एक्स-रे उच्च-ऊर्जा विद्युत चुम्बकीय विकिरण का एक प्रकार है। यह दवा की विभिन्न शाखाओं में सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है।
एक्स-रे विद्युत चुम्बकीय तरंगें हैं जिनकी फोटॉन ऊर्जा पैमाने पर होती है विद्युतचुम्बकीय तरंगेंपराबैंगनी विकिरण और गामा विकिरण (~10 eV से ~1 MeV) के बीच स्थित है, जो ~10^3 से ~10^-2 एंगस्ट्रॉम (~10^−7 से ~10^−12 m) तक की तरंग दैर्ध्य से मेल खाती है। यही है, यह अतुलनीय रूप से कठिन विकिरण है दृश्य प्रकाश, जो इस पैमाने पर पराबैंगनी और अवरक्त ("थर्मल") किरणों के बीच होता है।
एक्स-रे और गामा विकिरण के बीच की सीमा को सशर्त रूप से प्रतिष्ठित किया जाता है: उनकी सीमाएं प्रतिच्छेद करती हैं, गामा किरणों में 1 केवी की ऊर्जा हो सकती है। वे उत्पत्ति में भिन्न हैं: गामा किरणें होने वाली प्रक्रियाओं के दौरान उत्सर्जित होती हैं परमाणु नाभिक, जबकि एक्स-रे - इलेक्ट्रॉनों से जुड़ी प्रक्रियाओं के दौरान (दोनों मुक्त और in .) इलेक्ट्रॉनिक गोलेपरमाणु)। उसी समय, फोटॉन से ही यह स्थापित करना असंभव है कि यह किस प्रक्रिया के दौरान उत्पन्न हुआ, अर्थात एक्स-रे और गामा श्रेणियों में विभाजन काफी हद तक मनमाना है।
एक्स-रे रेंज को "सॉफ्ट एक्स-रे" और "हार्ड" में विभाजित किया गया है। उनके बीच की सीमा 2 एंगस्ट्रॉम और 6 केवी ऊर्जा के तरंग दैर्ध्य स्तर पर स्थित है।
जनक एक्स-रे विकिरणएक ट्यूब है जिसमें एक वैक्यूम बनाया जाता है। इलेक्ट्रोड हैं - एक कैथोड, जिस पर एक ऋणात्मक आवेश लगाया जाता है, और एक धनात्मक आवेशित एनोड। उनके बीच वोल्टेज दसियों से सैकड़ों किलोवोल्ट है। एक्स-रे फोटॉन की पीढ़ी तब होती है जब इलेक्ट्रॉन कैथोड से "ब्रेक" करते हैं और उच्च गति पर एनोड की सतह में दुर्घटनाग्रस्त हो जाते हैं। परिणामी एक्स-रे विकिरण को "ब्रेम्सस्ट्राहलंग" कहा जाता है, इसके फोटॉनों में विभिन्न तरंग दैर्ध्य होते हैं।
उसी समय, विशेषता स्पेक्ट्रम के फोटॉन उत्पन्न होते हैं। एनोड पदार्थ के परमाणुओं में इलेक्ट्रॉनों का एक हिस्सा उत्तेजित होता है, अर्थात यह उच्च कक्षाओं में जाता है, और फिर एक निश्चित तरंग दैर्ध्य के फोटॉन का उत्सर्जन करते हुए अपनी सामान्य स्थिति में लौट आता है। दोनों प्रकार के एक्स-रे एक मानक जनरेटर में निर्मित होते हैं।
डिस्कवरी इतिहास
8 नवंबर, 1895 को, जर्मन वैज्ञानिक विल्हेम कॉनराड रोएंटजेन ने पाया कि "कैथोड किरणों" के प्रभाव में कुछ पदार्थ, यानी कैथोड रे ट्यूब द्वारा उत्पन्न इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह चमकने लगता है। उन्होंने इस घटना को कुछ एक्स-रे के प्रभाव से समझाया - इसलिए ("एक्स-रे") इस विकिरण को अब कई भाषाओं में कहा जाता है। बाद में वी.के. रोएंटजेन ने अपने द्वारा खोजी गई घटना का अध्ययन किया। 22 दिसंबर, 1895 को उन्होंने वुर्जबर्ग विश्वविद्यालय में इस विषय पर व्याख्यान दिया।
बाद में पता चला कि एक्स-रे विकिरण पहले देखा गया था, लेकिन तब इससे जुड़ी घटनाओं को नहीं दिया गया था काफी महत्व की. कैथोड रे ट्यूब का आविष्कार बहुत पहले हो गया था, लेकिन इससे पहले वी.के. एक्स-रे, उसके पास फोटोग्राफिक प्लेट आदि के काले पड़ने पर किसी ने ज्यादा ध्यान नहीं दिया। घटना विकिरण के भेदन से उत्पन्न खतरा भी अज्ञात था।
प्रकार और शरीर पर उनका प्रभाव
"एक्स-रे" मर्मज्ञ विकिरण का सबसे हल्का प्रकार है। नरम एक्स-रे के लिए ओवरएक्सपोजर पराबैंगनी एक्सपोजर के समान है, लेकिन अधिक गंभीर रूप में। त्वचा पर जलन हो जाती है, लेकिन घाव गहरा होता है, और यह बहुत धीरे-धीरे ठीक हो जाता है।
हार्ड एक्स-रे एक पूर्ण आयनीकृत विकिरण है जो विकिरण बीमारी का कारण बन सकता है। एक्स-रे क्वांटा प्रोटीन अणुओं को तोड़ सकता है जो मानव शरीर के ऊतकों को बनाते हैं, साथ ही साथ जीनोम के डीएनए अणु भी। लेकिन अगर एक्स-रे क्वांटम पानी के अणु को तोड़ता है, तो इससे कोई फर्क नहीं पड़ता: रासायनिक रूप से सक्रिय मुक्त कण एच और ओएच बनते हैं, जो स्वयं प्रोटीन और डीएनए पर कार्य करने में सक्षम होते हैं। विकिरण बीमारी अधिक गंभीर रूप में आगे बढ़ती है, जितना अधिक हेमटोपोइएटिक अंग प्रभावित होते हैं।
एक्स-रे में उत्परिवर्तजन और कार्सिनोजेनिक गतिविधि होती है। इसका मतलब यह है कि विकिरण के दौरान कोशिकाओं में सहज उत्परिवर्तन की संभावना बढ़ जाती है, और कभी-कभी स्वस्थ कोशिकाएं कैंसर में बदल सकती हैं। घातक ट्यूमर की संभावना में वृद्धि एक्स-रे सहित किसी भी जोखिम का एक मानक परिणाम है। एक्स-रे सबसे कम खतरनाक प्रकार के मर्मज्ञ विकिरण हैं, लेकिन फिर भी वे खतरनाक हो सकते हैं।
एक्स-रे विकिरण: अनुप्रयोग और यह कैसे काम करता है
एक्स-रे विकिरण का उपयोग दवा के साथ-साथ मानव गतिविधि के अन्य क्षेत्रों में भी किया जाता है।
फ्लोरोस्कोपी और कंप्यूटेड टोमोग्राफी
एक्स-रे का सबसे आम उपयोग फ्लोरोस्कोपी है। मानव शरीर का "ट्रांसिल्युमिनेशन" आपको दोनों हड्डियों (वे सबसे स्पष्ट रूप से दिखाई देने वाली) और आंतरिक अंगों की छवियों की एक विस्तृत छवि प्राप्त करने की अनुमति देता है।
एक्स-रे में शरीर के ऊतकों की विभिन्न पारदर्शिता उनकी रासायनिक संरचना से जुड़ी होती है। हड्डियों की संरचना की विशेषता यह है कि उनमें बहुत अधिक कैल्शियम और फास्फोरस होता है। अन्य ऊतक मुख्य रूप से कार्बन, हाइड्रोजन, ऑक्सीजन और नाइट्रोजन से बने होते हैं। फॉस्फोरस परमाणु ऑक्सीजन परमाणु से लगभग दोगुना भारी होता है, और कैल्शियम परमाणु 2.5 गुना (कार्बन, नाइट्रोजन और हाइड्रोजन ऑक्सीजन से भी हल्का होता है)। इस संबंध में, हड्डियों में एक्स-रे फोटॉन का अवशोषण बहुत अधिक होता है।
द्वि-आयामी "चित्रों" के अलावा, रेडियोग्राफी किसी अंग की त्रि-आयामी छवि बनाना संभव बनाती है: इस प्रकार की रेडियोग्राफी को कंप्यूटेड टोमोग्राफी कहा जाता है। इन उद्देश्यों के लिए, नरम एक्स-रे का उपयोग किया जाता है। एकल छवि में प्राप्त एक्सपोज़र की मात्रा छोटी है: यह लगभग 10 किमी की ऊँचाई पर एक हवाई जहाज में 2 घंटे की उड़ान के दौरान प्राप्त एक्सपोज़र के बराबर है।
एक्स-रे दोष का पता लगाने से आप उत्पादों में छोटे आंतरिक दोषों का पता लगा सकते हैं। इसके लिए कठोर एक्स-रे का उपयोग किया जाता है, क्योंकि कई सामग्री (उदाहरण के लिए धातु) अपने घटक पदार्थ के उच्च परमाणु द्रव्यमान के कारण खराब "पारभासी" होती हैं।
एक्स-रे विवर्तन और एक्स-रे प्रतिदीप्ति विश्लेषण
पर एक्स-रेगुण व्यक्तिगत परमाणुओं की विस्तार से जांच करने के लिए उनका उपयोग करने की अनुमति देते हैं। एक्स-रे विवर्तन विश्लेषणरसायन विज्ञान (जैव रसायन सहित) और क्रिस्टलोग्राफी में सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है। इसके संचालन का सिद्धांत क्रिस्टल या जटिल अणुओं के परमाणुओं द्वारा एक्स-रे का विवर्तन प्रकीर्णन है। एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण का उपयोग करके, डीएनए अणु की संरचना निर्धारित की गई थी।
एक्स-रे प्रतिदीप्ति विश्लेषण आपको जल्दी से निर्धारित करने की अनुमति देता है रासायनिक संरचनापदार्थ।
रेडियोथेरेपी के कई रूप हैं, लेकिन उन सभी में आयनकारी विकिरण का उपयोग शामिल है। रेडियोथेरेपी को 2 प्रकारों में बांटा गया है: कॉर्पसकुलर और वेव। Corpuscular अल्फा कणों (हीलियम परमाणुओं के नाभिक), बीटा कणों (इलेक्ट्रॉनों), न्यूट्रॉन, प्रोटॉन, भारी आयनों के प्रवाह का उपयोग करता है। तरंग विद्युत चुम्बकीय वर्णक्रम की किरणों का उपयोग करती है - एक्स-रे और गामा।
रेडियोथेरेपी विधियों का उपयोग मुख्य रूप से ऑन्कोलॉजिकल रोगों के उपचार के लिए किया जाता है। तथ्य यह है कि विकिरण मुख्य रूप से सक्रिय रूप से विभाजित कोशिकाओं को प्रभावित करता है, यही वजह है कि हेमटोपोइएटिक अंग इस तरह से पीड़ित होते हैं (उनकी कोशिकाएं लगातार विभाजित होती हैं, अधिक से अधिक नई लाल रक्त कोशिकाओं का उत्पादन करती हैं)। कैंसर कोशिकाएं भी लगातार विभाजित हो रही हैं और स्वस्थ ऊतकों की तुलना में विकिरण के प्रति अधिक संवेदनशील हैं।
विकिरण के एक स्तर का उपयोग किया जाता है जो कैंसर कोशिकाओं की गतिविधि को दबा देता है, जबकि स्वस्थ लोगों को मामूली रूप से प्रभावित करता है। विकिरण के प्रभाव में, यह कोशिकाओं का विनाश नहीं है, बल्कि उनके जीनोम - डीएनए अणुओं को नुकसान होता है। नष्ट जीनोम वाली कोशिका कुछ समय के लिए मौजूद हो सकती है, लेकिन अब विभाजित नहीं हो सकती है, यानी ट्यूमर का विकास रुक जाता है।
विकिरण चिकित्सा रेडियोथेरेपी का सबसे हल्का रूप है। तरंग विकिरण कणिका विकिरण की तुलना में नरम होता है, और एक्स-रे गामा विकिरण की तुलना में नरम होते हैं।
गर्भावस्था के दौरान
गर्भावस्था के दौरान आयनकारी विकिरण का उपयोग करना खतरनाक है। एक्स-रे उत्परिवर्तजन हैं और भ्रूण में असामान्यताएं पैदा कर सकते हैं। एक्स-रे थेरेपी गर्भावस्था के साथ असंगत है: इसका उपयोग केवल तभी किया जा सकता है जब गर्भपात करने का निर्णय लिया गया हो। फ्लोरोस्कोपी पर प्रतिबंध नरम हैं, लेकिन पहले महीनों में यह भी सख्त वर्जित है।
आपात स्थिति में, एक्स-रे परीक्षा को चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है। लेकिन पहली तिमाही में वे इससे बचने की भी कोशिश करते हैं (यह विधि हाल ही में सामने आई है, और निश्चित रूप से हानिकारक परिणामों की अनुपस्थिति के बारे में बात करने के लिए)।
कम से कम 1 mSv (पुरानी इकाइयों में - 100 mR) की कुल खुराक के संपर्क में आने पर एक स्पष्ट खतरा उत्पन्न होता है। एक साधारण एक्स-रे (उदाहरण के लिए, जब फ्लोरोग्राफी से गुजरना) के साथ, रोगी को लगभग 50 गुना कम प्राप्त होता है। एक बार में ऐसी खुराक प्राप्त करने के लिए, आपको एक विस्तृत गणना टोमोग्राफी से गुजरना होगा।
यही है, गर्भावस्था के प्रारंभिक चरण में 1-2 गुना "एक्स-रे" का मात्र तथ्य गंभीर परिणामों से खतरा नहीं है (लेकिन इसे जोखिम में नहीं डालना बेहतर है)।
इससे उपचार
एक्स-रे का उपयोग मुख्य रूप से घातक ट्यूमर के खिलाफ लड़ाई में किया जाता है। यह विधि अच्छी है क्योंकि यह अत्यधिक प्रभावी है: यह ट्यूमर को मार देती है। यह खराब है क्योंकि स्वस्थ ऊतक ज्यादा बेहतर नहीं होते हैं, इसके कई दुष्प्रभाव होते हैं। हेमटोपोइजिस के अंग विशेष जोखिम में हैं।
व्यवहार में, स्वस्थ ऊतकों पर एक्स-रे के प्रभाव को कम करने के लिए विभिन्न विधियों का उपयोग किया जाता है। बीम को एक कोण पर इस तरह से निर्देशित किया जाता है कि उनके चौराहे के क्षेत्र में एक ट्यूमर दिखाई देता है (इस वजह से, ऊर्जा का मुख्य अवशोषण वहीं होता है)। कभी-कभी प्रक्रिया गति में की जाती है: रोगी का शरीर ट्यूमर से गुजरने वाली धुरी के चारों ओर विकिरण स्रोत के सापेक्ष घूमता है। इसी समय, स्वस्थ ऊतक केवल कभी-कभी विकिरण क्षेत्र में होते हैं, और बीमार - हर समय।
एक्स-रे का उपयोग कुछ आर्थ्रोसिस और इसी तरह की बीमारियों के साथ-साथ त्वचा रोगों के उपचार में किया जाता है। इस मामले में, दर्द सिंड्रोम 50-90% तक कम हो जाता है। चूंकि इस मामले में विकिरण का उपयोग नरम होता है, इसलिए ट्यूमर के उपचार में होने वाले समान दुष्प्रभाव नहीं देखे जाते हैं।
1. महान मर्मज्ञ और आयनीकरण क्षमता।
2. विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों द्वारा विक्षेपित नहीं।
3. उनके पास एक फोटोकैमिकल प्रभाव है।
4. पदार्थों की चमक का कारण।
5. दृश्य विकिरण की तरह परावर्तन, अपवर्तन और विवर्तन।
6. जीवित कोशिकाओं पर जैविक प्रभाव पड़ता है।
1. पदार्थ के साथ बातचीत
एक्स-रे की तरंग दैर्ध्य परमाणुओं के आकार के बराबर होती है, इसलिए ऐसी कोई सामग्री नहीं है जिसका उपयोग एक्स-रे लेंस बनाने के लिए किया जा सके। इसके अलावा, जब एक्स-रे सतह के लंबवत होते हैं, तो वे लगभग परावर्तित नहीं होते हैं। इसके बावजूद, एक्स-रे प्रकाशिकी में, एक्स-रे के लिए ऑप्टिकल तत्वों के निर्माण के तरीके खोजे गए हैं। विशेष रूप से, यह पता चला कि हीरा उन्हें अच्छी तरह से दर्शाता है।
एक्स-रे पदार्थ में प्रवेश कर सकते हैं, और विभिन्न पदार्थउन्हें अलग तरह से अवशोषित करें। एक्स-रे फोटोग्राफी में एक्स-रे का अवशोषण उनकी सबसे महत्वपूर्ण संपत्ति है। एक्स-रे की तीव्रता अवशोषित परत में यात्रा किए गए पथ के आधार पर तेजी से घट जाती है (I = I0e-kd, जहां d परत की मोटाई है, गुणांक k Z³λ³ के समानुपाती है, Z है परमाणु क्रमांकतत्व, तरंग दैर्ध्य है)।
अवशोषण फोटोअवशोषण (फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव) और कॉम्पटन बिखरने के परिणामस्वरूप होता है:
Photoabsorption को एक फोटॉन द्वारा एक परमाणु के खोल से एक इलेक्ट्रॉन को बाहर निकालने की प्रक्रिया के रूप में समझा जाता है, जिसके लिए आवश्यक है कि फोटॉन ऊर्जा एक निश्चित न्यूनतम मान से अधिक हो। यदि हम फोटॉन की ऊर्जा के आधार पर अवशोषण के कार्य की संभावना पर विचार करते हैं, तो जब एक निश्चित ऊर्जा तक पहुंच जाती है, तो यह (प्रायिकता) अपने अधिकतम मूल्य तक तेजी से बढ़ जाती है। उच्च ऊर्जाओं के लिए, संभावना लगातार घटती जाती है। इस निर्भरता के कारण, यह कहा जाता है कि एक अवशोषण सीमा होती है। अवशोषण के कार्य के दौरान खटखटाए गए इलेक्ट्रॉन का स्थान दूसरे इलेक्ट्रॉन द्वारा कब्जा कर लिया जाता है, जबकि कम फोटॉन ऊर्जा के साथ विकिरण उत्सर्जित होता है, तथाकथित। प्रतिदीप्ति प्रक्रिया।
एक एक्स-रे फोटॉन न केवल बाध्य इलेक्ट्रॉनों के साथ, बल्कि मुक्त और कमजोर रूप से बंधे इलेक्ट्रॉनों के साथ भी बातचीत कर सकता है। इलेक्ट्रॉनों पर फोटॉन का प्रकीर्णन होता है - तथाकथित। कॉम्पटन स्कैटेरिंग। प्रकीर्णन कोण के आधार पर, एक फोटॉन की तरंग दैर्ध्य एक निश्चित मात्रा में बढ़ जाती है और तदनुसार, ऊर्जा घट जाती है। फोटोअवशोषण की तुलना में कॉम्पटन प्रकीर्णन, उच्च फोटॉन ऊर्जाओं पर प्रमुख हो जाता है।
इन प्रक्रियाओं के अलावा, अवशोषण की एक और मौलिक संभावना है - इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जोड़े की उपस्थिति के कारण। हालाँकि, इसके लिए 1.022 MeV से अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जो उपरोक्त एक्स-रे उत्सर्जन सीमा के बाहर स्थित है (<250 кэВ). Однако при другом подходе, когда "ренгеновским" называется излучение, возникшее при взаимодействии электрона и ядра или только электронов, такой процесс имеет место быть. Кроме того, очень жесткое рентгеновское излучение с энергией кванта более 1 МэВ, способно вызвать Ядерный фотоэффект.
[संपादन करना]
2. जैविक प्रभाव
एक्स-रे आयनीकरण कर रहे हैं। यह जीवित जीवों के ऊतकों को प्रभावित करता है और विकिरण बीमारी, विकिरण जलन और घातक ट्यूमर का कारण बन सकता है। इस कारण से, एक्स-रे के साथ काम करते समय सुरक्षात्मक उपाय किए जाने चाहिए। यह माना जाता है कि क्षति विकिरण की अवशोषित खुराक के सीधे आनुपातिक है। एक्स-रे विकिरण एक उत्परिवर्तजन कारक है।
[संपादन करना]
3. पंजीकरण
चमक प्रभाव। एक्स-रे से कुछ पदार्थ चमक सकते हैं (प्रतिदीप्ति)। इस आशय का उपयोग फ्लोरोस्कोपी (फ्लोरोसेंट स्क्रीन पर एक छवि का अवलोकन) और एक्स-रे फोटोग्राफी (रेडियोग्राफी) के दौरान चिकित्सा निदान में किया जाता है। मेडिकल फोटोग्राफिक फिल्मों का उपयोग आमतौर पर गहन स्क्रीन के संयोजन में किया जाता है, जिसमें एक्स-रे फॉस्फोर शामिल होते हैं, जो एक्स-रे की क्रिया के तहत चमकते हैं और प्रकाश-संवेदनशील फोटोग्राफिक इमल्शन को रोशन करते हैं। आदमकद प्रतिबिम्ब प्राप्त करने की विधि को रेडियोग्राफी कहते हैं। फ्लोरोग्राफी के साथ, छवि को कम पैमाने पर प्राप्त किया जाता है। एक ल्यूमिनसेंट पदार्थ (स्किन्टिलेटर) को वैकल्पिक रूप से एक इलेक्ट्रॉनिक लाइट डिटेक्टर (फोटोमल्टीप्लायर ट्यूब, फोटोडायोड, आदि) से जोड़ा जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप डिवाइस को एक जगमगाहट डिटेक्टर कहा जाता है। यह आपको व्यक्तिगत फोटॉनों को पंजीकृत करने और उनकी ऊर्जा को मापने की अनुमति देता है, क्योंकि एक जगमगाहट फ्लैश की ऊर्जा अवशोषित फोटॉन की ऊर्जा के समानुपाती होती है।
फोटोग्राफिक प्रभाव। एक्स-रे, साथ ही साधारण प्रकाश, फोटोग्राफिक इमल्शन को सीधे रोशन करने में सक्षम हैं। हालांकि, फ्लोरोसेंट परत के बिना, इसके लिए 30-100 गुना एक्सपोजर (यानी खुराक) की आवश्यकता होती है। इस विधि (स्क्रीनलेस रेडियोग्राफी के रूप में जाना जाता है) में तेज छवियों का लाभ होता है।
अर्धचालक डिटेक्टरों में, एक्स-रे ब्लॉकिंग दिशा में जुड़े डायोड के पी-एन जंक्शन में इलेक्ट्रॉन-छेद जोड़े उत्पन्न करते हैं। इस मामले में, एक छोटा करंट प्रवाहित होता है, जिसका आयाम एक्स-रे विकिरण की ऊर्जा और तीव्रता के समानुपाती होता है। स्पंदित मोड में, अलग-अलग एक्स-रे फोटॉन को पंजीकृत करना और उनकी ऊर्जा को मापना संभव है।
अलग-अलग एक्स-रे फोटॉन को आयनकारी विकिरण (गीजर काउंटर, आनुपातिक कक्ष, आदि) के गैस से भरे डिटेक्टरों का उपयोग करके पंजीकृत किया जा सकता है।
आवेदन पत्र
एक्स-रे की मदद से, मानव शरीर को "प्रबुद्ध" करना संभव है, जिसके परिणामस्वरूप हड्डियों की और आधुनिक उपकरणों में, आंतरिक अंगों की छवि प्राप्त करना संभव है (एक्स-रे भी देखें) . यह इस तथ्य का उपयोग करता है कि मुख्य रूप से हड्डियों में निहित तत्व कैल्शियम (जेड = 20) की परमाणु संख्या नरम ऊतकों को बनाने वाले तत्वों की परमाणु संख्या से बहुत अधिक होती है, अर्थात् हाइड्रोजन (जेड = 1), कार्बन (जेड = 6 ), नाइट्रोजन (Z=7), ऑक्सीजन (Z=8)। अध्ययन के तहत वस्तु का द्वि-आयामी प्रक्षेपण देने वाले पारंपरिक उपकरणों के अलावा, गणना किए गए टोमोग्राफ हैं जो आपको आंतरिक अंगों की त्रि-आयामी छवि प्राप्त करने की अनुमति देते हैं।
एक्स-रे का उपयोग करके उत्पादों (रेल, वेल्ड, आदि) में दोषों का पता लगाने को एक्स-रे दोष का पता लगाना कहा जाता है।
सामग्री विज्ञान, क्रिस्टलोग्राफी, रसायन विज्ञान और जैव रसायन में, एक्स-रे विवर्तन बिखरने (एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण) का उपयोग करके परमाणु स्तर पर पदार्थों की संरचना को स्पष्ट करने के लिए एक्स-रे का उपयोग किया जाता है। एक प्रसिद्ध उदाहरण डीएनए की संरचना का निर्धारण है।
इसके अलावा, किसी पदार्थ की रासायनिक संरचना को निर्धारित करने के लिए एक्स-रे का उपयोग किया जा सकता है। एक इलेक्ट्रॉन बीम माइक्रोप्रोब (या एक इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप में) में, विश्लेषण किया गया पदार्थ इलेक्ट्रॉनों से विकिरणित होता है, जबकि परमाणु आयनित होते हैं और विशेषता एक्स-रे विकिरण उत्सर्जित करते हैं। इलेक्ट्रॉनों के बजाय एक्स-रे का उपयोग किया जा सकता है। इस विश्लेषणात्मक विधि को एक्स-रे प्रतिदीप्ति विश्लेषण कहा जाता है।
हवाई अड्डों पर, एक्स-रे टेलीविजन इंट्रोस्कोप सक्रिय रूप से उपयोग किए जाते हैं, जो मॉनिटर स्क्रीन पर खतरनाक वस्तुओं का नेत्रहीन पता लगाने के लिए हाथ के सामान और सामान की सामग्री को देखने की अनुमति देते हैं।
एक्स-रे थेरेपी विकिरण चिकित्सा का एक खंड है जो 20-60 केवी के एक्स-रे ट्यूब वोल्टेज और 3-7 सेमी (छोटी) की त्वचा-फोकल दूरी पर उत्पन्न एक्स-रे के चिकित्सीय उपयोग के सिद्धांत और व्यवहार को कवर करता है। -रेंज रेडियोथेरेपी) या 180-400 केवी के वोल्टेज पर और त्वचा-फोकल दूरी 30-150 सेमी (रिमोट रेडियोथेरेपी)।
एक्स-रे थेरेपी मुख्य रूप से सतही रूप से स्थित ट्यूमर और कुछ अन्य बीमारियों के साथ की जाती है, जिसमें त्वचा रोग (बुक्का की अल्ट्रासॉफ्ट एक्स-रे) शामिल हैं।
[संपादन करना]
प्राकृतिक एक्स-रे
पृथ्वी पर, एक्स-रे रेंज में विद्युत चुम्बकीय विकिरण रेडियोधर्मी क्षय के दौरान होने वाले विकिरण द्वारा परमाणुओं के आयनीकरण के परिणामस्वरूप बनता है, जो परमाणु प्रतिक्रियाओं के दौरान होने वाले गामा विकिरण के कॉम्पटन प्रभाव के परिणामस्वरूप और ब्रह्मांडीय विकिरण द्वारा भी होता है। रेडियोधर्मी क्षय भी एक्स-रे क्वांटा के प्रत्यक्ष उत्सर्जन की ओर जाता है यदि यह क्षयकारी परमाणु के इलेक्ट्रॉन खोल की पुनर्व्यवस्था का कारण बनता है (उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रॉन कैप्चर के दौरान)। अन्य खगोलीय पिंडों पर होने वाला एक्स-रे विकिरण पृथ्वी की सतह तक नहीं पहुंचता है, क्योंकि यह पूरी तरह से वायुमंडल द्वारा अवशोषित होता है। चंद्रा और एक्सएमएम-न्यूटन जैसे उपग्रह एक्स-रे दूरबीनों द्वारा इसकी खोज की जा रही है।
रेडियोलॉजी रेडियोलॉजी का एक खंड है जो इस बीमारी से उत्पन्न होने वाले जानवरों और मनुष्यों के शरीर पर एक्स-रे विकिरण के प्रभावों, उनके उपचार और रोकथाम के साथ-साथ एक्स-रे (एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स) का उपयोग करके विभिन्न विकृति के निदान के तरीकों का अध्ययन करता है। . एक विशिष्ट एक्स-रे डायग्नोस्टिक उपकरण में एक बिजली की आपूर्ति (ट्रांसफॉर्मर), एक उच्च-वोल्टेज रेक्टिफायर शामिल होता है जो विद्युत नेटवर्क के प्रत्यावर्ती धारा को प्रत्यक्ष धारा, एक नियंत्रण कक्ष, एक तिपाई और एक एक्स-रे ट्यूब में परिवर्तित करता है।
एक्स-रे एक प्रकार के विद्युत चुम्बकीय दोलन हैं जो एक्स-रे ट्यूब में एनोड पदार्थ के परमाणुओं के साथ टकराव के समय त्वरित इलेक्ट्रॉनों के तेज मंदी के दौरान बनते हैं। वर्तमान में, इस दृष्टिकोण को आम तौर पर स्वीकार किया जाता है कि एक्स-रे, उनकी भौतिक प्रकृति से, एक प्रकार की विकिरण ऊर्जा है, जिसके स्पेक्ट्रम में रेडियो तरंगें, अवरक्त किरणें, दृश्य प्रकाश, पराबैंगनी किरणें और गामा किरणें भी शामिल हैं। रेडियोधर्मी तत्व। एक्स-रे विकिरण को इसके सबसे छोटे कणों - क्वांटा या फोटॉन के संग्रह के रूप में वर्णित किया जा सकता है।
चावल। 1 - मोबाइल एक्स-रे मशीन:
ए - एक्स-रे ट्यूब;
बी - बिजली की आपूर्ति;
बी - समायोज्य तिपाई।
चावल। 2 - एक्स-रे मशीन नियंत्रण कक्ष (यांत्रिक - बाईं ओर और इलेक्ट्रॉनिक - दाईं ओर): ए - जोखिम और कठोरता को समायोजित करने के लिए पैनल;
बी - उच्च वोल्टेज आपूर्ति बटन।
चावल। 3 एक विशिष्ट एक्स-रे मशीन का ब्लॉक आरेख है 1 - नेटवर्क;
2 - ऑटोट्रांसफॉर्मर;
3 - स्टेप-अप ट्रांसफार्मर;
4 - एक्स-रे ट्यूब;
5 - एनोड;
6 - कैथोड;
7 - स्टेप-डाउन ट्रांसफार्मर।
एक्स-रे पीढ़ी का तंत्र
एनोड सामग्री के साथ त्वरित इलेक्ट्रॉनों की एक धारा के टकराने के क्षण में एक्स-रे बनते हैं। जब इलेक्ट्रॉन किसी लक्ष्य के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, तो उनकी 99% गतिज ऊर्जा तापीय ऊर्जा में और केवल 1% एक्स-रे में परिवर्तित हो जाती है।
एक एक्स-रे ट्यूब में एक ग्लास कंटेनर होता है जिसमें 2 इलेक्ट्रोड को मिलाया जाता है: एक कैथोड और एक एनोड। कांच के सिलेंडर से हवा को पंप किया जाता है: कैथोड से एनोड तक इलेक्ट्रॉनों की आवाजाही केवल सापेक्ष वैक्यूम (10 -7 -10 -8 मिमी एचजी) की स्थितियों में ही संभव है। कैथोड पर एक फिलामेंट होता है, जो कसकर मुड़ा हुआ टंगस्टन फिलामेंट होता है। जब फिलामेंट पर एक विद्युत प्रवाह लगाया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन होता है, जिसमें इलेक्ट्रॉन सर्पिल से अलग हो जाते हैं और कैथोड के पास एक इलेक्ट्रॉन बादल बनाते हैं। यह बादल कैथोड के फोकसिंग कप पर केंद्रित होता है, जो इलेक्ट्रॉन की गति की दिशा निर्धारित करता है। कप - कैथोड में एक छोटा सा अवसाद। एनोड, बदले में, एक टंगस्टन धातु की प्लेट होती है, जिस पर इलेक्ट्रॉन केंद्रित होते हैं - यह एक्स-रे के गठन की साइट है।
चावल। 4 - एक्स-रे ट्यूब डिवाइस: ए - कैथोड; 
बी - एनोड;
बी - टंगस्टन फिलामेंट;
जी - कैथोड का फोकस कप;
डी - त्वरित इलेक्ट्रॉनों की धारा;
ई - टंगस्टन लक्ष्य;
जी - ग्लास फ्लास्क;
- बेरिलियम से एक खिड़की;
और - गठित एक्स-रे;
के - एल्यूमीनियम फिल्टर।
2 ट्रांसफार्मर इलेक्ट्रॉन ट्यूब से जुड़े होते हैं: स्टेप-डाउन और स्टेप-अप। एक स्टेप-डाउन ट्रांसफार्मर टंगस्टन कॉइल को कम वोल्टेज (5-15 वोल्ट) से गर्म करता है, जिसके परिणामस्वरूप इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन होता है। एक स्टेप-अप, या हाई-वोल्टेज, ट्रांसफॉर्मर सीधे कैथोड और एनोड में जाता है, जिसे 20–140 किलोवोल्ट के वोल्टेज के साथ आपूर्ति की जाती है। दोनों ट्रांसफॉर्मर को एक्स-रे मशीन के हाई-वोल्टेज ब्लॉक में रखा जाता है, जो ट्रांसफॉर्मर ऑयल से भरा होता है, जो ट्रांसफॉर्मर को कूलिंग और उनका विश्वसनीय इंसुलेशन प्रदान करता है।
स्टेप-डाउन ट्रांसफॉर्मर की मदद से एक इलेक्ट्रॉन क्लाउड बनने के बाद, स्टेप-अप ट्रांसफॉर्मर चालू होता है, और हाई-वोल्टेज वोल्टेज इलेक्ट्रिकल सर्किट के दोनों ध्रुवों पर लगाया जाता है: एनोड के लिए एक पॉजिटिव पल्स और एक नेगेटिव कैथोड को पल्स। नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए इलेक्ट्रॉनों को एक नकारात्मक चार्ज कैथोड से खदेड़ दिया जाता है और एक सकारात्मक चार्ज एनोड की ओर जाता है - इस तरह के संभावित अंतर के कारण, गति की एक उच्च गति प्राप्त होती है - 100 हजार किमी / सेकंड। इस गति से, इलेक्ट्रॉन टंगस्टन एनोड प्लेट पर बमबारी करते हैं, जिससे एक विद्युत परिपथ पूरा होता है, जिसके परिणामस्वरूप एक्स-रे और थर्मल ऊर्जा होती है।
एक्स-रे विकिरण को ब्रेम्सस्ट्रालंग और विशेषता में विभाजित किया गया है। ब्रेम्सस्ट्रालंग टंगस्टन फिलामेंट द्वारा उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों की गति में तेज गिरावट के कारण होता है। परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन कोशों की पुनर्व्यवस्था के समय अभिलक्षणिक विकिरण होता है। इन दोनों प्रकारों का निर्माण एक्स-रे ट्यूब में एनोड सामग्री के परमाणुओं के साथ त्वरित इलेक्ट्रॉनों के टकराव के समय होता है। एक्स-रे ट्यूब का उत्सर्जन स्पेक्ट्रम ब्रेम्सस्ट्रालंग और विशेषता एक्स-रे का एक सुपरपोजिशन है।
चावल। 5 - ब्रेम्सस्ट्रालंग एक्स-रे के गठन का सिद्धांत।
चावल। 6 - विशेषता एक्स-रे के गठन का सिद्धांत।
एक्स-रे के मूल गुण
- एक्स-रे दृश्य धारणा के लिए अदृश्य हैं।
- एक्स-रे विकिरण में एक जीवित जीव के अंगों और ऊतकों के साथ-साथ निर्जीव प्रकृति की घनी संरचनाओं के माध्यम से एक महान मर्मज्ञ शक्ति होती है, जो दृश्य प्रकाश किरणों को प्रसारित नहीं करती है।
- एक्स-रे कुछ रासायनिक यौगिकों को चमकने का कारण बनता है, जिसे फ्लोरोसेंस कहा जाता है।
- जिंक और कैडमियम सल्फाइड फ्लोरोसेंट पीला-हरा,
- कैल्शियम टंगस्टेट के क्रिस्टल - बैंगनी-नीला।
विद्युत चुम्बकीय दोलनों का पैमाना
एक्स-रे में एक विशिष्ट तरंग दैर्ध्य और दोलन की आवृत्ति होती है। तरंग दैर्ध्य (λ) और दोलन आवृत्ति (ν) संबंध से संबंधित हैं: = c, जहां c प्रकाश की गति है, जो प्रति सेकंड 300,000 किमी के लिए गोल है। एक्स-रे की ऊर्जा सूत्र ई = एच द्वारा निर्धारित की जाती है, जहां एच प्लैंक स्थिरांक है, एक सार्वभौमिक स्थिरांक 6.626 10 -34 J⋅s के बराबर है। किरणों की तरंगदैर्घ्य (λ) उनकी ऊर्जा (E) से संबंध द्वारा संबंधित है: = 12.4/E.
एक्स-रे विकिरण तरंग दैर्ध्य (तालिका देखें) और क्वांटम ऊर्जा में अन्य प्रकार के विद्युत चुम्बकीय दोलनों से भिन्न होता है। तरंगदैर्घ्य जितना छोटा होगा, उसकी आवृत्ति, ऊर्जा और मर्मज्ञ शक्ति उतनी ही अधिक होगी। एक्स-रे तरंग दैर्ध्य रेंज में है
. एक्स-रे विकिरण की तरंग दैर्ध्य को बदलकर, इसकी मर्मज्ञ शक्ति को नियंत्रित करना संभव है। एक्स-रे में बहुत कम तरंग दैर्ध्य होता है, लेकिन दोलन की उच्च आवृत्ति होती है, इसलिए वे मानव आंखों के लिए अदृश्य हैं। उनकी विशाल ऊर्जा के कारण, क्वांटा में एक उच्च मर्मज्ञ शक्ति होती है, जो मुख्य गुणों में से एक है जो चिकित्सा और अन्य विज्ञानों में एक्स-रे के उपयोग को सुनिश्चित करती है।एक्स-रे विशेषताएं
तीव्रता- एक्स-रे विकिरण की मात्रात्मक विशेषता, जो प्रति यूनिट समय में ट्यूब द्वारा उत्सर्जित किरणों की संख्या द्वारा व्यक्त की जाती है। एक्स-रे की तीव्रता मिलीमीटर में मापी जाती है। एक पारंपरिक गरमागरम दीपक से दृश्य प्रकाश की तीव्रता के साथ इसकी तुलना करते हुए, हम एक सादृश्य बना सकते हैं: उदाहरण के लिए, एक 20-वाट दीपक एक तीव्रता, या शक्ति के साथ चमकेगा, और एक 200-वाट दीपक दूसरे के साथ चमकेगा, जबकि स्वयं प्रकाश की गुणवत्ता (इसका स्पेक्ट्रम) समान है। एक्स-रे विकिरण की तीव्रता वास्तव में इसकी मात्रा है। प्रत्येक इलेक्ट्रॉन एनोड पर एक या अधिक विकिरण क्वांटा बनाता है, इसलिए, वस्तु के संपर्क के दौरान एक्स-रे की मात्रा को एनोड में जाने वाले इलेक्ट्रॉनों की संख्या और टंगस्टन लक्ष्य के परमाणुओं के साथ इलेक्ट्रॉनों की बातचीत की संख्या को बदलकर नियंत्रित किया जाता है। , जो दो तरह से किया जा सकता है:
- स्टेप-डाउन ट्रांसफॉर्मर का उपयोग करके कैथोड सर्पिल के तापदीप्त की डिग्री को बदलकर (उत्सर्जन के दौरान उत्पन्न इलेक्ट्रॉनों की संख्या इस बात पर निर्भर करेगी कि टंगस्टन सर्पिल कितना गर्म है, और विकिरण क्वांटा की संख्या इलेक्ट्रॉनों की संख्या पर निर्भर करेगी);
- स्टेप-अप ट्रांसफार्मर द्वारा आपूर्ति किए गए उच्च वोल्टेज के मूल्य को ट्यूब के ध्रुवों - कैथोड और एनोड में बदलकर (ट्यूब के ध्रुवों पर जितना अधिक वोल्टेज लगाया जाता है, इलेक्ट्रॉनों को उतनी ही अधिक गतिज ऊर्जा प्राप्त होती है, जो , उनकी ऊर्जा के कारण, बदले में एनोड पदार्थ के कई परमाणुओं के साथ बातचीत कर सकते हैं - अंजीर देखें। चावल। 5; कम ऊर्जा वाले इलेक्ट्रॉन कम संख्या में अंतःक्रियाओं में प्रवेश करने में सक्षम होंगे)।
एक्स-रे तीव्रता (एनोड करंट) को एक्सपोज़र (ट्यूब टाइम) से गुणा करके एक्स-रे एक्सपोज़र से मेल खाती है, जिसे mAs (मिलियंप्स प्रति सेकंड) में मापा जाता है। एक्सपोजर एक पैरामीटर है, जो तीव्रता की तरह, एक्स-रे ट्यूब द्वारा उत्सर्जित किरणों की मात्रा को दर्शाता है। अंतर केवल इतना है कि एक्सपोजर ट्यूब के संचालन समय को भी ध्यान में रखता है (उदाहरण के लिए, यदि ट्यूब 0.01 सेकेंड के लिए काम करती है, तो किरणों की संख्या एक होगी, और यदि 0.02 सेकेंड है, तो किरणों की संख्या होगी अलग - दो बार अधिक)। एक्स-रे मशीन के नियंत्रण कक्ष पर रेडियोलॉजिस्ट द्वारा विकिरण जोखिम निर्धारित किया जाता है, जो परीक्षा के प्रकार, अध्ययन के तहत वस्तु के आकार और नैदानिक कार्य पर निर्भर करता है।
कठोरता- एक्स-रे विकिरण की गुणात्मक विशेषता। इसे ट्यूब पर उच्च वोल्टेज द्वारा मापा जाता है - किलोवोल्ट में। एक्स-रे की मर्मज्ञ शक्ति निर्धारित करता है। यह एक स्टेप-अप ट्रांसफॉर्मर द्वारा एक्स-रे ट्यूब को आपूर्ति किए गए उच्च वोल्टेज द्वारा नियंत्रित किया जाता है। ट्यूब के इलेक्ट्रोड पर संभावित अंतर जितना अधिक होता है, इलेक्ट्रॉन कैथोड से उतने ही अधिक बल से पीछे हटते हैं और एनोड की ओर बढ़ते हैं, और एनोड के साथ उनकी टक्कर उतनी ही मजबूत होती है। उनकी टक्कर जितनी मजबूत होगी, परिणामी एक्स-रे विकिरण की तरंग दैर्ध्य उतनी ही कम होगी और इस तरंग की मर्मज्ञ शक्ति (या विकिरण की कठोरता, जो तीव्रता की तरह, नियंत्रण कक्ष पर वोल्टेज पैरामीटर द्वारा नियंत्रित होती है) ट्यूब - किलोवोल्टेज)।
- तरंग दैर्ध्य; 
चावल। 7 - तरंग की ऊर्जा पर तरंग दैर्ध्य की निर्भरता:
ई - तरंग ऊर्जा 
चावल। 8 - एक्स-रे ट्यूब पर वोल्टेज का अनुपात और परिणामी एक्स-रे विकिरण की तरंग दैर्ध्य:
एक्स-रे ट्यूबों का वर्गीकरण
- मिलने का समय निश्चित करने पर
- डायग्नोस्टिक
- चिकित्सीय
- संरचनात्मक विश्लेषण के लिए
- ट्रांसिल्युमिनेशन के लिए
- डिजाइन द्वारा
- फोकस द्वारा
- सिंगल-फोकस (कैथोड पर एक सर्पिल, और एनोड पर एक फोकल स्पॉट)
- बिफोकल (कैथोड पर विभिन्न आकारों के दो सर्पिल, और एनोड पर दो फोकल स्पॉट)
- एनोड के प्रकार से
- स्थिर (स्थिर)
- घूर्णन
एक्स-रे का उपयोग न केवल रेडियोडायग्नोस्टिक उद्देश्यों के लिए किया जाता है, बल्कि चिकित्सीय उद्देश्यों के लिए भी किया जाता है। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, ट्यूमर कोशिकाओं के विकास को दबाने के लिए एक्स-रे विकिरण की क्षमता इसे ऑन्कोलॉजिकल रोगों के विकिरण चिकित्सा में उपयोग करना संभव बनाती है। आवेदन के चिकित्सा क्षेत्र के अलावा, एक्स-रे विकिरण ने इंजीनियरिंग और तकनीकी क्षेत्र, सामग्री विज्ञान, क्रिस्टलोग्राफी, रसायन विज्ञान और जैव रसायन में व्यापक आवेदन पाया है: उदाहरण के लिए, विभिन्न उत्पादों (रेल, वेल्ड) में संरचनात्मक दोषों की पहचान करना संभव है। , आदि) एक्स-रे विकिरण का उपयोग कर। इस तरह के शोध के प्रकार को डिफेक्टोस्कोपी कहा जाता है। और हवाई अड्डों, रेलवे स्टेशनों और अन्य भीड़-भाड़ वाली जगहों पर, सुरक्षा उद्देश्यों के लिए हाथ के सामान और सामान को स्कैन करने के लिए एक्स-रे टेलीविजन इंट्रोस्कोप का सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है।
एनोड के प्रकार के आधार पर, एक्स-रे ट्यूब डिजाइन में भिन्न होते हैं। इस तथ्य के कारण कि इलेक्ट्रॉनों की गतिज ऊर्जा का 99% तापीय ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है, ट्यूब के संचालन के दौरान, एनोड काफी गर्म हो जाता है - संवेदनशील टंगस्टन लक्ष्य अक्सर जल जाता है। एनोड को आधुनिक एक्स-रे ट्यूब में घुमाकर ठंडा किया जाता है। घूर्णन एनोड में एक डिस्क का आकार होता है, जो टंगस्टन लक्ष्य के स्थानीय अति ताप को रोकने के लिए, इसकी पूरी सतह पर समान रूप से गर्मी वितरित करता है।
एक्स-रे ट्यूबों का डिज़ाइन भी फ़ोकस में भिन्न होता है। फोकल स्पॉट - एनोड का वह भाग जिस पर कार्यशील एक्स-रे बीम उत्पन्न होता है। इसे वास्तविक फोकल स्पॉट और प्रभावी फोकल स्पॉट में विभाजित किया गया है ( चावल। 12) एनोड के कोण के कारण, प्रभावी फोकल स्पॉट वास्तविक से छोटा होता है। छवि क्षेत्र के आकार के आधार पर विभिन्न फोकल स्पॉट आकारों का उपयोग किया जाता है। छवि क्षेत्र जितना बड़ा होगा, पूरे छवि क्षेत्र को कवर करने के लिए फोकल स्थान उतना ही चौड़ा होना चाहिए। हालांकि, एक छोटा फोकल स्पॉट बेहतर छवि स्पष्टता पैदा करता है। इसलिए, छोटी छवियों का निर्माण करते समय, एक छोटे फिलामेंट का उपयोग किया जाता है और इलेक्ट्रॉनों को एनोड लक्ष्य के एक छोटे से क्षेत्र में निर्देशित किया जाता है, जिससे एक छोटा फोकल स्पॉट बनता है।
चावल। 9 - एक स्थिर एनोड के साथ एक्स-रे ट्यूब।
चावल। 10 - घूर्णन एनोड के साथ एक्स-रे ट्यूब।
चावल। 11 - घूर्णन एनोड के साथ एक्स-रे ट्यूब डिवाइस।
चावल। 12 एक वास्तविक और प्रभावी फोकल स्पॉट के गठन का आरेख है।
1. Bremsstrahlung और विशेषता एक्स-रे,
बुनियादी गुण और विशेषताएं।
1895 में, जर्मन वैज्ञानिक रोएंटजेन ने पहली बार एक फ्लोरोसेंट स्क्रीन की चमक की खोज की, जो कैथोड के सामने स्थित गैस डिस्चार्ज ट्यूब ग्लास के एक हिस्से से आने वाली आंखों के लिए अदृश्य विकिरण के कारण होती है। इस प्रकार के विकिरण में दृश्य प्रकाश के लिए अभेद्य पदार्थों से गुजरने की क्षमता होती है। रोएंटजेन ने उन्हें एक्स-रे कहा और उन बुनियादी गुणों को स्थापित किया जो उन्हें चिकित्सा सहित विज्ञान और प्रौद्योगिकी की विभिन्न शाखाओं में उपयोग करना संभव बनाते हैं।
एक्स-रे को 80-10 -5 एनएम की तरंग दैर्ध्य के साथ विकिरण कहा जाता है। लॉन्ग-वेव एक्स-रे रेडिएशन शॉर्ट-वेव यूवी रेडिएशन को ओवरलैप करता है, शॉर्ट-वेव लॉन्ग-वेव जी-रेडिएशन के साथ ओवरलैप होता है। चिकित्सा में, 10 से 0.005 एनएम की तरंग दैर्ध्य के साथ एक्स-रे विकिरण का उपयोग किया जाता है, जो 10 2 ईवी से 0.5 मेव की फोटॉन ऊर्जा से मेल खाती है। एक्स-रे विकिरण आंखों के लिए अदृश्य है, इसलिए, इसके साथ सभी अवलोकन फ्लोरोसेंट स्क्रीन या फोटोग्राफिक फिल्मों का उपयोग करके किए जाते हैं, क्योंकि यह एक्स-रे ल्यूमिनेसिसेंस का कारण बनता है और इसका फोटोकैमिकल प्रभाव होता है। यह विशेषता है कि अधिकांश निकाय जो ऑप्टिकल विकिरण के लिए अभेद्य हैं, वे एक्स-रे विकिरण के लिए काफी हद तक पारदर्शी हैं, जिसमें विद्युत चुम्बकीय तरंगों के गुण समान हैं। हालांकि, तरंग दैर्ध्य के छोटे होने के कारण, कुछ गुणों का पता लगाना मुश्किल होता है। इसलिए, विकिरण की तरंग प्रकृति उनकी खोज की तुलना में बहुत बाद में स्थापित हुई थी।
उत्तेजना की विधि के अनुसार, एक्स-रे विकिरण को ब्रेम्सस्ट्रालंग और विशेषता विकिरण में विभाजित किया जाता है।
ब्रेम्सस्ट्रालंग एक्स-रे पदार्थ के परमाणु (नाभिक और इलेक्ट्रॉनों) के विद्युत क्षेत्र द्वारा तेजी से चलने वाले इलेक्ट्रॉनों के मंदी के कारण होते हैं जिसके माध्यम से वे उड़ते हैं। इस विकिरण के तंत्र को इस तथ्य से समझाया जा सकता है कि कोई भी गतिमान आवेश एक धारा है जिसके चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र बनाया जाता है, जिसका प्रेरण (B) इलेक्ट्रॉन की गति पर निर्भर करता है। ब्रेक लगाने पर, चुंबकीय प्रेरण कम हो जाता है और मैक्सवेल के सिद्धांत के अनुसार, एक विद्युत चुम्बकीय तरंग दिखाई देती है।
जब इलेक्ट्रॉनों की गति धीमी हो जाती है, तो ऊर्जा का केवल एक हिस्सा एक्स-रे फोटॉन बनाने में जाता है, दूसरा हिस्सा एनोड को गर्म करने में खर्च होता है। एक फोटॉन की आवृत्ति (तरंग दैर्ध्य) इलेक्ट्रॉन की प्रारंभिक गतिज ऊर्जा और उसके मंदी की तीव्रता पर निर्भर करती है। इसके अलावा, भले ही प्रारंभिक गतिज ऊर्जा समान हो, तो पदार्थ में मंदी की स्थिति अलग होगी, इसलिए, उत्सर्जित फोटॉनों में सबसे विविध ऊर्जा होगी, और परिणामस्वरूप, तरंग दैर्ध्य, यानी। एक्स-रे स्पेक्ट्रम निरंतर होगा। चित्रा 1 विभिन्न वोल्टेज यू 1 . पर ब्रेम्सस्ट्राहलंग स्पेक्ट्रम दिखाता है
.
यदि यू को किलोवोल्ट में व्यक्त किया जाता है और अन्य मात्राओं के बीच के अनुपात को ध्यान में रखा जाता है, तो सूत्र इस तरह दिखता है: l k \u003d 1.24 / U (nm) या l k \u003d 1.24 / U (Å) (1Å \u003d 10 -10 m) )
ऊपर दिए गए ग्राफ़ से, यह स्थापित किया जा सकता है कि तरंग दैर्ध्य l m, जो अधिकतम विकिरण ऊर्जा के लिए जिम्मेदार है, सीमित तरंग दैर्ध्य l k के निरंतर संबंध में है:
.
तरंग दैर्ध्य एक फोटॉन की ऊर्जा की विशेषता है, जिस पर विकिरण की मर्मज्ञ शक्ति निर्भर करती है जब यह पदार्थ के साथ बातचीत करता है।
शॉर्ट-वेवलेंथ एक्स-रे में आमतौर पर एक उच्च मर्मज्ञ शक्ति होती है और इसे हार्ड कहा जाता है, जबकि लंबी-वेवलेंथ एक्स-रे को सॉफ्ट कहा जाता है। जैसा कि उपरोक्त सूत्र से देखा जा सकता है, जिस तरंग दैर्ध्य पर अधिकतम विकिरण ऊर्जा गिरती है, वह ट्यूब के एनोड और कैथोड के बीच वोल्टेज के व्युत्क्रमानुपाती होती है। एक्स-रे ट्यूब के एनोड पर वोल्टेज बढ़ाना, विकिरण की वर्णक्रमीय संरचना को बदलना और इसकी कठोरता को बढ़ाना।
जब फिलामेंट वोल्टेज बदलता है (कैथोड का फिलामेंट तापमान बदलता है), कैथोड द्वारा प्रति यूनिट समय में उत्सर्जित इलेक्ट्रॉनों की संख्या में परिवर्तन होता है, या, तदनुसार, ट्यूब एनोड सर्किट में वर्तमान ताकत। इस मामले में, विकिरण शक्ति वर्तमान की पहली शक्ति के अनुपात में बदल जाती है। विकिरण की वर्णक्रमीय संरचना नहीं बदलेगी।
विकिरण का कुल प्रवाह (शक्ति), तरंग दैर्ध्य पर ऊर्जा का वितरण, और लघु तरंग दैर्ध्य के पक्ष में स्पेक्ट्रम की सीमा भी निम्नलिखित तीन कारकों पर निर्भर करती है: वोल्टेज यू जो इलेक्ट्रॉनों को तेज करता है और एनोड के बीच लगाया जाता है और ट्यूब का कैथोड; विकिरण के निर्माण में शामिल इलेक्ट्रॉनों की संख्या, अर्थात्। ट्यूब फिलामेंट करंट; एनोड सामग्री का परमाणु क्रमांक Z, जिसमें इलेक्ट्रॉन मंदी होती है।
ब्रेम्सस्ट्रालंग फ्लक्स की गणना सूत्र द्वारा की जाती है: , जहां 
,
किसी पदार्थ के परमाणु का Z-क्रमांक (परमाणु क्रमांक)।
एक्स-रे ट्यूब पर वोल्टेज बढ़ाकर, निरंतर ब्रेम्सस्ट्राहलंग विकिरण की पृष्ठभूमि के खिलाफ अलग-अलग लाइनों (लाइन स्पेक्ट्रम) की उपस्थिति को नोटिस कर सकता है, जो कि एक्स-रे विकिरण से मेल खाती है। यह किसी पदार्थ (कोश K, L, M) में परमाणुओं के आंतरिक कोशों के बीच इलेक्ट्रॉनों के संक्रमण के दौरान उत्पन्न होता है। विशेषता विकिरण स्पेक्ट्रम का रेखा चरित्र इस तथ्य के कारण उत्पन्न होता है कि त्वरित इलेक्ट्रॉन परमाणुओं में गहराई से प्रवेश करते हैं और परमाणु के बाहर अपनी आंतरिक परतों से इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकालते हैं। ऊपरी परतों से इलेक्ट्रॉन (चित्र 2) मुक्त स्थानों पर जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप एक्स-रे फोटॉन संक्रमण ऊर्जा स्तरों में अंतर के अनुरूप आवृत्ति के साथ उत्सर्जित होते हैं। विशेषता विकिरण के स्पेक्ट्रम में रेखाएं K, L, M के स्तर पर उच्च स्तर वाले इलेक्ट्रॉनों के संक्रमण के अनुरूप श्रृंखला में संयोजित होती हैं।
बाहरी क्रिया, जिसके परिणामस्वरूप इलेक्ट्रॉन को आंतरिक परतों से बाहर खटखटाया जाता है, पर्याप्त रूप से मजबूत होना चाहिए। ऑप्टिकल स्पेक्ट्रा के विपरीत, विभिन्न परमाणुओं के विशिष्ट एक्स-रे स्पेक्ट्रा एक ही प्रकार के होते हैं। इन स्पेक्ट्रमों की एकरूपता इस तथ्य के कारण है कि विभिन्न परमाणुओं की आंतरिक परतें समान होती हैं और केवल ऊर्जावान रूप से भिन्न होती हैं, क्योंकि जैसे-जैसे तत्व की क्रम संख्या बढ़ती है, नाभिक की ओर से बल प्रभाव बढ़ता है। यह इस तथ्य की ओर जाता है कि विशेषता स्पेक्ट्रा बढ़ते परमाणु चार्ज के साथ उच्च आवृत्तियों की ओर स्थानांतरित हो जाती है। इस संबंध को मोसले के नियम के रूप में जाना जाता है: 
, जहां ए और बी स्थिरांक हैं; तत्व की Z-क्रम संख्या।
एक्स-रे और ऑप्टिकल स्पेक्ट्रा के बीच एक और अंतर है। परमाणु का अभिलक्षणिक स्पेक्ट्रम उस रासायनिक यौगिक पर निर्भर नहीं करता है जिसमें परमाणु शामिल है। इसलिए, उदाहरण के लिए, ऑक्सीजन परमाणु का एक्स-रे स्पेक्ट्रम ओ, ओ 2, एच 2 ओ के लिए समान है, जबकि इन यौगिकों के ऑप्टिकल स्पेक्ट्रा काफी भिन्न हैं। परमाणुओं के एक्स-रे स्पेक्ट्रा की यह विशेषता "विशेषता" नाम के आधार के रूप में कार्य करती है।
विशेषता विकिरण तब होता है जब किसी परमाणु की आंतरिक परतों में मुक्त स्थान होते हैं, भले ही इसके कारण कुछ भी हों। उदाहरण के लिए, यह एक प्रकार के रेडियोधर्मी क्षय के साथ होता है, जिसमें नाभिक द्वारा आंतरिक परत से एक इलेक्ट्रॉन का कब्जा होता है।
2. एक्स-रे ट्यूब और प्रोटोजोआ का उपकरण
एक्स - रे मशीन।
एक्स-रे विकिरण का सबसे आम स्रोत एक एक्स-रे ट्यूब है - एक दो-इलेक्ट्रोड वैक्यूम डिवाइस (चित्र। 3)। यह दो इलेक्ट्रोड - एनोड ए और कैथोड के के साथ एक ग्लास कंटेनर (पी = 10 -6 - 10 -7 मिमी एचजी) है, जिसके बीच एक उच्च वोल्टेज बनाया जाता है। गर्म कैथोड (K) इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करता है। एनोड ए को अक्सर एंटीकैथोड के रूप में जाना जाता है। परिणामी एक्स-रे विकिरण को ट्यूब के अक्ष पर एक कोण पर निर्देशित करने के लिए इसकी एक झुकी हुई सतह होती है। इलेक्ट्रॉनों के प्रभाव से उत्पन्न गर्मी को दूर करने के लिए एनोड अच्छी तापीय चालकता (तांबे) वाली धातु से बना होता है। एनोड के बेवल वाले सिरे पर एक उच्च परमाणु संख्या के साथ दुर्दम्य धातु (टंगस्टन) से बनी एक प्लेट Z होती है, जिसे एनोड मिरर कहा जाता है। कुछ मामलों में, एनोड को विशेष रूप से पानी या तेल से ठंडा किया जाता है। डायग्नोस्टिक ट्यूबों के लिए, एक्स-रे स्रोत की सूक्ष्मता महत्वपूर्ण है, जिसे एनोड के एक स्थान पर इलेक्ट्रॉनों को केंद्रित करके प्राप्त किया जा सकता है। इसलिए, रचनात्मक रूप से, दो विपरीत कार्यों को ध्यान में रखा जाना चाहिए: एक ओर, इलेक्ट्रॉनों को एनोड के एक स्थान पर गिरना चाहिए, दूसरी ओर, अति ताप को रोकने के लिए, विभिन्न भागों में इलेक्ट्रॉनों को वितरित करना वांछनीय है। एनोड। इस कारण से, कुछ एक्स-रे ट्यूब एक घूर्णन एनोड के साथ निर्मित होते हैं।
किसी भी डिजाइन की एक ट्यूब में, एनोड और कैथोड के बीच वोल्टेज द्वारा त्वरित इलेक्ट्रॉन एनोड दर्पण पर गिरते हैं और पदार्थ में गहराई से प्रवेश करते हैं, परमाणुओं के साथ बातचीत करते हैं और परमाणुओं के क्षेत्र से कम हो जाते हैं। यह ब्रेम्सस्ट्रालंग एक्स-रे उत्पन्न करता है। इसके साथ ही bremsstrahlung के साथ, विशेषता विकिरण की एक छोटी मात्रा (कई प्रतिशत) बनती है। केवल 1-2% इलेक्ट्रॉन जो एनोड से टकराते हैं, ब्रेम्सस्ट्रालंग का कारण बनते हैं, और बाकी एक थर्मल प्रभाव का कारण बनते हैं। इलेक्ट्रॉनों की सांद्रता के लिए, कैथोड में एक गाइड कैप होता है। टंगस्टन दर्पण का वह भाग जिस पर मुख्य इलेक्ट्रॉन प्रवाह पड़ता है, नली का फोकस कहलाता है। विकिरण किरण की चौड़ाई उसके क्षेत्र (फोकस तीक्ष्णता) पर निर्भर करती है।
ट्यूब को पावर देने के लिए, दो स्रोतों की आवश्यकता होती है: एनोड सर्किट के लिए एक उच्च वोल्टेज स्रोत और फिलामेंट सर्किट को पावर देने के लिए एक कम वोल्टेज स्रोत (6-8 वी)। दोनों स्रोतों को स्वतंत्र रूप से विनियमित किया जाना चाहिए। एनोड वोल्टेज को बदलकर, एक्स-रे विकिरण की कठोरता को नियंत्रित किया जाता है, और तापदीप्तता को बदलकर, आउटपुट सर्किट की धारा और, तदनुसार, विकिरण शक्ति।
सबसे सरल एक्स-रे मशीन का योजनाबद्ध आरेख चित्र 4 में दिखाया गया है। फिलामेंट को पावर देने के लिए सर्किट में दो हाई वोल्टेज ट्रांसफॉर्मर Tr.1 और Tr.2 हैं। ट्यूब पर उच्च वोल्टेज को ट्रांसफॉर्मर Tr.1 की प्राथमिक वाइंडिंग से जुड़े एक ऑटोट्रांसफॉर्मर Tr.3 द्वारा नियंत्रित किया जाता है। स्विच K ऑटोट्रांसफॉर्मर वाइंडिंग के घुमावों की संख्या को नियंत्रित करता है। इस संबंध में, ट्यूब के एनोड को आपूर्ति किए गए ट्रांसफॉर्मर की सेकेंडरी वाइंडिंग का वोल्टेज भी बदल जाता है, अर्थात। कठोरता समायोज्य है।
ट्यूब के फिलामेंट करंट को रिओस्टेट R द्वारा नियंत्रित किया जाता है, जो ट्रांसफॉर्मर Tr.2 के प्राथमिक सर्किट में शामिल होता है। एनोड सर्किट करंट को मिलीमीटर से मापा जाता है। ट्यूब के इलेक्ट्रोड पर लागू वोल्टेज को kV किलोवोल्टमीटर से मापा जाता है, या एनोड सर्किट में वोल्टेज को स्विच K की स्थिति से आंका जा सकता है। रिओस्टेट द्वारा विनियमित फिलामेंट करंट को एमीटर ए से मापा जाता है। विचाराधीन योजना में, एक्स-रे ट्यूब एक साथ उच्च प्रत्यावर्ती वोल्टेज को ठीक करती है।
यह देखना आसान है कि ऐसी ट्यूब प्रत्यावर्ती धारा के केवल एक आधे चक्र में विकीर्ण होती है। इसलिए, इसकी शक्ति छोटी होगी। विकिरणित शक्ति को बढ़ाने के लिए, कई उपकरण उच्च-वोल्टेज पूर्ण-तरंग एक्स-रे रेक्टिफायर का उपयोग करते हैं। इस उद्देश्य के लिए, 4 विशेष केनोट्रॉन का उपयोग किया जाता है, जो एक ब्रिज सर्किट में जुड़े होते हैं। पुल के एक विकर्ण में एक एक्स-रे ट्यूब शामिल है।
3. पदार्थ के साथ एक्स-रे विकिरण की परस्पर क्रिया
(सुसंगत प्रकीर्णन, असंगत प्रकीर्णन, प्रकाश-विद्युत प्रभाव)।
जब एक्स-रे किसी पिंड पर पड़ते हैं, तो यह उससे कम मात्रा में परावर्तित होता है, लेकिन अधिकतर गहराई में गुजरता है। शरीर के द्रव्यमान में, विकिरण आंशिक रूप से अवशोषित होता है, आंशिक रूप से बिखरा हुआ होता है, और आंशिक रूप से गुजरता है। शरीर से गुजरते हुए, एक्स-रे फोटॉन मुख्य रूप से परमाणुओं के इलेक्ट्रॉनों और पदार्थ के अणुओं के साथ बातचीत करते हैं। एक्स-रे विकिरण का पंजीकरण और उपयोग, साथ ही साथ जैविक वस्तुओं पर इसका प्रभाव, इलेक्ट्रॉनों के साथ एक्स-रे फोटॉन की बातचीत की प्राथमिक प्रक्रियाओं द्वारा निर्धारित किया जाता है। फोटॉन ऊर्जा E और आयनीकरण ऊर्जा AI के अनुपात के आधार पर तीन मुख्य प्रक्रियाएं होती हैं।
एक)सुसंगत बिखराव।
लंबी-तरंग दैर्ध्य एक्स-रे का प्रकीर्णन मुख्य रूप से तरंग दैर्ध्य को बदले बिना होता है, और इसे सुसंगत कहा जाता है। एक फोटॉन की आंतरिक कोश के इलेक्ट्रॉनों के साथ अंतःक्रिया, जो नाभिक से कसकर बंधी होती है, इसकी ऊर्जा को बदले बिना केवल इसकी दिशा बदलती है, और इसलिए तरंगदैर्घ्य (चित्र 5)।
सुसंगत प्रकीर्णन तब होता है जब फोटॉन ऊर्जा आयनन ऊर्जा से कम हो: E = hn<А И. Так как энергия фотона и энергия атома не изменяется, то когерентное рассеяние не вызывает биологического действия. Однако при создании защиты от рентгеновского излучения следует учитывать возможность изменения направления первичного пучка.
बी)असंगत प्रकीर्णन (कॉम्पटन प्रभाव)।
1922 में, ए। कॉम्पटन ने कठोर एक्स-रे के प्रकीर्णन को देखते हुए, घटना बीम की तुलना में बिखरे हुए बीम की मर्मज्ञ शक्ति में कमी की खोज की। बदलती तरंग दैर्ध्य के साथ एक्स-रे के प्रकीर्णन को कॉम्पटन प्रभाव कहा जाता है। यह तब होता है जब किसी भी ऊर्जा का फोटॉन नाभिक से कमजोर रूप से बंधे परमाणुओं के बाहरी कोशों के इलेक्ट्रॉनों के साथ परस्पर क्रिया करता है (चित्र 6)। एक परमाणु से एक इलेक्ट्रॉन अलग हो जाता है (ऐसे इलेक्ट्रॉनों को रिकॉइल इलेक्ट्रॉन कहा जाता है)। फोटान की ऊर्जा कम हो जाती है (तदनुसार तरंगदैर्घ्य बढ़ जाती है), और इसके गति की दिशा भी बदल जाती है। कॉम्पटन प्रभाव तब होता है जब एक्स-रे फोटॉन ऊर्जा आयनीकरण ऊर्जा से अधिक होती है:,। इस मामले में, गतिज ऊर्जा E K के साथ पुनरावृत्ति इलेक्ट्रॉन दिखाई देते हैं। परमाणु और अणु आयन बन जाते हैं। यदि ई के महत्वपूर्ण है, तो इलेक्ट्रॉन पड़ोसी परमाणुओं को टक्कर से आयनित कर सकते हैं, नए (द्वितीयक) इलेक्ट्रॉनों का निर्माण कर सकते हैं।
में)प्रकाश विद्युत प्रभाव।
यदि एक फोटॉन hn की ऊर्जा एक इलेक्ट्रॉन को अलग करने के लिए पर्याप्त है, तो एक परमाणु के साथ बातचीत करते समय, फोटॉन अवशोषित हो जाता है, और इलेक्ट्रॉन इससे अलग हो जाता है। इस घटना को फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव कहा जाता है। परमाणु आयनित होता है (फोटोइनाइजेशन)। इस मामले में, इलेक्ट्रॉन गतिज ऊर्जा प्राप्त करता है और, यदि बाद वाला 
महत्वपूर्ण है, तो यह नए (द्वितीयक) इलेक्ट्रॉनों को बनाने, टक्कर से पड़ोसी परमाणुओं को आयनित कर सकता है। यदि फोटॉन ऊर्जा आयनीकरण के लिए अपर्याप्त है, तो फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव परमाणु या अणु के उत्तेजना में प्रकट हो सकता है। कुछ पदार्थों में, यह दृश्य विकिरण क्षेत्र (एक्स-रे ल्यूमिनेसेंस) में और ऊतकों में, अणुओं और फोटोकैमिकल प्रतिक्रियाओं के सक्रियण के लिए फोटॉन के बाद के उत्सर्जन की ओर जाता है।
फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव 0.5-1 MeV के क्रम की ऊर्जा वाले फोटोन के लिए विशिष्ट है।
ऊपर चर्चा की गई तीन मुख्य अंतःक्रियात्मक प्रक्रियाएं प्राथमिक हैं, वे बाद में माध्यमिक, तृतीयक आदि की ओर ले जाती हैं। घटना जब एक्स-रे विकिरण किसी पदार्थ में प्रवेश करता है, तो एक्स-रे फोटॉन की ऊर्जा को थर्मल गति की ऊर्जा में परिवर्तित करने से पहले कई प्रक्रियाएं हो सकती हैं।
उपरोक्त प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप, प्राथमिक एक्स-रे प्रवाह कमजोर हो जाता है। यह प्रक्रिया Bouguer के नियम का पालन करती है। हम इसे इस रूप में लिखते हैं: =Ф 0 e - mх, जहाँ m एक रैखिक क्षीणन गुणांक है, जो पदार्थ की प्रकृति (मुख्य रूप से घनत्व और परमाणु संख्या पर) और विकिरण तरंग दैर्ध्य (फोटॉन ऊर्जा) पर निर्भर करता है। इसे सुसंगत प्रकीर्णन, असंगत प्रकीर्णन और प्रकाश-विद्युत प्रभाव के अनुरूप तीन शब्दों से मिलकर दर्शाया जा सकता है: 
.
चूंकि रैखिक अवशोषण गुणांक पदार्थ के घनत्व पर निर्भर करता है, इसलिए द्रव्यमान क्षीणन गुणांक का उपयोग करना बेहतर होता है, जो अवशोषक के घनत्व के रैखिक क्षीणन गुणांक के अनुपात के बराबर होता है और पदार्थ के घनत्व पर निर्भर नहीं करता है। . अवशोषित फिल्टर की मोटाई पर एक्स-रे फ्लक्स (तीव्रता) की निर्भरता को चित्र 7 में एच 2 ओ, अल और क्यू के लिए दिखाया गया है। गणना से पता चलता है कि पानी की 36 मिमी मोटी, एल्यूमीनियम 15 मिमी और तांबे की 1.6 मिमी की एक परत एक्स-रे की तीव्रता को 2 गुना कम कर देती है। इस मोटाई को आधी परत की मोटाई d कहा जाता है। यदि कोई पदार्थ एक्स-रे विकिरण को आधा कर देता है, तो 
, फिर 
, या , 
; ; . आधी परत की मोटाई जानने के बाद, आप हमेशा मी निर्धारित कर सकते हैं। आयाम ।
4. चिकित्सा में एक्स-रे का उपयोग
(फ्लोरोस्कोपी, रेडियोग्राफी, एक्स-रे टोमोग्राफी, फ्लोरोग्राफी, रेडियोथेरेपी)।
चिकित्सा में एक्स-रे के सबसे आम अनुप्रयोगों में से एक नैदानिक उद्देश्यों के लिए आंतरिक अंगों का ट्रांसिल्युमिनेशन है - एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स।
निदान के लिए, 60-120 केवी की ऊर्जा वाले फोटॉन का उपयोग किया जाता है। इस मामले में, द्रव्यमान अवशोषण गुणांक मुख्य रूप से फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव द्वारा निर्धारित किया जाता है। इसका मान l 3 के समानुपाती होता है (जिसमें कठोर विकिरण की बड़ी मर्मज्ञ शक्ति प्रकट होती है) और पदार्थ के परमाणुओं की संख्या की तीसरी शक्ति के समानुपाती होती है - अवशोषक: , जहाँ K आनुपातिकता का गुणांक है।
मानव शरीर में ऊतक और अंग होते हैं जिनकी एक्स-रे के संबंध में अलग-अलग अवशोषण क्षमता होती है। इसलिए, जब इसे एक्स-रे से रोशन किया जाता है, तो स्क्रीन पर एक असमान छाया छवि प्राप्त होती है, जो आंतरिक अंगों और ऊतकों के स्थान का एक चित्र देती है। सबसे सघन विकिरण-अवशोषित ऊतक (हृदय, बड़ी वाहिकाएँ, हड्डियाँ) को काले रंग के रूप में देखा जाता है, जबकि कम अवशोषित ऊतकों (फेफड़ों) को प्रकाश के रूप में देखा जाता है।
कई मामलों में, उनकी सामान्य या रोगात्मक स्थिति का न्याय करना संभव है। एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स दो मुख्य विधियों का उपयोग करता है: फ्लोरोस्कोपी (ट्रांसमिशन) और रेडियोग्राफी (छवि)। यदि अध्ययनाधीन अंग और उसके आस-पास के ऊतक एक्स-रे प्रवाह को लगभग समान रूप से अवशोषित करते हैं, तो विशेष विपरीत एजेंटों का उपयोग किया जाता है। इसलिए, उदाहरण के लिए, पेट या आंतों की एक्स-रे परीक्षा की पूर्व संध्या पर, बेरियम सल्फेट का एक भावपूर्ण द्रव्यमान दिया जाता है, इस स्थिति में कोई उनकी छाया छवि देख सकता है। फ्लोरोस्कोपी और रेडियोग्राफी में, एक एक्स-रे छवि वस्तु की संपूर्ण मोटाई की एक सारांश छवि है जिसके माध्यम से एक्स-रे गुजरते हैं। सबसे स्पष्ट रूप से परिभाषित वे विवरण हैं जो स्क्रीन या फिल्म के करीब हैं, और दूर वाले अस्पष्ट और धुंधले हो जाते हैं। यदि किसी अंग में एक पैथोलॉजिकल रूप से परिवर्तित क्षेत्र है, उदाहरण के लिए, सूजन के व्यापक फोकस के अंदर फेफड़े के ऊतकों का विनाश, तो कुछ मामलों में छाया की मात्रा में एक्स-रे पर यह क्षेत्र "खो" सकता है। इसे दृश्यमान बनाने के लिए, एक विशेष विधि का उपयोग किया जाता है - टोमोग्राफी (स्तरित रिकॉर्डिंग), जो आपको अध्ययन के तहत क्षेत्र की अलग-अलग परतों की तस्वीरें लेने की अनुमति देती है। इस प्रकार के परत-दर-परत टोमोग्राम टोमोग्राफ नामक एक विशेष उपकरण का उपयोग करके प्राप्त किए जाते हैं, जिसमें एक्स-रे ट्यूब (आरटी) और फिल्म (एफपी) समय-समय पर, संयुक्त रूप से, अध्ययन क्षेत्र के सापेक्ष एंटीफेज में स्थानांतरित होते हैं। इस मामले में, आरटी की किसी भी स्थिति में एक्स-रे वस्तु के उसी बिंदु (परिवर्तित क्षेत्र) से गुजरेंगे, जो कि केंद्र के सापेक्ष आरटी और एफपी समय-समय पर चलते हैं। क्षेत्र की छाया छवि को फिल्म में कैद किया जाएगा। "स्विंग सेंटर" की स्थिति को बदलकर, वस्तु की स्तरित छवियां प्राप्त करना संभव है। एक्स-रे की एक पतली बीम का उपयोग करना, एक विशेष स्क्रीन (एफपी के बजाय) जिसमें आयनकारी विकिरण के अर्धचालक डिटेक्टर शामिल हैं, कंप्यूटर का उपयोग करके टोमोग्राफी के दौरान छवि को संसाधित करना संभव है। टोमोग्राफी के इस आधुनिक संस्करण को कंप्यूटेड टोमोग्राफी कहा जाता है। टोमोग्राफी का व्यापक रूप से फेफड़े, गुर्दे, पित्ताशय की थैली, पेट, हड्डियों आदि के अध्ययन में उपयोग किया जाता है।
स्क्रीन पर छवि की चमक और फिल्म पर एक्सपोज़र का समय एक्स-रे विकिरण की तीव्रता पर निर्भर करता है। निदान के लिए इसका उपयोग करते समय, तीव्रता अधिक नहीं हो सकती है, ताकि अवांछनीय जैविक प्रभाव पैदा न हो। इसलिए, कई तकनीकी उपकरण हैं जो कम एक्स-रे तीव्रता पर छवि की चमक में सुधार करते हैं। इन उपकरणों में से एक इमेज इंटेंसिफायर ट्यूब है।
एक अन्य उदाहरण फ्लोरोग्राफी है, जिसमें एक बड़े एक्स-रे ल्यूमिनसेंट स्क्रीन से एक संवेदनशील छोटे प्रारूप वाली फिल्म पर एक छवि प्राप्त की जाती है। शूटिंग करते समय, बड़े एपर्चर के लेंस का उपयोग किया जाता है, तैयार चित्रों की जांच एक विशेष आवर्धक पर की जाती है।
फ्लोरोग्राफी एक महत्वपूर्ण थ्रूपुट के साथ गुप्त रोगों (छाती के रोग, जठरांत्र संबंधी मार्ग, परानासल साइनस, आदि) का पता लगाने की एक महान क्षमता को जोड़ती है, और इसलिए बड़े पैमाने पर (इन-लाइन) अनुसंधान का एक बहुत प्रभावी तरीका है।
चूंकि फ्लोरोग्राफी के दौरान एक्स-रे छवि को फोटोग्राफिक ऑप्टिक्स का उपयोग करके किया जाता है, इसलिए फ्लोरोग्राम पर छवि एक्स-रे की तुलना में कम हो जाती है। इस संबंध में, फ्लोरोग्राम का रिज़ॉल्यूशन (यानी, छोटे विवरणों की दृश्यता) एक पारंपरिक रेडियोग्राफ़ की तुलना में कम है, हालांकि, यह फ्लोरोस्कोपी की तुलना में अधिक है।
एक उपकरण तैयार किया गया है - एक टोमोफ्लोरोग्राफ, जो एक निश्चित गहराई पर शरीर के अंगों और व्यक्तिगत अंगों के फ्लोरोग्राम प्राप्त करने की अनुमति देता है - तथाकथित स्तरित छवियां (खंड) - टोमोफ्लोरोग्राम।
एक्स-रे विकिरण का उपयोग चिकित्सीय उद्देश्यों (एक्स-रे थेरेपी) के लिए भी किया जाता है। विकिरण का जैविक प्रभाव कोशिकाओं की महत्वपूर्ण गतिविधि को बाधित करना है, विशेष रूप से तेजी से विकसित होने वाली। इस संबंध में, घातक ट्यूमर को प्रभावित करने के लिए एक्स-रे थेरेपी का उपयोग किया जाता है। आसपास के स्वस्थ ऊतकों को अपेक्षाकृत मामूली क्षति के साथ ट्यूमर के पूर्ण विनाश के लिए पर्याप्त विकिरण की एक खुराक का चयन करना संभव है, जो बाद के उत्थान के कारण बहाल हो जाते हैं।
भौतिकी के दृष्टिकोण से एक्स-रे विकिरण विद्युत चुम्बकीय विकिरण है, जिसकी तरंग दैर्ध्य 0.001 से 50 नैनोमीटर तक भिन्न होती है। इसकी खोज 1895 में जर्मन भौतिक विज्ञानी W.K. Roentgen ने की थी।
स्वभाव से, ये किरणें सौर पराबैंगनी से संबंधित हैं। रेडियो तरंगें स्पेक्ट्रम में सबसे लंबी होती हैं। उनके बाद इन्फ्रारेड लाइट आती है, जिसे हमारी आंखें नहीं देखती हैं, लेकिन हम इसे गर्मी के रूप में महसूस करते हैं। इसके बाद लाल से बैंगनी रंग की किरणें आती हैं। फिर - पराबैंगनी (ए, बी और सी)। और इसके ठीक पीछे एक्स-रे और गामा किरणें हैं।
एक्स-रे दो तरह से प्राप्त किया जा सकता है: इसके माध्यम से गुजरने वाले आवेशित कणों के मामले में मंदी से और ऊर्जा के मुक्त होने पर ऊपरी परतों से आंतरिक परतों में इलेक्ट्रॉनों के संक्रमण द्वारा।
दृश्य प्रकाश के विपरीत, ये किरणें बहुत लंबी होती हैं, इसलिए वे बिना परावर्तित, अपवर्तित या संचित हुए बिना अपारदर्शी पदार्थों में प्रवेश करने में सक्षम होती हैं।
Bremsstrahlung प्राप्त करना आसान है। ब्रेक लगाने पर आवेशित कण विद्युत चुम्बकीय विकिरण उत्सर्जित करते हैं। इन कणों का त्वरण जितना अधिक होता है और, परिणामस्वरूप, मंदी उतनी ही तेज होती है, अधिक एक्स-रे उत्पन्न होते हैं, और इसकी तरंगों की लंबाई कम हो जाती है। ज्यादातर मामलों में, व्यवहार में, वे ठोस में इलेक्ट्रॉनों के मंदी की प्रक्रिया में किरणों के निर्माण का सहारा लेते हैं। यह आपको विकिरण के जोखिम के खतरे से बचने के लिए इस विकिरण के स्रोत को नियंत्रित करने की अनुमति देता है, क्योंकि जब स्रोत बंद हो जाता है, तो एक्स-रे विकिरण पूरी तरह से गायब हो जाता है।
इस तरह के विकिरण का सबसे आम स्रोत - इसके द्वारा उत्सर्जित विकिरण अमानवीय है। इसमें नरम (लंबी-लहर) और कठोर (लघु-तरंग) दोनों विकिरण होते हैं। नरम को इस तथ्य की विशेषता है कि यह पूरी तरह से मानव शरीर द्वारा अवशोषित होता है, इसलिए इस तरह के एक्स-रे विकिरण कठोर से दोगुना नुकसान करते हैं। मानव शरीर के ऊतकों में अत्यधिक विद्युत चुम्बकीय विकिरण के साथ, आयनीकरण कोशिकाओं और डीएनए को नुकसान पहुंचा सकता है।
ट्यूब दो इलेक्ट्रोड के साथ है - एक नकारात्मक कैथोड और एक सकारात्मक एनोड। जब कैथोड को गर्म किया जाता है, तो उसमें से इलेक्ट्रॉन वाष्पित हो जाते हैं, फिर वे एक विद्युत क्षेत्र में त्वरित हो जाते हैं। एनोड के ठोस पदार्थ से टकराकर वे मंदी शुरू करते हैं, जो विद्युत चुम्बकीय विकिरण के उत्सर्जन के साथ होता है।
एक्स-रे विकिरण, जिसके गुण व्यापक रूप से चिकित्सा में उपयोग किए जाते हैं, संवेदनशील स्क्रीन पर अध्ययन के तहत वस्तु की छाया छवि प्राप्त करने पर आधारित है। यदि निदान अंग एक दूसरे के समानांतर किरणों की किरण से प्रकाशित होता है, तो इस अंग से छाया का प्रक्षेपण विरूपण (आनुपातिक रूप से) के बिना प्रसारित किया जाएगा। व्यवहार में, विकिरण स्रोत एक बिंदु स्रोत की तरह अधिक होता है, इसलिए यह व्यक्ति से और स्क्रीन से कुछ दूरी पर स्थित होता है।
प्राप्त करने के लिए एक व्यक्ति को एक्स-रे ट्यूब और स्क्रीन या फिल्म के बीच रखा जाता है, जो विकिरण रिसीवर के रूप में कार्य करता है। विकिरण के परिणामस्वरूप, हड्डी और अन्य घने ऊतक छवि में स्पष्ट छाया के रूप में दिखाई देते हैं, कम अभिव्यंजक क्षेत्रों की पृष्ठभूमि के खिलाफ अधिक विपरीत दिखते हैं जो कम अवशोषण वाले ऊतकों को प्रसारित करते हैं। एक्स-रे पर, एक व्यक्ति "पारभासी" हो जाता है।
जैसे-जैसे एक्स-रे फैलता है, उन्हें बिखरा और अवशोषित किया जा सकता है। अवशोषण से पहले, किरणें हवा में सैकड़ों मीटर की यात्रा कर सकती हैं। घने पदार्थ में, वे बहुत तेजी से अवशोषित होते हैं। मानव जैविक ऊतक विषमांगी होते हैं, इसलिए किरणों का उनका अवशोषण अंगों के ऊतकों के घनत्व पर निर्भर करता है। कोमल ऊतकों की तुलना में किरणों को तेजी से अवशोषित करता है, क्योंकि इसमें ऐसे पदार्थ होते हैं जिनमें बड़ी परमाणु संख्या होती है। फोटॉन (किरणों के अलग-अलग कण) मानव शरीर के विभिन्न ऊतकों द्वारा अलग-अलग तरीकों से अवशोषित होते हैं, जिससे एक्स-रे का उपयोग करके एक विपरीत छवि प्राप्त करना संभव हो जाता है।
