Рентгеновское излучение — история открытия, сущность и применение

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральный государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Южно-Уральский государственный университет»

(национальный исследовательский университет)

Факультет «Институт спорта туризма и сервиса»

Кафедра «Технологии художественной обработки материалов»

Рентгеновское излучение -- история открытия, сущность и применение

РЕФЕРАТ

по дисциплине «Естествознание»

Проверил, доц., к.т.н.

Н.М. Танклевская

2016 г.

Автор работы (проекта)

студент группы

Карпов Дмитрий Александрович

Челябинск 2016



АНОТАЦИЯ

КАРПОВ Д.А. Рентгеновское излучение

- история открытия, сущность и применение.

Челябинск: ЮурГУ, МТ

Цель реферата -- изучить суть рентгеновского излучения, узнать историю его открытия, понять сущность рентгеновских лучей и выявить их применения в реальной жизни.

Задачи реферата -- изучить, узнать, понять и проанализировать структуру рентгеновского излучения, то где оно используют и в каких случаях, так же сделать вывод по всему вышесказанному.

Рентгеновское излучение -- история открытия, сущность и применение было рассмотрено под различной деятельностью и процессами.



ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

1. Рентгеновское излучение и его свойства

1.1 История открытия рентгеновского излучения

1.2 Свойства рентгеновского излучения

1.3 Применения рентгеновского излучения в реальной жизни

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРОФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Приложение



ВВЕДЕНИЕ

Рентгеновское излучение, одно из важнейших открытий в области науки в конце девятнадцатого века. Потому как благодаря рентгеновскому излучению стали возможны многие вещи в области медицины, физике и т.д. Это и определяет актуальность и важность данной проблемы.

Сейчас нашу жизнь тяжело представить без рентгеновского излучения. Оно просто используется повсеместно, во многих аспектах.

Общую характеристику процессу рентгеновских лучей можно представить если, изучить историю открытия излучения, его свойства и то где оно на сегодняшний день применяется

Рентгеновское излучение -- это электромагнитные волны, энергии фотонов которых лежит на шкале электромагнитных волн между ультрафиолетовым излучением и гамма-излучением, что соответствует длинам волн от 10-2 до 102 ангстрем.

Это по нашему мнению является краткое описание рентгеновского излучения. Но нужно понимать что для такого объёмного и сложного понятия как Рентгеновское излучение этого мало, по этому и существует данная работа.

Цель исследования -- Дать общую характеристику Рентгеновскому излучению, что бы понять сущность данного явления. Опираясь на методический материал подкреплённый научными исследованиям. И определить роль и способы применения Рентгеновского излучения в жизни человека на сегодняшний день.

Задачи исследования

1. Изучение истории открытия Рентгеновского излучения. Узнать свойства и структуру рентгеновского излучения.

2. Узнать метод применения рентгеновского излучения в реальной жизни, то какими они были в начале их открытия, и какими они являются на сегодняшний день.

3. И рассмотреть на примерах нескольких предприятий, использование рентгеновского излучения в реальной жизни.



1. Рентгеновское излучение и его свойства

1.1 История открытия рентгеновского излучения

Для того чтобы понять общую суть рентгеновского излучения нужно для начало узнать историю его открытия, что бы более целостно выявить для себя суть нашей проблемы. Подкрепляя всё библиографическими справками, которые мы тщательно отработали в процессе создания работы.

Вильгельм Конрад Рентген родился в 1845 году в Германии близ Дюссельдорфа. Его путь в науку был нелёгким. Проблемы начались ещё в школе, откуда Рентген был исключён, не получив аттестат зрелости, Но это не помешало ему заниматься самостоятельно. Он слушал лекции в Утрехтском университете, изучал машиностроение в Цюрихе. Известный физик Август Кундт взял любознательного и талантливого молодого человека к себе в ассистенты. Прошло несколько лет, и Рентген стал профессором в Страсбурге, а с 1894 года он -- ректор Вюрцбургского университета.

Вечером 8 ноября 1895 года Рентген, как обычно, работал в своей лаборатории, занимаясь изучением катодных лучей. Около полуночи, почувствовав усталость, он собирался уходить. Окинув взглядом лабораторию, погасив свет и хотел было закрыть дверь, как вдруг заметил в темноте какое-то светящееся пятно. Оказалось, святился экран из синеродистого бария. Почему он светился? Солнце давно зашло, электрический свет не мог вызвать свечения, катодная трубка выключена, да и в добавок закрыта чёрным чехлом из картона. Рентген посмотрел на рубильник и оказалось что он забыл выключить катодную трубку. Он несколько раз включал и выключал трубку, на эти манипуляции была реакция экрана, и Рентген понял что имеет дело с излучением неизвестного характера. Он начал изучать явление и в последствии назвал его X-лучами. Он начал экспериментировать с лучами, ходил по комнате и выявил что книги, стекло и многие другие предметы для лучей прозрачны. Но как только рука учёного оказалось на пути лучей, он увидел силуэт костей.. После этого он начал проводить эксперименты с лучами. В течение 50 дней он упорно работал и выявил что лучи исходят только от трубки. А в 1896 году Рентген выступил со своим сообщение, где он описывал опыты с ионизирующим действием лучей и изучению возбуждения X-лучей различными телами. В результате исследований он констатировал «.. Не оказалось ни одного твёрдого тела, которое под действием катодных лучей не возбуждало бы X-лучей...».Открытие Рентгена вызвало огромный резонанс не только в научном обществе но и в мировом в целом. Лучи Рентгена быстро нашли практическое применение в медицине и в технике, но проблема их природы оставалась одной из важнейших в физике. Рентгеновские лучи вновь возбудили споры между сторонниками корпускулярной и волновой природы света, и ставилось множество экспериментов с целью решения проблемы.

Благодаря дальнейшим исследованиям рентгеновских лучей, Чарльз Баркла : изменения рассеянных лучей с использованием способности лучей Рентгена разряжать тела, Макс фон Лауэ: дифракция рентгеновских лучей. В физику пришли два фундаментальных факта: рентгеновские лучи обладают такими же волновыми свойствами, как и световые лучи; с помощью рентгеновских лучей можно исследовать не только внутреннее строение человеческого тела, но и заглянуть вглубь кристаллов.

Рентген не взял патента, подарив своё открытие всему человечеству. Это дало возможность конструкторам разных стран мира изобрести разнообразные рентгеновские аппараты. В более поздних рентгеновских трубках поток электронов излучает вольфрамовая спираль, против которой расположен антикатод из тонких пластинок железа или вольфрама. Из антикатода электроны выбивают сильный поток рентгеновских лучей.



1.2 Свойства Рентгеновского излучения

Теперь, когда мы изучили историю открытия Рентгеновского излучения. Мы можем приступить к непосредственному изучению проблемы свойства Рентгеновского излучения. В этом нам помогут научные работы, представленные в свободном доступе сети интернет.

Рентгеновское излучение -- это электромагнитное излучение с широким диапазоном длин волн ( 8*10-12 до 10-12 см.) Рентгеновское излучение возникает при торможение заряженных частиц, чаще всего электронов, в электрическом поле атомов вещества. Образующиеся при этом кванты рентгеновского излучения имеют различную энергию и образуют непрерывный спектр. Максимальная энергия квантов в таком спектре равна энергии энергии налетающих электронов. В рентгеновской трубке максимальная энергия квантов рентгеновского излучения, выражается в килоэлектрон-вольтах, численно равна величине приложенного к трубке напряжения выраженного в киловольтах. При прохождении через вещество рентгеновское излучение взаимодействует с электронами его атомов. Для квантов рентгеновского излучения с энергией до 10 кэв(килоэлектровольт) наиболее характерным видом взаимодействия является фотоэффект. В результате такого взаимодействия энергия кванта полностью расходуется на вырывания электрона из атомной оболочки и сообщения ему кинетической энергии. С ростом энергии кванта рентгеновского излучения вероятность фотоэффекта уменьшается и преобладающим становится процесс рассеяния квантов на свободных электрона -- так называемый комптон-эффект. В результате такого взаимодействия также образуется вторичный электрон и, кроме того, вылетает квант с энергией меньшей, чем энергия первичного кванта. Если энергия кванта рентгеновского излучения превышает один мегаэлектрон-вольт, может иметь место так называемый эффект образования пара, при котором образуются электрон и позитрон. Следовательно, при прохождении через вещество происходит уменьшение энергии рентгеновского излучения, т. е для увеличения его жёсткости. Достигается увеличением жесткости рентгеновского излучения использованием специальных фильтров.

Устройство Рентгеновской трубки

Рис. 1

A) -катод;

B) -анод;

C) -вольфрамовая нить накала;

D) - фокусирующая чашечка катода;

E) -поток ускоренных электронов;

F) -вольфрамовая мишень;

G) -стеклянная колба;

H) -окно из бериллия;

I) -образованные рентгеновские лучи;

J) алюминиевый фильтр.

Шесть основных свойств Рентгеновского излучения

1. Рентгеновские лучи невидимы для визуального восприятия.

2. Рентгеновское излучение обладает большой проникающей способностью сквозь организмы и ткани живого организма, а также плотные структуры неживой природы, не пропускающие лучи видимого света.

3. Рентгеновские лучи вызывают свечение некоторых химических соединений, называемое флюоресценцией. (Сульфиды цинка и кадмия флюоресцируют жёлто-зелёным цветом).

4. Рентгеновские лучи обладают фотохимическими действиями: разлагают соединения серебра с галогеном и вызывают почернение фотографических слоёв, формируя изображение на рентгеновском снимке.

5. Рентгеновские лучи передают свою энергию атомам и молекулам окружающей среды, через которую они проходят, проявляя ионизирующее действие.

6. Рентгеновское излучение оказывает выраженное биологическое действие в облучённых органах и тканях: в небольших дозах стимулирует обмен веществ, в больших -- может привести к развитию лучевых поражений, а также острой и хронической лучевой болезни.

Тормозное рентгеновское излучение возникает при торможении электронов, движущихся с большой скоростью, электрическими полями атомов анода. Условия торможения отдельных электронов не одинаковы. В результате в энергию рентгеновского излучения переходят различные части их кинетической энергии. В свою очередь спектр тормозного рентгеновского излучения не зависит от природы вещества анода. Как известно,энергия фотонов рентгеновских лучей определяет их частоту и длину волны. Поэтому тормозное рентгеновское излучение не является монохроматическим. Оно характеризуется разнообразием длин волн, которое может быть представлено сплошным спектром. Так же рентгеновские лучи не могут иметь энергию большую, чем кинетическая энергия образующих их элементов. Наименьшая длина волны рентгеновского излучения соответствует максимальной кинетической энергии тормозящихся электронов. Чем больше разность потенциалов в рентгеновской трубке, тем меньше длины волны рентгеновского излучения можно получить.

Ключевые понятия рентгеновского излучения

Интенсивность -- количественная характеристика рентгеновского излучения, которая выражается кол-ом лучей, испускаемых трубкой в единицу времени. Интенсивность рентгеновского излучения измеряется в миллиамперах. Сравнивая её с интенсивностью видимого света от обычной лампы накаливания, можно провести аналогию: так, лампа на 20 Ватт будет светить с одной интенсивностью, или силой, а другая лампа на 200 Ватт -- с другой, при этом качество самого света является одинаковым. Интенсивность рентгеновского излучения, по сути , это его кол-во. Каждый электрон создаёт на аноде один или несколько квантов излучения, следовательно, кол-во рентгеновских лучей при экспонировании объекта регулируется путём изменения кол-ва электронов, стремящихся к аноду, кол-ва взаимодействий электронов с атомами вольфрамовой мишени, что можно осуществить двумя путями.

1. Изменяя степень накала спирали катода при помощи понижающего трансформатора (кол-во электронов, образующихся при эмиссии, будет зависеть от того, насколько сильно раскалена вольфрамовая спираль, а кол-во квантов излучения будет зависеть от кол-ва электронов);

2. Изменяя величину высокого напряжения, подводимого повышающим трансформатором к полюсам трубки -- катоду и аноду (чем выше напряжение подаётся на полюса трубки, тем большую кинетическую энергию получают электроны, которые за счёт своей энергии могут взаимодействовать с несколькими атомами вещества анода поочерёдно, электроны же с низкой энергией смогут вступить в меньшее число взаимодействий).

Интенсивность рентгеновского излучения, помноженная на выдержку (время работы трубки), соответствует экспозиции рентгеновского излучения, которая измеряется в мАс (миллиамперах в секунду). Экспозиция -- это параметр, который, также как и интенсивность, характеризует кол-во лучей, испускаемых рентгеновской трубкой. Разница лишь состоит в том, что экспозиция учитывает ещё и время работы трубки (так, например, если трубка работает 0,01 сек., то кол-во лучей будет одним, а если 0,02 сек, то кол-во лучей будет в два раза больше). Экспозиция излучения устанавливается рентгенологом на контрольной панели рентгеновского аппарата в зависимости от вида исследования, размеров исследуемого объекта и диагностической задачи.

Жёсткость -- качественная характеристика рентгеновского излучения. Измеряется величиной высокого напряжения на трубке -- в киловольтах. Определяет проникающую. Способность рентгеновских лучей Регулируется величиной высокого напряжения, подводимого к рентгеновской трубке повышающим трансформатором. Чем выше разность потенциалов создаётся на электрода трубки, тем большей силой электроны отталкиваются от катода и устремляются к аноду и тем сильнее их столкновение с анодом. Чем сильнее их столкновение, тем короче длина волны у возникающего рентгеновского излучения и выше проникающая способность данной волны (или жёсткость излучения, которая, так же как и интенсивность, регулируется на контрольной панели параметром напряжением на трубке -- киловольтажем).

1.3 Применения рентгеновского излучения в реальной жизни

После того как мы выявили основные свойства рентгеновского излучения. Нам нужно узнать какие методы применения используют в наше время.

Одной из самых важных отраслей применения рентгеновского излучения без сомнения является медицинская причиной тому послужила их высокая проникающая способность, В первое время после открытия, рентгеновского излучения использовалось по большой части, для исследования переломов костей и определения местоположения инородных тел в теле человека. В настоящее время применяют несколько методов диагностики с помощью рентгеновских лучей.

Рентгеноскопия. Рентгеновский прибор состоит из источника рентгеновских лучей (рентгеновской трубки) и флуоресцирующего экрана. После прохождения рентгеновских лучей через тело пациента врач наблюдает теневое его изображение. Между экраном и глазами врача должно быть установлено свинцовое окно для того, что бы защищать врача от вредного действия рентгеновских лучей. Этот метод даёт возможность изучить функциональное состояние некоторых органов. Например, врач непосредственно может пронаблюдать движение лёгки, прохождение контрастного вещества по желудочно-кишечному тракту. Недостатки этого метода -- недостаточно контрастные изображения и сравнительно большие дозы излучения, получаемые пациентом во время процедуры.

Флюорография. Этот метод состоит в получении фотографии с изображением части тела пациента. Используют, как правило, для предварительного исследования состояния внутренних органов пациентов с помощью малых доз рентгеновского излучения.

Рентгенография. Это метод исследования с помощью рентгеновских лучей, в ходе которого изображение записывается на фотографическую плёнку. Фотографии делают обычно в двух перпендикулярных плоскостях. Этот метод имеет некоторые преимущества. Рентгеновские фотографии содержат больше деталей, чем изображения на флуоресцентном экране, и потому они являются более информативными. Они могут быть сохранены для дальнейшего анализа. Общая доза излучения меньше, чем применяемая в рентгеноскопии. Компьютерная рентгеновская томография. Оснащённый вычислительной техникой осевой томографический сканер является наиболее современным аппаратом рентгенодиагностики, который позволяет получить чёткое изображение любой части человеческого тела, включая мягкие ткани органов.

Первое поколение компьютерных томографов включает специальную рентгеновскую трубку которая прикреплена к цилиндрической раме. На пациента направляют тонкий пучок рентгеновских лучей. Два детектора рентгеновских лучей прикреплены к противоположной стороне рамы. Пациент находится в центре рамы, которая может вращаться на 1800 вокруг его тела.

Рентгеновский луч проходит через неподвижный объект. Детекторы получают и записывают показатели поглощения различных тканей. Записи делают 160 раз, пока рентгеновская трубка перемещается линейно вдоль сканируемой плоскости. Затем рама поворачивается на 10, и процедура повторяется. Запись продолжается, пока рама не повернётся 1800. Каждый детектор записывает 28800 кадров в течение исследования. Информация обрабатывается компьютером, и посредством специальной компьютерной программы формируется изображение выбранного слоя.

Второе поколение КТ использует несколько пучков рентгеновских лучей и до 30 их детекторов. Это даёт возможность ускорить процесс исследования до 18 секунд.

В третьем поколении КТ используется новый принцип. Широкий пучок рентгеновских лучей в форме веера перекрывает исследуемый объект, и прошедшее сквозь тело рентгеновское излучение записывается несколькими сотнями детекторов Время, необходимое для исследования, сокращается до 5-6 секунд.

КТ имеет множество преимуществ по сравнению с более ранними методами рентгенодиагностики. Она характеризуется высоким разрешением, которое даёт возможность различать тонкие изменения мягких тканей. КТ позволяет обнаружить такие патологические процессы, которые не могут быть обнаружены другими методами, Кроме того, использование КТ позволяет уменьшить дозу рентгеновского излучения,, получаемого в процессе диагностики пациентами.

Рентгенотерапия

Следующий метод использования рентгеновских лучей называется рентгенотерапия. Он является одним из методов лучевой терапии, при которой с лечебной целью используется рентгеновское излучение с энергией от 10 до 250 кв. С увеличением напряжения на рентгеновской трубке увеличивается энергия излучения и вместе с этим его проникающая способность в тканях возрастает от нескольких миллиметров до 8-10 см.

Современная промышленность выпускает два типа рентгенотерапевтических аппаратов. Одни для короткофокусной рентгенотерапии с энергией излучения от 10 до 60 кв для облучения малых расстояний (до 6-7,5 см) поверхностно расположенных патологических процессов кожи и слизистой оболочки. Другие для глубокой рентгенотерапии с энергией излучения от 100 до 250 кв для облучения расстояния от 30 до 60 см глубоко расположенных патологических очагов. Рентгеновское излучение, возникающее в рентгеновской трубке, всегда неоднородно по своей энергии. Для получения более или менее однородного пучка используют фильтры, поглощающие мягкие лучи. Для излучений малой энергии применяют фильтры, поглощающие мягкие лучи. Для излучения малой энергии переменяют фильтры из лёгких металлов. Для излучения большей энергии однородность излучения достигается применением фильтров из тяжёлых металлов. Для ограничения поля облучения и удобства центрации при рентгенотерапии применяют цилиндрические или прямоугольные тубусы, обеспечивающие необходимое для каждого конкретного больного кожно- фокусное расстояние. Выходное окно тубусов аппаратов для короткофокусной рентгенотерапии имеет диаметр до 5 см и для глубокой площадь 16-225 см2. Короткофокусная рентгенотерапия с успехом применяется при лечении рака кожи, рака верхней и нижней губы I и II стадии заболевания, а при большем распространении процесса сочетается с кюри-терапией или дистанционными методами лучевой терапии. Короткофокусная рентгенотерапия в сочетании с дистанционными методами применяется при лечении как ранних, так и более распространённых случаев рака слизистой полости рта, рака шейки матки, рака прямой кишки. Короткофокусная рентгенотерапия может быть применена во время операции в ранних случаях рака мочевого пузыря, гортани, желудка. Рентгенотерапия при напряжении от 160 до 250 кв до 50-х годов нашего столетия была единственным методом дистанционного облучения глубоко расположенных патологических процессов как воспалительного и дистрофического характера, так и злокачественных опухолей. При раке внутренних органов, характеризующемся малой радиочувствительностью и требующем для своего разрушения больших доз излучения, рентгенотерапия оказалась малоэффективной. Несколько лучших результатов можно получить при рентгенотерапии через свинцовую решётку, позволяющую увеличить очаговую дозу и снизить лучевую нагрузку в нормальных тканях. Рентгенотерапия в наше время может быть применена при лечении радиочувствительных опухолей. Хороший результат получают при рентгенотерапии острых воспалительных процессов, при использовании малых разовых доз порядка 10-15 рад и суммарной дозы, не превышающей 100 рад.

Рентгенографический способ

Рентгенографический способ использования рентгеновского излучения применяется для обнаружения металлических включений размеров 10-20 мкм в изолирующих керамических слоях многослойных цилиндрических металлокерамических изделий, применяемых в электронной промышленности. Сейчас же стали применять рентгеноскопический метод контроля с использованием электроннооптических преобразователей и монокристаллических экранов в сочетании с телевизионными системами, преобразующими рентгеновское изображение в видимое. Установки типа, рентгенотелевизионных интроскопов, позволяют надёжно контролировать соединения с чувствительностью, приближающейся к чувствительности фотометода, и с более высокой производительностью.

Одним из приборов который применяет рентгенографический способ , является интроскоп. Они получили широкое применение в аэропортах и контрольно пропускных пунктах или в местах где нужно проводить тщательный досмотр содержимого. Метод с помощью которого это возможно называется интроскопия. Интроскопия это неразрушающее исследование внутренней структуры непрозрачного объекта и протекающих в нём процессов с помощью звуковых волн, электромагнитного излучения, постоянного перемененного электромагнитного поля или потоков электромагнитных частиц.

Рентгеноструктурный анализ это метод применения рентгеновского излучения металлов, сплавов, минералов, неорганических и органических соединений, полимеров, аморфных, материалов, жидкостей, молекул белков, нуклеиновых кислот и т.д. Суть метода заключается в использование явления дифракции рентгеновских лучей, метод исследования структуры вещества по распределению в пространстве и интенсивностям рассеянного на анализируемом объекте рентгеновского излучения. Дифракционная картина зависит от длины волны используемых рентгеновских лучей и строения объекта. Рентгеноструктурный анализ является основным методом определения структуры кристаллов При исследовании кристаллов он даёт наибольшую информацию Это обусловлено тем, что кристаллы обладают строгой периодичность строения и представляют собой созданной самой природой дифракционную решётку для рентгеновских лучей. Однако он доставляет ценные сведения и при исследовании тел с менее упорядоченной структурой, таких, как жидкости, аморфные тела, жидкие кристаллы, полимеры и другие. На основе многочисленных уже расшифрованных атомных структур может быть решена и обратная задача: по рентгенограмме поликристаллического вещества, например легированной стали, сплава, руды, лунного грунта, может быть установлен кристаллический состав этого вещества, то есть выполнен фазовый анализ.

Рентгеноструктурный анализ

Принцип работы рентгеноструктурного анализа заключается в помещение исследуемого образца на пути рентгеновских лучей и регистрация дифракционной картины, возникающей в результате взаимодействия лучей с веществом. На следующем этапе исследования анализируют дифракционную картину и расчётным путём устанавливают взаимное расположение частиц в пространстве, вызвавшее появление данной картины. Позже этот анализ распадается на два этапа.

Первое, определение размеров элементарной ячейки кристалла, числа частиц (атомов, молекул) в элементарной ячейку и симметрии расположения частиц (так называемой пространственной группы). Эти данные получают путём анализа геометрии расположения дифракционных максимумов. Второе расчёт электронной плотности внутри элементарной ячейки и определение координат атомов, которые отождествляются с положением максимумов электронной плотности. Эти данные получают анализом интенсивности дифракционных максимумов.

Второе, расчёт электронной плотности внутри элементарной ячейки и определение координат атомов, которые отождествляются с положением максимумов электронной плотности. Эти данные получают анализом интенсивности дифракционных максимумов.

Применение рентгеноструктурного анализа осуществляется в таких областях как установление структуры кристаллического вещества, в том числе таких сложных, как витамины, антибиотики, координационные соединения и т.д. Полное структурное исследование кристалла часто позволяет решить и чисто химические задачи, например установление или уточнение химической формулы, типа связи, молекулярного веса при известной плотности или плотности при известном молекулярном весе, симметрии и конфигурации молекул и молекулярных ионов. Рентгеновский анализ с успехом применяется для изучения кристаллического состояния полимеров. Ценные сведения даёт рентгеноструктурный анализ и при исследовании аморфных и жидких тел. Рентгенограммы таких тел содержат несколько размытых дифракционных колец, интенсивность которых быстро падает с увеличением q. По ширине, форме и интенсивности этих колец можно делать заключения об особенностях ближнего порядка в той или иной конкретной жидкости или аморфной структуре. Так же важной областью применения рентгеновских лучей является рентгенография металлов и сплавов, которая превратилась в отдельную отрасль науки. Понятие «рентгенография» включает в себя, наряду с полным или частичным рентгеноструктурным анализом, также и другие способы использования рентгеновских лучей -- рентгеновскую дефектоскопию, рентгеноспектральный анализ, рентгеновскую микроскопию и другое. Определены структуры чистых металлов и многих сплавов. Основанная на рентгеноструктурном анализе кристаллохимия сплавов -- один из ведущих разделов металловедения. Ни одна диаграмма состояния металлических сплавов не может считаться надёжно установленной, если данные сплавы не исследованы методами рентгеноструктурного анализа. Благодаря применению методов рентгеноструктурного анализа оказалось возможным глубоко изучить структурные изменения, протекающие в металлах и сплавах при их пластической и термической обработке.

Промышленная томография

Рентгеновская компьютерная томография - это современный и точный метод исследования, позволяющий быстро получить информацию о внутреннем строении практически любого объекта. В основе этого метода лежит многократное просвечивание объекта рентгеновскими лучами в различных пересекающихся направлениях и последующая математическая обработка. Одной из особенностей КТ является определение геометрических параметров объекта, что особенно важно при проведении контроля сложных форм деталей. Так же КТ позволяет локализовать и измерять в трёх координатах даже такие малоконтрастные дефекты в литых деталях как трещины, пустоты и раковины. Анализ дефектов может выполняться как по нескольким секущим плоскостям, так и по объёмному изображению.

Возможность построения полного объёмного изображения означает, что КТ может использоваться для неразрушающего объёмного измерения литых деталей, которое невозможно выполнить с помощью обычных координато-измерительных систем из-за сложной формы этих деталей или наличия внутренних полостей сложной формы. Помимо неразрушающего контроля качества, КТ может применяться для решения множества практических задач. Например, оптимизация и уменьшения процесса разработки, сравнения реальных деталей с их CAD-моделями и постройкой трёхмерных CAD-моделей по объёмному изображению деталей -- так называемое «обратное проектирование». Полная автоматизация измерений и анализа позволяет менее чем за один час получать первые отчёты о поверхности образцов, даже имеющих сложную форму.

Рентгеновская Астрономия

Рентгеновская астрономия -- это раздел в астрономии, исследующий космические объекты по их рентгеновскому излучению. Под рентгеновским излучением обычно понимают электромагнитные волны в диапазоне энергии от 0,1 до 100 кэВ. Энергия рентгеновских фотонов гораздо больше, нежели оптических, поэтому в рентгеновском диапазоне излучает вещество,нагретое до чрезвычайно высоких температур. Источниками рентгеновского излучения являются черные дыры, нейтронные звёзды, квазары и другие объекты, представляющие большой интерес для астрофизики.

Способами регистрировать рентгеновское излучение являются приборы двух типов: для фотонов с e<20-30кэВ -- детекторы, работающие с использованием фотоэффекта в газе или с поверхности твердого тела; для фотонов с e от 30 кэВ до 10 МэВ - сцинтилляционные детекторы. Приборы первого типа являются пропорциональными газонаправленными счётчиками, амплитуда импульса на выходе которых пропорциональна энергии падающего фотона. Эффективность такого детектора определяется сечением поглощения газанаполнителя и коэффициент пропускания окна счётчика. Пропорциональные счётчики наполняют обычно инертным газом при давление 1 атм, а в качестве электроотрицателя газа, роль которого состоит в прекращении разряда, используют метан или углекислый газ.

Рентгенофлуоресцентный анализ

Рентгенофлуоресцентная спектрометрия -- метод анализа, используемый для определения концентраций элементов от бериллия до урана в диапазоне от 0.0001% до 100% в веществах различного происхождения. Широкое применение метода в индустрии и науке определяется с способностью выполнять точные измерения с высокой скоростью.

Данный метод спектрометрии основан на зависимости интенсивности рентгеновской флуоресценции от концентрации элемента в образце. При облучении образца мощным потоком излучения рентгеновской трубки возникает характеристическое флуоресцентное излучение атомов, которе пропорционально их концентрации в образце. Излучение разлагается в спектре при помощи кристалл-анализаторов, далее с помощью детекторов и счётной электроники измеряется его интенсивность. Математическая обработка спектра позволяет проводить кол-ный и качественный анализ.

Когда атомы образца облучаются фотонами с высокой энергией -- возбуждающим первичными излучением рентгеновской трубки, это вызывает испускание электронов. Электроны покидают атом. Как следствие, в одной или более электронных орбиталях образуются «дырки» - вакансии благодаря чему атомы переходят в возбуждённое состояние, т. е. Становятся нестабильны. Через миллионные доли секунды атомы возвращаются к стабильному состоянию когда вакансии во внутренних орбиталях заполняются электронами из внешних орбиталей. Такой переход сопровождается испусканием энергии в виде вторичного фотона -- это явление и есть «флуоресценция». Спектр применения рентгенофлуоресцентного анализа достаточно широк: экология и охрана окружающей среды (определение тяжёлых металлов в почвах, осадках , воде, аэрозолях и др.), геология и минералогия (качественный и кол-ный анализ почв, минералов, горных пород и т. д.), металлургия и химическая индустрия (контроль качества сырья, производственного процесса и готовой продукции), лёгкая промышленность, ювелирная промышленность, нефтяная промышленность, пищевая промышленность, сельское хозяйство и археология.

рентгеновский излучение доза пациент



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, если учесть всё выше перечисленное и проанализировать предоставленные данные. То мы можем придти к выводу о том чем всё таки является рентгеновское излучение.

Если кратко то это электромагнитные волны, энергия фотонов которых лежит на шкале электромагнитных волн между ультрафиолетовым излучением и гамма-излучением, что соответствует длинам волн от 10-2 до 102 ангстрем. Рентгеновские лучи имеют высокую проникающую способность, а испускается излучение при торможение быстрых электронов в веществе и при переходах электронов с внешней электронной оболочки атома на внутреннею. Прибором служащим генерирующим рентгеновское излучение служит рентгеновская трубка, а фиксатором излучения служат фотоплёнка, люминесцентные экраны, детекторы ядерных излучений. Характеристиками рентгеновского излучения являются жесткость, качественная характеристика, и интенсивность, количественная характеристика. Открыты рентгеновские лучи были в 1895 году учёным Вильгельмом Конрадом Рентгеном.

Рентгеновское излучение имеет поистине большой спектр применения в реальной жизни человека.

Самым явным примером служит медицинский аспект, начиная с рентгеновских аппаратов которые способны давать снимки скелета и органов человека, дабы определить имеющиеся повреждения, ранения и переломы. А так же различные рентгенотерапии, которые в зависимости от характера заболевания, могут помочь в выздоровление человеку.

Рентгеновское излучение нашло применение в промышленности, его называют промышленная КТ (компьютерная томография). Методы применения обширны от анализа на повреждения и различные дефекты производственного образца, или оптимизации процесса разработки каких либо предметов с использованием трёхмерной CAD-модели.

Так же различные рентгеноструктурные и -флуоресцентные анализы цель которых определение структуры различных веществ от бериллия и урана до различных предметов путём изучения их дифракционной картины.

Ещё рентгеновское излучение используется в астрономии, для изучения космических объектов по их рентгеновскому излучению.

И это лишь способы применения, на практике же приборы использующие рентгеновское излучение уж давно иметься в различных медицинских учреждениях, заведениях промышленного характера, исследовательских центрах, предприятиях охранного характера, аэропортах и т. д.

Ссылаясь на вышесказанное можно с уверенностью сказать что рентгеновское излучение стало неотъемлемой частью жизнедеятельности человека, спектр применения очень высок. Рентгеновское излучения уже применяется в стольких направлениях жизнедеятельности что представить сейчас жизнь без него невозможно.



БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Полное описание электронных ресурсов

2. ВикипедиЯ Свободная энциклопедия, Рентгеновское излучение, https://ru/wikipedia.org/wiki/Рентгеновское_излучение.

3. ВСЁ О МЕДИЦИНЕ популярно о медицине и здоровье, Диагностика, История Открытия Рентгеновских Лучей, lekar-n.com/diagnosticheskie-issledovaniya/istoriya-otkryitiya-rentgenovskih-luchey.

4. VetStudy, Автор: Филипп Сорокин, Физика рентгеновских лучей,vetstudy.ru/section/x-ray/ articles/principles/physics.

5. Медицинская энциклопедия, Рентгеновское излучение, www.medical-enc.ru/16/rentgenovskoe_izluchenie.shtml.

6. All-fizika.com, Лекция №12. Ренгеновское излучение и его применение в медицине, www.all-fizika.com/article/index.php?id_article=1983.

7. Медицинская энциклопедия, Рентгенотерапия, www.medical-enc.ru/16/rentgenoterapia.shtml.

8. ПКТИ Проектно Конструкторско Технологический Институт, Отдел сварки, Радиографический контроль (РК), www.zaopkti.spb.ru/services07_49.html.

9. ХиМиК сайт о химии, Рентгеноструктурный анализ, www.xumuk.ru/organika/391.html.

10. OSTEC, //Применение компьютерной томграфии (КТ) для контроля металлических отливок и деталей, www.ostec-x-ray.ru/knowledge-base/publication/primananie-kt-dlya-kontrolya-metallicheskih-otlivok-i-detalei/.

11. Astronet, Рентгеновская астрономия, В.Г. Курт «Физика Космоса», 1986, www.astronet.ru/db/msg/1188640.

12. Nalkho Techno КОМПЛЕКС РЕШЕНИЙ ДЛЯ ЛАБОРАТОРИЙ, Рентгенофлуоресцентная спектрометрия, www.nalkho.com/information/xrf/.

Размещено на Allbest.ru

...