Rentgen nurlari ko'radi... (Surat: itsmejust, Shutterstock)

Nemis fizigi, professori va Vyurtsburg universiteti (Bavariya) rektori universitet laboratoriyasida yolg‘iz o‘zi tajriba o‘tkazar ekan, kutilmaganda hozirda “X-nurlari” (“X-nurlari”) deb ataladigan “to‘liq o‘tuvchi” nurlarni topdi. undan keyin dunyo bo'ylab va Rossiyada - "Rentgen" yoki "Rentgen".

Va shunday bo'ldi. 1895 yil, uning yordamchilari allaqachon uyga ketishganida, Rentgen ishlashni davom ettirdi. U har tomondan qalin qora qog'oz bilan qoplangan katod trubkasida oqimni yana yoqdi. Yaqin atrofda joylashgan bariy platinosiyanid kristallari yashil rangda porlay boshladi. Olim oqimni o'chirdi - kristallarning porlashi to'xtadi. Katod trubasiga kuchlanish qayta o'rnatilganda, qurilma bilan hech qanday aloqasi bo'lmagan kristallardagi porlash yana davom etdi.

Keyingi tadqiqotlar natijasida olim noma'lum nurlanish naychadan keladi degan xulosaga keldi va keyinchalik uni rentgen nurlari deb atadi.
Rentgenning tajribalari shuni ko'rsatdiki, rentgen nurlari katod nurlarining katod trubkasi ichidagi to'siq bilan to'qnashuv nuqtasida paydo bo'ladi. Olim maxsus dizayndagi naycha yasadi - antikatod tekis bo'lib, rentgen nurlarining intensiv oqimini ta'minladi. Ushbu trubka (keyinchalik u rentgen deb ataladi) tufayli u ilgari noma'lum bo'lgan rentgen nurlanishining asosiy xususiyatlarini o'rganib chiqdi va tasvirlab berdi.

Ma'lum bo'lishicha, rentgen nurlari ko'plab shaffof bo'lmagan materiallarga kirib borishi mumkin; ammo, u aks ettirilmaydi yoki sinmaydi. Rentgen nurlanishi atrofdagi havoni ionlashtiradi va fotoplastinkalarni yoritadi. Rentgen ham rentgen nurlari yordamida birinchi suratlarni oldi.

Nemis olimining kashfiyoti fan rivojiga katta ta'sir ko'rsatdi. Rentgen nurlari yordamida o'tkazilgan tajribalar va tadqiqotlar materiyaning tuzilishi haqida yangi ma'lumotlarni olishga yordam berdi, bu o'sha davrning boshqa kashfiyotlari bilan birgalikda bizni klassik fizikaning bir qator qoidalarini qayta ko'rib chiqishga majbur qildi.

Qisqa vaqtdan keyin rentgen naychalari tibbiyotda va texnologiyaning turli sohalarida qo'llanilishini topdi. Atom va yadro fanining boshlanishi bo'lgan ushbu muhim kashfiyoti uchun Rentgen 1901 yilda fizika bo'yicha tarixda birinchi marta mukofotlangan.

Bilan aloqada

Sinfdoshlar

• 1330

  1330

  Ipatiev monastiri Kostroma daryosining Volgaga quyilgan joyida joylashgan. Unda Romanovlar sulolasidan chiqqan birinchi podshoh Mixail Fedorovich hukmronlik qilgani bilan mashhur.Muqaddas Uch Birlikning Ipatiev monastiri Volga bo'yida saqlanib qolgan eng qadimgi me'moriy ansambldir. 1958-yilda bino va inshootlar majmuasi respublika tarixiy-arxiv muzey-qo‘riqxonasi toifasiga kiritildi. Vpe...

• 1783

  1783

  1783-yil 27-martda 27 yoshli Motsart shoxli va torli orkestr uchun yassi-majorda tugallangan Konsertning partiturasi mualliflik qo?lyozmasini shoxchi Jozef Ignaz Leytgebga topshirdi. Ignaz Leytgeb bastakorning eng yaqin do'sti edi. O'sha paytda u Evropaning eng yaxshi musiqachilaridan biri hisoblangan va shu bilan birga Vena shahrida, aytmoqchi, Mozar otadan qarzga olingan pul evaziga ochilgan pishloq do'konini tutgan ...

• 1893

Rossiya Federatsiyasi Ta'lim va fan vazirligi

Federal ta'lim agentligi

GOU VPO SUSU

Fizik kimyo kafedrasi

KSE kursida: "Rentgen nurlanishi"

Bajarildi:

Naumova Daria Gennadievna

Tekshirildi:

dotsent, K.T.N.

Tanklevskaya N.M.

Chelyabinsk 2010 yil

Kirish

I bob. Rentgen nurlarining kashf etilishi

Kvitansiya

Materiya bilan o'zaro ta'sir

Biologik ta'sir

Ro?yxatdan o?tish

Ilova

Rentgen qanday olinadi

tabiiy rentgen nurlari

II bob. Radiografiya

Ilova

Rasmni olish usuli

Rentgenografiyaning afzalliklari

Rentgenografiyaning kamchiliklari

Floroskopiya

Qabul qilish printsipi

Floroskopiyaning afzalliklari

Floroskopiyaning kamchiliklari

Floroskopiyada raqamli texnologiyalar

Ko'p qatorli skanerlash usuli

Xulosa

Foydalanilgan adabiyotlar ro'yxati

Kirish

Rentgen nurlanishi - foton energiyasi ultrabinafshadan gamma nurlanishgacha bo'lgan energiya diapazoni bilan belgilanadigan elektromagnit to'lqinlar, to'lqin uzunligi 10-4 dan 10? ? gacha (10-14 dan 10-8 m gacha) mos keladi.

Ko'rinadigan yorug'lik singari, rentgen nurlari ham fotografik plyonkaning qorayishiga olib keladi. Bu xususiyat tibbiyot, sanoat va ilmiy tadqiqotlar uchun katta ahamiyatga ega. O'rganilayotgan ob'ektdan o'tib, keyin plyonkaga tushgan rentgen nurlari uning ichki tuzilishini tasvirlaydi. Turli materiallar uchun rentgen nurlanishining kirib borish kuchi har xil bo'lganligi sababli, ob'ektning unchalik shaffof bo'lmagan qismlari fotosuratda nurlanish yaxshi o'tadigan joylarga qaraganda yorqinroq joylarni beradi. Shunday qilib, suyak to'qimalari teri va ichki organlarni tashkil etuvchi to'qimalarga qaraganda rentgen nurlari uchun kamroq shaffofdir. Shuning uchun rentgenografiyada suyaklar engilroq joylar sifatida ko'rsatiladi va nurlanish uchun shaffofroq bo'lgan sinish joyini osongina aniqlash mumkin. Rentgenografiya stomatologiyada tishlarning ildizlaridagi karies va xo'ppozlarni aniqlash uchun, shuningdek, sanoatda quyma, plastmassa va kauchuklardagi yoriqlarni aniqlash uchun ham qo'llaniladi.

X-nurlari kimyoda birikmalarni tahlil qilishda, fizikada esa kristallarning tuzilishini o?rganishda qo?llaniladi. Kimyoviy birikma orqali o'tadigan rentgen nurlari xarakterli ikkilamchi nurlanishni keltirib chiqaradi, uning spektroskopik tahlili kimyogarga birikma tarkibini aniqlash imkonini beradi. Kristalli moddaga tushganda, rentgen nurlari kristalning atomlari tomonidan tarqalib, fotografik plastinkada dog'lar va chiziqlarning aniq, muntazam naqshini beradi, bu kristalning ichki tuzilishini o'rnatishga imkon beradi.

Saratonni davolashda rentgen nurlaridan foydalanish saraton hujayralarini o'ldirishiga asoslanadi. Biroq, u normal hujayralarga ham kiruvchi ta'sir ko'rsatishi mumkin. Shuning uchun rentgen nurlaridan foydalanishda juda ehtiyot bo'lish kerak.

I bob. Rentgen nurlarining kashf etilishi

Rentgen nurlarining kashfiyoti Vilgelm Konrad Rentgenga tegishli. U birinchi bo'lib rentgen nurlari to'g'risida maqola e'lon qildi va uni rentgen nurlari (rentgen) deb atadi. Rentgenning "Yangi turdagi nurlar to'g'risida" nomli maqolasi 1895 yil 28 dekabrda W?rzburg fizika-tibbiy jamiyatining jurnalida nashr etilgan. Biroq, rentgen nurlari ilgari olinganligi isbotlangan deb hisoblanadi. Rentgen o'z tajribalarida qo'llagan katod nurlari trubkasi J. Xittorf va V. Kruks tomonidan ishlab chiqilgan. Ushbu naycha rentgen nurlarini ishlab chiqaradi. Bu Kruksning tajribalarida va 1892 yildan boshlab Geynrix Gerts va uning shogirdi Filipp Lenardning fotoplastinkalarni qoraytirish orqali o'tkazgan tajribalarida ko'rsatilgan. Biroq, ularning hech biri o'z kashfiyotlarining ahamiyatini tushunmadi va natijalarini e'lon qilmadi. Shuningdek, Nikola Tesla 1897 yildan boshlab katod nurlari naychalari bilan tajriba o'tkazdi, rentgen nurlarini oldi, ammo natijalarini e'lon qilmadi.

Shu sababli, Rentgen o'zidan oldin qilingan kashfiyotlar haqida bilmagan va keyinchalik uning nomi bilan atalgan nurlarni mustaqil ravishda - katod nurlari trubasining ishlashi paytida yuzaga keladigan floresansni kuzatgan holda kashf etgan. Rentgen bir yildan ko'proq vaqt davomida (1895 yil 8 noyabrdan 1897 yil martgacha) rentgen nurlarini o'rgandi va ular haqida faqat uchta nisbatan kichik maqolalarni nashr etdi, ammo ular yangi nurlarning shunday to'liq tavsifini berdilarki, uning izdoshlari tomonidan yuzlab maqolalar, keyin 12 yil davomida nashr etilgan, hech qanday muhim narsani qo'shib yoki o'zgartira olmadi. Rentgenga qiziqishni yo'qotgan Rentgen hamkasblariga: "Men hamma narsani allaqachon yozganman, vaqtingizni behuda sarflamang", dedi. Rentgenning shon-shuhratiga u o'z maqolasida e'lon qilgan rafiqasi qo'lining mashhur fotosurati ham hissa qo'shgan (o'ngdagi rasmga qarang). Bunday shon-sharaf 1901 yilda Rentgenga fizika bo'yicha birinchi Nobel mukofotini keltirdi va Nobel qo'mitasi uning kashfiyotining amaliy ahamiyatini ta'kidladi. 1896 yilda "Rentgen nurlari" nomi birinchi marta ishlatilgan. Ba'zi mamlakatlarda eski nom saqlanib qolgan - rentgen nurlari. Rossiyada talaba V.K.ning taklifi bilan nurlar "rentgen" deb atala boshlandi. Rentgen - Abram Fedorovich Ioffe.

Elektromagnit to'lqinlar shkalasidagi joylashuvi

X-nurlari va gamma-nurlarining energiya diapazonlari keng energiya diapazonida bir-biriga mos keladi. Ikkala turdagi nurlanish ham elektromagnit nurlanishdir va bir xil foton energiyasiga ekvivalentdir. Terminologik farq paydo bo'lish usulida - rentgen nurlari elektronlar ishtirokida (atomlarda yoki erkinlarda) chiqariladi, gamma nurlanish esa atom yadrolarining qo'zg'alish jarayonlarida chiqariladi. Rentgen fotonlari 100 eV dan 250 keV gacha energiyaga ega, bu chastotasi 3 1016 Gts dan 6 1019 Gts gacha va to'lqin uzunligi 0,005 - 10 nm bo'lgan nurlanishga mos keladi (X ning pastki chegarasining umumiy qabul qilingan ta'rifi yo'q. -to'lqin uzunligi shkalasidagi nurlar diapazoni). Yumshoq rentgen nurlari eng past foton energiyasi va nurlanish chastotasi (va eng uzun to'lqin uzunligi) bilan tavsiflanadi, qattiq rentgen nurlari esa eng yuqori foton energiyasi va nurlanish chastotasiga (va eng qisqa to'lqin uzunligi) ega.

(V.K.Rentgen tomonidan olingan xotinining qo'lining rentgen fotosurati (rentgenogrammasi))

)

Kvitansiya

Rentgen nurlari zaryadlangan zarrachalarning (asosan elektronlarning) kuchli tezlashishi yoki atomlar yoki molekulalarning elektron qobiqlarida yuqori energiyali o'tishlar natijasida hosil bo'ladi. Ikkala effekt ham rentgen naychalarida qo'llaniladi, ularda issiq katod tomonidan chiqarilgan elektronlar tezlashadi (rentgen nurlari chiqarilmaydi, chunki tezlanish juda past) va anodga urilib, ular keskin sekinlashadi (bu holda, Rentgen nurlari chiqariladi: .bremsstrahlung deb ataladigan) va bir vaqtning o'zida anod qilingan metall atomlarining ichki elektron qobiqlaridan elektronlarni urib tushiradi. Qobiqlardagi bo'sh joylarni atomning boshqa elektronlari egallaydi. Bunday holda, rentgen nurlanishi anod materialining ma'lum bir energiya xarakteristikasi bilan chiqariladi (xarakterli nurlanish, chastotalar Moseley qonuni bilan belgilanadi:

,

Bu erda Z - anod elementining atom raqami, A va B - elektron qobiqning asosiy kvant soni n ning ma'lum bir qiymati uchun doimiylar). Hozirgi vaqtda anodlar asosan keramikadan, elektronlar urilgan qismi esa molibdendan tayyorlanadi. Tezlanish-sekinlashuv jarayonida elektronning kinetik energiyasining atigi 1% rentgen nurlariga o'tadi, energiyaning 99% issiqlikka aylanadi.

X-nurlarini zarracha tezlatgichlarida ham olish mumkin. deb atalmish. Sinxrotron nurlanishi magnit maydonda zarrachalar dastasi og'ishganda yuzaga keladi, buning natijasida ular harakatiga perpendikulyar yo'nalishda tezlanishni boshdan kechiradilar. Sinxrotron nurlanishi yuqori chegaraga ega bo'lgan uzluksiz spektrga ega. To'g'ri tanlangan parametrlar (magnit maydonning kattaligi va zarrachalar energiyasi) bilan rentgen nurlarini sinxrotron nurlanish spektrida ham olish mumkin.

Rentgen nayining sxematik tasviri. X - rentgen nurlari, K - katod, A - anod (ba'zan antikatod deb ataladi), C - issiqlik qabul qiluvchi, Uh - katod filament kuchlanishi, Ua - tezlashtiruvchi kuchlanish, Win - suv sovutish kirishi, Wout - suv sovutish chiqishi (qarang: x- nur trubkasi).

Materiya bilan o'zaro ta'sir

X-nurlari uchun deyarli har qanday moddaning sinishi ko'rsatkichi birlikdan juda oz farq qiladi. Buning oqibati shundaki, rentgen linzalarini yaratish mumkin bo'lgan material yo'q. Bundan tashqari, rentgen nurlari sirtga perpendikulyar tushganda, ular deyarli aks etmaydi. Shunga qaramay, rentgen optikasida rentgen nurlari uchun optik elementlarni qurish usullari topilgan.

Rentgen nurlari moddalarga kirib borishi mumkin va turli moddalar ularni turlicha yutadi. Rentgen nurlarining yutilishi rentgen fotosuratlarida ularning eng muhim xususiyatidir. Rentgen nurlarining intensivligi yutuvchi qatlamda o'tgan yo'lga qarab eksponensial ravishda kamayadi (I = I0e-kd, bu erda d - qatlam qalinligi, k koeffitsienti Z3l3 ga proportsional, Z - elementning atom raqami, l - to'lqin uzunligi).

Absorbsiya fotoabsorbtsiya va Komptonning tarqalishi natijasida yuzaga keladi:

Fotoabsorbsiya deganda, foton energiyasining ma'lum bir minimal qiymatdan kattaroq bo'lishini talab qiladigan elektronni atom qobig'idan foton bilan urib tushirish jarayoni tushuniladi. Agar fotonning energiyasiga bog'liq bo'lgan yutilish aktining ehtimolini hisobga oladigan bo'lsak, u holda ma'lum bir energiyaga erishilganda u (ehtimollik) maksimal qiymatiga qadar keskin ortadi. Yuqori energiyalar uchun ehtimollik doimiy ravishda kamayadi. Bu qaramlik tufayli, yutilish chegarasi borligi aytiladi. Yutish paytida urilgan elektronning o'rnini boshqa elektron egallaydi, shu bilan birga kamroq foton energiyasiga ega bo'lgan nurlanish chiqariladi. floresans jarayoni.

LEKSIYA

X-NURLARI radiatsiya

Rentgen nurlarining tabiati

Bremsstrahlung rentgenogrammasi, uning spektral xossalari.

X-ray nurlanishining xarakterli nurlanishi (ko'rib chiqish uchun).

Rentgen nurlanishining moddalar bilan o'zaro ta'siri.

Tibbiyotda rentgen nurlaridan foydalanishning fizik asoslari.

Rentgen nurlari (rentgen nurlari) 1895 yilda fizika bo'yicha birinchi Nobel mukofoti sovrindori bo'lgan K. Rentgen tomonidan kashf etilgan.

Rentgen nurlarining tabiati

rentgen nurlanishi - uzunligi 80 dan 10 -5 nm gacha bo'lgan elektromagnit to'lqinlar. Uzoq to'lqinli rentgen nurlanishi qisqa to'lqinli UV nurlanishi bilan, qisqa to'lqinli nurlanish esa uzun to'lqinli ? nurlanish bilan qoplanadi.

Rentgen nurlari rentgen naychalarida ishlab chiqariladi. 1-rasm.

K - katod

1 - elektron nur

2 - rentgen nurlanishi

Guruch. 1. Rentgen trubkasi qurilmasi.

Quvur shisha idish (ehtimol yuqori vakuum bilan: undagi bosim taxminan 10-6 mm Hg) ikkita elektrodga ega: anod A va katod K, unga yuqori kuchlanish U (bir necha ming volt) qo'llaniladi. Katod elektronlar manbai (termion emissiya hodisasi tufayli). Anod - bu hosil bo'lgan rentgen nurlanishini trubaning o'qiga burchak ostida yo'naltirish uchun e?imli sirtga ega bo'lgan metall novda. U elektron bombardimon paytida hosil bo'lgan issiqlikni olib tashlash uchun yuqori issiqlik o'tkazuvchan materialdan qilingan. Kesilgan uchida o'tga chidamli metalldan yasalgan plastinka (masalan, volfram) mavjud.

Anodning kuchli isishi katod nuridagi elektronlarning asosiy soni anodga tegib, moddaning atomlari bilan ko'p sonli to'qnashuvlarni boshdan kechirishi va ularga katta miqdorda energiya o'tkazishi bilan bog'liq.

Yuqori kuchlanish ta'sirida issiq katod filamenti tomonidan chiqarilgan elektronlar yuqori energiyaga tezlashadi. Elektronning kinetik energiyasi mv 2/2 ga teng. U trubaning elektrostatik maydonida harakat qilganda oladigan energiyaga teng:

mv 2 /2 = eU(1)

Bu erda m, e - elektron massasi va zaryadi, U - tezlashtiruvchi kuchlanish.

Bremsstrahlung rentgen nurlarining paydo bo'lishiga olib keladigan jarayonlar atom yadrosi va atom elektronlarining elektrostatik maydoni tomonidan anod materialidagi elektronlarning intensiv sekinlashishi bilan bog'liq.

Kelib chiqish mexanizmini quyidagicha ifodalash mumkin. Harakatlanuvchi elektronlar o'zining magnit maydonini tashkil etuvchi qandaydir oqimdir. Elektron sekinlashuvi - bu oqim kuchining pasayishi va shunga mos ravishda magnit maydon induksiyasining o'zgarishi, bu o'zgaruvchan elektr maydonining paydo bo'lishiga olib keladi, ya'ni. elektromagnit to'lqinning paydo bo'lishi.

Shunday qilib, zaryadlangan zarracha moddaga uchganda, u sekinlashadi, energiya va tezligini yo'qotadi va elektromagnit to'lqinlarni chiqaradi.

Bremsstrahlung rentgen nurlarining spektral xossalari .

Shunday qilib, anod materialida elektron sekinlashuvi bo'lsa, bremsstrahlung radiatsiyasi.

Bremsstrahlung spektri uzluksizdir. Buning sababi quyidagicha.

Elektronlar sekinlashganda, ularning har birida anodni isitish uchun sarflanadigan energiyaning bir qismi (E 1 \u003d Q), boshqa qismi rentgen fotonni yaratish uchun (E 2 \u003d hv), aks holda, eU \u003d hv + Q. Bu qismlar orasidagi nisbat tasodifiy.

Shunday qilib, rentgen nurlanishining uzluksiz spektri ko'plab elektronlarning sekinlashishi tufayli hosil bo'ladi, ularning har biri qat'iy belgilangan qiymatga ega bo'lgan bitta rentgen kvant hv (h) ni chiqaradi. Ushbu kvantning qiymati turli elektronlar uchun farq qiladi. X-nurlarining energiya oqimining to'lqin uzunligiga bog'liqligi ?, ya'ni. rentgen nurlari spektri 2-rasmda ko'rsatilgan.

2-rasm. Bremsstrahlung spektri: a) trubkadagi turli kuchlanishlarda U; b) katodning T har xil temperaturasida.

Qisqa to'lqinli (qattiq) nurlanish uzoq to'lqinli (yumshoq) nurlanishdan ko'ra ko'proq kirib borish kuchiga ega. Yumshoq nurlanish moddalar tomonidan kuchliroq so'riladi.

Qisqa to'lqin uzunliklari tomondan spektr ma'lum bir to'lqin uzunligi ? m i n da keskin tugaydi. Bunday qisqa to'lqinli bremsstrahlung tezlanayotgan maydonda elektron tomonidan olingan energiya to'liq foton energiyasiga (Q = 0) aylanganda sodir bo'ladi:

eU = hv max = hc/? min , ? min = hc/(eU), (2)

? min (nm) = 1,23/UkV

Nurlanishning spektral tarkibi rentgen trubkasidagi kuchlanishga bog'liq bo'lib, kuchlanish ortishi bilan ? m i n qiymati qisqa to'lqin uzunliklari tomon siljiydi (2a-rasm).

Katod akkorining harorati T o'zgarganda elektron emissiyasi ortadi. Binobarin, kolbadagi tok I kuchayadi, lekin nurlanishning spektral tarkibi o'zgarmaydi (2b-rasm).

Bremsstrahlungning F ? energiya oqimi anod va katod orasidagi U kuchlanish kvadratiga, trubadagi I tok kuchiga va anod moddaning Z atom raqamiga to‘g‘ridan-to‘g‘ri proportsionaldir:

F = kZU 2 I. (3)

bu erda k \u003d 10 -9 Vt / (V 2 A).

X-nurlarining xarakterli xususiyatlari (tanishuv uchun).

Rentgen trubkasidagi kuchlanishning oshishi doimiy spektr fonida xarakterli rentgen nurlanishiga mos keladigan chiziq paydo bo'lishiga olib keladi. Bu nurlanish anod materialiga xosdir.

Uning paydo bo'lish mexanizmi quyidagicha. Yuqori kuchlanishda tezlashtirilgan elektronlar (yuqori energiya bilan) atomga chuqur kirib boradi va elektronlarni uning ichki qatlamlaridan chiqarib yuboradi. Yuqori darajadagi elektronlar bo'sh joylarga o'tadi, buning natijasida xarakterli nurlanish fotonlari chiqariladi.

Xarakterli rentgen nurlanishining spektrlari optik spektrlardan farq qiladi.

- Bir xillik.

Xarakteristik spektrlarning bir xilligi turli atomlarning ichki elektron qatlamlarining bir xil bo'lishi va yadrolardan keladigan kuch ta'siri tufayli faqat energetik jihatdan farqlanishi bilan bog'liq bo'lib, elementlar soni ortishi bilan ortadi. Shuning uchun xarakterli spektrlar yadro zaryadining ortishi bilan yuqori chastotalar tomon siljiydi. Buni Roentgen xodimi eksperimental ravishda tasdiqladi - Moseley 33 ta element uchun rentgen nurlarining o'tish chastotalarini o'lchagan. Ular qonun chiqardilar.

MOSELI QONUNI – xarakterli nurlanish chastotasining kvadrat ildizi elementning tartib raqamining chiziqli funktsiyasidir:

= A ? (Z - B), (4)

Bu erda v - spektral chiziqning chastotasi, Z - chiqaradigan elementning atom raqami. A, B doimiylardir.

Mozeley qonunining ahamiyati shundaki, bu bog'liqlik rentgen chizig'ining o'lchangan chastotasidan o'rganilayotgan elementning atom raqamini aniq aniqlash uchun ishlatilishi mumkin. Bu elementlarni davriy sistemaga joylashtirishda katta rol o'ynadi.

Kimyoviy birikmalardan mustaqillik.

Atomning xarakterli rentgen spektrlari element atomi kiradigan kimyoviy birikmaga bog'liq emas. Masalan, kislorod atomining rentgen spektri O 2, H 2 O uchun bir xil, bu birikmalarning optik spektrlari farqlanadi. Atomning rentgen spektrining bu xususiyati nom uchun asos bo'ldi " xarakterli nurlanish".

Rentgen nurlanishining moddalar bilan o'zaro ta'siri

Rentgen nurlanishining ob'ektlarga ta'siri rentgen nurlarining o'zaro ta'sirining birlamchi jarayonlari bilan belgilanadi. elektronlar bilan foton moddaning atomlari va molekulalari.

Moddada rentgen nurlanishi so'riladi yoki tarqaladi. Bunda rentgen foton energiyasi hv va ionlanish energiyasi Au nisbati bilan aniqlanadigan turli jarayonlar sodir bo'lishi mumkin (ionlanish energiyasi Au atom yoki molekuladan ichki elektronlarni olib tashlash uchun zarur bo'lgan energiya).

a) Kogerent tarqalish(uzoq to'lqinli nurlanishning tarqalishi) munosabati paydo bo'lganda

Fotonlar uchun elektronlar bilan o'zaro ta'sir tufayli faqat harakat yo'nalishi o'zgaradi (3a-rasm), lekin energiya hv va to'lqin uzunligi o'zgarmaydi (shuning uchun bu tarqalish deyiladi. izchil). Foton va atomning energiyalari o'zgarmasligi sababli, kogerent tarqalish biologik ob'ektlarga ta'sir qilmaydi, ammo rentgen nurlanishidan himoya yaratishda nurning asosiy yo'nalishini o'zgartirish imkoniyatini hisobga olish kerak.

b) fotoelektrik effekt qachon sodir bo'ladi

Bunday holda, ikkita holat amalga oshirilishi mumkin.

Foton yutiladi, elektron atomdan ajraladi (3b-rasm). Ionizatsiya sodir bo'ladi. Ajratilgan elektron kinetik energiyaga ega bo'ladi: E k \u003d hv - A va. Agar kinetik energiya katta bo'lsa, elektron qo'shni atomlarni to'qnashuv orqali ionlashtirib, yangilarini hosil qilishi mumkin. ikkinchi darajali elektronlar.

Foton so'riladi, lekin uning energiyasi elektronni ajratish uchun etarli emas va atom yoki molekulaning qo'zg'alishi(3c-rasm). Bu ko'pincha ko'rinadigan radiatsiya hududida fotonning keyingi emissiyasiga (rentgen nurlanishi) va to'qimalarda - molekulalarning faollashishiga va fotokimyoviy reaktsiyalarga olib keladi. Fotoeffekt asosan yuqori Z bo'lgan atomlarning ichki qobiqlari elektronlarida sodir bo'ladi.

ichida) Mos kelmaydigan tarqalish(Kompton effekti, 1922) foton energiyasi ionlanish energiyasidan ancha katta bo'lganda sodir bo'ladi.

Bunday holda, elektron atomdan ajralib chiqadi (bunday elektronlar deyiladi qaytaruvchi elektronlar), bir oz kinetik energiya oladi E k, fotonning o'zi energiyasi kamayadi (4d-rasm):

hv=hv" + A va + E k. (5)

Olingan chastotasi (uzunligi) o'zgargan nurlanish deyiladi ikkinchi darajali, u har tomonga tarqaladi.

Qaytaruvchi elektronlar, agar ular etarli kinetik energiyaga ega bo'lsa, qo'shni atomlarni to'qnashuv orqali ionlashtirishi mumkin. Shunday qilib, inkogerent sochilish natijasida ikkilamchi sochilgan rentgen nurlanishi hosil bo'ladi va moddaning atomlari ionlanadi.

Bu (a, b, c) jarayonlar bir qator keyingi jarayonlarni keltirib chiqarishi mumkin. Masalan (3d-rasm), agar fotoelektrik effekt paytida elektronlar atomdan ichki qobiqlarda ajralib chiqsa, u holda yuqori darajadagi elektronlar o'z joylariga o'tishi mumkin, bu esa ushbu moddaning ikkilamchi xarakterli rentgen nurlanishi bilan birga keladi. Ikkilamchi nurlanishning fotonlari qo'shni atomlarning elektronlari bilan o'zaro ta'sirlashib, o'z navbatida ikkilamchi hodisalarni keltirib chiqarishi mumkin.

izchil tarqalish

uh energiya va to'lqin uzunligi o'zgarishsiz qoladi

fotoelektrik effekt

foton so'riladi, e - atomdan ajraladi - ionlanish

hv \u003d A va + E gacha

atom A fotonni yutishda qo'zg'aladi, R - rentgen nurlanishi

mos kelmaydigan tarqalish

hv \u003d hv "+ A va + E gacha

fotoelektrik effektdagi ikkilamchi jarayonlar

Guruch. 3 Rentgen nurlarining modda bilan o'zaro ta'sir qilish mexanizmlari

Tibbiyotda rentgen nurlaridan foydalanishning fizik asoslari

Rentgen nurlari jismga tushganda, u sirtdan biroz aks etadi, lekin asosan chuqurga o'tadi, qisman so'riladi va tarqaladi va qisman o'tadi.

Zaiflashish qonuni.

Rentgen nurlari oqimi moddada quyidagi qonunga muvofiq zaiflashadi:

F \u003d F 0 e - ? ? x (6)

bu yerda ? chiziqli susaytiruvchi omil, Bu asosan moddaning zichligiga bog'liq. U kogerent sochilish ? 1, kogerent ? 2 va fotoelektr effekti ? 3 ga mos keladigan uchta hadning yig‘indisiga teng:

? = ? 1 + ? 2 + ? 3 . (7)

Har bir atamaning hissasi foton energiyasi bilan belgilanadi. Quyida yumshoq to'qimalar (suv) uchun ushbu jarayonlarning nisbati keltirilgan.

Energiya, keV	fotoelektrik effekt	Kompton effekti

rohatlaning massa zaiflashuv koeffitsienti,? moddaning zichligiga bog'liq bo'lmagan:

?m = ?/?. (sakkiz)

Massaning zaiflashuv koeffitsienti foton energiyasiga va yutuvchi moddaning atom raqamiga bog'liq:

? m = k? 3 Z 3. (9)

Suyak va yumshoq to'qimalarning (suv) massa susayish koeffitsientlari har xil: ? m suyak / ? m suv = 68.

Agar rentgen nurlari yo'liga bir jinsli bo'lmagan jism joylashtirilsa va uning oldiga lyuminestsent ekran qo'yilsa, u holda bu jism nurlanishni o'ziga singdirib, susaytirib, ekranda soya hosil qiladi. Ushbu soyaning tabiatiga ko'ra, jismlarning shakli, zichligi, tuzilishi va ko'p hollarda tabiatini hukm qilish mumkin. Bular. turli to'qimalar tomonidan rentgen nurlanishining yutilishidagi sezilarli farq ichki organlarning tasvirini soya proektsiyasida ko'rish imkonini beradi.

Agar o'rganilayotgan organ va uning atrofidagi to'qimalar rentgen nurlarini teng darajada susaytirsa, kontrast moddalar qo'llaniladi. Masalan, oshqozon va ichaklarni bariy sulfatning shilimshiq massasi (BaSO 4 ) bilan to'ldirganda, ularning soyali tasvirini ko'rish mumkin (zaiflash koeffitsientlari nisbati 354).

Tibbiyotda foydalaning.

Tibbiyotda diagnostika uchun 60 dan 100-120 keV gacha foton energiyasiga ega rentgen nurlanishi va terapiya uchun 150-200 keV ishlatiladi.

Rentgen diagnostikasi – Tanani rentgen nurlari bilan transilluminatsiya qilish orqali kasalliklarni aniqlash.

Rentgen diagnostikasi turli xil variantlarda qo'llaniladi, ular quyida keltirilgan.

Floroskopiya bilan rentgen trubkasi bemorning orqasida joylashgan. Uning oldida lyuminestsent ekran joylashgan. Ekranda soya (ijobiy) tasvir mavjud. Har bir alohida holatda nurlanishning mos qattiqligi yumshoq to'qimalardan o'tishi uchun tanlanadi, lekin zich bo'lganlar tomonidan etarli darajada so'riladi. Aks holda, bir xil soya olinadi. Ekranda yurak, qovurg'alar qorong'i, o'pkalar engil ko'rinadi.

Rentgenografiya qachon ob'ekt maxsus fotografik emulsiyaga ega bo'lgan plyonkani o'z ichiga olgan kassetaga joylashtiriladi. Ob'ektning ustiga rentgen trubkasi o'rnatiladi. Olingan rentgenogramma salbiy tasvirni beradi, ya'ni. transilluminatsiya paytida kuzatilgan rasmdan farqli o'laroq. Ushbu usulda (1) ga qaraganda tasvirning ravshanligi bor, shuning uchun transilluminatsiya paytida ko'rish qiyin bo'lgan tafsilotlar kuzatiladi.

Ushbu usulning istiqbolli varianti rentgen nuridir tomografiya va "mashina versiyasi" - kompyuter tomografiya.

3. Floroskopiya bilan, Nozik kichik formatli plyonkada katta ekrandagi tasvir o'rnatiladi. Ko'rilayotganda rasmlar maxsus lupada tekshiriladi.

Rentgen terapiyasi- xavfli o'smalarni yo'q qilish uchun rentgen nurlaridan foydalanish.

Radiatsiyaning biologik ta'siri hayotiy faoliyatni, ayniqsa tez ko'payadigan hujayralarni buzishdir.

Kompyuter tomografiyasi (KT)

X-nurli kompyuter tomografiyasi usuli bemor tanasining ma'lum bir qismining tasvirini turli burchaklarda qilingan ushbu bo'limning ko'p sonli rentgen proyeksiyalarini ro'yxatga olish orqali qayta tiklashga asoslangan. Ushbu proektsiyalarni qayd qiluvchi sensorlardan olingan ma'lumotlar maxsus dasturga muvofiq kompyuterga kiradi hisoblab chiqadi tarqatish mahkamnamuna hajmi tekshirilgan bo'limda va uni displey ekranida aks ettiradi. Shu tarzda olingan bemor tanasining bo'limining tasviri ajoyib ravshanlik va yuqori ma'lumot mazmuni bilan ajralib turadi. Dastur sizga imkon beradi kattalashtirish; ko'paytirish tasvir kontrasti ichida o'nlab va hatto yuzlab marta. Bu usulning diagnostika imkoniyatlarini kengaytiradi.

Zamonaviy stomatologiyada videograflar (raqamli rentgen tasvirini qayta ishlashga ega qurilmalar).

Stomatologiyada rentgen tekshiruvi asosiy diagnostika usuli hisoblanadi. Biroq, rentgen diagnostikasining bir qator an'anaviy tashkiliy va texnik xususiyatlari uni bemor uchun ham, stomatologiya klinikalari uchun ham qulay emas. Bu, birinchi navbatda, bemorning ionlashtiruvchi nurlanish bilan aloqa qilish zarurati, bu ko'pincha tanaga sezilarli radiatsiya yukini keltirib chiqaradi, shuningdek, fotoprosesga bo'lgan ehtiyoj va shuning uchun fotoreagentlarga bo'lgan ehtiyoj, shu jumladan toksik bo'lganlar. Bu, nihoyat, katta hajmli arxiv, og'ir papkalar va rentgen plyonkalari bo'lgan konvertlar.

Bundan tashqari, stomatologiyaning hozirgi rivojlanish darajasi inson ko'zining rentgenogrammalarini sub'ektiv baholashni etarli darajada emas. Ma'lum bo'lishicha, rentgen tasviridagi kul rangning xilma-xilligidan ko'z faqat 64 tasini sezadi.

Shubhasiz, minimal radiatsiya ta'sirida dentoalveolyar tizimning qattiq to'qimalarining aniq va batafsil tasvirini olish uchun boshqa echimlar kerak. Qidiruv radiografik tizimlar, videograflar - raqamli rentgenografiya tizimlari deb ataladigan narsalarni yaratishga olib keldi.

Texnik tafsilotlarsiz bunday tizimlarning ishlash printsipi quyidagicha. Rentgen nurlanishi ob'ekt orqali fotosensitiv plyonkaga emas, balki maxsus intraoral sensorga (maxsus elektron matritsa) kiradi. Matritsadan tegishli signal uni raqamli shaklga aylantiruvchi va kompyuterga ulangan raqamlash qurilmasiga (analog-raqamli konvertor, ADC) uzatiladi. Maxsus dasturiy ta'minot kompyuter ekranida rentgen tasvirini tuzadi va uni qayta ishlash, qattiq yoki moslashuvchan xotira tashuvchisida (qattiq disk, floppi disklar) saqlash, fayl sifatida rasm sifatida chop etish imkonini beradi.

Raqamli tizimda rentgen tasviri turli xil raqamli kulrang qiymatlarga ega bo'lgan nuqtalar to'plamidir. Dastur tomonidan taqdim etilgan ma'lumot displeyini optimallashtirish nisbatan past nurlanish dozasida yorqinlik va kontrast bo'yicha optimal ramka olish imkonini beradi.

Masalan, Trophy (Frantsiya) yoki Schick (AQSh) tomonidan yaratilgan zamonaviy tizimlarda ramka yaratishda 4096 ta kul rang ishlatiladi, ta'sir qilish vaqti o'rganish ob'ektiga bog'liq va o'rtacha yuzdan - o'ndan bir qismini tashkil qiladi. ikkinchidan, kinoga nisbatan radiatsiya ta'sirining pasayishi - intraoral tizimlar uchun 90% gacha, panoramali videograflar uchun 70% gacha.

Tasvirlarni qayta ishlashda videograflar quyidagilarga ruxsat beradi:

Ijobiy va salbiy tasvirlarni, noto'g'ri rangli tasvirlarni, bo'rttirma tasvirlarni oling.

Kontrastni oshiring va rasmga qiziqish maydonini kattalashtiring.

Tish to'qimalari va suyak tuzilmalari zichligidagi o'zgarishlarni baholash, kanallarni to'ldirishning bir xilligini nazorat qilish.

Endodontikada har qanday egrilik kanalining uzunligini aniqlang, jarrohlikda esa 0,1 mm aniqlik bilan implant o'lchamini tanlang.

Tasvirni tahlil qilishda sun'iy intellekt elementlariga ega noyob Karies detektori tizimi dog' bosqichida, ildiz kariesida va yashirin kariesda aniqlash imkonini beradi.

? (3) formuladagi “F” nurlangan to‘lqin uzunliklarining butun diapazonini bildiradi va ko‘pincha “Integral energiya oqimi” deb ataladi.

Rentgen nurlari 1895 yilda nemis fizigi Vilgelm Konrad Rentgen tomonidan tasodifan kashf etilgan.

Zamonaviy tibbiyotni rentgen apparatisiz tasavvur qilish qiyin. Va deyarli har birimiz rentgen nurlari haqida bilamiz. Ammo u haqida hech narsa ma'lum bo'lmagan paytlar ham bo'lgan.

Rentgen nurlarining kashf etilishi tarixi

1895-yil 8-noyabrda fizika professori, Vyurtsburg universiteti rektori Vilgelm Konrad Rentgen kamdan-kam gazlar orqali elektr razryadning o‘tishi bo‘yicha tajriba o‘tkazdi. Deyarli barcha havo chiqarilgan yopiq shisha trubaning ikkala uchida yuqori kuchlanish qo'llaniladigan elektrodlar mavjud edi. Manfiy zaryadlangan elektrod (katod) trubkadagi elektronlarni chiqardi. Elektrodlar orasidagi potentsial farq ta'sirida elektronlar tezlashdi va ikkinchi elektrodga urildi. Va har safar elektr razryad trubkadan o'tib ketganda, yaqin atrofdagi bariy sinergizmining ekrani yashil rangli chiroq bilan porladi. Quvurdan kuchlanishni o'chirib, rentgen nurlari porlash ham yo'qolganini ko'rdi. Bu elektron naycha noma'lum nurlarning manbai bo'lganligini anglatadi.

Noma'lum nurlar to'liq kirib borishi isbotlangan. Rentgen naycha va ekran orasiga turli narsalarni joylashtirdi: kitob, doska, varaq. Noma'lum nurlar ular orqali osongina o'tdi. Olimning qo'li nurlar yo'lida bo'lganida, u yorug'lik ekranida qo'l suyaklarining siluetlarini ko'rdi. Bundan tashqari, shaffof bo'lmagan qog'ozga o'ralgan va elektron trubkadan unchalik uzoq bo'lmagan joyda yotgan fotografik materiallar yoritilgan bo'lib chiqdi.

Topilgan nurlarning tabiati noma'lum edi, shuning uchun Rentgen ularni rentgen nurlari deb atadi. Rentgen nurlari u tomonidan "Yangi turdagi nurlarda" qo'lyozmasida tasvirlangan. Va qo'lyozmaning o'zi W?rzburg fizika-tibbiy jamiyatiga yuborilgan. Va 1896 yil 23 yanvarda Rentgen o'z a'zolariga ilmiy ma'ruza qildi. Hisobotdan so'ng, tomoshabinlarning olqishlari ostida 80 yoshli anatom Albert fon K?lliker rentgen nurlarini chaqirishni taklif qildi. rentgen nurlari.

Shuni ta'kidlash kerakki, Rentgenning hayoti davomida ham rentgen nurlari elektromagnit to'lqinli nurlanish ekanligini aniqlash mumkin edi.

1901-yil 10-dekabrda fiziklarning birinchisi Vilgelm Konrad Rentgen Nobel mukofoti bilan taqdirlandi. "Keyinchalik uning nomi bilan atalgan ajoyib nurlarning kashf etilishida namoyon bo'lgan fan uchun favqulodda muhim xizmatlarini e'tirof etish uchun". Rentgen universitetga pul summasini vasiyat qildi, uning devorlari ichida u o'zining eng katta kashfiyoti qildi.

Rentgen nurlarini qo'llash

Rentgenning kashfiyoti turli sohalarda o'z qo'llanilishini topdi. Shunday qilib, rentgen nurlari yordamida materiallarni ishlab chiqarishda qayta ishlash jarayonida yuzaga keladigan ichki nuqsonlarni aniqlash mumkin bo'ldi. Rentgen nurlari sud tibbiyoti va san'atshunoslikda o'z qo'llanilishini topdi. Ularning eng muhim qo'llanilishi tibbiy diagnostika hisoblanadi. Suyak sinishi diagnostikasi uchun ular 1896 yildayoq qo'llanila boshlandi. Tez orada rentgen diagnostikasidan tashqari rentgen terapiyasi ham paydo bo'ldi. Rentgen nurlari saraton, sil va boshqa kasalliklarni davolashda ishlatilgan. O'sha paytda rentgen nurlarining xavfi haqida hali ma'lum bo'lmaganligi sababli, shifokorlar himoya vositalarisiz ishladilar. Va bir muncha vaqt o'tgach, ularning ko'pchiligi nurlanish kasalligi qurboniga aylandi. Ko'pgina bemorlar juda yuqori dozada nurlanish tufayli vafot etdi.

Bugungi kunda rentgen nurlari fan va texnikaning ko'plab sohalarida: rentgen astronomiyasi, rentgenografiya, radiologiya, turli mahsulotlarning ichki tuzilishini nazorat qilish uchun ishlatiladi. X-nurlari moddaning kimyoviy tarkibini va hatto DNK tuzilishini aniqlash uchun ishlatiladi.

X-NURLARI radiatsiya
ko'rinmas nurlanish, har xil darajada bo'lsa ham, barcha moddalarga kirib borishga qodir. Bu to'lqin uzunligi taxminan 10-8 sm bo'lgan elektromagnit nurlanishdir.Ko'rinadigan yorug'lik kabi rentgen nurlari ham fotografik plyonkaning qorayishiga olib keladi. Bu xususiyat tibbiyot, sanoat va ilmiy tadqiqotlar uchun katta ahamiyatga ega. O'rganilayotgan ob'ektdan o'tib, keyin plyonkaga tushgan rentgen nurlari uning ichki tuzilishini tasvirlaydi. Turli materiallar uchun rentgen nurlanishining kirib borish kuchi har xil bo'lganligi sababli, ob'ektning unchalik shaffof bo'lmagan qismlari fotosuratda nurlanish yaxshi o'tadigan joylarga qaraganda yorqinroq joylarni beradi. Shunday qilib, suyak to'qimalari teri va ichki organlarni tashkil etuvchi to'qimalarga qaraganda rentgen nurlari uchun kamroq shaffofdir. Shuning uchun rentgenografiyada suyaklar engilroq joylar sifatida ko'rsatiladi va nurlanish uchun shaffofroq bo'lgan sinish joyini osongina aniqlash mumkin. Rentgenografiya stomatologiyada tishlarning ildizlaridagi karies va xo'ppozlarni aniqlash uchun, shuningdek, sanoatda quyma, plastmassa va kauchuklardagi yoriqlarni aniqlash uchun ham qo'llaniladi. X-nurlari kimyoda birikmalarni tahlil qilishda, fizikada esa kristallarning tuzilishini o?rganishda qo?llaniladi. Kimyoviy birikma orqali o'tadigan rentgen nurlari xarakterli ikkilamchi nurlanishni keltirib chiqaradi, uning spektroskopik tahlili kimyogarga birikma tarkibini aniqlash imkonini beradi. Kristalli moddaga tushganda, rentgen nurlari kristalning atomlari tomonidan tarqalib, fotografik plastinkada dog'lar va chiziqlarning aniq, muntazam naqshini beradi, bu kristalning ichki tuzilishini o'rnatishga imkon beradi. Saratonni davolashda rentgen nurlaridan foydalanish saraton hujayralarini o'ldirishiga asoslanadi. Biroq, u normal hujayralarga ham kiruvchi ta'sir ko'rsatishi mumkin. Shuning uchun rentgen nurlaridan foydalanishda juda ehtiyot bo'lish kerak. Rentgen nurlanishini nemis fizigi V.Rentgen (1845-1923) kashf etgan. Uning nomi ushbu nurlanish bilan bog'liq bo'lgan boshqa jismoniy atamalarda abadiylashtirilgan: ionlashtiruvchi nurlanish dozasining xalqaro birligi rentgen deb ataladi; rentgen apparati bilan olingan rasmga rentgenogramma deyiladi; Kasalliklarni tashxislash va davolash uchun rentgen nurlaridan foydalanadigan radiologik tibbiyot sohasi radiologiya deb ataladi. Rentgen nurlanishni 1895 yilda Vyurtsburg universitetida fizika professori bo'lganida kashf etgan. Katod nurlari (zarar trubalarida elektronlar oqadi) bilan tajribalar o‘tkazar ekan, u vakuum trubkasi yaqinida joylashgan, kristalli bariy siyanoplatinit bilan qoplangan ekran yorqin porlashini payqadi, garchi naychaning o‘zi qora karton bilan qoplangan bo‘lsa ham. Keyinchalik Rentgen o'zi kashf etgan noma'lum nurlarning o'tish qobiliyatini rentgen nurlari deb atadi, yutuvchi materialning tarkibiga bog'liqligini aniqladi. U, shuningdek, o'z qo'lining suyaklarini katod nurlari chiqarish trubkasi va bariy siyanoplatinit bilan qoplangan ekran orasiga qo'yib, tasvirga oldi. Rentgenning kashfiyotidan keyin boshqa tadqiqotchilar tomonidan tajribalar o'tkazildi, ular bu nurlanishdan foydalanish uchun ko'plab yangi xususiyatlar va imkoniyatlarni kashf etdilar. M.Laue, V.Fridrix va P.Knippinglar katta hissa qo'shdilar, ular 1912 yilda kristalldan o'tganda rentgen nurlarining difraksiyasini ko'rsatdilar; 1913 yilda qizdirilgan katodli yuqori vakuumli rentgen trubkasini ixtiro qilgan V.Kulidj; 1913 yilda nurlanish to'lqin uzunligi va elementning atom raqami o'rtasidagi bog'liqlikni o'rnatgan G. Moseley; G. va L. Braggi, 1915 yilda rentgen nurlari difraksion tahlilining asoslarini ishlab chiqqani uchun Nobel mukofoti olgan.
RENTENGAN NURLARINI OLISH
Rentgen nurlanishi yuqori tezlikda harakatlanuvchi elektronlar materiya bilan o'zaro ta'sirlashganda paydo bo'ladi. Elektronlar har qanday moddaning atomlari bilan to'qnashganda, ular tezda kinetik energiyasini yo'qotadilar. Bunday holda, uning katta qismi issiqlikka aylanadi va odatda 1% dan kam bo'lgan kichik bir qismi rentgen energiyasiga aylanadi. Bu energiya kvantlar shaklida chiqariladi - energiyaga ega, ammo dam olish massasi nolga teng bo'lgan fotonlar deb ataladigan zarralar. Rentgen fotonlari o'zlarining energiyasi bilan farqlanadi, bu ularning to'lqin uzunligiga teskari proportsionaldir. Rentgen nurlarini olishning an'anaviy usuli bilan to'lqin uzunliklarining keng diapazoni olinadi, bu rentgen spektri deb ataladi. Spektrda rasmda ko'rsatilganidek, aniq komponentlar mavjud. 1. Keng "uzluksizlik" uzluksiz spektr yoki oq nurlanish deb ataladi. Uning ustiga qo'yilgan o'tkir cho'qqilarga xarakterli rentgen nurlanish chiziqlari deyiladi. Butun spektr elektronlarning materiya bilan to'qnashuvi natijasi bo'lsa-da, uning keng qismi va chiziqlarining paydo bo'lish mexanizmlari boshqacha. Modda juda ko'p atomlardan iborat bo'lib, ularning har biri elektron qobiqlar bilan o'ralgan yadroga ega va ma'lum bir element atomining qobig'idagi har bir elektron ma'lum bir diskret energiya darajasini egallaydi. Odatda bu qobiqlar yoki energiya darajalari yadroga eng yaqin qobiqdan boshlab K, L, M va hokazo belgilar bilan belgilanadi. Etarli darajada yuqori energiyaga ega bo'lgan elektron atomga bog'langan elektronlardan biri bilan to'qnashganda, u elektronni qobig'idan chiqarib yuboradi. Bo'sh joyni qobiqdan boshqa elektron egallaydi, bu esa yuqori energiyaga mos keladi. Bu rentgen fotonni chiqarish orqali ortiqcha energiyani chiqaradi. Qobiq elektronlari diskret energiya qiymatlariga ega bo'lganligi sababli, hosil bo'lgan rentgen fotonlari ham diskret spektrga ega. Bu ma'lum to'lqin uzunliklari uchun o'tkir cho'qqilarga mos keladi, ularning o'ziga xos qiymatlari maqsadli elementga bog'liq. Xarakterli chiziqlar elektronning qaysi qobiqdan (K, L yoki M) chiqarilganiga qarab K-, L- va M-seriyalarni hosil qiladi. X-nurlarining to'lqin uzunligi va atom raqami o'rtasidagi bog'liqlik Mozeley qonuni deb ataladi (2-rasm).

Agar elektron nisbatan og'ir yadro bilan to'qnashsa, u sekinlashadi va uning kinetik energiyasi taxminan bir xil energiyadagi rentgen foton shaklida chiqariladi. Agar u yadro yonidan uchib o'tsa, u energiyaning faqat bir qismini yo'qotadi, qolgan qismi esa uning yo'lida tushgan boshqa atomlarga o'tadi. Har bir energiya yo'qotish harakati ma'lum energiyaga ega fotonning chiqishiga olib keladi. Uzluksiz rentgen spektri paydo bo'ladi, uning yuqori chegarasi eng tez elektronning energiyasiga to'g'ri keladi. Bu uzluksiz spektrni shakllantirish mexanizmi bo'lib, uzluksiz spektrning chegarasini o'rnatadigan maksimal energiya (yoki minimal to'lqin uzunligi) hodisa elektronlarining tezligini aniqlaydigan tezlashtiruvchi kuchlanishga mutanosibdir. Spektral chiziqlar bombardimon qilingan nishonning materialini tavsiflaydi, uzluksiz spektr esa elektron nurning energiyasi bilan belgilanadi va maqsadli materialga deyarli bog'liq emas. Rentgen nurlarini nafaqat elektron bombardimon qilish, balki nishonni boshqa manbadan olingan rentgen nurlari bilan nurlantirish orqali ham olish mumkin. Biroq, bu holda, tushayotgan nurning energiyasining katta qismi xarakterli rentgen spektriga tushadi va uning juda kichik qismi uzluksiz spektrga tushadi. Shubhasiz, tushayotgan rentgen nurlari energiyasi bombalangan elementning xarakterli chiziqlarini qo'zg'atish uchun etarli bo'lgan fotonlarni o'z ichiga olishi kerak. Xarakterli spektrdagi energiyaning yuqori foizi rentgen nurlarini qo'zg'atishning ushbu usulini ilmiy tadqiqotlar uchun qulay qiladi.
Rentgen naychalari. Elektronlarning materiya bilan o'zaro ta'siri natijasida rentgen nurlanishini olish uchun elektronlar manbai, ularni yuqori tezlikka tezlashtiradigan vositalar va elektron bombardimoniga dosh bera oladigan va rentgen nurlanishini hosil qiladigan nishonga ega bo'lish kerak. kerakli intensivlik. Bularning barchasiga ega bo'lgan qurilma rentgen trubkasi deb ataladi. Ilk tadqiqotchilar hozirgi tushirish quvurlari kabi "chuqur vakuum" quvurlaridan foydalanganlar. Ulardagi vakuum unchalik yuqori emas edi. Bo'shatish trubkalarida oz miqdorda gaz bo'ladi va kolba elektrodlariga katta potentsial farq qo'llanilganda, gaz atomlari musbat va manfiy ionlarga aylanadi. Ijobiy bo'lganlar manfiy elektrod (katod) tomon harakatlanadi va uning ustiga tushib, undan elektronlarni uradi va ular o'z navbatida musbat elektrod (anod) tomon harakatlanadi va uni bombardimon qilib, rentgen fotonlari oqimini hosil qiladi. . Coolidge tomonidan ishlab chiqilgan zamonaviy rentgen trubkasida (3-rasm) elektronlar manbai yuqori haroratga qizdirilgan volfram katodidir. Elektronlar anod (yoki antikatod) va katod o'rtasidagi yuqori potentsial farq tufayli yuqori tezlikka tezlashadi. Elektronlar atomlar bilan to'qnashmasdan anodga etib borishi kerakligi sababli, juda yuqori vakuum talab qilinadi, buning uchun trubka yaxshi evakuatsiya qilinishi kerak. Bu, shuningdek, qolgan gaz atomlari va ular bilan bog'liq yon oqimlarining ionlanish ehtimolini kamaytiradi.

Elektronlar katodni o'rab turgan maxsus shakldagi elektrod orqali anodga qaratilgan. Ushbu elektrod fokuslash elektrodi deb ataladi va katod bilan birgalikda trubaning "elektron projektori" ni hosil qiladi. Elektron bombardimon qilingan anod o'tga chidamli materialdan yasalgan bo'lishi kerak, chunki bombardimon elektronlarning kinetik energiyasining katta qismi issiqlikka aylanadi. Bundan tashqari, anod yuqori atom raqamiga ega bo'lgan materialdan tayyorlanishi ma'qul rentgen nurlari rentabelligi atom sonining ortishi bilan ortadi. Atom raqami 74 bo'lgan volfram ko'pincha anod materiali sifatida tanlanadi.Rentgen naylarining dizayni qo'llash shartlari va talablariga qarab har xil bo'lishi mumkin.
X-NURLARINI ANGILASH
Rentgen nurlarini aniqlashning barcha usullari ularning moddalar bilan o'zaro ta'siriga asoslangan. Detektorlar ikki xil bo'lishi mumkin: tasvirni beruvchi va bermaydigan. Birinchisiga rentgen-ftorografiya va floroskopiya asboblari kiradi, ularda rentgen nurlari o'rganilayotgan ob'ekt orqali o'tadi va uzatilgan nurlanish lyuminestsent ekran yoki plyonkaga kiradi. Tasvir o'rganilayotgan ob'ektning turli qismlari nurlanishni turli yo'llar bilan yutishi tufayli paydo bo'ladi - moddaning qalinligi va uning tarkibiga qarab. Lyuminestsent ekranli detektorlarda rentgen energiyasi to'g'ridan-to'g'ri kuzatiladigan tasvirga aylanadi, rentgenografiyada esa sezgir emulsiyaga yoziladi va faqat plyonka ishlab chiqilgandan keyin kuzatilishi mumkin. Ikkinchi turdagi detektorlarga rentgen nurlari energiyasi nurlanishning nisbiy intensivligini tavsiflovchi elektr signallariga aylanadigan turli xil qurilmalar kiradi. Bularga ionlash kameralari, Geiger hisoblagichi, proporsional hisoblagich, sintillyatsiya hisoblagichi va kadmiy sulfid va selenid asosidagi ba'zi maxsus detektorlar kiradi. Hozirgi vaqtda sintillyatsiya hisoblagichlarini keng energiya diapazonida yaxshi ishlaydigan eng samarali detektorlar deb hisoblash mumkin.
Shuningdek qarang Zarrachalar detektorlari. Detektor muammoning shartlarini hisobga olgan holda tanlanadi. Misol uchun, agar difraksiyalangan rentgen nurlanishining intensivligini aniq o'lchash zarur bo'lsa, u holda o'lchovlarni foizli fraktsiyalar aniqligi bilan amalga oshirishga imkon beruvchi hisoblagichlar qo'llaniladi. Agar juda ko'p diffraktsiyali nurlarni ro'yxatga olish kerak bo'lsa, u holda rentgen plyonkasidan foydalanish tavsiya etiladi, garchi bu holda intensivlikni bir xil aniqlik bilan aniqlash mumkin emas.
X-NURLARI VA GAMMA DEFEKTOSKOPIYA
Sanoatda rentgen nurlarining eng keng tarqalgan qo'llanilishidan biri material sifatini nazorat qilish va kamchiliklarni aniqlashdir. Rentgen usuli buzilmaydi, shuning uchun sinovdan o'tkazilayotgan material, agar talab qilinadigan talablarga javob berishi aniqlangan bo'lsa, undan keyin mo'ljallangan maqsadda foydalanish mumkin. Rentgen nurlari va gamma nuqsonlarini aniqlash rentgen nurlarining kirib borish kuchiga va uning materiallarga singishi xususiyatlariga asoslanadi. Penetratsion quvvat rentgen nurlari fotonlarining energiyasi bilan belgilanadi, bu rentgen trubkasidagi tezlashtiruvchi kuchlanishga bog'liq. Shuning uchun qalin namunalar va og'ir metallardan olingan namunalar, masalan, oltin va uran, ularni o'rganish uchun yuqori kuchlanishli rentgen manbasini talab qiladi va nozik namunalar uchun past kuchlanishli manba etarli. Juda katta quyma va katta prokatning gamma-nurlari nuqsonlarini aniqlash uchun zarrachalarni 25 MeV va undan ortiq energiyaga tezlashtiradigan betatronlar va chiziqli tezlatgichlar qo'llaniladi. Materialda rentgen nurlarining yutilishi absorberning qalinligi d va yutilish koeffitsienti m ga bog'liq va I = I0e-md formula bilan aniqlanadi, bu erda I - absorber orqali o'tadigan nurlanishning intensivligi, I0 - tushayotgan nurlanishning intensivligi va e = 2,718 natural logarifmlarning asosidir. Berilgan material uchun rentgen nurlarining ma'lum to'lqin uzunligida (yoki energiyasida) yutilish koeffitsienti doimiy hisoblanadi. Ammo rentgen nurlari manbasining nurlanishi monoxromatik emas, balki keng to'lqin uzunliklarini o'z ichiga oladi, buning natijasida absorberning bir xil qalinligida yutilish nurlanishning to'lqin uzunligiga (chastotasiga) bog'liq. Metalllarni bosim bilan qayta ishlash bilan bog'liq bo'lgan barcha sanoat tarmoqlarida rentgen nurlanishi keng qo'llaniladi. Shuningdek, u artilleriya barrellarini, oziq-ovqat mahsulotlarini, plastmassalarni sinash, elektron muhandislikdagi murakkab qurilmalar va tizimlarni sinash uchun ishlatiladi. (Neytronografiya ham shunga o'xshash maqsadlarda qo'llaniladi, bunda rentgen nurlari o'rniga neytron nurlari qo'llaniladi.) Rentgen nurlari boshqa maqsadlarda ham qo'llaniladi, masalan, rasmlarning haqiqiyligini aniqlash yoki asosiy qatlam ustidagi qo'shimcha bo'yoq qatlamlarini aniqlash uchun.
X-NURLARI DIFFRAKSIYASI
Rentgen nurlari diffraktsiyasi qattiq jismlar - ularning atom tuzilishi va kristall shakli, shuningdek suyuqliklar, amorf jismlar va yirik molekulalar haqida muhim ma'lumotlarni beradi. Diffraktsiya usuli atomlararo masofalarni aniq (10-5 dan kam xato bilan) aniqlash, kuchlanish va nuqsonlarni aniqlash, monokristallarning yo'nalishini aniqlash uchun ham qo'llaniladi. Difraksion naqsh noma'lum materiallarni aniqlay oladi, shuningdek, namunadagi aralashmalar mavjudligini aniqlaydi va ularni aniqlaydi. Zamonaviy fizikaning rivojlanishi uchun rentgen nurlanishining diffraktsiya usulining ahamiyatini ortiqcha baholab bo'lmaydi, chunki moddaning xususiyatlarini zamonaviy tushunish oxir-oqibatda turli xil kimyoviy birikmalardagi atomlarning joylashishi, bog'lanishlarning tabiati haqidagi ma'lumotlarga asoslanadi. ular orasida va strukturaviy nuqsonlar bo'yicha. Ushbu ma'lumotni olishning asosiy vositasi rentgen nurlarining diffraktsiya usulidir. Rentgen difraksion kristallografiyasi tirik organizmlarning genetik materiali bo'lgan dezoksiribonuklein kislotasi (DNK) kabi murakkab yirik molekulalarning tuzilishini aniqlash uchun zarurdir. Rentgen nurlanishi kashf etilgandan so'ng, ilmiy va tibbiy qiziqish ushbu nurlanishning jismlarga kirib borish qobiliyatiga va uning tabiatiga qaratildi. Yoriqlar va difraksion panjaralarda rentgen nurlanishining diffraktsiyasi bo'yicha o'tkazilgan tajribalar shuni ko'rsatdiki, u elektromagnit nurlanishga tegishli bo'lib, 10-8-10-9 sm tartibdagi to'lqin uzunligiga ega.Bundan oldinroq olimlar, xususan, U.Barlou taxmin qilishgan. tabiiy kristallarning muntazam va simmetrik shakli kristallni tashkil etuvchi atomlarning tartibli joylashishi bilan bog'liq. Ba'zi hollarda Barlou kristall tuzilishini to'g'ri bashorat qila oldi. Prognoz qilingan atomlararo masofalarning qiymati 10-8 sm edi.Atomlararo masofalarning rentgen to'lqin uzunligi tartibida bo'lishi ularning diffraktsiyasini kuzatish imkonini berdi. Natijada fizika tarixidagi eng muhim eksperimentlardan biri g‘oyasi paydo bo‘ldi. M.Laue ushbu g'oyani eksperimental sinovdan o'tkazdi, uni hamkasblari V.Fridrix va P.Knipping amalga oshirdi. 1912 yilda ularning uchtasi rentgen nurlari diffraktsiyasi natijalari bo'yicha o'z ishlarini nashr etishdi. Rentgen nurlari diffraksiyasining tamoyillari. Rentgen nurlari diffraktsiyasi hodisasini tushunish uchun tartib bilan ko'rib chiqish kerak: birinchidan, rentgen nurlari spektri, ikkinchidan, kristall strukturasining tabiati va uchinchidan, diffraktsiya hodisasining o'zi. Yuqorida aytib o'tilganidek, xarakterli rentgen nurlanishi anod materiali bilan belgilanadigan yuqori darajadagi monoxromatiklikdagi bir qator spektral chiziqlardan iborat. Filtrlar yordamida siz ulardan eng kuchlisini tanlashingiz mumkin. Shuning uchun, anod materialini mos ravishda tanlab, juda aniq belgilangan to'lqin uzunligi qiymatiga ega deyarli monoxromatik nurlanish manbasini olish mumkin. Xarakterli nurlanishning to'lqin uzunliklari odatda xrom uchun 2,285 dan kumush uchun 0,558 gacha (turli elementlar uchun qiymatlar oltita muhim raqamga ma'lum). Xarakterli spektr anodga tushayotgan elektronlarning sekinlashishi hisobiga ancha past intensivlikdagi uzluksiz "oq" spektr ustiga qo'yilgan. Shunday qilib, har bir anoddan ikki turdagi nurlanishni olish mumkin: xarakterli va bremsstrahlung, ularning har biri o'ziga xos tarzda muhim rol o'ynaydi. Kristal tuzilishdagi atomlar bir xil hujayralar ketma-ketligini - fazoviy panjarani hosil qilib, muntazam oraliqlarda joylashgan. Ba'zi panjaralar (masalan, ko'pchilik oddiy metallar uchun) juda oddiy, boshqalari (masalan, oqsil molekulalari uchun) juda murakkab. Kristall strukturasi quyidagilar bilan tavsiflanadi: agar bitta hujayraning ma'lum bir nuqtasidan qo'shni hujayraning mos nuqtasiga o'tadigan bo'lsa, u holda aynan bir xil atom muhiti topiladi. Va agar biron bir atom bitta hujayraning u yoki bu nuqtasida joylashgan bo'lsa, u holda xuddi shu atom har qanday qo'shni hujayraning ekvivalent nuqtasida joylashgan bo'ladi. Bu tamoyil mukammal, ideal tartiblangan kristal uchun qat'iy amal qiladi. Biroq, ko'pgina kristallar (masalan, metall qattiq eritmalar) ma'lum darajada tartibsizdir; kristallografik ekvivalent joylarni turli atomlar egallashi mumkin. Bunday hollarda, har bir atomning joylashuvi emas, balki faqat atomning ko'p sonli zarrachalar (yoki hujayralar) ustidagi "statistik o'rtacha" pozitsiyasi aniqlanadi. Diffraktsiya hodisasi OPTICS maqolasida muhokama qilinadi va o'quvchi davom etishdan oldin ushbu maqolaga murojaat qilishi mumkin. Bu shuni ko'rsatadiki, agar to'lqinlar (masalan, tovush, yorug'lik, rentgen nurlari) kichik tirqish yoki teshikdan o'tsa, ikkinchisini to'lqinlarning ikkilamchi manbai deb hisoblash mumkin va tirqish yoki teshikning tasviri o'zgaruvchan yorug'likdan iborat. va quyuq chiziqlar. Bundan tashqari, agar teshiklar yoki tirqishlarning davriy tuzilishi mavjud bo'lsa, u holda turli teshiklardan kelayotgan nurlarning kuchaytiruvchi va susaytiruvchi aralashuvi natijasida aniq diffraktsiya naqshlari paydo bo'ladi. Rentgen nurlari diffraktsiyasi - bu jamoaviy tarqalish hodisasi bo'lib, unda teshiklar va tarqalish markazlari rolini kristall strukturaning davriy ravishda joylashgan atomlari o'ynaydi. Ularning tasvirlarining ma'lum burchaklardagi o'zaro kuchayishi yorug'likning uch o'lchovli difraksion panjarada diffraktsiyasi natijasida paydo bo'ladigan diffraktsiya naqshini beradi. Tarqalish tushayotgan rentgen nurlanishining kristalldagi elektronlar bilan o'zaro ta'siri tufayli yuzaga keladi. Rentgen nurlanishining to'lqin uzunligi atomning o'lchamlari bilan bir xil bo'lganligi sababli, tarqalgan rentgen nurlanishining to'lqin uzunligi hodisa bilan bir xil bo'ladi. Bu jarayon tushayotgan rentgen nurlari ta'sirida elektronlarning majburiy tebranishlari natijasidir. Endi rentgen nurlari tushadigan bog'langan elektronlar bulutiga (yadroni o'rab turgan) ega bo'lgan atomni ko'rib chiqaylik. Barcha yo'nalishdagi elektronlar bir vaqtning o'zida hodisani tarqatadi va har xil intensivlikka ega bo'lsa-da, bir xil to'lqin uzunlikdagi o'z rentgen nurlanishini chiqaradi. Tarqalgan nurlanishning intensivligi elementning atom raqamiga bog'liq, chunki atom raqami tarqalishda ishtirok eta oladigan orbital elektronlar soniga teng. (Intensivlikning sochiluvchi elementning atom raqamiga va intensivlik o?lchanadigan yo?nalishga bog?liqligi kristallarning tuzilishini tahlil qilishda nihoyatda muhim rol o?ynaydigan atomik sochilish omili bilan tavsiflanadi.) Keling, kristall strukturasida bir-biridan bir xil masofada joylashgan atomlarning chiziqli zanjirini tanlang va ularning diffraktsiya naqshini ko'rib chiqing. Rentgen nurlari spektri uzluksiz qismdan ("uzluksiz") va anod materiali bo'lgan elementga xos bo'lgan yanada zichroq chiziqlar to'plamidan iborat ekanligi allaqachon qayd etilgan. Aytaylik, biz uzluksiz spektrni filtrladik va atomlarning chiziqli zanjiriga yo'naltirilgan deyarli monoxromatik rentgen nuriga ega bo'ldik. Agar qo'shni atomlar tomonidan tarqalgan to'lqinlar yo'llari orasidagi farq to'lqin uzunligining karrali bo'lsa, kuchaytirish sharti (kuchaytiruvchi interferensiya) qondiriladi. Agar nur a (davr) oraliqlari bilan ajratilgan atomlar chizig'iga a0 burchak ostida tushsa, u holda a diffraktsiya burchagi uchun daromadga mos keladigan yo'l farqi a(cos a - cosa0) = hl shaklida yoziladi, bu erda. l - to'lqin uzunligi va h - butun son (4 va 5-rasm).

Ushbu yondashuvni uch o'lchovli kristallga kengaytirish uchun faqat kristalldagi ikkita boshqa yo'nalishdagi atomlar qatorini tanlash va a, b va c davrlari bo'lgan uchta kristall o'q uchun shu tarzda olingan uchta tenglamani birgalikda hal qilish kerak. Qolgan ikkita tenglama

Bular rentgen nurlari diffraktsiyasi uchun uchta asosiy Laue tenglamalari bo'lib, h, k va c raqamlari diffraktsiya tekisligi uchun Miller indekslari hisoblanadi.
Shuningdek qarang KRISTALLAR VA KRISTALLOGRAFIYA. Laue tenglamalaridan birini, masalan, birinchisini ko'rib chiqsak, a, a0, l doimiylar va h = 0, 1, 2, ... bo'lganligi sababli, uning yechimi bilan konuslar to'plami sifatida tasvirlanishi mumkin. umumiy o'q a (5-rasm). Xuddi shu narsa b va c yo'nalishlari uchun ham amal qiladi. Uch o'lchovli sochilishning (diffraktsiya) umumiy holatida uchta Laue tenglamalari umumiy yechimga ega bo'lishi kerak, ya'ni. har bir o'qda joylashgan uchta difraksion konus kesishishi kerak; kesishishning umumiy chizig'i rasmda ko'rsatilgan. 6. Tenglamalarning birgalikdagi yechimi Bragg-Vulf qonuniga olib keladi:

l = 2(d/n)sinq, bu erda d - h, k va c indeksli tekisliklar orasidagi masofa (davr), n = 1, 2, ... butun sonlar (difraksiya tartibi), q - burchak. diffraktsiya sodir bo'lgan kristall tekisligi bilan tushgan nur (shuningdek, diffraksiya) orqali hosil bo'ladi. Monoxromatik rentgen nurlari yo‘lida joylashgan monokristal uchun Bragg-Vulf qonuni tenglamasini tahlil qilib, diffraktsiyani kuzatish oson emas degan xulosaga kelishimiz mumkin, chunki. l va q aniqlangan va sinq DIFFRAKSION TAHLIL USULLARI
Laue usuli. Laue usuli statsionar monokristalga yo'naltirilgan rentgen nurlarining uzluksiz "oq" spektridan foydalanadi. d davrining ma'lum bir qiymati uchun Bragg-Vulf shartiga mos keladigan to'lqin uzunligi avtomatik ravishda butun spektrdan tanlanadi. Shu tarzda olingan Laue naqshlari diffraktsiya nurlarining yo'nalishlarini va shunga mos ravishda kristall tekisliklarining yo'nalishlarini baholashga imkon beradi, bu esa kristallning simmetriyasi, yo'nalishi va mavjudligi haqida muhim xulosalar chiqarishga imkon beradi. undagi nuqsonlar haqida. Biroq, bu holda, fazoviy davr haqida ma'lumot yo'qoladi d. Shaklda. 7 Lauegram misolini ko'rsatadi. Rentgen plyonkasi kristallning rentgen nurlari manbadan tushgan tomoniga qarama-qarshi tomonda joylashgan edi.

Debay-Scherrer usuli (polikristal namunalar uchun). Oldingi usuldan farqli o'laroq, bu erda monoxromatik nurlanish (l = const) qo'llaniladi va burchak q o'zgaradi. Bunga tasodifiy yo'naltirilgan ko'plab kichik kristalitlardan tashkil topgan polikristal namunadan foydalanish orqali erishiladi, ular orasida Bragg-Vulf shartini qondiradiganlari ham bor. Difraksion nurlar konuslarni hosil qiladi, ularning o'qi rentgen nurlari bo'ylab yo'naltiriladi. Rasmga tushirish uchun odatda silindrsimon kassetada rentgen plyonkasining tor chizig'i ishlatiladi va rentgen nurlari plyonkadagi teshiklar orqali diametr bo'ylab tarqaladi. Shu tarzda olingan debyegramma (8-rasm) d davri haqida aniq ma'lumotlarni o'z ichiga oladi, ya'ni. kristallning tuzilishi haqida, lekin Lauegram o'z ichiga olgan ma'lumot bermaydi. Shuning uchun ikkala usul ham bir-birini to'ldiradi. Debay-Sherrer usulining ba'zi ilovalarini ko'rib chiqamiz.

Kimyoviy elementlar va birikmalarni aniqlash. Debyegrammada aniqlangan q burchakdan berilgan element yoki birikmaning tekisliklararo masofa d xarakteristikasini hisoblash mumkin. Hozirgi vaqtda d qiymatlarining ko'plab jadvallari tuzilgan bo'lib, ular nafaqat u yoki bu kimyoviy element yoki birikmani, balki har doim ham kimyoviy tahlilni bermaydigan bir xil moddaning turli faza holatlarini aniqlashga imkon beradi. Shuningdek, d davrining konsentratsiyaga bog'liqligidan o'rinbosar qotishmalarda ikkinchi komponentning tarkibini yuqori aniqlik bilan aniqlash mumkin.
Stress tahlili. Kristallardagi turli yo'nalishlar uchun tekisliklararo oraliqlarning o'lchangan farqidan materialning elastik modulini bilib, undagi kichik kuchlanishlarni yuqori aniqlik bilan hisoblash mumkin.
Kristallarda imtiyozli yo'nalishni o'rganish. Agar polikristal namunadagi kichik kristallitlar to'liq tasodifiy yo'naltirilmagan bo'lsa, u holda Debyegramdagi halqalar turli intensivlikka ega bo'ladi. Belgilangan afzal yo'nalish mavjud bo'lganda, intensivlik maksimallari tasvirning alohida nuqtalarida to'planadi, ular bitta kristal uchun tasvirga o'xshash bo'ladi. Masalan, chuqur sovuq prokat paytida metall qatlam to'qimalarga ega bo'ladi - kristallitlarning aniq yo'nalishi. Debaygrammaga ko'ra, materialning sovuq ishlov berish xususiyatini hukm qilish mumkin.
Don o'lchamlarini o'rganish. Agar polikristalning don hajmi 10-3 sm dan ortiq bo'lsa, Debyegramdagi chiziqlar alohida dog'lardan iborat bo'ladi, chunki bu holda kristallitlar soni burchak qiymatlarining butun diapazonini qoplash uchun etarli emas. q. Agar kristallit hajmi 10-5 sm dan kam bo'lsa, u holda diffraktsiya chiziqlari kengayadi. Ularning kengligi kristalitlarning o'lchamiga teskari proportsionaldir. Kengayish xuddi shu sababga ko'ra sodir bo'ladi, chunki yoriqlar sonining kamayishi diffraktsiya panjarasining ruxsatini kamaytiradi. Rentgen nurlanishi 10-7-10-6 sm oralig'ida don o'lchamlarini aniqlash imkonini beradi.
Yagona kristallar uchun usullar. Kristalning diffraktsiyasi nafaqat fazoviy davr haqida, balki diffraktsiya tekisliklarining har bir to'plamining yo'nalishi haqida ham ma'lumot berish uchun aylanuvchi monokristalning usullari qo'llaniladi. Kristalga monoxromatik rentgen nurlari tushadi. Kristal asosiy o'q atrofida aylanadi, buning uchun Laue tenglamalari qondiriladi. Bunday holda, Bragg-Vulf formulasiga kiritilgan q burchak o'zgaradi. Diffraktsiya maksimallari plyonkaning silindrsimon yuzasi bilan Laue difraksion konuslarining kesishgan joyida joylashgan (9-rasm). Natijada rasmda ko'rsatilgan turdagi difraksion naqsh hosil bo'ladi. 10. Biroq, bir nuqtada turli xil diffraktsiya tartiblarining bir-biriga mos kelishi tufayli asoratlar mumkin. Agar kristalning aylanishi bilan bir vaqtda plyonka ham ma'lum bir tarzda harakatlantirilsa, usul sezilarli darajada yaxshilanishi mumkin.

Suyuqlik va gazlarni o'rganish. Ma'lumki, suyuqliklar, gazlar va amorf jismlar to'g'ri kristalli tuzilishga ega emas. Ammo bu erda ham molekulalardagi atomlar o'rtasida kimyoviy bog'lanish mavjud, buning natijasida ular orasidagi masofa deyarli doimiy bo'lib qoladi, garchi molekulalarning o'zi kosmosda tasodifiy yo'naltirilgan bo'lsa. Bunday materiallar nisbatan kam miqdordagi surtilgan maksimallar bilan diffraktsiya naqshini ham beradi. Bunday rasmni zamonaviy usullar bilan qayta ishlash hatto bunday kristal bo'lmagan materiallarning tuzilishi haqida ma'lumot olish imkonini beradi.
SPEKTRKIMYOVIY RENTENGAN TAHLILI
Rentgen nurlari kashf etilganidan bir necha yil o'tgach, Ch. Barkla (1877-1944) moddaga yuqori energiyali rentgen nurlari oqimi ta'sir qilganda, ostidagi elementga xos bo'lgan ikkilamchi lyuminestsent rentgen nurlari paydo bo'lishini aniqladi. o'rganish. Ko'p o'tmay, G. Mozili o'zining bir qator tajribalarida turli elementlarni elektron bombardimon qilish natijasida olingan birlamchi xarakterli rentgen nurlanishining to'lqin uzunliklarini o'lchadi va to'lqin uzunligi va atom raqami o'rtasidagi bog'liqlikni aniqladi. Bu tajribalar va Bragning rentgen spektrometrini ixtiro qilishi spektrokimyoviy rentgen tahliliga asos soldi. Kimyoviy tahlil uchun rentgen nurlarining imkoniyatlari darhol tan olindi. Spektrograflar fotoplastinkada ro'yxatdan o'tgan holda yaratilgan bo'lib, unda o'rganilayotgan namuna rentgen trubasining anodi bo'lib xizmat qilgan. Afsuski, bu usul juda mashaqqatli bo'lib chiqdi va shuning uchun faqat kimyoviy tahlilning odatiy usullari qo'llanilmaganda ishlatilgan. Analitik rentgen spektroskopiyasi sohasidagi innovatsion tadqiqotlarning yorqin namunasi 1923 yilda G. Xevsi va D. Koster tomonidan yangi element - gafniyning kashf etilishi bo'ldi. Ikkinchi jahon urushi davrida rentgenografiya uchun yuqori quvvatli rentgen naychalari va radiokimyoviy o?lchovlar uchun sezgir detektorlarning yaratilishi keyingi yillarda rentgen spektrografiyasining tez o?sishiga katta hissa qo?shdi. Bu usul tahlilning tezligi, qulayligi, buzilmasligi va to'liq yoki qisman avtomatlashtirish imkoniyati tufayli keng tarqaldi. U atom raqami 11 (natriy) dan katta bo'lgan barcha elementlarning miqdoriy va sifat tahlili muammolarida qo'llaniladi. X-nurli spektrokimyoviy tahlil odatda namunadagi eng muhim tarkibiy qismlarni (0,1-100% gacha) aniqlash uchun ishlatilsa ham, ba'zi hollarda u 0,005% va undan pastroq konsentratsiyalarga mos keladi.
Rentgen spektrometri. Zamonaviy rentgen spektrometri uchta asosiy tizimdan iborat (11-rasm): qo'zg'alish tizimlari, ya'ni. volfram yoki boshqa o'tga chidamli materialdan yasalgan anodli rentgen trubkasi va quvvat manbai; tahlil tizimlari, ya'ni. ikkita ko'p yoriqli kollimatorli analizator kristalli, shuningdek nozik sozlash uchun spektrogoniometer; va Geiger yoki proportsional yoki sintillyatsion hisoblagichga ega ro'yxatga olish tizimlari, shuningdek, rektifikator, kuchaytirgich, hisoblagichlar va grafik yozuvchisi yoki boshqa qayd qilish moslamasi.

X-nurli lyuminestsent tahlil. Tahlil qilingan namuna hayajonli rentgen nurlari yo'lida joylashgan. Tekshiriladigan namunaning hududi odatda kerakli diametrli teshikka ega niqob bilan ajratiladi va radiatsiya parallel nur hosil qiluvchi kollimatordan o'tadi. Analizator kristalining orqasida tirqishli kollimator detektor uchun difraksiyalangan nurlanishni chiqaradi. Odatda, maksimal burchak q 80-85 ° bilan chegaralanadi, shuning uchun faqat to'lqin uzunligi l tengsizlik bilan d tekisliklararo oraliq bilan bog'liq bo'lgan rentgen nurlari. X-nurli mikrotahlil. Yuqorida tavsiflangan yassi analizator kristall spektrometri mikroanaliz uchun moslashtirilishi mumkin. Bunga asosiy rentgen nurlarini yoki namuna tomonidan chiqarilgan ikkilamchi nurni toraytirish orqali erishiladi. Shu bilan birga, namunaning yoki radiatsiya diafragmasining samarali hajmining pasayishi qayd etilgan diffraksiyalangan nurlanishning intensivligining pasayishiga olib keladi. Ushbu usulni takomillashtirishga egri kristalli spektrometr yordamida erishish mumkin, bu nafaqat kollimator o'qiga parallel nurlanishni emas, balki divergent nurlanishning konusini ro'yxatga olish imkonini beradi. Bunday spektrometr yordamida 25 mkm dan kichik zarrachalarni aniqlash mumkin. Tahlil qilinayotgan namunaning hajmini yanada kattaroq qisqartirish R. Kasten tomonidan ixtiro qilingan rentgen elektron zondi mikroanalizatorida erishiladi. Bu erda yuqori darajada fokuslangan elektron nur namunaning xarakterli rentgen nurlanishini qo'zg'atadi, so'ngra egilgan kristalli spektrometr tomonidan tahlil qilinadi. Bunday qurilma yordamida diametri 1 mkm bo'lgan namunadagi 10-14 g gacha bo'lgan moddaning miqdorini aniqlash mumkin. Namunani elektron nurli skanerlash qurilmalari ham ishlab chiqilgan bo'lib, ular yordamida spektrometr xarakteristikasi nurlanishi uchun sozlangan element namunasi bo'yicha taqsimotning ikki o'lchovli naqshini olish mumkin.
TIBBIY RENTENGNOZ TASHXISI
Rentgen texnologiyasining rivojlanishi ta'sir qilish vaqtini sezilarli darajada qisqartirdi va tasvirlar sifatini yaxshiladi, hatto yumshoq to'qimalarni ham o'rganish imkonini berdi.
Florografiya. Ushbu diagnostika usuli shaffof ekrandan soya tasvirini suratga olishdan iborat. Bemor rentgen nurlari manbai va fosforning tekis ekrani (odatda seziy yodid) orasiga joylashtiriladi, u rentgen nurlari ta'sirida porlaydi. Turli darajadagi zichlikdagi biologik to'qimalar turli darajadagi intensivlikdagi rentgen nurlanishining soyalarini yaratadi. Radiolog floresan ekranda soya tasvirini tekshiradi va tashxis qo'yadi. Ilgari, rentgenolog tasvirni tahlil qilish uchun ko'rish qobiliyatiga tayangan. Endi tasvirni kuchaytiradigan, televizor ekranida ko'rsatadigan yoki kompyuter xotirasiga ma'lumotlarni yozib oladigan turli xil tizimlar mavjud.
Radiografiya. Rentgen tasvirini to'g'ridan-to'g'ri fotografik plyonkaga yozib olish rentgenografiya deb ataladi. Bunday holda, o'rganilayotgan organ rentgen nurlari manbai va plyonka o'rtasida joylashgan bo'lib, u organning ma'lum bir vaqtda holati haqida ma'lumotni oladi. Takroriy rentgenografiya uning keyingi evolyutsiyasini baholashga imkon beradi. Radiografiya asosan kaltsiydan iborat bo'lgan va rentgen nurlari uchun shaffof bo'lmagan suyak to'qimalarining yaxlitligini, shuningdek mushak to'qimalarining yorilishini juda aniq tekshirishga imkon beradi. Uning yordami bilan stetoskop yoki tinglashdan ko'ra yaxshiroq, o'pkaning holati yallig'lanish, sil kasalligi yoki suyuqlik mavjudligida tahlil qilinadi. Rentgenografiya yordamida yurakning hajmi va shakli, shuningdek, yurak xastaligi bilan og'rigan bemorlarda uning o'zgarishlar dinamikasi aniqlanadi.
kontrast moddalar. Tananing rentgen nurlari uchun shaffof bo'lgan qismlari va alohida organlarning bo'shliqlari, agar ular tanaga zararsiz bo'lgan kontrast modda bilan to'ldirilgan bo'lsa, ko'rinadi, ammo ichki organlarning shaklini tasavvur qilish va ularning faoliyatini tekshirish imkonini beradi. Bemor kontrast moddalarni og'iz orqali qabul qiladi (masalan, oshqozon-ichak traktini o'rganishda bariy tuzlari) yoki ular tomir ichiga yuboriladi (buyrak va siydik yo'llarini o'rganishda yod o'z ichiga olgan eritmalar kabi). Biroq so'nggi yillarda bu usullar radioaktiv atomlar va ultratovushlardan foydalanishga asoslangan diagnostika usullari bilan almashtirildi.
Kompyuter tomografiyasi. 1970-yillarda tananing yoki uning qismlarining to'liq fotosuratiga asoslangan rentgen diagnostikasining yangi usuli ishlab chiqildi. Yupqa qatlamlar ("bo'limlar") tasvirlari kompyuter tomonidan qayta ishlanadi va yakuniy tasvir monitor ekranida ko'rsatiladi. Ushbu usul kompyuter rentgen tomografiyasi deb ataladi. U zamonaviy tibbiyotda infiltratlar, o'smalar va boshqa miya kasalliklarini tashxislash, shuningdek, tanadagi yumshoq to'qimalar kasalliklarini tashxislash uchun keng qo'llaniladi. Ushbu usul xorijiy kontrast moddalarni kiritishni talab qilmaydi va shuning uchun an'anaviy usullarga qaraganda tezroq va samaraliroq.
RENTENGNOR NURLARINING BIOLOGIK HARAKATI
Rentgen nurlanishining zararli biologik ta'siri uni Rentgen tomonidan kashf qilinganidan keyin ko'p o'tmay aniqlangan. Ma'lum bo'lishicha, yangi nurlanish kuchli quyosh yonishi (eritema) kabi narsalarni keltirib chiqarishi mumkin, ammo terining chuqurroq va doimiy shikastlanishi bilan birga keladi. Ko'rinadigan yaralar ko'pincha saratonga aylanadi. Ko'p hollarda barmoqlar yoki qo'llar amputatsiya qilinishi kerak edi. O'limlar ham bo'lgan. Ta'sir qilish vaqti va dozasini kamaytirish, ekranlash (masalan, qo'rg'oshin) va masofadan boshqarish pultlari yordamida terining shikastlanishidan qochish mumkinligi aniqlandi. Ammo asta-sekin rentgen nurlari ta'sirining boshqa, uzoq muddatli ta'siri aniqlandi, ular keyinchalik tasdiqlangan va eksperimental hayvonlarda o'rganilgan. Rentgen nurlari, shuningdek, boshqa ionlashtiruvchi nurlanishlar (masalan, radioaktiv materiallar chiqaradigan gamma nurlanish) ta'siridan kelib chiqadigan ta'sirlarga quyidagilar kiradi: 1) nisbatan kichik ortiqcha ta'sirdan keyin qon tarkibidagi vaqtinchalik o'zgarishlar; 2) uzoq muddatli haddan tashqari ta'sir qilishdan keyin qon tarkibidagi qaytarilmas o'zgarishlar (gemolitik anemiya); 3) saraton (shu jumladan leykemiya) bilan kasallanishning ko'payishi; 4) tezroq qarish va erta o'lim; 5) kataraktning paydo bo'lishi. Bundan tashqari, sichqonlar, quyonlar va pashshalar (Drosophila) ustida o'tkazilgan biologik tajribalar shuni ko'rsatdiki, mutatsiyalar tezligining oshishi tufayli katta populyatsiyalarni tizimli nurlantirishning kichik dozalari ham zararli genetik ta'sirga olib keladi. Ko'pgina genetiklar bu ma'lumotlarning inson tanasiga qo'llanilishini tan olishadi. Rentgen nurlanishining inson tanasiga biologik ta'siriga kelsak, u nurlanish dozasi darajasiga, shuningdek tananing qaysi organi nurlanishga duchor bo'lganligi bilan belgilanadi. Masalan, qon kasalliklari qon hosil qiluvchi organlarning, asosan, suyak iligining nurlanishi va genetik oqibatlar - genital organlarning nurlanishi natijasida yuzaga keladi, bu ham bepushtlikka olib kelishi mumkin. Rentgen nurlanishining inson organizmiga ta'siri haqidagi bilimlarning to'planishi turli xil ma'lumotnomalarda nashr etilgan ruxsat etilgan nurlanish dozalari bo'yicha milliy va xalqaro standartlarni ishlab chiqishga olib keldi. Odamlar tomonidan maqsadli ravishda qo'llaniladigan rentgen nurlaridan tashqari, turli sabablarga ko'ra, masalan, qo'rg'oshin himoya ekranining nomukammalligi tufayli tarqalish natijasida yuzaga keladigan tarqoq, yon nurlanish ham mavjud. bu nurlanishni to'liq o'zlashtiradi. Bundan tashqari, rentgen nurlarini ishlab chiqarish uchun mo'ljallanmagan ko'plab elektr qurilmalari yon mahsulot sifatida rentgen nurlarini hosil qiladi. Bunday qurilmalarga elektron mikroskoplar, yuqori voltli rektifikator lampalar (kenotronlar), shuningdek eskirgan rangli televizorlarning kineskoplari kiradi. Ko'pgina mamlakatlarda zamonaviy rangli kineskoplarni ishlab chiqarish endi hukumat nazorati ostida.
RENTENGAN NURLARINING XAVFLI OMILLARI
Odamlar uchun rentgen nurlari ta'sirining turlari va darajasi radiatsiya ta'siriga uchragan odamlar kontingentiga bog'liq.
Rentgen apparatlari bilan ishlaydigan mutaxassislar. Ushbu toifaga rentgenologlar, stomatologlar, shuningdek, ilmiy va texnik xodimlar va rentgen apparatlariga xizmat ko'rsatadigan va ishlatadigan xodimlar kiradi. Ularning radiatsiya darajasini pasaytirish bo'yicha samarali choralar ko'rilmoqda.
Bemorlar. Bu erda qat'iy mezonlar yo'q va bemorlar davolanish vaqtida oladigan nurlanishning xavfsiz darajasi davolovchi shifokorlar tomonidan belgilanadi. Shifokorlarga bemorlarni rentgen nurlariga keraksiz ta'sir qilmaslik tavsiya etiladi. Homilador ayollar va bolalarni tekshirishda ayniqsa ehtiyot bo'lish kerak. Bunday holda, maxsus choralar ko'riladi.
Nazorat usullari. Buning uchta jihati bor:
1) tegishli jihozlarning mavjudligi, 2) xavfsizlik qoidalariga rioya qilish, 3) jihozlardan to'g'ri foydalanish. Rentgen tekshiruvida faqat kerakli hudud radiatsiyaga duchor bo'lishi kerak, u stomatologik tekshiruvlar yoki o'pka tekshiruvlari. E'tibor bering, rentgen apparati o'chirilgandan so'ng darhol birlamchi va ikkilamchi nurlanish yo'qoladi; qoldiq nurlanish ham yo'q, bu har doim ham o'z ishlarida u bilan bevosita bog'liq bo'lganlarga ham ma'lum emas.
Shuningdek qarang
ATOM TUZILISHI;