Descoperirea razelor X Razele X au fost descoperite în 1895 de către fizicianul german Wilhelm Roentgen. Roentgen a știut să observe, a știut să observe ceva nou acolo unde mulți oameni de știință înaintea lui nu descoperiseră nimic remarcabil. Acest cadou special l-a ajutat să facă o descoperire remarcabilă. La sfârșitul secolului al XIX-lea, descărcarea de gaze la presiune scăzută a atras atenția fizicienilor. În aceste condiții, în tubul cu descărcare în gaz au fost create fluxuri de electroni foarte rapidi. Pe atunci se numeau raze catodice. Natura acestor raze nu a fost încă stabilită cu certitudine. Tot ceea ce se știa era că aceste raze își aveau originea la catodul tubului. După ce a început să studieze razele catodice, Roentgen a observat curând că placa fotografică din apropierea tubului de descărcare era supraexpusă chiar și atunci când era înfășurată în hârtie neagră. După aceasta, a putut observa un alt fenomen care l-a uimit cu adevărat. Un ecran de hârtie umezit cu o soluție de oxid de bariu platină a început să strălucească dacă era înfășurat în jurul tubului de descărcare. Mai mult, când Roentgen își ținea mâna între tub și ecran, umbrele întunecate ale oaselor erau vizibile pe ecran pe fundalul contururilor mai deschise ale întregii mâini.

Descoperirea razelor X Omul de știință și-a dat seama că atunci când tubul de descărcare funcționează, apar niște radiații necunoscute anterior, foarte penetrante. Le-a numit raze X. Ulterior, termenul „raze X” a devenit ferm stabilit în spatele acestei radiații. Raze X au descoperit că noi radiații au apărut în locul în care razele catodice (fluxuri de electroni rapizi) s-au ciocnit cu peretele de sticlă al tubului. În acest loc, sticla strălucea cu o lumină verzuie. Experimentele ulterioare au arătat că razele X apar atunci când electronii rapizi sunt încetiniți de orice obstacol, în special electrozii metalici.

Proprietățile razelor X Razele descoperite de raze X au acționat asupra unei plăci fotografice, au provocat ionizarea aerului, dar nu s-au reflectat vizibil de nicio substanță și nu au suferit refracție. Câmpul electromagnetic nu a avut niciun efect asupra direcției de propagare a acestora.

Proprietățile razelor X A apărut imediat presupunerea că razele X sunt unde electromagnetice care sunt emise atunci când electronii sunt decelerati brusc. Spre deosebire de lumina vizibilă și razele ultraviolete, razele X au o lungime de undă mult mai scurtă. Lungimea lor de undă este mai mică, cu atât energia electronilor care se ciocnesc de obstacol este mai mare. Puterea mare de penetrare a razelor X și celelalte caracteristici ale acestora au fost asociate tocmai cu lungimea de undă scurtă. Dar această ipoteză avea nevoie de dovezi, iar dovezile au fost obținute la 15 ani după moartea lui Roentgen.

Difracția cu raze X Dacă razele X sunt unde electromagnetice, atunci ele ar trebui să prezinte difracție, un fenomen comun tuturor tipurilor de unde. În primul rând, razele X au fost trecute prin fante foarte înguste ale plăcilor de plumb, dar nu a putut fi detectat nimic asemănător cu difracția. Fizicianul german Max Laue a sugerat că lungimea de undă a razelor X era prea mică pentru a detecta difracția acestor unde de către obstacole create artificial. La urma urmei, este imposibil să faci fante care măsoară 10 -8 cm, deoarece aceasta este dimensiunea atomilor înșiși. Ce se întâmplă dacă razele X au aproximativ aceeași lungime completă? Atunci singura opțiune rămasă este să folosești cristale. Sunt structuri ordonate în care distanțele dintre atomi individuali sunt egale în ordinea mărimii cu dimensiunea atomilor înșiși, adică 10 -8 cm. Un cristal cu structura sa periodică este acel dispozitiv natural care ar trebui să provoace în mod inevitabil difracția de undă vizibilă lungimea lor sunt apropiate de dimensiunea atomilor.

Difracția razelor X Și astfel un fascicul îngust de raze X a fost îndreptat spre cristal, în spatele căruia se afla o placă fotografică. Rezultatul a fost complet în concordanță cu cele mai optimiste așteptări. Odată cu pata centrală mare, care a fost produsă de razele care se propagă în linie dreaptă, în jurul punctului central au apărut pete mici distanțate în mod regulat (Fig. 50). Apariția acestor pete ar putea fi explicată doar prin difracția razelor X pe structura ordonată a cristalului. Studiul modelului de difracție a făcut posibilă determinarea lungimii de undă a razelor X. Sa dovedit a fi mai mică decât lungimea de undă a radiației ultraviolete și, în ordinea mărimii, a fost egală cu dimensiunea unui atom (10 -8 cm).

Aplicații ale razelor X Razele X au găsit multe aplicații practice foarte importante. În medicină, ele sunt folosite pentru a pune diagnosticul corect al unei boli, precum și pentru a trata cancerul. Aplicațiile razelor X în cercetarea științifică sunt foarte extinse. Din modelul de difracție produs de razele X atunci când trec prin cristale, se poate stabili ordinea de aranjare a atomilor în spațiu - structura cristalelor. Sa dovedit a fi nu foarte dificil să faci acest lucru pentru substanțele cristaline anorganice. Dar cu ajutorul analizei de difracție cu raze X este posibilă descifrarea structurii compușilor organici complecși, inclusiv a proteinelor. În special, a fost determinată structura moleculei de hemoglobină, care conține zeci de mii de atomi.

1 din 15

Prezentare pe tema: Wilhelm Conrad Roentgen

Slide nr. 1

Descriere slide:

Slide nr. 2

Descriere slide:

Fizicianul german Wilhelm Conrad Röntgen s-a născut în Lennep, un orășel de lângă Remscheid din Prusia, singurul copil din familia unui comerciant de textile de succes, Friedrich Conrad Röntgen și Charlotte Constance (n. Frowein) Röntgen. În 1848, familia s-a mutat în orașul olandez Apeldoorn - patria părinților lui Charlotte. Expedițiile făcute de Röntgen în copilărie în pădurile dese din vecinătatea orașului Apeldoorn i-au insuflat o dragoste de viață pentru animale sălbatice.

Slide nr. 3

Descriere slide:

Röntgen a intrat la Școala Tehnică din Utrecht în 1862, dar a fost exmatriculat pentru că a refuzat să numească un prieten care desenase o caricatură ireverentă a unui profesor neiubit. Fără un certificat oficial de absolvire a unei instituții de învățământ secundar, oficial nu a putut intra într-o instituție de învățământ superior, dar ca voluntar a urmat mai multe cursuri la Universitatea din Utrecht. După ce a promovat examenul de admitere, Röntgen a fost înscris ca student la Institutul Federal de Tehnologie din Zurich în 1865, intenționând să devină inginer mecanic și a primit o diplomă în 1868. August Kundt, un fizician remarcabil german și profesor de fizică la acest institut, a atras atenția asupra abilităților strălucitoare ale lui Röntgen și l-a sfătuit cu fermitate să se apuce de fizică. A urmat sfatul lui Kundt și un an mai târziu și-a susținut teza de doctorat la Universitatea din Zurich, după care a fost imediat numit de Kundt ca prim asistent în laborator. Röntgen a intrat la Școala Tehnică din Utrecht în 1862, dar a fost expulzat pentru că a refuzat să numească un prieten care desenase o caricatură ireverentă a unui profesor neiubit. Fără un certificat oficial de absolvire a unei instituții de învățământ secundar, oficial nu a putut intra într-o instituție de învățământ superior, dar ca voluntar a urmat mai multe cursuri la Universitatea din Utrecht. După ce a promovat examenul de admitere, Röntgen a fost înscris ca student la Institutul Federal de Tehnologie din Zurich în 1865, intenționând să devină inginer mecanic și a primit o diplomă în 1868. August Kundt, un fizician remarcabil german și profesor de fizică la acest institut, a atras atenția asupra abilităților strălucitoare ale lui Röntgen și l-a sfătuit cu fermitate să se apuce de fizică. A urmat sfatul lui Kundt și un an mai târziu și-a susținut teza de doctorat la Universitatea din Zurich, după care Kundt a fost imediat numit prim asistent în laborator.

Slide nr. 4

Descriere slide:

Slide nr. 5

Descriere slide:

Cercetările experimentale efectuate de Röntgen la Strasbourg au vizat diverse domenii ale fizicii, precum conductivitatea termică a cristalelor și rotația electromagnetică a planului de polarizare a luminii în gaze și, potrivit biografului său Otto Glaser, i-a adus lui Röntgen reputația de un „fizician experimental clasic subtil”. În 1879, Röntgen a fost numit profesor de fizică la Universitatea din Hesse, unde a rămas până în 1888, refuzând ofertele de a ocupa succesiv catedra de fizică la universitățile din Jena și Utrecht. În 1888, s-a întors la Universitatea din Würzburg ca profesor de fizică și director al Institutului de Fizică, unde a continuat să efectueze cercetări experimentale pe o gamă largă de probleme, inclusiv. compresibilitatea apei și proprietățile electrice ale cuarțului. În 1894, când Röntgen a fost ales rector al universității, a început studii experimentale despre descărcarea electrică în tuburile vidate din sticlă. S-au făcut deja multe în acest domeniu de către alții. În 1853, fizicianul francez Antoine Philibert Masson a observat că o descărcare de înaltă tensiune între electrozii dintr-un tub de sticlă care conținea gaz la presiune foarte scăzută producea o strălucire roșiatică (astfel de tuburi au fost primii predecesori ai tuburilor moderne de neon). Când alți experimentatori au început să pompeze gazul din tub până la o mai mare rarefacție, strălucirea a început să se dezintegreze într-o secvență complexă de straturi luminoase individuale, a căror culoare depindea de gaz. Cercetările experimentale efectuate de Röntgen la Strasbourg au vizat diverse domenii ale fizicii, precum conductivitatea termică a cristalelor și rotația electromagnetică a planului de polarizare a luminii în gaze și, potrivit biografului său Otto Glaser, i-a câștigat lui Röntgen o reputație de un „fizician experimental clasic subtil”. În 1879, Röntgen a fost numit profesor de fizică la Universitatea din Hesse, unde a rămas până în 1888, refuzând ofertele de a ocupa succesiv catedra de fizică la universitățile din Jena și Utrecht. În 1888, s-a întors la Universitatea din Würzburg ca profesor de fizică și director al Institutului de Fizică, unde a continuat să efectueze cercetări experimentale pe o gamă largă de probleme, inclusiv. compresibilitatea apei și proprietățile electrice ale cuarțului. În 1894, când Röntgen a fost ales rector al universității, a început studii experimentale despre descărcarea electrică în tuburile vidate din sticlă. S-au făcut deja multe în acest domeniu de către alții. În 1853, fizicianul francez Antoine Philibert Masson a observat că o descărcare de înaltă tensiune între electrozii dintr-un tub de sticlă care conținea gaz la presiune foarte scăzută producea o strălucire roșiatică (astfel de tuburi au fost primii predecesori ai tuburilor moderne de neon). Când alți experimentatori au început să pompeze gazul din tub până la o mai mare rarefacție, strălucirea a început să se dezintegreze într-o secvență complexă de straturi luminoase individuale, a căror culoare depindea de gaz.

Slide nr. 6

Descriere slide:

Roentgen a repetat unele dintre experimentele anterioare, arătând în special că razele catodice emanate din fereastra Lenard (pe atunci necunoscută) au cauzat fluorescența unui ecran acoperit cu cianoplatinit de bariu. Într-o zi (aceasta s-a întâmplat pe 8 noiembrie 1895), pentru a facilita observațiile, Roentgen a întunecat camera și a înfășurat tubul Crookes (fără fereastra lui Lenard) în hârtie groasă și neagră. Spre surprinderea lui, a văzut o bandă fluorescentă pe un ecran din apropiere acoperit cu cianoplatinită de bariu. După ce a analizat și a eliminat cu atenție cauzele posibile ale erorilor, a stabilit că fluorescența a apărut de fiecare dată când a pornit tubul, că sursa de radiație a fost tubul și nu o altă parte a circuitului și că ecranul a fost fluorescent chiar și la o distanță de aproape doi metri de tub, care a depășit cu mult capacitățile razelor catodice cu rază scurtă de acțiune. Roentgen a repetat unele dintre experimentele anterioare, arătând în special că razele catodice emanate din fereastra Lenard (pe atunci necunoscută) au cauzat fluorescența unui ecran acoperit cu cianoplatinit de bariu. Într-o zi (aceasta s-a întâmplat pe 8 noiembrie 1895), pentru a facilita observațiile, Roentgen a întunecat camera și a înfășurat tubul Crookes (fără fereastra lui Lenard) în hârtie groasă și neagră. Spre surprinderea lui, a văzut o bandă fluorescentă pe un ecran din apropiere acoperit cu cianoplatinită de bariu. După ce a analizat și a eliminat cu atenție cauzele posibile ale erorilor, a stabilit că fluorescența a apărut de fiecare dată când a pornit tubul, că sursa de radiație a fost tubul și nu o altă parte a circuitului și că ecranul a fost fluorescent chiar și la o distanță de aproape doi metri de tub, care a depășit cu mult capacitățile razelor catodice cu rază scurtă de acțiune.

Slide nr. 7

Descriere slide:

Și-a petrecut următoarele șapte săptămâni investigând un fenomen pe care l-a numit raze X (adică, raze necunoscute). Umbra aruncată pe ecranul fluorescent de către conductorul din bobina de inducție, care a creat tensiunea înaltă necesară pentru descărcare, i-a dat lui Roentgen ideea de a studia capacitatea de penetrare a razelor X în diferite materiale. El a descoperit că razele X pot pătrunde aproape în toate obiectele la adâncimi diferite, în funcție de grosimea obiectului și de densitatea substanței. Ținând un mic disc de plumb între tubul de descărcare și ecran, Roentgen a observat că plumbul era impenetrabil la raze X și apoi a făcut o descoperire uluitoare: oasele mâinii lui aruncau o umbră mai întunecată pe ecran, înconjurate de o umbră mai deschisă de la țesut moale. Și-a petrecut următoarele șapte săptămâni investigând un fenomen pe care l-a numit raze X (adică, raze necunoscute). Umbra aruncată pe ecranul fluorescent de către conductorul din bobina de inducție, care a creat tensiunea înaltă necesară pentru descărcare, i-a dat lui Roentgen ideea de a studia capacitatea de penetrare a razelor X în diferite materiale. El a descoperit că razele X pot pătrunde aproape în toate obiectele la adâncimi diferite, în funcție de grosimea obiectului și de densitatea substanței. Ținând un mic disc de plumb între tubul de descărcare și ecran, Roentgen a observat că plumbul era impenetrabil la raze X și apoi a făcut o descoperire uluitoare: oasele mâinii lui aruncau o umbră mai întunecată pe ecran, înconjurate de o umbră mai deschisă de la țesut moale.

Slide nr. 8

Descriere slide:

El a descoperit curând că razele X au provocat nu numai strălucirea ecranului acoperit cu cianoplatinit de bariu, ci și întunecarea plăcilor fotografice (după dezvoltare) în acele locuri în care razele X lovesc emulsia fotografică. Așa că Roentgen a devenit primul radiolog din lume. În onoarea lui, razele X au început să fie numite raze X. Fotografia cu raze X a mâinii soției sale a lui Roentgen a devenit cunoscută pe scară largă. Pe ea, oasele sunt clar vizibile (albe, deoarece țesutul osos mai dens reține razele X, împiedicându-le să ajungă pe placa fotografică) pe fundalul unei imagini mai întunecate de țesut moale (reținând razele X într-o măsură mai mică) și dungi albe din inelele de pe degete . El a descoperit curând că razele X au provocat nu numai strălucirea ecranului acoperit cu cianoplatinit de bariu, ci și întunecarea plăcilor fotografice (după dezvoltare) în acele locuri în care razele X lovesc emulsia fotografică. Așa că Roentgen a devenit primul radiolog din lume. În onoarea lui, razele X au început să fie numite raze X. Fotografia cu raze X a mâinii soției sale a lui Roentgen a devenit cunoscută pe scară largă. Pe ea, oasele sunt clar vizibile (albe, deoarece țesutul osos mai dens reține razele X, împiedicându-le să ajungă pe placa fotografică) pe fundalul unei imagini mai întunecate de țesut moale (reținând razele X într-o măsură mai mică) și dungi albe din inelele de pe degete .

Slide nr. 9

Descriere slide:

Primul raport al cercetării lui Roentgen, publicat într-o jurnal științific local la sfârșitul anului 1895, a trezit un mare interes atât în cercurile științifice, cât și în rândul publicului larg. „Am descoperit curând”, a scris Roentgen, „că toate corpurile sunt transparente la aceste raze, deși în grade foarte diferite.” Experimentele lui Roentgen au fost imediat confirmate de alți oameni de știință. Röntgen a publicat încă două lucrări despre raze X în 1896 și 1897, dar apoi interesele lui s-au mutat în alte domenii. Primul raport al cercetării lui Roentgen, publicat într-o jurnal științific local la sfârșitul anului 1895, a trezit un mare interes atât în cercurile științifice, cât și în rândul publicului larg. „Am descoperit curând”, a scris Roentgen, „că toate corpurile sunt transparente la aceste raze, deși în grade foarte diferite.” Experimentele lui Roentgen au fost imediat confirmate de alți oameni de știință. Röntgen a publicat încă două lucrări despre raze X în 1896 și 1897, dar apoi interesele lui s-au mutat în alte domenii.

Slide nr. 10

Descriere slide:

Medicii și-au dat seama imediat de importanța razelor X pentru diagnostic. În același timp, razele X au devenit o senzație, care a fost trâmbițată în întreaga lume de ziare și reviste, prezentând adesea materiale pe o notă isterică sau cu o tentă comică. Roentgen a fost iritat de faima bruscă care a căzut asupra lui, luându-i timp prețios și interferând cu cercetările experimentale ulterioare. Din acest motiv, a început să publice rar articole, deși nu a încetat complet să o facă: în timpul vieții sale, Roentgen a scris 58 de articole. În 1921, când avea 76 de ani, a publicat o lucrare despre conductivitatea electrică a cristalelor. Medicii și-au dat seama imediat de importanța razelor X pentru diagnostic. În același timp, razele X au devenit o senzație, care a fost trâmbițată în întreaga lume de ziare și reviste, prezentând adesea materiale pe o notă isterică sau cu o tentă comică. Roentgen a fost iritat de faima bruscă care a căzut asupra lui, luându-i timp prețios și interferând cu cercetările experimentale ulterioare. Din acest motiv, a început să publice rar articole, deși nu a încetat complet să o facă: în timpul vieții sale, Roentgen a scris 58 de articole. În 1921, când avea 76 de ani, a publicat o lucrare despre conductivitatea electrică a cristalelor.

Slide nr. 11

Descriere slide:

În 1899, la scurt timp după închiderea departamentului de fizică de la Universitatea din Leipzig, Röntgen a devenit profesor de fizică și director al Institutului de Fizică de la Universitatea din München. În timp ce se afla la München, Röntgen a aflat că a devenit primul (1901) laureat al Premiului Nobel pentru fizică „în semn de recunoaștere pentru serviciile sale extraordinare aduse științei, exprimate prin descoperirea razelor remarcabile numite ulterior în onoarea sa”. La prezentarea laureatului, K. T. Odhner, membru al Academiei Regale de Științe Suedeze, a spus: „Nu există nicio îndoială cât de mult progres va realiza știința fizică atunci când această formă de energie necunoscută până acum va fi explorată suficient”. Odhner a reamintit apoi audienței că razele X au găsit deja numeroase aplicații practice în medicină. În 1899, la scurt timp după închiderea departamentului de fizică de la Universitatea din Leipzig, Röntgen a devenit profesor de fizică și director al Institutului de Fizică de la Universitatea din München. În timp ce se afla la München, Röntgen a aflat că a devenit primul (1901) laureat al Premiului Nobel pentru fizică „în semn de recunoaștere pentru serviciile sale extraordinare aduse științei, exprimate prin descoperirea razelor remarcabile numite ulterior în onoarea sa”. La prezentarea laureatului, K. T. Odhner, membru al Academiei Regale de Științe Suedeze, a spus: „Nu există nicio îndoială cât de mult progres va realiza știința fizică atunci când această formă de energie necunoscută până acum va fi explorată suficient”. Odhner a reamintit apoi audienței că razele X au găsit deja numeroase aplicații practice în medicină.

Descriere slide:

Modestul și timidul Roentgen era profund dezgustat de ideea că persoana lui ar putea atrage atenția tuturor. Îi plăcea în aer liber și a vizitat de multe ori Weilheim în timpul vacanțelor, unde a urcat în Alpii Bavarezi din vecinătate și a vânat cu prietenii. A demisionat din funcțiile sale la München în 1920, la scurt timp după moartea soției sale. A murit trei ani mai târziu de cancer de organe interne. Modestul și timidul Roentgen era profund dezgustat de ideea că persoana lui ar putea atrage atenția tuturor. Îi plăcea în aer liber și a vizitat de multe ori Weilheim în timpul vacanțelor, unde a urcat în Alpii bavarez din vecini și a vânat cu prietenii. A demisionat din funcțiile sale la München în 1920, la scurt timp după moartea soției sale. A murit trei ani mai târziu de cancer de organe interne.

Slide nr. 14

Descriere slide:

Deși Roentgen a fost destul de mulțumit de faptul că descoperirea sa a fost de o importanță atât de mare pentru medicină, nu s-a gândit niciodată nici la un brevet, nici la o recompensă financiară. El a primit numeroase premii, pe lângă Premiul Nobel, inclusiv medalia Rumford a Societății Regale din Londra, medalia de aur Barnard pentru serviciu distins în știință a Universității Columbia și a fost membru de onoare și corespondent al societăților științifice în multe ţări. Deși Roentgen a fost destul de mulțumit de faptul că descoperirea sa a fost de o importanță atât de mare pentru medicină, nu s-a gândit niciodată nici la un brevet, nici la o recompensă financiară. El a primit numeroase premii, pe lângă Premiul Nobel, inclusiv medalia Rumford a Societății Regale din Londra, medalia de aur Barnard pentru serviciu distins în știință a Universității Columbia și a fost membru de onoare și corespondent al societăților științifice în multe ţări.

Slide nr. 15

Descriere slide:

Slide 2

Evenimente istorice: au trecut 110 ani de la descoperirea razelor X (1895-2005), acum 100 de ani s-a cunoscut despre razele X caracteristice (1906-2006). Semnificația descoperirii razelor X pentru dezvoltarea științei și înțelegerea structurii lumii nu poate fi supraestimată. Wilhelm Conrad Roentgen, fizician german.

Slide 3

Plan:

Descoperirea razelor X de către Wilhelm Roentgen Proprietățile razelor X Difracția razelor X Proiectarea unui tub de raze X Aplicarea razelor X: Medicină Cercetare științifică Analiza structurală cu raze X Defectoscopie

Slide 4

Descoperirea razelor X

În 1895, Wilhelm Roentgen a experimentat cu unul dintre tuburile cu vid (Crookes). A observat brusc că unele cristale din apropiere străluceau puternic. Deoarece Roentgen știa că razele descoperite anterior nu pot pătrunde în sticlă pentru a produce acest efect, el a sugerat că trebuie să fie un nou tip de rază, pe care el a numit-o raze X, subliniind astfel natura neobișnuită a proprietăților lor.

Slide 5

De fapt, razele invizibile pentru ochi au pătruns cu ușurință prin țesături opace, hârtie, lemn și chiar metale, expunând filmul fotografic atent ambalat. Celebra fotografie a mâinii soției sale, pe care a publicat-o în articolul său, a contribuit și ea la faima lui Roentgen. Pentru descoperirea razelor care îi poartă numele, V. Roentgen a primit PRIMUL Premiu Nobel pentru Fizică din istorie (1901)

Slide 6

Proprietățile razelor X

Razele descoperite de raze X au acţionat asupra plăcii fotografice, au provocat ionizarea aerului, nu au fost reflectate, nu au fost refractate, dar nu au fost deviate în câmpul magnetic. Imediat a apărut presupunerea că acestea erau unde electromagnetice care erau emise atunci când electronii încetineau brusc. Dovezile în acest sens au fost obținute la numai 15 ani de la moartea lui Roentgen. Prima pagină a articolului lui V. Roentgen despre raze X

Slide 7

difracție cu raze X

Un fascicul îngust de raze X a fost îndreptat spre cristal, în spatele căruia se afla o placă fotografică. Pete mici distanțate în mod regulat au apărut în jurul punctului central al plăcii. Aspectul lor poate fi explicat doar prin difracție, care este inerentă tuturor tipurilor de unde electromagnetice. Aceasta înseamnă că radiațiile X sunt electromagnetice.

Slide 8

TUB DE RAZE X – ...un dispozitiv electric de vid pentru producerea de raze X. Cel mai simplu tub de raze X constă dintr-un cilindru de sticlă cu electrozi lipiți - un catod și un anod Electronii emiși de catod sunt accelerați de un câmp electric puternic în spațiul dintre electrozi și bombardează anodul. Când electronii lovesc anodul, energia lor cinetică este parțial convertită în energie de raze X.

Slide 9

Ilustrație schematică a unui tub cu raze X.

X - raze X, K - catod, A - anod, C - radiator, Uh - tensiunea filamentului catodic, Ua - tensiune de accelerare, Win - intrare de răcire cu apă, Wout - ieșire de răcire cu apă Slide-ul precedent

Slide 10

Vedere generală a tuburilor cu raze X pentru analiza structurală (a), detectarea defectelor (b) și diagnosticarea cu raze X medicale (c)

Slide 11

Efecte biologice

Radiația de raze X este ionizantă. Afectează organismele vii și poate provoca radiații și cancer. Din acest motiv, atunci când lucrați cu raze X trebuie luate măsuri de protecție. Deteriorarea informațiilor ereditare ADN duce la cancer. Se crede că daunele sunt direct proporționale cu doza de radiație absorbită. Radiația cu raze X este un factor mutagen.

Slide 12

Aplicații ale razelor X

În medicină În cercetarea științifică: Analiza structurală cu raze X Știința materialelor Cristalografie Chimie Biologie Defectoscopie

Slide 13

Medicament

Razele X pot fi folosite pentru a ilumina corpul uman, rezultând imagini ale oaselor și organelor interne. De asemenea, folosit pentru a trata cancerul.

Slide 14

Analiza difracției cu raze X

Din modelul de difracție produs de razele X pe măsură ce trec prin cristale, este posibil să se stabilească ordinea de aranjare a atomilor în spațiu - structura cristalelor.

Slide 15

În știința materialelor, cristalografie, chimie și biochimie, razele X sunt utilizate pentru elucidarea structurii substanțelor la nivel atomic folosind împrăștierea prin difracție de raze X (XRD). Un exemplu binecunoscut este determinarea structurii ADN-ului.

Slide 16

În plus, compoziția chimică a unei substanțe poate fi determinată folosind raze X. Într-un microscop cu fascicul de electroni, analitul este iradiat cu electroni sau raze X, determinând atomii să ionizeze și să emită raze X caracteristice. Această metodă analitică se numește analiză prin fluorescență cu raze X.

Slide 17

Detectarea defectelor cu raze X

O metodă pentru detectarea cavităților din piese turnate, fisurilor în șine, verificarea calității sudurilor etc. Se bazează pe o modificare a absorbției razelor X într-un produs dacă există o cavitate sau incluziuni străine în acesta. Detector de defecte cu raze X

Vizualizați toate diapozitivele

Prezentare pe tema „Raze X” profesori ai Liceului MAOU nr. 14 Ermakova T.V.

Deschidere raze X
Dispozitiv cu tub cu raze X
Literatură

Razele X au fost descoperite în 1895 de către fizicianul german Wilhelm Roentgen.
A știut să observe, a știut să observe ceva nou acolo unde mulți oameni de știință înaintea lui nu descoperiseră nimic remarcabil. Acest cadou special l-a ajutat să facă o descoperire remarcabilă.
La sfârșitul secolului al XIX-lea, descărcarea de gaze la presiune scăzută a atras atenția fizicienilor. În aceste condiții, în tubul cu descărcare în gaz au fost create fluxuri de electroni foarte rapidi. Pe atunci se numeau raze catodice. Natura acestor raze nu a fost încă stabilită cu certitudine. Tot ceea ce se știa era că aceste raze își aveau originea la catodul tubului.
După ce a început să studieze razele catodice, Roentgen a observat curând că placa fotografică din apropierea tubului de descărcare era supraexpusă chiar și atunci când era înfășurată în hârtie neagră. După aceasta, a putut observa un alt fenomen care l-a uimit cu adevărat. Un ecran de hârtie umezit cu o soluție de oxid de bariu platină a început să strălucească dacă era înfășurat în jurul tubului de descărcare. Mai mult, când Roentgen își ținea mâna între tub și ecran, umbrele întunecate ale oaselor erau vizibile pe ecran pe fundalul contururilor mai deschise ale întregii mâini.

Oamenii de știință și-a dat seama că atunci când tubul de descărcare funcționa, au fost generate niște radiații necunoscute anterior, foarte penetrante. L-a sunat X-razele. Ulterior, termenul „raze X” a devenit ferm stabilit în spatele acestei radiații.
Raze X au descoperit că noi radiații au apărut în locul în care razele catodice (fluxuri de electroni rapizi) s-au ciocnit cu peretele de sticlă al tubului. În acest loc, sticla strălucea cu o lumină verzuie.
Experimentele ulterioare au arătat că X-razele apar atunci când electronii rapizi sunt decelerati de orice obstacol, în special electrozii metalici.

Razele descoperite de raze X au acționat asupra plăcii fotografice, provocând ionizarea aerului, dar nu s-au reflectat vizibil de nicio substanță și nu au experimentat refracția. Câmpul electromagnetic nu a avut niciun efect asupra direcției de propagare a acestora.

Imediat a apărut ipoteza că razele X sunt unde electromagnetice care sunt emise atunci când electronii sunt încetiniți brusc. Spre deosebire de lumina vizibilă și razele ultraviolete, razele X au o lungime de undă mult mai scurtă. Lungimea lor de undă este mai mică, cu atât energia electronilor care se ciocnesc de obstacol este mai mare. Puterea mare de penetrare a razelor X și celelalte caracteristici ale acestora au fost asociate tocmai cu lungimea de undă scurtă. Dar această ipoteză avea nevoie de dovezi, iar dovezile au fost obținute la 15 ani după moartea lui Roentgen.

Dacă razele X sunt unde electromagnetice, atunci ele ar trebui să prezinte difracție, un fenomen comun tuturor tipurilor de unde. În primul rând, razele X au fost trecute prin fante foarte înguste ale plăcilor de plumb, dar nu a putut fi detectat nimic asemănător cu difracția. Fizicianul german Max Laue a sugerat că lungimea de undă a razelor X era prea mică pentru a detecta difracția acestor unde de către obstacole create artificial. La urma urmei, este imposibil să faci fante care măsoară 10 -8 cm, deoarece aceasta este dimensiunea atomilor înșiși. Ce se întâmplă dacă razele X au aproximativ aceeași lungime de undă? Atunci singura opțiune rămasă este să folosești cristale. Sunt structuri ordonate în care distanțele dintre atomi individuali sunt egale în ordinea mărimii cu dimensiunea atomilor înșiși, adică 10 -8 cm. Un cristal cu structura sa periodică este acel dispozitiv natural care ar trebui să provoace în mod inevitabil difracția de undă vizibilă lungimea lor sunt apropiate de dimensiunea atomilor.

Și astfel un fascicul îngust de raze X a fost îndreptat spre cristal, în spatele căruia se afla o placă fotografică. Rezultatul a fost complet în concordanță cu cele mai optimiste așteptări. Odată cu pata centrală mare, care a fost produsă de razele care se propagă în linie dreaptă, în jurul punctului central au apărut pete mici distanțate în mod regulat (Fig. 50). Apariția acestor pete ar putea fi explicată doar prin difracția razelor X pe structura ordonată a cristalului.
Studiul modelului de difracție a făcut posibilă determinarea lungimii de undă a razelor X. Sa dovedit a fi mai mică decât lungimea de undă a radiației ultraviolete și, în ordinea mărimii, a fost egală cu dimensiunea unui atom (10 -8 cm).

Razele X au găsit multe aplicații practice foarte importante.

În medicină, ele sunt folosite pentru a pune diagnosticul corect al unei boli, precum și pentru a trata cancerul.

Aplicațiile razelor X în cercetarea științifică sunt foarte extinse. Din modelul de difracție produs de razele X atunci când trec prin cristale, se poate stabili ordinea de aranjare a atomilor în spațiu - structura cristalelor. Sa dovedit a fi nu foarte dificil să faci acest lucru pentru substanțele cristaline anorganice. Dar cu ajutorul analizei de difracție cu raze X este posibilă descifrarea structurii compușilor organici complecși, inclusiv a proteinelor. În special, a fost determinată structura moleculei de hemoglobină, care conține zeci de mii de atomi.

Razele X au lungimi de undă cuprinse între 10 -9 la 10 -10 m. Au o mare putere de penetrare și sunt utilizate în medicină, precum și pentru studiul structurii cristalelor și a moleculelor organice complexe.

1 tobogan

Tema: „Radiații X” Lucrarea a fost finalizată de un elev din clasa a 11-a „A” a Instituției Municipale de Învățământ „Școala Gimnazială Nr.95 numită după. N. Shchukina p. Arhara” Gogulova Kristina Valerievna.

2 tobogan

3 slide

Obiective: 1. Aflați ce este radiația cu raze X. 2. Aflați de ce oasele opresc radiografiile. 3. Folosind cunoștințele despre radiațiile cu raze X, putem afla aplicația acesteia în medicină.

4 slide

5 slide

radiografie Wilhelm Conrad. Născut - 27 martie 1845, Lennep, lângă Düsseldorf. Cel mai mare fizician experimental german, membru al Academiei de Științe din Berlin. El a descoperit razele X în 1895 și le-a studiat proprietățile.

6 diapozitiv

„Trimite-mi niște raze într-un plic.” La un an de la descoperirea cu raze X, Roentgen a primit o scrisoare de la un marinar englez: „Domnule, din război am avut un glonț înfipt în piept, dar nu pot. îndepărtați-l pentru că nu este vizibil. Și așa am auzit că ai găsit raze prin care glonțul meu poate fi văzut. Dacă se poate, trimite-mi niște raze într-un plic, doctorii vor găsi glonțul, iar eu îți voi trimite razele înapoi.” Răspunsul lui Roentgen a fost următorul: „În momentul de față nu am atât de multe raze. Dar dacă nu ți-e greu, trimite-mi pieptul tău și voi găsi glonțul și-ți trimit pieptul înapoi.”

7 slide

8 slide

Ce sunt razele X? Electronii emiși de filamentul catodului fierbinte sunt accelerați de câmpul electric și se ciocnesc cu suprafața anodului. Un electron care se ciocnește cu suprafața anodului poate fi deviat din cauza interacțiunii cu nucleul sau poate elimina unul dintre electronii din învelișul interior al atomului, de exemplu. ionizați-l. În primul caz, rezultă emisia unui foton de raze X, lungimea de undă poate fi în intervalul 0,01-10 nm (spectru continuu)

Slide 9

Intensitatea unei astfel de radiații este proporțională cu sarcina Z din care este realizat anodul. Cu cât tensiunea aplicată între catod și anodul tubului cu raze X este mai mare, cu atât puterea razelor X este mai mare. În al doilea caz, locul electronului eliminat este luat de un electron cu o înveliș „mai înalt”, iar diferența de energie potențială a acestora este eliberată sub forma unui foton de raze X cu frecvența corespunzătoare.

10 diapozitive

11 diapozitiv

Ce este spectroscopia cu raze X? Fiecare element chimic absoarbe radiația de raze X deosebit de puternic la o lungime de undă caracteristică strict definită. În acest caz, atomul trece de la o stare normală la una ionizată, cu un electron îndepărtat. Prin urmare, măsurând frecvențele radiațiilor X la care radiația este deosebit de puternică, putem trage o concluzie despre ce elemente sunt incluse în compoziția substanței. Aceasta este baza spectroscopiei cu raze X.

12 slide

Slide 13

De ce oasele opresc razele X? Capacitatea de penetrare a razelor X, cu alte cuvinte, duritatea lor, depinde de energia fotonilor lor. Se obișnuiește să se numească radiații cu o lungime de undă mai mare de 0,1 nm moale, iar restul - dure. Pentru a diagnostica o țintă, ar trebui să se folosească radiații dure de cel mult 0,01 nm, altfel razele X nu vor trece prin corp. S-a dovedit că o substanță absoarbe mai mult radiația cu raze X, cu cât densitatea materialului este mai mare. Cu cât razele X întâlnesc mai mulți atomi pe calea lor și cu cât sunt mai mulți electroni în învelișul acestor atomi, cu atât este mai mare probabilitatea de absorbție a fotonilor.

Slide 14

În corpul uman, razele X sunt cel mai puternic absorbite în oase, care sunt relativ dense și conțin mulți atomi de calciu. Când razele trec prin oase, intensitatea radiației scade la jumătate la fiecare 1,2 cm Sângele, mușchii, grăsimea și tractul gastrointestinal absorb mult mai puțin razele X (un strat gros de 3,5 cm este înjumătățit) Aerul din plămâni reține cea mai mică cantitate. de radiație ( de două ori cu o grosime a stratului de 192 m.) Prin urmare, în raze X, oasele aruncă o umbră pe filmul fotografic, iar în aceste locuri rămâne transparent. Acolo unde razele au reușit să ilumineze filmul, devine întuneric, iar medicii văd pacientul „prin și prin”