Рентгеновское излучение: разновидности, применение

Рентгеновские лучи были открыты немецким учёным Вильгельмом Конрадом Рентгеном. Именно он внёс определение «рентген» в мировой медицинский справочник.

В далеких 1895 годах, он не мог предположить, что его открытие в корне изменит медицинские исследования. Однако его исследования базировались исключительно на воздействии X-лучей на организм человека.

Но даже этот учёный не смог определить, вредно ли влияние рентгеновского излучения для человека.

В современной медицине рентген является неотъемлемой частью любого обследования. Переломы, трещины, инородные тела в теле человека – всё это устанавливается с помощью просвечивающих лучей. Но необходимо знать, каким образом воздействуют X-лучи на организм человека, что такое рентгеновское излучение, могут ли возникнуть последствия и как часто можно осуществлять рентген.

Любой медицинский сотрудник заверит вас в том, что рентгеноскопия абсолютно безопасная вещь для здоровья. Но любое облучение представляет потенциальную угрозу для человека, даже в небольшой мере.

Что такое рентген

Рентгеновское излучение: разновидности, применение

Рентген – электромагнитное излучение, позволяющее просветить любую область на теле человека. X-лучи, которые лежат в основе данного устройства, обладают невероятной проникающей способностью.

В ходе многочисленных экспериментов было установлено, что от длины волны может изменяться толщина предметов, через которые лучи могут просвечиваться. Влияние рентгеновского излучения напрямую зависит оттого, какая длина излучаемой волны.

Излучение обладает некоторыми свойствами. К примеру, оно оказывает непосредственное влияние на любой живой организм. Воздействие будет различным, так как многое зависит от показателей человека (рост, масса и т.д.). Более того, рентгеновские лучи являются катализатором некоторых фотохимических реакций.

В медицине, данное излучение применяется при различных рентгенах внутренних органов. С помощью них, можно установить любые повреждения костного скелета человека, оценить глубину вхождения инородного тела и предпринять дальнейшие оперативные действия по лечению пациента.

Применение

Рентгеновское излучение: разновидности, применение

Негативное воздействие рентгеновского излучения на организм человека, не помешало стать рентгену частью повседневной жизни. Хоть X-лучи и обладают разрушительным воздействием на человеческое тело, но это происходит лишь при многократном облучении.

Если рентген проводиться раз в полгода или год, никаких негативных последствий быть не может.

Итак, где же применяется рентгеновское излучение:

  • изучение структуры молекул и кристаллов;
  • рентгенодефектоскопия (данная технология применяется в промышленности, для обнаружения внутренних дефектов у изделий);
  • и наиболее широкая область применения – медицина (обследования).

Как можно заметить, рентгеновские волновые лучи применяются в различных сферах. Это стало возможным, благодаря уникальным малым длинам волн и их неповторимым свойствам.

Но главная задача выяснить, возникает ли потребность в лечении после рентгеноскопии. Любой человек сталкивается с X-лучами только при тщательном медицинском осмотре, поэтому необходимо рассмотреть именно медицинскую область применения рентгеновских лучей.

Применение в медицине

Рентгеновское излучение: разновидности, применение

Немецкий ученый, открывший рентгеновские лучи, не стал присваивать всю славу и данное открытие себе и поделился им со всем миром. Впервые они появились еще во времена Первой мировой войны, в качестве рентгеновских установок, с помощью которых определяли внутренние повреждения раненых солдат.

В современной медицине, рентгеновские установки значительно усовершенствовались. К примеру, добавили специальные фильтры, не дающие лучам влиять в полной мере на человеческий организм.

На текущий момент, существует две сферы в медицине, в которых принимает участие рентгеновское излучение:

  • рентгенодиагностика;
  • рентгенотерапия.

Рассмотрим более детально данные области применения.

Рентгенодиагностика

Наиболее распространённая сфера, нежели рентгенотерапия. Как правило, она принимает участие в любых случаях, связанных с обследованием, установлением диагноза и определения инородных организмов в теле человека.

Существует несколько различных вариантов применения рентгенодиагностики:

  • Рентгеноскопия (еще называют «сканированием»). Пациент становиться на специальную платформу. С одной стороны находиться рентгеновская трубка, с другой – проецирующий экран. Сверху должно быть открыто, так как человек не должен находиться в замкнутом пространстве (исключением служат специализированные рентгенологические кабинеты). Как только пациент занял необходимое положение, рентгенолог задает требуемые параметры аппарату и на мониторе компьютера проецируется изображение ребер и находящихся там органов (дыхательная система, сердечно-сосудистая система);
  • Рентгенография. Больного укладывают на специальную кассету с фотоплёнкой. Излучающий аппарат располагается над областью фото. В итоге выходит фото (негатив) на рентгенографическом материале, с более подробным очертанием внутренних органов, нежели при рентгеноскопии;
  • Снимок лёгких называется флюорографией. Пациент плотно прислоняется грудью к экрану, после задерживает дыхание. Как только он занимает требуемое положение, врач производит снимок лёгких. Таким образом, можно обнаружить туберкулёз, рак лёгких, негативное воздействие никотина и т.д.;
  • Томография. Данный метод необходим для снимков внутренних органов в различных проекциях. Это наиболее подробный вариант из всех типов рентгеновского облучения.

Все способы основываются на способности X-лучей засвечивать фотопленку, а также проецировать изображение на экран.

Рентгенотерапия

Рентгеновское излучение: разновидности, применение

Немецкий учёный Рентген обнаружил, что излучение имеет целый ряд различных свойств. Они благоприятным образом воздействуют на различные опухоли и в последствие устраняют их. Они пагубным образом воздействует на быстроразвивающиеся клетки, которые являются клетками злокачественных новообразований.

Но важно помнить о том, что рентгеновские лучи воздействуют не только на отрицательные, но и на положительные клетки. Даже специальные защитные фильтры и пластины не спасают пациента от данного воздействия на организм.

Поэтому рентгенотерапию применяют промежуточно (интервалы между процедурами 2-3 недели). Чрезмерное облучение может спровоцировать у человека синдром лучевой болезни.

Воздействие X-лучей на человеческий организм

Рентгеновское излучение: разновидности, применение

Незадолго после открытия рентгеновского излучения, было обнаружено, что оно оказывает различное воздействие на тело человека:

  • Неправильно выставленная жесткость волн может причинить незначительный ущерб коже, на первый взгляд. С виду, это будет напоминать небольшой ожог. Но поражению поддается подкожное пространство, в котором также формируется ожог. Более того, данные раны заживают достаточно долго, что говорит о том, что рентгеновское излучение замедляет естественную регенерацию в организме;
  • Со временем, ученые нашли решение, как бороться с наносимыми поражениями подкожному пространству. В первую очередь количество допустимых раз сканирования рентгеновским излучением была уменьшена втрое. С прогрессом медицинских технологий, был изобретен дистанционный способ управления лучами, а также вошла в активно использование свинцовая экранировка;
  • Длительное облучение способствует широкому изменению состава крови. Кровяные тельца начинают быстрее умирать и в результате, у человека возникает лейкемия или более того, начаться преждевременное старение;
  • Воздействие лучей на различные органы имеется разные последствия. К примеру, если постоянно облучать паховую область у мужчин это может привести к потере активности сперматозоидов или более того, полной потере их свойств. У женщин происходит аналогичная ситуация. Длительное облучение в области половых органов приводит к бесплодию.

Все вышеперечисленные факторы, возникающие после облучения, были установлены в ходе многочисленных исследований на лабораторных животных. Но с точки зрения генетики, рентгеновское микроволновое излучение аналогичным образом воздействуют на человека.

Данные критерии, которые несут прямую угрозу для жизни человека, поспособствовали созданию единых стандартов на допустимую длину волны.

Допустимые дозы излучения

Рентгеновское излучение: разновидности, применение

Каждого пациента посетившего рентгено диагностический кабинет мучает один вопрос, – какие будут последствия рентгеновского излучения?

Дозировка рассчитывается от проводимой процедуры.

Чтобы понять, как часто можно проходить рентгенодиагностику, ниже будет приведен перечень дозировок облучения и длительности их воздействия на организм:

  • область грудной клетки – 10 дней;
  • желудочно-кишечный тракт – 3 года;
  • томография тазобедренной области и брюшной полости – 2 года;
  • просвечивание груди (маммография) – 3 месяца;
  • рентген нижних и верхних конечностей – практически не обладает пагубным свойством;
  • рентген зубов – доза облучения крайне мала.

Выше был приведен перечень международных стандартов, которые выполняются в каждом медицинском учреждении.

Разрешен ли рентген беременным

Рентгеновское излучение: разновидности, применение

Рентгеновские лучи на любой стадии беременности категорически запрещены. Это обусловлено тем, что излучение пагубным образом воздействует на развивающийся плод, тем самым, возникает вероятность рождения ребенка с врожденной патологией.

Особо уязвимыми считаются первый 18 недель беременности. Независимо от длины волн, негативное влияние будет оказано на формирующийся плод.

Многих врачей это ставит в затруднение, но направив беременную пациентку на рентгеновское облучение, они берут на себя ответственность за жизнь и здоровье будущего ребенка.

Рекомендации

Существует небольшой перечень необходимых мер, которые нужно выполнить сразу после проведения рентгеновского излучения. Это снизит шанс даже небольших осложнений от X-лучей практически к нулю.

Итак, что необходимо сделать:

  • сразу после рентгеноскопии принять стакан жирного молока. Оно способствует выводу радиации из организма, но в незначительных дозах;
  • виноградный сок или сухое вино используются как вспомогательное средство для вывода радиации из организма;
  • чтобы поспособствовать преграждению распространения радиации в организме, некоторое время необходимо употреблять йодированные продукты. На эту роль прекрасно подойдут морепродукты.

Но стоит помнить, что никакие дополнительные меры устранения воздействия рентгена, имеющего пагубное воздействие на организм, не требуются.

В заключение, можно добавить, что X-лучи оказывают негативное воздействие на человеческое тело. Однако грамотно рассчитанная длина волны и меры предосторожности после рентгена помогут избежать множества негативных последствий.

Источник: https://otravlenie103.ru/izluchenie/rentgenovskoe-izluchenie

Что такое рентгеновское излучение, его свойства и применение :

Какова природа рентгеновского излучения

Эти электромагнитные волны испускаются при участии электронов, в отличие от гамма-излучения, которое является ядерным. Искусственно рентгеновское излучение создается путем сильного ускорения заряженных частиц и путем перехода электронов с одного энергетического уровня на другой с высвобождением большого количества энергии.

Читайте также:  Узи предстательной железы трансабдоминально: особенности

Рентгеновское излучение: разновидности, применениеУстройства, на которых можно получить рентгеновское излучение — это рентгеновские трубки и ускорители заряженных частиц. Естественными источниками его являются радиоактивно нестабильные атомы и космические объекты.

История открытия

Оно было сделано в ноябре 1895 года Рентгеном — немецким ученым, который обнаружил эффект флуоресценции платино-цианистого бария во время работы катодолучевой трубки. Он описал характеристики этих лучей довольно подробно, включая способность проникать сквозь живые ткани. Они были названы ученым икс-лучами (X-rays), название «рентгеновские» прижилось в России позднее.

Чем характеризуется этот вид излучения

Логично, что особенности данного излучения обусловлены его природой. Электромагнитная волна — вот что такое рентгеновское излучение. Свойства его следующие:

  • Отражение. Эти волны практически не отражаются при падении на поверхность перпендикулярно. Установлено, что при определенных условиях свойством отражать лучи обладает алмаз.Рентгеновское излучение: разновидности, применение
  • Проникающая способность. Они проходят сквозь непрозрачные объекты, такие как металл, бумага, дерево, живые ткани.
  • Поглощаемость. Чем плотнее материал, через который проходят икс-лучи, тем выше степень их поглощения.
  • Могут вызывать флуоресценцию (свечение) некоторых веществ. Она исчезает после прекращения действия лучей; если же свечение продолжается и после этого, то этот эффект называют фосфоресценцией.
  • Способность “засвечивать” фотопленку подобно видимому свету.
  • Ионизация воздуха при прохождении через него. В результате он становится электропроводным, этот эффект используют для установления дозы излучения с помощью дозиметров.

Рентгеновское излучение — вред 

Разумеется, в момент открытия и долгие годы после того никто не представлял себе, насколько оно опасно.

Рентгеновское излучение: разновидности, применениеК тому же, примитивные устройства, продуцирующие эти электромагнитные волны, в силу незащищенной конструкции создавали высокие дозы. Правда, предположения об опасности для человека этого излучения ученые выдвигали и тогда. Проходя сквозь живые ткани, рентгеновское излучение оказывает биологическое действие на них. Основным влиянием является ионизация атомов веществ, из которых состоят ткани. Самым опасным этот эффект становится по отношению к ДНК живой клетки. Последствиями воздействия рентгеновских лучей становятся мутации, опухоли, лучевые ожоги и лучевая болезнь.

Где применяются икс-лучи

  1. Медицина. Рентгенодиагностика — “просвечивание” живых организмов. Рентгенотерапия — воздействие на опухолевые клетки.
  2. Наука. Кристаллография, химия и биохимия используют их для выявления строения вещества.
  3. Промышленность. Выявление дефектов металлических деталей.
  4. Безопасность. Рентгеновское оборудование применяют для обнаружения опасных предметов в багаже в аэропортах и других местах.

Источник: https://www.syl.ru/article/85532/chto-takoe-rentgenovskoe-izluchenie-ego-svoystva-i-primenenie

Лекция 1. Ионизирующее излучение. Понятие, природа, свойства

  1. Понятие и виды ионизирующих излучений.

  2. Природа и виды рентгеновского излучения. Рентгеновская трубка.

  3. Механизм образования и спектры тормозного и характеристического излучений.

  4. Радиоактивность и её характеристики.

  5. Виды радиоактивного распада.

  • Понятие и виды ионизирующих излучений.
  • Ионизирующие излучения— все
    излучения, которые при действии на
    вещество непосредственно вызывают его
    ионизацию.
  • Виды ионизирующих излучений:
  1. Коротковолновое ультрафиолетовое

  2. Рентгеновское излучение

  3. Радиоактивные излучения:

    1. Альфа-излучение

    2. Бэтта-излучение

    3. Гамма-излучение

    4. Нейтронные излучения.

Природа и виды рентгеновского излучения.
Рентгеновская трубка.

Рентгеновское излучение
коротковолновое электромагнитное
излучение, которое на шкале ЭМВ расположено
между ультрафиолетовыми и гамма-лучами.

Виды рентгеновского излучения:

  1. по длине волны и проникающей способности:

    1. мягкое (длина волны больше, чем у жесткого, а проникающая способность меньше)

    2. жёсткое

  2. по механизмам излучения и спектрам:

    1. тормозное

    2. характеристическое

Все виды рентгеновского излучения можно
получить с помощью рентгеновской трубки.
Рентгеновская трубка– двухэлектродный
вакуумный прибор, в основе работы
которого лежит явление термоэлектронной
эмиссии:

Электрические токи разогревают катод,
и он испускает электроны. Вылетевшие
электроны образуют электронное облако
у катода. Электроны летят к аноду.

У
анода происходит их взаимодействие с
атомарным электроном и веществом анода,
вследствие чего возникает рентгеновское
излучение. Анод выполняется из тугоплавких
теплопроводных металлов с высокой
молекулярной массой (например, вольфрама).

Применяется специальное охлаждение
анода водой, маслом, либо используется
технология «вращающегося анода».

Механизм образования и спектры
тормозного и характеристического
излучений.

Тормозное рентгеновское излучение– излучение, которое образуется при
торможении быстрых электронов атомарным
электрическим полем анода (полем
атомарных электронов).

Теория Максвелла: вокруг движущихся
заряженных частиц существует электрическое
и магнитное поле. Когда скорость
электронов уменьшается, уменьшается и
индукция магнитного поля, следовательно,
в пространстве происходит цепочка
взаимосвязанных изменений электрического
и магнитного полей, т.е. порождается
электрическая волна.

  1. В рамках закона превращения энергии:
    при тормозном излучении уменьшающаяся
    кинетическая энергия электронов
    переходит в энергию электромагнитного
    излучения, а также внутреннюю энергию
    атомов анода, вызывая его нагревание.
  2. ,
    гдее– заряд электрона;U– напряжение между катодом и анодом;Q– выделяющееся на аноде тепло;eU– энергия ускоренного электрона.
  3. Соотношение между слагаемыми случайно,
    следовательно, при торможении большого
    числа электронов образуется радиоактивное
    излучение различных длин волн.

Зависимость потока рентгеновского
излучения от его длины волны – спектр
рентгеновского излучения
..

Спектр тормозного радиоактивного
излучения непрерывный
(сплошной).
Этот спектр имеет чёткую границу со
стороны коротких волн, так как энергия
фотона радиоактивного излучения меньше
энергии ускоренного электрона. Определить
эту границу можно из условия перехода
всей энергии электрона в энергию фотона
(Q= 0).

Характеристики спектраможно
получить двумя способами:

  1. Изменить напряжение на трубке (между анодом и катодом)

  2. Изменить температуру накала катода

Увеличение напряженияна трубке
вызовет два эффекта:1)увеличатся
скорость и энергия электрона, следовательно,
увеличится число квантов тормозного
излучения, следовательно, произойдёт
изменение спектральных свойств излучения
в сторону увеличения жёсткости
(коротковолновая граница сместится в
область меньших длин волн).2)увеличится число электронов из
электронного облака вокруг катода,
которые достигнут анода, следовательно,
произойдёт возрастание потока энергии
тормозного излучения.

Увеличение температурынакала
катода вызовет увеличение эмиссии
электронов, следовательно, увеличится
поток излучения без изменения спектрального
состава.

Характеристическое рентгеновское
излучение
: увеличение напряжения
между катодом и анодом => электрон в
поле трубки сильнее ускорится и приобретёт
большую энергию => электрон преодолевает
отталкивание поля атомарных электронов
анода и проникает внутрь атома => внутри
атома электрон выбивает новый электрон
из внутреннего слоя. На место выбитого
электрона обязательно переходит электрон
из более удалённого от ядра слоя. Так
как энергия внешних электронов больше,
чем энергия внутренних электронов, то
избыток энергии высвечивается в виде
кванта электромагнитного излучения.

Характеристическое рентгеновское
излучение всегда образуется при
возникновении свободного места в одном
из внутренних электронных слоёв атома.

Распределение электронных слоёв
определено, следовательно, спектр
характеристического излучения дискретный
(линейный). Внутренние электронные слои
атомов заполнены, а значит одинаковы у
атомов разных элементов, следовательно,
особенности характеристических
рентгеновских спектров атомов сравнимы
с относительными атомными спектрами.

Характеристические спектры различных
элементов однотипны по форме и отличаются
лишь положением на оси длины волн. С
увеличением порядкового номер испускаемого
электрона (в трубке – вещество анода)
спектры сдвигаются в сторону меньших
длин волн (в зону больших частот). Причина
сдвига – усиление влияния ядра на
электронные оболочки.

Закон Мозли:

  • Характеристический спектр элемента не
    зависит от того, в какие химические
    соединения он входит.
  • Радиоактивность и её характеристики.
  • Радиоактивность– самопроизвольный
    распад атомных ядер с образованием
    новых дочерних ядер и различных излучений.
  • Естественный распад– свойственен
    неустойчивым ядрам, существующим в
    природе.
  • Искусственный распад– свойственен
    ядрам, возникающим при ядерных реакциях.
  • Протекание процесса радиоактивного
    распада во времени описывает основной
    закон радиоактивного распада:
  • ,
    гдеN– число целых
    ядер,dN– изменение
    числаNза промежуток
    времениdt,- постоянная распада, «-» — со временем
    число ядер уменьшается.
  • Число ядер уменьшается тем сильнее,
    чем дольше идёт распад и чем больше
    подвержено распаду ядер.

Окончательный вид:.В процессе радиоактивного распада
число материнских ядер уменьшается по
экспоненциальному закону.

Количественные характеристики
радиоактивного распада:

Постоянная распада-.
Пустьt– время
релаксации, т.е. среднее время жизни
изотопа. За это время по определению
число ядер уменьшится вeраз.

Физический смысл: постоянная распада
обратна времени релаксации. Чем больше
постоянная распада, тем меньше время
релаксации и тем быстрее идёт распад,
независимо от исходного количества
ядер. Постоянная распада – характеристика
способности ядра к распаду или вероятности
распада ядра.

Для различных веществ постоянная распада
различна. А процесс распада – статистический
процесс.

Период полураспада()
– время, за которое распадётся половина
от исходного количества ядер.Связь
между постоянной распада и периодом
полураспада
:

Чем больше постоянная распада, тем
меньше период полураспада ядер у данного
вещества.

Активность(А) – скорость распада,
т.е. число ядер, распадающихся в единицу
времени.

Читайте также:  Узи 9 недель беременности: нормы, расшифровка результатов

Внесистемные ед.: 1 Рд = 106Бк
(резерфорд); 1 Ки = 3,7. 1010Бк
(кюри).

  1. Связь между активностью и другими
    единицами
    :
  2. ,
    где А0– исходная активность.
  3. Активность уменьшается во времени по
    экспоненциальному закон.

Активность тем выше, чем больше число
радиоактивных ядер и чем меньше период
полураспада.

Удельная массовая активность
активность единицы массы вещества.

Удельная объёмная активность
активность единицы объёма вещества.

Виды радиоактивного распада.

Существует два основных типа распада:

  1. Альфа-распад

  2. Бэтта-распад

    1. электронный захват (е-захват)

Основные характеристики микрочастиц.

Элементарные частицы и атомные ядра
принято характеризовать зарядом и
массой, выраженных в элементарных
единицах.

В состав атома входят протоны(р),нейтроны(n) иэлектроны(е). Протоны и нейтроны –нуклоны.
Заряды: протона 1, нейтрона 0, электрона
-1. Массы: протона 1, нейтрона 1, электрона
0.

Позитрон(антиэлектрон) не входит
в состав элемента, но образуется при
позитронном распаде. Его заряд 1, масса
0.

Зарядядраравен числу протонов
в ядре и определяется порядковым номером
элемента в периодической таблице
Д.И.Менделеева (Z).

Масса ядра равна сумме числа протонов
и числа нейтронов в ядре (общему числу
нуклонов) – массовоечисло(А).

Излучения, образующиеся при радиоактивном
распаде
.

Альфа-излучение– имеет корпускулярную
природу, состоит из быстродвижущихся
альфа-частиц – ядер атома гелия.
Характеристики альфа-частицы:Z
= 2, A = 4, образуется при альфа-распаде.

  • Электронное излучение()
    – имеет корпускулярную природу, состоит
    из быстродвижущихся-частиц
    (электронов), образующихся при-распаде.
  • Позитронное излучение()
    – имеет корпускулярную природу, состоит
    из быстродвижущихся-частиц
    (позитронов), образующихся при-распаде.
  • Гамма-излучение– имеет электромагнитную
    (волновую) природу, может сопровождать
    как альфа-, так и бэтта-распад.

Элементарная частица нейтрино().
Характеристики: заряд 0, масса 0. Образуется
при позитронном распаде.

Элементарная частица антинейтрино().
Характеристики: заряд 0, масса 0. Отличается
от нейтрино направлением спина. Образуется
при электронном распаде.

Характерное рентгеновское излучениесопровождает электронный захват.

Альфа-распад– превращение ядра
одного элемента в ядро другого элемента
с испусканием альфа-частицы. Х –
материнское ядро, У – дочернее ядро.

  1. Дочернее ядро может образовываться в
    возбуждённой системе, затем энергия
    возбуждения высвечивается в виде
    гамма-фотонов.
  2. Бэтта-распад– внутриядерное
    взаимное превращение нейтрона и протона
    с возможностью возникновения
    гамма-излучения.
  3. Электронный распад– в ядре происходит
    превращение нейтрона в протон с
    испусканием электрона и антинейтрино.

Позитронный распад– в ядре происходит
превращение протона в нейтрон с
испусканием позитрона и нейтрино.

Электронный захват– ядро захватывает
электрон с одной из внутренних орбит
атома.

Вакансия во внутреннем слое сразу
заполняется электроном из более
удалённого слоя, возникает характерное
рентгеновское излучение. Масса ядра не
изменяется, а заряд уменьшается на 1
э.е..

Источник: https://studfile.net/preview/3592526/

Рентгеновское излучение. Что это и как его можно использовать

Рентгеновские лучи являются формой электромагнитного излучения, как и радиоволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое излучение и микроволны. Одним из наиболее распространенных и полезных применений рентгеновских лучей является медицинская визуализация — рентген. Рентгеновские лучи также используется для лечения рака и изучения космоса. 

Электромагнитное излучение передается волнами или частицами на разных длинах волн и частотах. Этот широкий диапазон длин волн известен как электромагнитный спектр, который делится на семь областей в порядке уменьшения длины волны и увеличения энергии и частоты.

Рентгеновские лучи делятся на два типа — мягкие рентгеновские лучи и жесткие рентгеновские лучи. Мягкие рентгеновские лучи попадают в диапазон спектра между УФ светом и гамма-лучами. Мягкие рентгеновские лучи имеют сравнительно высокие частоты — около 3*10 16 Герц до 10 18 Герц, и относительно короткие длины волны — около 10 нанометров до 100 пикометров.

Нанометр — одна миллиардная часть метра. Пикометр — одна триллионная часть метра.

У жестких рентгеновских лучей частоты от 10 18 Гц до более 10 20 Гц, а длины волн около 100 пм до 1 пм.

Жесткие рентгеновские лучи занимают ту же область спектра, что и гамма-лучи.

Единственное различие между ними, это их источник — рентгеновские лучи создаются ускоряющимися электронами, а гамма-лучи атомными ядрами. 

История рентгеновских лучей

Рентгеновские снимки были обнаружены в 1895 году Вильгельмом Конрадом Рентгеном, профессором Вюрцбургского университета в Германии. Ученый заметил кристаллы вблизи высоковольтной электронно-лучевой трубки, имеющей флуоресцентное свечение, даже при экранировании их темной бумагой.

Некоторая форма энергии вырабатывалась трубкой, и она проникала в бумагу и заставляла кристаллы светиться. Тогда Рентген дал имя неизвестной форме энергии — рентгеновское излучение.

Дальнейшие эксперименты показали, что это излучение может проникать в мягкие ткани, но не в кости, а также создавать теневые изображения на фотографических пластинках.

За это открытие Рентген был удостоен первой Нобелевской премии по физике в 1901 году. А во время Первой Мировой Войны рентгеновские снимки уже вовсю использовались в медицинских целях.

Источники и эффекты

Рентгеновские лучи возникают, когда электроны ударяются о металлическую мишень. Электроны освобождаются от нагретой нити накала и ускоряются высоким напряжением в направлении металлической мишени. Когда электроны ударяют по мишени, их энергия преобразуется в рентгеновское излучение.

Рентгеновские лучи могут также создаваться синхротроном — ускорителем частиц, который заставляет заряженные частицы двигаться по замкнутому кругу. Когда высокоскоростные электроны вынуждены двигаться по круговой траектории в магнитном поле, то угловое ускорение заставляет частицы испускать фотоны. Если энергия достаточно велика, электроны будут излучать рентгеновские лучи. 

Синхротронное излучение впервые было обнаружено в США в 1947 году. Это излучение считалось помехой, поскольку оно заставляло частицы терять энергию.

Но позже, в 1960-х годах, оно было признано как свет с исключительными свойствами, который преодолел недостатки рентгеновских трубок.

Одна интересная особенность синхротронного излучения состоит в том, что он поляризован — электрическое и магнитное поля фотонов колеблются в одном направлении, которое может быть либо линейным либо круговым.

Рентгеновский снимок

Из-за способности рентгеновских лучей проникать в некоторые материалы, им нашлось ряд применений, в частности для выявления дефектов или трещин в структурных компонентах.

Рентгеновские снимки также необходимы для проверки безопасности, время перевозки грузов или багажа, а также пассажиров. Электронные детекторы позволяют в режиме реального времени визуализировать содержимое чемоданов и предметов, которые могут перевозить пассажиры.

Первоначальное использование рентгеновских лучей предназначалось для визуализации костей, которые были легко отличимы от мягкой ткани на пленке, которая была доступна в то время.

Однако более точные системы фокусировки и более чувствительные методы обнаружения, такие, как улучшенные фотопленки и электронные датчики изображения, позволили различать все более мелкие детали и тонкие различия в плотности ткани.

Компьютерная томография объединяет несколько рентгеновских снимков в трехмерную модель. Рентгенографические исследования это ценный медицинский инструмент для широкого спектра исследований и процедур.

Они используются в качестве неинвазивного и безболезненного метода диагностики болезней, контрольной терапии и поддержки планирования медицинского и хирургического лечения. Также они используются медицинским персоналом во время ввода катетеров или других устройств, обработки опухолей, удаления сгустков крови и во время множества других процедур.

Рентгеновская терапия

Лучевая терапия использует высокоэнергетическое излучение для уничтожения раковых клеток путем повреждения их ДНК. Однако, такое лечение может повредить и нормальные клетки. Поэтому данный вид терапии должен быть тщательно спланирован, чтобы свести к минимуму побочные эффекты.

Ионизирующее излучение рентгеновских лучей вкладывает большое количество энергии на небольшую площадь. Этой энергии достаточно, чтобы полностью отделить электроны от атомов, тем самым изменяя их химические свойства и нарушая молекулярные связи.

В достаточных дозах это может повредить или даже уничтожить клетки. С одной стороны такое повреждение может спровоцировать рак, но с другой оно может быть использовано и для борьбы с ним — направляя рентгеновские лучи на раковые опухоли можно убить аномальные клетки.

Проблема заключается и в том, что лучи убивают здоровые клетки вдоль своего пути. Чтобы умения этого эффекта пациент во время лечения лежит на столе и облучается радиацией из нескольких направлений.

Воздействие на окружающие ткани сводится к минимуму, поскольку здоровая ткань получает одну небольшую дозу от движущегося луча, в то время как опухоль получает дозы со всех сторон. 

Рентгеновская астрономия

Небесные источники рентгеновского излучения включают в себя бинарные системы, содержащие в себе черные дыры или нейтронные звезды. В таких системах более массивный и компактный звездный остаток может отделить материю от своей звезды-спутника. В следствии чего образуется диск чрезвычайно горячего рентгеновского излучения, закручивающегося в спираль. Кроме того, сверхмассивные черные дыры в центрах спиральных галактик могут излучать рентгеновские лучи, поглощая звезды и газовые облака, попадающих в из зону гравитационного воздействия.

Читайте также:  Кт: противопоказания и возможные осложнения после диагностики

Рентгеновские телескопы используют малый угол отражения. В противном случае высокоэнергетические фотоны проходили бы через обычные зеркала телескопа. Поскольку атмосфера Земли блокирует большинство рентгеновских лучей, то поэтому наблюдения обычно проводятся на большой высоте или орбитальными телескопами. 

???? ???? ????

Источник: https://zen.yandex.ru/media/id/5ae194d5bcf1bc97d58f4283/5b2123aa799d9dc354bbe14a

Виды радиационного излучения

Ионизирующее излучение (далее  — ИИ) – это излучение, взаимодействие которого с веществом приводит к ионизации атомов и молекул, т.е. это взаимодействие  приводит к возбуждению атома и отрыву отдельных электронов (отрицательно заряженных частиц) из атомных оболочек.

В результате, лишенный одного или нескольких электронов, атом превращается в положительно заряженный ион – происходит первичная ионизация.

К ИИ относят электромагнитное излучение (гамма-излучение) и потоки заряженных и нейтральных частиц  —  корпускулярное излучение (альфа-излучение, бета-излучение, а также нейтронное излучение).

Альфа-излучение относится к корпускулярным излучениям. Это поток тяжелых положительно заряженных а-частиц (ядер атомов гелия), возникающее в результате распада атомов тяжелых элементов, таких как уран, радий и торий.

Поскольку частицы тяжелые, то пробег альфа-частиц в веществе (то есть путь, на котором они производят ионизацию) оказывается очень коротким: сотые доли миллиметра в биологических средах, 2,5—8 см в воздухе.

Таким образом, задержать эти частицы способен обычный лист бумаги или внешний омертвевший слой кожи.

Однако вещества, испускающие альфа-частицы, являются долгоживущими. В результате попадания таких веществ внутрь организма с пищей, воздухом или через ранения, они разносятся по телу током крови, депонируются в органах, отвечающих за обмен веществ и защиту организма (например, селезенка или лимфатические узлы), вызывая, таким образом, внутреннее облучение организма.

Опасность такого внутреннего облучения организма высока, т.к. эти альфа-частицы создают очень большое число ионов (до нескольких тысяч пар ионов на 1 микрон пути в тканях).

Ионизация, в свою очередь, обуславливает ряд особенностей тех химических реакций, которые протекают в веществе, в частности, в живой ткани (образование сильных окислителей, свободного водорода и кислорода и др.). 

Бета-излучение (бета-лучи, или поток бета-частиц) также относится к корпускулярному типу излучения.

Это поток электронов (β—излучение, или, чаще всего, просто β -излучение)  или позитронов (β+-излучение), испускаемых при радиоактивном бета-распаде ядер некоторых атомов.

Электроны или позитроны образуются в ядре при превращении нейтрона в протон или протона в нейтрон соответственно.

Электроны значительно меньше альфа-частиц и могут проникать вглубь вещества (тела) на 10-15 сантиметров (ср. с сотыми долями миллиметра у а-частиц).

При прохождении через вещество бета-излучение взаимодействует с электронами и ядрами его атомов, расходуя на это свою энергию и замедляя движение вплоть до полной остановки.

Благодаря таким свойствам для защиты от бета-излучения  достаточно иметь соответствующей толщины экран из органического стекла. На этих же свойствах основано применение бета-излучения в медицине для поверхностной, внутритканевой и внутриполостной лучевой терапии.

Нейтронное излучение – еще один вид корпускулярного типа излучений. Нейтронное излучение представляет собой поток нейтронов (элементарных частиц, не имеющих электрического заряда). Нейтроны не оказывают ионизирующего действия, однако весьма значительный ионизирующий эффект происходит за счет упругого и неупругого рассеяния на ядрах вещества.

Облучаемые нейтронами вещества могут приобретать радиоактивные свойства, то есть получать так называемую наведенную радиоактивность.

Нейтронное излучение образуется при работе ускорителей элементарных частиц, в ядерных реакторах, промышленных и лабораторных установках, при ядерных взрывах и т. д.

Нейтронное излучение обладает наибольшей проникающей способностью. Лучшими для защиты от нейтронного излучения являются водородсодержащие материалы.

Гамма излучение и рентгеновское излучение относятся к электромагнитным излучениям.

Принципиальная разница между двумя этими видами излучения заключается в механизме их возникновения. Рентгеновское излучение — внеядерного происхождения, гамма излучение — продукт распада ядер.

Рентгеновское излучение, открыто в 1895 году физиком Рентгеном. Это невидимое излучение, способное проникать, хотя и в разной степени, во все вещества.

Представляет собой электромагнитное излучение с длиной волны порядка от — от 10-12 до 10-7 .

Источник рентгеновских лучей – рентгеновская трубка, некоторые радионуклиды (например, бета-излучатели), ускорители и накопители электронов (синхротронное излучение).

В рентгеновской трубке есть два электрода – катод и анод (отрицательный и положительный электроды соответственно). При нагреве катода происходит электронная эмиссия (явление испускания электронов поверхностью твёрдого тела или жидкости).

Электроны, вылетающие из катода, ускоряются электрическим полем и ударяются о поверхность анода, где происходит их резкое торможение, вследствие чего возникает рентгеновское излучение. Как и видимый свет, рентгеновское излучение вызывает почернение фотопленки.

Это одно его из свойств, основное для медицины – то, что оно является проникающим излучением и соответственно пациента можно просвечивать с его помощью, а т.к.

разные по плотности ткани по-разному поглощают рентгеновское излучение – то мы можем диагностировать на самой ранней стадии многие виды заболеваний внутренних органов.

Гамма излучение имеет внутриядерное происхождение. Оно возникает при распаде радиоактивных ядер, переходе ядер из возбужденного состояния в основное, при взаимодействии быстрых заряженных частиц с веществом, аннигиляции электронно-позитронных пар и т.д.

Высокая проникающая способность гамма-излучения объясняется малой длиной волны. Для ослабления потока гамма-излучения используются вещества, отличающиеся значительным массовым числом (свинец, вольфрам, уран и др.) и всевозможные составы высокой плотности (различные бетоны с наполнителями из металла).

Источник: http://rb.mchs.gov.ru/about_radiation/Radiacija_i_zdorove_cheloveka/O_radiacii_dostupnim_jazikom/item/5248

Где, кроме медицины, используются рентгеновские лучи?

Досмотр багажа и грузов. Практически не отличается от медицинской рентгеноскопии. Применяется в аэропортах, таможенных пунктах и других местах. Позволяет обнаружить в багаже и грузах запрещённые к перевозке предметы. В последнее время появились переносные рентгеновские аппараты для обследования обнаруженных в общественных местах подозрительных вещей.

Рентгеновская дефектоскопия. Тоже недалеко ушла от медицинских применений. Используется в основном для выявления раковин, грубых трещин, посторонних включений в литых изделиях. Применяется при проверке качества сварных швов.

Рентгеноспектральный анализ. Позволяет судить о химическом составе исследуемого вещества. Элементы периодической системы обладают характерными спектрами при рентгеновском облучении.

Существуют два метода рентгеноспектрального анализа. В первом изучаемое вещество помещается на место катода в рентгеновской трубке, а испускаемые им рентгеновские лучи исследуются.

Во втором — образец облучается рентгеновскими лучами, а исследуются прошедшие сквозь него или отражённые волны.

Рентгеноструктурный анализ. Любой кристалл имеет трёхмерную упорядоченную структуру атомов. Если рассматривать кристалл под разными углами, то в нём можно выделить множество плоскостей с характерным правильным расположением атомов.

Рентгеновское излучение имеет длину волны, сравнимую с расстояниями между атомами в веществе. Поэтому при отражении рентгеновских лучей от кристалла образуется дифракционная картина, характерная для конкретного изучаемого образца.

Поворачивая кристалл и изучая лучи, отражаемые от разных плоскостей, можно судить о структуре образца и распределении в нём атомов.

Рентгеновская микроскопия. Рентгеновские лучи имеют гораздо меньшую длину волны, чем световые волны. Поэтому с их помощью можно и разглядеть гораздо меньшие объекты — даже отдельные атомы.

Для рентгеновских микроскопов были созданы специальные линзы, способные преломлять волны такой малой длины.

Рентгеновский микроскоп гораздо удобнее электронного, так как исследуемые образцы не надо при исследовании помещать в вакуум.

Рентгеновская астрономия. Звёзды излучают не только в видимом, а и во всём диапазоне электромагнитных волн, в том числе и в рентгеновском.

Рентгеновские телескопы — это фактически рентгеновские микроскопы наоборот.

После создания для тех и других специальных рентгеновских линз, у астрономов появилась возможность изучать небо в новом диапазоне волн с очень большим угловым разрешением.

Рентгеновские лазеры. Чем короче длина волны, тем труднее осуществить её резонансное усиление — принцип действия лазера. Первые лазеры, созданные в 50-е годы, работали в радиодиапазоне (мазеры). В 60-е годы лазерам покорился видимый свет, в 70-е — ультрафиолет. И только в конце 80-х появились сообщения о первых удачных экспериментальных лазерах рентгеновского диапазона.

К сожалению, многие исследования засекречены, так как рентгеновские лазеры можно использовать для противоракетной обороны или, наоборот, для поражения объектов противника из космоса.

Эти лазеры могут возбуждаться энергией небольшого ядерного взрыва и передавать его сфокусированную энергию на большие расстояния.

В 60-е годы, с появлением лазеров оптического диапазона, многие популяризаторы науки сравнивали их с толстовским гиперболоидом инженера Гарина, но тогда это было преждевременно.

Здесь перечислены только основные применения рентгеновских лучей. На самом деле, за сто лет они нашли себя в сотнях направлений. Одних Нобелевских премий, связанных с рентгеновскими лучами, получено после Рентгена одиннадцать. А двенадцатая и далее — ещё впереди…

Источник: https://ShkolaZhizni.ru/computers/articles/15033/

Ссылка на основную публикацию