Рентгеновское излучение.
I. Рентгеновское излучение, его свойства, виды, способы обнаружения.
Рентгеновское излучение - коротковолновое ионизирующее электромагнитное излучение, занимающее спектральную область между УФ и ɤ - излучением в пределах длин волн от 10-2нм до 10-5нм. (27,28, слайды)
Оно открыто в 1895 году немецким физиком В.К.Рентгеном. Возникает при взаимодействии заряженных частиц или фотонов высокой энергии с атомами вещества.
Свойства рентгеновского излучения .
· Обладает свойствами лучей оптического диапазона: отражение, поглощение, рассеивание, интерференция, дифракция.
· В однородной среде распространяется прямолинейно.
· Не отклоняется в электрических и магнитных полях.
· Не видимо для глаза.
· Обладает большой энергией(E=h ν), следовательно, и большой проникающей способностью.
· Вызывает рентгенолюминесценцию некоторых веществ (вольфрама Ca, сернистого Zn).
· Интенсивность рентгеновского излучения убывает обратно пропорционально «r».
· Оказывает значительное химическое и биологическое действие, обусловленное сильной ионизирующей способностью.
По проникающей способности в медицине выделяют 3 группы рентгеновских лучей:(29 слайд)
§ Мягкие (длинноволновые) - возникают при напряжении на рентгеновской трубке от 10 до 40 кВ. Они используются для лечения различных кожных заболеваний и не проникают глубоко в организм.
§ Средней жесткости (средневолновые) - возникают при напряжении от 40 до 100 кВ. Они используются для диагностики (рентгеновские снимки, флюорография)
§ Жесткие (коротковолновые) - возникают при напряжении свыше 100 тысяч В (U>100кВ). Их используют для глубокой рентгенотерапии злокачественных опухолей.
Способы обнаружения рентгеновского излучения.
Эти способы основаны на физико-химических свойствах рентгеновских лучей.
Различают 4 способа обнаружения:
§ Люминесцентный способ - основан на том, что рентгеновское излучение вызывает люминесценцию. Используется для просвечивания, снимков и для люминесцентной дозиметрии.
§ Ионизационный способ - основан на явлении ионизации воздуха под действием рентгеновских лучей. Используется для определения дозы рентгеновского излучения, при рентгенотерапии, и для контроля за состоянием радиационной защиты на рабочих местах персонала рентгеновских отделений.
§ Фотографический способ – рентгеновские лучи вызывают образование в фотоэмульсии скрытого изображения, которое после проявления создает почернение фотопластинок. Фотоэмульсия состоит из большого числа мелких кристаллических зерен бромистого или хлористого серебра (ArBrили ArCl). Чем больше интенсивность R – излучения, тем больше зерен будут иметь скрытое изображение и тем сильнее будет почернение фотопленки.Используется для контроля доз облучения на предприятиях атомной промышленности, используется, как индивидуальный фотографический дозиметр.
§ Биологический способ - состоит в выявлении реакций, которые вызывают рентгеновские лучи на коже человека и других животных и биологических объектах.
II. Рентгеновская трубка, её устройство и принцип работы.(30слайд)
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 ÷10-7мм. рт. ст.
К двум электродам «К » (катоду) и «А » (аноду) приложено высокое напряжение(1-500 кВ).(31 слайд)
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 450для 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 Ек 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.