ความยาวเอ็กซ์เรย์ คุณสมบัติพื้นฐานของรังสีเอกซ์

การวินิจฉัยและการรักษาโรคบางชนิดในปัจจุบันไม่สามารถจินตนาการได้หากไม่มีอุปกรณ์ที่ใช้คุณสมบัติของรังสีเอกซ์ การค้นพบรังสีเอกซ์เกิดขึ้นเมื่อ 100 กว่าปีที่แล้ว แต่ถึงแม้ขณะนี้งานยังคงดำเนินต่อไปในการสร้างเทคนิคและอุปกรณ์ใหม่ ๆ เพื่อลดผลกระทบด้านลบของรังสีต่อร่างกายมนุษย์

ใครเป็นผู้ค้นพบรังสีเอกซ์และอย่างไร

ภายใต้สภาวะธรรมชาติ ฟลักซ์รังสีเอกซ์นั้นหาได้ยากและปล่อยออกมาจากไอโซโทปกัมมันตภาพรังสีบางชนิดเท่านั้น รังสีเอกซ์หรือรังสีเอกซ์ถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2438 โดยนักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน วิลเฮล์ม เรินต์เกน การค้นพบนี้เกิดขึ้นโดยบังเอิญระหว่างการทดลองเพื่อศึกษาพฤติกรรมของรังสีแสงในสภาวะที่เข้าใกล้สุญญากาศ การทดลองนี้เกี่ยวข้องกับท่อปล่อยก๊าซแคโทดที่มีความดันลดลงและหน้าจอฟลูออเรสเซนต์ ซึ่งในแต่ละครั้งจะเริ่มเรืองแสงทันทีที่ท่อเริ่มทำงาน

เรินต์เกินสนใจผลประหลาดนี้ จึงได้ทำการศึกษาหลายชุดซึ่งแสดงให้เห็นว่ารังสีที่เกิดขึ้นซึ่งมองไม่เห็นด้วยตาสามารถทะลุผ่านอุปสรรคต่างๆ ได้ เช่น กระดาษ ไม้ แก้ว โลหะบางชนิด และแม้แต่ผ่านร่างกายมนุษย์ แม้จะขาดความเข้าใจในธรรมชาติของสิ่งที่เกิดขึ้นไม่ว่าปรากฏการณ์ดังกล่าวจะเกิดจากการสร้างกระแสของอนุภาคหรือคลื่นที่ไม่รู้จักก็ตาม รูปแบบต่อไปนี้ถูกบันทึกไว้ - รังสีทะลุผ่านเนื้อเยื่ออ่อนของร่างกายได้อย่างง่ายดายและ ยากกว่ามากผ่านเนื้อเยื่อที่มีชีวิตแข็งและสารไม่มีชีวิต

เรินต์เกนไม่ใช่คนแรกที่ศึกษาปรากฏการณ์นี้ ในช่วงกลางศตวรรษที่ 19 มีการสำรวจความเป็นไปได้ที่คล้ายกันโดยชาวฝรั่งเศส Antoine Mason และชาวอังกฤษ William Crookes อย่างไรก็ตาม เรินต์เกนเป็นผู้คิดค้นหลอดแคโทดและเป็นตัวบ่งชี้ที่สามารถนำไปใช้ในทางการแพทย์ได้ เขาเป็นคนแรกที่ตีพิมพ์ผลงานทางวิทยาศาสตร์ซึ่งทำให้เขาได้รับรางวัลโนเบลคนแรกในหมู่นักฟิสิกส์

ในปี พ.ศ. 2444 การทำงานร่วมกันอย่างประสบผลสำเร็จระหว่างนักวิทยาศาสตร์สามคนได้เริ่มต้นขึ้น ซึ่งกลายเป็นบิดาผู้ก่อตั้งสาขารังสีวิทยาและรังสีวิทยา

คุณสมบัติของรังสีเอกซ์

รังสีเอกซ์เป็นส่วนประกอบของสเปกตรัมทั่วไปของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ความยาวคลื่นอยู่ระหว่างรังสีแกมมาและรังสีอัลตราไวโอเลต รังสีเอกซ์มีคุณสมบัติเป็นคลื่นตามปกติทั้งหมด:

• การเลี้ยวเบน;
• การหักเห;
• การรบกวน;
• ความเร็วของการแพร่กระจาย (เท่ากับแสง)

ในการสร้างฟลักซ์ของรังสีเอกซ์เทียมจะใช้อุปกรณ์พิเศษ - หลอดเอ็กซ์เรย์ การแผ่รังสีเอกซ์เกิดขึ้นเนื่องจากการสัมผัสกับอิเล็กตรอนเร็วจากทังสเตนกับสารที่ระเหยจากขั้วบวกร้อน เมื่อเทียบกับพื้นหลังของการโต้ตอบ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวสั้นจะปรากฏขึ้น ซึ่งอยู่ในสเปกตรัมตั้งแต่ 100 ถึง 0.01 นาโนเมตร และในช่วงพลังงาน 100-0.1 MeV หากความยาวคลื่นของรังสีน้อยกว่า 0.2 นาโนเมตร ถือเป็นรังสีชนิดแข็ง หากความยาวคลื่นมากกว่าค่านี้ เรียกว่ารังสีเอกซ์อ่อน

เป็นสิ่งสำคัญที่พลังงานจลน์ที่เกิดจากการสัมผัสของอิเล็กตรอนและสารแอโนดจะถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อน 99% และมีเพียง 1% เท่านั้นที่เป็นรังสีเอกซ์

รังสีเอกซ์ – bremsstrahlung และลักษณะเฉพาะ

รังสีเอกซ์เป็นการซ้อนทับของรังสีสองประเภท - เบรมสตราลุงและลักษณะเฉพาะ พวกมันถูกสร้างขึ้นในหลอดพร้อมกัน ดังนั้นการฉายรังสีเอกซ์และคุณลักษณะของหลอดรังสีเอกซ์แต่ละหลอด - สเปกตรัมรังสี - ขึ้นอยู่กับตัวบ่งชี้เหล่านี้และแสดงถึงการทับซ้อนกัน

Bremsstrahlung หรือรังสีเอกซ์ต่อเนื่องเป็นผลจากการชะลอตัวของอิเล็กตรอนที่ระเหยออกจากไส้หลอดทังสเตน

รังสีเอกซ์ลักษณะหรือเส้นเกิดขึ้นในช่วงเวลาของการปรับโครงสร้างอะตอมของสารของขั้วบวกของหลอดเอ็กซ์เรย์ ความยาวคลื่นของรังสีลักษณะเฉพาะนั้นขึ้นอยู่กับเลขอะตอมขององค์ประกอบทางเคมีที่ใช้สร้างขั้วบวกของหลอดโดยตรง

คุณสมบัติที่ระบุไว้ของรังสีเอกซ์ช่วยให้สามารถใช้งานได้ในทางปฏิบัติ:

• มองไม่เห็นด้วยตาธรรมดา
• ความสามารถในการเจาะทะลุสูงผ่านเนื้อเยื่อที่มีชีวิตและวัสดุที่ไม่มีชีวิตซึ่งไม่ส่งรังสีของสเปกตรัมที่มองเห็นได้
• ผลไอออไนเซชันต่อโครงสร้างโมเลกุล

หลักการถ่ายภาพเอ็กซ์เรย์

คุณสมบัติของรังสีเอกซ์ที่ใช้ถ่ายภาพคือความสามารถในการสลายตัวหรือทำให้เกิดการเรืองแสงของสารบางชนิด

การฉายรังสีเอกซ์ทำให้เกิดแสงเรืองแสงในแคดเมียมและซิงค์ซัลไฟด์ - สีเขียว และในแคลเซียม tungstate - สีน้ำเงิน คุณสมบัตินี้ใช้ในเทคนิคการถ่ายภาพเอ็กซ์เรย์ทางการแพทย์ และยังเพิ่มฟังก์ชันการทำงานของหน้าจอเอ็กซเรย์อีกด้วย

ผลกระทบทางโฟโตเคมีคอลของรังสีเอกซ์ต่อวัสดุซิลเวอร์เฮไลด์ที่ไวต่อแสง (การสัมผัส) ช่วยให้สามารถวินิจฉัยได้ นั่นคือการถ่ายภาพเอ็กซ์เรย์ คุณสมบัตินี้ยังใช้ในการวัดปริมาณรวมที่ได้รับโดยผู้ช่วยห้องปฏิบัติการในห้องเอ็กซเรย์ เครื่องวัดปริมาตรของร่างกายประกอบด้วยเทปและตัวบ่งชี้ที่ละเอียดอ่อนเป็นพิเศษ ผลไอออไนซ์ของรังสีเอกซ์ทำให้สามารถกำหนดลักษณะเชิงคุณภาพของรังสีเอกซ์ที่เกิดขึ้นได้

การได้รับรังสีเพียงครั้งเดียวจากรังสีเอกซ์แบบธรรมดาจะเพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิดมะเร็งเพียง 0.001%

บริเวณที่ใช้รังสีเอกซ์

อนุญาตให้ใช้รังสีเอกซ์ในอุตสาหกรรมต่อไปนี้:

1. ความปลอดภัย. อุปกรณ์เครื่องเขียนและพกพาสำหรับตรวจจับสิ่งของอันตรายและของต้องห้ามที่สนามบิน ศุลกากร หรือในสถานที่แออัด
2. อุตสาหกรรมเคมี โลหะวิทยา โบราณคดี สถาปัตยกรรม การก่อสร้าง งานบูรณะ - เพื่อตรวจจับข้อบกพร่องและดำเนินการวิเคราะห์ทางเคมีของสาร
3. ดาราศาสตร์. ช่วยในการสังเกตวัตถุและปรากฏการณ์ของจักรวาลโดยใช้กล้องโทรทรรศน์เอ็กซ์เรย์
4. อุตสาหกรรมการทหาร. เพื่อพัฒนาอาวุธเลเซอร์

การใช้งานหลักของรังสีเอกซ์อยู่ในวงการแพทย์ ปัจจุบัน แผนกรังสีวิทยาทางการแพทย์ประกอบด้วย: การวินิจฉัยด้วยรังสี รังสีบำบัด (การเอ็กซ์เรย์บำบัด) การผ่าตัดด้วยรังสี มหาวิทยาลัยการแพทย์สำเร็จการศึกษาจากผู้เชี่ยวชาญเฉพาะทางอย่างนักรังสีวิทยา

X-Radiation - อันตรายและผลประโยชน์ผลกระทบต่อร่างกาย

รังสีเอกซ์มีพลังทะลุทะลวงสูงและเอฟเฟกต์ไอออไนซ์อาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง DNA ของเซลล์ และเป็นอันตรายต่อมนุษย์ อันตรายจากรังสีเอกซ์จะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับปริมาณรังสีที่ได้รับ อวัยวะต่างๆ ตอบสนองต่อรังสีในระดับที่แตกต่างกัน อ่อนแอที่สุด ได้แก่ :

• ไขกระดูกและเนื้อเยื่อกระดูก
• เลนส์ตา;
• ไทรอยด์;
• เต้านมและต่อมสืบพันธุ์
• เนื้อเยื่อปอด

การใช้การฉายรังสีเอกซ์ที่ไม่สามารถควบคุมได้อาจทำให้เกิดโรคที่กลับคืนสภาพเดิมและไม่สามารถกลับคืนสภาพเดิมได้

ผลที่ตามมาของการฉายรังสีเอกซ์:

• ความเสียหายต่อไขกระดูกและการเกิดโรคของระบบเม็ดเลือด - เม็ดเลือดแดง, ภาวะเกล็ดเลือดต่ำ, มะเร็งเม็ดเลือดขาว;
• ความเสียหายต่อเลนส์พร้อมกับการพัฒนาต้อกระจกตามมา
• การกลายพันธุ์ของเซลล์ที่สืบทอดมา
• การพัฒนาของมะเร็ง
• การได้รับรังสีไหม้
• การพัฒนาความเจ็บป่วยจากรังสี

สำคัญ! รังสีเอกซ์ไม่สะสมในเนื้อเยื่อของร่างกายต่างจากสารกัมมันตภาพรังสี ซึ่งหมายความว่าไม่จำเป็นต้องกำจัดรังสีเอกซ์ออกจากร่างกาย ผลที่เป็นอันตรายของรังสีเอกซ์จะสิ้นสุดลงเมื่อปิดอุปกรณ์ทางการแพทย์

การใช้รังสีเอกซ์ในทางการแพทย์ได้รับอนุญาตไม่เพียงแต่สำหรับการวินิจฉัย (การบาดเจ็บวิทยา, ทันตกรรม) แต่ยังเพื่อวัตถุประสงค์ในการรักษา:

• การเอ็กซ์เรย์ในปริมาณเล็กน้อยจะกระตุ้นการเผาผลาญในเซลล์และเนื้อเยื่อที่มีชีวิต
• ปริมาณที่ จำกัด บางอย่างใช้สำหรับการรักษาเนื้องอกและเนื้องอกที่ไม่ร้ายแรง

วิธีการวินิจฉัยโรคโดยใช้รังสีเอกซ์

Radiodiagnostics มีเทคนิคดังต่อไปนี้:

1. Fluoroscopy คือการศึกษาในระหว่างที่ได้รับภาพบนหน้าจอฟลูออเรสเซนต์แบบเรียลไทม์ นอกเหนือจากการได้มาซึ่งภาพส่วนต่างๆ ของร่างกายแบบเรียลไทม์แบบคลาสสิกแล้ว ปัจจุบันยังมีเทคโนโลยีการฉายแสงผ่านรังสีเอกซ์ทางโทรทัศน์ - ภาพจะถูกถ่ายโอนจากหน้าจอฟลูออเรสเซนต์ไปยังจอโทรทัศน์ที่อยู่ในอีกห้องหนึ่ง วิธีการดิจิทัลหลายวิธีได้รับการพัฒนาสำหรับการประมวลผลภาพที่ได้ ตามด้วยการถ่ายโอนจากหน้าจอไปยังกระดาษ
2. การถ่ายภาพด้วยรังสีเป็นวิธีที่ถูกที่สุดในการตรวจอวัยวะหน้าอก ซึ่งประกอบด้วยการถ่ายภาพขนาดย่อขนาด 7x7 ซม. แม้จะมีแนวโน้มที่จะเกิดข้อผิดพลาด แต่ก็เป็นวิธีเดียวที่จะทำการตรวจประชากรจำนวนมากเป็นประจำทุกปี วิธีนี้ไม่เป็นอันตรายและไม่จำเป็นต้องกำจัดปริมาณรังสีที่ได้รับออกจากร่างกาย
3. การถ่ายภาพรังสีคือการผลิตภาพสรุปบนแผ่นฟิล์มหรือกระดาษเพื่อทำให้รูปร่างของอวัยวะ ตำแหน่ง หรือน้ำเสียงชัดเจนขึ้น สามารถใช้เพื่อประเมินการบีบตัวและสภาพของเยื่อเมือก หากมีตัวเลือก ในบรรดาอุปกรณ์เอ็กซเรย์สมัยใหม่ ไม่ควรให้ความสำคัญกับอุปกรณ์ดิจิทัล ซึ่งฟลักซ์การเอ็กซเรย์อาจสูงกว่าอุปกรณ์รุ่นเก่า แต่สำหรับอุปกรณ์เอ็กซเรย์ขนาดต่ำที่มีแนวราบโดยตรง เครื่องตรวจจับเซมิคอนดักเตอร์ ช่วยให้คุณลดภาระในร่างกายได้ 4 เท่า
4. เอกซเรย์คอมพิวเตอร์เป็นเทคนิคที่ใช้รังสีเอกซ์เพื่อให้ได้ภาพตามจำนวนที่ต้องการของส่วนต่าง ๆ ของอวัยวะที่เลือก ในบรรดาอุปกรณ์ CT สมัยใหม่หลายประเภท เครื่องเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ที่มีความละเอียดสูงขนาดต่ำใช้สำหรับการศึกษาซ้ำหลายครั้ง

รังสีบำบัด

การบำบัดด้วยรังสีเอกซ์เป็นวิธีการรักษาเฉพาะที่ ส่วนใหญ่มักจะใช้วิธีนี้ในการทำลายเซลล์มะเร็ง เนื่องจากผลที่ได้เทียบได้กับการผ่าตัดเอาออก วิธีการรักษานี้จึงมักเรียกว่าการผ่าตัดด้วยรังสี

วันนี้การรักษาด้วยรังสีเอกซ์ดำเนินการด้วยวิธีต่อไปนี้:

1. ภายนอก (การบำบัดด้วยโปรตอน) – ลำแสงรังสีเข้าสู่ร่างกายของผู้ป่วยจากภายนอก
2. ภายใน (brachytherapy) - การใช้แคปซูลกัมมันตภาพรังสีโดยฝังเข้าไปในร่างกายโดยวางไว้ใกล้กับเนื้องอกมะเร็ง ข้อเสียของการรักษาด้วยวิธีนี้คือ ผู้ป่วยจะต้องถูกแยกออกจากร่างกายจนกว่าจะนำแคปซูลออกจากร่างกาย

วิธีการเหล่านี้เป็นวิธีที่อ่อนโยน และในบางกรณีการใช้ก็ดีกว่าการใช้เคมีบำบัด ความนิยมนี้เกิดจากการที่รังสีไม่สะสมและไม่จำเป็นต้องกำจัดออกจากร่างกาย พวกมันมีผลการคัดเลือกโดยไม่ส่งผลกระทบต่อเซลล์และเนื้อเยื่ออื่น ๆ

ขีดจำกัดการสัมผัสรังสีเอกซ์อย่างปลอดภัย

ตัวบ่งชี้บรรทัดฐานของการสัมผัสรายปีที่อนุญาตนี้มีชื่อของตัวเอง - ปริมาณเทียบเท่าที่มีนัยสำคัญทางพันธุกรรม (GSD) ตัวบ่งชี้นี้ไม่มีค่าเชิงปริมาณที่ชัดเจน

1. ตัวบ่งชี้นี้ขึ้นอยู่กับอายุของผู้ป่วยและความปรารถนาที่จะมีบุตรในอนาคต
2. ขึ้นอยู่กับอวัยวะที่ได้รับการตรวจหรือรักษา
3. GZD ได้รับอิทธิพลจากระดับของกัมมันตภาพรังสีตามธรรมชาติในภูมิภาคที่บุคคลอาศัยอยู่

วันนี้มาตรฐาน GZD โดยเฉลี่ยต่อไปนี้มีผลใช้บังคับ:

• ระดับการสัมผัสจากทุกแหล่ง ยกเว้นแหล่งทางการแพทย์และโดยไม่คำนึงถึงรังสีพื้นหลังตามธรรมชาติ - 167 mrem ต่อปี
• อัตราการตรวจสุขภาพประจำปีเป็นบรรทัดฐานไม่เกิน 100 เมตรต่อปี
• มูลค่าความปลอดภัยรวม 392 ล้านเรมต่อปี

รังสีเอกซ์ไม่จำเป็นต้องกำจัดออกจากร่างกาย และเป็นอันตรายเฉพาะในกรณีที่ได้รับรังสีที่รุนแรงและเป็นเวลานาน อุปกรณ์การแพทย์สมัยใหม่ใช้การฉายรังสีพลังงานต่ำในระยะเวลาสั้น ๆ ดังนั้นการใช้งานจึงถือว่าไม่เป็นอันตราย

เอ็กซ์เรย์

รังสีเอกซ์ ครอบครองพื้นที่ของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้าระหว่างรังสีแกมมาและรังสีอัลตราไวโอเลตและเป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นตั้งแต่ 10 -14 ถึง 10 -7 ม. ในทางการแพทย์รังสีเอกซ์ที่มีความยาวคลื่นตั้งแต่ 5 x 10 -12 ถึง 2.5 x 10 - 10 ถูกใช้ m นั่นคือ 0.05 - 2.5 อังสตรอมและสำหรับการวินิจฉัยด้วยเอ็กซ์เรย์นั้น - 0.1 อังสตรอม การแผ่รังสีคือกระแสของควอนตัม (โฟตอน) ที่แพร่กระจายเป็นเส้นตรงด้วยความเร็วแสง (300,000 กม./วินาที) ควอนตัมเหล่านี้ไม่มีประจุไฟฟ้า มวลของควอนตัมเป็นส่วนที่ไม่สำคัญของหน่วยมวลอะตอม

พลังงานของควอนต้าวัดเป็นจูลส์ (J) แต่ในทางปฏิบัติมักใช้หน่วยที่ไม่ใช่ระบบ "อิเล็กตรอน-โวลต์" (eV) . อิเล็กตรอนโวลต์หนึ่งตัวคือพลังงานที่อิเล็กตรอนหนึ่งตัวได้รับเมื่อส่งผ่านความต่างศักย์ 1 โวลต์ในสนามไฟฟ้า 1 eV = 1.6 10~ 19 J อนุพันธ์คือ กิโลอิเล็กตรอน-โวลต์ (keV) เท่ากับหนึ่งพัน eV และเมกะอิเล็กตรอน-โวลต์ (MeV) เท่ากับหนึ่งล้าน eV

รังสีเอกซ์ผลิตขึ้นโดยใช้หลอดรังสีเอกซ์ เครื่องเร่งเชิงเส้น และเบตาตรอน ในหลอดเอ็กซ์เรย์ ความต่างศักย์ระหว่างแคโทดและขั้วบวกเป้าหมาย (หลายสิบกิโลโวลต์) จะเร่งอิเล็กตรอนที่พุ่งชนขั้วบวก การแผ่รังสีเอกซ์เกิดขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนเร็วถูกชะลอลงในสนามไฟฟ้าของอะตอมของสารแอโนด (เบรมส์สตราห์ลุง) หรือระหว่างการปรับโครงสร้างของเปลือกชั้นในของอะตอม (รังสีลักษณะเฉพาะ) . ลักษณะเฉพาะของรังสีเอกซ์ มีลักษณะไม่ต่อเนื่องและเกิดขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนของอะตอมของสารแอโนดถ่ายโอนจากระดับพลังงานหนึ่งไปยังอีกระดับหนึ่งภายใต้อิทธิพลของอิเล็กตรอนภายนอกหรือควอนตัมการแผ่รังสี รังสีเอกซ์ Bremsstrahlung มีสเปกตรัมต่อเนื่องขึ้นอยู่กับแรงดันแอโนดบนหลอดเอ็กซ์เรย์ เมื่อเบรกในสารแอโนด อิเล็กตรอนจะใช้พลังงานส่วนใหญ่ในการให้ความร้อนแก่แอโนด (99%) และมีเพียงเศษเสี้ยวเล็กน้อย (1%) เท่านั้นที่ถูกแปลงเป็นพลังงานรังสีเอกซ์ ในการวินิจฉัยด้วยรังสีเอกซ์ รังสีเบรมสตราลุงมักถูกใช้บ่อยที่สุด

คุณสมบัติพื้นฐานของรังสีเอกซ์เป็นลักษณะของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งหมด แต่มีคุณสมบัติพิเศษบางประการ รังสีเอกซ์มีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

- การมองไม่เห็น - เซลล์ที่ละเอียดอ่อนของเรตินาของมนุษย์ไม่ตอบสนองต่อรังสีเอกซ์เนื่องจากความยาวคลื่นของพวกมันสั้นกว่าแสงที่มองเห็นได้หลายพันเท่า

- การขยายพันธุ์ตรง – รังสีมีการหักเห โพลาไรซ์ (แพร่กระจายในระนาบหนึ่ง) และหักเห เช่นเดียวกับแสงที่ตามองเห็น ดัชนีการหักเหของแสงแตกต่างจากความสามัคคีเพียงเล็กน้อย

- พลังทะลุทะลวง - ทะลุผ่านโดยไม่มีการดูดซึมอย่างมีนัยสำคัญผ่านชั้นสำคัญของสารที่ทึบแสงต่อแสงที่มองเห็น ยิ่งความยาวคลื่นสั้นเท่าใด พลังการทะลุทะลวงของรังสีเอกซ์ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

- ความสามารถในการดูดซับ - มีความสามารถในการดูดซึมโดยเนื้อเยื่อของร่างกาย การวินิจฉัยด้วยรังสีเอกซ์ทั้งหมดขึ้นอยู่กับสิ่งนี้ ความสามารถในการดูดซับขึ้นอยู่กับความถ่วงจำเพาะของเนื้อเยื่อ (ยิ่งสูง การดูดซึมก็จะยิ่งมากขึ้น) ความหนาของวัตถุ เกี่ยวกับความแข็งของรังสี

- การกระทำการถ่ายภาพ - สลายสารประกอบซิลเวอร์เฮไลด์ รวมถึงที่พบในอิมัลชันการถ่ายภาพซึ่งทำให้สามารถรับภาพเอ็กซ์เรย์ได้

- ผลเรืองแสง - ทำให้เกิดการเรืองแสงของสารประกอบเคมีหลายชนิด (luminophores) เทคนิคการเรืองแสงด้วยรังสีเอกซ์มีพื้นฐานมาจากสิ่งนี้ ความเข้มของการเรืองแสงขึ้นอยู่กับโครงสร้างของสารฟลูออเรสเซนต์ ปริมาณ และระยะห่างจากแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ สารฟอสฟอรัสใช้ไม่เพียงแต่เพื่อให้ได้ภาพของวัตถุที่กำลังศึกษาบนหน้าจอฟลูออโรสโคปเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการถ่ายภาพรังสีด้วย ซึ่งพวกมันทำให้สามารถเพิ่มการสัมผัสกับรังสีของฟิล์มเอ็กซ์เรย์ในเทปคาสเซ็ตได้เนื่องจากการใช้หน้าจอที่มีความเข้มข้นมากขึ้น ชั้นพื้นผิว ซึ่งทำจากสารเรืองแสง

- ผลไอออไนเซชัน - มีความสามารถในการทำให้เกิดการสลายตัวของอะตอมที่เป็นกลางเป็นอนุภาคที่มีประจุบวกและประจุลบ Dosimetry ขึ้นอยู่กับสิ่งนี้ ผลของการไอออไนซ์ของตัวกลางใด ๆ คือการก่อตัวของไอออนบวกและลบรวมถึงอิเล็กตรอนอิสระจากอะตอมและโมเลกุลที่เป็นกลางของสาร การทำให้เป็นไอออนของอากาศในห้องเอ็กซ์เรย์ระหว่างการทำงานของหลอดเอ็กซ์เรย์ทำให้ค่าการนำไฟฟ้าของอากาศเพิ่มขึ้นและประจุไฟฟ้าสถิตบนวัตถุในตู้เพิ่มขึ้น เพื่อขจัดผลกระทบที่ไม่พึงประสงค์ดังกล่าว ห้องเอ็กซเรย์จึงจัดให้มีการระบายอากาศแบบบังคับและการระบายไอเสีย

- ผลทางชีวภาพ - มีผลกระทบต่อวัตถุทางชีวภาพ ในกรณีส่วนใหญ่ผลกระทบนี้เป็นอันตราย

- กฎกำลังสองผกผัน - สำหรับแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์แบบจุด ความเข้มจะลดลงตามสัดส่วนกำลังสองของระยะห่างจากแหล่งกำเนิด

ในปี พ.ศ. 2438 เรินต์เกนนักฟิสิกส์ชาวเยอรมันทำการทดลองเกี่ยวกับการไหลของกระแสระหว่างอิเล็กโทรดสองขั้วในสุญญากาศ ค้นพบว่าตัวกรองที่ปกคลุมไปด้วยสารเรืองแสง (เกลือแบเรียม) จะเรืองแสงแม้ว่าท่อระบายจะถูกปกคลุมด้วยตัวกรองกระดาษแข็งสีดำ - นี่ คือการที่รังสีทะลุผ่านสิ่งกีดขวางทึบแสงที่เรียกว่ารังสีเอกซ์รังสีเอกซ์ พบว่ารังสีเอกซ์ซึ่งมนุษย์มองไม่เห็นนั้นถูกดูดซับในวัตถุทึบแสงยิ่งมีความเข้มข้นมากเท่าใดเลขอะตอม (ความหนาแน่น) ของสิ่งกีดขวางก็จะยิ่งสูงขึ้น ดังนั้นรังสีเอกซ์จึงผ่านเนื้อเยื่ออ่อนของร่างกายมนุษย์ได้ง่าย แต่ จะถูกเก็บรักษาไว้โดยกระดูกของโครงกระดูก แหล่งที่มาของรังสีเอกซ์อันทรงพลังได้รับการออกแบบมาเพื่อให้สามารถส่องสว่างชิ้นส่วนโลหะและค้นหาข้อบกพร่องภายในชิ้นส่วนเหล่านั้นได้

Laue นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันเสนอว่ารังสีเอกซ์เป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าแบบเดียวกับรังสีแสงที่มองเห็น แต่มีความยาวคลื่นสั้นกว่าและกฎของทัศนศาสตร์ทั้งหมดมีผล รวมถึงความเป็นไปได้ของการเลี้ยวเบนด้วย ในทัศนศาสตร์แสงที่มองเห็น การเลี้ยวเบนในระดับประถมศึกษาสามารถแสดงได้เป็นการสะท้อนของแสงจากระบบเส้น - ตะแกรงการเลี้ยวเบนซึ่งเกิดขึ้นในบางมุมเท่านั้น และมุมการสะท้อนของรังสีนั้นสัมพันธ์กับมุมตกกระทบ ระยะห่างระหว่างเส้นของตะแกรงเลี้ยวเบนและความยาวคลื่นของการแผ่รังสีที่ตกกระทบ เพื่อให้การเลี้ยวเบนเกิดขึ้น ระยะห่างระหว่างเส้นต้องเท่ากับความยาวคลื่นของแสงตกกระทบโดยประมาณ

Laue แนะนำว่ารังสีเอกซ์มีความยาวคลื่นใกล้เคียงกับระยะห่างระหว่างแต่ละอะตอมในผลึก กล่าวคือ อะตอมในคริสตัลจะสร้างตะแกรงการเลี้ยวเบนสำหรับรังสีเอกซ์ รังสีเอกซ์ที่พุ่งตรงไปยังพื้นผิวของคริสตัลจะสะท้อนบนแผ่นถ่ายภาพ ตามที่ทฤษฎีคาดการณ์ไว้

การเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของอะตอมจะส่งผลต่อรูปแบบการเลี้ยวเบน และด้วยการศึกษาการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ เราสามารถทราบการจัดเรียงอะตอมในคริสตัลและการเปลี่ยนแปลงในการจัดเรียงนี้ภายใต้อิทธิพลทางกายภาพ เคมี และเชิงกลที่มีต่อคริสตัล

ในปัจจุบัน การวิเคราะห์ด้วยรังสีเอกซ์ถูกนำมาใช้ในวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีหลายแขนง โดยช่วยให้สามารถระบุการจัดเรียงอะตอมในวัสดุที่มีอยู่ได้ และวัสดุใหม่ก็ได้ถูกสร้างขึ้นด้วยโครงสร้างและคุณสมบัติที่กำหนด ความก้าวหน้าล่าสุดในสาขานี้ (วัสดุนาโน โลหะอสัณฐาน วัสดุคอมโพสิต) ทำให้เกิดกิจกรรมสำหรับคนรุ่นต่อไปทางวิทยาศาสตร์

การเกิดขึ้นและคุณสมบัติของรังสีเอกซ์

แหล่งที่มาของรังสีเอกซ์คือหลอดรังสีเอกซ์ซึ่งมีอิเล็กโทรดสองตัวคือแคโทดและแอโนด เมื่อแคโทดได้รับความร้อน จะเกิดการปล่อยอิเล็กตรอน อิเล็กตรอนที่หนีออกจากแคโทดจะถูกเร่งด้วยสนามไฟฟ้าและกระทบกับพื้นผิวของขั้วบวก สิ่งที่ทำให้หลอดเอ็กซ์เรย์แตกต่างจากหลอดวิทยุทั่วไป (ไดโอด) ก็คือแรงดันไฟฟ้าที่มีความเร่งสูงกว่า (มากกว่า 1 กิโลโวลต์)

เมื่ออิเล็กตรอนออกจากแคโทด สนามไฟฟ้าจะบังคับให้มันบินไปยังขั้วบวก ในขณะที่ความเร็วของมันเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง อิเล็กตรอนจะมีสนามแม่เหล็ก ซึ่งความแรงจะเพิ่มขึ้นตามความเร็วของอิเล็กตรอนที่เพิ่มขึ้น เมื่อถึงพื้นผิวแอโนด อิเล็กตรอนจะชะลอตัวลงอย่างรวดเร็ว และพัลส์แม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นในช่วงเวลาหนึ่งจะปรากฏขึ้น (bremsstrahlung) การกระจายความเข้มของรังสีเหนือความยาวคลื่นขึ้นอยู่กับวัสดุแอโนดของหลอดรังสีเอกซ์และแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ ในขณะที่ด้านคลื่นสั้น เส้นโค้งนี้จะเริ่มต้นด้วยความยาวคลื่นต่ำสุดตามเกณฑ์ที่แน่นอน ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ การรวมกันของรังสีที่มีความยาวคลื่นที่เป็นไปได้ทั้งหมดจะทำให้เกิดสเปกตรัมต่อเนื่อง และความยาวคลื่นที่สอดคล้องกับความเข้มสูงสุดคือ 1.5 เท่าของความยาวคลื่นต่ำสุด

เมื่อแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น สเปกตรัมรังสีเอกซ์จะเปลี่ยนแปลงอย่างมากเนื่องจากปฏิกิริยาระหว่างอะตอมกับอิเล็กตรอนพลังงานสูงและควอนต้าของรังสีเอกซ์ปฐมภูมิ อะตอมประกอบด้วยเปลือกอิเล็กตรอนภายใน (ระดับพลังงาน) ซึ่งจำนวนนั้นขึ้นอยู่กับเลขอะตอม (แสดงด้วยตัวอักษร K, L, M เป็นต้น) อิเล็กตรอนและรังสีเอกซ์ปฐมภูมิผลักอิเล็กตรอนออกจากระดับพลังงานหนึ่งไปอีกระดับหนึ่ง สภาวะที่แพร่กระจายได้เกิดขึ้น และการเปลี่ยนไปสู่สถานะที่เสถียรจำเป็นต้องมีการกระโดดของอิเล็กตรอนไปในทิศทางตรงกันข้าม การกระโดดครั้งนี้มาพร้อมกับการปล่อยควอนตัมพลังงานและการปรากฏตัวของรังสีเอกซ์ ต่างจากรังสีเอกซ์ที่มีสเปกตรัมต่อเนื่อง รังสีนี้มีช่วงความยาวคลื่นที่แคบมากและมีความเข้มสูง (ลักษณะการแผ่รังสี) ( ซม. ข้าว.). จำนวนอะตอมที่กำหนดความเข้มของการแผ่รังสีลักษณะเฉพาะนั้นมีมาก ตัวอย่างเช่น สำหรับหลอดเอ็กซ์เรย์ที่มีขั้วบวกทองแดงที่แรงดันไฟฟ้า 1 kV และกระแส 15 mA 10 14 –10 15 อะตอมจะสร้างลักษณะเฉพาะ รังสีใน 1 วินาที ค่านี้คำนวณเป็นอัตราส่วนของกำลังรวมของการแผ่รังสีเอกซ์ต่อพลังงานของควอนตัมเอ็กซ์เรย์จากเปลือก K (การแผ่รังสีลักษณะเฉพาะของรังสีเอกซ์ซีรีส์ K) กำลังรังสีเอกซ์ทั้งหมดเพียง 0.1% ของการใช้พลังงาน ส่วนที่เหลือสูญเสียไปเนื่องจากการแปลงเป็นความร้อนเป็นหลัก

เนื่องจากรังสีเอกซ์มีความเข้มสูงและช่วงความยาวคลื่นแคบ รังสีเอกซ์ที่มีลักษณะเฉพาะจึงเป็นรังสีประเภทหลักที่ใช้ในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์และการควบคุมกระบวนการ พร้อมกับรังสีซีรีส์ K รังสีซีรีส์ L และ M ก็ถูกสร้างขึ้น ซึ่งมีความยาวคลื่นนานกว่ามาก แต่การใช้งานมีจำกัด ซีรีส์ K มีส่วนประกอบสองชิ้นที่มีความยาวคลื่น a และ b ใกล้เคียงกัน ในขณะที่ความเข้มของส่วนประกอบ b นั้นน้อยกว่า a 5 เท่า ในทางกลับกัน ส่วนประกอบ a นั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยความยาวคลื่นที่ใกล้เคียงกันสองช่วง โดยมีความเข้มของช่วงหนึ่งมากกว่าอีกช่วงหนึ่งถึง 2 เท่า เพื่อให้ได้รังสีที่มีความยาวคลื่นเดียว (รังสีเอกรงค์) ได้มีการพัฒนาวิธีการพิเศษที่ใช้การดูดซับและการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ต่อความยาวคลื่น การเพิ่มขึ้นของเลขอะตอมขององค์ประกอบสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงในลักษณะเฉพาะของเปลือกอิเล็กตรอน และยิ่งเลขอะตอมของวัสดุแอโนดของหลอดรังสีเอกซ์สูงเท่าใด ความยาวคลื่นของซีรีย์ K ก็จะยิ่งสั้นลงเท่านั้น หลอดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายคือหลอดที่มีขั้วบวกที่ทำจากองค์ประกอบที่มีเลขอะตอมตั้งแต่ 24 ถึง 42 (Cr, Fe, Co, Cu, Mo) และความยาวคลื่นตั้งแต่ 2.29 ถึง 0.712 A (0.229 - 0.712 nm)

นอกจากหลอดรังสีเอกซ์แล้ว แหล่งที่มาของรังสีเอกซ์อาจเป็นไอโซโทปกัมมันตภาพรังสี บางชนิดสามารถปล่อยรังสีเอกซ์ได้โดยตรง ส่วนแหล่งอื่นๆ ปล่อยอิเล็กตรอนและอนุภาคที่สร้างรังสีเอกซ์เมื่อโจมตีเป้าหมายที่เป็นโลหะ ความเข้มของรังสีเอกซ์จากแหล่งกัมมันตภาพรังสีมักจะน้อยกว่าหลอดรังสีเอกซ์มาก (ยกเว้นโคบอลต์กัมมันตภาพรังสีซึ่งใช้ในการตรวจจับข้อบกพร่องและก่อให้เกิดรังสีที่มีความยาวคลื่นสั้นมาก - รังสีจี) ขนาดเล็กและไม่ต้องใช้ไฟฟ้า รังสีเอกซ์ซินโครตรอนถูกสร้างขึ้นในเครื่องเร่งอิเล็กตรอน ความยาวคลื่นของรังสีนี้ยาวกว่ารังสีเอกซ์ที่ได้รับในหลอดรังสีเอกซ์ (รังสีเอกซ์แบบอ่อน) อย่างมีนัยสำคัญ และความเข้มของมันมีลำดับความสำคัญสูงกว่าความเข้มของรังสีของรังสีเอกซ์หลายลำดับความสำคัญ หลอด นอกจากนี้ยังมีแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ตามธรรมชาติอีกด้วย พบสารปนเปื้อนกัมมันตภาพรังสีในแร่ธาตุหลายชนิด และมีการบันทึกการแผ่รังสีเอกซ์จากวัตถุในอวกาศ รวมถึงดวงดาวด้วย

ปฏิกิริยาระหว่างรังสีเอกซ์กับคริสตัล

ในการศึกษารังสีเอกซ์ของวัสดุที่มีโครงสร้างผลึก รูปแบบการรบกวนที่เกิดจากการกระเจิงของรังสีเอกซ์โดยอิเล็กตรอนที่เป็นของอะตอมของโครงผลึกจะถูกวิเคราะห์ อะตอมถือว่าไม่เคลื่อนที่การสั่นสะเทือนจากความร้อนจะไม่ถูกนำมาพิจารณาและอิเล็กตรอนทั้งหมดของอะตอมเดียวกันนั้นถูกพิจารณาว่ามีความเข้มข้นที่จุดหนึ่ง - โหนดของโครงตาข่ายคริสตัล

เพื่อให้ได้สมการพื้นฐานสำหรับการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์ในคริสตัล จะพิจารณาการรบกวนของรังสีที่กระจัดกระจายโดยอะตอมที่อยู่ในแนวเส้นตรงในตาข่ายคริสตัล คลื่นระนาบของรังสีเอกซ์เอกรงค์ตกกระทบอะตอมเหล่านี้ที่มุมซึ่งมีโคไซน์เท่ากับ 0 กฎการรบกวนของรังสีที่กระจัดกระจายโดยอะตอมนั้นคล้ายคลึงกับกฎที่มีอยู่สำหรับตะแกรงเลี้ยวเบน ซึ่งจะกระจายรังสีแสงในช่วงความยาวคลื่นที่มองเห็นได้ เพื่อให้แอมพลิจูดของการสั่นสะเทือนทั้งหมดรวมกันที่ระยะห่างมากจากแถวอะตอม จำเป็นและเพียงพอที่ความแตกต่างในเส้นทางของรังสีที่มาจากอะตอมข้างเคียงแต่ละคู่จะต้องมีจำนวนความยาวคลื่นเป็นจำนวนเต็ม เมื่อระยะห่างระหว่างอะตอม กเงื่อนไขนี้ดูเหมือนว่า:

ก(ก – 0) = ชมลิตร

โดยที่ a คือโคไซน์ของมุมระหว่างแถวอะตอมและลำแสงโก่งตัว ชม -จำนวนเต็ม. ในทุกทิศทางที่ไม่เป็นไปตามสมการนี้ รังสีจะไม่แพร่กระจาย ดังนั้น รังสีกระเจิงจึงก่อตัวเป็นระบบกรวยโคแอกเซียล ซึ่งมีแกนร่วมคือแถวอะตอม ร่องรอยของกรวยบนระนาบขนานกับแถวอะตอมคือไฮเปอร์โบลา และบนระนาบตั้งฉากกับแถวพวกมันคือวงกลม

เมื่อรังสีตกกระทบที่มุมคงที่ รังสีโพลีโครมาติก (สีขาว) จะถูกสลายตัวเป็นสเปกตรัมของรังสีที่หักเหในมุมคงที่ ดังนั้นอนุกรมอะตอมจึงเป็นสเปกโตรกราฟสำหรับรังสีเอกซ์

ลักษณะทั่วไปของโครงตาข่ายอะตอมสองมิติ (แบน) และจากนั้นเป็นตาข่ายคริสตัลปริมาตรสามมิติ (เชิงพื้นที่) ให้สมการที่คล้ายกันอีกสองสมการ ซึ่งรวมถึงมุมตกกระทบและการสะท้อนของรังสีเอกซ์และระยะห่างระหว่างอะตอมใน สามทิศทาง สมการเหล่านี้เรียกว่าสมการของ Laue และเป็นพื้นฐานของการวิเคราะห์การเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์

แอมพลิจูดของรังสีที่สะท้อนจากระนาบอะตอมคู่ขนานรวมกันเพิ่มขึ้น เป็นต้น จำนวนอะตอมมีขนาดใหญ่มากสามารถตรวจจับรังสีที่สะท้อนได้ในการทดลอง สภาพการสะท้อนถูกอธิบายโดยสมการ Wulff–Bragg2d sinq = nl โดยที่ d คือระยะห่างระหว่างระนาบอะตอมที่อยู่ติดกัน q คือมุมแทะเล็มระหว่างทิศทางของลำแสงตกกระทบและระนาบเหล่านี้ในคริสตัล l คือความยาวคลื่นของ การแผ่รังสีเอกซ์ n คือจำนวนเต็มที่เรียกว่าลำดับการสะท้อน มุม q คือมุมตกกระทบโดยคำนึงถึงระนาบอะตอมโดยเฉพาะ ซึ่งไม่จำเป็นต้องตรงกับทิศทางของพื้นผิวของตัวอย่างที่กำลังศึกษาอยู่

การวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ได้รับการพัฒนาหลายวิธี โดยใช้ทั้งรังสีที่มีสเปกตรัมต่อเนื่องและรังสีเอกรงค์เดียว วัตถุที่อยู่ระหว่างการศึกษาสามารถอยู่กับที่หรือหมุนได้ อาจประกอบด้วยผลึกหนึ่งผลึก (ผลึกเดี่ยว) หรือหลายผลึก (โพลีคริสตัล) การแผ่รังสีที่เลี้ยวเบนสามารถบันทึกได้โดยใช้ฟิล์มรังสีเอกซ์แบบแบนหรือทรงกระบอกหรือเครื่องตรวจจับรังสีเอกซ์ที่เคลื่อนที่ไปรอบ ๆ เส้นรอบวง แต่ในทุกกรณีในระหว่างการทดลองและการตีความผลลัพธ์ จะใช้สมการวูล์ฟ-แบรกก์

การวิเคราะห์เอ็กซ์เรย์ในทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

ด้วยการค้นพบการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ นักวิจัยมีวิธีการที่ช่วยให้สามารถศึกษาการจัดเรียงอะตอมและการเปลี่ยนแปลงของการจัดเรียงนี้ภายใต้อิทธิพลภายนอกได้โดยไม่ต้องใช้กล้องจุลทรรศน์

การใช้งานหลักของรังสีเอกซ์ในวิทยาศาสตร์พื้นฐานคือการวิเคราะห์โครงสร้าง เช่น สร้างการจัดเรียงเชิงพื้นที่ของแต่ละอะตอมในคริสตัล เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ผลึกเดี่ยวจะโตขึ้นและทำการวิเคราะห์ด้วยรังสีเอกซ์ โดยศึกษาทั้งตำแหน่งและความเข้มของการสะท้อน ขณะนี้โครงสร้างของไม่เพียงแต่โลหะเท่านั้น แต่ยังรวมถึงสารอินทรีย์ที่ซับซ้อนด้วย ซึ่งในหน่วยเซลล์ประกอบด้วยอะตอมหลายพันอะตอม ได้ถูกพิจารณาแล้ว

ในวิชาแร่วิทยา โครงสร้างของแร่ธาตุหลายพันชนิดถูกกำหนดโดยใช้การวิเคราะห์ด้วยรังสีเอกซ์ และสร้างวิธีการด่วนสำหรับการวิเคราะห์วัตถุดิบแร่ขึ้นมา

โลหะมีโครงสร้างผลึกที่ค่อนข้างเรียบง่าย และวิธีการเอ็กซเรย์ทำให้สามารถศึกษาการเปลี่ยนแปลงในระหว่างการบำบัดทางเทคโนโลยีต่างๆ และสร้างพื้นฐานทางกายภาพของเทคโนโลยีใหม่ได้

องค์ประกอบเฟสของโลหะผสมถูกกำหนดโดยตำแหน่งของเส้นบนรูปแบบการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ จำนวน ขนาด และรูปร่างของผลึกถูกกำหนดโดยความกว้าง และการวางแนวของผลึก (พื้นผิว) ถูกกำหนดโดยความเข้ม การกระจายตัวในกรวยเลี้ยวเบน

โดยใช้เทคนิคเหล่านี้ เพื่อศึกษากระบวนการในระหว่างการเปลี่ยนรูปพลาสติก รวมถึงการแตกตัวของคริสตัล การเกิดขึ้นของความเค้นภายใน และความไม่สมบูรณ์ในโครงสร้างผลึก (การเคลื่อนที่) เมื่อวัสดุที่มีรูปทรงถูกให้ความร้อน จะมีการศึกษาการบรรเทาความเครียดและการเติบโตของผลึก (การตกผลึกซ้ำ)

การวิเคราะห์ด้วยรังสีเอกซ์ของโลหะผสมจะกำหนดองค์ประกอบและความเข้มข้นของสารละลายของแข็ง เมื่อสารละลายของแข็งปรากฏขึ้น ระยะห่างระหว่างอะตอมและด้วยเหตุนี้ ระยะห่างระหว่างระนาบอะตอมจึงเปลี่ยนไป การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้มีขนาดเล็ก ดังนั้น วิธีการที่มีความแม่นยำพิเศษจึงได้รับการพัฒนาสำหรับการวัดคาบของโครงตาข่ายคริสตัลที่มีความแม่นยำมากกว่าความแม่นยำในการวัดสองเท่าโดยใช้วิธีการวิจัยด้วยรังสีเอกซ์แบบเดิมๆ การผสมผสานระหว่างการวัดที่แม่นยำของคาบขัดแตะคริสตัลและการวิเคราะห์เฟส ทำให้สามารถสร้างขอบเขตของบริเวณเฟสในแผนภาพเฟสได้ วิธีการเอกซเรย์ยังสามารถตรวจจับสถานะตัวกลางระหว่างสารละลายของแข็งและสารประกอบเคมี - สารละลายของแข็งตามลำดับ โดยที่อะตอมของสิ่งเจือปนไม่ได้อยู่แบบสุ่ม เช่นเดียวกับในสารละลายของแข็ง และในเวลาเดียวกันก็ไม่เรียงลำดับสามมิติเช่นเดียวกับในทางเคมี สารประกอบ รูปแบบการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ของสารละลายของแข็งตามลำดับจะมีเส้นเพิ่มเติม การตีความรูปแบบการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์แสดงให้เห็นว่าอะตอมที่ไม่บริสุทธิ์ครอบครองตำแหน่งบางแห่งในโครงตาข่ายคริสตัล เช่น ที่จุดยอดของลูกบาศก์

เมื่ออัลลอยด์ที่ไม่ผ่านการเปลี่ยนเฟสถูกดับลง สารละลายของแข็งที่มีความอิ่มตัวยวดยิ่งอาจเกิดขึ้น และเมื่อได้รับความร้อนเพิ่มเติมหรือคงอยู่ที่อุณหภูมิห้อง สารละลายของแข็งจะสลายตัวพร้อมกับการปล่อยอนุภาคของสารประกอบเคมี นี่คือผลกระทบของความชรา และปรากฏบนรังสีเอกซ์โดยมีการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งและความกว้างของเส้น การวิจัยการเสื่อมสภาพมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับโลหะผสมที่ไม่ใช่เหล็ก ตัวอย่างเช่น การเสื่อมสภาพจะเปลี่ยนโลหะผสมอลูมิเนียมที่แข็งและอ่อนให้เป็นดูราลูมินที่เป็นโครงสร้างที่ทนทาน

การศึกษาการเอ็กซ์เรย์ของการอบชุบด้วยความร้อนของเหล็กมีความสำคัญทางเทคโนโลยีมากที่สุด เมื่อทำการชุบแข็ง (การทำความเย็นอย่างรวดเร็ว) ของเหล็ก การเปลี่ยนเฟสออสเทนไนต์-มาร์เทนไซต์ที่ปราศจากการแพร่กระจายจะเกิดขึ้น ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจากลูกบาศก์เป็นเตตระโกนัล กล่าวคือ เซลล์หน่วยจะมีรูปทรงเป็นปริซึมสี่เหลี่ยม ในภาพเอ็กซ์เรย์ จะปรากฏเป็นการขยายเส้นและแบ่งเส้นบางเส้นออกเป็นสองส่วน สาเหตุของผลกระทบนี้ไม่ได้เป็นเพียงการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างผลึกเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการเกิดความเครียดภายในขนาดใหญ่อันเนื่องมาจากความไม่สมดุลทางอุณหพลศาสตร์ของโครงสร้างมาร์เทนซิติกและการระบายความร้อนอย่างกะทันหัน เมื่อแบ่งเบาบรรเทา (ให้ความร้อนแก่เหล็กชุบแข็ง) เส้นบนรูปแบบการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์จะแคบลง ซึ่งสัมพันธ์กับการกลับคืนสู่โครงสร้างสมดุล

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การศึกษารังสีเอกซ์ในการประมวลผลวัสดุด้วยการไหลของพลังงานที่เข้มข้น (ลำแสงเลเซอร์ คลื่นกระแทก นิวตรอน พัลส์อิเล็กตรอน) ได้รับความสำคัญอย่างมาก โดยต้องใช้เทคนิคใหม่และสร้างเอฟเฟกต์รังสีเอกซ์ใหม่ ตัวอย่างเช่น เมื่อลำแสงเลเซอร์กระทำกับโลหะ การให้ความร้อนและความเย็นจะเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วจนในระหว่างการทำความเย็น ผลึกในโลหะจะมีเวลาในการขยายเป็นขนาดของเซลล์พื้นฐานหลายเซลล์ (นาโนคริสตัล) หรือไม่มีเวลาเกิดขึ้นเลย หลังจากการเย็นลง โลหะดังกล่าวจะดูเหมือนโลหะธรรมดา แต่ไม่ได้ให้เส้นที่ชัดเจนบนรูปแบบการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ และรังสีเอกซ์ที่สะท้อนกลับจะถูกกระจายไปทั่วช่วงของมุมแทะเล็มทั้งหมด

หลังจากการฉายรังสีนิวตรอน จุดเพิ่มเติม (สูงสุดแบบกระจาย) จะปรากฏบนรูปแบบการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ การสลายกัมมันตภาพรังสียังทำให้เกิดผลกระทบจากรังสีเอกซ์จำเพาะที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง เช่นเดียวกับความจริงที่ว่าตัวอย่างที่กำลังศึกษาอยู่นั้นกลายเป็นแหล่งที่มาของรังสีเอกซ์

เช่นเดียวกับการค้นพบที่ยิ่งใหญ่ส่วนใหญ่ในประวัติศาสตร์ของมนุษย์ รังสีเอกซ์ถูกค้นพบโดยบังเอิญ ในปี พ.ศ. 2438 นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน วิลเฮล์ม เรินต์เกิน ได้ค้นพบขณะทำการทดลองกับลำอิเล็กตรอนในท่อระบายก๊าซ เรินต์เกนสังเกตเห็นว่าหน้าจอฟลูออเรสเซนต์ในห้องทดลองของเขาเริ่มเรืองแสงในขณะที่กระแสอิเล็กตรอนเปิดอยู่ นี่ถือเป็นเรื่องปกติที่เกิดขึ้น เนื่องจากวัสดุเรืองแสงควรเรืองแสงภายใต้อิทธิพลของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า หากไม่ใช่เพื่อสิ่งหนึ่ง นั่นคือหลอดถูกกั้นออกจากหน้าจอด้วยหน้าจอสีดำหนาแน่น วิลเฮล์มแนะนำว่าสิ่งนี้มีสาเหตุมาจากรังสี

เรินต์เกนยังคงทำการทดลองและวางวัตถุต่างๆ ไว้ระหว่างตะแกรงกับท่อ และตะแกรงก็ยังคงเรืองแสงต่อไป ในที่สุด เขาก็ยื่นมือไปด้านหน้าท่อและเห็นภาพเงาของกระดูกบนหน้าจอ แสดงความสนใจในสิ่งประดิษฐ์ของเขาทันที การค้นพบนี้ถือเป็นความก้าวหน้าทางการแพทย์ที่สำคัญที่สุดประการหนึ่ง เนื่องจากช่วยให้แพทย์สามารถตรวจดูภายในผู้ป่วยได้โดยไม่ต้องทำการผ่าตัดหรือสัมผัสตัวเขา

รังสีเอกซ์มีความคล้ายคลึงกันหลายประการกับแสงที่มองเห็นได้ทั่วไป ทั้งสองเป็นกระแสของพลังงานคล้ายคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่พาโดยอนุภาคที่เรียกว่าโฟตอน ความแตกต่างคือความยาวคลื่น

โฟตอนของแสงที่มองเห็นและโฟตอนของรังสีเอกซ์เป็นผลจากการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในอะตอม อิเล็กตรอนครอบครองระดับพลังงานที่แตกต่างกัน (ออร์บิทัล) รอบนิวเคลียสของอะตอม เมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนที่จากวงโคจรสูงไปยังวงโคจรต่ำ พลังงานบางส่วนจะถูกปล่อยออกมาในรูปของโฟตอน ปริมาณพลังงานของโฟตอนที่ปล่อยออกมานั้นขึ้นอยู่กับว่าอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ไปไกลแค่ไหน นั่นคือลึกลงไปแค่ไหน ถ้าโฟตอนชนกับอะตอมอื่น อะตอมจะสามารถดูดซับพลังงานของโฟตอนและเคลื่อนอิเล็กตรอนไปยังระดับที่สูงกว่าได้หากมีพลังงานเพียงพอที่จะทำเช่นนั้น

อะตอมที่ประกอบเป็นเนื้อเยื่อของร่างกายมนุษย์ดูดซับโฟตอนของแสงที่มองเห็นได้ดีมาก ระดับพลังงานของพวกมันเพียงพอที่จะถ่ายโอนอิเล็กตรอนไปสู่ระดับที่สูงขึ้น คลื่นวิทยุไม่มีพลังงานเพียงพอที่จะเคลื่อนย้ายอิเล็กตรอนระหว่างวงโคจร ในขณะเดียวกัน คลื่นรังสีเอกซ์ก็ทะลุผ่านสิ่งต่าง ๆ ด้วยเหตุผลที่แตกต่างกัน นั่นคือมีพลังงานมากเกินไป แม้ว่าพวกมันอาจสูญเสียพลังงานบางส่วนเพื่อไม่เพียงแต่ในการถ่ายโอน แต่ยังเพื่อฉีกอิเล็กตรอนออกจากอะตอม แต่รังสีส่วนใหญ่ยังคงผ่านวัสดุ

อะตอมหนัก เช่น ตะกั่ว มีแนวโน้มที่จะดูดซับรังสีเอกซ์มากกว่า เนื่องจากพวกมันต้องการพลังงานจำนวนมากเพื่อถ่ายโอนอิเล็กตรอนไปยังระดับภายนอก และอะตอมของแสงซึ่งมีส่วนประกอบของเนื้อเยื่อในร่างกายของเราเป็นส่วนใหญ่ มีโอกาสดูดซับโฟตอนน้อยกว่า เนื่องจากมีระยะห่างระหว่างระดับน้อยกว่ามากและไม่สามารถยอมรับพลังงานสูงของรังสีเอกซ์ ("เอาชนะ") ได้ อะตอมของแคลเซียมมีขนาดใหญ่กว่าองค์ประกอบทางเคมีที่ประกอบเป็นเนื้อเยื่ออื่นๆ มาก ดังนั้นพวกมันจึงดูดซับพลังงานบางส่วนและดูจางลงในภาพถ่าย

ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว การใช้รังสีเอกซ์ที่สำคัญที่สุดนั้นพบได้ในเครื่องเอ็กซ์เรย์ ซึ่งมีการออกแบบที่มีลักษณะคล้ายกับการทดลองของผู้ค้นพบอย่างมาก หัวใจสำคัญของเครื่องเอ็กซเรย์คือแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ ในทางกลับกัน มันคือท่อเติมก๊าซที่มีขั้วบวก (แคโทด) และขั้วลบ (แอโนด) แคโทดเป็นไส้หลอด และแอโนดเป็นแผ่นทังสเตน เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านเส้นใย มันจะร้อนขึ้น และปล่อยอิเล็กตรอนออกจากพื้นผิว ในทางกลับกัน ขั้วบวกจะดึงดูดพวกมันผ่านตัวกลางที่เป็นก๊าซ ส่งผลให้เกิดความต่างศักย์ขนาดใหญ่มาก อิเล็กตรอนที่ทะลุผ่านสิ่งกีดขวางขนาดใหญ่นี้ชนขั้วบวกทำให้อิเล็กตรอนทังสเตนหลุดออกจากระดับพลังงานบนลงสู่ระดับล่างโดยตรงซึ่งเป็นผลมาจากการที่พลังงานส่วนใหญ่ถูกปล่อยออกมาในรูปของโฟตอนซึ่งก็คือ ส่วนประกอบของฟลักซ์รังสีเอกซ์

ท่อที่วางอุปกรณ์นั้นถูกล้อมรอบด้วยปลอกตะกั่วซึ่งป้องกันการปล่อยโฟตอนอย่างวุ่นวายในทุกทิศทาง มีรอยกรีดเพียงช่องเดียวในเปลือกซึ่งกำหนดทิศทางการเคลื่อนที่ของรังสีเอกซ์ ที่ระยะห่างจากท่อที่กำหนด กล้องจะถูกวางเพื่อจับโฟตอน และระหว่างกล้องกับท่อจะมีการวางผู้ป่วย (แขน ขา ฯลฯ) ไว้ซึ่งจำเป็นต้องได้รับการตรวจ ดังนั้นโฟตอนบางส่วนจะถูกดูดซึมโดยกระดูกและเนื้อเยื่อหนาแน่น และบางส่วนจะบินผ่านเนื้อเยื่ออ่อนและโดนกล้อง ภาพเงาที่เกิดขึ้นบนหน้าจอจะให้ภาพโครงสร้างภายในของร่างกาย

แม้ว่ารังสีเอกซ์จะมีด้านบวกทั้งหมด แต่ก็มีปัจจัยลบที่สำคัญเช่นกัน ในช่วงแรกๆ ของการใช้เครื่องเอ็กซ์เรย์ แพทย์ให้ผู้ป่วยได้รับรังสีที่มีระยะเวลาและพลังงานซึ่งห้ามปราม ซึ่งท้ายที่สุดก็นำไปสู่การพัฒนาอาการเจ็บป่วยจากรังสีในทั้งสองกรณี เนื่องจากรังสีเอกซ์เป็นรูปแบบหนึ่งของรังสีไอออไนซ์ ภายใต้อิทธิพลของมัน อิเล็กตรอนบางตัวจะถูกกระแทกออกจากเปลือกนอกของอะตอม ซึ่งนำไปสู่การแตกตัวเป็นไอออนของวัสดุที่พวกมันก่อตัว ในทางกลับกันสามารถนำไปสู่การทำลายเซลล์เนื้อเยื่ออ่อน ซึ่งอาจนำไปสู่มะเร็ง ภาวะมีบุตรยาก การกลายพันธุ์ และผลเสียร้ายแรงอื่น ๆ ในเวลาต่อมา

อย่างไรก็ตาม มันไม่คุ้มค่า พวกเขากลัวรังสีเอกซ์ เครื่องเอ็กซ์เรย์สมัยใหม่ใช้รังสีในปริมาณที่น้อยมาก หากคุณไม่ทำการตรวจสอบบ่อยเกินไป ผลเสียจะมีน้อยมาก ดังนั้นในปัจจุบันนี้ในโรงพยาบาลเกือบทุกแห่งคุณจะพบห้องเอ็กซเรย์ได้โดยที่ไม่ยากที่จะจินตนาการถึงการรักษาโรคและการบาดเจ็บต่างๆ

รังสีเอกซ์เป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าพลังงานสูงประเภทหนึ่ง มีการใช้อย่างแข็งขันในการแพทย์สาขาต่างๆ

รังสีเอกซ์เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีพลังงานโฟตอนในระดับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าอยู่ระหว่างรังสีอัลตราไวโอเลตกับรังสีแกมมา (ตั้งแต่ ~10 eV ถึง ~1 MeV) ซึ่งสอดคล้องกับความยาวคลื่นตั้งแต่ ~10^3 ถึง ~10^−2 อังสตรอม (จาก ~10^−7 ถึง ~10^−12 ม.) นั่นคือมันเป็นรังสีที่ยากกว่าแสงที่ตามองเห็นอย่างไม่มีใครเทียบได้ ซึ่งอยู่ในระดับนี้ระหว่างรังสีอัลตราไวโอเลตและรังสีอินฟราเรด (“ความร้อน”)

ขอบเขตระหว่างรังสีเอกซ์และรังสีแกมมานั้นแตกต่างกันตามเงื่อนไข: ช่วงของพวกมันตัดกัน รังสีแกมมาสามารถมีพลังงาน 1 keV โดยมีต้นกำเนิดต่างกัน: รังสีแกมมาจะถูกปล่อยออกมาในระหว่างกระบวนการที่เกิดขึ้นในนิวเคลียสของอะตอม ในขณะที่รังสีเอกซ์จะถูกปล่อยออกมาในระหว่างกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับอิเล็กตรอน (ทั้งที่เป็นอิสระและอยู่ในเปลือกอิเล็กตรอนของอะตอม) ในเวลาเดียวกันมันเป็นไปไม่ได้ที่จะระบุจากโฟตอนเองในระหว่างกระบวนการใดที่เกิดขึ้นนั่นคือการแบ่งช่วงรังสีเอกซ์และแกมมานั้นส่วนใหญ่เป็นไปโดยพลการ

ช่วงการเอ็กซเรย์แบ่งออกเป็น "เอ็กซเรย์แบบอ่อน" และ "แบบแข็ง" ขอบเขตระหว่างพวกมันอยู่ที่ความยาวคลื่น 2 อังสตรอมและพลังงาน 6 keV

เครื่องกำเนิดรังสีเอ็กซ์คือท่อที่ใช้สร้างสุญญากาศ มีอิเล็กโทรดอยู่ที่นั่น - แคโทดซึ่งมีประจุลบและขั้วบวกที่มีประจุบวก แรงดันไฟฟ้าระหว่างพวกเขาคือสิบถึงหลายร้อยกิโลโวลต์ การสร้างโฟตอนรังสีเอกซ์เกิดขึ้นเมื่ออิเล็กตรอน "แตกออก" จากแคโทดและชนเข้ากับพื้นผิวของขั้วบวกด้วยความเร็วสูง การแผ่รังสีเอกซ์ที่เกิดขึ้นนั้นเรียกว่า "bremsstrahlung" ซึ่งโฟตอนของมันมีความยาวคลื่นต่างกัน

ในเวลาเดียวกัน โฟตอนของสเปกตรัมลักษณะเฉพาะจะถูกสร้างขึ้น อิเล็กตรอนบางตัวในอะตอมของสารแอโนดรู้สึกตื่นเต้นนั่นคือพวกมันเคลื่อนที่ไปสู่วงโคจรที่สูงขึ้นแล้วกลับสู่สภาวะปกติโดยปล่อยโฟตอนของความยาวคลื่นที่แน่นอนออกมา ในเครื่องกำเนิดมาตรฐาน จะมีการผลิตรังสีเอกซ์ทั้งสองประเภท

ประวัติความเป็นมาของการค้นพบ

เมื่อวันที่ 8 พฤศจิกายน พ.ศ. 2438 นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน วิลเฮล์ม คอนราด เรินต์เกน ค้นพบว่าสสารบางชนิดเริ่มเรืองแสงเมื่อสัมผัสกับ "รังสีแคโทด" ซึ่งก็คือกระแสอิเล็กตรอนที่เกิดจากหลอดรังสีแคโทด เขาอธิบายปรากฏการณ์นี้โดยอิทธิพลของรังสีเอกซ์บางชนิด - นี่คือวิธีการเรียกรังสีนี้ในหลายภาษา ต่อมา V.K. เรินต์เกนศึกษาปรากฏการณ์ที่เขาค้นพบ เมื่อวันที่ 22 ธันวาคม พ.ศ. 2438 เขาได้รายงานหัวข้อนี้ที่มหาวิทยาลัย Würzburg

ต่อมาปรากฎว่ามีการสังเกตรังสีเอกซ์ก่อนหน้านี้ แต่จากนั้นปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับมันก็ไม่ได้ให้ความสำคัญมากนัก หลอดรังสีแคโทดถูกประดิษฐ์ขึ้นเมื่อนานมาแล้ว แต่ก่อนที่ V.K. ไม่มีใครให้ความสนใจกับรังสีเอกซ์มากนักเกี่ยวกับการทำให้แผ่นภาพถ่ายดำคล้ำในบริเวณใกล้เคียง ฯลฯ ปรากฏการณ์ อันตรายที่เกิดจากรังสีทะลุทะลวงยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด

ประเภทและผลกระทบต่อร่างกาย

“รังสีเอกซ์” คือรังสีที่ทะลุผ่านได้น้อยที่สุด การได้รับรังสีเอกซ์อ่อนมากเกินไปจะมีลักษณะคล้ายกับผลกระทบของรังสีอัลตราไวโอเลต แต่อยู่ในรูปแบบที่รุนแรงกว่า แผลไหม้ก่อตัวบนผิวหนัง แต่ความเสียหายจะลึกกว่าและหายช้ากว่ามาก

ฮาร์ดเอ็กซ์เรย์เป็นรังสีไอออไนซ์เต็มรูปแบบที่สามารถนำไปสู่การเจ็บป่วยจากรังสีได้ ควอนตัมรังสีเอกซ์สามารถแยกโมเลกุลโปรตีนที่ประกอบเป็นเนื้อเยื่อของร่างกายมนุษย์ รวมถึงโมเลกุล DNA ของจีโนมออกจากกัน แม้ว่าควอนตัมรังสีเอกซ์จะสลายโมเลกุลของน้ำ แต่ก็ไม่ได้สร้างความแตกต่างแต่อย่างใด ในกรณีนี้ อนุมูลอิสระ H และ OH ที่ทำงานทางเคมีได้ก่อตัวขึ้น ซึ่งในตัวเองสามารถส่งผลกระทบต่อโปรตีนและ DNA ได้ การเจ็บป่วยจากรังสีจะเกิดขึ้นในรูปแบบที่รุนแรงยิ่งขึ้น และส่งผลต่ออวัยวะเม็ดเลือดมากขึ้นเท่านั้น

รังสีเอกซ์มีฤทธิ์ก่อกลายพันธุ์และเป็นสารก่อมะเร็ง ซึ่งหมายความว่าความน่าจะเป็นของการกลายพันธุ์ที่เกิดขึ้นเองในเซลล์ในระหว่างการฉายรังสีจะเพิ่มขึ้น และบางครั้งเซลล์ที่มีสุขภาพดีก็สามารถเสื่อมสลายไปเป็นมะเร็งได้ โอกาสที่จะเกิดเนื้องอกเนื้อร้ายที่เพิ่มขึ้นเป็นผลสืบเนื่องมาตรฐานจากการได้รับรังสีใดๆ รวมถึงการเอ็กซ์เรย์ด้วย รังสีเอกซ์เป็นรังสีที่ทะลุผ่านได้อันตรายน้อยที่สุด แต่ก็ยังอาจเป็นอันตรายได้

รังสีเอกซ์: การใช้งานและวิธีการทำงาน

การฉายรังสีเอกซ์ใช้ในการแพทย์และในด้านอื่นๆ ของกิจกรรมของมนุษย์

ฟลูออโรสโคปและเอกซเรย์คอมพิวเตอร์

การใช้รังสีเอกซ์ที่พบบ่อยที่สุดคือการส่องกล้อง “การเอ็กซ์เรย์” ของร่างกายมนุษย์ช่วยให้คุณได้ภาพที่มีรายละเอียดของกระดูกทั้งสองข้าง (มองเห็นได้ชัดเจนที่สุด) และภาพอวัยวะภายใน

ความโปร่งใสของเนื้อเยื่อร่างกายในการเอ็กซเรย์ที่แตกต่างกันนั้นสัมพันธ์กับองค์ประกอบทางเคมี ลักษณะโครงสร้างของกระดูกคือประกอบด้วยแคลเซียมและฟอสฟอรัสเป็นจำนวนมาก เนื้อเยื่ออื่นๆ ประกอบด้วยคาร์บอน ไฮโดรเจน ออกซิเจน และไนโตรเจนเป็นส่วนใหญ่ อะตอมฟอสฟอรัสมีน้ำหนักมากกว่าอะตอมออกซิเจนเกือบสองเท่า และอะตอมแคลเซียม 2.5 เท่า (คาร์บอน ไนโตรเจน และไฮโดรเจนยังเบากว่าออกซิเจนด้วยซ้ำ) ในเรื่องนี้การดูดซึมโฟตอนรังสีเอกซ์ในกระดูกจะสูงกว่ามาก

นอกเหนือจาก “สแนปชอตสองมิติ” แล้ว การถ่ายภาพรังสียังทำให้สามารถสร้างภาพสามมิติของอวัยวะได้อีกด้วย การถ่ายภาพรังสีประเภทนี้เรียกว่าเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ เพื่อวัตถุประสงค์เหล่านี้ มีการใช้รังสีเอกซ์แบบอ่อน ปริมาณรังสีที่ได้รับจากภาพหนึ่งภาพมีขนาดเล็ก โดยมีค่าประมาณเท่ากับปริมาณรังสีที่ได้รับระหว่างการบิน 2 ชั่วโมงในเครื่องบินที่ระดับความสูง 10 กม.

การตรวจจับข้อบกพร่องด้วยรังสีเอกซ์ทำให้คุณสามารถตรวจจับข้อบกพร่องภายในเล็กน้อยในผลิตภัณฑ์ได้ ใช้รังสีเอกซ์ชนิดแข็ง เนื่องจากวัสดุหลายชนิด (เช่น โลหะ) มีความ “โปร่งใส” ได้ไม่ดี เนื่องจากมีมวลอะตอมสูงของสารที่เป็นส่วนประกอบ

การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์และการวิเคราะห์การเรืองแสงของรังสีเอกซ์

รังสีเอกซ์มีคุณสมบัติที่ช่วยให้สามารถตรวจสอบอะตอมแต่ละอะตอมได้อย่างละเอียด การวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ถูกนำมาใช้อย่างจริงจังในวิชาเคมี (รวมถึงชีวเคมี) และผลึกศาสตร์ หลักการทำงานของมันคือการกระจายตัวของรังสีเอกซ์บนอะตอมของผลึกหรือโมเลกุลเชิงซ้อน ใช้การวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ เพื่อกำหนดโครงสร้างของโมเลกุล DNA

การวิเคราะห์การเรืองแสงด้วยรังสีเอกซ์ช่วยให้คุณระบุองค์ประกอบทางเคมีของสารได้อย่างรวดเร็ว

รังสีรักษามีหลายประเภท แต่ทั้งหมดเกี่ยวข้องกับการใช้รังสีไอออไนซ์ รังสีรักษาแบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ คอร์กล้ามเนื้อและคลื่น Corpular ใช้ฟลักซ์ของอนุภาคอัลฟา (นิวเคลียสของอะตอมฮีเลียม) อนุภาคบีตา (อิเล็กตรอน) นิวตรอน โปรตอน และไอออนหนัก คลื่นใช้รังสีของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า - รังสีเอกซ์และแกมมา

วิธีการฉายรังสีรักษาใช้ในการรักษามะเร็งเป็นหลัก ความจริงก็คือการแผ่รังสีส่งผลกระทบต่อการแบ่งเซลล์เป็นหลักซึ่งเป็นสาเหตุที่อวัยวะเม็ดเลือดต้องทนทุกข์ทรมานมาก (เซลล์ของพวกมันแบ่งตัวอยู่ตลอดเวลาทำให้เกิดเซลล์เม็ดเลือดแดงใหม่มากขึ้นเรื่อย ๆ ) เซลล์มะเร็งยังแบ่งตัวอยู่ตลอดเวลาและเสี่ยงต่อการได้รับรังสีมากกว่าเนื้อเยื่อที่มีสุขภาพดี

มีการใช้ระดับรังสีเพื่อยับยั้งการทำงานของเซลล์มะเร็งในขณะที่มีผลปานกลางต่อเซลล์ที่มีสุขภาพดี ภายใต้อิทธิพลของรังสีไม่ใช่การทำลายเซลล์ที่เกิดขึ้น แต่เป็นความเสียหายต่อจีโนม - โมเลกุล DNA เซลล์ที่จีโนมถูกทำลายสามารถดำรงอยู่ได้ระยะหนึ่ง แต่ไม่สามารถแบ่งตัวได้อีกต่อไป กล่าวคือ การเติบโตของเนื้องอกจะหยุดลง

การบำบัดด้วยรังสีเอกซ์เป็นรูปแบบหนึ่งของการรักษาด้วยรังสีที่อ่อนโยนที่สุด รังสีคลื่นอ่อนกว่ารังสีคอร์ปัสสนา และรังสีเอกซ์อ่อนกว่ารังสีแกมมา

ในระหว่างตั้งครรภ์

การใช้รังสีไอออไนซ์ในระหว่างตั้งครรภ์เป็นสิ่งที่อันตราย รังสีเอกซ์เป็นสารก่อกลายพันธุ์และอาจทำให้เกิดปัญหากับทารกในครรภ์ได้ การรักษาด้วยรังสีเอกซ์เข้ากันไม่ได้กับการตั้งครรภ์: สามารถใช้ได้ก็ต่อเมื่อมีการตัดสินใจว่าจะทำแท้งแล้วเท่านั้น ข้อ จำกัด ในการส่องกล้องด้วยแสงนั้นเข้มงวดกว่า แต่ในช่วงเดือนแรก ๆ ก็เป็นสิ่งต้องห้ามอย่างเด็ดขาดเช่นกัน

หากจำเป็นจริงๆ การตรวจเอ็กซ์เรย์จะถูกแทนที่ด้วยการถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก แต่ในช่วงไตรมาสแรกพวกเขาก็พยายามหลีกเลี่ยงเช่นกัน (วิธีนี้ปรากฏขึ้นเมื่อเร็ว ๆ นี้และเราสามารถพูดได้อย่างมั่นใจว่าไม่มีผลเสีย)

อันตรายที่ชัดเจนเกิดขึ้นเมื่อสัมผัสกับปริมาณรวมอย่างน้อย 1 mSv (ในหน่วยเก่า - 100 mR) ด้วยการเอ็กซเรย์แบบธรรมดา (เช่น เมื่อทำการถ่ายภาพรังสี) ผู้ป่วยจะได้รับน้อยลงประมาณ 50 เท่า เพื่อที่จะรับปริมาณดังกล่าวในคราวเดียว คุณจะต้องได้รับการตรวจเอกซเรย์คอมพิวเตอร์โดยละเอียด

นั่นคือความจริงที่ว่าการเอ็กซ์เรย์ 1-2 ครั้งในตัวมันเองในช่วงแรกของการตั้งครรภ์ไม่ได้คุกคามผลกระทบร้ายแรง (แต่เป็นการดีกว่าที่จะไม่เสี่ยง)

การบำบัดด้วยมัน

รังสีเอกซ์ใช้เป็นหลักในการต่อสู้กับเนื้องอกที่เป็นมะเร็ง วิธีนี้ดีเพราะมีประสิทธิภาพสูง โดยสามารถฆ่าเนื้องอกได้ ไม่ดีตรงที่เนื้อเยื่อที่มีสุขภาพดีดีขึ้นเล็กน้อยและมีผลข้างเคียงมากมาย อวัยวะเม็ดเลือดตกอยู่ในอันตรายเป็นพิเศษ

ในทางปฏิบัติ มีการใช้วิธีการต่างๆ เพื่อลดผลกระทบของรังสีเอกซ์ต่อเนื้อเยื่อที่มีสุขภาพดี รังสีถูกชี้ไปที่มุมเพื่อให้เนื้องอกอยู่ในบริเวณทางแยก (ด้วยเหตุนี้การดูดกลืนพลังงานหลักจึงเกิดขึ้นตรงนั้น) บางครั้งขั้นตอนจะดำเนินการ: ร่างกายของผู้ป่วยหมุนสัมพันธ์กับแหล่งกำเนิดรังสีรอบแกนที่ผ่านเนื้องอก ในกรณีนี้ เนื้อเยื่อที่มีสุขภาพดีจะอยู่ในโซนการฉายรังสีเป็นครั้งคราวเท่านั้น และเนื้อเยื่อที่ป่วยจะถูกสัมผัสอยู่ตลอดเวลา

รังสีเอกซ์ใช้ในการรักษาโรคข้ออักเสบและโรคที่คล้ายกันรวมถึงโรคผิวหนัง ในกรณีนี้อาการปวดจะลดลง 50-90% เนื่องจากการฉายรังสีที่ใช้มีความนุ่มนวลกว่า จึงไม่พบผลข้างเคียงที่คล้ายคลึงกับที่เกิดขึ้นในการรักษาเนื้องอก