Godine 1895. njemački fizičar W. Roentgen otkrio je novu, dosad nepoznatu vrstu elektromagnetskog zračenja, koje je u čast svog otkrivača nazvano X-zraka. W. Roentgen postao je autor svog otkrića u dobi od 50 godina, obnašajući dužnost rektora Sveučilišta u Würzburgu i slovivši za jednog od najboljih eksperimentatora svog vremena. Jedan od prvih koji je pronašao tehničku primjenu za Roentgenovo otkriće bio je američki Edison. Napravio je praktičan pokazni aparat i već u svibnju 1896. organizirao izložbu X-zraka u New Yorku, gdje su posjetitelji mogli gledati vlastitu ruku na svjetlećem ekranu. Nakon što je Edisonov pomoćnik preminuo od teških opeklina koje je zadobio stalnim demonstracijama, izumitelj je prekinuo daljnje eksperimente s X-zrakama.

Rendgensko zračenje počelo se koristiti u medicini zbog svoje velike prodornosti. U početku su X-zrake korištene za ispitivanje prijeloma kostiju i lociranje stranih tijela u ljudskom tijelu. Trenutno postoji nekoliko metoda koje se temelje na X-zrakama. Ali ove metode imaju svoje nedostatke: zračenje može izazvati duboka oštećenja kože. Čirevi koji se pojavljuju često se pretvaraju u rak. U mnogim slučajevima morali su amputirati prste ili ruke. Fluoroskopija(sinonim za translucenciju) jedna je od glavnih metoda rendgenskog pregleda, koja se sastoji u dobivanju planarne pozitivne slike predmeta koji se proučava na prozirnom (fluorescentnom) ekranu. Tijekom fluoroskopije subjekt se nalazi između prozirnog zaslona i rendgenske cijevi. Na modernim rendgenskim prozirnim zaslonima slika se pojavljuje u trenutku uključivanja rendgenske cijevi i nestaje odmah nakon što se isključi. Fluoroskopija omogućuje proučavanje funkcije organa - pulsiranje srca, respiratorni pokreti rebara, pluća, dijafragme, peristaltika probavnog trakta itd. Fluoroskopija se koristi u liječenju bolesti želuca, gastrointestinalnog trakta, dvanaesnika, bolesti jetre, žučnog mjehura i bilijarnog trakta. Pritom se medicinska sonda i manipulatori ugrađuju bez oštećenja tkiva, a radnje tijekom operacije kontroliraju se fluoroskopski i vidljive su na monitoru.
Radiografija - metoda rendgenske dijagnostike s registracijom fiksne slike na fotoosjetljivom materijalu – spec. fotografski film (rendgenski film) ili fotografski papir s naknadnom obradom fotografije; Kod digitalne radiografije slika se fiksira u memoriji računala. Izvodi se na rendgenskim dijagnostičkim uređajima - stacionarnim, instaliranim u posebno opremljenim rendgenskim sobama, ili mobilnim i prijenosnim - uz krevet bolesnika ili u operacijskoj sali. Na rendgenskim snimkama elementi strukture različitih organa prikazani su mnogo jasnije nego na fluorescentnom ekranu. Radiografija se izvodi u svrhu otkrivanja i prevencije raznih bolesti, a glavni joj je cilj pomoći liječnicima različitih specijalnosti da pravilno i brzo postave dijagnozu. Rentgenska slika bilježi stanje organa ili tkiva samo u trenutku izlaganja. Međutim, jedna radiografija bilježi samo anatomske promjene u određenom trenutku, daje statiku procesa; serijom rendgenskih snimaka u određenim intervalima moguće je proučavati dinamiku procesa, odnosno funkcionalne promjene. Tomografija. Riječ tomografija može se prevesti s grčkog kao slika kriške. To znači da je svrha tomografije dobiti slojevitu sliku unutarnje strukture predmeta proučavanja. Kompjuterizirana tomografija karakterizira visoka rezolucija, što omogućuje razlikovanje suptilnih promjena u mekim tkivima. CT omogućuje otkrivanje takvih patoloških procesa koji se ne mogu otkriti drugim metodama. Osim toga, primjena CT-a omogućuje smanjenje doze rendgenskog zračenja koju pacijenti primaju tijekom dijagnostičkog procesa.
Fluorografija- dijagnostička metoda koja vam omogućuje da dobijete sliku organa i tkiva, razvijena je krajem 20. stoljeća, godinu dana nakon što su otkrivene X-zrake. Na slikama možete vidjeti sklerozu, fibrozu, strane objekte, neoplazme, upale u razvijenom stupnju, prisutnost plinova i infiltrata u šupljinama, apscese, ciste i sl. Najčešće se izvodi rendgenska slika prsnog koša, koja omogućuje otkrivanje tuberkuloze, malignog tumora u plućima ili prsima i drugih patologija.
Terapija X-zrakama- Ovo je suvremena metoda kojom se provodi liječenje određenih patologija zglobova. Glavni pravci liječenja ortopedskih bolesti ovom metodom su: Kronična. Upalni procesi zglobova (artritis, poliartritis); Degenerativni (osteoartritis, osteohondroza, deformirajuća spondiloza). Svrha radioterapije je inhibicija vitalne aktivnosti stanica patološki promijenjenih tkiva ili njihovo potpuno uništenje. U netumorskim bolestima rentgenska terapija je usmjerena na suzbijanje upalne reakcije, inhibiciju proliferativnih procesa, smanjenje bolne osjetljivosti i sekretorne aktivnosti žlijezda. Treba imati na umu da su na rendgensko zračenje najosjetljivije spolne žlijezde, hematopoetski organi, leukociti i stanice malignih tumora. Doza zračenja u svakom slučaju određuje se pojedinačno.

Za otkriće X-zraka Roentgen je 1901. godine dobio prvu Nobelovu nagradu za fiziku, a Nobelov odbor istaknuo je praktičnu važnost njegova otkrića.
Dakle, X-zrake su nevidljivo elektromagnetsko zračenje valne duljine 105 - 102 nm. X-zrake mogu prodrijeti kroz neke materijale koji su neprozirni za vidljivu svjetlost. Emitiraju se tijekom usporavanja brzih elektrona u tvari (kontinuirani spektar) i tijekom prijelaza elektrona s vanjskih elektronskih ljuski atoma na unutarnje (linearni spektar). Izvori rendgenskog zračenja su: rendgenska cijev, neki radioaktivni izotopi, akceleratori i akumulatori elektrona (sinhrotronsko zračenje). Prijemnici - film, luminiscentni ekrani, detektori nuklearnog zračenja. X-zrake se koriste u analizi difrakcije X-zraka, medicini, detekciji grešaka, spektralnoj analizi X-zraka itd.

Kratak opis rendgenskog zračenja

X-zrake su elektromagnetski valovi (fluks kvanta, fotoni), čija se energija nalazi na energetskoj ljestvici između ultraljubičastog zračenja i gama zračenja (slika 2-1). Fotoni X zraka imaju energiju od 100 eV do 250 keV, što odgovara zračenju frekvencije od 3×10 16 Hz do 6×10 19 Hz i valne duljine od 0,005–10 nm. Elektromagnetski spektri x-zraka i gama-zraka se u velikoj mjeri preklapaju.

Riža. 2-1. Skala elektromagnetskog zračenja

Glavna razlika između ove dvije vrste zračenja je način na koji nastaju. X-zrake se dobivaju uz sudjelovanje elektrona (na primjer, tijekom usporavanja njihovog protoka), a gama zrake - s radioaktivnim raspadom jezgri nekih elemenata.

X-zrake mogu nastati tijekom usporavanja ubrzanog toka nabijenih čestica (tzv. kočno zračenje) ili kada se u elektronskim ljuskama atoma događaju visokoenergetski prijelazi (karakteristično zračenje). Medicinski uređaji koriste rendgenske cijevi za generiranje rendgenskih zraka (Slika 2-2). Njihove glavne komponente su katoda i masivna anoda. Elektroni emitirani zbog razlike u električnom potencijalu između anode i katode se ubrzavaju, dolaze do anode, nakon sudara s materijalom od kojeg se usporavaju. Kao rezultat toga nastaju rendgenske zrake kočnog zračenja. Prilikom sudara elektrona s anodom događa se i drugi proces - elektroni se izbacuju iz elektronskih ljuski atoma anode. Njihova mjesta zauzimaju elektroni iz drugih ljuski atoma. Tijekom ovog procesa stvara se druga vrsta rendgenskog zračenja - tzv. karakteristično rendgensko zračenje, čiji spektar uvelike ovisi o materijalu anode. Anode se najčešće izrađuju od molibdena ili volframa. Postoje posebni uređaji za fokusiranje i filtriranje X-zraka kako bi se poboljšale dobivene slike.

Riža. 2-2. Shema uređaja s rendgenskom cijevi:

Svojstva rendgenskih zraka koja predodređuju njihovu upotrebu u medicini su prodorni, fluorescentni i fotokemijski učinci. Prodornost rendgenskih zraka i njihova apsorpcija u tkivima ljudskog tijela i umjetnim materijalima najvažnija su svojstva koja određuju njihovu primjenu u radijacijskoj dijagnostici. Što je valna duljina kraća, to je veća prodorna moć X-zraka.

Postoje "meke" X-zrake s niskom energijom i frekvencijom zračenja (odnosno, s najvećom valnom duljinom) i "tvrde" X-zrake s visokom energijom fotona i frekvencijom zračenja, koje imaju kratku valnu duljinu. Valna duljina rendgenskog zračenja (odnosno, njegova "krutost" i prodorna moć) ovisi o veličini napona koji se primjenjuje na rendgensku cijev. Što je veći napon na cijevi, veća je brzina i energija protoka elektrona i kraća je valna duljina x-zraka.

Tijekom međudjelovanja rendgenskog zračenja koje prodire kroz tvar, u njoj se događaju kvalitativne i kvantitativne promjene. Stupanj apsorpcije rendgenskih zraka od strane tkiva je različit i određen je gustoćom i atomskom težinom elemenata koji čine objekt. Što je veća gustoća i atomska težina tvari od koje se sastoji predmet (organ) koji se proučava, to se više rendgenskih zraka apsorbira. Ljudsko tijelo sadrži tkiva i organe različite gustoće (pluća, kosti, meka tkiva itd.), što objašnjava različitu apsorpciju X-zraka. Vizualizacija unutarnjih organa i struktura temelji se na umjetnoj ili prirodnoj razlici u apsorpciji rendgenskih zraka od strane različitih organa i tkiva.

Za registraciju zračenja koje je prošlo kroz tijelo koristi se njegova sposobnost da uzrokuje fluorescenciju određenih spojeva i da ima fotokemijski učinak na film. U tu svrhu koriste se posebni zasloni za fluoroskopiju i fotografski filmovi za radiografiju. U suvremenim rendgenskim aparatima za registraciju prigušenog zračenja koriste se posebni sustavi digitalnih elektroničkih detektora - digitalni elektronički paneli. U ovom slučaju metode X-zraka nazivaju se digitalnim.

Zbog bioloških učinaka rendgenskog zračenja važno je zaštititi pacijente tijekom pregleda. To se postiže

najkraće moguće vrijeme ekspozicije, zamjena fluoroskopije radiografijom, strogo opravdana primjena ionizirajućih metoda, zaštita zaštitom bolesnika i osoblja od izlaganja zračenju.

Kratak opis rendgenskog zračenja - pojam i vrste. Klasifikacija i obilježja kategorije "Kratke karakteristike rendgenskog zračenja" 2017., 2018.

Njemački znanstvenik Wilhelm Conrad Roentgen s pravom se može smatrati utemeljiteljem radiografije i otkrivačem ključnih značajki X-zraka.

Tada davne 1895. godine nije ni slutio širinu primjene i popularnost X-zračenja koje je otkrio, iako su već tada izazvala širok odjek u svijetu znanosti.

Malo je vjerojatno da je izumitelj mogao pogoditi kakvu će korist ili štetu donijeti plod njegove aktivnosti. Ali danas ćemo pokušati otkriti kakav učinak ova vrsta zračenja ima na ljudsko tijelo.

• X-zračenje ima veliku moć prodora, ali ona ovisi o valnoj duljini i gustoći materijala koji se zrači;
• pod utjecajem zračenja, neki predmeti počinju svijetliti;
• x-zrake djeluju na živa bića;
• zahvaljujući X-zrakama počinju se događati neke biokemijske reakcije;
• X-zraka može uzeti elektrone od nekih atoma i tako ih ionizirati.

Čak se i sam izumitelj prvenstveno bavio pitanjem koje su točno zrake koje je otkrio.

Nakon čitavog niza eksperimentalnih istraživanja, znanstvenik je otkrio da su X-zrake međuvalovi između ultraljubičastog i gama zračenja, čija je duljina 10 -8 cm.

Svojstva rendgenske zrake, koja su gore navedena, imaju destruktivna svojstva, ali to ih ne sprječava da se koriste u korisne svrhe.

Dakle, gdje se u modernom svijetu mogu koristiti X-zrake?

1. Mogu se koristiti za proučavanje svojstava mnogih molekula i kristalnih formacija.
2. Za otkrivanje nedostataka, odnosno za provjeru kvarova industrijskih dijelova i uređaja.
3. U medicinskoj industriji i terapijskim istraživanjima.

Zbog malih duljina cijelog raspona ovih valova i njihovih jedinstvenih svojstava postala je moguća najvažnija primjena zračenja koju je otkrio Wilhelm Roentgen.

Budući da je tema našeg članka ograničena na utjecaj X-zraka na ljudsko tijelo, koje se s njima susreće samo kada ide u bolnicu, tada ćemo razmotriti samo ovu granu primjene.

Znanstvenik koji je izumio X-zrake učinio ih je neprocjenjivim darom za cjelokupno stanovništvo Zemlje, jer nije patentirao svoje potomstvo za daljnju upotrebu.

Od Prvog svjetskog rata prijenosni rendgenski uređaji spasili su stotine ranjenih života. Danas X-zrake imaju dvije glavne primjene:

1. Dijagnoza s njim.

Rentgenska dijagnostika se koristi u različitim opcijama:

• X-zraka ili transiluminacija;
• rendgen ili fotografija;
• fluorografska studija;
• tomografija pomoću rendgenskih zraka.

Sada moramo razumjeti kako se ove metode razlikuju jedna od druge:

1. Prva metoda pretpostavlja da se subjekt nalazi između posebnog zaslona s fluorescentnim svojstvom i rendgenske cijevi. Liječnik, na temelju individualnih karakteristika, odabire potrebnu snagu zraka i na ekranu prima sliku kostiju i unutarnjih organa.
2. Kod druge metode pacijent se stavlja na poseban rendgenski film u kaseti. U ovom slučaju oprema se postavlja iznad osobe. Ova tehnika vam omogućuje da dobijete sliku u negativu, ali s finijim detaljima nego kod fluoroskopije.
3. Masovni pregledi stanovništva za bolesti pluća omogućuju fluorografiju. U vrijeme postupka, slika se prenosi s velikog monitora na poseban film.
4. Tomografija vam omogućuje da dobijete slike unutarnjih organa u nekoliko odjeljaka. Snima se cijeli niz slika koje se u daljnjem tekstu nazivaju tomogram.
5. Ako povežete pomoć računala s prethodnom metodom, tada će specijalizirani programi stvoriti cjelovitu sliku napravljenu pomoću rendgenskog skenera.

Sve te metode dijagnosticiranja zdravstvenih problema temelje se na jedinstvenom svojstvu X-zraka da osvjetljavaju fotografski film. Istovremeno, sposobnost prodiranja inertnih i drugih tkiva našeg tijela je različita, što je prikazano na slici.

Nakon što je otkriveno još jedno svojstvo X-zraka da utječu na tkiva s biološke točke gledišta, ova se značajka počela aktivno koristiti u terapiji tumora.

Stanice, osobito maligne, vrlo se brzo dijele, a ionizirajuće svojstvo zračenja pozitivno utječe na terapijsku terapiju i usporava rast tumora.

No, druga strana medalje je negativan učinak x-zraka na stanice hematopoetskog, endokrinog i imunološkog sustava, koje se također brzo dijele. Kao rezultat negativnog utjecaja X-zraka, manifestira se bolest zračenja.

Učinak x-zraka na ljudski organizam

Doslovno odmah nakon tako glasnog otkrića u znanstvenom svijetu postalo je poznato da X-zrake mogu utjecati na ljudsko tijelo:

1. Tijekom istraživanja svojstava rendgenskih zraka pokazalo se da one mogu izazvati opekline na koži. Vrlo sličan toplinskom. Međutim, dubina lezije bila je puno veća od kućnih ozljeda i one su lošije zacjeljivale. Mnogi znanstvenici koji se bave tim podmuklim zračenjima izgubili su prste.
2. Pokušajima i pogreškama utvrđeno je da se mogu izbjeći opekline ako se smanji vrijeme i vrijeme opskrbe. Kasnije su se počeli koristiti olovni ekrani i daljinska metoda zračenja pacijenata.
3. Dugoročna perspektiva štetnosti zraka pokazuje da promjene u sastavu krvi nakon zračenja dovode do leukemije i preranog starenja.
4. Stupanj ozbiljnosti utjecaja X-zraka na ljudsko tijelo izravno ovisi o ozračenom organu. Dakle, kod RTG male zdjelice može doći do neplodnosti, a kod dijagnoze hematopoetskih organa - bolesti krvi.
5. Čak i najneznatnija izlaganja, ali tijekom dužeg vremenskog razdoblja, mogu dovesti do promjena na genetskoj razini.

Naravno, sve studije su provedene na životinjama, ali znanstvenici su dokazali da će se patološke promjene odnositi i na ljude.

VAŽNO! Na temelju dobivenih podataka razvijeni su standardi izlaganja rendgenskim zrakama koji su jedinstveni u cijelom svijetu.

Doze rendgenskih zraka za dijagnozu

Vjerojatno se svi koji izađu iz liječničke ordinacije nakon rendgenskog snimanja pitaju kako će ovaj postupak utjecati na njihovo buduće zdravlje?

Izloženost zračenju u prirodi također postoji i s njom se svakodnevno susrećemo. Da bismo lakše razumjeli kako rendgenske zrake utječu na naše tijelo, uspoređujemo ovaj postupak s primljenim prirodnim zračenjem:

• na rendgenskoj snimci prsnog koša osoba prima dozu zračenja koja je jednaka 10 dana pozadinske izloženosti, a želudac ili crijeva - 3 godine;
• tomogram na računalu trbušne šupljine ili cijelog tijela - ekvivalent 3 godine zračenja;
• pregled na rtg prsima - 3 mjeseca;
• udovi su ozračeni, praktički bez štete po zdravlje;
• rentgenska snimka zuba zbog preciznog smjera snopa zraka i minimalnog vremena ekspozicije također nije opasna.

VAŽNO! Unatoč tome što navedeni podaci, koliko god zastrašujuće zvučali, zadovoljavaju međunarodne zahtjeve. Međutim, pacijent ima puno pravo tražiti dodatna sredstva zaštite u slučaju snažnog straha za svoju dobrobit.

Svi se mi susrećemo s rendgenskim pregledom i to više puta. Ipak, jedna kategorija ljudi izvan propisanih procedura su trudnice.

Činjenica je da X-zrake izuzetno utječu na zdravlje nerođenog djeteta. Ovi valovi mogu uzrokovati intrauterine malformacije kao rezultat učinka na kromosome.

VAŽNO! Najopasnije razdoblje za rendgenske snimke je trudnoća prije 16 tjedana. U tom razdoblju najugroženiji su zdjelični, trbušni i vertebralni dijelovi bebe.

Znajući za ovo negativno svojstvo rendgenskih zraka, liječnici diljem svijeta pokušavaju izbjeći propisivanje rendgenskih zraka trudnicama.

Ali postoje i drugi izvori zračenja s kojima se trudnica može susresti:

• mikroskopi na struju;
• TV monitori u boji.

One koje se spremaju postati majke moraju biti svjesne opasnosti koja ih čeka. Tijekom dojenja rendgenske zrake ne predstavljaju prijetnju tijelu dojilja i bebe.

Što nakon rendgena?

Čak i najmanji učinci izlaganja rendgenskim zrakama mogu se smanjiti slijedeći nekoliko jednostavnih preporuka:

• piti mlijeko odmah nakon postupka. Kao što znate, može ukloniti zračenje;
• ista svojstva ima suho bijelo vino ili sok od grožđa;
• u početku je poželjno jesti više hrane koja sadrži jod.

VAŽNO! Ne biste trebali pribjegavati nikakvim medicinskim postupcima ili koristiti medicinske metode nakon posjeta rendgenskoj sobi.

Koliko god negativna svojstva imala jednom otkrivena X-zraka, korist od njihove uporabe daleko je veća od štete. U medicinskim ustanovama postupak transiluminacije provodi se brzo i uz minimalne doze.

RTG ZRAČENJE

rendgensko zračenje zauzima područje elektromagnetskog spektra između gama i ultraljubičastog zračenja i elektromagnetsko je zračenje valne duljine od 10 -14 do 10 -7 m. Koristi se rendgensko zračenje valne duljine od 5 x 10 -12 do 2,5 x 10 -10 u medicini m, odnosno 0,05 - 2,5 angstrema, a zapravo za rendgensku dijagnostiku - 0,1 angstrema. Zračenje je tok kvanta (fotona) koji se pravocrtno širi brzinom svjetlosti (300 000 km/s). Ovi kvanti nemaju električni naboj. Masa kvanta je beznačajan dio atomske jedinice mase.

Kvantna energija mjereno u Joulesima (J), ali u praksi se često koristi jedinica izvan sustava "elektronvolt" (eV) . Jedan elektronvolt je energija koju jedan elektron dobije kada prođe kroz razliku potencijala od 1 volta u električnom polju. 1 eV \u003d 1,6 10 ~ 19 J. Derivativi su kiloelektronvolt (keV), jednak tisuću eV, i megaelektronvolt (MeV), jednak milijun eV.

X-zrake se dobivaju pomoću rendgenskih cijevi, linearnih akceleratora i betatrona. U rendgenskoj cijevi razlika potencijala između katode i ciljne anode (desetci kilovolti) ubrzava elektrone koji bombardiraju anodu. X-zračenje nastaje kada brzi elektroni usporavaju u električnom polju atoma anodne tvari (kočno zračenje) ili kod preuređivanja unutarnjih ljuski atoma (karakteristično zračenje) . Karakteristične X-zrake ima diskretni karakter i nastaje kada elektroni atoma anodne tvari prelaze s jedne energetske razine na drugu pod utjecajem vanjskih elektrona ili kvanti zračenja. Rendgen kočnog zračenja ima kontinuirani spektar ovisno o anodnom naponu na rendgenskoj cijevi. Prilikom usporavanja u materijalu anode, elektroni troše većinu svoje energije na zagrijavanje anode (99%), a samo mali dio (1%) se pretvara u energiju X-zraka. U rendgenskoj dijagnostici najčešće se koristi kočno zračenje.

Osnovna svojstva X-zraka karakteristična su za sva elektromagnetska zračenja, ali postoje neke značajke. X-zrake imaju sljedeća svojstva:

- nevidljivost - osjetljive stanice ljudske mrežnice ne reagiraju na x-zrake, budući da je njihova valna duljina tisućama puta manja od vidljive svjetlosti;

- pravocrtno širenje - zrake se lome, polariziraju (šire u određenoj ravnini) i prelamaju, poput vidljive svjetlosti. Indeks loma se vrlo malo razlikuje od jedinice;

- prodorna moć - prodiru bez značajne apsorpcije kroz značajne slojeve tvari koja je neprozirna za vidljivo svjetlo. Što je valna duljina kraća, to je veća prodorna moć X-zraka;

- upojnost - imaju sposobnost da ih apsorbiraju tkiva tijela, to je osnova sve rendgenske dijagnostike. Sposobnost apsorpcije ovisi o specifičnoj težini tkiva (što ih je više, to je apsorpcija veća); na debljinu predmeta; o tvrdoći zračenja;

- fotografska akcija - razgrađuju spojeve srebrnog halida, uključujući one koji se nalaze u fotografskim emulzijama, što omogućuje dobivanje x-zraka;

- luminiscentni efekt - uzrokuju luminiscenciju niza kemijskih spojeva (fosfora), to je osnova tehnike prijenosa X-zraka. Intenzitet sjaja ovisi o strukturi fluorescentne tvari, njezinoj količini i udaljenosti od izvora x-zraka. Fosfori se koriste ne samo za dobivanje slike predmeta koji se proučavaju na fluoroskopskom ekranu, već iu radiografiji, gdje omogućuju povećanje izloženosti zračenju radiografskom filmu u kaseti zbog upotrebe pojačavajućih ekrana, površinski sloj koji je izrađen od fluorescentnih tvari;

- ionizacijsko djelovanje - imaju sposobnost izazvati raspad neutralnih atoma na pozitivno i negativno nabijene čestice, na tome se temelji dozimetrija. Učinak ionizacije bilo kojeg medija je stvaranje pozitivnih i negativnih iona u njemu, kao i slobodnih elektrona iz neutralnih atoma i molekula tvari. Ionizacija zraka u rendgenskoj prostoriji tijekom rada rendgenske cijevi dovodi do povećanja električne vodljivosti zraka, povećanja statičkih električnih naboja na objektima ordinacije. Kako bi se uklonio njihov nepoželjan utjecaj u rendgenskim sobama, osigurana je prisilna dovodna i ispušna ventilacija;

- biološko djelovanje - imaju utjecaj na biološke objekte, u većini slučajeva taj je utjecaj štetan;

- zakon inverznih kvadrata - kod točkastog izvora X-zračenja intenzitet opada proporcionalno kvadratu udaljenosti do izvora.

X-zrake (sinonim za X-zrake) su širokog raspona valnih duljina (od 8·10 -6 do 10 -12 cm). X-zračenje nastaje kada se nabijene čestice, najčešće elektroni, usporavaju u električnom polju atoma tvari. Rezultirajući kvanti imaju različite energije i tvore kontinuirani spektar. Maksimalna energija fotona u takvom spektru jednaka je energiji upadnih elektrona. U (vidi) maksimalna energija kvanta X-zraka, izražena u kiloelektron-voltima, numerički je jednaka veličini napona primijenjenog na cijev, izraženom u kilovoltima. Kada prolaze kroz tvar, X-zrake stupaju u interakciju s elektronima njezinih atoma. Za kvante rendgenskih zraka s energijama do 100 keV najkarakterističniji tip interakcije je fotoelektrični efekt. Kao rezultat takve interakcije, kvantna energija se u potpunosti troši na izvlačenje elektrona iz atomske ljuske i predaju mu kinetičke energije. S porastom energije kvanta X-zraka smanjuje se vjerojatnost fotoelektričnog efekta i prevladava proces raspršenja kvanta na slobodnim elektronima, tzv. Comptonov efekt. Kao rezultat takve interakcije nastaje i sekundarni elektron, a uz to izleti kvant s energijom manjom od energije primarnog kvanta. Ako energija kvanta X-zraka prelazi jedan megaelektron-volt, može doći do takozvanog efekta uparivanja, u kojem nastaju elektron i pozitron (vidi). Posljedično, kada prolazi kroz tvar, energija rendgenskog zračenja se smanjuje, odnosno smanjuje se njegov intenzitet. Budući da je veća vjerojatnost da će se u ovom slučaju apsorbirati kvanti niske energije, rendgensko zračenje je obogaćeno kvantima više energije. Ovo svojstvo rendgenskog zračenja koristi se za povećanje prosječne energije kvanta, tj. za povećanje njegove krutosti. Povećanje tvrdoće rendgenskog zračenja postiže se pomoću posebnih filtara (vidi). X-zračenje se koristi za rendgensku dijagnostiku (vidi) i (vidi). Vidi također Ionizirajuće zračenje.

X-zrake (sinonim: x-zrake, x-zrake) - kvantno elektromagnetsko zračenje valne duljine od 250 do 0,025 A (ili kvanti energije od 5 10 -2 do 5 10 2 keV). Godine 1895. otkrio ga je V.K. Roentgen. Spektralno područje elektromagnetskog zračenja u blizini x-zraka, čiji kvanti energije prelaze 500 keV, naziva se gama zračenje (vidi); zračenje, čiji su kvanti energije ispod 0,05 keV, je ultraljubičasto zračenje (vidi).

Dakle, predstavljajući relativno mali dio golemog spektra elektromagnetskog zračenja, koji uključuje i radio valove i vidljivu svjetlost, rendgensko zračenje, kao i svako elektromagnetsko zračenje, širi se brzinom svjetlosti (oko 300 tisuća km/s u vakuumu ) i karakterizirana je valnom duljinom λ (udaljenost preko koje se zračenje širi u jednoj periodi titranja). X-zračenje ima i niz drugih valnih svojstava (lom, interferencija, difrakcija), ali ih je puno teže promatrati nego kod zračenja dužih valnih duljina: vidljiva svjetlost, radio valovi.

Spektri X-zraka: a1 - kontinuirani spektar kočnog zračenja na 310 kV; a - kontinuirani spektar kočnog zračenja na 250 kV, a1 - spektar filtriran s 1 mm Cu, a2 - spektar filtriran s 2 mm Cu, b - K-serija volframove linije.

Za generiranje rendgenskih zraka koriste se rendgenske cijevi (vidi), u kojima se zračenje javlja kada brzi elektroni komuniciraju s atomima anodne tvari. Postoje dvije vrste rendgenskih zraka: kočno zračenje i karakteristično. Kočno zračenje X-zraka, koje ima kontinuirani spektar, slično je običnoj bijeloj svjetlosti. Raspodjela intenziteta ovisno o valnoj duljini (sl.) predstavljena je krivuljom s maksimumom; u smjeru dugih valova krivulja blago pada, a u smjeru kratkih valova strmo i lomi se na određenoj valnoj duljini (λ0), koja se naziva kratkovalna granica kontinuiranog spektra. Vrijednost λ0 obrnuto je proporcionalna naponu na cijevi. Kočno zračenje nastaje interakcijom brzih elektrona s atomskim jezgrama. Intenzitet kočnog zračenja izravno je proporcionalan jakosti anodne struje, kvadratu napona cijevi i atomskom broju (Z) materijala anode.

Ako energija elektrona ubrzanih u rendgenskoj cijevi prijeđe kritičnu vrijednost za tvar anode (ta je energija određena naponom cijevi Vcr, koji je kritičan za tu tvar), dolazi do karakterističnog zračenja. Karakteristični spektar je linija, njegove spektralne linije tvore niz, označen slovima K, L, M, N.

Serija K je najkraća valna duljina, serija L je duža valna duljina, serije M i N se promatraju samo u teškim elementima (Vcr volframa za K-seriju je 69,3 kv, za L-seriju - 12,1 kv). Karakteristično zračenje nastaje na sljedeći način. Brzi elektroni izbacuju atomske elektrone iz unutarnjih ljuski. Atom je pobuđen i zatim se vraća u osnovno stanje. U tom slučaju elektroni iz vanjskih, manje vezanih ljuski popunjavaju prazne prostore u unutarnjim ljuskama i emitiraju se fotoni karakterističnog zračenja s energijom jednakom razlici energija atoma u pobuđenom i osnovnom stanju. Ta razlika (a time i energija fotona) ima određenu vrijednost, karakterističnu za svaki element. Ovaj fenomen je u osnovi rendgenske spektralne analize elemenata. Slika prikazuje linijski spektar volframa na pozadini kontinuiranog spektra kočnog zračenja.

Energija elektrona ubrzanih u rendgenskoj cijevi gotovo se u potpunosti pretvara u toplinsku energiju (anoda je u ovom slučaju jako zagrijana), samo se neznatan dio (oko 1% pri naponu blizu 100 kV) pretvara u energiju kočnog zračenja .

Primjena X-zraka u medicini temelji se na zakonima apsorpcije X-zraka u tvari. Apsorpcija x-zraka potpuno je neovisna o optičkim svojstvima materijala apsorbera. Bezbojno i prozirno olovno staklo koje se koristi za zaštitu osoblja u sobama za rendgenske snimke gotovo potpuno apsorbira rendgenske zrake. Nasuprot tome, list papira koji nije proziran za svjetlost ne prigušuje X-zrake.

Intenzitet homogene (odnosno određene valne duljine) zrake X-zraka pri prolasku kroz apsorberski sloj opada prema eksponencijalnom zakonu (e-x), gdje je e baza prirodnih logaritama (2,718), a eksponent x jednak je umnošku masenog koeficijenta prigušenja (μ / p) cm 2 /g po debljini apsorbera u g / cm 2 (ovdje je p gustoća tvari u g / cm 3). X-zrake su prigušene i raspršenjem i apsorpcijom. Prema tome, koeficijent prigušenja mase je zbroj koeficijenata apsorpcije i raspršenja mase. Maseni koeficijent apsorpcije naglo raste s povećanjem atomskog broja (Z) apsorbera (proporcionalno Z3 ili Z5) i s povećanjem valne duljine (proporcionalno λ3). Ova ovisnost o valnoj duljini opaža se unutar apsorpcijskih vrpci, na čijim granicama koeficijent pokazuje skokove.

Maseni koeficijent raspršenja raste s povećanjem atomskog broja tvari. Za λ≥0,3Å koeficijent raspršenja ne ovisi o valnoj duljini, za λ<0,ЗÅ он уменьшается с уменьшением λ.

Smanjenje koeficijenata apsorpcije i raspršenja sa smanjenjem valne duljine uzrokuje povećanje prodorne moći X-zraka. Koeficijent apsorpcije mase za kosti [apsorpcija je uglavnom uzrokovana Ca 3 (PO 4) 2 ] gotovo je 70 puta veći nego za meka tkiva, gdje je apsorpcija uglavnom posljedica vode. To objašnjava zašto se sjena kostiju tako oštro ističe na radiografiji u odnosu na pozadinu mekih tkiva.

Širenje nehomogenog rendgenskog snopa kroz bilo koji medij, uz smanjenje intenziteta, praćeno je promjenom spektralnog sastava, promjenom kvalitete zračenja: dugovalni dio spektra apsorbira se na većem opsegu od kratkovalnog dijela, zračenje postaje jednoličnije. Filtriranje dugovalnog dijela spektra omogućuje poboljšanje omjera dubinskih i površinskih doza tijekom rendgenske terapije žarišta smještenih duboko u ljudskom tijelu (vidi rendgenske filtre). Za karakterizaciju kvalitete nehomogenog snopa X-zraka koristi se koncept "polovičnog sloja prigušenja (L)" - sloja tvari koja polovično prigušuje zračenje. Debljina ovog sloja ovisi o naponu na cijevi, debljini i materijalu filtera. Celofan (do energije od 12 keV), aluminij (20-100 keV), bakar (60-300 keV), olovo i bakar (>300 keV) koriste se za mjerenje slojeva poluprigušenja. Za X-zrake generirane na naponima od 80-120 kV, 1 mm bakra je ekvivalentan kapacitetu filtriranja od 26 mm aluminija, 1 mm olova je ekvivalentan 50,9 mm aluminija.

Apsorpcija i raspršenje X-zraka je zbog njegovih korpuskularnih svojstava; X-zrake djeluju na atome kao tok korpuskula (čestica) - fotona, od kojih svaki ima određenu energiju (obrnuto proporcionalnu valnoj duljini X-zraka). Energetski raspon fotona X zraka je 0,05-500 keV.

Apsorpcija rendgenskog zračenja je posljedica fotoelektričnog efekta: apsorpcija fotona elektronskom ljuskom popraćena je izbacivanjem elektrona. Atom je pobuđen i, vraćajući se u osnovno stanje, emitira karakteristično zračenje. Emitirani fotoelektron odnosi svu energiju fotona (minus energija vezanja elektrona u atomu).

Raspršenje X-zračenja nastaje zahvaljujući elektronima raspršujućeg medija. Razlikuju se klasično raspršenje (valna duljina zračenja se ne mijenja, ali se mijenja smjer širenja) i raspršenje s promjenom valne duljine - Comptonov efekt (valna duljina raspršenog zračenja veća je od upadnog). U potonjem slučaju, foton se ponaša kao lopta koja se kreće, a raspršenje fotona događa se, prema Comntonovom slikovitom izrazu, poput igre bilijara s fotonima i elektronima: sudarajući se s elektronom, foton prenosi dio svoje energije na njega i raspršuje se, imajući već manju energiju (odnosno, valna duljina raspršenog zračenja se povećava), elektron izleti iz atoma s povratnom energijom (ti se elektroni nazivaju Comptonovi elektroni, ili povratni elektroni). Apsorpcija energije X-zraka događa se tijekom stvaranja sekundarnih elektrona (Comptona i fotoelektrona) i prijenosa energije na njih. Energija X-zraka prenesena na jedinicu mase tvari određuje apsorbiranu dozu X-zraka. Jedinica ove doze 1 rad odgovara 100 erg/g. Uslijed apsorbirane energije u supstanci apsorbera dolazi do brojnih sekundarnih procesa koji su važni za rendgensku dozimetriju, budući da se na njima temelje metode mjerenja rendgenskih zraka. (vidi Dozimetrija).

Svi plinovi i mnoge tekućine, poluvodiči i dielektrici pod djelovanjem X-zraka povećavaju električnu vodljivost. Vodljivost pronalaze najbolji izolacijski materijali: parafin, tinjac, guma, jantar. Promjena vodljivosti je posljedica ionizacije medija, tj. razdvajanja neutralnih molekula na pozitivne i negativne ione (ionizaciju proizvode sekundarni elektroni). Ionizacija u zraku služi za određivanje ekspozicijske doze rendgenskog zračenja (doza u zraku), koja se mjeri u rendgenima (vidi Doze ionizirajućeg zračenja). Pri dozi od 1 r apsorbirana doza u zraku iznosi 0,88 rad.

Pod djelovanjem X-zraka, kao rezultat ekscitacije molekula tvari (i tijekom rekombinacije iona), u mnogim slučajevima dolazi do ekscitacije vidljivog sjaja tvari. Pri velikim intenzitetima rendgenskog zračenja opaža se vidljivi sjaj zraka, papira, parafina i sl. (iznimka su metali). Najveći prinos vidljive svjetlosti daju takvi kristalni fosfori kao Zn·CdS·Ag-fosfor i drugi koji se koriste za ekrane u fluoroskopiji.

Pod djelovanjem X-zraka mogu se odvijati i različiti kemijski procesi u tvari: razgradnja srebrnih halogenida (fotografski efekt koji se koristi u X-zrakama), razgradnja vode i vodenih otopina vodikovog peroksida, promjena svojstva celuloida (zamućenje i oslobađanje kamfora), parafina (zamućenje i izbjeljivanje) .

Kao rezultat potpune pretvorbe, sva energija X-zraka koju apsorbira kemijski inertna tvar pretvara se u toplinu. Mjerenje vrlo malih količina topline zahtijeva vrlo osjetljive metode, ali je glavna metoda za apsolutna mjerenja X-zraka.

Sekundarni biološki učinci izloženosti rendgenskim zrakama osnova su medicinske radioterapije (vidi). X-zrake, čiji su kvanti 6-16 keV (efektivne valne duljine od 2 do 5 Å), gotovo u potpunosti apsorbiraju kožni omotač tkiva ljudskog tijela; nazivaju se granične zrake, ili ponekad Bucca zrake (vidi Bucca zrake). Za duboku rendgensku terapiju koristi se tvrdo filtrirano zračenje s kvantima efektivne energije od 100 do 300 keV.

Biološki učinak rendgenskog zračenja treba uzeti u obzir ne samo u rendgenskoj terapiji, već iu rentgenskoj dijagnostici, kao iu svim drugim slučajevima kontakta s rendgenskim zrakama koji zahtijevaju primjenu zaštite od zračenja ( vidjeti).