֆիկներից կարելի է պարզել, որ lm ալիքի երկարությունը, որը կազմում է ճառագայթման առավելագույն էներգիան, գտնվում է հաստատուն հարաբերակցության մեջ l k ալիքի սահմանափակող երկարության հետ.

.

Ալիքի երկարությունը բնութագրում է ֆոտոնի էներգիան, որից կախված է ճառագայթման ներթափանցող ուժը, երբ այն փոխազդում է նյութի հետ։

Կարճ ալիքի ռենտգենյան ճառագայթները սովորաբար ունեն բարձր թափանցող հզորություն և կոչվում են կոշտ, իսկ երկար ալիքի ռենտգենյան ճառագայթները կոչվում են փափուկ։ Ինչպես երևում է վերը նշված բանաձևից, ալիքի երկարությունը, որով ընկնում է ճառագայթման առավելագույն էներգիան, հակադարձ համեմատական ​​է խողովակի անոդի և կաթոդի միջև եղած լարմանը: Բարձրացնելով լարումը ռենտգենյան խողովակի անոդում, փոխել ճառագայթման սպեկտրալ կազմը և բարձրացնել դրա կարծրությունը:

Երբ թելքի լարումը փոխվում է (կաթոդի թելիկի ջերմաստիճանը փոխվում է), փոխվում է կաթոդի կողմից թողարկված էլեկտրոնների թիվը մեկ միավորի ժամանակում, կամ, համապատասխանաբար, ընթացիկ ուժը խողովակի անոդի միացումում: Այս դեպքում ճառագայթման հզորությունը փոխվում է հոսանքի առաջին հզորության համամասնությամբ: Ճառագայթման սպեկտրալ կազմը չի փոխվի։

Ճառագայթման ընդհանուր հոսքը (հզորությունը), էներգիայի բաշխումը ալիքի երկարությունների վրա, ինչպես նաև սպեկտրի սահմանը կարճ ալիքի երկարությունների վրա կախված են հետևյալ երեք գործոններից՝ U լարում, որն արագացնում է էլեկտրոնները և կիրառվում է անոդի և կաթոդի միջև։ խողովակի; ճառագայթման առաջացման մեջ ներգրավված էլեկտրոնների թիվը, այսինքն. խողովակի թելի հոսանքը; Անոդի նյութի Z ատոմային թիվը, որում տեղի է ունենում էլեկտրոնի դանդաղում:

Bremsstrahlung հոսքը հաշվարկվում է բանաձևով. , որտեղ ,

Z- նյութի ատոմի հերթական համարը (ատոմային համարը).

Ռենտգենյան խողովակի վրա լարումը մեծացնելով՝ կարելի է նկատել առանձին գծերի (գծային սպեկտրի) տեսքը շարունակական bremsstrahlung ճառագայթման ֆոնի վրա, որը համապատասխանում է բնորոշ ռենտգեն ճառագայթմանը։ Այն առաջանում է նյութի ատոմների ներքին թաղանթների միջև էլեկտրոնների անցման ժամանակ (Կ, Լ, Մ թաղանթներ)։ Հատկանշական ճառագայթման սպեկտրի գծային բնույթն առաջանում է այն պատճառով, որ արագացված էլեկտրոնները ներթափանցում են ատոմների խորքերը և ատոմներից էլեկտրոններ դուրս հանում իրենց ներքին շերտերից: Վերին շերտերից էլեկտրոնները (նկ. 2) անցնում են ազատ տեղեր, ինչի արդյունքում ռենտգենյան ֆոտոններն արտանետվում են անցումային էներգիայի մակարդակների տարբերությանը համապատասխան հաճախականությամբ։ Հատկանշական ճառագայթման սպեկտրի գծերը միավորվում են շարքերի մեջ, որոնք համապատասխանում են K, L, M մակարդակներում ավելի բարձր մակարդակ ունեցող էլեկտրոնների անցումներին:

Արտաքին գործողությունը, որի արդյունքում էլեկտրոնը դուրս է մղվում ներքին շերտերից, պետք է բավականաչափ ուժեղ լինի։ Ի տարբերություն օպտիկական սպեկտրների, տարբեր ատոմների բնորոշ ռենտգենյան սպեկտրները նույն տիպի են։ Այս սպեկտրների միատեսակությունը պայմանավորված է նրանով, որ տարբեր ատոմների ներքին շերտերը նույնն են և տարբերվում են միայն էներգետիկ առումով, քանի որ. միջուկի կողմից ուժի ազդեցությունը մեծանում է տարրի հերթական թվի մեծացման հետ։ Սա հանգեցնում է նրան, որ միջուկային լիցքի աճով բնորոշ սպեկտրները տեղափոխվում են դեպի ավելի բարձր հաճախականություններ: Այս հարաբերությունը հայտնի է որպես Մոզելիի օրենք. , որտեղ A-ն և B-ն հաստատուններ են. Տարրի Z կարգի համարը:

Կա ևս մեկ տարբերություն ռենտգենյան և օպտիկական սպեկտրների միջև: Ատոմի բնորոշ սպեկտրը կախված չէ այն քիմիական միացությունից, որում ներառված է ատոմը։ Այսպիսով, օրինակ, թթվածնի ատոմի ռենտգենյան սպեկտրը նույնն է O, O 2, H 2 O-ի համար, մինչդեռ այս միացությունների օպտիկական սպեկտրները զգալիորեն տարբերվում են: Ատոմների ռենտգենյան սպեկտրների այս հատկանիշը հիմք է ծառայել «բնութագիր» անվանման համար։

Հատկանշական ճառագայթումը տեղի է ունենում ամեն անգամ, երբ ատոմի ներքին շերտերում կան ազատ տեղեր՝ անկախ դրա առաջացման պատճառներից։ Օրինակ, այն ուղեկցում է ռադիոակտիվ քայքայման տեսակներից մեկին, որը բաղկացած է միջուկի կողմից ներքին շերտից էլեկտրոնի գրավումից։

2. Ռենտգենյան խողովակների և նախակենդանիների սարքը

ռենտգեն մեքենա.

Ռենտգենյան ճառագայթման ամենատարածված աղբյուրը ռենտգենյան խողովակն է՝ երկու էլեկտրոդից բաղկացած վակուումային սարք (նկ. 3): Այն իրենից ներկայացնում է ապակե տարա (p = 10 -6 - 10 -7 մմ Hg) երկու էլեկտրոդներով՝ անոդ A և K կաթոդ, որոնց միջև ստեղծվում է բարձր լարում։ Տաքացվող կաթոդը (K) արտանետում է էլեկտրոններ։ Անոդ Ա-ն հաճախ կոչվում է հակակաթոդ: Այն ունի թեք մակերես, որպեսզի ստացված ռենտգենյան ճառագայթումն ուղղի խողովակի առանցքի անկյան տակ։ Անոդը պատրաստված է լավ ջերմային հաղորդունակությամբ (պղինձ) մետաղից՝ էլեկտրոնների ազդեցությամբ առաջացած ջերմությունը հեռացնելու համար։ Անոդի թեքված ծայրում կա բարձր ատոմային թվով հրակայուն մետաղից (վոլֆրամ) Z թիթեղ, որը կոչվում է անոդային հայելի։ Որոշ դեպքերում անոդը հատուկ սառեցվում է ջրով կամ յուղով: Ախտորոշիչ խողովակների համար կարևոր է ռենտգենյան աղբյուրի ճշգրիտ լինելը, որը կարելի է հասնել՝ էլեկտրոնները կենտրոնացնելով անոդի մեկ տեղում: Հետևաբար, կառուցողականորեն պետք է հաշվի առնել երկու հակադիր խնդիր՝ մի կողմից՝ էլեկտրոնները պետք է ընկնեն անոդի մի տեղ, մյուս կողմից՝ գերտաքացումից խուսափելու համար ցանկալի է էլեկտրոնները բաշխել տարբեր մասերի վրա։ անոդը. Այդ պատճառով որոշ ռենտգենյան խողովակներ արտադրվում են պտտվող անոդով:

Ցանկացած դիզայնի խողովակում անոդի և կաթոդի միջև լարման միջոցով արագացված էլեկտրոնները ընկնում են անոդի հայելու վրա և ներթափանցում նյութի խորքը, փոխազդում ատոմների հետ և դանդաղում են ատոմների դաշտով։ Սա առաջացնում է bremsstrahlung ռենտգենյան ճառագայթներ: Bremsstrahlung-ի հետ միաժամանակ ձևավորվում է բնորոշ ճառագայթման փոքր քանակություն (մի քանի տոկոս): Անոդին հարվածող էլեկտրոնների միայն 1-2%-ն է առաջացնում bremsstrahlung, իսկ մնացածը՝ ջերմային էֆեկտ։ Էլեկտրոնների կոնցենտրացիայի համար կաթոդն ունի ուղղորդող գլխարկ։ Վոլֆրամի հայելու այն հատվածը, որի վրա ընկնում է հիմնական էլեկտրոնի հոսքը, կոչվում է խողովակի կիզակետ։ Ճառագայթման ճառագայթի լայնությունը կախված է դրա տարածքից (կենտրոնացման հստակությունը):

Խողովակի սնուցման համար պահանջվում է երկու աղբյուր՝ բարձր լարման աղբյուր անոդային շղթայի համար և ցածր լարման աղբյուր (6-8 Վ)՝ թելքի շղթայի սնուցման համար։ Երկու աղբյուրներն էլ պետք է ինքնուրույն կարգավորվեն։ Անոդի լարումը փոխելով՝ կարգավորվում է ռենտգենյան ճառագայթման կարծրությունը, իսկ շիկացումը փոխելով՝ ելքային շղթայի հոսանքը և, համապատասխանաբար, ճառագայթման հզորությունը։

Ամենապարզ ռենտգեն մեքենայի սխեմատիկ դիագրամը ներկայացված է Նկ.4-ում: Շղթան ունի երկու բարձր լարման տրանսֆորմատորներ Tr.1 և Tr.2 թելիկը սնուցելու համար: Խողովակի վրա բարձր լարումը կարգավորվում է Tr.3 ավտոտրանսֆորմատորով, որը միացված է Tr.1 տրանսֆորմատորի առաջնային ոլորուն: Անջատիչը K կարգավորում է ավտոտրանսֆորմատորի ոլորման պտույտների քանակը: Այս առումով փոխվում է նաև խողովակի անոդին մատակարարվող տրանսֆորմատորի երկրորդական ոլորման լարումը, այսինքն. կարծրությունը կարգավորելի է:

Խողովակի թելքի հոսանքը կարգավորվում է ռեոստատ R-ով, որը ներառված է տրանսֆորմատորի Tr.2 առաջնային շղթայում: Անոդի շղթայի հոսանքը չափվում է միլիամետրով: Խողովակի էլեկտրոդների վրա կիրառվող լարումը չափվում է կՎ կիլովոլտմետրով, կամ անոդային շղթայում լարումը կարելի է դատել անջատիչ Կ-ի դիրքով։ Ռեոստատով կարգավորվող թելքի հոսանքը չափվում է ամպաչափով Ա։ Քննարկվող սխեմայում ռենտգեն խողովակը միաժամանակ ուղղում է բարձր փոփոխական լարումը:

Հեշտ է տեսնել, որ նման խողովակը ճառագայթում է փոփոխական հոսանքի միայն մեկ կես ցիկլով: Հետեւաբար, նրա հզորությունը փոքր կլինի: Ճառագայթվող հզորությունը մեծացնելու համար շատ սարքեր օգտագործում են բարձր լարման լրիվ ալիքային ռենտգեն ուղղիչներ։ Այդ նպատակով օգտագործվում են 4 հատուկ կենոտրոններ, որոնք միացված են կամրջային շղթայում։ Կամրջի մեկ անկյունագծում ներառված է ռենտգենյան խողովակ:

3. Ռենտգեն ճառագայթման փոխազդեցությունը նյութի հետ

(կոհերենտ ցրում, անհամապատասխան ցրում, ֆոտոէլեկտրական էֆեկտ):

Երբ ռենտգենյան ճառագայթները ընկնում են մարմնի վրա, այն փոքր քանակությամբ արտացոլվում է դրանից, բայց հիմնականում անցնում է խորը: Մարմնի զանգվածում ճառագայթումը մասամբ ներծծվում է, մասամբ ցրվում և մասամբ անցնում։ Անցնելով մարմնի միջով՝ ռենտգենյան ֆոտոնները փոխազդում են հիմնականում նյութի ատոմների և մոլեկուլների էլեկտրոնների հետ։ Ռենտգենյան ճառագայթման գրանցումն ու օգտագործումը, ինչպես նաև դրա ազդեցությունը կենսաբանական օբյեկտների վրա, որոշվում են ռենտգենյան ֆոտոնի էլեկտրոնների հետ փոխազդեցության առաջնային գործընթացներով։ Երեք հիմնական պրոցեսներ են տեղի ունենում՝ կախված ֆոտոնի էներգիայի E-ի և իոնացման էներգիայի AI-ի հարաբերակցությունից։

ա)համահունչ ցրում.

Երկար ալիքի ռենտգենյան ճառագայթների ցրումը հիմնականում տեղի է ունենում առանց ալիքի երկարության փոփոխության, և այն կոչվում է կոհերենտ։ Ֆոտոնի փոխազդեցությունը միջուկի հետ սերտորեն կապված ներքին թաղանթների էլեկտրոնների հետ փոխում է միայն նրա ուղղությունը՝ չփոխելով էներգիան, հետևաբար՝ ալիքի երկարությունը (նկ. 5):

Համահունչ ցրում տեղի է ունենում, եթե ֆոտոնի էներգիան փոքր է իոնացման էներգիայից՝ E = hn<А И. Так как энергия фотона и энергия атома не изменяется, то когерентное рассеяние не вызывает биологического действия. Однако при создании защиты от рентгеновского излучения следует учитывать возможность изменения направления первичного пучка.

բ)Անհամաձայն ցրում (Կոմպտոնի էֆեկտ):

1922 թվականին Ա.Քոմփթոնը, դիտարկելով կոշտ ռենտգենյան ճառագայթների ցրումը, հայտնաբերեց ցրված փնջի թափանցող հզորության նվազում՝ ընկած ճառագայթի համեմատ։ Ռենտգենյան ճառագայթների ցրումը փոփոխվող ալիքի երկարությամբ կոչվում է Կոմպտոնի էֆեկտ։ Այն տեղի է ունենում, երբ ցանկացած էներգիայի ֆոտոն փոխազդում է միջուկի հետ թույլ կապված ատոմների արտաքին թաղանթների էլեկտրոնների հետ (նկ. 6): Էլեկտրոնն անջատվում է ատոմից (այդպիսի էլեկտրոնները կոչվում են հետադարձ էլեկտրոններ)։ Ֆոտոնի էներգիան նվազում է (ալիքի երկարությունը համապատասխանաբար մեծանում է), փոխվում է նաև նրա շարժման ուղղությունը։ Կոմպտոնի էֆեկտն առաջանում է, եթե ռենտգենյան ֆոտոնների էներգիան ավելի մեծ է, քան իոնացման էներգիան. Այս դեպքում առաջանում են հետադարձ էլեկտրոններ E K կինետիկ էներգիայով Ատոմներն ու մոլեկուլները դառնում են իոններ։ Եթե ​​E K-ն նշանակալի է, ապա էլեկտրոնները կարող են բախվելով իոնացնել հարեւան ատոմները՝ առաջացնելով նոր (երկրորդային) էլեկտրոններ։

մեջ)Ֆոտոէլեկտրական էֆեկտ.

Եթե ​​hn ֆոտոնի էներգիան բավարար է էլեկտրոնը անջատելու համար, ապա ատոմի հետ փոխազդեցության ժամանակ ֆոտոնը կլանվում է, և էլեկտրոնը անջատվում է նրանից։ Այս երեւույթը կոչվում է ֆոտոէլեկտրական էֆեկտ։ Ատոմը իոնացված է (ֆոտոինացում): Այս դեպքում էլեկտրոնը ձեռք է բերում կինետիկ էներգիա և, եթե վերջինս նշանակալից է, ապա այն կարող է բախման միջոցով իոնացնել հարեւան ատոմները՝ առաջացնելով նոր (երկրորդային) էլեկտրոններ։ Եթե ​​ֆոտոնների էներգիան անբավարար է իոնացման համար, ապա ֆոտոէլեկտրական էֆեկտը կարող է դրսևորվել ատոմի կամ մոլեկուլի գրգռման մեջ։ Որոշ նյութերում դա հանգեցնում է տեսանելի ճառագայթման տարածաշրջանում ֆոտոնների հետագա արտանետմանը (ռենտգենյան լուսարձակում), իսկ հյուսվածքներում՝ մոլեկուլների և ֆոտոքիմիական ռեակցիաների ակտիվացմանը:

Ֆոտոէլեկտրական էֆեկտը բնորոշ է 0,5-1 ՄէՎ կարգի էներգիա ունեցող ֆոտոններին։

Վերևում քննարկված երեք հիմնական փոխազդեցության գործընթացները առաջնային են, դրանք հանգեցնում են հետագա երկրորդական, երրորդական և այլն: երեւույթներ. Երբ ռենտգենյան ճառագայթումը մտնում է նյութ, մի շարք գործընթացներ կարող են տեղի ունենալ մինչև ռենտգենյան ֆոտոնի էներգիան վերածվել ջերմային շարժման էներգիայի:

Վերոնշյալ գործընթացների արդյունքում ռենտգենյան առաջնային հոսքը թուլանում է։ Այս գործընթացը ենթարկվում է Բուգեի օրենքին: Գրում ենք այն ձևով՝ Ф =Ф 0 e - mх, որտեղ m-ը գծային թուլացման գործակից է՝ կախված նյութի բնույթից (հիմնականում խտությունից և ատոմային թվից) և ճառագայթման ալիքի երկարությունից (ֆոտոնի էներգիա)։ Այն կարող է ներկայացվել որպես բաղկացած երեք տերմիններից, որոնք համապատասխանում են համահունչ ցրմանը, անհամապատասխան ցրմանը և ֆոտոէլեկտրական էֆեկտին. .

Քանի որ գծային կլանման գործակիցը կախված է նյութի խտությունից, նախընտրելի է օգտագործել զանգվածի թուլացման գործակիցը, որը հավասար է գծային թուլացման գործակիցի հարաբերակցությանը կլանողի խտությանը և կախված չէ նյութի խտությունից։ . Ռենտգենյան հոսքի (ինտենսիվության) կախվածությունը ներծծող ֆիլտրի հաստությունից ներկայացված է Նկար 7-ում H 2 O, Al և Cu-ի համար: Հաշվարկները ցույց են տալիս, որ 36 մմ հաստությամբ ջրի, 15 մմ ալյումինի և 1,6 մմ պղնձի շերտը նվազեցնում է ռենտգենյան ճառագայթների ինտենսիվությունը 2 անգամ։ Այս հաստությունը կոչվում է կիսաշերտի հաստություն d. Եթե ​​նյութը կիսով չափ թուլացնում է ռենտգենյան ճառագայթումը, ապա , ապա , կամ , ; ; . Իմանալով կիսաշերտի հաստությունը՝ միշտ կարող եք որոշել մ. Չափս .

4. Ռենտգենյան ճառագայթների օգտագործումը բժշկության մեջ

(ֆտորոգրաֆիա, ռադիոգրաֆիա, ռենտգեն տոմոգրաֆիա, ֆտորոգրաֆիա, ռադիոթերապիա):

Բժշկության մեջ ռենտգենյան ճառագայթների ամենատարածված կիրառություններից մեկը ախտորոշիչ նպատակներով ներքին օրգանների տրանսլուսավորումն է՝ ռենտգեն ախտորոշումը:

Ախտորոշման համար օգտագործվում են 60-120 կՎ էներգիա ունեցող ֆոտոններ։ Այս դեպքում զանգվածի կլանման գործակիցը որոշվում է հիմնականում ֆոտոէլեկտրական էֆեկտով։ Դրա արժեքը համաչափ է l 3-ին (որում դրսևորվում է կոշտ ճառագայթման մեծ թափանցող հզորությունը) և համամասնական նյութի ատոմների թվի երրորդ ուժին՝ կլանողին, որտեղ K-ը համաչափության գործակիցն է։

Մարդու մարմինը բաղկացած է հյուսվածքներից և օրգաններից, որոնք ունեն տարբեր կլանող կարողություններ ռենտգենյան ճառագայթների նկատմամբ: Հետեւաբար, երբ այն լուսավորվում է ռենտգենյան ճառագայթներով, էկրանին ստացվում է ոչ միատեսակ ստվերային պատկեր, որը պատկերում է ներքին օրգանների ու հյուսվածքների գտնվելու վայրը։ Ճառագայթումը ներծծող ամենախիտ հյուսվածքները (սիրտ, խոշոր անոթներ, ոսկորներ) դիտվում են որպես մուգ, մինչդեռ ավելի քիչ կլանող հյուսվածքները (թոքերը) դիտվում են որպես լույս:

Շատ դեպքերում կարելի է դատել նրանց նորմալ կամ պաթոլոգիական վիճակի մասին։ Ռենտգեն ախտորոշումը օգտագործում է երկու հիմնական մեթոդ՝ ֆտորոգրաֆիա (փոխանցում) և ռադիոգրաֆիա (պատկեր): Եթե ​​հետազոտվող օրգանը և նրան շրջապատող հյուսվածքները մոտավորապես հավասարապես կլանում են ռենտգենյան հոսքը, ապա օգտագործվում են հատուկ կոնտրաստային նյութեր։ Այսպես, օրինակ, ստամոքսի կամ աղիների ռենտգեն հետազոտության նախօրեին տալիս են բարիումի սուլֆատի մածուն զանգված, որի դեպքում կարելի է տեսնել նրանց ստվերային պատկերը։ Ֆտորոգրաֆիայի և ռադիոգրաֆիայի մեջ ռենտգեն պատկերը առարկայի ամբողջ հաստության ամփոփ պատկերն է, որով անցնում են ռենտգենյան ճառագայթները: Առավել պարզորոշ են այն դետալները, որոնք ավելի մոտ են էկրանին կամ ֆիլմին, իսկ հեռավորները դառնում են մշուշոտ ու մշուշոտ։ Եթե ​​ինչ-որ օրգանում կա պաթոլոգիկորեն փոփոխված տարածք, օրինակ՝ թոքերի հյուսվածքի քայքայումը բորբոքման ընդարձակ օջախի ներսում, ապա որոշ դեպքերում ստվերների քանակով ռենտգենյան այս հատվածը կարող է «կորչել»: Այն տեսանելի դարձնելու համար օգտագործվում է հատուկ մեթոդ՝ տոմոգրաֆիա (շերտային ձայնագրություն), որը թույլ է տալիս նկարել ուսումնասիրվող տարածքի առանձին շերտերը։ Այս տեսակի շերտ առ շերտ տոմոգրաֆիան ստացվում է հատուկ սարքի միջոցով, որը կոչվում է տոմոգրաֆ, որում ռենտգենյան խողովակը (RT) և թաղանթը (Fp) պարբերաբար, համատեղ, հակափուլով տեղափոխվում են ուսումնասիրվող տարածքի համեմատ: Այս դեպքում, RT-ի ցանկացած դիրքում ռենտգենյան ճառագայթները կանցնեն օբյեկտի նույն կետով (փոփոխված տարածքը), որն այն կենտրոնն է, որի նկատմամբ տեղի է ունենում RT-ի և FP-ի պարբերական շարժումը: Տարածքի ստվերային պատկերը նկարահանվելու է ֆիլմի վրա: «Ճոճվող կենտրոնի» դիրքը փոխելով՝ հնարավոր է ստանալ օբյեկտի շերտավոր պատկերներ։ Օգտագործելով ռենտգենյան ճառագայթների բարակ ճառագայթը, հատուկ էկրանը (Fp-ի փոխարեն), որը բաղկացած է իոնացնող ճառագայթման կիսահաղորդչային դետեկտորներից, հնարավոր է պատկերը մշակել տոմոգրաֆիայի ժամանակ՝ օգտագործելով համակարգիչ։ Տոմոգրաֆիայի այս ժամանակակից տարբերակը կոչվում է համակարգչային տոմոգրաֆիա: Տոմոգրաֆիան լայնորեն կիրառվում է թոքերի, երիկամների, լեղապարկի, ստամոքսի, ոսկորների և այլնի ուսումնասիրության մեջ։

Էկրանի վրա պատկերի պայծառությունը և ֆիլմի վրա ազդեցության ժամանակը կախված են ռենտգենյան ճառագայթման ինտենսիվությունից: Ախտորոշման համար օգտագործելիս ինտենսիվությունը չի կարող բարձր լինել՝ անցանկալի կենսաբանական ազդեցություն չառաջացնելու համար։ Հետեւաբար, կան մի շարք տեխնիկական սարքեր, որոնք բարելավում են պատկերի պայծառությունը ցածր ռենտգենյան ինտենսիվության դեպքում: Այս սարքերից մեկը պատկերի ուժեղացուցիչ խողովակն է:

Մեկ այլ օրինակ է ֆտորոգրաֆիան, որի դեպքում պատկեր է ստացվում զգայուն փոքր ֆորմատի ֆիլմի վրա՝ մեծ ռենտգենյան լուսարձակող էկրանից: Նկարելիս օգտագործվում է մեծ բացվածքով ոսպնյակ, պատրաստի նկարները զննում են հատուկ խոշորացույցի վրա։

Ֆտորոգրաֆիան համատեղում է լատենտային հիվանդությունների (կրծքավանդակի, ստամոքս-աղիքային տրակտի, պարանազալ սինուսների և այլն) ախտորոշման մեծ կարողությունը և, հետևաբար, մասսայական (ներկառուցված) հետազոտության շատ արդյունավետ մեթոդ է:

Քանի որ ֆտորոգրաֆիայի ընթացքում ռենտգեն պատկերը լուսանկարելը կատարվում է լուսանկարչական օպտիկայի միջոցով, ֆտորոգրամի վրա պատկերը կրճատվում է ռենտգենի համեմատ: Այս առումով, ֆտորոգրամի լուծումը (այսինքն՝ փոքր մանրամասների տեսանելիությունը) ավելի քիչ է, քան սովորական ռադիոգրաֆիան, սակայն այն ավելի մեծ է, քան ֆտորոգրաֆիայի դեպքում:

Նախագծվել է սարք՝ տոմոֆտորոգրաֆ, որը հնարավորություն է տալիս տվյալ խորության վրա ստանալ մարմնի մասերի և առանձին օրգանների ֆտորոգրամներ՝ այսպես կոչված շերտավոր պատկերներ (հատվածներ)՝ տոմոֆտորոգրամներ։

Ռենտգեն ճառագայթումը օգտագործվում է նաև թերապևտիկ նպատակներով (ռենտգենաբուժություն): Ճառագայթման կենսաբանական ազդեցությունը բջիջների, հատկապես արագ զարգացող բջիջների կենսագործունեության խախտումն է։ Այս առումով ռենտգեն թերապիան օգտագործվում է չարորակ ուռուցքների վրա ազդելու համար: Հնարավոր է ընտրել ճառագայթման չափաբաժին, որը բավարար է ուռուցքի ամբողջական ոչնչացման համար՝ հարակից առողջ հյուսվածքների համեմատաբար փոքր վնասով, որոնք վերականգնվում են հետագա վերականգնման շնորհիվ։

Ռենտգենյան ճառագայթման ազդեցությունը նյութի վրա որոշվում է նյութի ատոմների և մոլեկուլների էլեկտրոնների հետ ռենտգեն ֆոտոնի փոխազդեցության առաջնային գործընթացներով։

3. Ռենտգեն համակարգչային տոմոգրաֆիա.

Ռենտգեն համակարգչային տոմոգրաֆիայի մեթոդը հիմնված է հիվանդի մարմնի որոշակի հատվածի (հատվածի) պատկերի վերակառուցման վրա՝ տարբեր անկյուններում արված այս հատվածի ռենտգենյան պրոեկցիաների մեծ քանակի գրանցմամբ (նկ. 5): . Այս կանխատեսումները գրանցող սենսորներից տեղեկատվությունը մտնում է համակարգիչ, որը, ըստ հատուկ ծրագրի, հաշվարկում էբաշխում նմուշի խտությունըուսումնասիրված հատվածում և ցուցադրում է ցուցադրման էկրանին: Այս կերպ ստացված հիվանդի մարմնի հատվածի պատկերը բնութագրվում է գերազանց պարզությամբ և բարձր տեղեկատվական բովանդակությամբ։ Ծրագիրը թույլ է տալիս բարձրացնել պատկերի հակադրությունըտասնյակ կամ նույնիսկ հարյուրավոր անգամներ: Սա ընդլայնում է մեթոդի ախտորոշիչ հնարավորությունները:

Բրինձ. Նկ. 5. Ուսումնասիրվող օրգանի հատվածի ռենտգենյան տրանսլուսավորման սխեման (կետ 1 և կետ 2. ռենտգեն աղբյուրի երկու հաջորդական դիրքեր)

4. Ֆտորոգրաֆիայովմեծ էկրանից պատկերը գրանցվում է զգայուն փոքր ֆորմատի ֆիլմի վրա (նկ. 6): Վերլուծության ժամանակ պատկերները զննում են հատուկ խոշորացույցի վրա։

Այս մեթոդը կիրառվում է բնակչության զանգվածային հարցումների համար։ Այս դեպքում հիվանդի վրա ճառագայթային բեռը շատ ավելի քիչ է, քան սովորական ֆտորոգրաֆիայի դեպքում:

Ռենտգեն թերապիա- ռենտգենյան ճառագայթների օգտագործումը չարորակ ուռուցքները ոչնչացնելու համար.

Ճառագայթման կենսաբանական ազդեցությունն այն է, որ խաթարում է արագ բազմապատկվող ուռուցքային բջիջների կենսագործունեությունը: Այս դեպքում R- ֆոտոնների էներգիան 150-200 կՎ է։

Վիզիոգրաֆներ (թվային ռենտգեն պատկերի մշակման սարքեր) ժամանակակից ստոմատոլոգիայում

Ստոմատոլոգիայում ռենտգեն հետազոտությունը ախտորոշման հիմնական մեթոդն է։ Այնուամենայնիվ, ռենտգեն ախտորոշման մի շարք ավանդական կազմակերպչական և տեխնիկական առանձնահատկություններ այն դարձնում են ոչ այնքան հարմարավետ ինչպես հիվանդի, այնպես էլ ատամնաբուժական կլինիկաների համար: Սա առաջին հերթին հիվանդի` իոնացնող ճառագայթման հետ շփվելու անհրաժեշտությունն է, որը հաճախ զգալի ճառագայթային բեռ է ստեղծում օրգանիզմի վրա, դա նաև ֆոտոպրոցեսի անհրաժեշտություն է, հետևաբար` ֆոտոռեագենտների, այդ թվում. թունավորները. Սա, վերջապես, մեծ արխիվ է, ծանր թղթապանակներ և ռենտգեն ֆիլմերով ծրարներ:

Բացի այդ, ստոմատոլոգիայի զարգացման ներկայիս մակարդակը անբավարար է դարձնում մարդու աչքի ռադիոգրաֆիայի սուբյեկտիվ գնահատումը։ Ինչպես պարզվեց, ռենտգենյան պատկերում պարունակվող մոխրագույնի երանգների բազմազանությունից աչքն ընկալում է միայն 64-ը։

Ակնհայտ է, որ դենտո-ծնոտի համակարգի կոշտ հյուսվածքների հստակ և մանրամասն պատկեր ստանալու համար ճառագայթման նվազագույն ազդեցությամբ, անհրաժեշտ են այլ լուծումներ։ Այսօր որոնումները հանգեցրել են այսպես կոչված ռադիոգրաֆիկ համակարգերի ստեղծմանը, տեսագրողներին՝ թվային ռադիոգրաֆիայի համակարգերին (1987թ., Trophy ընկերություն)։

Առանց տեխնիկական մանրամասների, նման համակարգերի շահագործման սկզբունքը հետևյալն է. Ռենտգեն ճառագայթումը օբյեկտի միջով ներթափանցում է ոչ թե լուսազգայուն թաղանթով, այլ հատուկ ներբերանային սենսորով (հատուկ էլեկտրոնային մատրիցով): Մատրիցից համապատասխան ազդանշանը փոխանցվում է թվայնացնող սարքին (անալոգային-թվային փոխարկիչ, ADC), որն այն վերածում է թվային ձևի և միացված է համակարգչին: Հատուկ ծրագրաշարը կառուցում է ռենտգեն պատկերը համակարգչի էկրանին և թույլ է տալիս մշակել այն, պահել այն կոշտ կամ ճկուն կրիչի վրա (կոշտ սկավառակ, սկավառակ), տպել որպես նկար՝ որպես ֆայլ:

Թվային համակարգում ռենտգեն պատկերը կետերի հավաքածու է, որոնք համապատասխանում են մոխրագույնի տարբեր երանգներին։ Ծրագրի կողմից տրամադրվող տեղեկատվական ցուցադրման օպտիմիզացումը հնարավորություն է տալիս համեմատաբար ցածր ճառագայթման չափաբաժնով ստանալ օպտիմալ շրջանակ պայծառության և կոնտրաստի առումով:

Ժամանակակից համակարգերում, որոնք ստեղծվել են, օրինակ, Trophy (Ֆրանսիա) կամ Schick (ԱՄՆ) կողմից, շրջանակ ձևավորելիս օգտագործվում են մոխրագույնի 4096 երանգներ, ազդեցության ժամանակը կախված է ուսումնասիրության առարկայից և միջինում հարյուրերորդից տասներորդական է: երկրորդը, ճառագայթման ազդեցության նվազում ֆիլմի նկատմամբ՝ մինչև 90% ներբերանային համակարգերի համար, մինչև 70%՝ համայնապատկերային տեսանկարահանողների համար:

Պատկերները մշակելիս տեսագրողները թույլ են տալիս.

1. Ստացեք դրական և բացասական պատկերներ, կեղծ գունավոր պատկերներ, ռելիեֆային պատկերներ:

2. Մեծացնել կոնտրաստը և մեծացնել պատկերի հետաքրքրող մասը։

3. Գնահատել ատամնաբուժական հյուսվածքների և ոսկրային կառուցվածքների խտության փոփոխությունը, վերահսկել ջրանցքների լցման միատեսակությունը։

4. Էնդոդոնտիայում որոշել ցանկացած կորության ջրանցքի երկարությունը, իսկ վիրահատության ժամանակ ընտրել իմպլանտի չափը 0,1 մմ ճշգրտությամբ։

Արհեստական ​​ինտելեկտի տարրերով եզակի կարիեսի դետեկտոր համակարգը պատկերի վերլուծության ժամանակ թույլ է տալիս հայտնաբերել կարիեսը բիծի փուլում, արմատային կարիեսը և թաքնված կարիեսը:

Լուծել խնդիրները:

1. Քանի՞ անգամ է 80 կՎ խողովակի լարման ժամանակ առաջացող ռենտգենյան բրեմսստրալունգ քվանտի առավելագույն էներգիան ավելի մեծ, քան 500 նմ ալիքի երկարությամբ կանաչ լույսին համապատասխանող ֆոտոնի էներգիան:

2. Որոշեք ճառագայթման սպեկտրում նվազագույն ալիքի երկարությունը, որն առաջանում է բետատրոնում մինչև 60 ՄՎ էներգիա արագացված էլեկտրոնների թիրախի վրա դանդաղեցման հետևանքով:

3. Որոշ նյութի միագույն ռենտգեն ճառագայթման կիսաթուլացման շերտը 10 մմ է։ Գտե՛ք այս ճառագայթման թուլացումը տվյալ նյութում:

[*] Φ l - ալիքի երկարությունների նեղ միջակայքում արտանետվող էներգիայի հարաբերակցությունը 1 վրկ-ի համար: այս միջակայքի լայնությանը

* «F» բանաձևում (4) վերաբերում է ճառագայթվող ալիքի երկարությունների ողջ տիրույթին և հաճախ կոչվում է «Ամբողջական էներգիայի հոսք»:

Ռենտգենյան ճառագայթները էլեկտրամագնիսական ալիքներ են՝ մոտավորապես 80-ից 10-5 նմ ալիքի երկարությամբ: Ամենաերկար ալիքի ռենտգեն ճառագայթումը ծածկված է կարճ ալիքի ուլտրամանուշակագույն ճառագայթմամբ, կարճ ալիքի երկարությամբ՝ երկար ալիքի γ-ճառագայթմամբ։ Ըստ գրգռման մեթոդի, ռենտգեն ճառագայթումը բաժանվում է bremsstrahlung-ի և բնորոշ:

31.1. Ռենտգենյան խողովակի ՍԱՐՔ. Bremsstrahlung X-RAY

Ռենտգենյան ճառագայթների ամենատարածված աղբյուրը ռենտգենյան խողովակն է, որը երկու էլեկտրոդից բաղկացած վակուումային սարք է (նկ. 31.1): Ջեռուցվող կաթոդ 1 արտանետում է էլեկտրոններ 4. Անոդ 2-ը, որը հաճախ կոչվում է հակակաթոդ, ունի թեք մակերես՝ ստացված ռենտգենյան ճառագայթներն ուղղելու համար։ 3 խողովակի առանցքի անկյան տակ: Անոդը պատրաստված է բարձր ջերմահաղորդիչ նյութից՝ հեռացնելու էլեկտրոնների ազդեցությամբ առաջացած ջերմությունը: Անոդի մակերեսը պատրաստված է պարբերական աղյուսակում մեծ ատոմային թիվ ունեցող հրակայուն նյութերից, ինչպիսին է վոլֆրամը։ Որոշ դեպքերում անոդը հատուկ սառեցվում է ջրով կամ յուղով:

Ախտորոշիչ խողովակների համար կարևոր է ռենտգենյան աղբյուրի ճշգրիտ լինելը, որը կարելի է ձեռք բերել՝ էլեկտրոնները կենտրոնացնելով հակակատոդի մեկ տեղում: Հետևաբար, կառուցողականորեն պետք է հաշվի առնել երկու հակադիր խնդիր՝ մի կողմից՝ էլեկտրոնները պետք է ընկնեն անոդի մի տեղ, մյուս կողմից՝ գերտաքացումից խուսափելու համար ցանկալի է էլեկտրոնները բաշխել տարբեր մասերի վրա։ անոդը. Որպես հետաքրքիր տեխնիկական լուծումներից է ռենտգեն խողովակը պտտվող անոդով (նկ. 31.2):

Էլեկտրոնի (կամ այլ լիցքավորված մասնիկի) դանդաղեցման արդյունքում ատոմային միջուկի էլեկտրաստատիկ դաշտի և հակակատոդ նյութի ատոմային էլեկտրոնների կողմից. bremsstrahlung ճառագայթում.

Դրա մեխանիզմը կարելի է բացատրել հետևյալ կերպ. Շարժվող էլեկտրական լիցքը կապված է մագնիսական դաշտի հետ, որի ինդուկցիան կախված է էլեկտրոնի արագությունից։ Արգելակելիս մագնիս

ինդուկցիա և, Մաքսվելի տեսության համաձայն, առաջանում է էլեկտրամագնիսական ալիք։

Երբ էլեկտրոնները դանդաղում են, էներգիայի միայն մի մասն է գնում ռենտգենյան ֆոտոն ստեղծելու համար, մյուս մասը ծախսվում է անոդի տաքացման վրա: Քանի որ այս մասերի միջև հարաբերակցությունը պատահական է, երբ մեծ թվով էլեկտրոններ դանդաղում են, ձևավորվում է ռենտգենյան ճառագայթման շարունակական սպեկտր: Այս առումով bremsstrahlung-ը կոչվում է նաև շարունակական։ Նկ. 31.3-ը ցույց է տալիս ռենտգենյան հոսքի կախվածությունը λ ալիքի երկարությունից (սպեկտրներ) ռենտգենյան խողովակի տարբեր լարումներում. U 1< U 2 < U 3 .

Յուրաքանչյուր սպեկտրում ամենակարճ ալիքի երկարությունը bremsstrahlung է λ ηίη առաջանում է, երբ արագացող դաշտում էլեկտրոնի կողմից ձեռք բերված էներգիան ամբողջությամբ վերածվում է ֆոտոնի էներգիայի.

Նշենք, որ (31.2) հիման վրա մշակվել է Պլանկի հաստատունի փորձարարական որոշման առավել ճշգրիտ մեթոդներից մեկը։

Կարճ ալիքի ռենտգենյան ճառագայթները սովորաբար ավելի մեծ թափանցող ուժ ունեն, քան երկար ալիքները և կոչվում են. դժվար,և երկար ալիք փափուկ.

Ռենտգենյան խողովակի վրա լարումը մեծացնելով՝ փոխվում է ճառագայթման սպեկտրալ կազմը, ինչպես երևում է Նկ. 31.3 և բանաձևեր (31.3), և մեծացնում են կոշտությունը:

Եթե ​​կաթոդի թելի ջերմաստիճանը բարձրացվի, ապա էլեկտրոնների արտանետումը և հոսանքը խողովակում կավելանան: Դա կմեծացնի յուրաքանչյուր վայրկյան արտանետվող ռենտգենյան ֆոտոնների թիվը: Նրա սպեկտրալ կազմը չի փոխվի։ Նկ. 31.4-ը ցույց է տալիս ռենտգենյան ճառագայթների bremsstrahlung սպեկտրները նույն լարման վրա, բայց կաթոդային թելի տարբեր հոսանքների դեպքում. / n1< / н2 .

Ռենտգենյան հոսքը հաշվարկվում է բանաձևով.

որտեղ Uև Ես-լարումը և հոսանքը ռենտգենյան խողովակում; Զ- անոդ նյութի ատոմի սերիական համարը. կ- համաչափության գործակիցը. Միևնույն ժամանակ տարբեր հակակատոդներից ստացված սպեկտրներ Uիսկ I H-ը ներկայացված են նկ. 31.5.

31.2. ԲՆՈՒԹԱԳԻՐ Ռենտգենյան ճառագայթում. ԱՏՈՄԻ Ռենտգենյան ՍՊԵԿՏՐԱ

Ռենտգեն խողովակի վրա լարումը մեծացնելով՝ կարելի է նկատել գծի տեսքը, որը համապատասխանում է.

բնորոշ ռենտգենյան ճառագայթներ(նկ. 31.6): Այն առաջանում է այն պատճառով, որ արագացված էլեկտրոնները ներթափանցում են ատոմի խորքը և էլեկտրոնները դուրս մղում ներքին շերտերից։ Վերին մակարդակներից էլեկտրոնները շարժվում են դեպի ազատ տեղեր (նկ. 31.7), արդյունքում արտանետվում են բնորոշ ճառագայթման ֆոտոններ։ Ինչպես երևում է նկարից, բնորոշ ռենտգենյան ճառագայթումը բաղկացած է շարքերից Կ, Լ, Մև այլն, որոնց անվանումը ծառայել է էլեկտրոնային շերտերի նշանակմանը։ Քանի որ K շարքի արտանետումն ազատում է տարածությունը բարձր շերտերում, մյուս շարքերի գծերը միաժամանակ արտանետվում են:

Ի տարբերություն օպտիկական սպեկտրների, տարբեր ատոմների բնորոշ ռենտգենյան սպեկտրները նույն տիպի են։ Նկ. 31.8-ը ցույց է տալիս տարբեր տարրերի սպեկտրները: Այս սպեկտրների միատեսակությունը պայմանավորված է նրանով, որ տարբեր ատոմների ներքին շերտերը նույնն են և տարբերվում են միայն էներգետիկորեն, քանի որ միջուկից ուժի ազդեցությունը մեծանում է տարրի հերթական թվի աճով: Այս հանգամանքը հանգեցնում է նրան, որ միջուկային լիցքի աճով բնորոշ սպեկտրները տեղափոխվում են դեպի ավելի բարձր հաճախականություններ։ Այս օրինաչափությունը տեսանելի է Նկ. 31.8 և հայտնի է որպես Մոզելիի օրենքը.

որտեղ v-սպեկտրալ գծերի հաճախականություն; Զ-արտանետվող տարրի ատոմային համարը; ԲԱՅՑև AT- մշտական.

Կա ևս մեկ տարբերություն օպտիկական և ռենտգենյան սպեկտրների միջև:

Ատոմի բնորոշ ռենտգենյան սպեկտրը կախված չէ այն քիմիական միացությունից, որում ներառված է այս ատոմը։ Օրինակ, թթվածնի ատոմի ռենտգենյան սպեկտրը նույնն է O, O 2 և H 2 O-ի համար, մինչդեռ այս միացությունների օպտիկական սպեկտրները զգալիորեն տարբերվում են: Ատոմի ռենտգենյան սպեկտրի այս հատկանիշը հիմք է հանդիսացել անվանման համար բնորոշիչ.

Բնութագրական ճառագայթումը միշտ առաջանում է, երբ ատոմի ներքին շերտերում ազատ տարածություն կա՝ անկախ այն պատճառից, որն առաջացրել է այն։ Այսպիսով, օրինակ, բնորոշ ճառագայթումը ուղեկցում է ռադիոակտիվ քայքայման տեսակներից մեկին (տես 32.1), որը բաղկացած է միջուկի կողմից ներքին շերտից էլեկտրոնի գրավումից:

31.3. Ռենտգենյան ճառագայթման փոխազդեցությունը ՆՈՒՅԹԻ ՀԵՏ

Ռենտգենյան ճառագայթման գրանցումը և օգտագործումը, ինչպես նաև դրա ազդեցությունը կենսաբանական օբյեկտների վրա, որոշվում են ռենտգենյան ֆոտոնի փոխազդեցության առաջնային գործընթացներով ատոմների և նյութի մոլեկուլների էլեկտրոնների հետ:

Կախված էներգիայի հարաբերակցությունից հվֆոտոն և իոնացման էներգիա 1 Ա և կան երեք հիմնական գործընթացներ.

Համահունչ (դասական) ցրում

Երկար ալիքի ռենտգենյան ճառագայթների ցրումը հիմնականում տեղի է ունենում առանց ալիքի երկարության փոփոխության և կոչվում է. համահունչ.Դա տեղի է ունենում, եթե ֆոտոնի էներգիան ավելի քիչ է, քան իոնացման էներգիան. հվ< Ա և.

Քանի որ այս դեպքում ռենտգենյան ֆոտոնի և ատոմի էներգիան չի փոխվում, համահունչ ցրումն ինքնին կենսաբանական ազդեցություն չի առաջացնում։ Այնուամենայնիվ, ռենտգենյան ճառագայթներից պաշտպանություն ստեղծելիս պետք է հաշվի առնել առաջնային ճառագայթի ուղղությունը փոխելու հնարավորությունը: Այս տեսակի փոխազդեցությունը կարևոր է ռենտգենյան դիֆրակցիոն վերլուծության համար (տես 24.7):

Անհամաձայն ցրում (Կոմպտոնի էֆեկտ)

1922 թվականին Ա.Խ. Քոմփթոնը, դիտարկելով կոշտ ռենտգենյան ճառագայթների ցրումը, հայտնաբերեց ցրված փնջի թափանցող ուժի նվազում՝ ընկած ճառագայթի համեմատ։ Սա նշանակում էր, որ ցրված ռենտգենյան ճառագայթների ալիքի երկարությունն ավելի մեծ էր, քան պատահական ռենտգենյան ճառագայթների երկարությունը: Ռենտգենյան ճառագայթների ցրումը ալիքի երկարության փոփոխությամբ կոչվում է անհամապատասխան nym, և ինքնին երևույթը. Compton էֆեկտը.Դա տեղի է ունենում, եթե ռենտգենյան ֆոտոնի էներգիան ավելի մեծ է, քան իոնացման էներգիան. հվ > Ա և.

Այս երեւույթը պայմանավորված է նրանով, որ ատոմի հետ փոխազդեցության ժամանակ էներգիան հվֆոտոնը ծախսվում է էներգիայով ցրված ռենտգենյան նոր ֆոտոնի արտադրության վրա հվ»,էլեկտրոնը ատոմից անջատել (իոնացման էներգիա A u) և էլեկտրոնին հաղորդել կինետիկ էներգիա E դեպի՝

hv \u003d hv " + A և + E k.(31.6)

1 Այստեղ իոնացման էներգիան այն էներգիան է, որն անհրաժեշտ է ատոմից կամ մոլեկուլից ներքին էլեկտրոնները հեռացնելու համար:

Քանի որ շատ դեպքերում հվ>> A and and Compton-ի էֆեկտը տեղի է ունենում ազատ էլեկտրոնների վրա, ապա մենք կարող ենք մոտավորապես գրել.

հվ = հվ»+ Ե Կ.(31.7)

Հատկանշական է, որ այս երևույթում (նկ. 31.9), երկրորդական ռենտգեն ճառագայթման (էներգիա) հետ մեկտեղ. հվ« ֆոտոն) առաջանում են հետադարձ էլեկտրոններ (կինետիկ էներգիա E դեպիէլեկտրոն): Ատոմները կամ մոլեկուլներն այնուհետև դառնում են իոններ:

ֆոտոէլեկտրական էֆեկտ

Ֆոտոէլեկտրական էֆեկտում ռենտգենյան ճառագայթումը կլանում է ատոմը, որի արդյունքում էլեկտրոնը դուրս է թռչում, իսկ ատոմը իոնացվում է (ֆոտոիոնացում)։

Վերևում քննարկված երեք հիմնական փոխազդեցության գործընթացները առաջնային են, դրանք հանգեցնում են հետագա երկրորդական, երրորդական և այլն: երեւույթներ. Օրինակ, իոնացված ատոմները կարող են արտանետել բնորոշ սպեկտր, գրգռված ատոմները կարող են դառնալ տեսանելի լույսի աղբյուրներ (ռենտգենյան լուսարձակում) և այլն։

Նկ. 31.10-ը հնարավոր գործընթացների դիագրամ է, որոնք տեղի են ունենում, երբ ռենտգեն ճառագայթումը մտնում է նյութ: Մի քանի տասնյակ պրոցեսներ, որոնք նման են ցուցադրվածին, կարող են տեղի ունենալ մինչև ռենտգենյան ֆոտոնի էներգիան վերածվել մոլեկուլային ջերմային շարժման էներգիայի: Արդյունքում նյութի մոլեկուլային բաղադրության մեջ փոփոխություններ կլինեն։

Գործընթացները, որոնք ներկայացված են գծապատկերով նկ. 31.10, ընկած են նյութի վրա ռենտգենյան ճառագայթների ազդեցությամբ նկատվող երեւույթների հիմքում: Թվարկենք դրանցից մի քանիսը.

Ռենտգենյան լուսարձակում- մի շարք նյութերի փայլը ռենտգենյան ճառագայթման տակ. Պլատին-ցիանոգենի բարիումի նման փայլը Ռենտգենին թույլ տվեց բացահայտել ճառագայթները։ Այս երևույթը օգտագործվում է հատուկ լուսավոր էկրաններ ստեղծելու համար՝ ռենտգենյան ճառագայթների տեսողական դիտարկման նպատակով, երբեմն՝ լուսանկարչական ափսեի վրա ռենտգենյան ճառագայթների ազդեցությունը ուժեղացնելու համար:

Հայտնի է ռենտգենյան ճառագայթման քիմիական ազդեցությունը, օրինակ՝ ջրում ջրածնի պերօքսիդի առաջացումը։ Գործնականորեն կարևոր օրինակ է ազդեցությունը լուսանկարչական ափսեի վրա, որը հնարավորություն է տալիս հայտնաբերել նման ճառագայթներ։

Իոնացնող ազդեցությունը դրսևորվում է ռենտգենյան ճառագայթների ազդեցության տակ էլեկտրական հաղորդունակության բարձրացմամբ։ Այս գույքը օգտագործվում է

դոզիմետրիայում՝ այս տեսակի ճառագայթման ազդեցությունը քանակականացնելու համար:

Բազմաթիվ պրոցեսների արդյունքում առաջնային ռենտգենյան ճառագայթը թուլանում է օրենքին համապատասխան (29.3): Գրենք այն ձևով.

I = I0 էլ-/», (31.8)

որտեղ μ - գծային թուլացման գործակից: Այն կարող է ներկայացվել որպես բաղկացած երեք տերմիններից, որոնք համապատասխանում են կոհերենտ ցրմանը μ κ, անհամապատասխան μ ΗΚ և ֆոտոէֆեկտ μ զ.

μ = μ k + μ hk + μ f. (31.9)

Ռենտգենյան ճառագայթման ինտենսիվությունը թուլանում է նյութի ատոմների քանակին համամասնորեն, որով անցնում է այս հոսքը։ Եթե ​​նյութը սեղմենք առանցքի երկայնքով x,օրինակ, մեջ բանգամ ավելանալով բանգամ դրա խտությունը, ապա

31.4. ԲԺՇԿՈՒԹՅԱՆ ՄԵՋ Ռենտգենյան Ճառագայթման ԿԻՐԱՌՄԱՆ ՖԻԶԻԿԱԿԱՆ ՀԻՄՔԵՐԸ.

Ռենտգենյան ճառագայթների ամենակարևոր բժշկական կիրառություններից է ներքին օրգանների տրանսլուսավորումը՝ ախտորոշման նպատակով։ (Ռենտգեն ախտորոշում):

Ախտորոշման համար օգտագործվում են մոտ 60-120 կՎ էներգիա ունեցող ֆոտոններ։ Այս էներգիայի դեպքում զանգվածային մարման գործակիցը հիմնականում որոշվում է ֆոտոէլեկտրական էֆեկտով։ Դրա արժեքը հակադարձ համեմատական ​​է ֆոտոնների էներգիայի երրորդ ուժին (լ 3-ին համաչափ), որը դրսևորում է կոշտ ճառագայթման մեծ ներթափանցող ուժ և համամասնական ներծծող նյութի ատոմային թվի երրորդ ուժին.

Տարբեր հյուսվածքների կողմից ռենտգեն ճառագայթման կլանման զգալի տարբերությունը թույլ է տալիս տեսնել մարդու մարմնի ներքին օրգանների պատկերները ստվերային պրոյեկցիայում:

Ռենտգեն ախտորոշումը օգտագործվում է երկու տարբերակով. ֆտորոգրաֆիա պատկերը դիտվում է ռենտգենյան լուսարձակող էկրանի վրա, ռադիոգրաֆիա - պատկերը ամրագրված է ֆիլմի վրա:

Եթե ​​հետազոտվող օրգանը և շրջակա հյուսվածքները մոտավորապես հավասարապես թուլացնում են ռենտգենյան ճառագայթները, ապա օգտագործվում են հատուկ կոնտրաստային նյութեր։ Այսպիսով, օրինակ, ստամոքսը և աղիքները լցնելով բարիումի սուլֆատի մշուշոտ զանգվածով, կարելի է տեսնել նրանց ստվերային պատկերը։

Էկրանի վրա պատկերի պայծառությունը և ֆիլմի ազդեցության ժամանակը կախված են ռենտգենյան ճառագայթների ինտենսիվությունից: Եթե ​​այն օգտագործվում է ախտորոշման համար, ապա ինտենսիվությունը չի կարող բարձր լինել, որպեսզի անցանկալի կենսաբանական հետեւանքներ չառաջացնեն։ Հետեւաբար, կան մի շարք տեխնիկական սարքեր, որոնք բարելավում են պատկերը ցածր ռենտգենյան ինտենսիվությամբ: Նման սարքի օրինակ են ուժեղացուցիչ խողովակները (տես 27.8): Բնակչության զանգվածային հետազոտության ժամանակ լայնորեն կիրառվում է ռադիոգրաֆիայի տարբերակ՝ ֆտորոգրաֆիա, որի դեպքում մեծ ռենտգենյան լուսարձակող էկրանից պատկեր է գրանցվում զգայուն փոքր ֆորմատի ֆիլմի վրա։ Նկարելիս օգտագործվում է մեծ բացվածքով ոսպնյակ, պատրաստի նկարները զննում են հատուկ խոշորացույցի վրա։

Ռենտգենոգրաֆիայի համար հետաքրքիր և խոստումնալից տարբերակն այն մեթոդն է, որը կոչվում է ռենտգեն տոմոգրաֆիա, և դրա «մեքենայական տարբերակը» - CT սկանավորում.

Դիտարկենք այս հարցը.

Պարզ ռադիոգրաֆիան ընդգրկում է մարմնի մեծ տարածք, տարբեր օրգաններով և հյուսվածքներով միմյանց ստվերում: Դուք կարող եք խուսափել դրանից, եթե պարբերաբար տեղափոխեք ռենտգենյան խողովակը միասին (նկ. 31.11) հակաֆազում: RTև ֆիլմ Fpօբյեկտի համեմատ Մասինհետազոտություն. Մարմինը պարունակում է մի շարք ներդիրներ, որոնք անթափանց են ռենտգենյան ճառագայթների համար, դրանք պատկերված են շրջանակներով: Ինչպես երևում է, ռենտգենյան ճառագայթները ռենտգեն խողովակի ցանկացած դիրքում (1, 2 և այլն) անցնել

կտրելով առարկայի նույն կետը, որը կենտրոնն է, որի նկատմամբ կատարվում է պարբերական շարժումը RTև Fp.Այս կետը, ավելի ճիշտ՝ փոքր անթափանց ընդգրկումը, ցուցադրվում է մուգ շրջանով։ Նրա ստվերային պատկերը շարժվում է հետ fp,հաջորդաբար զբաղեցնելով 1-ին դիրքերը, 2 և այլն: Մարմնի մեջ մնացած ներդիրները (ոսկորներ, կնիքներ և այլն) ստեղծում են վրա Fpինչ-որ ընդհանուր նախապատմություն, քանի որ ռենտգենյան ճառագայթները մշտապես չեն մթագնվում դրանց կողմից: Ճոճվող կենտրոնի դիրքը փոխելով՝ հնարավոր է դառնում մարմնի շերտ առ շերտ ռենտգեն պատկեր ստանալ։ Այստեղից էլ անունը - տոմոգրաֆիա(շերտային ձայնագրություն):

Հնարավոր է, օգտագործելով բարակ ռենտգենյան ճառագայթ, էկրանավորել (փոխարենը Fp),բաղկացած է իոնացնող ճառագայթման կիսահաղորդչային դետեկտորներից (տես 32.5) և համակարգչից՝ ստվերային ռենտգեն պատկերը տոմոգրաֆիայում մշակելու համար։ Տոմոգրաֆիայի այս ժամանակակից տարբերակը (հաշվարկված կամ հաշվարկված ռենտգեն տոմոգրաֆիա) թույլ է տալիս ստանալ մարմնի շերտավոր պատկերներ կաթոդային ճառագայթների էկրանին կամ թղթի վրա՝ 2 մմ-ից պակաս մանրամասներով՝ ռենտգենյան ճառագայթների կլանման տարբերությամբ: մինչև 0,1%: Սա թույլ է տալիս, օրինակ, տարբերակել ուղեղի մոխրագույն և սպիտակ նյութը և տեսնել շատ փոքր ուռուցքային գոյացություններ։

ՌՈՒՍԱՍՏԱՆԻ ԴԱՇՆՈՒԹՅԱՆ ԿՐԹՈՒԹՅԱՆ ԴԱՇՆԱԿԱՆ ԳՈՐԾԱԿԱԼՈՒԹՅՈՒՆ

ՊԵՏԱԿԱՆ ՈՒՍՈՒՄՆԱԿԱՆ ՀԱՍՏԱՏՈՒԹՅՈՒՆ

ԲԱՐՁՐ ՄԱՍՆԱԳԻՏԱԿԱՆ ԿՐԹՈՒԹՅՈՒՆ

ՄՈՍԿՎԱՅԻ ՊՈՂԱՂԻ ԵՎ ՀԱՄԱԼՈՒԾՈՒՄՆԵՐԻ ՊԵՏԱԿԱՆ ԻՆՍՏԻՏՈՒՏ

(ՏԵԽՆՈԼՈԳԻԱԿԱՆ ՀԱՄԱԼՍԱՐԱՆ)

ՆՈՎՈՏՐՈԻՑԿԻ ՄԱՍՆԱՃՅՈՒՂ

OEND վարչություն

ԴԱՍԸՆԹԱՑ ԱՇԽԱՏԱՆՔ

Կարգապահություն՝ ֆիզիկա

Թեմա՝ Ռենտգեն

Ուսանող՝ Նեդորեզովա Ն.Ա.

Խումբ՝ EiU-2004-25, Թիվ З.К.՝ 04Н036

Ստուգված՝ Օժեգովա Ս.Մ.

Ներածություն

Գլուխ 1

1.1 Ռենտգեն Վիլհելմ Կոնրադի կենսագրությունը

1.2 Ռենտգենյան ճառագայթների հայտնաբերում

Գլուխ 2

2.1 Ռենտգենյան աղբյուրներ

2.2 Ռենտգենյան ճառագայթների հատկությունները

2.3 Ռենտգենյան ճառագայթների գրանցում

2.4 Ռենտգենյան ճառագայթների օգտագործումը

Գլուխ 3

3.1 Բյուրեղային կառուցվածքի թերությունների վերլուծություն

3.2 Սպեկտրի վերլուծություն

Եզրակացություն

Օգտագործված աղբյուրների ցանկը

Դիմումներ

Ներածություն

Հազվագյուտ մարդը ռենտգեն սենյակով չի անցել. Ռենտգենյան ճառագայթներով արված նկարները ծանոթ են բոլորին. 1995 թվականին այս հայտնագործությունը 100 տարեկան էր։ Դժվար է պատկերացնել, թե ինչ մեծ հետաքրքրություն է այն առաջացրել մեկ դար առաջ։ Պարզվեց, որ տղամարդու ձեռքում մի ապարատ է, որով հնարավոր է տեսնել անտեսանելին։

Այս անտեսանելի ճառագայթումը, որը կարող է ներթափանցել, թեև տարբեր աստիճանի, բոլոր նյութերի մեջ, որը էլեկտրամագնիսական ճառագայթ է մոտ 10-8 սմ ալիքի երկարությամբ, կոչվում էր ռենտգենյան ճառագայթում՝ ի պատիվ Վիլհելմ Ռենտգենի, ով այն հայտնաբերեց:

Ինչպես տեսանելի լույսը, ռենտգենյան ճառագայթները առաջացնում են լուսանկարչական ֆիլմի սևացում: Այս հատկությունը մեծ նշանակություն ունի բժշկության, արդյունաբերության և գիտական ​​հետազոտությունների համար։ Անցնելով ուսումնասիրվող օբյեկտի միջով և հետո ընկնելով թաղանթի վրա՝ ռենտգեն ճառագայթումը պատկերում է դրա ներքին կառուցվածքը։ Քանի որ ռենտգենյան ճառագայթման թափանցող ուժը տարբեր է տարբեր նյութերի համար, օբյեկտի այն մասերը, որոնք նրա համար ավելի քիչ թափանցիկ են, լուսանկարում ավելի պայծառ տարածքներ են տալիս, քան նրանք, որոնց միջով ճառագայթումը լավ է թափանցում: Այսպիսով, ոսկրային հյուսվածքները ավելի քիչ թափանցիկ են ռենտգենյան ճառագայթների համար, քան այն հյուսվածքները, որոնք կազմում են մաշկը և ներքին օրգանները: Հետևաբար, ռադիոգրաֆիայի վրա ոսկորները կնշվեն որպես ավելի թեթև տարածքներ, և կոտրվածքի տեղը, որն ավելի քիչ թափանցիկ է ճառագայթման համար, կարելի է բավականին հեշտությամբ հայտնաբերել: Ռենտգեն պատկերացումն օգտագործվում է նաև ստոմատոլոգիայում՝ ատամների արմատներում կարիեսի և թարախակույտերի հայտնաբերման համար, ինչպես նաև արդյունաբերության մեջ՝ ձուլման, պլաստմասսաների և ռետինների ճաքեր հայտնաբերելու համար, քիմիայում՝ միացությունները վերլուծելու և ֆիզիկայում՝ բյուրեղների կառուցվածքը ուսումնասիրելու համար։ .

Ռենտգենի հայտնագործությանը հաջորդեցին այլ հետազոտողների փորձերը, ովքեր հայտնաբերեցին այս ճառագայթման կիրառման բազմաթիվ նոր հատկություններ և հնարավորություններ։ Մեծ ներդրում են ունեցել Մ. Լաուն, Վ. Ֆրիդրիխը և Պ. Նիփինգը, ովքեր 1912 թվականին ցուցադրել են ռենտգենյան ճառագայթների դիֆրակցիան բյուրեղի միջով անցնելիս; W. Coolidge, ով 1913 թվականին հորինել է բարձր վակուումային ռենտգենյան խողովակ տաքացվող կաթոդով; Գ. Մոզելին, ով 1913 թվականին հաստատել է ճառագայթման ալիքի երկարության և տարրի ատոմային թվի միջև կապը. Գ. և Լ. Բրագգի, ովքեր 1915 թվականին ստացել են Նոբելյան մրցանակ՝ ռենտգենյան դիֆրակցիոն վերլուծության հիմունքները մշակելու համար։

Այս դասընթացի աշխատանքի նպատակն է ուսումնասիրել ռենտգենյան ճառագայթման երևույթը, հայտնաբերման պատմությունը, հատկությունները և բացահայտել դրա կիրառման շրջանակը:

Գլուխ 1

1.1 Ռենտգեն Վիլհելմ Կոնրադի կենսագրությունը

Վիլհելմ Կոնրադ Ռենտգենը ծնվել է 1845 թվականի մարտի 17-ին Գերմանիայի Հոլանդիայի հետ սահմանամերձ շրջանում՝ Լենեպե քաղաքում։ Տեխնիկական կրթությունը ստացել է Ցյուրիխում՝ նույն Բարձրագույն տեխնիկական դպրոցում (Պոլիտեխնիկ), որտեղ հետագայում սովորել է Էյնշտեյնը։ Ֆիզիկայի հանդեպ կիրքը նրան ստիպել է 1866 թվականին դպրոցը թողնելուց հետո շարունակել ֆիզիկական կրթությունը։

1868 թվականին պաշտպանել է թեկնածուական ատենախոսություն փիլիսոփայության դոկտորի աստիճանի համար, որպես ասիստենտ աշխատել է ֆիզիկայի ամբիոնում սկզբում Ցյուրիխում, ապա Գիզենում, ապա Ստրասբուրգում (1874-1879) Կունդտի մոտ։ Այստեղ Ռենտգենն անցավ լավ փորձարարական դպրոց և դարձավ առաջին կարգի փորձարար։ Ռենտգենը կարևոր հետազոտության մի մասը կատարեց իր ուսանողի՝ խորհրդային ֆիզիկայի հիմնադիրներից մեկի՝ Ա.Ֆ. Իոֆֆե.

Գիտական ​​հետազոտությունները վերաբերում են էլեկտրամագնիսականությանը, բյուրեղների ֆիզիկային, օպտիկային, մոլեկուլային ֆիզիկային:

1895 թվականին նա հայտնաբերեց ուլտրամանուշակագույն ճառագայթների ալիքի երկարությունից ավելի կարճ ճառագայթում (ռենտգեն), որը հետագայում անվանվեց ռենտգեն և ուսումնասիրեց դրանց հատկությունները. օդը արտացոլելու, կլանելու, իոնացնելու ունակությունը և այլն: Նա առաջարկեց ռենտգենյան ճառագայթներ ստանալու համար խողովակի ճիշտ ձևավորումը՝ թեքված պլատինե հակակաթոդ և գոգավոր կաթոդ. նա առաջինն էր, ով լուսանկարեց ռենտգենյան ճառագայթների միջոցով: Նա հայտնաբերեց 1885 թվականին էլեկտրական դաշտում շարժվող դիէլեկտրիկի մագնիսական դաշտը (այսպես կոչված «ռենտգենյան հոսանքը»):Նրա փորձը հստակ ցույց տվեց, որ մագնիսական դաշտը առաջանում է շարժվող լիցքերով և կարևոր է X. Լորենցի ստեղծման համար: էլեկտրոնային տեսություն: Ռենտգենի աշխատությունների զգալի մասը նվիրված է հեղուկների, գազերի, բյուրեղների, էլեկտրամագնիսական երևույթների հատկությունների ուսումնասիրությանը, հայտնաբերել է բյուրեղներում էլեկտրական և օպտիկական երևույթների փոխհարաբերությունները: Իր անունը կրող ճառագայթների հայտնաբերման համար Ռենտգենը 1901 թ. ֆիզիկոսներից առաջինն է արժանացել Նոբելյան մրցանակի։

1900 թվականից մինչև կյանքի վերջին օրերը (մահացել է 1923 թվականի փետրվարի 10-ին) աշխատել է Մյունխենի համալսարանում։

1.2 Ռենտգենյան ճառագայթների հայտնաբերում

19-րդ դարի վերջ նշանավորվեց գազերի միջոցով էլեկտրաէներգիայի անցման երևույթների նկատմամբ հետաքրքրության աճով։ Նույնիսկ Ֆարադեյը լրջորեն ուսումնասիրեց այս երեւույթները, նկարագրեց արտանետման տարբեր ձևեր, հայտնաբերեց մութ տարածություն հազվագյուտ գազի լուսավոր սյունակում: Ֆարադայի մութ տարածությունը բաժանում է կապտավուն կաթոդիկ փայլը վարդագույն անոդի փայլից:

Գազի հազվադեպության հետագա աճը զգալիորեն փոխում է փայլի բնույթը: Մաթեմատիկոս Պլյուկերը (1801-1868) 1859 թվականին բավական ուժեղ նոսրացման ժամանակ հայտնաբերեց կաթոդից բխող թույլ կապտավուն ճառագայթներ, որոնք հասնում էին անոդին և պատճառում խողովակի ապակու փայլը: Պլյուկերի աշակերտ Գիթտորֆը (1824-1914) 1869 թվականին շարունակեց իր ուսուցչի հետազոտությունը և ցույց տվեց, որ խողովակի լյումինեսցենտային մակերեսի վրա հստակ ստվեր է հայտնվում, եթե պինդ մարմին դրված է կաթոդի և այս մակերեսի միջև։

Գոլդշտեյնը (1850-1931), ուսումնասիրելով ճառագայթների հատկությունները, դրանք անվանել է կաթոդային ճառագայթներ (1876): Երեք տարի անց Ուիլյամ Քրուքսը (1832-1919) ապացուցեց կաթոդային ճառագայթների նյութական բնույթը և անվանեց դրանք «ճառագայթող նյութ»՝ հատուկ չորրորդ վիճակում գտնվող նյութ։ ցուցադրվում է բոլոր ֆիզիկական դասարաններում: Կաթոդի ճառագայթի շեղումը մագնիսական դաշտի միջոցով Քրուկսի խողովակում դարձել է դասական դպրոցական ցուցադրություն:

Այնուամենայնիվ, կաթոդային ճառագայթների էլեկտրական շեղման փորձերը այնքան էլ համոզիչ չէին: Հերցը նման շեղում չի հայտնաբերել և եկել է այն եզրակացության, որ կաթոդի ճառագայթը եթերի մեջ տատանվող պրոցես է։ Հերցի աշակերտ Ֆ. Լենարդը, փորձարկելով կաթոդային ճառագայթները, 1893 թվականին ցույց տվեց, որ դրանք անցնում են ալյումինե փայլաթիթեղով պատված պատուհանով և փայլ են առաջացնում պատուհանի հետևում գտնվող տարածության մեջ։ Իր վերջին հոդվածը, որը հրապարակվել է 1892 թվականին, Հերցը նվիրել է բարակ մետաղական մարմիններով կաթոդային ճառագայթների անցման երևույթին, այն սկսվել է հետևյալ բառերով.

«Կաթոդային ճառագայթները լույսից զգալիորեն տարբերվում են պինդ մարմիններ ներթափանցելու ունակությամբ»: Նկարագրելով ոսկու, արծաթի, պլատինի, ալյումինի և այլն տերևների միջով կաթոդային ճառագայթների անցման փորձերի արդյունքները, Հերցը նշում է, որ նա չի արել. Դիտեք որևէ հատուկ տարբերություն երևույթների մեջ: Ճառագայթները չեն անցնում տերևների միջով ուղիղ գծով, այլ ցրվում են դիֆրակցիայով: Կաթոդային ճառագայթների բնույթը դեռևս պարզ չէր:

Կրուկսի, Լենարդի և այլոց նման խողովակներով էր, որ Վյուրցբուրգի պրոֆեսոր Վիլհելմ Կոնրադ Ռենտգենը փորձեր կատարեց 1895 թվականի վերջին: Մի անգամ, փորձի ավարտից հետո, նա փակեց խողովակը սև ստվարաթղթե ծածկով, անջատեց լույսը, բայց չի անջատել ինդուկտորը, որը սնուցել է խողովակը, նա նկատել է էկրանի փայլը խողովակի մոտ գտնվող բարիումի ցիանոգենից: Այս հանգամանքից ապշած Ռենտգենը սկսեց փորձարկել էկրանը։ 1895 թվականի դեկտեմբերի 28-ին թվագրված «Նոր տեսակի ճառագայթների մասին» իր առաջին զեկույցում նա գրում է այս առաջին փորձերի մասին. ստվարաթուղթ, որը բավականաչափ սերտորեն տեղավորվում է դրան, յուրաքանչյուր արտանետման հետ այն փայլում է պայծառ լույսով. այն սկսում է լյումինեսթալ: Լյումինեսցենտը տեսանելի է բավականաչափ մգացումով և կախված չէ նրանից, թե մենք թուղթը կբերենք բարիումի սիներոգենով պատված կողմով, թե բարիումի սիներոգենով պատված չենք: Լյումինեսցենտը նկատելի է նույնիսկ խողովակից երկու մետր հեռավորության վրա»։

Ռենտգենի մանրակրկիտ հետազոտությունը ցույց է տվել, որ «այդ սև ստվարաթուղթը, որը թափանցիկ է ոչ արևի տեսանելի և ուլտրամանուշակագույն ճառագայթների, ոչ էլ էլեկտրական աղեղի ճառագայթների համար, թափանցում է ինչ-որ լյումինեսցենտային նյութ»: , որը նա անվանել է հակիրճ «ռենտգենյան ճառագայթներ», տարբեր նյութերի համար Նա պարզել է, որ ճառագայթներն ազատորեն անցնում են թղթի, փայտի, էբոնիտի, մետաղի բարակ շերտերի միջով, բայց խիստ ուշանում են կապարի պատճառով։

Այնուհետև նա նկարագրում է սենսացիոն փորձառությունը.

«Եթե ձեր ձեռքը պահեք արտանետվող խողովակի և էկրանի միջև, ապա կարող եք տեսնել ոսկորների մուգ ստվերները հենց ձեռքի ստվերի թույլ ուրվագծերում»: Սա մարդու մարմնի առաջին ռենտգեն հետազոտությունն էր: Ռենտգեն ստացել է նաև առաջին ռենտգենյան ճառագայթները՝ դրանք ամրացնելով իր ձեռքին։

Այս կադրերը հսկայական տպավորություն թողեցին. հայտնագործությունը դեռ ավարտված չէր, և ռենտգեն ախտորոշումն արդեն սկսել էր իր ճանապարհորդությունը: «Իմ լաբորատորիան ողողված էր բժիշկներով, որոնք բերում էին հիվանդների, ովքեր կասկածում էին, որ ասեղներ ունեն մարմնի տարբեր մասերում», - գրում է անգլիացի ֆիզիկոս Շուստերը։

Արդեն առաջին փորձերից հետո Ռենտգենը հաստատապես հաստատեց, որ ռենտգենյան ճառագայթները տարբերվում են կաթոդից, դրանք լիցք չեն կրում և չեն շեղվում մագնիսական դաշտից, բայց դրանք գրգռված են կաթոդային ճառագայթներով։ «Ռենտգենյան ճառագայթները նույնական չեն կաթոդի հետ։ ճառագայթները, բայց դրանք հուզվում են արտանետվող խողովակի ապակե պատերում»,- գրել է Ռենտգենը։

Նա նաև հաստատեց, որ հուզված են ոչ միայն ապակու, այլ նաև մետաղների մեջ։

Նշելով Հերց-Լենարդի վարկածը, որ կաթոդային ճառագայթները «եթերում տեղի ունեցող երևույթ են», Ռենտգենը նշում է, որ «մենք կարող ենք նման բան ասել մեր ճառագայթների մասին»։ Այնուամենայնիվ, նա չկարողացավ հայտնաբերել ճառագայթների ալիքային հատկությունները, դրանք «իրեն տարբեր կերպ են պահում, քան մինչ այժմ հայտնի ուլտրամանուշակագույն, տեսանելի, ինֆրակարմիր ճառագայթները»: Իրենց քիմիական և լյումինեսցենտ գործողություններով, ըստ Ռենտգենի, դրանք նման են ուլտրամանուշակագույն ճառագայթներին: Առաջին հաղորդագրության մեջ: , նա արտահայտեց այն ենթադրությունը, որ թողնվել է ավելի ուշ, որ դրանք կարող են լինել երկայնական ալիքներ եթերի մեջ։

Ռենտգենի հայտնագործությունը մեծ հետաքրքրություն առաջացրեց գիտական ​​աշխարհում։ Նրա փորձերը կրկնվել են աշխարհի գրեթե բոլոր լաբորատորիաներում։ Մոսկվայում դրանք կրկնել են Պ.Ն. Լեբեդեւը։ Սանկտ Պետերբուրգում ռադիոյի գյուտարար Ա.Ս. Պոպովը փորձեր արեց ռենտգենյան ճառագայթներով, ցուցադրեց դրանք հանրային դասախոսությունների ժամանակ՝ ստանալով տարբեր ռենտգենյան ճառագայթներ։ Քեմբրիջում Դ.Դ. Թոմսոնն անմիջապես կիրառեց ռենտգենյան ճառագայթների իոնացնող ազդեցությունը՝ գազերի միջով էլեկտրաէներգիայի անցումը ուսումնասիրելու համար։ Նրա հետազոտությունը հանգեցրեց էլեկտրոնի հայտնաբերմանը:

Գլուխ 2

Ռենտգենյան ճառագայթում - էլեկտրամագնիսական իոնացնող ճառագայթում, որը զբաղեցնում է սպեկտրային տարածքը գամմայի և ուլտրամանուշակագույն ճառագայթների միջև 10 -4-ից մինչև 10 3 (10 -12-ից մինչև 10 -5 սմ) ալիքի երկարությունների սահմաններում: լ. ալիքի երկարությամբ λ< 2 условно называются жёсткими, с λ >2 - փափուկ:

2.1 Ռենտգենյան աղբյուրներ

Ռենտգենյան ճառագայթների ամենատարածված աղբյուրը ռենտգենյան խողովակն է: - էլեկտրավակուումային սարք ծառայելով որպես ռենտգենյան աղբյուր: Նման ճառագայթումը տեղի է ունենում, երբ կաթոդի արտանետվող էլեկտրոնները դանդաղում են և հարվածում են անոդին (հակաթոդ); այս դեպքում անոդի և կաթոդի միջև ընկած տարածության ուժեղ էլեկտրական դաշտի միջոցով արագացված էլեկտրոնների էներգիան մասամբ վերածվում է ռենտգենյան էներգիայի: Ռենտգենյան խողովակի ճառագայթումը ռենտգենյան ճառագայթների սուպերպոզիցիան է անոդային նյութի բնորոշ ճառագայթման վրա: Ռենտգենյան խողովակները առանձնանում են՝ ըստ էլեկտրոնային հոսքի ստացման մեթոդի՝ թերմիոնիկ (տաքացվող) կաթոդով, դաշտային արտանետումներով (սրածայր) կաթոդով, դրական իոններով ռմբակոծված կաթոդով և ռադիոակտիվ (β) էլեկտրոնային աղբյուրով. ըստ վակուումի մեթոդի - կնքված, փլվող; ըստ ճառագայթման ժամանակի - շարունակական գործողություն, իմպուլսային; ըստ անոդի հովացման տեսակի՝ ջրով, յուղով, օդով, ճառագայթային հովացումով; ըստ ֆոկուսի չափի (ճառագայթման տարածք անոդի վրա) - մակրոֆոկուս, սուր ֆոկուս և միկրոֆոկուս; ըստ իր ձևի - օղակ, կլոր, կանոնավոր; ըստ անոդի վրա էլեկտրոնների կենտրոնացման մեթոդի՝ էլեկտրաստատիկ, մագնիսական, էլեկտրամագնիսական կենտրոնացումով։

Ռենտգենյան խողովակները օգտագործվում են ռենտգենյան կառուցվածքային վերլուծության մեջ (Հավելված 1), ռենտգենյան սպեկտրային անալիզ, թերությունների հայտնաբերում (Հավելված 1), ռենտգեն ախտորոշում (Հավելված 1), ռադիոթերապիա , ռենտգեն միկրոսկոպիա և միկրոռադիոգրաֆիա: Թերմիոնիկ կաթոդով, ջրով հովացվող անոդով և էլեկտրաստատիկ էլեկտրոնների կենտրոնացման համակարգով կնքված ռենտգենյան խողովակները առավել լայնորեն կիրառվում են բոլոր ոլորտներում (Հավելված 2): Ռենտգենյան խողովակների թերմիոնիկ կաթոդը սովորաբար էլեկտրական հոսանքով տաքացվող վոլֆրամային մետաղալարի պարուրաձև կամ ուղիղ թել է: Անոդի աշխատանքային հատվածը` մետաղական հայելային մակերեսը, գտնվում է էլեկտրոնի հոսքին ուղղահայաց կամ ինչ-որ անկյան տակ: Բարձր էներգիաների և ինտենսիվության ռենտգենյան ճառագայթման շարունակական սպեկտր ստանալու համար օգտագործվում են Au, W-ից անոդներ; Ռենտգեն խողովակները Ti, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Mo, Ag անոդներով օգտագործվում են կառուցվածքային վերլուծության մեջ։

Ռենտգենյան խողովակների հիմնական բնութագրերն են առավելագույն թույլատրելի արագացնող լարումը (1-500 կՎ), էլեկտրոնային հոսանքը (0,01 մԱ - 1Ա), անոդով ցրված հատուկ հզորությունը (10-10 4 Վտ / մմ 2), էներգիայի ընդհանուր սպառումը: (0,002 Վտ - 60 կՎտ) և ֆոկուսի չափերը (1 մկմ - 10 մմ): Ռենտգեն խողովակի արդյունավետությունը 0,1-3% է:

Որոշ ռադիոակտիվ իզոտոպներ կարող են նաև ծառայել որպես ռենտգենյան ճառագայթների աղբյուր։ Դրանցից ոմանք ուղղակիորեն արձակում են ռենտգենյան ճառագայթներ, մյուսների միջուկային ճառագայթումը (էլեկտրոններ կամ λ-մասնիկներ) ռմբակոծում են մետաղական թիրախը, որն արձակում է ռենտգենյան ճառագայթներ։ Իզոտոպային աղբյուրների ռենտգենյան ճառագայթների ինտենսիվությունը մի քանի կարգով փոքր է ռենտգենյան խողովակի ճառագայթման ինտենսիվությունից, սակայն իզոտոպային աղբյուրների չափերը, քաշը և արժեքը անհամեմատ ավելի քիչ են, քան ռենտգենյան խողովակով:

Սինքրոտրոնները և էլեկտրոնների պահեստավորման օղակները մի քանի ԳեՎ էներգիայով կարող են ծառայել որպես փափուկ ռենտգենյան ճառագայթների աղբյուր՝ λ տասնյակների և հարյուրավորների կարգով: Ինտենսիվությամբ սինքրոտրոնների ռենտգենյան ճառագայթումը 2-3 կարգով գերազանցում է ռենտգենյան խողովակի ճառագայթումը սպեկտրի նշված հատվածում։

Ռենտգենյան ճառագայթների բնական աղբյուրներ՝ Արև և տիեզերական այլ օբյեկտներ:

2.2 Ռենտգենյան ճառագայթների հատկությունները

Կախված ռենտգենյան ճառագայթների ծագման մեխանիզմից՝ դրանց սպեկտրները կարող են լինել շարունակական (bremsstrahlung) կամ գծային (բնութագրական)։ Շարունակական ռենտգենյան սպեկտրն արտանետվում է արագ լիցքավորված մասնիկներից՝ թիրախային ատոմների հետ փոխազդեցության ժամանակ դրանց դանդաղման արդյունքում. այս սպեկտրը զգալի ինտենսիվության է հասնում միայն այն ժամանակ, երբ թիրախը ռմբակոծվում է էլեկտրոններով: Bremsstrahlung ռենտգենյան ճառագայթների ինտենսիվությունը բաշխված է բոլոր հաճախականությունների վրա մինչև բարձր հաճախականության սահմանը 0 , որի դեպքում ֆոտոնների էներգիան h 0 (h-ը Պլանկի հաստատունն է ) հավասար է ռմբակոծող էլեկտրոնների էներգիայի eV-ին (e-ն էլեկտրոնային լիցքն է, V-ը՝ նրանց կողքով անցած արագացող դաշտի պոտենցիալ տարբերությունը)։ Այս հաճախականությունը համապատասխանում է սպեկտրի կարճ ալիքի եզրին 0 = hc/eV (c-ն լույսի արագությունն է):

Գծային ճառագայթումը տեղի է ունենում ատոմի իոնացումից հետո՝ նրա ներքին թաղանթներից մեկից էլեկտրոնի արտանետմամբ։ Նման իոնացումը կարող է լինել ատոմի բախման արդյունք արագ մասնիկի հետ, օրինակ՝ էլեկտրոնի (առաջնային ռենտգենյան ճառագայթներ), կամ ատոմի կողմից ֆոտոնի կլանման (ֆլուորեսցենտ ռենտգենյան ճառագայթներ)։ Իոնացված ատոմը հայտնվում է սկզբնական քվանտային վիճակում՝ էներգիայի բարձր մակարդակներից մեկում և 10 -16 -10 -15 վայրկյան հետո ավելի ցածր էներգիայով անցնում է վերջնական վիճակի։ Այս դեպքում ատոմը կարող է էներգիայի ավելցուկ արձակել որոշակի հաճախականության ֆոտոնի տեսքով։ Նման ճառագայթման սպեկտրի գծերի հաճախականությունները բնորոշ են յուրաքանչյուր տարրի ատոմներին, հետևաբար ռենտգենյան սպեկտրը կոչվում է բնորոշ։ Այս սպեկտրի գծի հաճախականության կախվածությունը Z ատոմային թվից որոշվում է Մոզելի օրենքով։

Մոզելիի օրենքը, օրենքը, որը վերաբերում է քիմիական տարրի բնորոշ ռենտգենյան ճառագայթման սպեկտրային գծերի հաճախականությանը իր հերթական համարով։ G. Moseley փորձնական տեղադրվել է 1913 թվականին Մոզելիի օրենքի համաձայն տարրի բնորոշ ճառագայթման սպեկտրային գծի  հաճախականության քառակուսի արմատը նրա Z սերիական համարի գծային ֆունկցիան է.

որտեղ R-ը Ռիդբերգի հաստատունն է , S n - ցուցադրման հաստատուն, n - հիմնական քվանտային համար: Moseley դիագրամում (Հավելված 3) Z-ից կախվածությունը ուղիղ գծերի շարք է (K-, L-, M- և այլն, որոնք համապատասխանում են n = 1, 2, 3,. արժեքներին):

Մոզելիի օրենքը տարրերի պարբերական աղյուսակում տարրերի ճիշտ տեղադրման անհերքելի ապացույցն էր. Դ.Ի. Մենդելեևին և նպաստել Զ.

Մոզելիի օրենքի համաձայն՝ ռենտգենյան ճառագայթների բնորոշ սպեկտրները չեն ցուցադրում օպտիկական սպեկտրներին բնորոշ պարբերական օրինաչափություններ։ Սա ցույց է տալիս, որ բոլոր տարրերի ատոմների ներքին էլեկտրոնային թաղանթները, որոնք հայտնվում են բնորոշ ռենտգենյան սպեկտրներում, ունեն նմանատիպ կառուցվածք։

Հետագայում փորձերը բացահայտեցին որոշ շեղումներ գծային կախվածությունից տարրերի անցումային խմբերի համար, որոնք կապված էին արտաքին էլեկտրոնային թաղանթների լրացման կարգի փոփոխության հետ, ինչպես նաև ծանր ատոմների համար, որոնք հայտնվում էին հարաբերական ազդեցությունների արդյունքում (պայմանականորեն բացատրվում է. այն փաստը, որ ներքին արագությունները համեմատելի են լույսի արագության հետ):

Կախված մի շարք գործոններից՝ միջուկում նուկլոնների քանակից (իզոտոնիկ տեղաշարժ), արտաքին էլեկտրոնային թաղանթների վիճակից (քիմիական տեղաշարժ) և այլն, սպեկտրային գծերի դիրքը Մոզելիի դիագրամի վրա կարող է որոշ չափով փոխվել։ Այս տեղաշարժերի ուսումնասիրությունը թույլ է տալիս մանրամասն տեղեկություններ ստանալ ատոմի մասին։

Շատ բարակ թիրախներից արձակված Bremsstrahlung ռենտգենյան ճառագայթները ամբողջովին բևեռացված են 0-ի մոտ; քանի որ 0-ը նվազում է, բևեռացման աստիճանը նվազում է: Բնութագրական ճառագայթումը, որպես կանոն, բևեռացված չէ։

Երբ ռենտգենյան ճառագայթները փոխազդում են նյութի հետ, ֆոտոէլեկտրական էֆեկտը կարող է առաջանալ: ուղեկցելով ռենտգենյան ճառագայթների կլանմանը և դրանց ցրմանը, ֆոտոէլեկտրական էֆեկտը նկատվում է, երբ ատոմը, կլանելով ռենտգենյան ֆոտոնը, դուրս է մղում իր ներքին էլեկտրոններից մեկը, որից հետո նա կարող է կամ կատարել ճառագայթային անցում` արտանետելով բնորոշ ֆոտոն: ճառագայթում, կամ արտանետում երկրորդ էլեկտրոնը ոչ ճառագայթային անցման ժամանակ (Auger electron): Ռենտգենյան ճառագայթների ազդեցության տակ ոչ մետաղական բյուրեղների վրա (օրինակ՝ ժայռի աղի վրա) ատոմային ցանցի որոշ հանգույցներում հայտնվում են լրացուցիչ դրական լիցք ունեցող իոններ, իսկ դրանց մոտ՝ ավելորդ էլեկտրոններ։ Բյուրեղների կառուցվածքի նման խանգարումները, որոնք կոչվում են ռենտգենյան էքսիտոններ , գունային կենտրոններ են և անհետանում են միայն ջերմաստիճանի զգալի աճով։

Երբ ռենտգենյան ճառագայթներն անցնում են x հաստությամբ նյութի շերտով, դրանց սկզբնական ինտենսիվությունը I 0 նվազում է մինչև I = I 0 e - μ x արժեքը, որտեղ μ թուլացման գործակիցն է: I-ի թուլացումը տեղի է ունենում երկու գործընթացների շնորհիվ՝ նյութի կողմից ռենտգենյան ֆոտոնների կլանումը և ցրման ժամանակ դրանց ուղղության փոփոխությունը։ Սպեկտրի երկար ալիքի շրջանում գերակշռում է ռենտգենյան ճառագայթների կլանումը, կարճ ալիքի շրջանում՝ դրանց ցրումը։ Կլանման աստիճանը արագորեն մեծանում է Z-ի և λ-ի ավելացման հետ: Օրինակ, կոշտ ռենտգենյան ճառագայթները ազատորեն թափանցում են օդի շերտի միջով ~ 10 սմ; 3 սմ հաստությամբ ալյումինե թիթեղը թուլացնում է ռենտգենյան ճառագայթները λ = 0,027 կիսով չափ; փափուկ ռենտգենյան ճառագայթները զգալիորեն ներծծվում են օդում, և դրանց օգտագործումն ու ուսումնասիրությունը հնարավոր է միայն վակուումում կամ թույլ ներծծվող գազի մեջ (օրինակ՝ Նա): Երբ ռենտգենյան ճառագայթները ներծծվում են, նյութի ատոմները իոնացվում են:

Ռենտգենյան ճառագայթների ազդեցությունը կենդանի օրգանիզմների վրա կարող է լինել օգտակար կամ վնասակար՝ կախված հյուսվածքներում դրանց իոնացումից։ Քանի որ ռենտգենյան ճառագայթների կլանումը կախված է λ-ից, դրանց ինտենսիվությունը չի կարող ծառայել որպես ռենտգենյան ճառագայթների կենսաբանական ազդեցության չափանիշ։ Ռենտգենյան ճառագայթները չափում են ռենտգենյան ճառագայթների ազդեցությունը նյութի վրա ռադիոմետրիայի միջոցով: , չափման միավորը ռենտգենն է

Ռենտգենյան ճառագայթների ցրումը խոշոր Z-ի և λ-ի շրջանում տեղի է ունենում հիմնականում առանց λ-ի փոփոխության և կոչվում է կոհերենտ ցրում, իսկ փոքր Z-ի և λ-ի տարածքում, որպես կանոն, այն մեծանում է (անկոհերենտ ցրում): Գոյություն ունեն ռենտգենյան ճառագայթների անհամապատասխան ցրման 2 տեսակ՝ Compton և Raman: Կոմպտոնի ցրման մեջ, որն ունի ոչ առաձգական կորպուսկուլյար ցրման բնույթ, հետադարձ էլեկտրոնը դուրս է թռչում ատոմային թաղանթից՝ ռենտգենյան ճառագայթների ֆոտոնից մասամբ կորցրած էներգիայի պատճառով: Այս դեպքում ֆոտոնի էներգիան նվազում է և նրա ուղղությունը փոխվում է. λ-ի փոփոխությունը կախված է ցրման անկյունից։ Ռամանի բարձր էներգիայի ռենտգենյան ֆոտոնի լուսային ատոմի կողմից ցրման ժամանակ նրա էներգիայի մի փոքր մասը ծախսվում է ատոմի իոնացման վրա և փոխվում է ֆոտոնի շարժման ուղղությունը։ Նման ֆոտոնների փոփոխությունը կախված չէ ցրման անկյունից։

Ռենտգենյան ճառագայթների բեկման n ինդեքսը 1-ից տարբերվում է շատ փոքր քանակությամբ δ = 1-n ≈ 10 -6 -10 -5: Ռենտգենյան ճառագայթների փուլային արագությունը միջավայրում ավելի մեծ է, քան լույսի արագությունը վակուումում: Ռենտգենյան ճառագայթների շեղումը մի միջավայրից մյուսին անցնելու ժամանակ շատ փոքր է (մի քանի աղեղային րոպե): Երբ ռենտգենյան ճառագայթները վակուումից ընկնում են մարմնի մակերեսին շատ փոքր անկյան տակ, տեղի է ունենում դրանց ընդհանուր արտաքին արտացոլումը:

2.3 Ռենտգենյան ճառագայթների գրանցում

Մարդու աչքը զգայուն չէ ռենտգենյան ճառագայթների նկատմամբ: ռենտգեն

ճառագայթները գրանցվում են հատուկ ռենտգեն ֆիլմի միջոցով, որը պարունակում է Ag, Br. Մարզում Լ<0,5 чувствительность этих плёнок быстро падает и может быть искусственно повышена плотно прижатым к плёнке флуоресцирующим экраном. В области λ>5, սովորական դրական ֆիլմի զգայունությունը բավականին բարձր է, և դրա հատիկները շատ ավելի փոքր են, քան ռենտգեն ֆիլմի հատիկները, ինչը մեծացնում է լուծաչափը: Տասնյակների և հարյուրավորների կարգի λ-ով ռենտգենյան ճառագայթները գործում են միայն լուսանկարչական էմուլսիայի ամենաբարակ մակերեսային շերտի վրա. թաղանթի զգայունությունը բարձրացնելու համար այն զգայունացվում է լյումինեսցենտ յուղերով։ Ռենտգենյան ախտորոշման և թերությունների հայտնաբերման ժամանակ էլեկտրալուսանկարչությունը երբեմն օգտագործվում է ռենտգենյան ճառագայթները գրանցելու համար: (էլեկտրառադիոգրաֆիա):

Բարձր ինտենսիվության ռենտգենյան ճառագայթները կարելի է գրանցել իոնացման խցիկի միջոցով (Հավելված 4), միջին և ցածր ինտենսիվության ռենտգենյան ճառագայթներ λ< 3 - сцинтилляционным счётчиком NaI (Tl) բյուրեղով (Հավելված 5), 0.5-ում< λ < 5 - счётчиком Гейгера - Мюллера (Հավելված 6) և զոդված համամասնական հաշվիչ (Հավելված 7), 1 հասցեում< λ < 100 - проточным пропорциональным счётчиком, при λ < 120 - полупроводниковым детектором (Հավելված 8): Շատ մեծ λ-ի շրջանում (տասնյակից մինչև 1000), ռենտգենյան ճառագայթները գրանցելու համար կարող են օգտագործվել բաց տիպի երկրորդային էլեկտրոնների բազմապատկիչներ՝ տարբեր ֆոտոկաթոդներով մուտքի մոտ։

2.4 Ռենտգենյան ճառագայթների օգտագործումը

Ռենտգենյան ճառագայթները առավել լայնորեն օգտագործվում են բժշկության մեջ ռենտգեն ախտորոշման համար: և ռադիոթերապիա . Ռենտգենյան թերությունների հայտնաբերումը կարևոր է տեխնոլոգիայի շատ ճյուղերի համար: օրինակ՝ ձուլվածքների ներքին թերությունները հայտնաբերելու համար (պատյաններ, խարամների ներդիրներ), ռելսերի ճաքեր, զոդումներում արատներ։

Ռենտգեն կառուցվածքային վերլուծություն թույլ է տալիս հաստատել ատոմների տարածական դասավորությունը միներալների և միացությունների բյուրեղային ցանցում, անօրգանական և օրգանական մոլեկուլներում: Բազմաթիվ արդեն վերծանված ատոմային կառույցների հիման վրա հակադարձ խնդիրը կարող է լուծվել նաև ռենտգենյան օրինաչափության համաձայն. բազմաբյուրեղ նյութ, օրինակ՝ լեգիրված պողպատ, համաձուլվածք, հանքաքար, լուսնային հող, այս նյութի բյուրեղային կազմը կարող է սահմանվել, այսինքն. կատարվել է փուլային վերլուծություն: R. l-ի բազմաթիվ դիմումներ. նյութերի ռադիոգրաֆիան օգտագործվում է պինդ մարմինների հատկությունները ուսումնասիրելու համար .

Ռենտգեն միկրոսկոպիա թույլ է տալիս, օրինակ, ստանալ բջիջի, միկրոօրգանիզմի պատկեր, տեսնել դրանց ներքին կառուցվածքը։ Ռենտգենյան սպեկտրոսկոպիա օգտագործելով ռենտգենյան սպեկտրները՝ նա ուսումնասիրում է էլեկտրոնային վիճակների խտության էներգիայի բաշխումը տարբեր նյութերում, ուսումնասիրում է քիմիական կապի բնույթը և գտնում է իոնների արդյունավետ լիցքը պինդ մարմիններում և մոլեկուլներում։ Սպեկտրալ ռենտգենյան անալիզ Հատկանշական սպեկտրի գծերի դիրքով և ինտենսիվությամբ թույլ է տալիս որոշել նյութի որակական և քանակական բաղադրությունը և օգտագործվում է մետալուրգիական և ցեմենտի գործարաններում, վերամշակող գործարաններում նյութերի բաղադրության էքսպրես ոչ կործանարար հսկողության համար: Այս ձեռնարկությունները ավտոմատացնելիս ռենտգենյան սպեկտրոմետրերը և քվանոմետրերը օգտագործվում են որպես նյութի բաղադրության սենսորներ։

Տիեզերքից եկող ռենտգենյան ճառագայթները տեղեկություններ են կրում տիեզերական մարմինների քիմիական կազմի և տիեզերքում տեղի ունեցող ֆիզիկական գործընթացների մասին։ Ռենտգենյան աստղագիտությունը զբաղվում է տիեզերական ռենտգենյան ճառագայթների ուսումնասիրությամբ . Հզոր ռենտգենյան ճառագայթները օգտագործվում են ճառագայթային քիմիայում՝ խթանելու որոշակի ռեակցիաներ, նյութերի պոլիմերացում և օրգանական նյութերի ճեղքում։ Ռենտգենյան ճառագայթներն օգտագործվում են նաև ուշ գեղանկարչության շերտի տակ թաքնված հնագույն նկարները հայտնաբերելու համար, սննդի արդյունաբերությունում՝ սննդամթերքի մեջ պատահաբար ներթափանցած օտար առարկաները հայտնաբերելու համար, դատաբժշկական, հնագիտության և այլն:

Գլուխ 3

Ռենտգենյան դիֆրակցիոն վերլուծության հիմնական խնդիրներից մեկը նյութի իրական կամ փուլային բաղադրությունը որոշելն է։ Ռենտգենյան դիֆրակցիոն մեթոդը ուղղակի է և բնութագրվում է բարձր հուսալիությամբ, արագությամբ և հարաբերական էժանությամբ: Մեթոդը չի պահանջում մեծ քանակությամբ նյութ, վերլուծությունը կարող է իրականացվել առանց մասի ոչնչացման։ Որակական փուլային վերլուծության կիրառման ոլորտները շատ բազմազան են ինչպես գիտական ​​հետազոտությունների, այնպես էլ արտադրության մեջ վերահսկողության համար: Դուք կարող եք ստուգել մետալուրգիական արտադրության, սինթեզի արտադրանքի, վերամշակման հումքի բաղադրությունը, ջերմային և քիմիական-ջերմային մշակման ընթացքում փուլային փոփոխությունների արդյունքը, վերլուծել տարբեր ծածկույթներ, բարակ թաղանթներ և այլն:

Յուրաքանչյուր փուլ, ունենալով իր բյուրեղային կառուցվածքը, բնութագրվում է միջպլանային հեռավորությունների որոշակի դիսկրետ արժեքներով d/n առավելագույնից և ներքևից, որոնք բնորոշ են միայն այս փուլին: Ինչպես հետևում է Wulf-Bragg-ի հավասարումից, միջպլանային տարածության յուրաքանչյուր արժեք համապատասխանում է ռենտգենյան ճառագայթների դիֆրակցիայի օրինաչափության գծին պոլիբյուրեղային նմուշից որոշակի θ անկյան տակ (ալիքի երկարության տվյալ արժեքով λ): Այսպիսով, գծերի որոշակի համակարգ (դիֆրակցիոն մաքսիմում) կհամապատասխանի ռենտգենյան դիֆրակցիոն օրինաչափության յուրաքանչյուր փուլի միջպլանային հեռավորությունների որոշակի շարքին: Այս գծերի հարաբերական ինտենսիվությունը ռենտգենյան օրինաչափությունում հիմնականում կախված է փուլի կառուցվածքից: Հետևաբար, որոշելով ռենտգենյան պատկերի վրա գծերի գտնվելու վայրը (դրա անկյունը θ) և իմանալով ճառագայթման ալիքի երկարությունը, որի վրա արվել է ռենտգենյան պատկերը, հնարավոր է որոշել միջպլանային հեռավորությունների արժեքները: d/n օգտագործելով Wulf-Bragg բանաձեւը.

/n = λ/ (2sin θ): (մեկ)

Որոշելով ուսումնասիրվող նյութի համար d/n-ի հավաքածուն և համեմատելով այն մաքուր նյութերի, դրանց տարբեր միացությունների նախկինում հայտնի d/n տվյալների հետ՝ հնարավոր է որոշել, թե տվյալ նյութը որ փուլն է ներառում: Հարկ է ընդգծել, որ որոշվում են փուլերը, և ոչ թե քիմիական բաղադրությունը, բայց վերջինս երբեմն կարելի է եզրակացնել, եթե լրացուցիչ տվյալներ կան կոնկրետ փուլի տարրական կազմի վերաբերյալ։ Որակական փուլային վերլուծության խնդիրը մեծապես հեշտացվում է, եթե հայտնի է ուսումնասիրվող նյութի քիմիական բաղադրությունը, քանի որ այդ դեպքում հնարավոր է նախնական ենթադրություններ անել տվյալ դեպքում հնարավոր փուլերի վերաբերյալ։

Ֆազային վերլուծության բանալին d/n-ի և գծի ինտենսիվության ճշգրիտ չափումն է: Չնայած դրան սկզբունքորեն ավելի հեշտ է հասնել դիֆրակտոմետրի միջոցով, որակական վերլուծության ֆոտոմեթոդն ունի որոշ առավելություններ, հիմնականում զգայունության (նմուշում փոքր քանակությամբ ֆազի առկայությունը հայտնաբերելու ունակության), ինչպես նաև պարզության առումով: փորձարարական տեխնիկա.

Ռենտգենյան օրինաչափությունից d/n-ի հաշվարկն իրականացվում է Wulf-Bragg հավասարման միջոցով։

Որպես այս հավասարման մեջ λ-ի արժեք, սովորաբար օգտագործվում է λ α cf K շարքը.

λ α cf = (2λ α1 + λ α2) /3 (2)

Երբեմն օգտագործվում է K α1 տողը: Ռենտգենյան բոլոր գծերի համար դիֆրակցիոն անկյունները θ որոշելը թույլ է տալիս հաշվարկել d/n ըստ (1) հավասարման և առանձնացնել β-գծերը (եթե (β-ճառագայթների) զտիչ չկար:

3.1 Բյուրեղային կառուցվածքի թերությունների վերլուծություն

Բոլոր իրական միաբյուրեղային և առավել եւս պոլիբյուրեղային նյութերը պարունակում են որոշակի կառուցվածքային թերություններ (կետային թերություններ, տեղահանումներ, տարբեր տեսակի միջերեսներ, միկրո և մակրոլարումներ), որոնք շատ ուժեղ ազդեցություն ունեն կառուցվածքի նկատմամբ զգայուն հատկությունների և գործընթացների վրա:

Կառուցվածքային թերությունները առաջացնում են տարբեր բնույթի բյուրեղային ցանցի աղավաղումներ և, որպես հետևանք, դիֆրակցիոն օրինաչափության տարբեր տեսակի փոփոխություններ. միջատոմային և միջպլանային հեռավորությունների փոփոխությունը հանգեցնում է դիֆրակցիոն մաքսիմումի փոփոխության, միկրոլարվածության և ենթակառուցվածքի ցրման հանգեցնում է ընդլայնման: դիֆրակցիոն մաքսիմայի, վանդակավոր միկրոաղավաղումների՝ այս մաքսիմայի ինտենսիվության փոփոխության դեպքում, տեղահանումների առկայությունն առաջացնում է անոմալ երևույթներ ռենտգենյան ճառագայթների անցման ժամանակ և, հետևաբար, ռենտգենյան տոպոգրամների վրա տեղային կոնտրաստային անհամասեռություններ և այլն։

Արդյունքում, ռենտգենյան դիֆրակցիոն անալիզը կառուցվածքային թերությունների, դրանց տեսակի և կոնցենտրացիայի, ինչպես նաև դրանց բաշխման բնույթն ուսումնասիրելու ամենատեղեկատվական մեթոդներից մեկն է։

Ռենտգենյան դիֆրակցիայի ավանդական ուղղակի մեթոդը, որն իրականացվում է անշարժ դիֆրակտոմետրերի վրա, ելնելով դրանց նախագծային առանձնահատկություններից, թույլ է տալիս քանակականորեն որոշել լարումները և դեֆորմացիան միայն մասերից կամ առարկաներից կտրված փոքր նմուշների վրա:

Հետևաբար, ներկայումս տեղի է ունենում անցում ստացիոնարից դեպի շարժական փոքր չափի ռենտգենյան դիֆրակտոմետրեր, որոնք ապահովում են մասերի կամ առարկաների նյութի սթրեսների գնահատում առանց ոչնչացման դրանց արտադրության և շահագործման փուլերում:

DRP * 1 սերիայի շարժական ռենտգենյան դիֆրակտոմետրերը հնարավորություն են տալիս վերահսկել մնացորդային և արդյունավետ սթրեսները մեծ չափի մասերում, արտադրանքներում և կառույցներում առանց ոչնչացման:

Ծրագիրը Windows միջավայրում թույլ է տալիս ոչ միայն իրական ժամանակում որոշել սթրեսները՝ օգտագործելով «sin 2 ψ» մեթոդը, այլև վերահսկել փուլային կազմի և հյուսվածքի փոփոխությունը: Գծային կոորդինատների դետեկտորը ապահովում է միաժամանակյա գրանցում 2θ = 43° դիֆրակցիոն անկյուններում: «Fox» տիպի փոքր չափի ռենտգեն խողովակները բարձր լուսավորությամբ և ցածր հզորությամբ (5 Վտ) ապահովում են սարքի ճառագայթային անվտանգությունը, որոնցում ճառագայթված տարածքից 25 սմ հեռավորության վրա ճառագայթման մակարդակը հավասար է. բնական ֆոնի մակարդակը. DRP շարքի սարքերը օգտագործվում են մետաղի ձևավորման, կտրման, հղկման, ջերմային մշակման, եռակցման, մակերեսային կարծրացման տարբեր փուլերում սթրեսները որոշելու համար՝ այս տեխնոլոգիական գործողությունները օպտիմալացնելու համար: Հատկապես կարևոր արտադրանքներում և կառույցներում դրանց շահագործման ընթացքում առաջացած մնացորդային սեղմման լարումների մակարդակի անկման նկատմամբ վերահսկողությունը հնարավորություն է տալիս արտադրանքը շարքից հանել մինչև դրա ոչնչացումը` կանխելով հնարավոր վթարներն ու աղետները:

3.2 Սպեկտրի վերլուծություն

Նյութի ատոմային բյուրեղային կառուցվածքի և ֆազային կազմի որոշմանը զուգընթաց, դրա ամբողջական բնութագրման համար պարտադիր է որոշել նրա քիմիական բաղադրությունը։

Այդ նպատակների համար պրակտիկայում գնալով օգտագործվում են սպեկտրային վերլուծության տարբեր, այսպես կոչված, գործիքային մեթոդներ: Նրանցից յուրաքանչյուրն ունի իր առավելություններն ու կիրառությունները:

Շատ դեպքերում կարևոր պահանջներից մեկն այն է, որ օգտագործվող մեթոդը ապահովում է վերլուծված օբյեկտի անվտանգությունը. Վերլուծության այս մեթոդներն են, որոնք քննարկվում են այս բաժնում: Հաջորդ չափանիշը, ըստ որի ընտրվել են այս բաժնում նկարագրված վերլուծության մեթոդները, դրանց տեղայնությունն է:

Ֆլյուորեսցենտային ռենտգենյան սպեկտրային վերլուծության մեթոդը հիմնված է բավականին կոշտ ռենտգենյան ճառագայթման (ռենտգենյան խողովակից) վերլուծված օբյեկտ ներթափանցելու վրա՝ ներթափանցելով մի քանի միկրոմետրի կարգի հաստությամբ շերտի մեջ: Այս դեպքում օբյեկտում առաջացող բնորոշ ռենտգենյան ճառագայթումը հնարավորություն է տալիս ստանալ միջինացված տվյալներ նրա քիմիական կազմի վերաբերյալ:

Նյութի տարրական բաղադրությունը որոշելու համար կարելի է օգտագործել ռենտգենյան խողովակի անոդի վրա տեղադրված և էլեկտրոնային ռմբակոծության ենթարկված նմուշի բնորոշ ռենտգեն սպեկտրի վերլուծությունը՝ արտանետման մեթոդը կամ երկրորդականի վերլուծությունը։ Ռենտգենյան խողովակի կամ այլ աղբյուրի կոշտ ռենտգենյան ճառագայթներով ճառագայթված նմուշի (լյումինեսցենտ) ռենտգենյան սպեկտր՝ լյումինեսցենտային մեթոդ.

Արտանետման մեթոդի թերությունը, առաջին հերթին, նմուշը ռենտգենյան խողովակի անոդի վրա տեղադրելու անհրաժեշտությունն է, որին հաջորդում է վակուումային պոմպերով տարհանում. Ակնհայտ է, որ այս մեթոդը հարմար չէ դյուրահալ և ցնդող նյութերի համար: Երկրորդ թերությունը կապված է այն փաստի հետ, որ նույնիսկ հրակայուն առարկաները վնասվում են էլեկտրոնային ռմբակոծությունից: Լյումինեսցենտային մեթոդը զերծ է այս թերություններից և հետևաբար ունի շատ ավելի լայն կիրառություն: Ֆլյուորեսցենտային մեթոդի առավելությունը նաև bremsstrahlung-ի բացակայությունն է, որը բարելավում է վերլուծության զգայունությունը: Չափված ալիքների երկարությունների համեմատությունը քիմիական տարրերի սպեկտրային գծերի աղյուսակների հետ որակական վերլուծության հիմքն է, իսկ տարբեր տարրերի սպեկտրային գծերի հարաբերական ինտենսիվությունները, որոնք կազմում են նմուշ նյութը, կազմում են քանակական վերլուծության հիմքը: Հատկանշական ռենտգենյան ճառագայթման գրգռման մեխանիզմի նկատառումից պարզ է դառնում, որ այս կամ այն ​​շարքի ճառագայթները (K կամ L, M և այլն) առաջանում են միաժամանակ, և շարքի ներսում գծերի ինտենսիվությունների հարաբերակցությունը միշտ է. մշտական. Ուստի այս կամ այն ​​տարրի առկայությունը հաստատվում է ոչ թե առանձին տողերով, այլ մի ամբողջ շարքով (բացառությամբ ամենաթույլերի՝ հաշվի առնելով այս տարրի բովանդակությունը)։ Համեմատաբար թեթև տարրերի համար օգտագործվում է K շարքի գծերի վերլուծությունը, ծանր տարրերի համար՝ L-շարքի գծերը. տարբեր պայմաններում (կախված օգտագործվող սարքավորումներից և վերլուծված տարրերից), բնութագրական սպեկտրի տարբեր շրջանները կարող են առավել հարմար լինել:

Ռենտգենյան սպեկտրային վերլուծության հիմնական առանձնահատկությունները հետևյալն են.

Ռենտգենյան ճառագայթների բնորոշ սպեկտրների պարզությունը նույնիսկ ծանր տարրերի համար (համեմատած օպտիկական սպեկտրների հետ), ինչը հեշտացնում է վերլուծությունը (գծերի փոքր քանակություն, դրանց փոխադարձ դասավորության նմանություն, սերիական համարի աճով, սպեկտրի կանոնավոր անցում դեպի տեղի է ունենում կարճ ալիքի երկարության շրջան, քանակական վերլուծության համեմատական ​​պարզություն):

Ալիքի երկարությունների անկախությունը վերլուծված տարրի ատոմների վիճակից (ազատ կամ քիմիական միացության մեջ): Դա պայմանավորված է նրանով, որ բնորոշ ռենտգենյան ճառագայթման առաջացումը կապված է ներքին էլեկտրոնային մակարդակների գրգռման հետ, որոնք շատ դեպքերում գործնականում չեն փոխվում ատոմների իոնացման աստիճանի հետ:

Հազվագյուտ հողի և որոշ այլ տարրերի վերլուծության մեջ տարանջատման հնարավորությունը, որոնք օպտիկական տիրույթում ունեն սպեկտրների փոքր տարբերություններ արտաքին թաղանթների էլեկտրոնային կառուցվածքի նմանության պատճառով և շատ քիչ են տարբերվում իրենց քիմիական հատկություններով:

Ռենտգենյան ֆլուորեսցենտային սպեկտրոսկոպիան «ոչ կործանարար» է, ուստի այն առավելություն ունի սովորական օպտիկական սպեկտրոսկոպիայի նկատմամբ՝ բարակ նմուշները վերլուծելիս՝ բարակ մետաղական թիթեղ, փայլաթիթեղ և այլն։

Ռենտգենյան ֆլուորեսցենտային սպեկտրոմետրեր, այդ թվում՝ բազմալիքային սպեկտրոմետրեր կամ քվանոմետրեր, որոնք ապահովում են տարրերի էքսպրես քանակական վերլուծություն (Na-ից կամ Mg-ից մինչև U)՝ որոշված ​​արժեքի 1%-ից պակաս սխալով, զգայունության շեմը 10-3 ... 10-4%:

ռենտգենյան ճառագայթ

Ռենտգենյան ճառագայթների սպեկտրային կազմի որոշման մեթոդներ

Սպեկտրոմետրերը բաժանվում են երկու տեսակի՝ բյուրեղային դիֆրակցիոն և անբյուրեղ։

Ռենտգենյան ճառագայթների տարրալուծումը սպեկտրի մեջ՝ օգտագործելով բնական դիֆրակցիոն ցանց՝ բյուրեղ, ըստ էության նման է սովորական լուսային ճառագայթների սպեկտր ստանալուն՝ օգտագործելով արհեստական ​​դիֆրակցիոն ցանց՝ ապակու վրա պարբերական հարվածների տեսքով: Դիֆրակցիոն առավելագույնի ձևավորման պայմանը կարող է գրվել որպես «արտացոլման» պայման d hkl հեռավորությամբ բաժանված զուգահեռ ատոմային հարթությունների համակարգից։

Որակական վերլուծություն կատարելիս կարելի է դատել նմուշում տարրի առկայության մասին մեկ տողով՝ սովորաբար սպեկտրալ շարքի ամենաինտենսիվ գիծը, որը հարմար է տվյալ անալիզատորի բյուրեղի համար: Բյուրեղային դիֆրակցիոն սպեկտրոմետրերի լուծույթը բավարար է պարբերական աղյուսակում նույնիսկ իրենց դիրքով հարող տարրերի բնորոշ գծերը առանձնացնելու համար: Այնուամենայնիվ, անհրաժեշտ է նաև հաշվի առնել տարբեր տարրերի տարբեր գծերի պարտադրումը, ինչպես նաև տարբեր կարգերի արտացոլումների պարտադրումը: Այս հանգամանքը պետք է հաշվի առնել վերլուծական գծեր ընտրելիս։ Միաժամանակ անհրաժեշտ է օգտագործել սարքի լուծաչափի բարելավման հնարավորությունները։

Եզրակացություն

Այսպիսով, ռենտգենյան ճառագայթները անտեսանելի էլեկտրամագնիսական ճառագայթներ են 10 5 - 10 2 նմ ալիքի երկարությամբ: Ռենտգենյան ճառագայթները կարող են թափանցել որոշ նյութեր, որոնք անթափանց են տեսանելի լույսի համար: Նրանք արտանետվում են նյութում արագ էլեկտրոնների դանդաղեցման ժամանակ (շարունակական սպեկտր) և ատոմի արտաքին էլեկտրոնային թաղանթներից էլեկտրոնների ներքին (գծային սպեկտր) անցումների ժամանակ։ Ռենտգենյան ճառագայթման աղբյուրներն են՝ ռենտգենյան խողովակը, որոշ ռադիոակտիվ իզոտոպներ, արագացուցիչներ և էլեկտրոնների կուտակիչներ (սինքրոտրոնային ճառագայթում)։ Ընդունիչներ - ֆիլմեր, լուսարձակող էկրաններ, միջուկային ճառագայթման դետեկտորներ: Ռենտգենյան ճառագայթներն օգտագործվում են ռենտգենյան դիֆրակցիոն վերլուծության, բժշկության, թերությունների հայտնաբերման, ռենտգենյան սպեկտրային վերլուծության և այլնի մեջ։

Նկատի ունենալով Վ.Ռենտգենի հայտնագործության դրական կողմերը՝ անհրաժեշտ է նշել դրա վնասակար կենսաբանական ազդեցությունը։ Պարզվել է, որ ռենտգենյան ճառագայթները կարող են առաջացնել այնպիսի մի բան, ինչպիսին է սաստիկ արևայրուքը (էրիթեմա), որն ուղեկցվում է, սակայն, մաշկի ավելի խորը և մշտական ​​վնասով։ Երևացող խոցերը հաճախ վերածվում են քաղցկեղի։ Շատ դեպքերում մատները կամ ձեռքերը պետք է անդամահատվեին։ Եղել են նաև մահեր.

Պարզվել է, որ մաշկի վնասվածքներից կարելի է խուսափել՝ նվազեցնելով ազդեցության ժամանակը և չափաբաժինը, օգտագործելով պաշտպանիչ (օրինակ՝ կապար) և հեռակառավարման սարքեր: Բայց աստիճանաբար բացահայտվեցին ռենտգենյան ճառագայթների ազդեցության այլ, ավելի երկարաժամկետ ազդեցությունները, որոնք հետո հաստատվեցին և ուսումնասիրվեցին փորձարարական կենդանիների մոտ: Ռենտգենյան ճառագայթների և այլ իոնացնող ճառագայթների (օրինակ՝ ռադիոակտիվ նյութերից արտանետվող գամմա ճառագայթների) հետևանքները ներառում են.

) արյան բաղադրության ժամանակավոր փոփոխություններ համեմատաբար փոքր ավելցուկային ազդեցությունից հետո.

- արյան կազմի անդառնալի փոփոխություններ (հեմոլիտիկ անեմիա) երկարատև ավելորդ ազդեցությունից հետո.

) քաղցկեղի (ներառյալ լեյկոզ) դեպքերի աճը.

) ավելի արագ ծերացում և վաղ մահ.

) կատարակտի առաջացումը.

Ռենտգենյան ճառագայթների կենսաբանական ազդեցությունը մարդու օրգանիզմի վրա որոշվում է ճառագայթման չափաբաժնի մակարդակով, ինչպես նաև նրանով, թե մարմնի կոնկրետ որ օրգանն է ենթարկվել ճառագայթման:

Մարդու մարմնի վրա ռենտգենյան ճառագայթների ազդեցության մասին գիտելիքների կուտակումը հանգեցրել է ազդեցության թույլատրելի չափաբաժինների ազգային և միջազգային ստանդարտների մշակմանը, որոնք հրապարակվել են տարբեր տեղեկատու հրապարակումներում:

Ռենտգենյան ճառագայթների վնասակար ազդեցությունից խուսափելու համար օգտագործվում են հսկողության մեթոդներ.

) համապատասխան սարքավորումների առկայություն,

) անվտանգության կանոնակարգերի համապատասխանության մոնիտորինգ,

) սարքավորումների ճիշտ օգտագործումը.

Օգտագործված աղբյուրների ցանկը

1) Բլոխին Մ.Ա., Ռենտգենյան ճառագայթների ֆիզիկա, 2-րդ հրատ., Մ., 1957;

) Բլոխին Մ.Ա., Ռենտգենյան սպեկտրալ ուսումնասիրության մեթոդներ, Մ., 1959;

) ռենտգենյան ճառագայթներ. Շաբ. խմբ. Մ.Ա. Բլոխին, թարգմ. նրա հետ. and English, M., 1960;

) Խառաջա Ֆ., Ռենտգեն ճարտարագիտության ընդհանուր դասընթաց, 3-րդ հրատ., Մ. - Լ., 1966;

) Mirkin L.I., Handbook of X-ray diffraction analysis of polycrystals, M., 1961;

) Weinstein E.E., Kakhana M.M., Reference tables on X-ray spectroscopy, M., 1953:

) ռենտգեն և էլեկտրոնային օպտիկական անալիզ. Գորելիք Ս.Ս., Սկակով Յու.Ա., Ռաստորգուև Լ.Ն.: Պրոց. Նպաստ բուհերին. - 4-րդ հրատ. Ավելացնել. Եվ վերամշակող: - M.: «MISiS», 2002. - 360 p.

Դիմումներ

Հավելված 1

Ռենտգենյան խողովակների ընդհանուր տեսք

Հավելված 2

Ռենտգեն խողովակի կառուցվածքային վերլուծության սխեման

Ռենտգենյան խողովակի կառուցվածքային վերլուծության սխեման. 1 - մետաղական անոդային ապակի (սովորաբար հիմնավորված); 2 - ռենտգենյան ելքի համար բերիլիումից պատրաստված պատուհաններ; 3 - թերմիոնիկ կաթոդ; 4 - ապակե լամպ, որը մեկուսացնում է խողովակի անոդային մասը կաթոդից; 5 - կաթոդային տերմինալներ, որոնց վրա կիրառվում է թելքի լարումը, ինչպես նաև բարձր (անոդի համեմատ) լարումը. 6 - էլեկտրոնների կենտրոնացման էլեկտրաստատիկ համակարգ; 7 - անոդ (հակաթոդ); 8 - ճյուղային խողովակներ հոսող ջրի մուտքի և ելքի համար, որը հովացնում է անոդային ապակին:

Հավելված 3

Մոզելիի դիագրամ

Մոզելիի դիագրամ K-, L- և M- շարքերի բնորոշ ռենտգենյան ճառագայթների համար: Աբսցիսան ցույց է տալիս Z տարրի հերթական համարը, օրդինատը՝ ( Հետլույսի արագությունն է):

Հավելված 4

Իոնացման խցիկ.

Նկ.1. Գլանային իոնացման խցիկի խաչմերուկը. 1 - խցիկի գլանաձեւ մարմին, որը ծառայում է որպես բացասական էլեկտրոդ; 2 - գլանաձև գավազան, որը ծառայում է որպես դրական էլեկտրոդ; 3 - մեկուսիչներ.

Բրինձ. 2. Ընթացիկ իոնացման խցիկի միացման սխեման. V - լարումը խցիկի էլեկտրոդների վրա; G-ն գալվանոմետր է, որը չափում է իոնացման հոսանքը։

Բրինձ. 3. Իոնացման պալատի հոսանք-լարման բնութագիրը:

Բրինձ. 4. Իմպուլսային իոնացման խցիկի միացման սխեման. C - հավաքող էլեկտրոդի հզորություն; R-ն դիմադրություն է:

Հավելված 5

Ցինտիլյացիայի հաշվիչ.

Սցինտիլացիոն հաշվիչի սխեման. լուսային քվանտաներ (ֆոտոններ) ֆոտոկաթոդից էլեկտրոններ են «թակում»; շարժվելով դինոդից դինոդ, էլեկտրոնային ավալանշը բազմապատկվում է:

Հավելված 6

Գայգեր-Մյուլլերի հաշվիչ.

Բրինձ. 1. Ապակի Geiger-Muller հաշվիչի սխեման. 1 - հերմետիկորեն կնքված ապակե խողովակ; 2 - կաթոդ (չժանգոտվող պողպատից խողովակի վրա պղնձի բարակ շերտ); 3 - կաթոդի ելք; 4 - անոդ (բարակ ձգված թել):

Բրինձ. 2. Գայգեր-Մյուլլերի հաշվիչի միացման սխեմա.

Բրինձ. 3. Գայգեր-Մյուլլերի հաշվիչի հաշվառման հատկանիշը.

Հավելված 7

համամասնական հաշվիչ.

Համամասնական հաշվիչի սխեման. ա - էլեկտրոնների դրեյֆի շրջան; բ - գազի ուժեղացման տարածք:

Հավելված 8

Կիսահաղորդչային դետեկտորներ

Կիսահաղորդչային դետեկտորներ; զգայուն տարածքը ընդգծվում է բուծմամբ. n - էլեկտրոնային հաղորդունակությամբ կիսահաղորդչի շրջան, p - անցք, i - ներքին հաղորդունակությամբ; ա - սիլիկոնային մակերեսային պատնեշի դետեկտոր; բ - drift germanium-lithium planar detector; գ - գերմանիում-լիթիումի կոաքսիալ դետեկտոր: