Рентгеновские лучи, их свойства и применение

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Минсельхозпрод Республики Беларусь

Витебская государственная академия ветеринарной медицины

Кафедра физики и основ высшей математики

Реферат

на тему: «Рентгеновские лучи, их свойства и применение»

Оглавление

Введение

Рентгеновские лучи и их свойства. Применение рентгеновских лучей

Устройство рентгеновоского аппарата

Использование рентгеновского излучения в ветеринарии

Выводы

Литература

Введение

Первооткрывателем рентгеновских лучей является ученик знаменитого немецкого физика-экспериментатора Августа Кундта Вильгельм Конрад Рентген. Именно он, будучи руководителем физического института Вюрцбургского университета, 8 ноября 1895 года обнаружил новый вид лучей. Произошло это, когда Рентген, имевший привычку засиживаться допоздна, включил ток в закрытой со всех сторон плотным чёрным картоном. катодной трубке. Лежавший неподалёку бумажный экран, покрытый слоем кристаллов платиноцианистого бария(Ba[Pt(CN₄)_*4H₂O]), начал светиться зеленоватым цветом. После того, как учёный выключил ток -- свечение кристаллов прекратилось. При повторной подаче напряжения на катодную трубку свечение в кристаллах, никак не связанных с прибором, возобновилось. В результате дальнейших исследований учёный сделал вывод, что из трубки исходит неизвестное излучение, названное им впоследствии икс-лучами.

Рентгеновские лучи и их свойства. Применение рентгеновских лучей

Рентгеновское излучение -- коротковолновое ионизирующее электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между ультрафиолетовым и ?-излучением в пределах длин волн от ~10^-7 до ~10^-12 м.

Основные свойства рентгеновского излучения:

? Рентгеновские лучи могут проходить сквозь непрозрачные для видимого света тела и предметы. Однако, при прохождении через тела, обладающие высокой плотностью, лучи интенсивно поглощаются.

? Лучи обладают фотохимическим действием. То есть, попадая на светочувствительный слой фотоплёнки, вызывают разложение бромистого серебра.

? Выраженное биологическое действие лучей заключается в том, что проходя через ткани, они могут вызывать различные изменения: малые дозы стимулируют обменные процессы в тканях, большие -- вызывают функциональные и морфологические изменения в клетках и тканях, вплоть до их гибели.

? Рентгеновские лучи обладают свойством ионизировать воздух. То есть, лучи расщепляют атомы газов на отдельные электрически заряженные частицы.

Кроме этого, стоит отметить, что рентгеновские лучи способны вызывать у некоторых веществ флюоресценцию. Этот эффект используется в медицине при рентгенографии.

Рентгенография -- исследование внутренней структуры объектов, которые проецируются при помощи рентгеновских лучей на специальную плёнку или бумагу. Наиболее часто термин относится к медицинскому неинвазивному исследованию, основанному на получении суммарного проекционного изображения анатомических структур организма посредством прохождения через них рентгеновских лучей и регистрации степени ослабления рентгеновского излучения.

Устройство рентгеновоского аппарата

рентгеновский луч ветеринария

Медицинские фотоплёнки, как правило, применяются в комбинации с усиливающими экранами -- рентгенолюминофорами, которые светятся под действием рентгеновского излучения и засвечивают светочувствительную фотоэмульсию. Метод рентгенографии позволяет получать изображения в натуральную величину, в то время, при флюорографии изображение получается в уменьшенном масштабе. Люминесцирующее вещество (сцинтиллятор) можно оптически соединить с электронным детектором светового излучения (фотоэлектронный умножитель, фотодиод и т. п.), полученный прибор называется сцинтилляционным детектором. Он позволяет регистрировать отдельные фотоны и измерять их энергию, поскольку энергия сцинтилляционной вспышки пропорциональна энергии поглощённого фотона. Фотографический эффект. Рентгеновские лучи, также, как и обычный свет, способны напрямую засвечивать фотографическую эмульсию. Однако без флюоресцирующего слоя для этого требуется в 30--100 раз большая экспозиция (то есть доза). Преимуществом этого метода (безэкранная рентгенография) является бомльшая резкость изображения. В полупроводниковых детекторах рентгеновские лучи производят пары электрон-дырка в p-n- переходе диода, включённого в запирающем направлении. При этом протекает небольшой ток, амплитуда которого пропорциональна энергии и интенсивности падающего рентгеновского излучения. В импульсном режиме возможна регистрация отдельных рентгеновских фотонов и измерение их энергии. Отдельные фотоны рентгеновского излучения могут быть также зарегистрированы при помощи газонаполненных детекторов ионизирующего излучения (счётчик Гейгера, пропорциональная камера и др.).

Рентгеновское излучение может быть получено при бомбардировке мишени ионами высокой энергии. В качестве источников рентгеновского излучения могут служить также некоторые радиоактивные изотопы, которые непосредственно испускают рентгеновские лучи. Естественные источники R - лучей: Солнце, некоторые радиоактивные изотопы (например, ⁵⁵Fe).

В медицине основным способом получения рентгеновских лучей является торможение быстро движущихся электронов в материальной среде. По теории Стокса, торможение электронов приводит к изменению их скорости, при котором возникает электромагнитное излучение, длина волны которого тем меньше, чем выше скорость движения электрона.

Искусственными источниками мощного рентгеновского излучения являются рентгеновские трубки.

Рентгеновская трубка - это двухэлектродный вакуумный прибор для получения рентгеновских лучей.

Давление внутри трубки: p=10^-6 ч10^-7 мм. рт. ст.

К двум электродам «К» (катоду) и «А» (аноду) приложено высокое напряжение (1-500 кВ).

Катод представляет собой вольфрамовую спираль, нагреваемую электрическим током. Электроны, испущенные нагретым катодом (термоэлектронная эмиссия), разгоняются электрическим полем до больших скоростей (для этого и нужно высокое напряжение) и попадают на анод трубки.

Анод представлен в виде массивного медного стержня, торец которого скошен под углом 45⁰ для того чтобы создать требуемое направление рентгеновских лучей. В торец запрессована пластина (W), которая отполирована до зеркального блеска - зеркальце. Анод может иметь водяное охлаждение.

Электроны попадают на зеркальце анода, проникают несколько вглубь его и, взаимодействуя с атомами вещества, тормозятся полем атомов. При этом часть Е_к электронов идет на создание тормозного и характеристического рентгеновского излучений (примерно 1-2%), а остальная часть - на нагревание анода.

С увеличением напряжения в трубке возрастает ее К.П.Д. и уменьшается эффективная длина волны.

Действие рентгеновских лучей в рентгенографии обуславливается лишь спектром торможения. Специфические свойства характеристического спектра используются при некоторых методах рентгеноструктурного анализа и в рентгеноспектральном анализе. Трубки, применяемые для рентгенографии, должны обладать, помимо необходимых спектральных и мощностных характеристик, ещё и определёнными оптическими свойствами. Они определяются размерами той части поверхности анода (фокусное пятно), на которую непосредственно падает пучок электронов и где генерируется Оптические свойства рентгеновской трубки рентгеновское излучение. Ю. А. Быстров, С. А. Иванов. Ускорительная техника и рентгеновские приборы

Чем меньше размеры фокусного пятна, тем больше источник лучей подобен точечному источнику и тем лучше становятся оптические свойства трубки (максимальная разрешающая способность получаемых изображений). Однако малая площадь фокусного пятна ограничивает максимальную мощность трубки, потому что на поверхности фокусного пятна происходит рассеяние всей выделяемой теплоты. Даже при изготовлении зеркала анода из вольфрама (самый тугоплавкий металл), фокусное пятно площадью 1 кв.мм может рассеять не более 200 Вт при односекундном включении трубки.

Использование рентгеновского излучения в ветеринарии

В ветеринарной медицине нашли широкое применение такие методы рентгенографии, как флюрография, томография, томофлюрография, стереорентгенография и рентгенокимография.

Флюрография -- это способ рентгеновского исследования, проводимого с помощью специального аппарата -- флюрографа. Особенностью снимков, получаемых данным способом, является малый размер (24х24,32х32 мм или 8х8, 10х10 см).

В ветеринарии флюрографию обычно используют для исследования лёгких животных.

Томография -- это метод рентгнодиагностики, который позволяет делать снимки определённой части тела послойно. Это позволяет определять глубину залегания какой-либо патологии.

В ветеринарной практике данный метод нашёл широкое применение в области исследования грудной клетки и костей черепа.

Томофлюрография -- метод, совмещающий два предыдущих. Его суть заключается в получении послойного рентгеновского изображения изучаемого органа с экрана для просвечивания на фотографическую плёнку.

Стереорентгенография -- это метод получения объёмной рентгеновской картины снимаемого участка. Производят два снимка с одного и того же участка тела при смещении трубки на 6,5 см(примерное расстояние между зрачками у человека). Затем две рентгенограммы монтируют и рассматривают через стереоскоп, где получат объёмное изображение.

Рентгенокимография -- метод исследования, позволяющий определить величину амплитуды движения контуров, перемещающихся при работе органов. Данный метод применяют при исследовании сократительной способности сердечной мышцы, амплитуды колебаний крупных кровеносных сосудов, диафрагмы и других органов.

Выводы

Таким образом, открытие рентгеновских лучей и их дальнейшее изучение коренным образом изменило историю человечества. За открытие рентгеновских лучей Рентгену в 1901 году была присуждена первая Нобелевская премия по физике, причём нобелевский комитет подчёркивал практическую важность его открытия. Большой вклад внёс метод рентгенографии в медицину. Данный метод имеет ряд преимуществ:

? Широкая доступность метода и лёгкость в проведении исследований.

? Для большинства исследований не требуется специальной подготовки пациента.

? Относительно низкая стоимость исследования.

? Снимки могут быть использованы для консультации у другого специалиста или в другом учреждении (в отличие от УЗИ- снимков, где необходимо проведение повторного исследования, так как полученные рентгенографии изображения являются оператор- зависимыми).

Сегодня нельзя представить современную медицину без рентгеновских лучей. Метод рентгенографии позволил спасти сотни жизней и дал начало новым методам исследования.

Литература

Ю. А. Быстров, С. А. Иванов. Ускорительная техника и рентгеновские приборы. -- М.: Высшая школа, 1983. -- 288 с.

С. А. Иванов, Г. А. Щукин. Рентгеновские трубки технического назначения. -- Л.: Энергоатомиздат, 1989. -- 200 с. -- ISBN 5-283-04435-1.

В.А.Липин, М.Т. Терехина, А.Л. Хохлов. Ветеринарная рентгенология -- М.: Колос, 1966. --246 с.

Рентген, Вильгельм Конрад // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: в 86 т. (82 т. и 4 доп.). -- СПб., 1890--1907. т. XXVIa, с. 589--590

Линденбратен Л.Д. Королюк И.П. Медицинская радиология (основы лучевой диагностики и лучевой терапии). -- 2-е переработанное и дополненное. -- Москва: Медицина, 2000. -- С. 77-79. -- 672 с. -- ISBN 5- 225-04403-4.

Размещено на Allbest.ru