X선 파장 값. 엑스레이란? 방사선의 특성과 응용
1. 엑스레이 방사선의 출처.
2. Bremsstrahlung X선 방사선.
3. 특징적인 X선 방사선. 모즐리의 법칙.
4. X선 방사선과 물질의 상호작용. 약화의 법칙.
5. 의학에서 엑스레이 사용의 물리적 기초.
6. 기본 개념 및 공식.
7. 임무.
엑스레이 방사선 -파장이 100~10-3nm인 전자기파. 전자기파 규모에서 X선 방사선은 UV 방사선과 방사선 사이의 영역을 차지합니다. γ - 방사능. X선(X선)은 1895년 K. Roentgen에 의해 발견되었으며, 그는 1901년 물리학 분야 최초의 노벨상 수상자가 되었습니다.
32.1. X선 소스
X선 방사선의 천연 소스는 일부 방사성 동위원소(예: 55 Fe)입니다. 강력한 X선 방사선의 인공 소스는 다음과 같습니다. 엑스레이 튜브(그림 32.1).
쌀. 32.1. X선관 장치
X선관은 양극 A와 음극 K라는 두 개의 전극이 있는 진공 유리 플라스크이며, 그 사이에 고전압 U(1-500 kV)가 생성됩니다. 음극은 전류에 의해 가열되는 나선형입니다. 가열된 음극에서 방출된 전자(열이온 방출)는 전기장에 의해 가속되어 크기가 큰속도가 빨라지고(이것이 고전압이 필요한 이유입니다) 튜브의 양극에 떨어지게 됩니다. 이러한 전자가 양극 물질과 상호 작용할 때 두 가지 유형의 X선 방사선이 발생합니다. 제동그리고 특성.
양극의 작업 표면은 필요한 X선 방향을 생성하기 위해 전자빔 방향과 특정 각도로 위치합니다.
전자의 운동에너지 중 약 1%가 X선으로 변환됩니다. 나머지 에너지는 열로 방출됩니다. 따라서 양극의 작업 표면은 내화물로 만들어집니다.
32.2. Bremsstrahlung 엑스레이
특정 매체에서 움직이는 전자는 속도를 잃습니다. 이 경우 음의 가속이 발생합니다. 맥스웰의 이론에 따르면 모든 가속하전입자의 움직임에는 전자기파가 동반됩니다. 양극 물질에서 전자가 감속할 때 발생하는 방사선을 방사선이라고 합니다. Bremsstrahlung X선 방사선.
Bremsstrahlung의 특성은 다음 요소에 의해 결정됩니다.
1. 방사선은 개별 양자에 의해 방출되며, 그 에너지는 공식(26.10)에 따라 주파수와 관련됩니다.
여기서 ν는 주파수, λ는 파장입니다.
2. 양극에 도달하는 모든 전자는 똑같다양극과 음극 사이의 전기장의 작업과 동일한 운동 에너지:
여기서 e는 전자 전하, U는 가속 전압입니다.
3. 전자의 운동 에너지는 부분적으로 물질로 전달되어 물질을 가열하고(Q) X선 양자를 생성하는 데 부분적으로 소비됩니다.
4. Q와 hv의 관계 우연히.
마지막 속성(4)으로 인해 양자가 생성됩니다. 다양한전자가 있다 다양한주파수와 파장. 따라서 X-ray Bremsstrahlung의 스펙트럼은 다음과 같습니다. 마디 없는.일반적인 모습 스펙트럼 밀도 X선 플럭스(Φ λ = άΦ/άλ)는 그림 1에 표시됩니다. 32.2.
쌀. 32.2. Bremsstrahlung X선 스펙트럼
장파 측면에서는 스펙트럼이 X선 방사선의 경계인 100nm의 파장으로 제한됩니다. 단파 측면에서 스펙트럼은 파장 λ min에 의해 제한됩니다. 공식 (32.2)에 따르면 최소 파장 Q = 0인 경우에 해당합니다(전자의 운동 에너지는 완전히 양자 에너지로 변환됩니다).
계산에 따르면 Bremsstrahlung X선의 플럭스(Φ)는 다음과 같은 전압 U의 제곱에 정비례합니다.
양극과 음극, 튜브의 전류 강도 I 및 양극 물질의 원자 번호 Z:
다양한 전압, 다양한 음극 온도, 다양한 양극 물질에서의 Bremsstrahlung X선 스펙트럼이 그림 1에 나와 있습니다. 32.3.
쌀. 32.3. Bremsstrahlung X선 스펙트럼(Φ λ):
a - 튜브의 다른 전압 U에서; b - 다른 온도 T에서
음극; c - 매개변수 Z가 다른 다양한 양극 물질의 경우
애노드 전압이 증가함에 따라 그 값은 λ분더 짧은 파장으로 이동합니다. 동시에 스펙트럼 곡선의 높이도 증가합니다(그림 32.3, ㅏ).
음극 온도가 증가하면 전자 방출이 증가합니다. 따라서 튜브의 전류 I가 증가합니다. 스펙트럼 곡선의 높이는 증가하지만 방사선의 스펙트럼 구성은 변경되지 않습니다(그림 32.3, b).
양극재가 변경되면 원자번호 Z에 비례하여 스펙트럼 곡선의 높이가 변경됩니다(그림 32.3, c).
32.3. 특징적인 X선 방사선. 모즐리의 법칙
음극 전자가 양극 원자와 상호작용할 때 Bremsstrahlung X선과 함께 X선이 생성되며 그 스펙트럼은 다음과 같습니다. 별도의 줄.이것은 방사선이다
다음과 같은 유래를 가지고 있습니다. 일부 음극 전자는 원자 깊숙이 침투하여 전자를 떨어뜨립니다. 내부 껍질.이 경우 형성된 공석은 다음의 전자로 채워집니다. 높은그 결과 방사선 양자가 방출되는 껍질. 이 방사선에는 양극 재료에 의해 결정된 개별 주파수 세트가 포함되어 있으며 이를 다음과 같이 부릅니다. 특성 방사선. X선관의 전체 스펙트럼은 Bremsstrahlung 스펙트럼의 특성 스펙트럼이 중첩된 것입니다(그림 32.4).
쌀. 32.4. X선관 방사선 스펙트럼
X선관을 사용하여 특징적인 X선 스펙트럼의 존재가 발견되었습니다. 나중에 그러한 스펙트럼은 화학 원소의 내부 궤도의 이온화로부터 발생한다는 것이 밝혀졌습니다. 다양한 화학 원소의 특성 스펙트럼을 연구한 G. Moseley(1913)는 그의 이름을 딴 다음 법칙을 확립했습니다.
특성 방사 주파수의 제곱근은 요소 일련 번호의 선형 함수입니다.
여기서 ν는 스펙트럼 선의 주파수, Z는 방출 요소의 원자 번호, A, B는 상수입니다.
모슬리의 법칙을 사용하면 관찰된 특성 방사선 스펙트럼에서 화학 원소의 원자 번호를 결정할 수 있습니다. 이는 주기율표의 원소 배치에 큰 역할을 했습니다.
32.4. X선 방사선과 물질의 상호 작용. 감쇠의 법칙
X선과 물질의 상호 작용에는 산란과 광전 효과라는 두 가지 주요 유형이 있습니다. 산란 중에 광자의 운동 방향이 변경됩니다. 광전 효과에서는 광자 흡수.
1. 응집성(탄성) 산란 X선 광자의 에너지가 원자의 내부 이온화(내부 껍질 중 하나에서 전자를 녹아웃)에 충분하지 않을 때 발생합니다. 이 경우 광자의 운동 방향은 변하지만 에너지와 파장은 변하지 않습니다. 그래서 이 산란을 산란이라고 합니다. 탄력있는).
2. 비간섭성(Compton) 산란광자 에너지가 내부 이온화 에너지 A보다 훨씬 클 때 발생하며 hv >> A 및.
이 경우 전자는 원자에서 분리되어 특정 운동 에너지 E k를 얻습니다. 콤프턴 산란 중 광자의 운동 방향이 변경되고 에너지가 감소합니다.
콤프턴 산란은 물질 원자의 이온화와 관련이 있습니다.
3. 사진 효과광자 에너지 hv가 원자를 이온화하기에 충분할 때 발생합니다: hv > A u. 동시에 X선 양자 흡수된그 에너지는 원자를 이온화하고 방출된 전자에 운동 에너지를 부여하는 데 소비됩니다. E k = hv - AI.
콤프턴 산란과 광전 효과는 특징적인 X선 복사를 동반합니다. 왜냐하면 내부 전자가 탈락된 후 빈 위치가 외부 껍질의 전자로 채워지기 때문입니다.
엑스레이 발광.일부 물질에서는 광전 효과 전자뿐만 아니라 콤프턴 산란의 전자와 양자가 분자의 여기를 유발하고 이는 바닥 상태로의 복사 전이를 동반합니다. 이는 X선 발광이라는 빛을 생성합니다. 바륨 백금 산화물의 발광을 통해 뢴트겐은 X선을 발견할 수 있었습니다.
감쇠의 법칙
X선의 산란과 광전 효과로 인해 X선 방사선이 더 깊이 침투할수록 1차 방사선 빔이 약해집니다(그림 32.5). 약화는 기하급수적으로 진행됩니다.
μ의 값은 흡수 물질과 방출 스펙트럼에 따라 달라집니다. 실제 계산의 경우 약화의 특성으로
쌀. 32.5.입사 광선 방향의 X선 플럭스 약화
어디 λ
- 파장; Z는 원소의 원자 번호입니다. k는 상수입니다.
32.5. 사용의 물리적 기초
의학에서의 X선 방사선
의학에서 X선 방사선은 진단 및 치료 목적으로 사용됩니다.
엑스레이 진단- 엑스레이를 사용하여 내부 장기의 이미지를 얻는 방법.
이러한 방법의 물리적 기초는 물질의 X선 복사 감쇠 법칙입니다(32.10). X선 투과 후 단면 전체에 걸쳐 균일한 X선 유속 이질적인 조직이질적이게 됩니다. 이러한 이질성은 사진 필름, 형광 스크린 또는 매트릭스 광검출기를 사용하여 기록할 수 있습니다. 예를 들어, 뼈 조직(Ca 3 (PO 4) 2 )과 연조직(주로 H 2 O)의 질량 감쇠 계수는 68배 다릅니다(μ m 뼈 / μ m 물 = 68). 골밀도는 연조직 밀도보다 높습니다. 따라서 X-레이는 연조직의 어두운 배경에 대해 밝은 뼈 이미지를 생성합니다.
연구 중인 기관과 주변 조직의 감쇠 계수가 유사한 경우 특수 조영제.예를 들어, 위 형광투시 중에 피험자는 죽 같은 덩어리의 황산바륨(BaSO4)을 섭취하는데, 이 황산바륨의 질량 감쇠 계수는 연조직의 질량 감쇠 계수보다 354배 더 큽니다.
진단을 위해 광자 에너지가 60-120keV인 X선 방사선이 사용됩니다. 의료 행위에는 다음과 같은 X선 진단 방법이 사용됩니다.
1. 엑스레이.이미지는 형광 스크린에 형성됩니다. 이미지 밝기가 낮아 어두운 방에서만 볼 수 있습니다. 의사는 방사선으로부터 보호되어야 합니다.
형광투시법의 장점은 실시간으로 수행된다는 점입니다. 단점은 다른 방법에 비해 환자와 의사의 방사선 노출이 높다는 것입니다.
최신 버전의 형광 투시법(X선 텔레비전)은 X선 영상 증폭 장치를 사용합니다. 앰프는 엑스레이 화면의 희미한 빛을 감지해 증폭시켜 TV 화면으로 전송한다. 그 결과 의사가 받는 방사선 피폭은 급격히 줄어들고, 영상의 밝기는 높아지며, 검사 결과를 영상으로 녹화하는 것이 가능해졌습니다.
2. 방사선 촬영.이미지는 X선 방사선에 민감한 특수 필름에 형성됩니다. 사진은 서로 수직인 두 개의 투영(정면과 측면)으로 촬영됩니다. 사진 처리 후에 이미지가 표시됩니다. 완성된 건조 사진을 투과광으로 검사합니다.
동시에 세부 사항은 만족스럽게 표시되며 대비는 1-2% 정도 다릅니다.
어떤 경우에는 검사 전에 환자에게 특별 조치가 제공됩니다. 조영제.예를 들어, 신장 및 요로 연구를 위한 요오드 함유 용액(정맥 내)입니다.
방사선 촬영의 장점은 고해상도, 짧은 노출 시간 및 의사의 거의 완전한 안전입니다. 단점은 이미지의 정적 특성을 포함합니다(객체를 동적으로 추적할 수 없음).
3. 형광검사.이 검사 중에 화면에서 얻은 이미지는 민감한 소형 필름에 촬영됩니다. 형광검사는 집단의 대량 선별검사에 널리 사용됩니다. 형광 사진에서 병리학 적 변화가 발견되면 환자에게 더 자세한 검사가 처방됩니다.
4. 전자 방사선 촬영.이러한 유형의 검사는 이미지를 기록하는 방식이 기존 방사선 촬영과 다릅니다. 필름 대신에 그들은 사용합니다 셀레늄 판,엑스레이에 의해 전기가 흐르는 것입니다. 그 결과 전하의 숨겨진 이미지가 나타나 종이로 옮겨질 수 있습니다.
5. 혈관 조영술.이 방법은 혈관을 검사하는 데 사용됩니다. 조영제는 카테터를 통해 정맥에 주입되며, 그 후 강력한 X선 기계가 몇 분의 1초 안에 서로를 따라가며 일련의 이미지를 촬영합니다. 그림 32.6은 경동맥의 혈관 조영술을 보여줍니다.
6. X선 컴퓨터 단층촬영.이러한 유형의 엑스레이 검사를 통해 수 mm 두께의 신체 편평한 부분의 이미지를 얻을 수 있습니다. 이 경우 특정 섹션이 다른 각도로 반복적으로 스캔되고 각 개별 이미지가 컴퓨터 메모리에 기록됩니다. 그 다음에
쌀. 32.6.경동맥의 협착을 보여주는 혈관조영술
쌀. 32.7. 스캐닝 단층 촬영 방식 (a); 눈높이 부분의 머리 단층 촬영(b).
컴퓨터 재구성이 수행되고 그 결과 스캔된 레이어의 이미지가 생성됩니다(그림 32.7).
컴퓨터 단층촬영을 사용하면 최대 1%의 밀도 차이로 요소를 구별할 수 있습니다. 기존의 방사선 촬영법을 사용하면 인접한 영역 간의 밀도 차이가 10~20%로 최소화됩니다.
엑스레이 치료 - 악성 종양을 파괴하기 위해 엑스레이를 사용합니다.
방사선의 생물학적 효과는 특히 빠르게 증식하는 세포의 중요한 활동을 방해하는 것입니다. 매우 단단한 X선(광자 에너지 약 10MeV)을 사용하여 신체 내부 깊숙한 곳의 암세포를 파괴합니다. 건강한 주변 조직의 손상을 줄이기 위해 빔은 환자 주위를 회전하여 항상 손상된 부위만 영향을 받습니다.
32.6. 기본 개념 및 공식
표 계속
테이블 끝
32.7. 작업
1. 의료용 X선 튜브의 전자 빔이 양극의 한 지점에 충돌하고 넓은 빔으로 떨어지지 않는 이유는 무엇입니까?
답변:엑스레이의 점 광원을 얻어 화면에 반조명된 물체의 선명한 윤곽을 제공합니다.
2. 전압 U 1 = 2 kV 및 U 2 = 20 kV에 대한 X-ray bremsstrahlung(주파수 및 파장)의 한계를 구합니다.
4.
납 차폐는 X선 방사선으로부터 보호하는 데 사용됩니다. 납의 X선 방사선의 선형 흡수 계수는 52cm -1입니다. X선 강도를 30배로 줄이려면 납 차폐층의 두께는 얼마나 되어야 합니까?
5.
U = 50 kV, I = 1 mA에서 X선관의 복사속을 구합니다. 양극은 텅스텐(Z=74)으로 만들어졌습니다. 튜브의 효율을 찾아보세요.
6.
조영제는 연조직의 X선 진단에 사용됩니다. 예를 들어 위와 장은 황산바륨(BaSO4)으로 가득 차 있습니다. 황산바륨과 연조직(물)의 질량 감쇠 계수를 비교하십시오.
7. 알루미늄(Z = 13, ρ = 2.7 g/cm3) 또는 동일한 구리층(Z = 29, ρ = 8.9 g/cm3) 중 엑스레이 설치 화면에 더 조밀한 그림자를 주는 것은 무엇입니까?
8.
두 층이 X-선 방사선을 동일하게 감쇠시킨다면 알루미늄 층의 두께는 구리 층의 두께보다 몇 배 더 큽니까?
1. Bremsstrahlung 및 특성 X선 방사선,
주요 속성 및 특징.
1895년 독일 과학자 뢴트겐(Roentgen)은 음극 반대편에 위치한 가스 방전관의 유리 부분에서 나오는 눈에 보이지 않는 방사선에 의해 발생하는 형광 스크린의 빛을 처음으로 발견했습니다. 이러한 유형의 방사선은 가시광선이 통과할 수 없는 물질을 통과하는 능력을 가지고 있습니다. 뢴트겐은 이를 X선이라고 불렀으며 의학을 포함한 다양한 과학 기술 분야에서 사용할 수 있는 기본 특성을 확립했습니다.
X선 방사선은 파장이 80-10-5 nm인 방사선입니다. 장파 X선 방사선은 단파장 UV 방사선과 겹치고, 단파 방사선은 장파 g선 방사선과 겹칩니다. 의학에서는 10 ~ 0.005 nm 파장의 X선 방사선이 사용되며 이는 10 2 EV ~ 0.5 MeV의 광자 에너지에 해당합니다. X선 방사선은 눈에 보이지 않으므로 모든 관찰은 X선 발광을 일으키고 광화학적 효과가 있기 때문에 형광 스크린이나 사진 필름을 사용하여 이루어집니다. 광학 방사선이 통과할 수 없는 대부분의 물체는 전자기파에 공통적인 특성을 갖는 X선 방사선에 대해 대체로 투명하다는 것이 특징입니다. 그러나 파장이 짧기 때문에 일부 특성을 감지하기 어렵습니다. 따라서 방사선의 파동성은 발견보다 훨씬 늦게 확립되었습니다.
여기 방법에 따라 X선 방사선은 브레름스트랄렁 방사선과 특성 방사선으로 구분됩니다.
Bremsstrahlung X선은 빠르게 움직이는 전자가 날아가는 물질의 원자(핵과 전자)의 전기장에 의해 감속되어 발생합니다. 이 복사의 메커니즘은 이동하는 전하는 자기장이 생성되는 전류를 나타내며 자기장의 유도(B)는 전자의 속도에 따라 달라진다는 사실로 설명할 수 있습니다. 제동을 하면 자기유도가 감소하고 맥스웰의 이론에 따라 전자기파가 나타납니다.
전자가 감속되면 에너지의 일부만 X선 광자를 생성하는 데 사용되고 나머지 부분은 양극을 가열하는 데 사용됩니다. 광자의 주파수(파장)는 전자의 초기 운동 에너지와 감속 강도에 따라 달라집니다. 또한 초기 운동 에너지가 동일하더라도 물질의 감속 조건이 다르기 때문에 방출된 광자는 가장 다양한 에너지를 가지며 결과적으로 파장, 즉 X선 스펙트럼은 연속적입니다. 그림 1은 서로 다른 전압 U 1 에서 X-ray Bremsstrahlung의 스펙트럼을 보여줍니다.
.
U가 킬로볼트 단위로 표현되고 다른 양 사이의 관계를 고려하면 공식은 다음과 같습니다: l k = 1.24/U(nm) 또는 l k = 1.24/U(Å) (1 Å = 10 -10 m).
위의 그래프에서 최대 복사 에너지를 설명하는 파장 lm은 차단 파장 lk와 일정한 관계에 있음을 확인할 수 있습니다.
.
파장은 물질과 상호 작용할 때 방사선의 침투 능력이 좌우되는 광자의 에너지를 특징으로 합니다.
단파 X선은 일반적으로 투과력이 높아 하드(hard)라고 하고, 장파 X선을 소프트(soft)라고 합니다. 위의 공식에서 알 수 있듯이 최대 방사 에너지가 발생하는 파장은 튜브의 양극과 음극 사이의 전압에 반비례합니다. 엑스선관 양극의 전압을 높이면 방사선의 스펙트럼 구성이 바뀌고 경도가 높아집니다.
필라멘트 전압이 변경되면(음극의 필라멘트 온도가 변경됨) 단위 시간당 음극에서 방출되는 전자 수가 변경되거나 이에 따라 튜브 양극 회로의 전류 강도가 변경됩니다. 이 경우, 현재 강도의 1승에 비례하여 방사 전력이 변경됩니다. 방사선의 스펙트럼 구성은 변하지 않습니다.
방사선의 총 플럭스(전력), 파장에 대한 에너지 분포 및 단파장 측면의 스펙트럼 경계는 다음 세 가지 이유에 따라 달라집니다. 전압 U 전자를 가속하고 튜브의 양극과 음극 사이에 적용됩니다. ; 방사선 형성에 관여하는 전자의 수, 즉 튜브 필라멘트 전류; 전자 감속이 일어나는 양극 물질의 원자 번호 Z.
X-ray Bremsstrahlung 플럭스는 다음 공식을 사용하여 계산됩니다. 
,
물질의 Z 원자 번호(원자 번호)입니다.
X선관의 전압을 높이면 특성 X선 방사선에 해당하는 연속 제동 X선 방사선의 배경에 대해 개별 선(선 스펙트럼)이 나타나는 것을 확인할 수 있습니다. 이는 물질의 원자 내부 껍질(껍질 K, L, M) 사이의 전자 전이 중에 발생합니다. 특성 방사선 스펙트럼의 선 특성은 가속된 전자가 원자 깊숙이 침투하여 원자 외부의 내부 층에서 전자를 녹아웃시키기 때문에 발생합니다. 상위층의 전자(그림 2)는 자유 장소로 이동하며, 그 결과 전이 에너지 수준의 차이에 해당하는 주파수로 X선 광자가 방출됩니다. 특성 방사선 스펙트럼의 선은 K, L, M 레벨에서 더 높은 레벨의 전자 전이에 해당하는 직렬로 결합됩니다.
전자가 내부 층에서 탈락되는 외부 영향은 상당히 강할 것입니다. 광학 스펙트럼과 달리, 서로 다른 원자의 특징적인 X선 스펙트럼은 동일한 유형입니다. 이러한 스펙트럼의 균일성은 서로 다른 원자의 내부 층이 동일하고 에너지만 다르다는 사실에 기인합니다. 요소의 순서 수가 증가함에 따라 코어로부터의 힘 충격도 증가합니다. 이는 핵 전하가 증가함에 따라 특성 스펙트럼이 더 높은 주파수 쪽으로 이동한다는 사실로 이어집니다. 이 관계는 Moseley의 법칙으로 알려져 있습니다. 
, 여기서 A와 B는 상수입니다. 요소의 Z-서수입니다.
X선과 광학 스펙트럼에는 또 다른 차이점이 있습니다. 원자의 특성 스펙트럼은 원자가 포함된 화합물에 의존하지 않습니다. 예를 들어, 산소 원자의 X선 스펙트럼은 O, O 2, H 2 O에 대해 동일하지만 이들 화합물의 광학 스펙트럼은 크게 다릅니다. 원자의 X선 스펙트럼의 이러한 특징은 "특성"이라는 이름의 기초가 되었습니다.
특성 방사선은 원인에 관계없이 원자의 내부 층에 여유 공간이 있을 때마다 발생합니다. 예를 들어, 이는 핵에 의해 내부 층에서 전자를 포획하는 것과 관련된 한 가지 유형의 방사성 붕괴를 수반합니다.
2. 엑스선관과 원생동물의 배열
엑스레이 기계.
X선 방사선의 가장 일반적인 소스는 X선관, 즉 2전극 진공 장치입니다(그림 3). 이는 양극 A와 음극 K의 두 전극이 있는 유리 풍선(p = 10 -6 – 10 -7 mm Hg)으로, 그 사이에 고전압이 생성됩니다. 가열된 음극(K)은 전자를 방출합니다. 양극 A는 종종 양극(anticathode)이라고 불립니다. 이는 결과적인 X선 방사선을 튜브 축에 대해 비스듬히 향하게 하기 위해 경사진 표면을 가지고 있습니다. 양극은 전자가 충돌할 때 발생하는 열을 제거하기 위해 열전도율이 좋은 금속(구리)으로 만들어졌습니다. 양극의 경사진 끝 부분에는 양극 거울이라고 불리는 원자 번호가 높은 내화성 금속(텅스텐)으로 된 판(3)이 있습니다. 어떤 경우에는 양극을 물이나 기름으로 특별히 냉각하기도 합니다. 진단용 튜브의 경우 X선 소스의 정밀도가 중요하며, 이는 전자를 양극의 한 곳에 집중시킴으로써 달성할 수 있습니다. 따라서 건설적으로 두 가지 반대되는 작업을 고려해야 합니다. 한편으로는 전자가 양극의 한 위치에 있어야 하고, 다른 한편으로는 과열을 방지하기 위해 전자를 양극의 여러 영역에 분산시키는 것이 바람직합니다. 양극. 이러한 이유로 일부 X선관은 회전하는 양극으로 제조됩니다.
모든 디자인의 튜브에서 양극과 음극 사이의 전압에 의해 가속된 전자는 양극 거울에 떨어지고 물질 깊숙이 침투하여 원자와 상호 작용하고 원자 장에 의해 억제됩니다. 이는 Bremsstrahlung X선 방사선을 생성합니다. Bremsstrahlung과 동시에 소량(수 퍼센트)의 특성 방사선이 형성됩니다. 양극에 부딪히는 전자 중 1~2%만이 브레름스트랄룽을 유발하고 나머지는 열 효과입니다. 전자를 집중시키기 위해 음극에는 가이드 캡이 있습니다. 전자의 주요 흐름이 떨어지는 텅스텐 거울 부분을 튜브의 초점이라고합니다. 방사선 빔의 폭은 해당 영역(초점 선명도)에 따라 달라집니다.
튜브에 전력을 공급하려면 양극 회로용 고전압 소스와 백열등 회로에 전력을 공급하는 저전압(6-8V) 소스라는 두 가지 소스가 필요합니다. 두 소스 모두 독립적으로 규제되어야 합니다. 양극 전압을 변경하면 X 선 방사선의 경도가 조절되고 필라멘트를 변경하면 출력 회로 전류와 이에 따른 방사선 전력이 조절됩니다.
간단한 X선 기계의 기본 전기 다이어그램이 그림 4에 나와 있습니다. 회로에는 고전압용 변압기 Tr.1과 백열등 전원 공급용 변압기 Tr.2가 있습니다. 튜브의 고전압은 변압기 Tr.1의 1차 권선에 연결된 자동 변압기 Tr.3에 의해 조절됩니다. 스위치 K는 자동 변압기 권선의 회전 수를 조절합니다. 이와 관련하여 튜브의 양극에 공급되는 변압기의 2차 권선 전압도 변경됩니다. 경도는 조정 가능합니다.
튜브의 필라멘트 전류는 변압기 Tr.2의 1차 권선 회로에 연결된 가변저항기 R에 의해 조절됩니다. 양극 회로 전류는 밀리암미터로 측정됩니다. 관의 전극에 공급되는 전압은 킬로볼트미터 kV로 측정되거나 양극 회로의 전압은 스위치 K의 위치로 판단할 수 있습니다. 가변저항기로 조절되는 필라멘트 전류의 양은 전류계 A로 측정됩니다. 고려 중인 회로에서 X선관은 높은 교류 전압을 동시에 정류합니다.
그러한 튜브가 교류 전류의 반주기만을 방출한다는 것을 쉽게 알 수 있습니다. 결과적으로 그 힘은 작을 것입니다. 방사 전력을 증가시키기 위해 많은 장치에서는 고전압 전파 X선 정류기를 사용합니다. 이를 위해 브리지 회로에 연결된 4개의 특수 케노트론이 사용됩니다. 브릿지의 대각선 한쪽에 X선관이 포함되어 있습니다.
3. 엑스레이와 물질의 상호작용
(간섭 산란, 비간섭 산란, 광전 효과).
X선 방사선이 신체에 떨어지면 신체에서 소량 반사되지만 주로 신체 깊숙이 통과합니다. 신체 덩어리에서 방사선은 부분적으로 흡수되고 부분적으로 산란되며 부분적으로 통과합니다. 몸을 통과하는 X선 광자는 주로 물질의 원자 및 분자의 전자와 상호 작용합니다. X선 방사선의 등록 및 사용과 생물학적 물체에 미치는 영향은 X선 광자가 전자와 상호 작용하는 주요 과정에 의해 결정됩니다. 광자 에너지 E와 이온화 에너지 AI의 비율에 따라 세 가지 주요 과정이 발생합니다.
ㅏ)일관된 산란.
장파 X선의 산란은 본질적으로 파장의 변화 없이 발생하며 이를 응집성이라고 합니다. 핵에 단단히 결합된 내부 껍질의 전자와 광자의 상호 작용은 에너지와 파장을 변경하지 않고 방향만 변경합니다(그림 5).
광자 에너지가 이온화 에너지보다 작으면 간섭성 산란이 발생합니다. 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.
비)비간섭 산란(컴프턴 효과).
1922년에 A. Compton은 하드 X선의 산란을 관찰하면서 입사 광선에 비해 산란 광선의 투과력이 감소하는 것을 발견했습니다. 파장의 변화에 따른 X선의 산란을 콤프턴 효과라고 합니다. 이는 어떤 에너지의 광자가 핵에 약하게 결합된 원자의 외부 껍질의 전자와 상호 작용할 때 발생합니다(그림 6). 원자에서 전자가 제거됩니다(이러한 전자를 반동 전자라고 함). 광자의 에너지가 감소하고(파장이 그에 따라 증가함) 이동 방향도 변경됩니다. 콤프턴 효과는 X선 광자의 에너지가 이온화 에너지보다 클 때 발생합니다. 이 경우 운동 에너지 E K를 갖는 반동 전자가 나타나고 원자와 분자는 이온이됩니다. E K가 중요하면 전자는 충돌을 통해 이웃 원자를 이온화하여 새로운(2차) 전자를 형성할 수 있습니다.
V)사진 효과.
광자 에너지 hn이 전자를 분리하기에 충분하면 원자와 상호 작용할 때 광자가 흡수되고 전자가 원자에서 분리됩니다. 이 현상을 광전효과라고 합니다. 원자가 이온화(광이온화)됩니다. 이 경우 전자는 운동 에너지를 획득하고, 후자라면 
중요한 점은 충돌을 통해 이웃 원자를 이온화하여 새로운(2차) 전자를 형성할 수 있다는 것입니다. 광자 에너지가 이온화에 충분하지 않으면 광전 효과가 원자나 분자의 여기에서 나타날 수 있습니다. 일부 물질에서는 이로 인해 가시 영역(X선 발광)에서 후속 광자가 방출되고 조직에서는 분자 및 광화학 반응이 활성화됩니다.
광전 효과는 0.5-1 MeV 정도의 에너지를 갖는 광자의 특징입니다.
위에서 논의한 세 가지 주요 상호 작용 프로세스는 일차적이며 이후의 이차, 삼차 등으로 이어집니다. 현상. X선이 물질에 들어갈 때 X선 광자의 에너지가 열 운동 에너지로 변환되기 전에 여러 가지 과정이 발생할 수 있습니다.
위 과정의 결과로 X선 방사선의 1차 플럭스가 약해집니다. 이 과정은 Bouguer의 법칙을 따릅니다. Ф = Ф 0 e - mх 형식으로 작성해 보겠습니다. 여기서 m은 물질의 특성(주로 밀도 및 원자 번호)과 방사선의 파장(광자 에너지)에 따라 달라지는 선형 감쇠 계수입니다. . 응집성 산란, 비간섭성 산란 및 광전 효과에 해당하는 세 가지 용어로 구성되는 것으로 표현될 수 있습니다. 
.
선형 흡수 계수는 물질의 밀도에 따라 달라지므로 선형 감쇠 계수와 흡수체 밀도의 비율과 동일하고 물질의 밀도에 의존하지 않는 질량 감쇠 계수를 사용하는 것을 선호합니다. 흡수 필터의 두께에 대한 X선 플럭스(강도)의 의존성은 H 2 O, Al 및 Cu에 대해 그림 7에 표시됩니다. 계산에 따르면 물층의 두께는 36mm, 알루미늄은 15mm, 구리는 1.6mm로 X선 복사 강도가 2배 감소합니다. 이 두께를 반층 두께 d라고 합니다. 어떤 물질이 엑스레이 방사선을 절반으로 감쇠시킨다면, 
, 그 다음에 
, 또는 , 
; ; . 반층의 두께를 알면 항상 m을 결정할 수 있습니다. 치수.
4. 의학에서의 엑스레이 사용
(투시법, 방사선 촬영, X선 단층 촬영, 형광 촬영, 방사선 요법).
의학에서 엑스레이 방사선의 가장 일반적인 용도 중 하나는 진단 목적으로 내부 장기를 검사하는 것입니다(엑스레이 진단).
진단을 위해 60-120keV 에너지의 광자가 사용됩니다. 이 경우 질량 흡수 계수는 주로 광전 효과에 의해 결정됩니다. 그 값은 l 3 (강한 방사선의 높은 침투 능력을 나타냄)에 비례하고 물질-흡수체 원자 수의 3 제곱에 비례합니다. 여기서 K는 비례 계수입니다.
인체는 X선 방사선에 대해 서로 다른 흡수 능력을 갖는 조직과 기관으로 구성됩니다. 따라서 엑스레이를 조사하면 화면에 불균일한 그림자 영상이 나타나 내부 장기와 조직의 위치를 알 수 있게 된다. 가장 밀도가 높은 방사선 흡수 조직(심장, 큰 혈관, 뼈)은 어둡게 보이고, 가장 적게 흡수하는 조직(폐)은 밝게 보입니다.
많은 경우, 정상 또는 병리학적 상태를 판단하는 것이 가능합니다. X선 진단은 투시(투과)와 방사선 촬영(이미지)이라는 두 가지 주요 방법을 사용합니다. 연구 중인 기관과 그 주변 조직이 X선 플럭스를 대략 동일하게 흡수하는 경우 특수 조영제가 사용됩니다. 예를 들어, 위 또는 내장의 X-레이 검사 전날 죽과 같은 황산바륨 덩어리가 제공되며 이 경우 그림자 이미지를 볼 수 있습니다. 투시 및 방사선 촬영에서 X선 이미지는 X선이 통과하는 물체의 전체 두께를 요약한 이미지입니다. 화면이나 영화에 가장 가까운 세부 사항은 가장 명확하게 윤곽이 잡혀 있는 반면, 멀리 있는 세부 사항은 흐릿하고 흐릿해집니다. 일부 기관에 병리학적으로 변화된 부위가 있는 경우(예: 염증의 큰 초점 내부의 폐 조직 파괴), 어떤 경우에는 이 부위가 방사선 사진에서 그림자의 합으로 "손실"될 수 있습니다. 이를 가시화하기 위해 연구 영역의 개별 레이어 이미지를 얻을 수 있는 단층 촬영(레이어별 기록)이라는 특별한 방법이 사용됩니다. 이러한 종류의 층별 이미지 단층촬영은 단층촬영이라는 특수 장치를 사용하여 얻습니다. 단층촬영에서는 X선관(RT)과 사진 필름(FP)이 대상 영역에 대해 역위상으로 주기적으로 함께 이동합니다. 공부하다. 이 경우 RT의 모든 위치에서 X선은 RT와 FP의 주기적인 움직임이 발생하는 중심인 물체의 동일한 지점(변경된 영역)을 통과합니다. 해당 지역의 그림자 이미지가 필름에 캡처됩니다. '스윙 중심'의 위치를 변경하면 물체의 레이어별 이미지를 얻을 수 있습니다. 전리 방사선의 반도체 검출기로 구성된 특수 스크린(FP 대신)인 얇은 X선 방사선 빔을 사용하면 컴퓨터를 사용하여 단층 촬영 중에 이미지를 처리할 수 있습니다. 이 현대 버전의 단층촬영을 컴퓨터 단층촬영이라고 합니다. 단층촬영은 폐, 신장, 담낭, 위, 뼈 등의 연구에 널리 사용됩니다.
화면에 나타나는 이미지의 밝기와 필름에 나타나는 노출 시간은 X선 방사선의 강도에 따라 달라집니다. 진단에 사용할 경우 바람직하지 않은 생물학적 효과를 일으키지 않도록 강도를 높일 수 없습니다. 따라서 낮은 X선 강도에서 영상 밝기를 향상시키는 기술 장치가 많이 있습니다. 그러한 장치 중 하나가 전자-광 변환기입니다.
또 다른 예는 대형 X선 발광 스크린의 이미지를 민감한 소형 필름에서 얻는 형광 촬영법입니다. 촬영 시에는 조리개가 큰 렌즈를 사용하며, 완성된 이미지는 특수 돋보기를 사용하여 검사합니다.
형광촬영은 숨겨진 질병(가슴 장기, 위장관, 부비동염 등의 질병)을 탐지하는 뛰어난 능력과 상당한 처리량을 결합하므로 대량(인라인) 연구에 매우 효과적인 방법입니다.
형광 촬영 중 X선 이미지 촬영은 사진 광학을 사용하여 이루어지기 때문에 X선에 비해 형광 촬영의 이미지가 줄어듭니다. 이와 관련하여 형광 투시법의 해상도(즉, 작은 세부 사항의 식별 가능성)는 기존 방사선 사진의 해상도보다 낮지만 투시법보다는 높습니다.
주어진 깊이에서 신체 부위와 개별 기관의 형광 사진(소위 레이어별 이미지(슬라이스))을 얻을 수 있는 토모형광 촬영 장치인 토모형광 촬영 장치가 설계되었습니다.
X선 방사선은 치료 목적(X선 요법)으로도 사용됩니다. 방사선의 생물학적 효과는 세포, 특히 빠르게 발달하는 세포의 중요한 활동을 방해하는 것입니다. 이와 관련하여 악성 종양을 치료하기 위해 X-ray 요법이 사용됩니다. 후속 재생으로 인해 회복되는 주변 건강한 조직에 상대적으로 경미한 손상을 입히면서 종양을 완전히 파괴하기에 충분한 방사선량을 선택할 수 있습니다.
X선 방사선이 물질에 미치는 영향은 X선 광자가 물질의 원자 및 분자 전자와 상호 작용하는 주요 과정에 의해 결정됩니다.
3. X선 컴퓨터 단층촬영.
X-선 컴퓨터 단층 촬영 방법은 다양한 각도에서 수행된 이 부분의 X-선 투영을 대량으로 기록하여 환자 신체의 특정 부분(슬라이스)의 이미지를 재구성하는 것을 기반으로 합니다(그림 5). 이러한 투영을 기록하는 센서의 정보는 특수 프로그램을 사용하여 컴퓨터에 입력됩니다. 계산하다분포 샘플 밀도연구 중인 섹션에 표시하여 디스플레이 화면에 표시합니다. 이렇게 얻은 환자 신체의 단면 영상은 선명도가 뛰어나고 정보 함량이 높은 것이 특징입니다. 필요한 경우 프로그램은 다음을 허용합니다. 이미지 대비 증가수십 번, 심지어 수백 번도. 이는 방법의 진단 기능을 확장합니다.
쌀. 5. 연구 중인 기관의 한 부분에 대한 X선 검사 계획(포인트 1 및 포인트 2 - 엑스레이 소스의 두 연속 위치)
4. 형광법으로대형 화면의 이미지는 민감한 소형 필름에 기록됩니다(그림 6). 분석하는 동안 특수 돋보기를 사용하여 이미지를 검사합니다.
이 방법은 대규모 인구 조사에 사용됩니다. 이 경우 환자가 받는 방사선 노출은 기존 투시법보다 훨씬 적습니다.
엑스레이 치료- 악성 종양을 파괴하기 위해 X선 방사선을 사용합니다.
방사선의 생물학적 효과는 빠르게 증식하는 종양 세포의 중요한 활동을 방해하는 것입니다. 이 경우 R-광자의 에너지는 150-200keV입니다.
현대 치과의 Visiograph(디지털 X선 이미지 처리 장치)
치과에서는 엑스레이 검사가 주요 진단 방법이다. 그러나 엑스레이 진단의 여러 전통적인 조직적, 기술적 특징으로 인해 환자와 치과 진료소 모두에게 완전히 편안하지는 않습니다. 이것은 무엇보다도 환자가 종종 신체에 상당한 방사선 부하를 생성하는 이온화 방사선과 접촉해야 하는 필요성이며, 또한 광공정이 필요하므로 독성 물질을 포함한 광시약이 필요합니다. 마지막으로 이것은 엑스레이 필름이 들어있는 부피가 큰 아카이브, 무거운 폴더 및 봉투입니다.
또한, 현재의 치과학 발전 수준으로 인해 인간의 눈을 통한 방사선 사진의 주관적인 평가가 불충분합니다. 결과적으로 엑스레이 이미지에 포함된 다양한 회색 음영 중에서 눈은 64개만 인식합니다.
방사선 노출을 최소화하면서 치아-안면 시스템의 경조직에 대한 명확하고 상세한 이미지를 얻으려면 분명히 다른 솔루션이 필요합니다. 오늘날 검색을 통해 소위 방사선 촬영 시스템, 비디오 그래프-디지털 방사선 촬영 시스템(1987, Trophy 회사)이 탄생했습니다.
기술적인 세부 사항이 없으면 이러한 시스템의 작동 원리는 다음과 같습니다. X선 방사선은 물체를 통과하여 감광성 필름이 아닌 특수 구강 센서(특수 전자 매트릭스)로 전달됩니다. 매트릭스의 해당 신호는 컴퓨터에 연결된 디지털화 장치(아날로그-디지털 변환기, ADC)로 전송되어 이를 디지털 형식으로 변환합니다. 특수 소프트웨어는 컴퓨터 화면에 엑스레이 영상을 생성해 이를 처리한 후 하드나 유연한 저장매체(하드드라이브, 디스크)에 저장한 후 사진처럼 파일로 인쇄할 수 있다.
디지털 시스템에서 X선 이미지는 다양한 회색 음영에 해당하는 점의 모음입니다. 프로그램에서 제공하는 정보 표시의 최적화를 통해 상대적으로 낮은 방사선량으로 밝기와 대비가 최적인 프레임을 얻을 수 있습니다.
예를 들어 Trophy(프랑스) 또는 Schick(미국)이 만든 최신 시스템에서는 프레임을 형성할 때 4096개의 회색 음영이 사용되며 노출 시간은 연구 대상에 따라 다르며 평균적으로 100분의 1~10분의 1입니다. 둘째, 필름과 관련된 방사선 노출을 줄입니다. 구강 내 시스템의 경우 최대 90%, 파노라마 비디오그래퍼의 경우 최대 70%입니다.
이미지를 처리할 때 비디오 제작자는 다음을 수행할 수 있습니다.
1. 포지티브 이미지와 네거티브 이미지, 유사 컬러 이미지, 릴리프 이미지를 수신합니다.
2. 대비를 높이고 관심 있는 이미지 조각을 확대합니다.
3. 치아 조직과 뼈 구조의 밀도 변화를 평가하고 근관 충전의 균일성을 제어합니다.
4. 근관치료에서는 모든 곡률의 근관 길이를 결정하고, 수술에서는 0.1mm의 정확도로 임플란트 크기를 선택합니다.
이미지 분석 시 인공 지능 요소를 갖춘 고유한 우식 검출 시스템을 사용하면 스팟 단계의 우식, 치근 우식 및 숨겨진 우식을 감지할 수 있습니다.
문제를 해결하다:
1. 80kV의 관전압에서 생성된 X선 제동 양자의 최대 에너지는 파장 500nm의 녹색광에 해당하는 광자의 에너지보다 몇 배나 더 큽니까?
2. 베타트론에서 가속된 전자가 표적의 에너지 60MeV까지 감속되어 발생하는 방사선 스펙트럼의 최소 파장을 결정합니다.
3. 어떤 물질에서 단색 X선의 반감쇠층은 10mm이다. 이 물질에서 이 방사선의 감쇠율을 구하십시오.
[*] Φl은 1초 동안 좁은 범위의 파장에서 방출되는 에너지의 비율입니다. 이 간격의 너비
* 식 (4)의 "F"는 방출 파장의 전체 범위를 나타내며 종종 "적분 에너지 플럭스"라고도 합니다.
X선 방사선이란 길이가 약 80~10-5nm인 전자기파를 말합니다. 가장 긴 파장의 X선 방사선은 단파장 자외선 방사선과 중첩되고, 단파 X선 방사선은 장파장 γ 방사선과 중첩됩니다. 여기 방법에 따라 X-선 방사선은 Bremsstrahlung과 특성으로 구분됩니다.
31.1. 엑스레이 튜브 장치. Bremsstrahlung 엑스레이
X선 방사선의 가장 일반적인 소스는 2전극 진공 장치인 X선관입니다(그림 31.1). 가열된 음극 1 전자를 방출한다 4. 종종 양극이라고 불리는 양극 2는 결과적인 X선 복사를 유도하기 위해 기울어진 표면을 가지고 있습니다. 3 튜브 축과 비스듬히. 양극은 전자 충격으로 발생하는 열을 제거하기 위해 열전도율이 높은 소재로 제작됐다. 양극 표면은 텅스텐과 같이 주기율표에서 원자 번호가 큰 내화물로 만들어집니다. 어떤 경우에는 양극을 물이나 기름으로 특별히 냉각하기도 합니다.
진단용 튜브의 경우 X선 소스의 정밀도가 중요하며, 이는 전자를 양극의 한 곳에 집중시킴으로써 달성할 수 있습니다. 따라서 건설적으로 두 가지 반대되는 작업을 고려해야 합니다. 한편으로는 전자가 양극의 한 위치에 있어야 하고, 다른 한편으로는 과열을 방지하기 위해 전자를 양극의 여러 영역에 분산시키는 것이 바람직합니다. 양극. 흥미로운 기술 솔루션 중 하나는 회전하는 양극이 있는 X선관입니다(그림 31.2).
물질의 원자핵과 원자 전자의 정전기장에 의해 전자(또는 기타 하전 입자)가 제동된 결과로 양극이 발생합니다. Bremsstrahlung X선 방사선.
그 메커니즘은 다음과 같이 설명될 수 있다. 움직이는 전하와 관련된 자기장은 전자의 속도에 따라 유도됩니다. 제동시 자기장이 감소합니다.
유도 및 Maxwell의 이론에 따라 전자기파가 나타납니다.
전자가 감속되면 에너지의 일부만 X선 광자를 생성하는 데 사용되고 나머지 부분은 양극을 가열하는 데 사용됩니다. 이들 부분 사이의 관계는 무작위이기 때문에 많은 수의 전자가 감속되면 연속적인 X선 방사선 스펙트럼이 형성됩니다. 이와 관련하여 Bremsstrahlung은 연속 방사선이라고도합니다. 그림에서. 그림 31.3은 X선관의 다양한 전압에서 파장 λ(스펙트럼)에 대한 X선 플럭스의 의존성을 보여줍니다. 유 1< U 2 < U 3 .
각 스펙트럼에서 가장 짧은 파장의 제동파는 다음과 같습니다. λ ηίη 가속 장에서 전자에 의해 획득된 에너지가 광자 에너지로 완전히 변환될 때 발생합니다.
(31.2)에 기초하여 플랑크 상수를 실험적으로 결정하는 가장 정확한 방법 중 하나가 개발되었습니다.
단파장 X선은 일반적으로 장파장 X선보다 투과성이 더 뛰어나기 때문에 '단파장 X선'이라고 합니다. 힘든,그리고 장파 - 부드러운.
X선관의 전압을 높이면 그림에서 볼 수 있듯이 방사선의 스펙트럼 구성이 변경됩니다. 31.3 및 식(31.3)을 사용하여 강성을 높입니다.
음극의 필라멘트 온도를 높이면 전자 방출과 튜브의 전류가 증가합니다. 이렇게 하면 매초 방출되는 X선 광자의 수가 증가합니다. 스펙트럼 구성은 변경되지 않습니다. 그림에서. 그림 31.4는 동일한 전압에서 X선 제동 스펙트럼을 보여주지만 음극 가열 전류는 다릅니다.< / н2 .
X선 플럭스는 다음 공식을 사용하여 계산됩니다.
어디 유그리고 나 - X선관의 전압과 전류; 지- 양극 물질 원자의 일련번호 케이- 비례 계수. 동시에 서로 다른 양극에서 얻은 스펙트럼 유그리고 IH는 그림 1에 나와 있습니다. 31.5.
31.2. 특성 엑스레이 방사선. 원자 X선 스펙트럼
X선관의 전압을 높이면 연속 스펙트럼의 배경에 대해 선 스펙트럼이 나타나는 것을 볼 수 있습니다.
특성 엑스레이 방사선(그림 31.6). 이는 가속된 전자가 원자 깊숙이 침투하여 내부 층에서 전자를 녹아웃시키기 때문에 발생합니다. 상위 레벨의 전자는 자유 장소(그림 31.7)로 이동하여 결과적으로 특성 방사선의 광자가 방출됩니다. 그림에서 볼 수 있듯이 특성 X선 방사선은 다음과 같은 계열로 구성됩니다. 케이, 엘, 엠등, 전자 레이어를 지정하는 데 사용되는 이름입니다. K 시리즈의 방출은 상위 레이어의 공간을 확보하므로 다른 시리즈의 라인도 동시에 방출됩니다.
광학 스펙트럼과 달리, 서로 다른 원자의 특징적인 X선 스펙트럼은 동일한 유형입니다. 그림에서. 그림 31.8은 다양한 원소의 스펙트럼을 보여줍니다. 이러한 스펙트럼의 균일성은 원소의 원자 번호가 증가함에 따라 핵으로부터의 힘 작용이 증가하기 때문에 서로 다른 원자의 내부 층이 동일하고 에너지적으로만 다르다는 사실에 기인합니다. 이러한 상황은 핵 전하가 증가함에 따라 특성 스펙트럼이 더 높은 주파수 쪽으로 이동한다는 사실로 이어집니다. 이 패턴은 그림 1에서 볼 수 있습니다. 31.8로 알려져 있습니다. 모슬리의 법칙:
어디 V-스펙트럼 라인 주파수; 지-방출 요소의 원자 번호; ㅏ그리고 안에- 영구적인.
광학 스펙트럼과 X선 스펙트럼 사이에는 또 다른 차이점이 있습니다.
원자의 특징적인 X선 스펙트럼은 이 원자가 포함된 화합물에 의존하지 않습니다. 예를 들어, 산소 원자의 X선 스펙트럼은 O, O 2 및 H 2 O에 대해 동일하지만 이들 화합물의 광학 스펙트럼은 크게 다릅니다. 원자의 X선 스펙트럼의 이러한 특징은 이름의 기초가 되었습니다. 특성.
특징적인 방사선은 발생 원인에 관계없이 원자의 내부 층에 여유 공간이 있을 때 항상 발생합니다. 예를 들어, 특성 방사선은 핵에 의해 내부 층에서 전자를 포획하는 방사성 붕괴 유형 중 하나(32.1 참조)를 수반합니다.
31.3. X선 방사선과 물질의 상호작용
X선 방사선의 등록 및 사용과 생물학적 물체에 미치는 영향은 X선 광자와 물질의 원자 및 분자의 전자와 상호 작용하는 주요 과정에 의해 결정됩니다.
에너지 비율에 따라 hv광자 및 이온화 에너지 1A와 세 가지 주요 과정이 발생합니다.
응집성(고전적) 산란
장파장 X선의 산란은 본질적으로 파장의 변화 없이 발생하며, 이를 산란이라 한다. 일관성이 있다.광자 에너지가 이온화 에너지보다 작은 경우에 발생합니다. hv< 그리고.
이 경우 X선 광자와 원자의 에너지는 변하지 않기 때문에 간섭성 산란 자체는 생물학적 효과를 일으키지 않습니다. 그러나 X선 방사선에 대한 보호를 생성할 때는 기본 빔의 방향을 변경할 가능성을 고려해야 합니다. 이러한 유형의 상호 작용은 X선 회절 분석에 중요합니다(24.7 참조).
비간섭 산란(콤프턴 효과)
1922년 A.Kh. 하드 X선의 산란을 관찰한 Compton은 산란된 광선의 투과력이 입사된 광선에 비해 감소하는 것을 발견했습니다. 이는 산란된 X선의 파장이 입사된 X선보다 길다는 것을 의미합니다. 파장의 변화에 따라 X선이 산란되는 현상을 산란이라고 합니다. 일관되지 않은놈, 그리고 현상 자체 - 콤프턴 효과. X선 광자의 에너지가 이온화 에너지보다 큰 경우 발생합니다. hv > A 그리고.
이 현상은 원자와 상호작용할 때 에너지가 hv광자는 에너지를 가진 새로운 산란된 X선 광자를 형성하는 데 소비됩니다. hv",원자에서 전자(이온화 에너지 A 및)를 제거하고 전자에 운동 에너지를 부여합니다. 전자:
hv= hv" + A 및 + E k.(31.6)
1 여기서 이온화에너지는 원자나 분자 내부의 전자를 떼어내는 데 필요한 에너지를 말한다.
많은 경우에 있어서 hv>> 그리고 Compton 효과는 자유 전자에서 발생하며 대략 다음과 같이 쓸 수 있습니다.
hv = hv"+ E K .(31.7)
이 현상(그림 31.9)에서 2차 X선 방사선(에너지 hv" 광자) 반동 전자가 나타납니다 (운동 에너지 E k전자). 원자나 분자는 이온이 됩니다.
사진 효과
광전 효과에서는 X선이 원자에 흡수되어 전자가 방출되고 원자가 이온화(광이온화)됩니다.
위에서 논의한 세 가지 주요 상호 작용 프로세스는 일차적이며 이후의 이차, 삼차 등으로 이어집니다. 현상. 예를 들어, 이온화된 원자는 특성 스펙트럼을 방출할 수 있고 여기된 원자는 가시광선(X선 발광)의 소스가 될 수 있습니다.
그림에서. 31.10은 X선 방사선이 물질에 들어갈 때 발생할 수 있는 과정의 다이어그램을 보여줍니다. X선 광자의 에너지가 분자 열 운동 에너지로 변환되기 전에 묘사된 것과 유사한 수십 가지 프로세스가 발생할 수 있습니다. 결과적으로 물질의 분자 구성에 변화가 발생합니다.
그림 1의 다이어그램으로 표현된 프로세스는 다음과 같습니다. 31.10은 X선이 물질에 작용할 때 관찰되는 현상의 기초를 형성합니다. 그 중 일부를 나열해 보겠습니다.
엑스레이 발광- X선 조사에 따라 여러 물질에서 빛이 납니다. 이 백금-합성바륨의 빛은 뢴트겐이 광선을 발견할 수 있게 해주었습니다. 이 현상은 X선 복사를 시각적으로 관찰할 목적으로 특수 발광 스크린을 만드는 데 사용되며 때로는 사진 건판에서 X선 효과를 향상시키기 위해 사용됩니다.
예를 들어 물에서 과산화수소가 형성되는 등 X선 방사선의 화학적 효과가 알려져 있습니다. 실질적으로 중요한 예는 그러한 광선을 기록할 수 있는 사진 판에 미치는 영향입니다.
이온화 효과는 X선의 영향으로 전기 전도성이 증가하는 것으로 나타납니다. 이 속성이 사용됩니다
이러한 유형의 방사선의 영향을 정량화하기 위해 선량 측정을 수행합니다.
많은 과정의 결과로 X선 방사선의 1차 빔은 법칙(29.3)에 따라 약화됩니다. 다음과 같은 형식으로 작성해 보겠습니다.
나는 = 나는 0 이자형-/", (31.8)
어디 μ - 선형 감쇠 계수. 간섭성 산란 μκ, 비간섭성 μΗK 및 광전 효과 μ에 해당하는 세 가지 항으로 구성된 것으로 나타낼 수 있습니다. 에프:
μ = μ k + μ hk + μ f. (31.9)
X선 방사선의 강도는 이 플럭스가 통과하는 물질의 원자 수에 비례하여 약해집니다. 축을 따라 물질을 압축하면 엑스,예를 들어 비배, 증가 비밀도 때문에
31.4. 의학에서 X선 방사선 적용의 물리적 기초
엑스레이의 가장 중요한 의학적 용도 중 하나는 진단 목적으로 내부 장기를 조명하는 것입니다. (엑스레이 진단).
진단을 위해 약 60-120keV의 에너지를 가진 광자가 사용됩니다. 이 에너지에서 질량 감쇠 계수는 주로 광전 효과에 의해 결정됩니다. 그 값은 광자 에너지의 3승(λ 3에 비례)에 반비례하며, 이는 경질 방사선의 더 큰 투과력을 나타내며 흡수 물질 원자 번호의 3승에 비례합니다.
서로 다른 조직에 의한 X선 방사선 흡수의 상당한 차이로 인해 인체 내부 장기의 이미지를 그림자 투영으로 볼 수 있습니다.
X선 진단은 두 가지 버전으로 사용됩니다. 투시법 - 이미지는 X선 발광 스크린에서 보여집니다. 방사선 촬영 - 이미지가 사진 필름에 기록됩니다.
검사 대상 기관과 주변 조직이 X선 방사선을 대략 동일하게 감쇠시키는 경우 특수 조영제가 사용됩니다. 예를 들어, 죽 같은 황산바륨 덩어리로 위와 내장을 채우면 그림자 이미지를 볼 수 있습니다.
화면에 나타나는 이미지의 밝기와 필름에 나타나는 노출 시간은 X선 방사선의 강도에 따라 달라집니다. 진단에 사용되는 경우 바람직하지 않은 생물학적 결과를 초래하지 않도록 강도를 높일 수 없습니다. 따라서 낮은 X선 강도에서도 영상을 향상시키는 기술 장치가 많이 있습니다. 그러한 장치의 예는 전기광학 변환기이다(27.8 참조). 집단을 대량 조사하는 동안 방사선 촬영의 변형인 형광 촬영이 널리 사용됩니다. 형광 촬영에서는 대형 X선 발광 스크린의 이미지가 민감한 소형 필름에 기록됩니다. 촬영 시에는 조리개가 큰 렌즈를 사용하며, 완성된 이미지는 특수 돋보기를 사용하여 검사합니다.
방사선 촬영에 대한 흥미롭고 유망한 옵션은 다음과 같은 방법입니다. 엑스레이 단층촬영, 그리고 그 "머신 버전" - CT 스캔.
이 질문을 생각해 봅시다.
일반적인 엑스레이는 신체의 넓은 부위를 다루며, 다양한 장기와 조직이 서로를 가리고 있습니다. X선관을 역위상으로 주기적으로 함께 이동하면(그림 31.11) 이러한 현상을 피할 수 있습니다. RT그리고 사진필름 FP객체에 상대적 에 대한연구. 몸체에는 엑스레이에 불투명한 다수의 내포물이 포함되어 있으며 그림에서는 원으로 표시되어 있습니다. 보시다시피 엑스선관(1, 2 등)을 통과하다
주기적인 움직임이 일어나는 중심인 물체의 동일한 지점을 절단합니다. RT그리고 Fp.이 점 또는 작은 불투명 내포물은 어두운 원으로 표시됩니다. 그의 그림자 이미지는 FP,순차 위치 1 점유, 2 등. 신체의 나머지 함유물(뼈, 압축 등)은 다음에 생성됩니다. FP엑스레이가 항상 엑스레이에 의해 가려지는 것은 아니기 때문에 몇 가지 일반적인 배경이 있습니다. 스윙 중심의 위치를 변경하면 신체의 레이어별 X선 이미지를 얻을 수 있습니다. 그러므로 이름은 - 단층 촬영(계층 녹음).
얇은 X선 방사선 빔을 사용하여 스크린(대신)이 가능합니다. Fp),전리 방사선의 반도체 검출기(32.5 참조)와 컴퓨터로 구성되어 단층 촬영 중에 그림자 X선 영상을 처리합니다. 이 최신 버전의 단층촬영(전산 또는 컴퓨터 X선 단층촬영)을 사용하면 음극선관 스크린이나 X선 흡수 차이가 있는 2mm 미만의 세부 묘사가 있는 종이에서 신체의 층별 이미지를 얻을 수 있습니다. 최대 0.1%까지 가능합니다. 예를 들어, 이를 통해 뇌의 회백질과 백질을 구별하고 매우 작은 종양 형성을 볼 수 있습니다.
RF 교육을 위한 연방 기관
주립 교육 기관
고등 전문 교육
모스크바 주립 철강 및 합금 연구소
(기술대학교)
노보트로이츠키 지점
OED학과
코스 작업
분야: 물리학
주제: 엑스레이
학생: Nedorezova N.A.
그룹: EiU-2004-25, 번호 Z.K.: 04N036
확인자: Ozhegova S.M.
소개
제1장 엑스레이의 발견
1.1 Roentgen Wilhelm Conrad의 전기
1.2 엑스레이의 발견
제2장 X선 방사선
2.1 X선 소스
2.2 엑스레이의 특성
2.3 X선 검출
2.4 엑스레이의 사용
제3장. 야금학에서의 X선 응용
3.1 결정 구조 결함 분석
3.2 스펙트럼 분석
결론
사용된 소스 목록
응용
소개
엑스레이실을 통과하지 않은 사람은 드물었다. 엑스레이 이미지는 누구에게나 친숙합니다. 1995년은 이 발견이 이루어진 지 100주년이 되는 해였습니다. 한 세기 전에 그것이 불러일으켰던 엄청난 관심을 상상하기는 어렵습니다. 사람의 손에는 보이지 않는 것을 볼 수 있는 장치가 있었습니다.
정도는 다르지만 모든 물질에 침투할 수 있는 이 보이지 않는 방사선은 약 10-8cm 파장의 전자기 방사선을 나타내며 이를 발견한 빌헬름 뢴트겐을 기리기 위해 X선 방사선이라고 불렸습니다.
가시광선과 마찬가지로 X선도 사진 필름을 검게 만듭니다. 이 속성은 의학, 산업 및 과학 연구에 중요합니다. 연구 중인 물체를 통과한 후 사진 필름에 떨어지는 X선 방사선은 물체의 내부 구조를 묘사합니다. X선 방사선의 투과력은 재료에 따라 다르기 때문에 물체의 투명도가 낮은 부분은 방사선이 잘 통과하는 부분보다 사진에서 더 밝은 영역을 생성합니다. 따라서 뼈 조직은 피부와 내부 장기를 구성하는 조직보다 X-레이에 덜 투명합니다. 따라서 엑스레이에서 뼈는 더 밝은 부분으로 나타나며 방사선에 덜 투명한 골절 부위를 매우 쉽게 감지할 수 있습니다. 엑스레이는 또한 치과에서 치아 뿌리의 충치와 농양을 탐지하는 데 사용되며, 산업계에서는 주물, 플라스틱 및 고무의 균열을 탐지하고, 화학에서는 화합물을 분석하고, 물리학에서는 결정의 구조를 연구하는 데 사용됩니다.
Roentgen의 발견에 이어 이 방사선의 많은 새로운 특성과 응용을 발견한 다른 연구자들의 실험이 이어졌습니다. M. Laue, W. Friedrich 및 P. Knipping은 1912년에 결정을 통과하는 X선의 회절을 입증한 데 큰 공헌을 했습니다. 1913년에 가열된 음극을 갖춘 고진공 X선관을 발명한 W. Coolidge; 1913년에 방사선의 파장과 원소의 원자 번호 사이의 관계를 확립한 G. Moseley; X선 구조 분석의 기초를 개발한 공로로 1915년 노벨상을 받은 G. 브래그와 L. 브래그.
본 교과목의 목적은 X선 방사선 현상, 발견의 역사, 특성을 연구하고 그 응용 범위를 파악하는 것입니다.
제1장 엑스레이의 발견
1.1 Roentgen Wilhelm Conrad의 전기
Wilhelm Conrad Roentgen은 1845년 3월 17일 네덜란드와 국경을 접하고 있는 독일 지역의 Lenepe 시에서 태어났습니다. 그는 나중에 아인슈타인이 공부했던 고등 기술 학교(폴리테크닉)에서 취리히의 기술 교육을 받았습니다. 물리학에 대한 그의 열정으로 인해 그는 1866년 학교를 졸업한 후에도 물리학 교육을 계속했습니다.
1868년 철학 박사 학위 논문을 옹호한 후 그는 처음에는 취리히에서, 그 다음에는 기센에서, 그 다음에는 스트라스부르에서(1874-1879) Kundt 밑에서 물리학과의 조교로 일했습니다. 여기서 뢴트겐은 좋은 실험학교를 거쳐 일류 실험자가 되었습니다. Roentgen은 소련 물리학 A.F.의 창시자 중 한 명인 그의 학생과 함께 중요한 연구 중 일부를 수행했습니다. Ioffe.
과학 연구는 전자기학, 결정 물리학, 광학, 분자 물리학과 관련이 있습니다.
1895년에 그는 나중에 X선이라고 불리는 자외선(X선)보다 파장이 짧은 방사선을 발견하고 반사, 흡수, 공기 이온화 등의 특성을 연구했습니다. 그는 경사진 백금 대전음극과 오목형 음극인 X선 생성용 튜브의 올바른 디자인을 제안했습니다. 그는 X선을 사용하여 사진을 찍은 최초의 사람이었습니다. 그는 1885년에 전기장 내에서 이동하는 유전체의 자기장(소위 "X선 전류")을 발견했습니다. 그의 경험은 자기장이 전하의 이동에 의해 생성되며 X선 전류 생성에 중요하다는 것을 분명히 보여주었습니다. X. Lorentz의 전자 이론. 상당수의 Roentgen의 작품은 액체, 기체, 결정, 전자기 현상의 연구 특성에 전념하고 결정의 전기 현상과 광학 현상 사이의 관계를 발견했습니다.그의 이름을 딴 광선의 발견 뢴트겐은 물리학자 중 최초로 1901년에 노벨상을 수상했습니다.
1900년부터 생애 마지막 날(1923년 2월 10일 사망)까지 그는 뮌헨 대학교에서 근무했습니다.
1.2 엑스레이의 발견
19세기 말 가스를 통한 전기 통과 현상에 대한 관심이 높아졌습니다. 패러데이는 또한 이러한 현상을 진지하게 연구하고 다양한 방전 형태를 설명했으며 희박 가스의 빛나는 기둥에서 어두운 공간을 발견했습니다. 패러데이 암흑 공간은 푸르스름한 음극 발광과 분홍빛 양극 발광을 분리합니다.
가스 희박성이 더욱 증가하면 글로우의 특성이 크게 변경됩니다. 수학자 플뤼커(Plücker, 1801-1868)는 1859년에 충분히 강한 진공 상태에서 음극에서 나오는 약한 푸른 빛의 광선이 양극에 도달하여 튜브 유리를 빛나게 하는 것을 발견했습니다. 1869년 Plücker의 학생 Hittorf(1824-1914)는 교사의 연구를 계속하여 고체가 음극과 이 표면 사이에 배치되면 튜브의 형광 표면에 뚜렷한 그림자가 나타나는 것을 보여주었습니다.
Goldstein(1850-1931)은 광선의 특성을 연구하여 이를 음극선(1876)이라고 불렀습니다. 3년 후, 윌리엄 크룩스(1832-1919)는 음극선의 물질적 성질을 증명하고 이를 특수한 네 번째 상태의 물질인 "복사 물질"이라고 불렀습니다. 그의 증거는 설득력 있고 시각적이었습니다. "크룩스 관"을 사용한 실험은 나중에 모든 물리학 교실에서 시연되었습니다. Crookes 관의 자기장에 의한 음극선의 편향은 학교에서 고전적인 시연이 되었습니다.
그러나 음극선의 전기적 편향에 대한 실험은 그다지 설득력이 없었습니다. Hertz는 그러한 편차를 감지하지 못했고 음극선이 에테르의 진동 과정이라는 결론에 도달했습니다. 음극선을 실험하는 Hertz의 학생 F. Lenard는 1893년에 음극선이 알루미늄 호일로 덮인 창문을 통과하여 창문 뒤 공간에서 빛을 발산한다는 것을 보여주었습니다. Hertz는 1892년에 출판된 그의 마지막 논문을 얇은 금속 몸체를 통과하는 음극선의 통과 현상에 전념했습니다. 그것은 다음과 같은 말로 시작되었습니다.
“음극선은 고체를 통과하는 능력 면에서 빛과 크게 다릅니다.” 금, 은, 백금, 알루미늄 등의 잎을 통과하는 음극선의 통과에 대한 실험 결과를 설명하면서 Hertz는 다음과 같이 지적합니다. 현상의 특별한 차이를 관찰할 수 없습니다. 광선은 잎을 직선으로 통과하지 않고 회절에 의해 산란됩니다. 음극선의 특성은 아직 명확하지 않습니다.
1895년 말에 Würzburg 교수 Wilhelm Conrad Roentgen이 실험한 것은 Crookes, Lenard 및 다른 사람들의 튜브였습니다. 일단 실험이 끝나면 튜브를 검은 판지 덮개로 덮고 조명을 끄었지만 그렇지 않았습니다. 그러나 그는 튜브에 전력을 공급하는 인덕터를 끄면서 튜브 근처에 있는 바륨 신옥사이드에서 스크린의 빛을 발견했습니다. 이러한 상황에 충격을 받은 Roentgen은 화면을 실험하기 시작했습니다. 1895년 12월 28일자 그의 첫 번째 보고서인 "새로운 종류의 광선에 대하여"에서 그는 이러한 첫 번째 실험에 대해 다음과 같이 썼습니다. "이산화황 바륨 백금으로 코팅된 종이 조각이 덮개로 덮인 튜브에 접근했을 때 상당히 단단히 고정된 얇은 검정색 판지로, 방전할 때마다 밝은 빛으로 깜박입니다. 형광을 발하기 시작합니다. 형광은 충분히 어두워지면 볼 수 있으며 종이의 측면이 블루 산화물 바륨으로 코팅되어 있는지 또는 블루 산화물 바륨으로 덮여 있지 않은지 여부에 따라 달라지지 않습니다. 튜브에서 2미터 떨어진 곳에서도 형광이 눈에 띕니다.”
주의 깊게 조사한 결과 뢴트겐은 "태양의 가시광선과 자외선 또는 전기 아크 광선에 투명하지 않은 검은색 판지가 형광을 일으키는 물질에 의해 투과된다는 사실을 발견했습니다." 뢴트겐은 이 "물질, " 그는 다양한 물질에 대해 간단히 "X-선"이라고 불렀습니다. 그는 광선이 종이, 나무, 단단한 고무, 얇은 금속층을 자유롭게 통과하지만 납에 의해 강하게 지연된다는 것을 발견했습니다.
그런 다음 그는 놀라운 경험을 다음과 같이 설명합니다.
"방전관과 스크린 사이에 손을 대면 손 자체의 그림자의 희미한 윤곽선에 뼈의 어두운 그림자가 보입니다." 이것은 인체에 대한 최초의 투시 검사였습니다. Roentgen도 얻었습니다. 최초의 엑스레이 이미지를 손에 적용하여 촬영했습니다.
이 사진들은 큰 인상을 남겼습니다. 발견은 아직 완료되지 않았고 X-ray 진단은 이미 시작되었습니다. 영국의 물리학자 슈스터(Schuster)는 “내 연구실에는 신체의 여러 부위에 바늘이 꽂혀 있다고 의심되는 환자를 데려오는 의사들로 넘쳐났습니다.”라고 썼습니다.
이미 첫 번째 실험 이후 뢴트겐은 X선이 음극선과 다르며 전하를 운반하지 않고 자기장에 의해 편향되지 않고 음극선에 의해 여기된다는 사실을 확고히 확립했습니다." X선은 음극선과 동일하지 않습니다. , 그러나 방전관의 유리벽에 의해 흥분됩니다.”라고 Roentgen은 썼습니다.
그는 또한 유리뿐만 아니라 금속에서도 여기된다는 사실을 확인했습니다.
음극선은 "에테르에서 발생하는 현상"이라는 헤르츠-레나드 가설을 언급한 후 Roentgen은 "우리의 광선에 대해서도 비슷한 것을 말할 수 있다"고 지적합니다. 그러나 그는 광선의 파동 특성을 발견할 수 없었으며 광선은 "지금까지 알려진 자외선, 가시광선, 적외선과 다르게 행동합니다." Roentgen에 따르면 광선의 화학적 및 발광 작용은 자외선과 유사합니다. 그의 첫 번째 메시지에서 그는 나중에 그것이 에테르의 종파일 수 있다는 가정을 남겼다고 말했습니다.
Roentgen의 발견은 과학계에 큰 관심을 불러일으켰습니다. 그의 실험은 전 세계 거의 모든 실험실에서 반복되었습니다. 모스크바에서는 P.N. Lebedev. 상트페테르부르크에서 라디오 발명가 A.S. 포포프는 엑스레이를 실험하고 공개 강연에서 시연하며 다양한 엑스레이 이미지를 얻었습니다. 캠브리지 D.D. Thomson은 즉시 X선의 이온화 효과를 사용하여 가스를 통한 전기 흐름을 연구했습니다. 그의 연구는 전자의 발견으로 이어졌습니다.
제2장 X선 방사선
X선 방사선은 전자기 이온화 방사선으로, 10 -4 ~ 10 3 (10 -12 ~ 10 -5 cm)의 파장 내에서 감마선과 자외선 사이의 스펙트럼 영역을 차지합니다.R. 엘. 파장 λ< 2 условно называются жёсткими, с λ >2 - 부드러움.
2.1 X선 소스
가장 일반적인 엑스레이 소스는 엑스레이 튜브입니다.
X선 튜브는 X선 구조 분석에 사용됩니다.
X선관의 주요 특성은 최대 허용 가속 전압(1~500kV), 전자 전류(0.01mA~1A), 양극에서 소비되는 특정 전력(10~104W/mm2), 총 전력 소비입니다. (0.002W - 60kW) 및 초점 크기(1μm - 10mm). 엑스선관의 효율은 0.1~3%이다.
일부 방사성 동위원소는 X선의 소스 역할도 할 수 있습니다.
수 GeV의 에너지를 갖는 싱크로트론과 전자 저장 링은 10~100 정도의 λ를 갖는 연X선 소스 역할을 할 수 있습니다. 싱크로트론에서 나오는 X선 복사 강도는 이 스펙트럼 영역에서 X선 관의 강도보다 2~3배 정도 높습니다.
X선의 자연적인 광원은 태양과 기타 우주 물체입니다.
2.2 엑스레이의 특성
X선 생성 메커니즘에 따라 스펙트럼은 연속(bremsstrahlung) 또는 선(특성)일 수 있습니다. 연속 X선 스펙트럼은 고속 하전 입자가 표적 원자와 상호 작용할 때 감속한 결과로 방출됩니다. 이 스펙트럼은 표적이 전자로 충격을 받을 때만 상당한 강도에 도달합니다. Bremsstrahlung X선의 강도는 고주파 경계 0까지의 모든 주파수에 걸쳐 분포되며, 여기서 광자 에너지 h 0(h는 플랑크 상수입니다)
선 방사선은 내부 껍질 중 하나에서 전자가 방출되면서 원자가 이온화 된 후에 발생합니다. 이러한 이온화는 전자와 같은 빠른 입자와 원자의 충돌(1차 X선) 또는 원자에 의한 광자 흡수(형광 X선)로 인해 발생할 수 있습니다. 이온화된 원자는 높은 에너지 준위 중 하나의 초기 양자 상태에 있으며 10 -16 -10 -15초 후에 더 낮은 에너지를 갖는 최종 상태로 전환됩니다. 이 경우 원자는 특정 주파수의 광자 형태로 과도한 에너지를 방출할 수 있습니다. 이러한 방사선의 스펙트럼에서 선의 주파수는 각 원소의 원자의 특성이므로 선 X선 스펙트럼을 특성이라고 합니다. 원자 번호 Z에 대한 이 스펙트럼 선의 주파수 의존성은 Moseley의 법칙에 의해 결정됩니다.
모즐리의 법칙, 화학 원소의 특성 X선 방사선의 스펙트럼 선의 주파수를 원자 번호와 연관시키는 법칙입니다. G. Moseley가 실험적으로 확립함
여기서 R은 리드베리 상수입니다.
모즐리의 법칙은 주기율표에서 원소의 올바른 배치에 대한 반박할 수 없는 증거였습니다.
Moseley의 법칙에 따라 X선 특성 스펙트럼은 광학 스펙트럼에 고유한 주기 패턴을 나타내지 않습니다. 이는 특성 X선 스펙트럼에 나타나는 모든 원소 원자의 내부 전자 껍질이 유사한 구조를 가지고 있음을 나타냅니다.
이후의 실험에서는 외부 전자 껍질을 채우는 순서의 변화와 관련된 원소의 전이 그룹과 상대론적 효과로 인해 중원자에 대한 선형 관계에서 약간의 편차가 있음이 밝혀졌습니다. 내부 속도는 빛의 속도와 비슷합니다).
핵 내의 핵자 수(등장성 이동), 외부 전자 껍질의 상태(화학적 이동) 등 다양한 요인에 따라 모슬리 다이어그램의 스펙트럼 선 위치가 약간 변경될 수 있습니다. 이러한 변화를 연구하면 원자에 대한 자세한 정보를 얻을 수 있습니다.
매우 얇은 대상에서 방출되는 Bremsstrahlung X선은 0 근처에서 완전히 편광됩니다. 0이 감소할수록 편광 정도는 감소합니다. 특성 방사선은 일반적으로 편광되지 않습니다.
X선이 물질과 상호 작용하면 광전 효과가 발생할 수 있습니다.
X선이 두께 x의 물질 층을 통과할 때 초기 강도 I 0은 I = I 0 e - μ x 값으로 감소합니다. 여기서 μ는 감쇠 계수입니다. I의 약화는 물질에 의한 X선 광자의 흡수와 산란 중 방향의 변화라는 두 가지 과정으로 인해 발생합니다. 스펙트럼의 장파 영역에서는 X선 흡수가 우세하고, 단파 영역에서는 산란이 우세합니다. Z와 λ가 증가함에 따라 흡수 정도는 급격히 증가합니다. 예를 들어, 하드 엑스레이는 ~ 10cm의 공기층을 자유롭게 통과합니다. 3cm 두께의 알루미늄 판은 λ = 0.027로 X선을 절반으로 감쇠시킵니다. 연X선은 공기 중에 많이 흡수되므로 진공 상태나 흡수력이 약한 가스(예: He)에서만 사용 및 연구가 가능합니다. X선이 흡수되면 물질의 원자가 이온화됩니다.
살아있는 유기체에 대한 X선의 효과는 조직에서 유발되는 이온화에 따라 유익할 수도 해로울 수도 있습니다. X선의 흡수는 λ에 따라 달라지므로 그 강도는 X선의 생물학적 효과를 측정하는 척도가 될 수 없습니다. X선 측정은 X선이 물질에 미치는 영향을 정량적으로 측정하는 데 사용됩니다.
Z와 λ가 큰 영역에서 X선의 산란은 주로 λ의 변화 없이 발생하므로 간섭성 산란(coherent Scattering)이라 하고, Z와 λ가 작은 영역에서는 원칙적으로 증가한다(비간섭 산란). X선의 비간섭성 산란에는 콤프턴(Compton)과 라만(Raman)이라는 두 가지 알려진 유형이 있습니다. 비탄성 미립자 산란의 성질을 갖는 콤프턴 산란에서는 X선 광자에 의해 부분적으로 에너지가 손실되어 반동 전자가 원자 껍질 밖으로 날아갑니다. 이 경우 광자 에너지가 감소하고 방향이 변경됩니다. λ의 변화는 산란 각도에 따라 달라집니다. 가벼운 원자에 고에너지 X선 광자가 라만 산란되는 동안 에너지의 작은 부분이 원자를 이온화하는 데 소비되고 광자의 운동 방향이 변경됩니다. 이러한 광자의 변화는 산란 각도에 의존하지 않습니다.
X선의 굴절률 n은 1과 매우 작은 차이(δ = 1-n ≒ 10 -6 -10 -5)입니다. 매질에서 X선의 위상 속도는 진공에서 빛의 속도보다 빠릅니다. 한 매체에서 다른 매체로 이동할 때 X선의 편향은 매우 작습니다(호의 몇 분). X선이 진공 상태에서 신체 표면에 아주 작은 각도로 떨어지면 완전히 외부로 반사됩니다.
2.3 X선 검출
인간의 눈은 엑스레이에 민감하지 않습니다. 엑스레이
광선은 Ag와 Br의 양이 증가된 특수 X선 사진 필름을 사용하여 기록됩니다. 지역 λ에서<0,5 чувствительность этих плёнок быстро падает и может быть
искусственно повышена плотно прижатым к плёнке флуоресцирующим экраном. В
области λ>5, 일반 포지티브 사진 필름의 감도는 상당히 높으며 그 입자는 X선 필름의 입자보다 훨씬 작기 때문에 해상도가 높아집니다. 수십 및 수백 단위의 λ에서 X선은 광유제의 가장 얇은 표면층에만 작용합니다. 필름의 감도를 높이기 위해 발광 오일로 감광 처리합니다. X선 진단 및 결함 탐지에서 전자사진은 때때로 X선을 기록하는 데 사용됩니다.
이온화 챔버를 사용하여 고강도 X선을 기록할 수 있습니다.
2.4 엑스레이의 사용
엑스레이는 의학에서 엑스레이 진단을 위해 가장 널리 사용됩니다.
X선 구조 분석
엑스레이 현미경
우주에서 나오는 엑스레이는 우주체의 화학적 구성과 우주에서 일어나는 물리적 과정에 대한 정보를 전달합니다. X선 천문학은 우주 X선을 연구합니다.
제3장. 야금학에서의 X선 응용
X선 회절 분석의 주요 작업 중 하나는 재료 또는 재료의 상 구성을 결정하는 것입니다. X선 회절 방법은 직접적이며 신뢰성이 높고 속도가 빠르며 상대적으로 저렴하다는 특징이 있습니다. 이 방법은 많은 양의 물질을 필요로 하지 않으며, 부품을 파괴하지 않고 분석을 수행할 수 있습니다. 정성적 단계 분석의 적용 분야는 연구와 생산 관리 모두에서 매우 다양합니다. 야금생산의 출발물질, 합성제품, 가공의 조성, 열 및 화학열 처리 시 상변화 결과를 확인하고, 각종 코팅, 박막 등을 분석할 수 있습니다.
자체 결정 구조를 갖는 각 단계는 최대 및 그 이하에서 이 단계에만 고유한 평면 간 거리 d/n의 특정 이산 값 세트를 특징으로 합니다. Wulff-Bragg 방정식에서 다음과 같이, 평면 간 거리의 각 값은 특정 각도 θ(주어진 파장 λ에 대해)에서 다결정 샘플의 X선 회절 패턴의 선에 해당합니다. 따라서 X선 회절 패턴의 각 위상에 대한 특정 평면간 거리 세트는 특정 선 시스템(회절 최대값)에 해당합니다. X선 회절 패턴에서 이들 선의 상대적 강도는 주로 상의 구조에 따라 달라집니다. 따라서 X선 이미지에서 선의 위치(각도 θ)를 결정하고 X선 이미지가 촬영된 방사선의 파장을 알면 평면간 거리 d/의 값을 결정할 수 있습니다. n Wulff-Bragg 공식을 사용하여:
/n = λ/(2sin θ). (1)
연구 중인 물질에 대한 d/n 세트를 결정하고 이를 순수 물질 및 다양한 화합물에 대해 이전에 알려진 d/n 데이터와 비교함으로써 주어진 물질을 구성하는 상을 결정하는 것이 가능합니다. 결정되는 것은 화학적 조성이 아니라 상(phase)이라는 점을 강조해야 하지만, 특정 상의 원소 조성에 대한 추가 데이터가 존재하는 경우 화학적 조성이 때때로 추론될 수 있습니다. 연구 대상 물질의 화학적 조성을 알고 있으면 정성적 위상 분석 작업이 크게 단순화됩니다. 왜냐하면 주어진 경우에 가능한 위상에 대해 예비 가정을 할 수 있기 때문입니다.
위상 분석에서 가장 중요한 것은 d/n 및 선 강도를 정확하게 측정하는 것입니다. 원칙적으로 회절계를 사용하면 더 쉽게 달성할 수 있지만, 정성 분석을 위한 광분석법은 주로 감도(샘플에서 소량의 위상 존재를 감지하는 능력)와 분석의 단순성 측면에서 몇 가지 장점이 있습니다. 실험적 기술.
X선 회절 패턴에서 d/n 계산은 Wulff-Bragg 방정식을 사용하여 수행됩니다.
이 방정식에서 λ 값은 일반적으로 λ α 평균 K-계열로 사용됩니다.
λ α av = (2λ α1 + λ α2) /3 (2)
때때로 선 Kα1이 사용됩니다. X-ray 사진의 모든 라인에 대한 회절 각도 θ를 결정하면 방정식 (1)을 사용하여 d/n을 계산하고 β-라인을 분리할 수 있습니다((β-선)에 대한 필터가 없는 경우).
3.1 결정 구조 결함 분석
모든 실제 단결정, 특히 다결정 재료에는 특정 구조적 결함(점 결함, 전위, 다양한 유형의 인터페이스, 미세 및 거대 응력)이 포함되어 있으며 이는 구조에 민감한 모든 특성 및 프로세스에 매우 큰 영향을 미칩니다.
구조적 결함은 다양한 성질의 결정 격자에 교란을 일으키고 결과적으로 회절 패턴의 다양한 유형의 변화를 유발합니다. 원자 간 및 평면 간 거리의 변화는 회절 최대값의 이동을 유발하고 미세 응력 및 하부 구조 분산은 회절 최대값의 확대로 이어집니다. 격자 미세 왜곡은 이러한 최대값의 강도 변화로 이어지며, 전위의 존재는 X선 통과 중에 변칙 현상을 일으키고 결과적으로 X선 지형도와 대조적으로 국부적 불균일성을 유발합니다.
결과적으로 X선 회절 분석은 구조적 결함, 유형 및 농도, 분포 특성을 연구하는 데 가장 유용한 방법 중 하나입니다.
고정식 회절계에서 구현되는 기존의 직접 X선 회절 방법은 설계 기능으로 인해 부품이나 물체에서 잘라낸 작은 샘플에서만 응력과 변형률을 정량적으로 측정할 수 있습니다.
따라서 현재 고정식에서 휴대용 소형 X선 회절계로 전환되고 있으며, 이는 제조 및 작동 단계에서 파손되지 않고 부품이나 물체의 재료에 대한 응력을 평가할 수 있습니다.
DRP * 1 시리즈의 휴대용 X선 회절계를 사용하면 파손 없이 대형 부품, 제품 및 구조물의 잔류 응력과 유효 응력을 모니터링할 수 있습니다.
Windows 환경의 프로그램을 사용하면 "sin 2 ψ" 방법을 사용하여 실시간으로 응력을 확인할 수 있을 뿐만 아니라 상 구성 및 질감의 변화도 모니터링할 수 있습니다. 선형 좌표 검출기는 회절 각도 2θ = 43°에서 동시 등록을 제공합니다. 높은 광도와 낮은 전력(5W)을 갖춘 "Fox" 유형의 소형 X선관은 조사 영역에서 25cm 거리에서 방사선 수준이 다음과 동일한 장치의 방사선학적 안전을 보장합니다. 자연 배경 수준. DRP 시리즈의 장치는 이러한 기술 작업을 최적화하기 위해 절단, 연삭, 열처리, 용접, 표면 경화 중 금속 성형의 다양한 단계에서 응력을 결정하는 데 사용됩니다. 작동 중 특히 중요한 제품 및 구조물에서 유도된 잔류 압축 응력 수준의 저하를 모니터링하면 제품이 파괴되기 전에 서비스를 중단하여 가능한 사고와 재해를 예방할 수 있습니다.
3.2 스펙트럼 분석
물질의 원자 결정 구조 및 상 조성을 결정하는 것과 함께, 물질의 완전한 특성을 파악하려면 화학적 조성을 결정하는 것이 필요합니다.
점점 더 다양한 소위 스펙트럼 분석의 도구적 방법이 이러한 목적을 위해 실제로 사용됩니다. 그들 각각은 고유한 장점과 응용 프로그램을 가지고 있습니다.
많은 경우 중요한 요구 사항 중 하나는 사용된 방법이 분석 대상의 안전을 보장한다는 것입니다. 이 섹션에서 논의되는 것은 바로 이러한 분석 방법입니다. 이 섹션에 설명된 분석 방법을 선택하는 다음 기준은 해당 지역성입니다.
형광 X선 스펙트럼 분석 방법은 상당히 단단한 X선 방사선(X선관에서 나온)이 분석 대상에 침투하여 약 수 마이크로미터 두께의 층에 침투하는 것을 기반으로 합니다. 물체에 나타나는 특징적인 X선 방사선을 통해 물체의 화학적 구성에 대한 평균 데이터를 얻을 수 있습니다.
물질의 원소 조성을 결정하기 위해 X선 튜브의 양극에 배치되고 전자 충격을 받은 샘플의 특성 X선 방사선 스펙트럼 분석(방출 방법 또는 X선관이나 기타 광원에서 나오는 단단한 X선으로 조사된 시료의 2차(형광) X선 방사선 스펙트럼 - 형광법.
방출 방법의 단점은 첫째로 X선관의 양극에 시료를 놓은 다음 진공 펌프로 펌핑해야 한다는 것입니다. 분명히 이 방법은 가용성 및 휘발성 물질에는 적합하지 않습니다. 두 번째 단점은 내화물도 전자 충격에 의해 손상된다는 사실과 관련이 있습니다. 형광법은 이러한 단점이 없으므로 적용 범위가 훨씬 넓습니다. 형광법의 장점은 Bremsstrahlung 방사선이 없다는 것인데, 이는 분석의 감도를 향상시킵니다. 측정된 파장과 화학 원소의 스펙트럼 선 표를 비교하는 것이 정성 분석의 기초가 되며, 시료 물질을 구성하는 다양한 원소의 스펙트럼 선 강도의 상대값이 정량 분석의 기초가 됩니다. 특성 X선 방사선의 여기 메커니즘을 조사한 결과 하나 또는 다른 계열(K 또는 L, M 등)의 방사선이 동시에 발생하고 계열 내 선 강도 비율이 항상 일정하다는 것이 분명합니다. . 따라서 하나 또는 다른 요소의 존재는 개별 라인이 아니라 일련의 라인 전체에 의해 설정됩니다(주어진 요소의 내용을 고려하여 가장 약한 요소 제외). 상대적으로 가벼운 요소의 경우 K 시리즈 라인 분석이 사용되며 무거운 요소의 경우 L 시리즈 라인 분석이 사용됩니다. 다양한 조건(사용된 장비 및 분석 대상 요소에 따라 다름)에서는 특성 스펙트럼의 다양한 영역이 가장 편리할 수 있습니다.
X선 스펙트럼 분석의 주요 특징은 다음과 같습니다.
중원소에 대한 X선 특성 스펙트럼의 단순성(광학 스펙트럼과 비교)으로 인해 분석이 단순화됩니다(선 수가 적고 상대 배열의 유사성, 서수가 증가하면 스펙트럼이 자연스럽게 이동함). 단파 영역에 대한 정량 분석의 비교 단순성).
분석 중인 원소의 원자 상태(자유 또는 화합물 상태)로부터 파장의 독립성. 이는 특징적인 X 선 방사선의 출현이 내부 전자 수준의 여기와 관련되어 있으며 대부분의 경우 원자의 이온화 정도에 따라 실제로 변하지 않는다는 사실 때문입니다.
외부 껍질의 전자 구조의 유사성으로 인해 광학 범위에서 스펙트럼의 작은 차이가 있고 화학적 특성이 거의 다르지 않은 희토류 및 기타 요소를 분석에서 분리할 수 있는 능력입니다.
X선 형광 분광법은 “비파괴” 방식이므로 얇은 금속 시트, 호일 등 얇은 시료를 분석할 때 기존 광학 분광법에 비해 장점이 있습니다.
X선 형광 분광계는 결정된 값의 1% 미만의 오류, 감도 임계값으로 원소(Na 또는 Mg에서 U까지)의 신속한 정량 분석을 제공하는 다중 채널 분광계 또는 정량계를 포함하여 야금 기업에서 특히 널리 사용됩니다. 10 -3 ... 10 -4% .
엑스레이 빔
X선 방사선의 스펙트럼 구성을 결정하는 방법
분광계는 결정 회절형과 무결정형의 두 가지 유형으로 구분됩니다.
자연 회절 격자(결정)를 사용하여 X선을 스펙트럼으로 분해하는 것은 본질적으로 유리에 주기선 형태의 인공 회절 격자를 사용하여 일반 광선의 스펙트럼을 얻는 것과 유사합니다. 회절 최대값의 형성 조건은 거리 d hkl만큼 떨어진 평행 원자 평면 시스템의 "반사" 조건으로 쓸 수 있습니다.
정성 분석을 수행할 때, 한 선(보통 특정 결정 분석기에 적합한 스펙트럼 계열 중 가장 강렬한 선)으로 샘플 내 특정 원소의 존재를 판단할 수 있습니다. 결정 회절 분광계의 분해능은 주기율표에서 인접한 위치에 있는 짝수 원소의 특성선을 분리하는 데 충분합니다. 그러나 우리는 또한 서로 다른 요소의 서로 다른 선의 겹침과 서로 다른 순서의 반사의 겹침도 고려해야 합니다. 분석 라인을 선택할 때 이러한 상황을 고려해야 합니다. 동시에 장치의 해상도를 향상시킬 수 있는 가능성도 활용해야 합니다.
결론
따라서 X선은 파장이 10 5 - 10 2 nm인 눈에 보이지 않는 전자기 방사선입니다. X선은 가시광선에 불투명한 일부 물질을 투과할 수 있습니다. 물질 내에서 빠른 전자가 감속하는 동안(연속 스펙트럼), 그리고 원자의 외부 전자 껍질에서 내부 전자 껍질로 전자가 전이하는 동안(선 스펙트럼) 방출됩니다. X선 방사선원은 X선관, 일부 방사성 동위원소, 가속기 및 전자 저장 장치(싱크로트론 방사선)입니다. 수신기 - 사진 필름, 형광 스크린, 핵 방사선 검출기. X선은 X선 회절 분석, 의학, 결함 탐지, X선 스펙트럼 분석 등에 사용됩니다.
V. Roentgen 발견의 긍정적인 측면을 고려한 후에는 유해한 생물학적 효과에 주목할 필요가 있습니다. X선 방사선은 심각한 일광화상(홍반)과 같은 증상을 유발할 수 있지만 피부에 더 깊고 영구적인 손상을 동반하는 것으로 밝혀졌습니다. 나타나는 궤양은 종종 암으로 변합니다. 많은 경우 손가락이나 손을 절단해야 했습니다. 사망자도 발생했습니다.
노출 시간과 선량을 줄이고, 차폐(예: 납)와 원격 제어 장치를 사용하면 피부 손상을 피할 수 있는 것으로 밝혀졌습니다. 그러나 X-선 조사의 다른 장기적인 결과가 점차 나타나게 되었고, 이는 실험 동물에서 확인되고 연구되었습니다. X선 및 기타 전리 방사선(예: 방사성 물질에서 방출되는 감마선)으로 인한 영향은 다음과 같습니다.
) 비교적 적은 양의 방사선 조사 후 혈액 조성의 일시적인 변화;
) 장기간 과도한 방사선 조사 후 혈액 조성의 돌이킬 수 없는 변화(용혈성 빈혈);
) 암 발병률 증가(백혈병 포함);
) 더 빠른 노화와 더 빠른 사망;
) 백내장의 발생.
X선 방사선이 인체에 미치는 생물학적 영향은 방사선량 수준과 신체의 어느 기관이 방사선에 노출되었는지에 따라 결정됩니다.
X선 방사선이 인체에 미치는 영향에 대한 지식이 축적됨에 따라 다양한 참고 간행물에 게시된 허용 방사선량에 대한 국내 및 국제 표준이 개발되었습니다.
X선 방사선의 유해한 영향을 방지하기 위해 다음과 같은 제어 방법이 사용됩니다.
) 적절한 장비의 가용성
) 안전 규정 준수 여부를 모니터링하고,
) 장비의 올바른 사용.
사용된 소스 목록
1) Blokhin M.A., X선 물리학, 2판, M., 1957;
) Blokhin M.A., X선 스펙트럼 연구 방법, M., 1959;
) 엑스레이. 앉았다. 편집자 엄마. Blokhina, 당. 그와 함께. 및 영어, M., 1960;
) Kharaja F., X선 기술 일반 과정, 3판, M. - L., 1966;
) Mirkin L.I., 다결정의 X선 구조 분석 핸드북, M., 1961;
) Vainshtein E.E., Kahana M.M., X선 분광법에 대한 참조 표, M., 1953.
) 엑스레이 및 전자 광학 분석. Gorelik S.S., Skakov Yu.A., Rastorguev L.N.: 교과서. 대학 매뉴얼입니다. - 4판. 추가하다. 그리고 재 작업했습니다. - M .: "MISiS", 2002. - 360p.
응용
부록 1
엑스레이 튜브의 일반 모습
부록 2
구조 분석을 위한 X선관 다이어그램
구조 분석용 X선관 다이어그램: 1 - 금속 양극 컵(보통 접지됨); 2 - X선 방출을 위한 베릴륨 창; 3 - 열이온 음극; 4 - 유리 플라스크, 튜브의 양극 부분을 음극에서 분리합니다. 5 - 필라멘트 전압과 높은 (애노드에 상대적인) 전압이 공급되는 음극 단자. 6 - 정전기 전자 포커싱 시스템; 7 - 양극(양극 방지); 8 - 양극 컵을 냉각시키는 흐르는 물의 입구 및 출구용 파이프.
부록 3
모즐리 다이어그램
특성 X선 방사선의 K-, L- 및 M-계열에 대한 모즐리 다이어그램. 가로축은 요소 Z의 일련번호를 나타내고, 세로축은 ( 와 함께- 빛의 속도).
부록 4
이온화 챔버.
그림 1. 원통형 이온화 챔버의 단면: 1 - 음극 역할을 하는 원통형 챔버 본체; 2 - 양극 역할을 하는 원통형 막대; 3 - 절연체.
쌀. 2. 현재 이온화 챔버를 켜기 위한 회로도: V - 챔버 전극의 전압; G - 이온화 전류를 측정하는 검류계.
쌀. 3. 이온화실의 전류-전압 특성.
쌀. 4. 펄스 이온화 챔버의 연결 다이어그램: C - 수집 전극의 용량; R - 저항.
부록 5
섬광 카운터.
섬광 카운터 회로: 광양자(광자)가 광음극에서 전자를 "녹아웃"시킵니다. 다이노드에서 다이노드로 이동하면 전자 사태가 증가합니다.
부록 6
가이거-뮐러 계수기.
쌀. 1. 유리 가이거-뮐러 계수기의 다이어그램: 1 - 밀봉된 유리관; 2 - 음극(스테인리스 스틸 튜브 위의 얇은 구리 층) 3 - 음극 출력; 4 - 양극(얇게 늘어난 실).
쌀. 2. 가이거-뮐러 계수기 연결을 위한 회로도.
쌀. 3. 가이거-뮐러 계수기의 계수 특성.
부록 7
비례 카운터.
비례 카운터 구성: a - 전자 드리프트 영역; b - 가스 강화 영역.
부록 8
반도체 검출기
반도체 검출기; 민감한 영역은 음영으로 강조 표시됩니다. n - 전자 전도성이 있는 반도체 영역, p - 정공 전도성이 있음, i - 고유 전도성이 있음 a - 실리콘 표면 장벽 검출기; b - 드리프트 게르마늄-리튬 평면 검출기; c - 게르마늄-리튬 동축 검출기.
