Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!

Svi znamo da se X-zrake široko koriste u medicinskoj dijagnostici. Tko od nas nije napravio rendgensku snimku? Ali malo ljudi je čulo za korištenje ovog zračenja od strane umjetnika. Mnogi svjetski poznati fotografi, uz tradicionalnu fotografiju, eksperimentirali su i eksperimentiraju s rendgenskom fotografijom. Primjer su radiogrami boja koje je izradio Albert Richards, predstavljeni na internetskoj izložbi posvećenoj povijesti luminescentne fotografije.

Koje druge manje poznate upotrebe X-zraka postoje? Odgovor ćete pronaći u ovom članku.

Uvod

Zračenje koje se danas zove X-zrake otkrio je njemački fizičar Wilhelm Conrad Roentgen 1895. godine. Ovo otkriće i kasnije istraživanje promijenilo je naš pogled na svijet. Pridonio je razvoju medicine, mineralogije, znanosti o materijalima i astrofizike.

X-zrake su vrsta elektromagnetskog zračenja i stoga imaju istu prirodu kao vidljiva svjetlost. Međutim, razlikuje se od svjetlosti po mnogo većoj energiji fotona i kraćoj valnoj duljini.

Upotreba x-zraka u medicini

Mnoge primjene rendgenskog zračenja koriste njegovo posebno svojstvo - rendgensko zračenje je prodorno. Apsorpcija zračenja pri prolasku kroz tvar ovisi o kemijskom sastavu - tvari koje se sastoje od atoma s velikim masenim brojem (na primjer, olovo) apsorbiraju zračenje jače od materijala koji sadrže lake atome (na primjer, voda).

U medicini je otkriće rendgenskih zraka revolucioniralo dijagnostiku. Po prvi put je liječnik uspio vidjeti unutarnju strukturu ljudskog tijela, a da ga nije oštetio. X-zrake se izrađuju izlaganjem odabranog dijela tijela snopu zračenja, koje zatim potamni film. Rendgenski snimak pokazuje razlike u nijansama pojedinih tkiva i organa. Meka tkiva, koja sadrže uglavnom vodu, prozirnija su za zračenje od kostiju, koje sadrže više kalcija.

Međutim, treba imati na umu da, iako su rendgenske zrake izvrstan dijagnostički alat, one također mogu biti opasne za zdravlje ako se predoziraju. To je zato što su X-zrake ionizirajuće zračenje. Fotoni zračenja mogu otkinuti elektrone iz atoma, koji prolazeći kroz materiju ioniziraju druge atome. Zbog toga su rendgenske zrake štetne - ionizacija uništava stanice i tkiva organizama.

Dakle, trebamo li se bojati rendgenskih zraka? Ako pregled odredi liječnik, možemo biti sigurni u njegovu sigurnost.Proizvodi se sve sigurnija rendgenska oprema koja zahtijeva sve manju dozu zračenja. Na primjer, tijekom rendgenske snimke prsnog koša primamo dozu zračenja koja je jednaka 1/120 godišnje doze primljene iz prirodnih izvora. Ovo je jednako tri dana boravka na otvorenom.

Nedavno je razvijena preciznija dijagnostička metoda pomoću rendgenskih zraka - kompjutorizirana tomografija. To vam omogućuje da vidite unutrašnjost ispitivanog ljudskog tijela u presjeku.

Pojednostavljeni dijagram CT skenera prikazan je na sl. 1. Pacijent je okružen prstenom detektora rendgenskih zraka. Broj detektora može doseći nekoliko tisuća.

Riža. 1. Pojednostavljeni dijagram CT skenera

Unutar fiksnog detektorskog sustava, X-zraka se kreće u krug, emitirajući X-zrake, koje bilježe detektori smješteni na suprotnoj strani.Zračenje koje apsorbiraju unutarnji organi pacijenta oblikuje niz slika viđenih iz različitih kutova. Registrirana serija rendgenskih snimaka obrađuje se računalnim programom koji vrši prostornu rekonstrukciju elemenata koji apsorbiraju zračenje, odnosno unutarnjih organa pacijenta. Na sl. 2 prikazuje izgled tomografa i primjer slike rekonstruirane pomoću računalnog tomografa.

Riža. 2. Lijevo - CT skener. Desno - slike dobivene CT skenerom

U medicini se X-zrake također koriste u terapiji raka. Ionizirajuće zračenje uništava tumorske stanice učinkovitije od normalnih stanica. Nakon serije zračenja, tumor se smanjuje i nestaje. Naravno, radioterapija zahtijeva točnu lokalizaciju tumora i planiranje doze zračenja. Za to je korisno koristiti kompjutoriziranu tomografiju (Sl.2 - desno).

Primjene X-zraka u zračnim lukama

Prodorna moć X-zraka ne koristi se samo u medicini. Zračne luke opremljene su rendgenskim uređajima za pregled prtljage. Pokretna traka pomiče prtljagu ispred izvora x-zraka. Nakon što se kovčeg rendgenski pregleda, rendgenske se snimke šalju detektorima. Slika sadržaja kovčega prikazuje se na zaslonu računala kako bi je mogli promatrati zaposlenici zračne luke (slika 3.). Na taj način mogu spriječiti unošenje opasnih predmeta u zrakoplov.

Riža. 3. Lijevo - predaja prtljage u berlinskoj zračnoj luci. Desno - rendgenski snimak sadržaja ruksaka

Upotreba X-zraka u otkrivanju grešaka

X-zrake su pronašle primjenu u otkrivanju grešaka. Detekcija grešaka rendgenskim zrakama je nedestruktivno ispitivanje metala za otkrivanje unutarnjih nedostataka materijala kao što su pukotine ili mjehurići.Na primjer, zračenje se koristi za kontrolu zavarivanja cijevi koje se koriste u čeličnim konstrukcijama gdje je čvrstoća važna.

X-zrake provjeravaju nepropusnost i homogenost cijevi. Cijev koja se ispituje omotana je fotografskim filmom, a unutra je postavljen izvor X-zraka. Ako se na filmu pojavi tamnija nijansa, to znači da se mjesto stanjilo i da možda curi. Sličan princip se koristi za ispitivanje spojeva u građevinskim konstrukcijama, posebno u mostovima gdje se javljaju dinamička opterećenja.

Primjene rendgenskih zraka u kemiji i kristalografiji

X-zrake se koriste u znanstvenim istraživanjima u kemiji i kristalografiji. Ova se metoda temelji na registraciji difrakcijskih slika X-zraka koje prolaze kroz kristal. Omogućuje određivanje položaja i međusobne udaljenosti molekula u kristalnoj rešetki, određivanje položaja pojedinačnih atoma, kao i kutova i duljina veza između atoma.

Vrijedi spomenuti i metodu određivanja kemijskog sastava materijala pomoću rendgenske fluorescencije. X-zrake nastaju usporavanjem ubrzanih elektrona u anodi rendgenske cijevi. Osim kontinuiranog spektra emitira se i linijski spektar koji je karakterističan za atome određenog elementa. Kada se materijal koji se proučava stavi na anodu cijevi, dobivaju se spektralne linije koje omogućuju identifikaciju atoma koji čine tvar.

Primjena X-zraka u astronomiji

X-zrake se također koriste u proučavanju svemira. No, apsorbira ih Zemljina atmosfera, što je dobro za nas jer nas atmosfera štiti od njihovog štetnog djelovanja. Međutim, X-zrake dalekih zvijezda i drugih objekata nose informacije o tim objektima koje nisu dostupne ni na koji drugi način.

Prije vremena kada su se astronomska promatranja mogla vršiti samo s površine Zemlje, koristeći vidljivu svjetlost, koja nije zarobljena atmosferom, svemir je izgledao nepromjenjiv i statičan, ispunjen zvijezdama i planetima, nepromijenjen u vremenu .Najsvjetliji objekti bili su Sunce, planeti i obližnje zvijezde.

Razvoj satelitske tehnologije i istraživanje svemira uz pomoć detektora smještenih na satelitima, izvan zemljine atmosfere, potpuno je uništio ovu miroljubivu sliku. Tokovi ultrabrzih čestica izbačenih iz galaktičkih jezgri, kvazari čiji je sjaj jednak ili veći od sjaja naše galaksije, crne rupe u koje pada materija praćena visokoenergetskim zračenjem i drugi dinamički procesi u Svemir je "nastao" .

Za referencu: Kvazar je vrsta aktivne galaksije, izvor kontinuiranog elektromagnetskog zračenja velike snage.

Jedan od satelitskih teleskopa je Chandra X-ray Observatory, pokrenut 1999. godine i nazvan po indijskom astrofizičaru Subramanyanu Chandrasekharu. Ovaj satelit se koristi za proučavanje raznih astronomskih objekata - od najudaljenijih galaksija, zvijezda i tijela Sunčevog sustava - u rendgenskom području s energijom od 0,09 - 10,0 keV.

Chandra X-Ray Observatory nastavlja isporučivati nevjerojatne nove slike. Na lijevoj strani Sl. Na slici 4 vidimo sliku sudara između dva klastera galaksija 380 milijuna svjetlosnih godina od Zemlje 2019. godine, prekrivenu rendgenskim slikama i slikama vidljive svjetlosti. Za usporedbu, desno je prikazana slika snimljena u vidljivom svjetlu. Da imamo samo ovu fotografiju, nikada ne bismo saznali za udarne valove uzrokovane sudarom, prolazeći kroz međuzvjezdani plin i prašinu, koji povećavaju temperaturu i uzrokuju da vrući plin emitira X-zrake.

Riža. 4. Sudar dvaju jata galaksija, vidljiv samo u vidljivom svjetlu (desno) te u rendgenskom i vidljivom svjetlu (lijevo). Plavo označava niže temperature, a crveno više temperature.

Još jedan primjer dobivanja novih informacija je slika Mliječne staze, odnosno naše Galaksije, fotografirana u području vidljivog svjetla i rendgenskim zrakama (slika 5.). Rendgen prikazuje jake izvore zračenja koji nisu vidljivi u vidljivom svjetlu.

Riža. 5. Slika Mliječne staze, fotografirana u rasponu vidljivog svjetla (gore) i X-zraka (dolje).

Reference

    Wyman, Thomas (2005). "Fernando Sanford i otkriće X-zraka" . "Imprint" od suradnika knjižnica Sveučilišta Stanford: 5-15.
  1. Hrabak, M .; Padovan, R. S.; Kralik, M.; Ozretić D.; Potocki, K. (srpanj 2008). "Nikola Tesla i otkriće X-zraka"
  2. Bushberg, Jerrold T .; Seibert, J. Anthony; Leidholdt, Edwin M.; Boone, John M. (2002). Osnove fizike medicinske slike. Lippincott Williams i Wilkins.

Pomozite razvoju web mjesta, dijelite članak s prijateljima!

Kategorija:

Zgrada