Вопрос 1 первичное действие рентгеновского излучения
Воздействие рентгеновского излучения на объекты определяется первичными процессами взаимодействия рентгеновского фотона с электронами атомов и молекул вещества.
Рентгеновское излучение в веществе поглощается или рассеивается. При этом могут происходить различные процессы, которые определяются соотношением энергии рентгеновского фотона hv и энергии ионизации Аи (энергия ионизации Аи – энергия, необходимая для удаления внутренних электронов за пределы атома или молекулы).
а) Когерентное рассеяние (рассеяние длинноволнового излучения) происходит тогда, когда выполняется соотношение
hv < Аи.
У фотонов вследствие взаимодействия с электронами изменяется только направление движения (рис.3а), но энергия hv и длина волны не меняются (поэтому это рассеяние называется когерентным). Так как энергия фотона и атома не изменяются, то когерентное рассеяние не влияет на биологические объекты, но при создании защиты от рентгеновского излучения следует учитывать возможность изменения первичного направления пучка.
б) Фотоэффект происходит тогда, когда
hv ³ Аи.
При этом могут быть реализованы два случая.
Фотон поглощается, электрон отрывается от атома Происходит ионизация. Оторвавшийся электрон приобретает кинетическую энергию: Eк = hv – Aи. Если кинетическая энергия велика, то электрон может ионизировать соседние атомы путем соударения, образуя новые вторичные электроны.
Фотон поглощается, но его энергии не достаточно для отрыва электрона, и может происходить возбуждение атома или молекулы (рис.3в). Это часто приводит к последующему излучению фотона в области видимого излучения (рентгенолюминесценция), а в тканях – к активации молекул и фотохимическим реакциям. Фотоэффект происходит, в основном, на электронах внутренних оболочек атомов с высоким Z.
в) Некогерентное рассеяние (эффект Комптона, 1922 г.) происходит тогда, когда энергия фотона намного больше энергии ионизации
hv » Аи.
При этом электрон отрывается от атома (такие электроны называются электронами отдачи),приобретает некоторую кинетическую энергию Eк, энергия самого фотона уменьшается (рис. 4г):
hv = hv'+ Аи + Ек. (5)
Образующееся таким образом излучение с измененной частотой (длиной) называется вторичным, оно рассеивается по всем направлениям.
Вопрос 2 рентгеновская компьютерная томография
Рентгеновская компьютерная томография (РКТ) ─ метод исследования, при котором компьютер воссоздает модель изучаемого объекта после его послойного сканирования с помощью узкого пучка рентгеновского излучения.
Открытием метода компьютерной томографии мы обязаны А. Кормаку и Г. Хаунсфилду, ставшими в 1979 году Нобелевскими лауреатами.
Рентгеновская компьютерная томография, представляет собой процедуру клинической визуализации, при которой обработанные в компьютере рентгеновские лучи применяются для получения томографических изображений или «срезов» конкретных областей тела пациента. Полученные изображения поперечного сечения используются для диагностических и терапевтических целей в различных отраслях медицины. Цифровая обработка используется для формирования трехмерного изображения внутренних органов и тканей из многочисленных двухмерных рентгеновских снимков, сделанных при движении вокруг оси вращения.
Компьютерная томография предоставляет информацию, которую можно обрабатывать и исследовать в ходе процесса, известного как «сквозной просмотр». Процесс позволяет увидеть и зафиксировать различные структуры организма благодаря их способности блокировать рентгеновский луч в разной степени. Изначально врачи использовали двухмерные рентгеновские изображения, генерируемые в продольной или поперечной плоскостях. Современные сканеры позволяют получить данные, которые могут быть переформатированы в различные плоскости и даже способны продемонстрировать объемные трехмерные (3D) структуры.
Вопрос 3 строение ядра. понятие спина
Основными существующими в данное время понятиями ядра атома являются его масса и заряд. Заряд ядра представляет определенное количество положительных элементарных зарядов. Заряд атома является нейтральным, его величиной определяется числом электронов в атоме. Заряд определяет химический элемент. Величина заряда ядра равна произведению элементарного заряда на зарядовое число ядра, равное порядковому номеру элемента.
Масса ядра практически равна массе атома. За единицу массы атома принимается 1/16 массы атома кислорода или 1/12 массы изотопа углерода. С большой точностью определенны массы атомов. При этом было обнаружено разновидность атомов конкретного химического элемента, т.е. изотопов, обладающих одинаковым зарядом, но различающимися массой. Атомные веса изотопов называются атомными массами. Каждый химический элемент имеет определенное процентное содержание изотопов.
На основании этого следует, что каждому химическому элементу соответствует определенный атомный вес, представляющий средний значение масс. Изотопные массы выражаются целыми числами. Целое число, ближайшее к атомному весу, выраженное в атомных единицах массы, называется массовым числом – А. Ядра, обладающие одинаковой массой, но разными зарядами, называются изобарами
Спин J ядра наряду с его массой M является механической характеристикой системы нуклонов. Спин ядра J складывается из спиновых s1 - sA и орбитальных l1 - lA моментов отдельных нуклонов:
= 
1 + 2 +... + 
А + 
1 + 2 +... + А = 
1 + 2 +... + 
А
Атомное ядро в каждом состоянии характеризуется полным моментом количества движения J, который в системе покоя ядра называется спином ядра.
Для спинов атомных ядер экспериментально установлены следующие закономерности:
· если A – чётное, то J = n (n = 0, 1, 2, 3,...), т.е. спин ядра имеет целочисленное значение;
· если A – нечётное, то J = n + 1/2, т.е. спин ядра имеет полуцелое значение;
· чётно-чётные ядра в основном состоянии имеют значение спина J= 0, что указывает на взаимную компенсацию моментов нуклонов в основном состоянии ядра – особое свойство межнуклонного взаимодействия