Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Всички знаем, че рентгеновите лъчи се използват широко в медицинската диагностика. Кой от нас не си е правил рентгенова снимка? Но малко хора са чували за използването на това лъчение от художниците. Много световноизвестни фотографи, освен с традиционната фотография, са експериментирали и експериментират с рентгеновата фотография. Пример за това са радиограми на цветове, направени от Албърт Ричардс, представени на онлайн изложба, посветена на историята на луминисцентната фотография.

Какви други по-малко известни приложения на рентгеновите лъчи има? Ще намерите отговора в тази статия.

Въведение

Лъчението, което сега се нарича рентгенови лъчи, е открито от немския физик Вилхелм Конрад Рентген през 1895 г. Това откритие и последвалите изследвания промениха представата ни за света. Той допринесе за развитието на медицината, минералогията, материалознанието и астрофизиката.

Рентгеновите лъчи са вид електромагнитно излъчване и следователно имат същата природа като видимата светлина. Въпреки това, тя се различава от светлината с много по-висока фотонна енергия и по-къса дължина на вълната.

Използването на рентгенови лъчи в медицината

Много приложения на рентгеновото лъчение използват специалното му свойство - рентгеновото лъчение е проникващо. Поглъщането на радиация при преминаване през вещество зависи от химичния състав - веществата, състоящи се от атоми с голямо масово число (например олово), абсорбират радиацията по-силно от материалите, съдържащи леки атоми (например вода).

В медицината откриването на рентгеновите лъчи направи революция в диагностиката. За първи път лекар успя да види вътрешната структура на човешкото тяло, без да го повреди. Рентгеновите лъчи се правят чрез излагане на избрана част от тялото на лъч радиация, който след това потъмнява филма. Рентгеновият филм показва разлики в нюансите на определени тъкани и органи. Меките тъкани, които съдържат предимно вода, са по-прозрачни за радиация от костите, които съдържат повече калций.

Въпреки това, трябва да се помни, че въпреки че рентгеновите лъчи са отличен диагностичен инструмент, те също могат да бъдат опасни за здравето, ако се предозират. Това е така, защото рентгеновите лъчи са йонизиращо лъчение. Радиационните фотони могат да откъснат електрони от атоми, които, преминавайки през материята, йонизират други атоми. Поради тази причина рентгеновите лъчи са вредни - йонизацията разрушава клетките и тъканите на организмите.

Значи трябва ли да се страхуваме от рентгеновите лъчи? Ако прегледът е предписан от лекар, можем да сме сигурни в неговата безопасност.Произвежда се все по-безопасно рентгеново оборудване, което изисква все по-малка доза радиация. Например по време на рентгенография на гръдния кош получаваме доза радиация, еквивалентна на 1/120 от годишната доза, получена от естествени източници. Това е еквивалентът на три дни на открито.

Напоследък е разработен по-точен диагностичен метод с рентгенови лъчи - компютърна томография. Това ви позволява да видите вътрешностите на изследваното човешко тяло в напречни сечения.

Опростена диаграма на компютърен томограф е показана на фиг. 1. Пациентът е заобиколен от пръстен от рентгенови детектори. Броят на детекторите може да достигне няколко хиляди.

Ориз. 1. Опростена диаграма на компютърен томограф

Вътре в неподвижната детекторна система рентгеновата тръба се движи в кръг, излъчвайки рентгенови лъчи, които се записват от детектори, разположени от противоположната страна.Лъчението, погълнато от вътрешните органи на пациента, образува поредица от изображения, наблюдавани от различни ъгли. Регистрираната поредица от рентгенови изображения се обработва с помощта на компютърна програма, която извършва пространствена реконструкция на радиационно-абсорбиращите елементи, тоест вътрешните органи на пациента. На фиг. 2 показва външния вид на томографа и пример за изображение, реконструирано с помощта на компютърен томограф.

Ориз. 2. Ляво - компютърна томография. Вдясно - изображения, получени с компютърна томография

В медицината рентгеновите лъчи се използват и при лечение на рак. Йонизиращото лъчение унищожава туморните клетки по-ефективно от нормалните клетки. След поредица от облъчвания туморът се свива и изчезва. Разбира се, лъчелечението изисква точна локализация на тумора и планиране на дозата на облъчване. За това е полезно да се използва компютърна томография (фиг.2 - вдясно).

Рентгенови приложения на летищата

Проникващата сила на рентгеновите лъчи не се използва само в медицината. Летищата са оборудвани с рентгенови апарати за проверка на багажа. Подвижният колан премества багажа пред рентгеновия източник. След като куфарът бъде рентгенов, рентгеновите лъчи се изпращат до детекторите. Изображението на съдържанието на куфара се показва на компютърен екран за наблюдение от служителите на летището (фиг. 3.). По този начин те могат да предотвратят пренасянето на опасни предмети на борда на самолета.

Ориз. 3. Вляво - проверка на багажа на летище Берлин. Вдясно - рентгенова снимка на съдържанието на раницата

Използването на рентгенови лъчи при откриване на дефекти

Рентгеновите лъчи са намерили приложение при откриване на дефекти. Рентгеновото откриване на дефекти е безразрушително изследване на метали за откриване на вътрешни дефекти на материала като пукнатини или мехурчета.Например радиацията се използва за контролиране на заваряването на тръби, използвани в стоманени конструкции, където здравината е важна.

Рентген проверява херметичността и хомогенността на тръбата. Тръбата, която ще се тества, е обвита във фотографски филм и вътре е поставен източник на рентгенови лъчи. Ако върху филма се появи по-тъмен нюанс, това означава, че мястото е изтъняло и може да тече. Подобен принцип се използва за тестване на връзки в строителни конструкции, особено в мостове, където възникват динамични натоварвания.

Приложения на рентгеновите лъчи в химията и кристалографията

Рентгеновите лъчи се използват в научни изследвания в областта на химията и кристалографията. Този метод се основава на регистриране на дифракционни изображения на рентгенови лъчи, преминаващи през кристал. Тя ви позволява да определите позицията и разстоянието на молекулите една спрямо друга в кристалната решетка, да определите позицията на отделните атоми, както и ъглите и дължината на връзките между атомите.

Също така си струва да споменем метода за определяне на химичния състав на материалите с помощта на рентгенова флуоресценция. Рентгеновите лъчи се получават чрез забавяне на ускорени електрони в анода на рентгенова тръба. Освен непрекъснатия спектър се излъчва и линеен спектър, който е характерен за атомите на даден елемент. Когато изследваният материал се постави върху анода на тръбата, се получават спектрални линии, които позволяват да се идентифицират атомите, които изграждат веществото.

Приложение на рентгеновите лъчи в астрономията

Рентгеновите лъчи също се използват в изследването на Вселената. Те обаче се абсорбират от земната атмосфера, което е добре за нас, защото атмосферата ни предпазва от вредното им въздействие. Рентгеновите лъчи от далечни звезди и други обекти обаче носят информация за тези обекти, която не е достъпна по друг начин.

Преди времето, когато астрономическите наблюдения можеха да се правят само от повърхността на Земята, използвайки видима светлина, която не е уловена от атмосферата, Вселената изглеждаше непроменена и статична, пълна със звезди и планети, непроменени във времето .Най-ярките обекти бяха Слънцето, планетите и близките звезди.

Развитието на сателитната технология и изследването на космоса с помощта на детектори, разположени на сателити, извън земната атмосфера, напълно унищожи тази мирна картина. Потоци от свръхбързи частици, изхвърлени от галактическите ядра, квазари, чиято светимост е равна или превишава светимостта на нашата собствена Галактика, черни дупки, в които пада материята, придружена от високоенергийно излъчване, и други динамични процеси в Вселената "възникна" .

За справка: Квазарът е вид активна галактика, източник на непрекъснато електромагнитно излъчване с голяма мощност.

Един от сателитните телескопи е рентгеновата обсерватория Чандра, стартирана през 1999 г. и кръстена на индийския астрофизик Субраманян Чандрасекар. Този спътник се използва за изследване на различни астрономически обекти - от най-отдалечените галактики, звезди и тела на Слънчевата система - в рентгеновия диапазон с енергия от 0,09 - 10,0 keV.

Рентгеновата обсерватория Чандра продължава да предоставя невероятни нови изображения. От лявата страна на фиг. На Фигура 4 виждаме изображение на сблъсък между два галактически клъстера на 380 милиона светлинни години от Земята през 2019 г., покрито с рентгенови изображения и изображения във видимата светлина. За сравнение вдясно е показано изображение, направено във видима светлина. Ако имахме само тази снимка, никога нямаше да разберем за ударните вълни, причинени от сблъсъка, преминаващи през междузвезден газ и прах, които повишават температурата и карат горещия газ да излъчва рентгенови лъчи.

Ориз. 4. Сблъсък на два галактически купа, видими само във видима светлина (вдясно) и на рентгенова и видима светлина (вляво). Синьото показва по-ниски температури, а червеното показва по-високи температури.

Друг пример за получаване на нова информация е изображението на Млечния път или нашата Галактика, снимано във видимия диапазон на светлината и в рентгенови лъчи (фиг. 5.). Рентгеновата снимка показва силни източници на радиация, които не се виждат във видимата светлина.

Ориз. 5. Изображение на Млечния път, снимано във видимата светлина (отгоре) и рентгенови лъчи (отдолу).

Референции

    Wyman, Thomas (2005). "Фернандо Санфорд и откриването на рентгеновите лъчи" . „Отпечатък“ от сътрудници на библиотеките на Станфордския университет: 5-15.
  1. Храбак, М .; Падован, Р. С.; Кралик, М.; Озретич Д.; Потоцки, К. (юли 2008 г.). "Никола Тесла и откриването на рентгеновите лъчи"
  2. Бушбърг, Джеролд Т.; Зайберт, Дж. Антъни; Leidholdt, Edwin M.; Буун, Джон М. (2002). Основна физика на медицинското изображение. Липинкот Уилямс и Уилкинс.

Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!

Категория:

Сграда