Як позначається вуглець у хімії. Що таке вуглець? Опис, властивості та формула вуглецю

Роздільна здатність(дозволяюча сила) оптичних приладівхарактеризує здатність цих приладів давати роздільні зображення двох близьких один до одного точок об'єкта. Найменша лінійна або кутова відстань між двома точками, починаючи з якої їх зображення зливаються, називається лінійною або кутовою межею роздільної здатності. Зворотна величина зазвичай служить кількостей. мірою роздільної здатності. Внаслідок дифракції світла на краях оптичних деталей навіть в ідеальній оптичній системі (тобто безабераційної; див. Аберації оптичних систем) зображення точки є не крапка, а кружок з центральною світлою плямою, оточеною кільцями (поперемінно темними і світлими в монохроматичному світлі). райдужно забарвленими - у білому світлі). Теорія дифракції дозволяє обчислити найменшу відстань, що дозволяється системою, якщо відомо, за яких розподілах освітленості приймач (очей, фотошар) сприймає зображення окремо. Відповідно до Релею (1879), зображення двох точок однакової яскравості ще можна побачити окремо, якщо центр дифракційного плями кожного їх перетинається краєм 1-го темного кільця іншого (рис.). У випадку точок, що самосвітяться, що випускають некогерентні промені, при виконанні цього критерію Релея найменша освітленість між зображеннями точок, що дозволяються, складе 74% свого максимального значення, а кутова відстань між центрами дифракційних плям (максимумами освітленості) Δφ = 1,21 λ/D де λ - довжина хвилі світла, D - діаметр вхідної зіниці оптичної системи(Див. Діафрагма в оптиці). Якщо f – фокусна відстань оптичної системи, то лінійна величинарелеївської межі дозволу σ = 1,21 f/D. Межу роздільної здатності телескопів і зорових труб виражають у кутових секундах (див. Роздільна сила телескопа); для довжини хвилі λ ~ 560 нм, що відповідає максимальній чутливості людського ока, він дорівнює α" = 140/D (D в мм). Для фотооб'єктивів роздільна здатність зазвичай визначають як максимальна кількістьроздільно видимих ​​ліній на 1 мм зображення стандартного тест-об'єкта (див. Світу) і обчислюють за формулою N = 1470ε, де ε - відносний отвір об'єктива (див. також Роздільна здатність системи, що фотографує; про роздільну здатність мікроскопів див. в ст. Мікроскоп) . Наведені співвідношення справедливі лише точок, що є осі ідеальної оптичної системи. Наявність аберацій та похибок виготовлення збільшує розміри дифракційних плям і знижує роздільну здатність реальних системяка, крім того, зменшується в міру віддалення від центру поля зору. Роздільна здатність оптичного приладу R оп, до складу якого входять оптична система з роздільною здатністю R oc і приймач світла (фотошар, катод електроннооптичного перетворювача тощо) з роздільною здатністю R п, визначається наближеною формулою 1/R оп = 1/R oc + 1/R п; з неї слід, що доцільно використовувати лише поєднання, в яких R ос та R п - величини одного порядку. Роздільна здатність приладу може бути оцінена за його апаратною функцією, що відображає всі фактори, що впливають на якість зображення (дифракцію, аберації тощо). Поряд з оцінкою якості зображення за роздільною здатністю широко поширений метод його оцінки за допомогою частотно-контрастної характеристики. Про роздільну здатність спектральних приладів див. Спектральні прилади.

Розподіл освітленості Е у зображенні двох точкових джерел світла, розташованих так, що кутова відстань Δφ між максимумами освітленості дорівнює кутовий величиніΔθ радіуса центральної дифракційної плями (Δφ = Δθ - умова Релея).

Літ.:Тудоровський А. І., Теорія оптичних приладів, 2 видавництва, ч. 1, М. - Л., 1948; Ландсберг Р. С., Оптика, 4 видавництва, М., 1957 ( Загальний курсфізики, т. 3); Волосов Д. С., Фотографічна оптика, М., 1971.

Стаття про слово Роздільна здатність (в оптиці)у Великій Радянської Енциклопедіїбула прочитана 16229 разів

Роздільна здатність оптичних приладів, характеризує здатність давати роздільні зображення двох близьких один до одного точок об'єкта. Найменша лінійна або кутова відстань між двома точками, починаючи з якої їх зображення зливаються, називається лінійною або кутовою межею роздільної здатності. Будь-яка система має обмежений отвір, що обгинається сферичною хвилею, що виходить з об'єкта, викликаючи дифракцію. Внаслідок дифракції світла на краях оптичних деталей навіть в ідеальній оптичній системі зображення точки є не крапка, а кружок з центральною світлою плямою, оточеною кільцями (поперемінно темними та світлими) монохроматичному світлі, райдужно забарвленими - у білому світлі). Центральний максимум відокремлений абсолютним мінімумом від інших, менш інтенсивних максимумів. Ці максимуми більш високих порядків не мають істотного впливу на дифракційну картину. Якість зображення оптичної системи залежить від ширини цього максимуму, тобто від відстані, де знаходиться перший абсолютний мінімум від центру дифракційної фігури. Чим менше площамаксимуму, тим краща якістьзображення. Ширина центрального максимуму є функцією апертурного кута із боку зображення та довжини хвилі світла. Чим менший апертурний кут і чим більше довжинахвилі, тим більше ширше.

Фактори роздільної здатності ока можна розділити на «нервові», до яких відносяться способи переробки сигналу в сітківці і лежачих вище відділах зорового аналізатора, і на оптичні. Це в першу чергу дифракція на райдужці, власні аберації ока, розсіювання світла на поверхнях очних середовищ, вплив нерівностей рогівки, децентрованості оптичної системи ока, неправильного фокусування, контрастність об'єктів. різних умовахзорової роботи ці чинники впливають по-різному. Так, при денному зорі внаслідок малого розміру зіниці збільшується вплив дифракції, аберації ж позначаються менше, і зовсім не впливає на сітківки відхилення периферичної зони рогівки від правильної форми. При нічному зорі, коли зіниця розширена і працює не тільки центральна, а й периферична зона рогівки, основне зниження якості зображення та роздільної здатності обумовлено неправильною формоюрогівки та розсіюванням світла на очних середовищах.

Утворення зображення на сітківці з погляду хвильової природисвітла.

В оці, так само як і в більшості інших оптичних систем, сферична хвиля, що падає від об'єкта, обмежується круглою апертурною діафрагмою - зіницею ока, від діаметра якої і залежить ширина центрального максимуму. Дифракційна фігура від круглого отвору є дифракційним кружком. Центральний максимум, який сприймається як "зображення" точки, має в цьому випадку радіус:

Так як цей радіус залежить від довжини хвилі, то величина центрального максимуму та радіус бічного максимуму неоднакові для різних кольорів. Тому зображення крапки у білому світлі буває забарвленим. Наявність в оптичній системі ока досить великих аберацій призводить до перерозподілу освітленості в дифракційній фігурі – освітленість у центральному максимумі зменшується, а в дифракційних кільцях зростає. Діаметр центрального максимуму при цьому залишається незмінним, а в бічних більшою чи меншою мірою змінюється. Людське окоявляє собою біологічну оптичну систему, що характеризується певним дозволом, тобто найменшою відстанню між елементами об'єкта, що спостерігається (сприймаються як точки або лінії), при якому вони ще можуть бути відмінні один від одного. Для нормального ока при віддаленні від об'єкта т. зв. відстань найкращого бачення (D = 250 мм), середньостатистичний нормальний дозвіл становить 0,176 мм.

Оптичний та електронний мікроскопи.Електронний мікроскопі його окремі елементиза своїм призначенням подібні до оптичного. В оптичному мікроскопі носієм інформації про предмет є фотон, світло. Джерелом світла зазвичай є лампа розжарювання. Після взаємодії з предметом (поглинання, розсіювання, дифракція) потік фотонів перетворюється та містить інформацію про предмет. Потік фотонів формується за допомогою оптичних пристроїв, в основному лінз: конденсора , об'єктиву , окуляра , Зображення реєструється оком (або фотопластинкою, фотолюмінесцентним екраном тощо).

В електронному мікроскопі носієм інформації про предмет є електрон, а джерелом електронів - катод, що підігрівається. . Прискорення електронів та утворення пучка здійснюють фокусуючим електродом та анодом - системою, яка називається електронною гарматою . Після взаємодії з предметом (переважно розсіювання) потік електронів перетворюється і містить інформацію про предмет. Формування потоку електронів відбувається під впливом електричного поля(система електродів та конденсаторів) та магнітного (система котушок зі струмом). Ці системи називають електронними лінзами за аналогією з оптичними лінзами, які формують світловий потік. (конденсорна; електронна, що служить об'єктивом, проекційна). Зображення реєструється на чутливій до електронів фотопластинці або катодолюмінесцентному екрані .

Основні максимуми попарно симетрично розташовуються, щодо центрального і до певної міри дублюють один одного. Сукупність максимумів, розташованих з одного боку від центру, разом із центральним достатня, щоб передати інформацію про предмет. Отже, екранування променів, що від максимумів, розташованих з іншого боку від центру, лише зменшить яскравість зображення предмета.

Як видно з формули (де А - числова апертура; n - показник заломлення середовища, що знаходиться між предметом і лінзою об'єктива), один із способів зменшення межі роздільної здатності мікроскопа - використання світла з меншою довжиною хвилі. Числова апертура може бути збільшена за допомогою спеціальної рідкого середовища- імерсії - у просторі між об'єктивом та покривним склом мікроскопа. Окуляр зовсім не впливає на роздільну здатність мікроскопа, він тільки створює збільшене зображення об'єктива.

Спектральний аналіз - сукупність методів якісного та кількісного визначенняскладу об'єкта, заснована на вивченні спектрів взаємодії матерії з випромінюванням, включаючи спектри електромагнітного випромінювання, акустичних хвиль, розподілу по масам та енергіям елементарних частинокта ін. Залежно від цілей аналізу та типів спектрів виділяють кілька методів спектрального аналізу. Атомний та молекулярний спектральні аналізидозволяють визначати елементний та молекулярний склад речовини, відповідно. Мас-спектрометричний аналіз здійснюється за спектрами мас атомарних або молекулярних іонів і дозволяє визначати ізотопний склад об'єкта.

Поляризація світла - явище особливого видозміни природних світлових променів, що виходять від звичайного джерела світла, при якому промені набувають як би різних властивостей різним напрямкам, перпендикулярним до напрямку променя; така властивість променів може бути викликана в самому джерелі світла, якщо поставити останній у деякі певні умовиАле воно може бути штучно надано і променям, що вийшли з джерела світла в природному їх стані.
Світло, в якому напрями коливань світлового вектора якимось чином упорядковані, називається поляризованим. Так, якщо в результаті якихось зовнішніх впливівз'являється переважний напрям коливань вектора Е, то маємо справу з частково поляризованим світлом. Світло, в якому вектор Е коливається тільки в одному напрямку, перпендикулярному до променя, називається плоско поляризованим.
Подвійне променезаломлення, являють собою волокнисті об'єкти, що мають єдину оптичну віссю. Хоча це надто спрощує стан речей, при проведенні дуже багатьох біологічних дослідженьзручно прийняти, що довга вісь волокна збігається з оптичною віссю структури.
У поляризаційних пристроях - поляризаторах для одержання повністю або частково поляризованого світлавикористовується одне з трьох фізичних явищ: поляризація при відображенні світла або заломленні світла на межі розділу двох прозорих середовищ; лінійний дихроїзм; подвійне променезаломлення.

При побудові зображень у геометричній оптиці виходять із наступних наближень:1. Світло в однорідному "середовищі поширюється прямолінійно (тобто явищами дифракції нехтують). 2. Окремі промені поширюються незалежно один від одного (тобто інтерференцією променів нехтують). показником заломлення п" на межі розділу виконується співвідношення ti sin i = п" sin т між кутом падіння i та кутом заломлення м. Відображення розглядається як окремий випадокзаломлення назад у першу середу і перебіг променів визначається простою підстановкою отримані з волокна заломлення. Часткове відображення променів при заломленні та часткове поглинання їх при відображенні не враховуються. Для простоти розрахунок ведеться лише променів, що падають і відбиваються під настільки малими кутами, що їм можна скористатися наближеними співвідношеннями: sin а « tg а » а.
Центрованою оптичною системою називається система, центри всіх поверхонь якої розташовуються на одній прямій. Ця пряма називається оптичної осі системи. Розглянемо заломлення параксіальних променів (тобто променів, що проходять нескінченно близько біля оптичної осі) однією сферичною поверхнею. У разі коли є одна сферична поверхня, оптичною віссю може бути будь-яка пряма, що проходить.
Оптичні волокна широко використовуються для освітлення. Вони використовуються як світловоди в медичних та інших цілях, де яскраве світло необхідно доставити в важкодоступну зонучерез центр поверхні.
Ендоскоп - група оптичних приладів різного призначення. Розрізняють медичні та технічні ендоскопи. Технічні ендоскопи використовуються для огляду важкодоступних порожнин машин та обладнання. технічне обслуговуваннята оцінки працездатності (лопатки турбін, циліндри двигунів внутрішнього згоряння, оцінка стану трубопроводів і т.д.), крім того, технічні ендоскопи використовуються в системах безпеки для огляду прихованих порожнин (у тому числі для огляду бензобаків на митниці). Технічні ендоскопи в СРСР випускалися в Харкові. Медичні ендоскопи використовуються в медицині для дослідження та лікування порожніх. внутрішніх органівлюдини (стравохід, шлунок, бронхи, сечівник, сечовий міхур, жіночі репродуктивні органи, нирки, органи слуху), а також черевної та інших порожнин тіла.

Аберації оптичних систем(Лат. - Відхилення) - Спотворення, похибки зображення, викликані недосконалістю оптичної системи. Абераціям різною мірою схильні будь-які об'єктиви, навіть найдорожчі. Вважається, що чим більший діапазон фокусних відстаней об'єктива, тим вищий рівень його аберацій. Сферична аберація- аберація оптичних систем; порушення гомоцентричності пучків променів від точкового джерела, що пройшли через оптичну систему без порушення симетрії будови цих пучків (на відміну коми та астигматизму). Відстань δs"по оптичній осі між точками сходу нульових і крайніх променів називається поздовжньою сферичною аберацією.Діаметр δ" кружка (диска) розсіювання при цьому визначається за формулою

Де2 h 1 – діаметр отвору системи; a"- Відстань від системи до точки зображення; δs"- Поздовжня аберація.Для об'єктів розташованих в нескінченності, де f"- Задня фокусна відстань. Для наочності сферичну аберацію, як правило, представляють не тільки у вигляді таблиць, але і графічно. Світлові промені, що проходять крізь лінзу поблизу оптичної осі (ближче до центру), фокусується в області Удалі від лінзи. Світлові промені, що проходять крізь крайові зонилінзи, фокусуються в області А, ближче до лінзи. Таким чином, виходить, що краї лінзи мають більш коротку фокусну відстань, ніж це Хроматичні аберації (ХА) - явище викликане дисперсією світла, що проходить через об'єктив, тобто. розкладанням променя світла на складові. Промені з різною довжиноюхвилі (різного кольору) переломлюються під різними кутамитому з білого пучка утворюється веселка.нтр. Хроматичні аберації призводять до зниження чіткості зображення та появи кольорової «бахроми», особливо на контрастних об'єктах. Астигматизм(Від грец. а - негативна часткаі stigme - точка), недолік оптичної системи, що виходить внаслідок неоднакової кривизни оптичної поверхні в різних площинах перерізу світлового пучка, що падає на неї. Сферична хвильова поверхня після проходження оптичної системи деформується та перестає бути сферичною. Астигматизм(Медицина) - дефект зору, пов'язаний з порушенням форми кришталика, рогівки або ока в результаті чого людина втрачає здатність до чіткого бачення. Оптичними лінзами сферичної форми дефект компенсується в повному обсязі. Якщо астигматизм не лікувати, він може призвести до косоокості та різкого падіння зору. Без корекції астигматизм може викликати головний біль і різь в очах. Тому дуже важливо регулярно відвідувати лікаря-офтальмолога. Циліндричні лінзи формою нагадують автомобільну шину, викривлену в одному напрямку більше, ніж в іншому Світлова мікроскопіяґрунтується на законах геометричної оптикиі хвильової теоріїосвіти зображення, як освітлення використовуються природний або штучні джереласвітла. Класичний мікроскоп є штативом з рухомим тубусодержателем, освітлювачем і предметним столиком. Прикріплений до них тубус (порожниста трубка) оснащений системою лінз. До предметного столика знизу прикріплено дзеркало. Змінюючи положення освітлювача, дзеркала та робочої поверхні предметного столика за допомогою спеціальних вентилів, можна досягти точного фокусування світлових променів на об'єкті, що досліджується, і появи чіткого зображення в об'єктиві. На нижньому кінці тубуса є 2-3 рухомі об'єктиви з різним ступенемзбільшення, на верхньому кінці – окуляр. Світлова мікроскопія поділяється на фазовоконтрастну, інтерференційну, поляризаційну, люмінесцентну, інфрачервону, стереоскопічну та заснована на використанні різних властивостейсвітла та досліджуваного об'єкта

Сонячне випромінювання (радіація) -електромагнітне та корпускулярне випромінюванняСонце. Спектральний діапазонЕлектромагнітне випромінювання Сонця дуже широке - від радіохвиль до рентгенівських променів - проте максимум його інтенсивності припадає на видиму (жовто-зелену) частину спектра. Сонячне випромінюваннядійшовши до Землі проходить найсуворіше чищення в шарах земної атмосфери. Атмосфера Землі починає знищувати жорсткі ультрафіолетові та рентгенівське промінняна висоті 350 км. На такій же висоті відбиваються довгі радіохвилі. М'яке ультрафіолетове випромінювання поглинається на висоті 30-35 км, де відбувається утворення озону. Залишкове випромінювання, що дійшло до поверхні земельного покриву, поглинається морями і океанами, а також сушею. Сонячна постійна– це кількість сонячної енергії, що припадає на поверхню площею в квадратний метрта розгорнуту перпендикулярно сонячним променямна межі земної атмосфери. Інфрачервоне випромінювання- електромагнітне випромінювання, що займає спектральну область між червоним кінцем видимого світла (з довжиною хвилі λ = 0,74 мкм) та мікрохвильовим випромінюванням (λ ~ 1-2 мм). Інфрачервоне випромінюваннятакож називають "тепловим" випромінюванням, так як інфрачервоне випромінювання від нагрітих предметів сприймається шкірою людини як відчуття тепла. Інфрачервоні променізастосовуються у фізіотерапії. Проникнення інфрачервоних хвильу глибину тіла (до 7 см) прогріває тканини, органи, м'язи, кістки та суглоби та прискорює потік крові та лімфи. Інфрачервоне випромінювання також дозволяє послабити дію отрутохімікатів, g-випромінювання, сприяючи підвищенню неспецифічного імунітету. ІЧ-промені підсушують шкіру, тому можуть використовуватися для лікування деяких шкірних захворювань або опіків. Ультрафіолетове випромінювання- електромагнітне випромінювання, що займає діапазон між фіолетовим кордоном видимого випромінюванняі рентгенівським випромінюванням(380 - 10 нм, 7,9 · 1014 - 3 · 1016 Герц). Властивості: Висока хімічна активність, Невидимо, велика проникаюча здатність, вбиває мікроорганізми, в невеликих дозах благотворно впливає на організм людини (загар), але у великих дозах надає негативний біологічний вплив: зміни у розвитку клітин та обміні речовин, дія на очі. Застосування ультрафіолетового випромінюванняв медицині пов'язано з тим, що воно має бактерицидну, мутагенну, терапевтичну (лікувальну), антимітотичну та профілактичну дію, дезінфекцію; лазерна біомедицина. Дефіцит ультрафіолетових променівведе до авітамінозу, зниження імунітету, слабкої роботи нервової системи, появі психічної нестійкості. Ультрафіолетове випромінювання істотно впливає на фосфорно-кальцієвий обмін, стимулює утворення вітаміну D і покращує всі метаболічні процеси в організмі.

Теплове випромінюванняабо випромінювання - передача енергії від одних тіл до інших у вигляді електромагнітних хвильза рахунок їхньої теплової енергії. Теплове випромінювання переважно посідає інфрачервоний ділянку спектра, тобто на довжини хвиль від 0,74 мкм до 1000 мкм. Відмінною особливістюпроменистого теплообміну і те, що може здійснюватися між тілами, що є у будь-якому середовищі, а й вакуумі. Характеристики теплового випромінювання- енергетична світність- це кількість енергії електромагнітного випромінювання у всьому діапазоні довжин хвиль теплового випромінювання, яке випромінюється тілом у всіх напрямках з одиниці площі поверхні за одиницю часу: R = E/(S·t), [Дж/(м2с)] = [Вт/м2 ] Енергетична світність залежить від природи тіла, температури тіла, стану поверхні тіла та довжини хвилі випромінювання. Кількісною характеристикою теплового випромінювання служить спектральна щільність енергетичної світності(випромінювання) тіла (R)- Потужність випромінювання з одиниці площі поверхні тіла в інтервалі частот одиничної ширини:

- коефіцієнт поглинання- Відношення поглиненої тілом енергії до падаючої енергії. Так, якщо на тіло падає випромінювання потоку dФпад, то одна його частина відбивається від поверхні тіла - dФотр, інша частина проходить в тіло і частково перетворюється на теплоту dФпогл, а третина після декількох внутрішніх відображень- проходить через тіло назовні dФпр: α = dФпогл/dФпад.Коефіцієнт поглинання α залежить від природи поглинаючого тіла, довжини хвилі випромінювання, що поглинається, температури і стану поверхні тіла. - монохроматичний коефіцієнт поглинання- Коефіцієнт поглинання теплового випромінювання даної довжини хвилі при заданій температурі: αλ,T = f(λ,T) Серед тіл є такі тіла, які можуть поглинати всі теплове випромінюваннябудь-яких довжин хвиль, що падає на них. Такі тіла, що ідеально поглинають абсолютно чорними тілами.Їх α =1. Є також сірі тіла,для яких α<1, но одинаковый для всех длин волн инфракрасного диапазона.Закон Кірхгофа. Теплове випромінювання є рівноважним - скільки енергії випромінюється тілом, так її ним і поглинається. Для трьох тіл, що знаходяться в замкнутій порожнині, можна записати:

закон Кірхгофа:відношення спектральної щільності енергетичної світності тіла до його монохроматичного коефіцієнта поглинання (при певній температурі і для певної довжини хвилі) не залежить від природи тіла і для всіх тіл спектральної щільності енергетичної світності при тих же температурі і довжині хвилі. Закон Стефана-Больцмана.Загальна енергетична світність у всьому діапазоні довжин хвиль пропорційна четвертому ступеню абсолютної температури тіла:

Закон Вина.довжина хвилі λmax, на яку припадає максимум спектральної щільності енергетичної світності АЧТ, обернено пропорційний його абсолютній температурі Т:

λmax = в/t,де в = 2,9 * 10-3 м К - постійна Вина. Формула Планка.Енергія кванта пропорційна частоті випромінювання: E = hν = h·c/λ ,де h= 6,63 * 10-34 Дж · постійна Планка.

Природа рентгенівського випромінювання Тепер відомо, що X-промені - вид електромагнітного випромінювання, що має меншу довжину хвилі, ніж ультрафіолетові електромагнітні хвилі. Довжина хвилі X-променів коливається від 70 нмдо 10 -5 нм. Чим коротша довжина хвилі X-променів, тим більша енергія їх фотонів і більша здатність, що проникає. X-промені з порівняно великою довжиною хвилі (більше 10 нм), називаються м'якими. Довжина хвилі 1 – 10 нмхарактеризує жорсткі X-промені. Вони мають величезну проникаючу здатність. яРентгенівське випромінювання - Електромагнітні хвилі з довжиною від 80 до 10-5 нм. Довгохвильове рентгенівське випромінювання перекривається короткохвильовим УФ випромінюванням, короткохвильовим - довгохвильовим g-випромінюванням. Рентгенівське випромінювання одержують у рентгенівських трубках. рис.1.

К – катод

1 – пучок електронів

2-рентгенівське випромінювання

Рис. 1. Влаштування рентгенівської трубки.

Трубка є скляною колбою (з можливо високим вакуумом: тиск у ній близько 10 –6 мм.рт.ст.) з двома електродами: анодом А і катодом К, до яких прикладена висока напруга U (кілька тисяч вольт). Катод є джерелом електронів (з допомогою явища термоелектронної емісії). Анод – металевий стрижень, має похилу поверхню для того, щоб спрямовувати рентгенівське випромінювання під кутом до осі трубки. Він виготовляється з добре теплопровідного матеріалу для відведення теплоти, що утворюється під час бомбардування електронів. На скошеному торці є платівка з тугоплавкого металу (наприклад, вольфраму).
Сильний розігрів анода обумовлений тим, що основна кількість електронів у катодному пучку, потрапивши на анод, відчуває численні зіткнення з атомами речовини і передає їм велику енергію. Кінетична енергія електрона дорівнює mv2/2. Вона дорівнює енергії, яку він купує, рухаючись в електростатичному полі трубки: mv 2 /2 = eU (1) де m, e – маса та заряд електрона, U – прискорююча напруга. Процеси, що призводять до виникнення гальмівного рентгенівського випромінювання, зумовлені інтенсивним гальмуванням електронів у речовині анода електростатичним полем атомного ядра та атомарних електронів. Механізм виникнення можна представити наступним чином. Електрони, що рухаються - це деякий струм, що утворює своє магнітне поле. Уповільнення електронів – зниження сили струму і, зміна індукції магнітного поля, що викликає виникнення змінного електричного поля, тобто. поява електромагнітної хвилі. Таким чином, коли заряджена частка влітає в речовину, вона гальмується, втрачає свою енергію і швидкість і випромінює електромагнітні хвилі. Рентгенівські апарати (синонім рентгенівські установки) - пристрої для отримання та використання рентгенівського випромінювання в технічних та медичних цілях. Медичні рентгенівські апарати в залежності від призначення поділяють на діагностичні та терапевтичні. Рентгенівський апарат складається з таких основних вузлів. 1. Високовольтний пристрій, що включає трансформатор високої напруги (так званий головний трансформатор), трансформатор розжарювання рентгенівської трубки, систему, що випрямляє струм, що подається на рентгенівську трубку (у малопотужних апаратах випрямний пристрій може бути відсутнім). 2. Генератор рентгенових променів – рентгенівська трубка. 3. Розподільний пристрій – пульт управління, що регулює режими роботи апарату. 4. Штатив чи групи штативів для кріплення рентгенівської

Спектр є накладенням суцільного спектру, обмеженого з боку коротких довжин хвиль деякою межею l min , званої кордоном суцільного спектру,і лінійного спектру - сукупності окремих ліній, що з'являються на тлі суцільного спектра Дослідження показали, що характер суцільного спектра зовсім не залежить від матеріалу анода, а визначається лише енергією анод електронів, що бомбардують. Детальне дослідження властивостей цього випромінювання показало, що воно випромінюється електронами, що бомбардують анод, в результаті їх гальмування при взаємодії з атомами мішені. Суцільний рентгенівський спектр тому називають гальмівним спектром. Цей висновок знаходиться у згоді з класичною теорією випромінювання, оскільки при гальмуванні зарядів, що рухаються, має дійсно виникати випромінювання з суцільним спектром. Із класичної теорії, однак, не випливає існування короткохвильової межі суцільного спектру. З дослідів випливає, що чим більше кінетична енергія електронів, що викликають гальмівне рентгенівське випромінювання, тим менше l min . Ця обставина, а також наявність самого кордону пояснюються квантовою теорією. Вочевидь, що гранична енергія кванта відповідає такому випадку гальмування, у якому вся кінетична енергія електрона перетворюється на енергію кванта, тобто. де U-різницю потенціалів, за рахунок якої електрону повідомляється енергія Е max , n max - частота, що відповідає межі суцільного спектра. Звідси гранична довжина хвилі повністю відповідає експериментальним даним. Вимірюючи межу рентгенівського суцільного спектру, за формулою (229.1) можна визначити експериментальне значення постійної планки. h, що найбільш точно збігається з сучасними даними. характеристичний рентгенівський спектр (випромінювання).Причиною застосування рентгенівського випромінювання в діагностиці послужила їхня висока проникаюча здатність. Спочатку після відкриття, рентгенівське випромінювання використовувалося здебільшого, для дослідження переломів кісток і визначення розташування сторонніх тіл (наприклад, куль) в тілі людини. Нині застосовують кілька методів діагностики з допомогою рентгенівських променів (рентгенодіагностика). Рентгеноскопія . Рентгенівський прилад складається з джерела рентгенівських променів (рентгенівської трубки) та флуоресцентного екрану. Після проходження рентгенівських променів через тіло пацієнта лікар спостерігає його тіньове зображення. Між екраном та очима лікаря має бути встановлене свинцеве вікно для того, щоб захистити лікаря від шкідливої ​​дії рентгенівських променів. Цей метод дозволяє вивчити функціональний стан деяких органів. Наприклад, лікар безпосередньо може спостерігати рухи легень, проходження контрастної речовини шлунково-кишковим трактом. Недоліки цього – недостатньо контрастні зображення і порівняно великі дози випромінювання, одержувані пацієнтом під час процедури. Флюорографія . Цей метод полягає у отриманні фотографії із зображенням частини тіла пацієнта. Використовують зазвичай для попереднього дослідження стану внутрішніх органів пацієнтів за допомогою малих доз рентгенівського випромінювання. Рентгенографія. (Радіографія рентгенівських променів). Це метод дослідження за допомогою рентгенівських променів, під час якого зображення записується на фотографічну плівку. Фотографії робляться зазвичай у двох перпендикулярних площинах. Цей метод має деякі переваги. Рентгенівські фотографії містять більше деталей, ніж зображення на флуоресцентному екрані, тому вони є більш інформативними. Вони можуть бути збережені для подальшого аналізу. Загальна доза випромінювання менша, ніж застосована в рентгеноскопії. . Оснащений обчислювальної техніки осьовий томографічний сканер є найсучаснішим апаратом рентгенодіагностики, який дозволяє отримати чітке зображення будь-якої частини людського тіла, включаючи м'які тканини органів.

p align="justify"> Метод рентгенівської комп'ютерної томографії заснований на реконструкції зображення певного перерізу тіла пацієнта шляхом реєстрації великої кількості рентгенівських проекцій цього перерізу, виконаних під різними кутами. Інформація від датчиків, які реєструють ці проекції, надходить у комп'ютер, який за спеціальною програмою обчислюєрозподіл щільності зразкау досліджуваному перерізі та відображає його на екрані дисплея. Отримане таким чином зображення перерізу тіла пацієнта характеризується чудовою чіткістю та високою інформативністю. Програма дозволяє за необхідності збільшити контраст зображеннядесятки і навіть сотні разів. Це розширює діагностичні можливості методу. Комп'ютерна рентгенівська томографія . Оснащений обчислювальною технікою осьовий томографічний сканер є найбільш сучасним апаратом рентгенодіагностики, який дозволяє отримати чітке зображення будь-якої частини людського тіла, включаючи м'які тканини органів. На пацієнта спрямовують тонкий пучок рентгенівських променів. Два детектори рентгенівських променів прикріплені до протилежної сторони рами. Пацієнт знаходиться в центрі рами, яка може обертатися на 180 0 довкола його тіла. Рентгенівський промінь проходить через нерухомий об'єкт. Детектори одержують і записують показники поглинання різних тканин. Записи роблять 160 разів, поки рентгенівська трубка переміщається лінійно вздовж сканованої площини. Потім рама повертається на 10 і процедура повторюється. Запис триває, доки рама не повернеться на 180 0 . Кожен детектор записує 28 800 кадрів (180x160) протягом дослідження. Інформація обробляється комп'ютером, і за допомогою спеціальної комп'ютерної програми формується зображення вибраного шару. Це дає можливість прискорити процес дослідження до 18 секунд. У третьому поколінні КТ використовується новий принцип. Широкий пучок рентгенівських променів у формі віяла перекриває досліджуваний об'єкт, і рентгенівське випромінювання, що пройшло крізь тіло, записується кількома сотнями детекторів. Час, необхідний дослідження, скорочується до 5-6 секунд. КТ має безліч переваг проти більш ранніми методами рентгенодіагностики. Вона характеризується високою роздільною здатністю, яка дає можливість розрізняти тонкі зміни м'яких тканин. КТ дозволяє виявити такі патологічні процеси, які можуть бути виявлені іншими методами. Крім того, використання КТ дозволяє зменшити дозу рентгенівського випромінювання, одержуваного у процесі діагностики пацієнтами. При обробці зображень відеографи дозволяють:Отримувати позитивні та негативні зображення, зображення в псевдоцвіті, рельєфні зображення. Підвищувати контраст і збільшувати цікавий фрагмент зображення. Оцінювати зміну щільності зубних тканин і кісткових структур, контролювати однорідність заповнення каналів. точністю 0,1 мм. Унікальна система Caries detector з елементами штучного інтелекту при аналізі знімка дозволяє виявити карієс у стадії плями, карієс кореня та прихований карієс.

Біологічна дія випромінювання полягає в порушенні життєдіяльності, особливо клітин, що швидко розмножуються. Для первинної взаємодії між рентгенівським випромінюванням та речовиною характерно три механізми: 1. Когерентне розсіювання. Ця форма взаємодії відбувається, коли фотони рентгенівських променів мають меншу енергію, ніж енергія зв'язку електронів із ядром атома. У такому разі енергія фотона виявляється недостатньою для звільнення електронів з атомів речовини. Фотон не поглинається атомом, але змінює напрямок поширення. У цьому довжина хвилі рентгенівського випромінювання залишається незмінною.2. Фотоелектричний ефект (фотоефект). Коли фотон рентгенівського випромінювання досягає атома речовини, він може вибити один із електронів. Це відбувається у разі, якщо енергія фотона перевищує енергію зв'язку електрона з ядром. При цьому фотон поглинається, а електрон вивільняється з атома. Якщо фотон несе більшу енергію, ніж необхідно для вивільнення електрона, він передасть енергію, що залишилася, звільненому електрону у формі кінетичної енергії. Цей феномен, званий фотоелектричним ефектом, відбувається при поглинанні відносно рентгенівського низькоенергетичного випромінювання. 3. Некогерентне розсіювання (ефект Комптону). Цей ефект виявлено американським фізиком Комптоном. Він відбувається, якщо речовина поглинає рентгенівське проміння малої довжини хвилі. Енергія фотонів таких рентгенівських променів завжди більша, ніж енергія іонізації атомів речовини. Ефект Комптон є результатом взаємодії високоенергетичного фотона рентгенівських променів з одним з електронів зовнішньої оболонки атома, який має порівняно слабкий зв'язок з атомним ядром. рентгенівські промені здатні «розбивати» складні молекули та атоми організму людини на заряджені частинки та активні молекули. Як і у разі інших видів радіації, небезпечним вважається лише рентгенівське випромінювання певної інтенсивності, що впливає на організм людини протягом досить тривалого проміжку часу. До ефектів, зумовлених дією рентгенівського випромінювання, а також інших іонізуючих випромінювань відносяться: 1) тимчасові зміни у складі крові після невеликого надмірного опромінення; 2) незворотні зміни у складі крові (гемолітична анемія) після тривалого надмірного опромінення; 3) виникнення катаракт; 4) зростання захворюваності на рак (включаючи лейкемію); 5) швидше старіння і рання смерть

Подібна інформація.

Роздільна здатність I Роздільна здатність (роздільна сила)

оптичних приладів, що характеризує здатність цих приладів давати роздільні зображення двох близьких один до одного точок об'єкта. Найменша лінійна або кутова відстань між двома точками, починаючи з якої їх зображення зливаються, називається лінійною або кутовою межею роздільної здатності. Зворотна величина зазвичай служить кількісним мірою Р. с. Внаслідок дифракції світла на краях оптичних деталей навіть в ідеальній оптичній системі (т. е. безабераційної; див. Аберації оптичних систем) зображення точки є не крапка, а кружок з центральною світлою плямою, оточеною кільцями (поперемінно темними і світлими в монохроматичному світлі, райдужно забарвленими - в білому світлі. Теорія дифракції дозволяє обчислити найменшу відстань, що дозволяється системою, якщо відомо, при яких розподілах освітленості приймач (очей, фотошар) сприймає зображення окремо. Відповідно до Релея (Див. Релей) (1879), зображення двох точок однакової яскравості ще можна бачити окремо, якщо центр дифракційної плями кожного з них перетинається краєм 1-го темного кільця іншого ( Рис. ). У випадку точок, що самосвітяться, що випускають некогерентні промені, при виконанні цього критерію Релея найменша освітленість між зображеннями точок складе 74% свого максимального значення, а кутова відстань між центрами дифракційних плям (максимумами освітленості) Δφ = 1,21 λ ID,де λ - довжина хвилі світла, D -діаметр вхідної зіниці оптичної системи (див. Діафрагма в оптиці). Якщо f- фокусна відстань оптичної системи, то лінійна величина релеївської межі дозволу σ = 1,21 λ flD.Межа роздільної здатності телескопів і зорових труб виражають у кутових секундах (див. Роздільна сила телескопа), для довжини хвилі λ ≅ 560 нм, що відповідає максимальній чутливості людського ока, він дорівнює α" = 140/D ( Dв мм). Для фотооб'єктивів Р. с. зазвичай визначають як максимальну кількість окремо видимих ​​ліній на 1 ммзображення стандартного тест-об'єкта (див. Миру) та обчислюють за формулою N = 1470ε, де ε - Відносний отвір об'єктива (див. також Дозволяюча здатність системи, що фотографує; про Р. с. мікроскопів див. в ст. Мікроскоп). Наведені співвідношення справедливі лише точок, що є осі ідеальної оптичної системи. Наявність аберацій та похибок виготовлення збільшує розміри дифракційних плям і знижує Р. с. реальних систем, яка, крім того, зменшується в міру віддалення від центру поля зору. Р. с. оптичного приладу R oп, всклад якого входять оптична система з Р. с. R oc і приймач світла (фотошар, катод електроннооптичного перетворювача і ін.) з Р. с. Rп, визначається наближеною формулою 1 /R oп = 1/R oc + 1/Rп, з неї слід, що доцільно використовувати лише поєднання, у яких R oc і Rп - величини одного порядку. Р. с. приладу може бути оцінена за його апаратною функцією (див. Апаратна функція), що відображає всі фактори, що впливають на якість зображення (дифракцію, аберації і т.д.). Поряд з оцінкою якості зображення за Р. с. широко поширений метод його оцінки за допомогою частотно-контрастної характеристики. . Про Р. с. спектральних приладів див. Спектральні прилади.

Л. Н. Капорський.