Röntgen uzunluğu. X-ışını radyasyonunun temel özellikleri

Bazı hastalıkların modern tıbbi tanısı ve tedavisi, x-ışını radyasyonunun özelliklerini kullanan cihazlar olmadan hayal edilemez. X ışınlarının keşfi 100 yıldan daha uzun bir süre önce gerçekleşti, ancak şimdi bile radyasyonun insan vücudu üzerindeki olumsuz etkilerini en aza indirecek yeni teknikler ve cihazlar oluşturma çalışmaları devam ediyor.

X ışınlarını kim ve nasıl keşfetti?

Doğal koşullar altında, X-ışını akışları nadirdir ve yalnızca belirli radyoaktif izotoplar tarafından yayılır. X-ışınları veya X-ışınları ancak 1895 yılında Alman bilim adamı Wilhelm Röntgen tarafından keşfedildi. Bu keşif, ışık ışınlarının boşluğa yaklaşan koşullardaki davranışını incelemek için yapılan bir deney sırasında tesadüfen meydana geldi. Deney, azaltılmış basınçlı bir katot gaz boşaltma tüpünü ve tüpün çalışmaya başladığı anda her seferinde parlamaya başlayan bir floresan ekranı içeriyordu.

Garip etkiyle ilgilenen Roentgen, ortaya çıkan ve gözle görülmeyen radyasyonun çeşitli engelleri aşabildiğini gösteren bir dizi çalışma yürüttü: kağıt, ahşap, cam, bazı metaller ve hatta insan vücudunun içinden. Olan bitenin doğasının anlaşılmamasına rağmen, böyle bir olgunun bilinmeyen parçacıklar veya dalgalardan oluşan bir akışın oluşmasından kaynaklanıp kaynaklanmadığı, aşağıdaki model not edildi - radyasyon vücudun yumuşak dokularından kolayca geçer ve sert canlı dokular ve cansız maddeler yoluyla çok daha zordur.

Bu fenomeni inceleyen ilk kişi Roentgen değildi. 19. yüzyılın ortalarında Fransız Antoine Mason ve İngiliz William Crookes da benzer olasılıkları araştırdı. Ancak katot tüpünü ve tıpta kullanılabilecek bir göstergeyi ilk icat eden kişi Roentgen olmuştur. Ona fizikçiler arasında ilk Nobel ödülü sahibi unvanını kazandıran bilimsel bir çalışmayı yayınlayan ilk kişi oldu.

1901 yılında radyoloji ve radyolojinin kurucu babaları olan üç bilim adamı arasında verimli bir işbirliği başladı.

X-ışınlarının özellikleri

X ışınları, elektromanyetik radyasyonun genel spektrumunun bir bileşenidir. Dalga boyu gama ve ultraviyole ışınları arasındadır. X-ışınları tüm olağan dalga özelliklerine sahiptir:

kırınım;
refraksiyon;
parazit yapmak;
yayılma hızı (ışığa eşittir).

Yapay olarak bir X-ışını akışı oluşturmak için özel cihazlar kullanılır - X-ışını tüpleri. X-ışını radyasyonu, tungstenden gelen hızlı elektronların sıcak anottan buharlaşan maddelerle teması nedeniyle oluşur. Etkileşimin arka planında, 100 ila 0,01 nm spektrumda ve 100-0,1 MeV enerji aralığında yer alan kısa uzunlukta elektromanyetik dalgalar ortaya çıkar. Işınların dalga boyu 0,2 nm'den küçükse buna sert radyasyon, dalga boyu bu değerden büyükse yumuşak X-ışınları denir.

Elektronların anot maddesiyle teması sonucu ortaya çıkan kinetik enerjinin %99'unun ısı enerjisine dönüşmesi ve yalnızca %1'inin X ışınlarına dönüşmesi önemlidir.

X-ışını radyasyonu – Bremsstrahlung ve karakteristik

X-radyasyonu iki tür ışının üst üste binmesidir - Bremsstrahlung ve karakteristik. Tüpte aynı anda üretilirler. Bu nedenle, X-ışını radyasyonu ve her bir X-ışını tüpünün özellikleri - radyasyon spektrumu - bu göstergelere bağlıdır ve bunların örtüşmesini temsil eder.

Bremsstrahlung veya sürekli X ışınları, bir tungsten filamentinden buharlaşan elektronların yavaşlamasının sonucudur.

Karakteristik veya çizgisel X-ışını ışınları, X-ışını tüpünün anodunun maddesinin atomlarının yeniden yapılandırılması sırasında oluşur. Karakteristik ışınların dalga boyu doğrudan tüpün anotunu yapmak için kullanılan kimyasal elementin atom numarasına bağlıdır.

X-ışınlarının listelenen özellikleri onların pratikte kullanılmasına izin verir:

sıradan gözlere görünmezlik;
görünür spektrumun ışınlarını iletmeyen canlı dokular ve canlı olmayan materyaller aracılığıyla yüksek nüfuz etme yeteneği;
Moleküler yapılar üzerindeki iyonlaşma etkisi.

X-ışını görüntülemenin ilkeleri

Görüntülemenin dayandığı X-ışınlarının özellikleri, belirli maddeleri parçalama veya parıldamaya neden olma yeteneğidir.

X-ışını radyasyonu, kadmiyum ve çinko sülfürlerde yeşil, kalsiyum tungstatta ise mavi floresan bir parıltıya neden olur. Bu özellik tıbbi röntgen görüntüleme tekniklerinde kullanıldığı gibi röntgen ekranlarının işlevselliğini de arttırır.

X-ışınlarının ışığa duyarlı gümüş halojenür malzemeler üzerindeki fotokimyasal etkisi (maruz kalma), X-ışını fotoğraflarının çekilmesiyle teşhis yapılmasına olanak tanır. Bu özellik aynı zamanda laboratuvar asistanlarının röntgen odalarında aldığı toplam dozu ölçerken de kullanılır. Vücut dozimetreleri özel hassas bantlar ve göstergeler içerir. X-ışını radyasyonunun iyonlaştırıcı etkisi, ortaya çıkan X-ışınlarının niteliksel özelliklerinin belirlenmesini mümkün kılar.

Geleneksel X-ışınlarından kaynaklanan radyasyona tek bir maruz kalma, kanser riskini yalnızca %0,001 artırır.

X ışınlarının kullanıldığı alanlar

X ışınlarının kullanımına aşağıdaki sektörlerde izin verilmektedir:

Emniyet. Havalimanlarında, gümrüklerde veya kalabalık yerlerde tehlikeli ve yasaklı maddelerin tespitine yönelik sabit ve taşınabilir cihazlar.
Kimya endüstrisi, metalurji, arkeoloji, mimari, inşaat, restorasyon çalışmaları - kusurları tespit etmek ve maddelerin kimyasal analizini yapmak.
Astronomi. X-ışını teleskoplarını kullanarak kozmik cisimleri ve olayları gözlemlemeye yardımcı olur.
Askeri endüstri. Lazer silahları geliştirmek.

X-ışını radyasyonunun ana uygulaması tıbbi alandadır. Günümüzde tıbbi radyoloji bölümü şunları içermektedir: radyoteşhis, radyoterapi (röntgen tedavisi), radyocerrahi. Tıp üniversiteleri son derece uzmanlaşmış uzmanlar - radyologlar - mezun eder.

X-Radyasyonu - zararları ve yararları, vücut üzerindeki etkileri

X ışınlarının yüksek nüfuz gücü ve iyonlaştırıcı etkisi, hücre DNA'sının yapısında değişikliklere neden olabilir ve dolayısıyla insanlar için tehlike oluşturabilir. X ışınlarından kaynaklanan zarar, alınan radyasyon dozuyla doğru orantılıdır. Farklı organlar radyasyona değişen derecelerde tepki verir. En duyarlı olanlar şunları içerir:

kemik iliği ve kemik dokusu;
göz merceği;
tiroid;
meme ve üreme bezleri;
Akciğer dokusu.

X-ışını radyasyonunun kontrolsüz kullanımı geri döndürülebilir ve geri döndürülemez patolojilere neden olabilir.

X-ışını ışınlamasının sonuçları:

kemik iliğine zarar ve hematopoietik sistem patolojilerinin ortaya çıkması - eritrositopeni, trombositopeni, lösemi;
daha sonra katarakt gelişmesiyle birlikte lens hasarı;
kalıtsal olan hücresel mutasyonlar;
kanser gelişimi;
radyasyon yanıkları almak;
Radyasyon hastalığının gelişimi.

Önemli! Radyoaktif maddelerden farklı olarak X ışınları vücut dokularında birikmez, bu da X ışınlarının vücuttan uzaklaştırılmasına gerek olmadığı anlamına gelir. X-ışını radyasyonunun zararlı etkisi tıbbi cihazın kapatılmasıyla sona ermektedir.

X-ışını radyasyonunun tıpta kullanımına yalnızca teşhis (travmatoloji, diş hekimliği) için değil aynı zamanda tedavi amaçlı olarak da izin verilir:

Küçük dozlardaki X ışınları, canlı hücrelerde ve dokularda metabolizmayı uyarır;
onkolojik ve iyi huylu neoplazmların tedavisinde belirli sınırlayıcı dozlar kullanılır.

X-ışınlarını kullanarak patolojileri teşhis etme yöntemleri

Radyodiagnostik aşağıdaki teknikleri içerir:

Floroskopi, floresan ekranda gerçek zamanlı olarak görüntünün elde edildiği bir çalışmadır. Bir vücut bölümünün görüntüsünün gerçek zamanlı olarak klasik olarak elde edilmesinin yanı sıra, bugün X-ışını televizyon transilüminasyon teknolojileri var - görüntü bir floresan ekrandan başka bir odada bulunan bir televizyon monitörüne aktarılıyor. Ortaya çıkan görüntünün işlenmesi ve ardından ekrandan kağıda aktarılması için çeşitli dijital yöntemler geliştirilmiştir.
Florografi, 7x7 cm'lik küçültülmüş ölçekli bir görüntünün alınmasından oluşan göğüs organlarını incelemenin en ucuz yöntemidir.Hata olasılığına rağmen, popülasyonun yıllık toplu muayenesini yapmanın tek yoludur. Yöntem tehlikeli değildir ve alınan radyasyon dozunun vücuttan atılmasını gerektirmez.
Radyografi, bir organın şeklini, konumunu veya tonunu netleştirmek için film veya kağıt üzerinde özet bir görüntünün üretilmesidir. Peristaltizmi ve mukoza zarlarının durumunu değerlendirmek için kullanılabilir. Eğer bir seçenek varsa, modern X-ışını cihazları arasında, x-ışını akısının eski cihazlardan daha yüksek olabildiği dijital cihazlara değil, doğrudan düz yarı iletkenli düşük dozlu X-ışını cihazlarına tercih edilmelidir. dedektörler. Vücuttaki yükü 4 kat azaltmanıza izin verir.
Bilgisayarlı X-ışını tomografisi, seçilen bir organın bölümlerinin gerekli sayıda görüntüsünü elde etmek için X ışınlarını kullanan bir tekniktir. Modern BT cihazlarının birçok çeşidi arasında, bir dizi tekrarlanan çalışma için düşük dozlu, yüksek çözünürlüklü bilgisayarlı tomografiler kullanılmaktadır.

Radyoterapi

X-ışını tedavisi lokal bir tedavi yöntemidir. Çoğu zaman, yöntem kanser hücrelerini yok etmek için kullanılır. Etkisi cerrahi olarak çıkarmaya benzer olduğu için bu tedavi yöntemine sıklıkla radyocerrahi adı verilir.

Günümüzde röntgen tedavisi şu şekillerde yapılmaktadır:

Dış (proton tedavisi) – hastanın vücuduna dışarıdan bir radyasyon ışını girer.
Dahili (brakiterapi) - radyoaktif kapsüllerin vücuda yerleştirerek kanser tümörüne yaklaştırılarak kullanılması. Bu tedavi yönteminin dezavantajı, kapsül vücuttan çıkarılıncaya kadar hastanın izole edilmesi gerekmesidir.

Bu yöntemler naziktir ve bazı durumlarda bunların kullanılması kemoterapiye tercih edilir. Bu popülerlik, ışınların birikmemesi ve vücuttan atılmasını gerektirmemesi, diğer hücre ve dokuları etkilemeden seçici bir etkiye sahip olmasından kaynaklanmaktadır.

X ışınlarına güvenli maruz kalma sınırı

İzin verilen yıllık maruz kalma normunun bu göstergesinin kendi adı vardır - genetik olarak önemli eşdeğer doz (GSD). Bu göstergenin net niceliksel değerleri yoktur.

Bu gösterge hastanın yaşına ve gelecekte çocuk sahibi olma isteğine bağlıdır.
Hangi organların incelendiğine veya tedavi edildiğine bağlıdır.
GZD, kişinin yaşadığı bölgedeki doğal radyoaktif arka plan seviyesinden etkilenir.

Bugün aşağıdaki ortalama GZD standartları yürürlüktedir:

tıbbi olanlar hariç ve doğal arka plan radyasyonunu hesaba katmadan tüm kaynaklardan maruz kalma düzeyi - yılda 167 mrem;
yıllık tıbbi muayene normu yılda 100 mrem'den yüksek değildir;
toplam güvenli değer yılda 392 mrem'dir.

X-ışını radyasyonunun vücuttan uzaklaştırılması gerekmez ve yalnızca yoğun ve uzun süreli maruz kalma durumunda tehlikelidir. Modern tıbbi ekipman, kısa süreli düşük enerjili ışınlama kullandığından, kullanımının nispeten zararsız olduğu kabul edilir.

RÖNTGEN

X-ışını radyasyonu gama ve ultraviyole radyasyon arasındaki elektromanyetik spektrum bölgesini kaplar ve 10 -14 ila 10 -7 m dalga boyuna sahip elektromanyetik radyasyondur Tıpta, 5 x 10 -12 ila 2,5 x 10 dalga boyuna sahip X-ışını radyasyonu - 10 m, yani 0,05 - 2,5 angstrom ve X-ışını teşhisinin kendisi için - 0,1 angstrom kullanılır. Radyasyon, ışık hızında (300.000 km/s) doğrusal olarak yayılan bir kuantum (foton) akışıdır. Bu kuantumların elektrik yükü yoktur. Bir kuantumun kütlesi, atomik kütle biriminin önemsiz bir parçasıdır.

Kuantumun enerjisi Joule (J) cinsinden ölçülür, ancak pratikte sıklıkla sistemik olmayan bir birim kullanırlar "elektron-volt" (eV) . Bir elektron volt, bir elektronun bir elektrik alanındaki 1 voltluk potansiyel farkından geçerken kazandığı enerjidir. 1 eV = 1,6 10~ 19 J. Türevler, bin eV'ye eşit olan kiloelektron-volt (keV) ve bir milyon eV'ye eşit olan megaelektron-volt'tur (MeV).

X-ışınları, X-ışını tüpleri, doğrusal hızlandırıcılar ve betatronlar kullanılarak üretilir. Bir X-ışını tüpünde, katot ile hedef anot arasındaki potansiyel farkı (onlarca kilovolt), anodu bombalayan elektronları hızlandırır. X-ışını radyasyonu, anot maddesinin atomlarının elektrik alanında hızlı elektronların yavaşlaması sonucu ortaya çıkar. (bremsstrahlung) veya atomların iç kabuklarının yeniden yapılandırılması sırasında (karakteristik radyasyon) . Karakteristik X-ışını radyasyonu ayrı bir yapıya sahiptir ve anot maddesinin atomlarının elektronları, harici elektronların veya radyasyon kuantumunun etkisi altında bir enerji seviyesinden diğerine aktarıldığında meydana gelir. Bremsstrahlung X-ışınları X-ışını tüpündeki anot voltajına bağlı olarak sürekli bir spektruma sahiptir. Anot maddesinde frenleme yapılırken elektronlar enerjilerinin çoğunu (%99) anotu ısıtmak için harcarlar ve sadece küçük bir kısmı (%1) X-ışını enerjisine dönüşür. X-ışını teşhisinde en sık Bremsstrahlung radyasyonu kullanılır.

X ışınlarının temel özellikleri tüm elektromanyetik radyasyonun karakteristiğidir ancak bazı özel özellikleri de vardır. X ışınları aşağıdaki özelliklere sahiptir:

- görünmezlik - insan retinasının hassas hücreleri, dalga boyları görünür ışığınkinden binlerce kat daha kısa olduğundan X ışınlarına yanıt vermez;

- düz yayılma – ışınlar görünür ışık gibi kırılır, polarize edilir (belirli bir düzlemde yayılır) ve kırılır. Kırılma indisi birden çok az farklılık gösterir;

- delici güç - Görünür ışığa karşı opak olan önemli madde katmanlarından önemli bir emilim olmaksızın nüfuz eder. Dalga boyu ne kadar kısa olursa, x-ışınlarının nüfuz etme gücü o kadar büyük olur;

- emme kapasitesi - vücut dokuları tarafından emilme kabiliyetine sahiptir; tüm röntgen teşhisleri buna dayanmaktadır. Emilim kapasitesi dokunun özgül ağırlığına bağlıdır (ne kadar yüksek olursa, emilim de o kadar büyük olur); nesnenin kalınlığına göre; radyasyon sertliği hakkında;

- fotografik eylem - X-ışını görüntülerinin elde edilmesini mümkün kılan, fotografik emülsiyonlarda bulunanlar da dahil olmak üzere gümüş halojenür bileşiklerinin ayrıştırılması;

- ışıldama etkisi - bir dizi kimyasal bileşiğin (lüminoforlar) lüminesansına neden olur, X-ışını transilüminasyon tekniği buna dayanmaktadır. Işımanın yoğunluğu, floresan maddenin yapısına, miktarına ve X-ışını kaynağına olan uzaklığa bağlıdır. Fosforlar yalnızca floroskopik bir ekranda incelenen nesnelerin görüntülerini elde etmek için değil, aynı zamanda radyografide de kullanılır; burada yoğunlaştırıcı ekranların, yüzey katmanının kullanılması nedeniyle kasetteki radyografik filme radyasyona maruz kalmanın arttırılmasını mümkün kılarlar. bunların bir kısmı floresan maddelerden yapılmıştır;

- iyonlaşma etkisi - Nötr atomları pozitif ve negatif yüklü parçacıklara parçalama yeteneğine sahiptir, dozimetri buna dayanmaktadır. Herhangi bir ortamın iyonizasyonunun etkisi, içinde pozitif ve negatif iyonların yanı sıra maddenin nötr atomlarından ve moleküllerinden serbest elektronların oluşmasıdır. X-ışını tüpünün çalışması sırasında röntgen odasındaki havanın iyonlaşması, havanın elektriksel iletkenliğinde bir artışa ve kabin nesneleri üzerindeki statik elektrik yüklerinde bir artışa yol açar. Bu tür istenmeyen etkileri ortadan kaldırmak amacıyla röntgen odalarında cebri besleme ve egzoz havalandırması sağlanmakta;

- biyolojik etki - biyolojik nesneler üzerinde etkisi vardır; çoğu durumda bu etki zararlıdır;

- Ters kare kanunu - X-ışını radyasyonunun nokta kaynağı için yoğunluk, kaynağa olan mesafenin karesiyle orantılı olarak azalır.

1895 yılında, vakumda iki elektrot arasındaki akımın geçişi üzerine deneyler yapan Alman fizikçi Roentgen, deşarj tüpü siyah bir karton ekranla kaplı olmasına rağmen, ışıldayan bir madde (baryum tuzu) ile kaplı bir ekranın parladığını keşfetti - bu Radyasyonun, X-ışınları X-ışınları adı verilen opak bariyerlerden nasıl nüfuz ettiğidir. İnsanlar tarafından görülemeyen X-ışını radyasyonunun, bariyerin atom numarası (yoğunluğu) ne kadar yüksek olursa, opak nesnelerde o kadar güçlü emildiği, dolayısıyla X ışınlarının insan vücudunun yumuşak dokularından kolayca geçtiği keşfedildi, ancak iskeletin kemikleri tarafından tutulur. Güçlü X-ışını kaynakları, metal parçaları aydınlatmayı ve içlerindeki kusurları bulmayı mümkün kılmak için tasarlanmıştır.

Alman fizikçi Laue, X-ışınlarının görünür ışık ışınlarıyla aynı elektromanyetik radyasyon olduğunu, ancak daha kısa bir dalga boyuna sahip olduğunu ve kırınım olasılığı da dahil olmak üzere tüm optik yasalarının bunlar için geçerli olduğunu öne sürdü. Görünür ışık optiğinde, temel seviyedeki kırınım, ışığın bir çizgi sisteminden yansıması olarak temsil edilebilir - yalnızca belirli açılarda meydana gelen bir kırınım ızgarası ve ışınların yansıma açısı, geliş açısıyla ilişkilidir. , kırınım ızgarasının çizgileri ile gelen radyasyonun dalga boyu arasındaki mesafe. Kırınım oluşması için çizgiler arasındaki mesafenin yaklaşık olarak gelen ışığın dalga boyuna eşit olması gerekir.

Laue, X-ışınlarının, kristallerdeki tek tek atomlar arasındaki mesafeye yakın bir dalga boyuna sahip olduğunu öne sürdü. kristaldeki atomlar x-ışınları için bir kırınım ızgarası oluşturur. Kristalin yüzeyine yönlendirilen X ışınları, teoride öngörüldüğü gibi fotoğraf plakasına yansıyordu.

Atomların konumundaki herhangi bir değişiklik kırınım modelini etkiler ve X-ışını kırınımını inceleyerek, bir kristaldeki atomların dizilimi ve kristal üzerindeki herhangi bir fiziksel, kimyasal ve mekanik etki altında bu düzende meydana gelen değişiklik bulunabilir.

Günümüzde bilim ve teknolojinin pek çok alanında X-ışını analizi kullanılmakta, onun yardımıyla mevcut malzemelerdeki atomların dizilimi belirlenerek, belirli yapı ve özelliklere sahip yeni malzemeler yaratılmaktadır. Bu alandaki son gelişmeler (nanomalzemeler, amorf metaller, kompozit malzemeler) gelecek bilimsel nesiller için bir faaliyet alanı oluşturmaktadır.

X-ışını radyasyonunun oluşumu ve özellikleri

X-ışınlarının kaynağı, bir katot ve bir anot olmak üzere iki elektrota sahip bir X-ışını tüpüdür. Katot ısıtıldığında elektron emisyonu meydana gelir; katottan kaçan elektronlar elektrik alanı tarafından hızlandırılarak anot yüzeyine çarpar. Bir X-ışını tüpünü geleneksel bir radyo tüpünden (diyot) ayıran şey, esas olarak daha yüksek hızlanma voltajıdır (1 kV'den fazla).

Bir elektron katodu terk ettiğinde, elektrik alanı onu anoda doğru uçmaya zorlar ve hızı sürekli artar; elektron, hızı arttıkça gücü artan bir manyetik alan taşır. Anot yüzeyine ulaşan elektron keskin bir şekilde yavaşlar ve belirli bir aralıkta dalga boylarına sahip bir elektromanyetik darbe (bremsstrahlung) ortaya çıkar. Radyasyon yoğunluğunun dalga boyları üzerindeki dağılımı, X-ışını tüpünün anot malzemesine ve uygulanan voltaja bağlıyken, kısa dalga tarafında bu eğri, uygulanan voltaja bağlı olarak belirli bir minimum dalga boyu eşiğiyle başlar. Işınların olası tüm dalga boylarına sahip kombinasyonu sürekli bir spektrum oluşturur ve maksimum yoğunluğa karşılık gelen dalga boyu, minimum dalga boyunun 1,5 katıdır.

Gerilim arttıkça, atomların yüksek enerjili elektronlarla ve birincil X-ışınlarının kuantumlarıyla etkileşimi nedeniyle X-ışını spektrumu önemli ölçüde değişir. Bir atom, sayısı atom numarasına (K, L, M, vb. harflerle gösterilir) bağlı olan dahili elektron kabukları (enerji seviyeleri) içerir. Elektronlar ve birincil X-ışınları, elektronları bir enerji seviyesinden diğerine fırlatır. Yarı kararlı bir durum ortaya çıkar ve kararlı bir duruma geçiş için elektronların ters yönde sıçraması gerekir. Bu sıçramaya bir enerji kuantumunun salınması ve X-ışını radyasyonunun ortaya çıkması eşlik eder. Sürekli spektruma sahip X ışınlarından farklı olarak, bu radyasyon çok dar bir dalga boyu aralığına ve yüksek yoğunluğa (karakteristik radyasyon) sahiptir ( santimetre. pirinç.). Karakteristik radyasyonun yoğunluğunu belirleyen atomların sayısı çok fazladır; örneğin, 1 kV voltajda ve 15 mA akımda bakır anotlu bir X-ışını tüpü için 10 14 –10 15 atom karakteristik üretir. 1 saniyede radyasyon. Bu değer, X-ışını radyasyonunun toplam gücünün, K kabuğundan (X-ışını karakteristik radyasyonunun K serisi) bir X-ışını kuantumunun enerjisine oranı olarak hesaplanır. X-ışını radyasyonunun toplam gücü, güç tüketiminin yalnızca %0,1'idir, geri kalanı esas olarak ısıya dönüşüm nedeniyle kaybolur.

Yüksek yoğunlukları ve dar dalga boyu aralıkları nedeniyle karakteristik X ışınları, bilimsel araştırma ve proses kontrolünde kullanılan ana radyasyon türüdür. K serisi ışınlarla eşzamanlı olarak, önemli ölçüde daha uzun dalga boylarına sahip olan L ve M serisi ışınlar üretilir, ancak bunların kullanımı sınırlıdır. K serisi, a ve b yakın dalga boylarına sahip iki bileşene sahipken, b bileşeninin yoğunluğu a'dan 5 kat daha azdır. Buna karşılık, a bileşeni, birinin yoğunluğu diğerinden 2 kat daha fazla olan iki çok yakın dalga boyu ile karakterize edilir. Tek dalga boyunda radyasyon (monokromatik radyasyon) elde etmek için, x ışınlarının absorpsiyonunun ve kırınımının dalga boyuna bağımlılığını kullanan özel yöntemler geliştirilmiştir. Bir elementin atom numarasındaki bir artış, elektron kabuklarının özelliklerindeki bir değişiklikle ilişkilidir ve X-ışını tüpü anot malzemesinin atom numarası ne kadar yüksek olursa, K serisi dalga boyu da o kadar kısa olur. En yaygın olarak kullanılanlar, atom numaraları 24 ila 42 (Cr, Fe, Co, Cu, Mo) ve dalga boyları 2,29 ila 0,712 A (0,229 - 0,712 nm) olan elementlerden yapılmış anotlu tüplerdir.

X-ışını tüpüne ek olarak, X-ışını radyasyonunun kaynakları radyoaktif izotoplar olabilir; bazıları doğrudan X-ışınları yayabilir, diğerleri ise metal hedefleri bombalarken X-ışınları üreten elektronlar ve a-partikülleri yayar. Radyoaktif kaynaklardan gelen X-ışını radyasyonunun yoğunluğu genellikle bir X-ışını tüpünden çok daha azdır (kusur tespitinde kullanılan ve çok kısa dalga boyunda radyasyon (g-radyasyonu) üreten radyoaktif kobalt hariç), bunlar boyutları küçüktür ve elektrik gerektirmezler. Sinkrotron X-ışınları elektron hızlandırıcılarda üretilir; bu radyasyonun dalga boyu, X-ışını tüplerinde (yumuşak X-ışınları) elde edilenden önemli ölçüde daha uzundur ve yoğunluğu, X-ışınının radyasyon yoğunluğundan birkaç kat daha yüksektir. tüpler. X-ışını radyasyonunun doğal kaynakları da vardır. Birçok mineralde radyoaktif safsızlıklar bulunmuş ve yıldızlar da dahil olmak üzere uzay nesnelerinden X-ışını emisyonu kaydedilmiştir.

X ışınlarının kristallerle etkileşimi

Kristal yapıya sahip malzemelerin X-ışını çalışmalarında, X-ışınlarının kristal kafesin atomlarına ait elektronlar tarafından saçılmasından kaynaklanan girişim desenleri analiz edilir. Atomlar hareketsiz kabul edilir, termal titreşimleri dikkate alınmaz ve aynı atomun tüm elektronlarının tek bir noktada, kristal kafesin bir düğümünde yoğunlaştığı kabul edilir.

Bir kristalde X-ışını kırınımına ilişkin temel denklemleri türetmek için, kristal kafesinde düz bir çizgi boyunca yer alan atomlar tarafından saçılan ışınların girişimi dikkate alınır. Monokromatik X-ışını radyasyonunun düzlemsel bir dalgası bu atomların üzerine kosinüsü 0'a eşit bir açıyla düşer. Atomlar tarafından saçılan ışınların girişim yasaları, ışık radyasyonunu görünür dalga boyu aralığında dağıtan bir kırınım ızgarası için mevcut olanlara benzer. Tüm titreşimlerin genliklerinin atom sırasından büyük bir mesafede toplanması için, her bir komşu atom çiftinden gelen ışınların yollarındaki farkın tam sayıda dalga boyu içermesi gerekli ve yeterlidir. Atomlar arasındaki mesafe ne zaman A bu durum şöyle görünür:

A(A – bir 0) = saat ben,

burada a, atom sırası ile saptırılan ışın arasındaki açının kosinüsüdür, H - tamsayı. Bu denklemi sağlamayan her yönde ışınlar yayılmaz. Böylece, dağınık ışınlar, ortak ekseni atom sırası olan bir koaksiyel koniler sistemi oluşturur. Atom sırasına paralel bir düzlemdeki koni izleri hiperboldür ve sıraya dik bir düzlemde ise dairelerdir.

Işınlar sabit bir açıyla geldiğinde, polikromatik (beyaz) radyasyon, sabit açılarda saptırılan ışınların bir spektrumuna ayrıştırılır. Dolayısıyla atom serisi x-ışınları için bir spektrograftır.

İki boyutlu (düz) atomik kafese ve ardından üç boyutlu hacimsel (uzaysal) kristal kafese genelleştirme, X-ışını radyasyonunun geliş ve yansıma açılarını ve atomlar arasındaki mesafeleri içeren iki benzer denklem daha verir. üç yön. Bu denklemlere Laue denklemleri adı verilir ve X-ışını kırınım analizinin temelini oluşturur.

Paralel atomik düzlemlerden yansıyan ışınların genlikleri toplanır, vb. Atom sayısı çok fazla olduğundan yansıyan radyasyon deneysel olarak tespit edilebilir. Yansıma durumu Wulff-Bragg denklemi2d sinq = nl ile tanımlanır; burada d, bitişik atomik düzlemler arasındaki mesafedir, q, gelen ışının yönü ile kristaldeki bu düzlemler arasındaki geçiş açısıdır, l, ışının dalga boyudur. X-ışını radyasyonu, n, yansıma sırası adı verilen bir tamsayıdır. Q açısı, özellikle incelenen numunenin yüzeyi ile aynı doğrultuda olması gerekmeyen atomik düzlemlere göre geliş açısıdır.

Hem sürekli spektrumlu radyasyon hem de monokromatik radyasyon kullanılarak çeşitli X-ışını kırınım analizi yöntemleri geliştirilmiştir. İncelenen nesne sabit veya dönen olabilir, bir kristalden (tek kristal) veya birçoktan (polikristal) oluşabilir; kırılan radyasyon, düz veya silindirik bir X-ışını filmi veya çevre etrafında hareket eden bir X-ışını detektörü kullanılarak kaydedilebilir. ancak deney ve sonuçların yorumlanması sırasında her durumda Wulff-Bragg denklemi kullanılır.

Bilim ve teknolojide röntgen analizi

X-ışını kırınımının keşfiyle araştırmacıların elinde, mikroskop olmadan, tek tek atomların dizilişini ve bu düzende dış etkiler altında meydana gelen değişiklikleri incelemeyi mümkün kılan bir yöntem vardı.

X-ışınlarının temel bilimlerdeki ana uygulaması yapısal analizdir, yani. Bir kristaldeki bireysel atomların uzaysal düzenlemesini oluşturmak. Bunu yapmak için tek kristaller büyütülür ve yansımaların hem konumları hem de yoğunlukları incelenerek X-ışını analizi gerçekleştirilir. Artık sadece metallerin değil, birim hücrelerinin binlerce atom içerdiği karmaşık organik maddelerin de yapıları belirlendi.

Mineralojide X-ışını analizi kullanılarak binlerce mineralin yapısı belirlenmiş ve mineral hammaddelerinin analizine yönelik ekspres yöntemler oluşturulmuştur.

Metaller nispeten basit bir kristal yapıya sahiptir ve X-ışını yöntemi, çeşitli teknolojik işlemler sırasında meydana gelen değişiklikleri incelemeyi ve yeni teknolojilerin fiziksel temelini oluşturmayı mümkün kılar.

Alaşımların faz bileşimi, X-ışını kırınım desenleri üzerindeki çizgilerin konumu ile belirlenir, kristallerin sayısı, boyutu ve şekli genişlikleri ile belirlenir ve kristallerin yönelimi (doku) yoğunluk ile belirlenir. kırınım konisindeki dağılım.

Bu teknikleri kullanarak, kristal parçalanması, iç gerilimlerin oluşumu ve kristal yapıdaki kusurlar (dislokasyonlar) dahil olmak üzere plastik deformasyon sırasındaki süreçler incelenir. Deforme olmuş malzemeler ısıtıldığında gerilim giderme ve kristal büyümesi (yeniden kristalleşme) incelenir.

Alaşımların X-ışını analizi, katı çözeltilerin bileşimini ve konsantrasyonunu belirler. Katı bir çözüm ortaya çıktığında atomlar arası mesafeler ve dolayısıyla atomik düzlemler arasındaki mesafeler değişir. Bu değişiklikler küçüktür, bu nedenle kristal kafesin periyotlarını, geleneksel x-ışını araştırma yöntemleri kullanılarak yapılan ölçüm doğruluğundan iki kat daha büyük bir doğrulukla ölçmek için özel hassas yöntemler geliştirilmiştir. Kristal kafes periyotlarının hassas ölçümleri ve faz analizinin kombinasyonu, faz diyagramında faz bölgelerinin sınırlarının oluşturulmasını mümkün kılar. X-ışını yöntemi aynı zamanda katı çözeltiler ile kimyasal bileşikler arasındaki ara durumları da tespit edebilir - safsızlık atomlarının katı çözeltilerde olduğu gibi rastgele yerleştirilmediği ve aynı zamanda kimyasallarda olduğu gibi üç boyutlu düzende olmadığı sıralı katı çözeltiler. Bileşikler. Sıralı katı çözeltilerin X-ışını kırınım desenleri ek çizgiler içerir; X-ışını kırınım desenlerinin yorumlanması, safsızlık atomlarının kristal kafeste belirli yerleri, örneğin bir küpün köşelerini işgal ettiğini gösterir.

Faz dönüşümüne uğramayan bir alaşım söndürüldüğünde, aşırı doymuş bir katı çözelti ortaya çıkabilir ve daha fazla ısıtıldığında veya hatta oda sıcaklığında tutulduğunda, katı çözelti, kimyasal bir bileşiğin parçacıklarının salınmasıyla ayrışır. Bu yaşlanmanın etkisidir ve röntgende çizgilerin konumu ve genişliğinde değişiklik olarak görülür. Yaşlandırma araştırması özellikle demir dışı metal alaşımları için önemlidir; örneğin yaşlandırma, yumuşak, sertleştirilmiş bir alüminyum alaşımını dayanıklı yapısal malzeme duralumin'e dönüştürür.

Çelik ısıl işleminin X-ışını çalışmaları büyük teknolojik öneme sahiptir. Çeliğin söndürülmesi (hızlı soğutulması) sırasında, difüzyonsuz bir ostenit-martensit faz geçişi meydana gelir, bu da yapıda kübikten tetragonale bir değişikliğe yol açar, yani. birim hücre dikdörtgen prizma şeklini alır. Radyografilerde çizgilerin genişlemesi ve bazı çizgilerin ikiye bölünmesi şeklinde görülür. Bu etkinin nedenleri sadece kristal yapıdaki bir değişiklik değil, aynı zamanda martensitik yapının termodinamik dengesizliği ve ani soğumaya bağlı olarak büyük iç gerilmelerin oluşmasıdır. Temperleme sırasında (sertleştirilmiş çeliğin ısıtılması), x-ışını kırınım desenleri üzerindeki çizgiler daralır, bu, denge yapısına dönüşle ilişkilidir.

Son yıllarda, konsantre enerji akışlarıyla (lazer ışınları, şok dalgaları, nötronlar, elektron darbeleri) malzemelerin işlenmesine ilişkin X-ışını çalışmaları büyük önem kazanmış; yeni teknikler gerektirmiş ve yeni X-ışını efektleri üretmiştir. Örneğin, lazer ışınları metallere etki ettiğinde, ısınma ve soğuma o kadar hızlı gerçekleşir ki, soğuma sırasında metaldeki kristallerin yalnızca birkaç temel hücre (nanokristal) boyutlarına kadar büyümesi için zamanları olur veya ortaya çıkmak için hiç zamanları olmaz. Soğuduktan sonra böyle bir metal sıradan metal gibi görünür, ancak X-ışını kırınım deseninde net çizgiler vermez ve yansıyan X-ışınları tüm geçiş açıları aralığına dağıtılır.

Nötron ışınlamasından sonra, x-ışını kırınım modellerinde ilave noktalar (yaygın maksimumlar) belirir. Radyoaktif bozunma ayrıca yapıdaki değişikliklerle ilişkili spesifik X-ışını etkilerine ve ayrıca incelenen numunenin kendisinin bir X-ışını radyasyonu kaynağı haline gelmesine neden olur.

İnsanlık tarihindeki çoğu büyük keşif gibi X-ışınları da tesadüfen keşfedilmiştir. 1895 yılında Alman bilim adamı Wilhelm Roentgen, bir gaz deşarj tüpünde elektron ışınlarıyla deney yaparken bir keşif yaptı. Roentgen, elektron akışı açıkken laboratuvarındaki floresan ekranın parlamaya başladığını fark etti. Floresan malzemenin elektromanyetik radyasyonun etkisi altında parlaması gerektiğinden, bu oldukça yaygın bir olay olacaktır; tek bir şey olmasa da: tüp, yoğun siyah bir ekranla ekrandan çitle çevrilmişti. Wilhelm bunun radyasyondan kaynaklandığını öne sürdü.

Röntgen deneylerine devam etti ve ekran ile tüp arasına çeşitli nesneler yerleştirdi ve ekran parlamaya devam etti. Sonunda elini tüpün önüne soktu ve ekranda kemiklerin siluetini gördü. Buluşuna olan ilgi hemen gösterildi. Bu keşif, tıptaki en önemli ilerlemelerden biridir; çünkü doktorlara, ameliyat yapmadan, hatta ona dokunmadan bir hastanın içine bakabilme olanağı tanımıştır.

X ışınlarının sıradan görünür ışıkla birçok benzerliği vardır. Her ikisi de foton adı verilen parçacıklar tarafından taşınan elektromanyetik dalgaya benzer bir enerji akışıdır. Fark dalga boyundadır.

Görünür ışık fotonları ve X-ışını fotonlarının her ikisi de atomlardaki elektronların hareketinin ürünüdür. Elektronlar, bir atomun çekirdeğinin etrafında farklı enerji seviyelerini (orbitalleri) işgal eder. Bir elektron yüksek bir yörüngeden daha alçak bir yörüngeye hareket ettiğinde, foton şeklinde bir miktar enerji açığa çıkar. Açığa çıkan fotonların enerjisi, elektronun ne kadar uzağa hareket ettiğine, yani ne kadar derine düştüğüne bağlıdır. Bir foton başka bir atomla çarpışırsa, atom, fotonun enerjisini emebilir ve yeterli enerji varsa elektronunu/elektronlarını daha yüksek bir seviyeye taşıyabilir.

İnsan vücudunun dokularını oluşturan atomlar görünür ışığın fotonlarını çok iyi emer. Enerji seviyeleri elektronları bir üst seviyeye transfer etmeye yeterlidir. Radyo dalgaları elektronları yörüngeler arasında hareket ettirmek için yeterli enerjiye sahip değildir. Aynı zamanda, X-ışını dalgaları farklı bir nedenden ötürü nesnelerin içinden geçer: Çok fazla enerjiye sahiptirler. Her ne kadar sadece transfer etmek için değil, hatta elektronları atomlardan koparmak için de bir miktar enerji kaybedebilseler de, ışınların çoğu yine de malzemelerin içinden geçiyor.

Kurşun gibi ağır atomların X ışınlarını absorbe etme olasılıkları daha yüksektir çünkü elektronlarını dış seviyelere aktarmak için çok fazla enerjiye ihtiyaç duyarlar. Vücudumuzun dokularının ağırlıklı olarak oluştuğu hafif atomların, fotonları soğurma şansı daha azdır, çünkü seviyeler arasındaki mesafe çok daha küçüktür ve X ışınlarının yüksek enerjisini kabul edemezler ("aşırı güç"). Kalsiyum atomları diğer dokuları oluşturan kimyasal elementlerden çok daha büyüktür, dolayısıyla enerjinin bir kısmını emerler ve fotoğraflarda daha hafif görünürler.

Yukarıda belirtildiği gibi, X-ışınlarının en önemli uygulaması, tasarımı, onları keşfeden kişinin gerçekleştirdiği deneye büyük ölçüde benzeyen X-ışını makinesinde bulunmuştur. Herhangi bir X-ışını makinesinin kalbinde bir X-ışını kaynağı bulunur. Bu da pozitif (katot) ve negatif (anot) elektrotlara sahip, gazla dolu bir tüptür. Katot bir filamandır ve anot bir tungsten disktir. Filamentten bir elektrik akımı geçtiğinde ısınır ve yüzeyinden elektronları serbest bırakır. Anot ise onları gazlı ortamdan çekerek çok büyük bir potansiyel farkına neden olur. Bu büyük bariyeri aşarak anoda çarpan elektronlar, tungsten elektronlarını üst enerji seviyelerinden doğrudan alt seviyelere doğru fırlatır, bunun sonucunda enerjinin büyük bir kısmı foton şeklinde salınır. X-ışını akışının bir bileşeni.

Cihazın yerleştirildiği tüpün her tarafı kurşun bir kılıfla çevrelenmiş olup, bu da fotonların her yöne kaotik yayılmasını önler. Kabukta X ışınlarının hareket yönünü belirleyen tek bir yarık bulunmaktadır. Tüpten belirli bir mesafeye fotonları yakalayan bir kamera yerleştirilir ve kamera ile tüp arasına muayene edilmesi gereken bir hasta (kol, bacak vb.) yerleştirilir. Böylece fotonların bir kısmı kemikler ve yoğun dokular tarafından emilecek, bir kısmı da yumuşak dokuların içinden uçarak kameraya çarpacak. Ekranda oluşan siluet vücudun iç yapısının bir resmini verecektir.

X ışınlarının tüm olumlu yönlerine rağmen önemli bir olumsuz faktörü de vardır. X-ışını makinelerinin kullanılmaya başlandığı ilk günlerde, doktorlar hastaları süre ve güç açısından engelleyici radyasyona maruz bıraktılar ve bu da sonuçta her ikisinde de radyasyon hastalığının gelişmesine yol açtı. Bunun nedeni, X ışınlarının bir iyonlaştırıcı radyasyon biçimi olmasıdır. Etkisi altında, bazı elektronlar atomların dış kabuklarından dışarı atılır ve bu da oluşturdukları malzemenin iyonlaşmasına yol açar. Bu da yumuşak doku hücrelerinin tahrip olmasına yol açabilir ve bu da daha sonra kansere, kısırlığa, mutasyonlara ve diğer son derece olumsuz sonuçlara yol açabilir.

Ancak buna değmez, x-ışını radyasyonundan korkuyorlar. Modern X-ışını makineleri çok küçük miktarda ışın kullanır. Böyle bir incelemeyi çok sık yapmazsanız olumsuz etkisi son derece küçük olacaktır. Bu nedenle günümüzde hemen hemen her hastanede bir röntgen odası bulunmaktadır ve bu oda olmadan birçok hastalığın ve yaralanmanın tedavisini hayal etmek zordur.

X ışınları bir tür yüksek enerjili elektromanyetik radyasyondur. Tıbbın çeşitli dallarında aktif olarak kullanılmaktadır.

X-ışınları, elektromanyetik dalga ölçeğindeki foton enerjisi ultraviyole radyasyon ile gama radyasyonu arasında (~10 eV ila ~1 MeV arası) olan ve ~10^3 ila ~10^−2 angstrom (~10^−2 angstrom) arasındaki dalga boylarına karşılık gelen elektromanyetik dalgalardır. ~10^−7 ila ~10^−12 m). Yani, bu ölçekte ultraviyole ve kızılötesi (“termal”) ışınlar arasında yer alan görünür ışıkla kıyaslanamayacak kadar daha sert bir radyasyondur.

X ışınları ve gama radyasyonu arasındaki sınır şartlı olarak ayırt edilir: aralıkları kesişir, gama ışınları 1 keV enerjiye sahip olabilir. Kökenleri farklıdır: gama ışınları atom çekirdeğinde meydana gelen işlemler sırasında yayılırken, x-ışınları elektronları (hem serbest hem de atomların elektron kabuklarında bulunanlar) içeren işlemler sırasında yayılır. Aynı zamanda, fotonun kendisinden hangi süreçte ortaya çıktığını belirlemek imkansızdır, yani X-ışını ve gama aralıklarına bölünme büyük ölçüde keyfidir.

X-ışını aralığı “yumuşak X-ışını” ve “sert” olarak bölünmüştür. Aralarındaki sınır 2 angstrom dalga boyunda ve 6 keV enerjide bulunur.

X-ışını jeneratörü, içinde vakumun oluşturulduğu bir tüptür. Orada elektrotlar var - negatif yükün uygulandığı bir katot ve pozitif yüklü bir anot. Aralarındaki voltaj onlarca ila yüzlerce kilovolttur. X-ışını fotonlarının oluşumu, elektronların katottan "kopması" ve anot yüzeyine yüksek hızda çarpmasıyla meydana gelir. Ortaya çıkan X-ışını radyasyonuna “bremsstrahlung” denir; fotonları farklı dalga boylarına sahiptir.

Aynı zamanda karakteristik spektrumun fotonları üretilir. Anot maddesinin atomlarındaki elektronların bir kısmı uyarılır, yani daha yüksek yörüngelere hareket eder ve ardından belirli bir dalga boyunda fotonlar yayarak normal durumlarına dönerler. Standart bir jeneratörde her iki tür X-ışını radyasyonu da üretilir.

Keşif tarihi

8 Kasım 1895'te Alman bilim adamı Wilhelm Conrad Roentgen, bazı maddelerin "katot ışınlarına", yani katot ışın tüpü tarafından üretilen elektron akışına maruz kaldıklarında parlamaya başladığını keşfetti. Bu fenomeni belirli X ışınlarının etkisiyle açıkladı - bu radyasyon artık birçok dilde bu şekilde adlandırılıyor. Daha sonra V.K. Roentgen keşfettiği fenomeni inceledi. 22 Aralık 1895'te Würzburg Üniversitesi'nde bu konuyla ilgili bir rapor verdi.

Daha sonra X-ışını radyasyonunun daha önce gözlemlendiği ortaya çıktı, ancak daha sonra onunla ilişkili olaylara fazla önem verilmedi. Katot ışın tüpü uzun zaman önce icat edildi, ancak V.K. Yanındaki fotoğraf plakalarının kararması vs. ile ilgili röntgen filmlerine kimse pek aldırış etmedi. fenomen. Delici radyasyonun yarattığı tehlike de bilinmiyordu.

Türleri ve vücut üzerindeki etkileri

“X-ışını” nüfuz eden radyasyonun en hafif türüdür. Yumuşak röntgen ışınlarına aşırı maruz kalma, ultraviyole radyasyonun etkilerine benzer, ancak daha şiddetli bir biçimdedir. Ciltte yanık oluşur ancak hasar daha derindir ve çok daha yavaş iyileşir.

Sert X-ışını, radyasyon hastalığına yol açabilecek tam teşekküllü bir iyonlaştırıcı radyasyondur. X-ışını kuantası, insan vücudunun dokularını oluşturan protein moleküllerinin yanı sıra genomun DNA moleküllerini de parçalayabilir. Ancak X-ışını kuantumu bir su molekülünü parçalasa bile, hiçbir fark yaratmaz: bu durumda, proteinleri ve DNA'yı etkileyebilecek kimyasal olarak aktif serbest radikaller H ve OH oluşur. Radyasyon hastalığı daha şiddetli bir biçimde ortaya çıkar, hematopoietik organlar daha fazla etkilenir.

X ışınları mutajenik ve kanserojen aktiviteye sahiptir. Bu, ışınlama sırasında hücrelerde kendiliğinden mutasyon olasılığının arttığı ve bazen sağlıklı hücrelerin kanserli hücrelere dönüşebileceği anlamına gelir. Kötü huylu tümör olasılığının artması, X ışınları da dahil olmak üzere herhangi bir radyasyona maruz kalmanın standart bir sonucudur. X-ışınları nüfuz eden radyasyonun en az tehlikeli türüdür, ancak yine de tehlikeli olabilirler.

X-ışını radyasyonu: uygulama ve nasıl çalıştığı

X-ışını radyasyonu tıpta ve insan faaliyetinin diğer alanlarında kullanılmaktadır.

Floroskopi ve bilgisayarlı tomografi

X ışınlarının en yaygın kullanımı floroskopidir. İnsan vücudunun "röntgeni", hem kemiklerin (en net şekilde görülebilen) hem de iç organların ayrıntılı bir görüntüsünü elde etmenizi sağlar.

X ışınlarındaki vücut dokularının farklı şeffaflığı, kimyasal bileşimleriyle ilişkilidir. Kemiklerin yapısal özellikleri bol miktarda kalsiyum ve fosfor içermeleridir. Diğer dokular esas olarak karbon, hidrojen, oksijen ve nitrojenden oluşur. Bir fosfor atomu, bir oksijen atomunun neredeyse iki katı, bir kalsiyum atomu ise 2,5 kat daha ağırdır (karbon, nitrojen ve hidrojen oksijenden bile daha hafiftir). Bu bakımdan X-ışını fotonlarının kemiklerdeki emilimi çok daha yüksektir.

Radyografi, iki boyutlu "anlık görüntülere" ek olarak, bir organın üç boyutlu görüntüsünün oluşturulmasını da mümkün kılar: bu tür radyografiye bilgisayarlı tomografi denir. Bu amaçlar için yumuşak röntgenler kullanılır. Bir fotoğraftan alınan radyasyon miktarı azdır: Yaklaşık olarak 10 km yükseklikte bir uçakta 2 saatlik uçuş sırasında alınan radyasyona eşittir.

X-ışını kusur tespiti, ürünlerdeki küçük dahili kusurları tespit etmenize olanak tanır. Pek çok malzeme (örneğin metal), kendilerini oluşturan maddelerin yüksek atom kütlesinden dolayı yeterince "şeffaf" olmadığından, sert X ışınları kullanır.

X-ışını kırınımı ve X-ışını floresans analizi

X-ışınları, tek tek atomları ayrıntılı olarak incelemelerine olanak tanıyan özelliklere sahiptir. X-ışını kırınım analizi kimyada (biyokimya dahil) ve kristalografide aktif olarak kullanılmaktadır. Çalışma prensibi, X ışınlarının kristal atomları veya karmaşık moleküller üzerindeki kırınım saçılımıdır. X-ışını kırınım analizi kullanılarak DNA molekülünün yapısı belirlendi.

X-ışını floresans analizi, bir maddenin kimyasal bileşimini hızlı bir şekilde belirlemenizi sağlar.

Radyoterapinin birçok türü vardır, ancak hepsi iyonlaştırıcı radyasyonun kullanımını içerir. Radyoterapi korpüsküler ve dalga olmak üzere 2 tipe ayrılır. Corpuscular, alfa parçacıkları (helyum atomlarının çekirdekleri), beta parçacıkları (elektronlar), nötronlar, protonlar ve ağır iyonların akışlarını kullanır. Dalga, elektromanyetik spektrumun ışınlarını kullanır - X ışınları ve gama.

Radyoterapi yöntemleri öncelikle kanser tedavisinde kullanılmaktadır. Gerçek şu ki, radyasyon öncelikle aktif olarak bölünen hücreleri etkiliyor, bu yüzden hematopoietik organlar bu kadar çok acı çekiyor (hücreleri sürekli bölünüyor, giderek daha fazla yeni kırmızı kan hücresi üretiyor). Kanser hücreleri de sürekli bölünür ve radyasyona karşı sağlıklı dokulara göre daha savunmasızdır.

Sağlıklı hücreler üzerinde orta derecede etki yaparken, kanser hücrelerinin aktivitesini baskılayan bir düzeyde radyasyon kullanılır. Radyasyonun etkisi altında, hücrelerin yok edilmesi değil, genomlarının - DNA moleküllerinin - hasar görmesi meydana gelir. Genomu yok edilmiş bir hücre bir süre var olabilir ancak artık bölünemez, yani tümör büyümesi durur.

X-ışını tedavisi, radyoterapinin en hafif şeklidir. Dalga radyasyonu parçacık radyasyonundan daha yumuşaktır ve x-ışınları gama radyasyonundan daha yumuşaktır.

Hamilelik sırasında

Hamilelik sırasında iyonlaştırıcı radyasyon kullanmak tehlikelidir. X ışınları mutajeniktir ve fetüste sorunlara neden olabilir. X-ışını tedavisi hamilelikle bağdaşmaz: yalnızca kürtaj yapılmasına karar verilmişse kullanılabilir. Floroskopi ile ilgili kısıtlamalar daha hafiftir ancak ilk aylarda da kesinlikle yasaktır.

Eğer mutlaka gerekliyse, röntgen muayenesinin yerini manyetik rezonans görüntüleme alır. Ancak ilk üç aylık dönemde de bundan kaçınmaya çalışıyorlar (bu yöntem yakın zamanda ortaya çıktı ve kesinlikle zararlı sonuçların olmadığını söyleyebiliriz).

Toplam en az 1 mSv (eski birimlerde - 100 mR) doza maruz kalındığında açık bir tehlike ortaya çıkar. Basit bir röntgen ile (örneğin florografiye girerken) hasta yaklaşık 50 kat daha az ışın alır. Böyle bir dozun tek seferde alınabilmesi için detaylı bir bilgisayarlı tomografi çektirilmesi gerekmektedir.

Yani hamileliğin erken döneminde 1-2 x "X-ışını" çekilmesi gerçeği ciddi sonuçları tehdit etmez (ancak riske atmamak daha iyidir).

Onunla tedavi

X ışınları öncelikle kötü huylu tümörlere karşı mücadelede kullanılır. Bu yöntem iyidir çünkü oldukça etkilidir: tümörü öldürür. Sağlıklı dokuların biraz daha iyi durumda olması ve çok sayıda yan etkinin olması kötüdür. Hematopoietik organlar özellikle tehlike altındadır.

Uygulamada x ışınlarının sağlıklı doku üzerindeki etkisini azaltmak için çeşitli yöntemler kullanılmaktadır. Işınlar, tümörün kesişme alanında olacağı bir açıyla yönlendirilir (bundan dolayı, enerjinin ana emilimi tam burada meydana gelir). Bazen prosedür hareket halinde gerçekleştirilir: hastanın vücudu, tümör içinden geçen bir eksen etrafında radyasyon kaynağına göre döner. Bu durumda, sağlıklı dokular yalnızca ara sıra ışınlama bölgesinde bulunur ve hasta dokular sürekli olarak maruz kalır.

X ışınlarından cilt hastalıklarının yanı sıra bazı artroz ve benzeri hastalıkların tedavisinde de yararlanılmaktadır. Bu durumda ağrı sendromu %50-90 oranında azalır. Kullanılan radyasyon daha yumuşak olduğundan tümör tedavisinde görülenlere benzer yan etkiler görülmez.