În 1895, fizicianul german W. Roentgen a descoperit un nou tip de radiație electromagnetică, necunoscută anterior, care a fost numită cu raze X în onoarea descoperitorului său. W. Roentgen a devenit autorul descoperirii sale la vârsta de 50 de ani, deținând postul de rector al Universității din Würzburg și având o reputație de unul dintre cei mai buni experimentatori ai timpului său. Unul dintre primii care a găsit o aplicație tehnică pentru descoperirea lui Roentgen a fost americanul Edison. A creat un aparat demonstrativ la îndemână și deja în mai 1896 a organizat o expoziție cu raze X la New York, unde vizitatorii își puteau privi propria mână pe un ecran luminos. După ce asistentul lui Edison a murit din cauza arsurilor grave pe care le-a primit în urma demonstrațiilor constante, inventatorul a oprit experimentele ulterioare cu raze X.

Radiațiile cu raze X au început să fie folosite în medicină datorită puterii sale mari de penetrare. Inițial, razele X au fost folosite pentru a examina fracturile osoase și pentru a localiza corpuri străine în corpul uman. În prezent, există mai multe metode bazate pe raze X. Dar aceste metode au dezavantajele lor: radiațiile pot provoca leziuni profunde ale pielii. Ulcerele care apar adesea s-au transformat în cancer. În multe cazuri, degetele sau mâinile au trebuit amputate. Fluoroscopie(sinonim cu translucidența) este una dintre principalele metode de examinare cu raze X, care constă în obținerea unei imagini pozitive plane a obiectului studiat pe un ecran translucid (fluorescent). În timpul fluoroscopiei, subiectul se află între un ecran translucid și un tub cu raze X. Pe ecranele moderne translucide cu raze X, imaginea apare în momentul în care tubul cu raze X este pornit și dispare imediat după ce este oprit. Fluoroscopia face posibilă studierea funcției organului - pulsația inimii, mișcările respiratorii ale coastelor, plămânilor, diafragmei, peristaltismul tractului digestiv etc. Fluoroscopia este utilizată în tratamentul bolilor stomacului, tractului gastrointestinal, duodenului, afecțiunilor ficatului, vezicii biliare și ale tractului biliar. În același timp, sonda medicală și manipulatoarele sunt introduse fără deteriorarea țesuturilor, iar acțiunile din timpul operației sunt controlate prin fluoroscopie și sunt vizibile pe monitor.
radiografie - metodă de diagnosticare cu raze X cu înregistrarea unei imagini fixe pe un material fotosensibil - specială. folie fotografică (film cu raze X) sau hârtie fotografică cu prelucrare ulterioară a fotografiilor; Cu radiografia digitală, imaginea este fixată în memoria computerului. Se efectuează pe aparate de diagnostic cu raze X - staționare, instalate în săli de radiografie special echipate, sau mobile și portabile - la patul pacientului sau în sala de operație. Pe radiografii, elementele structurilor diferitelor organe sunt afișate mult mai clar decât pe un ecran fluorescent. Radiografia este efectuată în scopul depistarii și prevenirii diferitelor boli, scopul său principal este de a ajuta medicii de diferite specialități în mod corect și rapid să pună un diagnostic. O imagine cu raze X surprinde starea unui organ sau a unui țesut numai în momentul expunerii. Totuși, o singură radiografie surprinde doar modificări anatomice la un moment dat, dă statica procesului; printr-o serie de radiografii efectuate la anumite intervale se poate studia dinamica procesului, adica modificari functionale. Tomografie. Cuvântul tomografie poate fi tradus din greacă ca felie imagine. Aceasta înseamnă că scopul tomografiei este de a obține o imagine stratificată a structurii interne a obiectului de studiu. Tomografia computerizată se caracterizează prin rezoluție înaltă, ceea ce face posibilă distingerea modificărilor subtile ale țesuturilor moi. CT permite detectarea unor astfel de procese patologice care nu pot fi detectate prin alte metode. În plus, utilizarea CT face posibilă reducerea dozei de radiații cu raze X primite de pacienți în timpul procesului de diagnosticare.
Fluorografie- o metodă de diagnosticare care vă permite să obțineți o imagine a organelor și țesuturilor, a fost dezvoltată la sfârșitul secolului al XX-lea, la un an după ce au fost descoperite razele X. În imagini se pot observa scleroză, fibroză, obiecte străine, neoplasme, inflamații care au un grad dezvoltat, prezența gazelor și infiltrate în cavități, abcese, chisturi etc. Cel mai adesea, se efectuează o radiografie toracică, care permite detectarea tuberculozei, a unei tumori maligne în plămâni sau în piept și a altor patologii.
Terapia cu raze X- Aceasta este o metodă modernă prin care se efectuează tratamentul anumitor patologii ale articulațiilor. Principalele direcții de tratare a bolilor ortopedice prin această metodă sunt: ​​cronice. Procese inflamatorii ale articulațiilor (artrita, poliartrita); Degenerative (osteoartrita, osteocondroza, spondiloza deformanta). Scopul radioterapiei este inhibarea activității vitale a celulelor țesuturilor alterate patologic sau distrugerea completă a acestora. În bolile non-tumorale, terapia cu raze X are ca scop suprimarea reacției inflamatorii, inhibarea proceselor proliferative, reducerea sensibilității la durere și a activității secretoare a glandelor. Trebuie avut în vedere faptul că glandele sexuale, organele hematopoietice, leucocitele și celulele tumorale maligne sunt cele mai sensibile la razele X. Doza de radiații în fiecare caz este determinată individual.

Pentru descoperirea razelor X, Roentgen a primit primul premiu Nobel pentru fizică în 1901, iar Comitetul Nobel a subliniat importanța practică a descoperirii sale.
Astfel, razele X sunt radiații electromagnetice invizibile cu o lungime de undă de 105 - 102 nm. Razele X pot pătrunde în unele materiale care sunt opace la lumina vizibilă. Ele sunt emise în timpul decelerației electronilor rapizi în materie (spectru continuu) și în timpul tranzițiilor electronilor de la învelișurile de electroni exterioare ale atomului la cele interioare (spectru liniar). Sursele de radiație de raze X sunt: ​​tubul de raze X, unii izotopi radioactivi, acceleratorii și acumulatorii de electroni (radiația sincrotron). Receptoare - peliculă, ecrane luminiscente, detectoare de radiații nucleare. Razele X sunt utilizate în analiza de difracție a razelor X, medicină, detectarea defectelor, analiza spectrală cu raze X etc.

Scurtă descriere a radiațiilor cu raze X

Razele X sunt unde electromagnetice (flux de cuante, fotoni), a căror energie este situată pe scara de energie dintre radiația ultravioletă și radiația gamma (Fig. 2-1). Fotonii cu raze X au energii de la 100 eV la 250 keV, ceea ce corespunde unei radiații cu o frecvență de 3×10 16 Hz la 6×10 19 Hz și o lungime de undă de 0,005–10 nm. Spectrele electromagnetice ale razelor X și ale razelor gamma se suprapun în mare măsură.

Orez. 2-1. Scala de radiații electromagnetice

Principala diferență dintre aceste două tipuri de radiații este modul în care apar. Razele X sunt obținute cu participarea electronilor (de exemplu, în timpul decelerării fluxului lor), iar razele gamma - cu dezintegrarea radioactivă a nucleelor ​​unor elemente.

Razele X pot fi generate în timpul decelerării unui flux accelerat de particule încărcate (așa-numita bremsstrahlung) sau atunci când au loc tranziții de energie înaltă în învelișurile de electroni ale atomilor (radiație caracteristică). Dispozitivele medicale folosesc tuburi cu raze X pentru a genera raze X (Figura 2-2). Componentele lor principale sunt un catod și un anod masiv. Electronii emiși din cauza diferenței de potențial electric dintre anod și catod sunt accelerați, ajung la anod, la ciocnirea cu materialul din care sunt decelerati. Ca rezultat, se produc raze X bremsstrahlung. În timpul ciocnirii electronilor cu anodul, are loc și al doilea proces - electronii sunt scoși din învelișurile de electroni ale atomilor anodului. Locurile lor sunt ocupate de electroni din alte învelișuri ale atomului. În timpul acestui proces, se generează un al doilea tip de radiație cu raze X - așa-numita radiație cu raze X caracteristice, al cărei spectru depinde în mare măsură de materialul anodului. Anozii sunt cel mai adesea fabricați din molibden sau wolfram. Există dispozitive speciale pentru focalizarea și filtrarea razelor X pentru a îmbunătăți imaginile rezultate.

Orez. 2-2. Schema dispozitivului cu tub cu raze X:

Proprietățile razelor X care predetermină utilizarea lor în medicină sunt efectele penetrante, fluorescente și fotochimice. Puterea de penetrare a razelor X și absorbția lor de către țesuturile corpului uman și materialele artificiale sunt cele mai importante proprietăți care determină utilizarea lor în diagnosticarea radiațiilor. Cu cât lungimea de undă este mai mică, cu atât puterea de penetrare a razelor X este mai mare.

Există raze X „moale” cu energie și frecvență de radiație scăzută (respectiv, cu cea mai mare lungime de undă) și raze X „dure” cu energie fotonică și frecvență de radiație mare, având o lungime de undă scurtă. Lungimea de undă a radiației cu raze X (respectiv, „rigiditatea” și puterea de penetrare a acesteia) depinde de mărimea tensiunii aplicate tubului de raze X. Cu cât tensiunea pe tub este mai mare, cu atât viteza și energia fluxului de electroni sunt mai mari și lungimea de undă a razelor X este mai mică.

În timpul interacțiunii radiațiilor X care pătrund prin substanță, în aceasta au loc modificări calitative și cantitative. Gradul de absorbție a razelor X de către țesuturi este diferit și este determinat de densitatea și greutatea atomică a elementelor care alcătuiesc obiectul. Cu cât densitatea și greutatea atomică a substanței din care constă obiectul (organul) studiat este mai mare, cu atât sunt absorbite mai multe raze X. Corpul uman conține țesuturi și organe de diferite densități (plămâni, oase, țesuturi moi etc.), ceea ce explică absorbția diferită a razelor X. Vizualizarea organelor și structurilor interne se bazează pe diferența artificială sau naturală în absorbția razelor X de către diferite organe și țesuturi.

Pentru a înregistra radiația care a trecut prin corp, se folosește capacitatea acesteia de a provoca fluorescența anumitor compuși și de a avea un efect fotochimic asupra peliculei. În acest scop se folosesc ecrane speciale pentru fluoroscopie și filme fotografice pentru radiografie. În aparatele moderne cu raze X, sisteme speciale de detectoare electronice digitale - panouri electronice digitale - sunt folosite pentru a înregistra radiațiile atenuate. În acest caz, metodele cu raze X sunt numite digitale.

Din cauza efectelor biologice ale razelor X, este esențial să se protejeze pacienții în timpul examinării. Acest lucru este realizat

timp de expunere cât mai scurt, înlocuirea fluoroscopiei cu radiografie, utilizarea strict justificată a metodelor ionizante, protecția prin protejarea pacientului și a personalului de expunerea la radiații.

Scurtă descriere a radiațiilor cu raze X - concept și tipuri. Clasificarea și caracteristicile categoriei „Scurte caracteristici ale radiației cu raze X” 2017, 2018.

Omul de știință german Wilhelm Conrad Roentgen poate fi considerat pe bună dreptate fondatorul radiografiei și descoperitorul caracteristicilor cheie ale razelor X.

Apoi, în 1895, nici măcar nu bănuia amploarea aplicării și popularitatea radiațiilor X descoperite de el, deși chiar și atunci au ridicat o rezonanță largă în lumea științei.

Este puțin probabil ca inventatorul să fi putut ghici ce beneficiu sau prejudiciu ar aduce rodul activității sale. Dar astăzi vom încerca să aflăm ce efect are acest tip de radiații asupra corpului uman.

• Radiația X este înzestrată cu o putere de penetrare uriașă, dar depinde de lungimea de undă și densitatea materialului care este iradiat;
• sub influența radiațiilor, unele obiecte încep să strălucească;
• razele X afectează ființele vii;
• datorită razelor X, încep să apară unele reacții biochimice;
• Un fascicul de raze X poate prelua electroni de la unii atomi și, prin urmare, îi poate ioniza.

Chiar și inventatorul însuși era preocupat în primul rând de întrebarea care sunt exact razele pe care le-a descoperit.

După ce a efectuat o serie de studii experimentale, omul de știință a descoperit că razele X sunt unde intermediare între radiațiile ultraviolete și gama, a căror lungime este de 10 -8 cm.

Proprietățile fasciculului de raze X, care sunt enumerate mai sus, au proprietăți distructive, dar acest lucru nu împiedică utilizarea lor în scopuri utile.

Deci, unde în lumea modernă pot fi folosite razele X?

1. Ele pot fi folosite pentru a studia proprietățile multor molecule și formațiuni cristaline.
2. Pentru detectarea defectelor, adică pentru a verifica piesele și dispozitivele industriale pentru defecte.
3. În industria medicală și cercetarea terapeutică.

Datorită lungimii scurte ale întregii game a acestor unde și a proprietăților lor unice, cea mai importantă aplicare a radiației descoperite de Wilhelm Roentgen a devenit posibilă.

Deoarece subiectul articolului nostru se limitează la impactul razelor X asupra corpului uman, care le întâlnește doar atunci când merge la spital, atunci vom lua în considerare doar această ramură de aplicare.

Omul de știință care a inventat razele X le-a făcut un cadou de neprețuit pentru întreaga populație a Pământului, deoarece nu și-a brevetat descendenții pentru utilizare ulterioară.

De la primul război mondial, aparatele portabile cu raze X au salvat sute de vieți rănite. Astăzi, razele X au două aplicații principale:

1. Diagnosticul cu el.

Diagnosticarea cu raze X este utilizată în diferite opțiuni:

• raze X sau transiluminare;
• radiografie sau fotografie;
• studiu fluorografic;
• tomografie cu raze X.

Acum trebuie să înțelegem cum diferă aceste metode unele de altele:

1. Prima metodă presupune că subiectul este situat între un ecran special cu o proprietate fluorescentă și un tub cu raze X. Medicul, pe baza caracteristicilor individuale, selectează puterea necesară a razelor și primește o imagine a oaselor și a organelor interne pe ecran.
2. În a doua metodă, pacientul este plasat pe o peliculă specială cu raze X într-o casetă. În acest caz, echipamentul este plasat deasupra persoanei. Această tehnică vă permite să obțineți o imagine în negativ, dar cu detalii mai fine decât cu fluoroscopie.
3. Examinările în masă ale populației pentru boli pulmonare permit fluorografia. În momentul procedurii, imaginea este transferată de pe un monitor mare pe un film special.
4. Tomografia vă permite să obțineți imagini ale organelor interne în mai multe secțiuni. Sunt luate o serie întreagă de imagini, care sunt denumite în continuare tomogramă.
5. Dacă conectați ajutorul unui computer la metoda anterioară, atunci programele specializate vor crea o imagine completă realizată cu ajutorul unui scanner cu raze X.

Toate aceste metode de diagnosticare a problemelor de sănătate se bazează pe proprietatea unică a razelor X de a ilumina filmul fotografic. În același timp, capacitatea de penetrare a țesuturilor inerte și a altor țesuturi ale corpului nostru este diferită, ceea ce este afișat în imagine.

După ce a fost descoperită o altă proprietate a razelor X de a influența țesuturile din punct de vedere biologic, această caracteristică a început să fie utilizată activ în terapia tumorală.

Celulele, în special cele maligne, se divid foarte repede, iar proprietatea ionizantă a radiațiilor are un efect pozitiv asupra terapiei terapeutice și încetinește creșterea tumorii.

Dar cealaltă față a monedei este efectul negativ al razelor X asupra celulelor sistemului hematopoietic, endocrin și imunitar, care, de asemenea, se divid rapid. Ca urmare a influenței negative a razelor X, boala radiațiilor se manifestă.

Efectul razelor X asupra corpului uman

Literal, imediat după o descoperire atât de puternică în lumea științifică, a devenit cunoscut faptul că razele X pot afecta corpul uman:

1. În timpul cercetărilor privind proprietățile razelor X, s-a dovedit că acestea sunt capabile să provoace arsuri pe piele. Foarte asemănător cu termicul. Cu toate acestea, adâncimea leziunii a fost mult mai mare decât leziunile domestice și s-au vindecat mai rău. Mulți oameni de știință care se ocupă de aceste radiații insidioase și-au pierdut degetele.
2. Prin încercare și eroare, s-a constatat că dacă reduceți timpul și vița de înzestrare, atunci arsurile pot fi evitate. Ulterior, au început să fie folosite ecranele cu plumb și metoda de la distanță de iradiere a pacienților.
3. Perspectiva pe termen lung a nocivității razelor arată că modificările în compoziția sângelui după iradiere duc la leucemie și îmbătrânire timpurie.
4. Gradul de severitate al impactului razelor X asupra corpului uman depinde direct de organul iradiat. Deci, cu raze X ale pelvisului mic, poate apărea infertilitatea, iar cu diagnosticarea organelor hematopoietice - boli de sânge.
5. Chiar și cele mai nesemnificative expuneri, dar pe o perioadă lungă de timp, pot duce la modificări la nivel genetic.

Desigur, toate studiile au fost efectuate pe animale, dar oamenii de știință au demonstrat că modificările patologice se vor aplica și la oameni.

IMPORTANT! Pe baza datelor obținute, au fost elaborate standarde de expunere la raze X, care sunt uniforme în întreaga lume.

Doze de raze X pentru diagnostic

Probabil, toți cei care părăsesc cabinetul medicului după o radiografie se întreabă cum le va afecta această procedură sănătatea viitoare?

Expunerea la radiații există și în natură și o întâlnim zilnic. Pentru a înțelege mai ușor cum ne afectează razele X corpul, comparăm această procedură cu radiațiile naturale primite:

• pe o radiografie toracică, o persoană primește o doză de radiații echivalentă cu 10 zile de expunere de fundal, iar stomacul sau intestinele - 3 ani;
• tomograma pe computer a cavității abdominale sau a întregului corp - echivalentul a 3 ani de radiații;
• examinare la radiografie toracică - 3 luni;
• membrele sunt iradiate, practic fără a dăuna sănătății;
• radiografie dentară datorită direcției precise a fasciculului și a timpului minim de expunere nu este, de asemenea, periculoasă.

IMPORTANT! În ciuda faptului că datele furnizate, oricât de înfricoșătoare ar suna, îndeplinesc cerințele internaționale. Cu toate acestea, pacientul are tot dreptul să ceară mijloace suplimentare de protecție în caz de teamă puternică pentru bunăstarea lui.

Cu toții ne confruntăm cu examinarea cu raze X și de mai multe ori. Cu toate acestea, o categorie de persoane în afara procedurilor prescrise sunt femeile însărcinate.

Cert este că razele X afectează extrem de mult sănătatea copilului nenăscut. Aceste unde pot provoca malformații intrauterine ca urmare a efectului asupra cromozomilor.

IMPORTANT! Cea mai periculoasă perioadă pentru radiografii este sarcina înainte de 16 săptămâni. În această perioadă, cele mai vulnerabile sunt regiunile pelviane, abdominale și vertebrale ale bebelușului.

Știind despre această proprietate negativă a razelor X, medicii din întreaga lume încearcă să evite să o prescrie femeilor însărcinate.

Dar există și alte surse de radiații pe care o femeie însărcinată le poate întâlni:

• microscoape alimentate cu energie electrică;
• monitoare TV color.

Cei care se pregătesc să devină mamă trebuie să fie conștienți de pericolul care le așteaptă. În timpul alăptării, razele X nu reprezintă o amenințare pentru corpul alăptării și a copilului.

Dar după radiografie?

Chiar și cele mai minore efecte ale expunerii la raze X pot fi minimizate urmând câteva recomandări simple:

• beți lapte imediat după procedură. După cum știți, este capabil să elimine radiațiile;
• vinul alb sec sau sucul de struguri are aceleași proprietăți;
• este de dorit la început să mănânci mai multe alimente care conțin iod.

IMPORTANT! Nu trebuie să recurgeți la nicio procedură medicală sau să utilizați metode medicale după ce ați vizitat camera de radiografie.

Indiferent cât de negative ar fi proprietățile razelor X odată descoperite, beneficiile utilizării lor depășesc cu mult rău. În instituțiile medicale, procedura de transiluminare se efectuează rapid și cu doze minime.

RADIAȚII RX

radiații cu raze X ocupă regiunea spectrului electromagnetic dintre radiațiile gamma și ultraviolete și este radiație electromagnetică cu o lungime de undă de 10 -14 până la 10 -7 m. Se utilizează radiația de raze X cu o lungime de undă de 5 x 10 -12 până la 2,5 x 10 -10 în medicină m, adică 0,05 - 2,5 angstrom, și de fapt pentru diagnosticarea cu raze X - 0,1 angstrom. Radiația este un flux de cuante (fotoni) care se propagă în linie dreaptă cu viteza luminii (300.000 km/s). Aceste cuante nu au sarcină electrică. Masa unui cuantum este o parte nesemnificativă a unității de masă atomică.

Energia cuantică măsurate în Jouli (J), dar în practică folosesc adesea o unitate în afara sistemului „electron volt” (eV) . Un electron volt este energia pe care o dobândește un electron atunci când trece printr-o diferență de potențial de 1 volt într-un câmp electric. 1 eV \u003d 1,6 10 ~ 19 J. Derivatele sunt un kiloelectron volt (keV), egal cu o mie de eV, și un megaelectron volt (MeV), egal cu un milion eV.

Razele X sunt obținute folosind tuburi de raze X, acceleratoare liniare și betatroni. Într-un tub cu raze X, diferența de potențial dintre catod și anodul țintă (zeci de kilovolți) accelerează electronii care bombardează anodul. Radiația cu raze X apare atunci când electronii rapid decelerează în câmpul electric al atomilor substanței anodice. (bremsstrahlung) sau la rearanjarea învelișurilor interioare ale atomilor (radiatii caracteristice) . Raze X caracteristice are un caracter discret și apare atunci când electronii atomilor substanței anodice trec de la un nivel de energie la altul sub influența electronilor externi sau a cuantelor de radiație. Bremsstrahlung radiografie are un spectru continuu in functie de tensiunea anodica de pe tubul cu raze X. Când decelerează în materialul anodic, electronii cheltuiesc cea mai mare parte a energiei lor pentru încălzirea anodului (99%) și doar o mică fracțiune (1%) este convertită în energie de raze X. În diagnosticul cu raze X, bremsstrahlung este cel mai des utilizat.

Proprietățile de bază ale razelor X sunt caracteristice tuturor radiațiilor electromagnetice, dar există unele caracteristici. Razele X au următoarele proprietăți:

- invizibilitate - celulele sensibile ale retinei umane nu reacţionează la razele X, deoarece lungimea lor de undă este de mii de ori mai mică decât cea a luminii vizibile;

- propagare rectilinie - razele sunt refractate, polarizate (propagate într-un anumit plan) și difractate, ca lumina vizibilă. Indicele de refracție diferă foarte puțin de unitate;

- putere de pătrundere - pătrund fără absorbție semnificativă prin straturi semnificative ale unei substanțe care este opac la lumina vizibilă. Cu cât lungimea de undă este mai mică, cu atât puterea de penetrare a razelor X este mai mare;

- absorbanta - au capacitatea de a fi absorbite de țesuturile corpului, aceasta este baza tuturor diagnosticelor cu raze X. Capacitatea de absorbție depinde de greutatea specifică a țesuturilor (cu cât mai mult, cu atât este mai mare absorbția); pe grosimea obiectului; asupra durității radiațiilor;

- actiune fotografica - descompune compușii cu halogenură de argint, inclusiv pe cei găsiți în emulsiile fotografice, ceea ce face posibilă obținerea de raze X;

- efect luminiscent - provoacă luminescența unui număr de compuși chimici (fosfor), aceasta este baza tehnicii de transmisie cu raze X. Intensitatea strălucirii depinde de structura substanței fluorescente, de cantitatea acesteia și de distanța de la sursa de raze X. Fosforii sunt utilizați nu numai pentru obținerea unei imagini a obiectelor studiate pe un ecran fluoroscopic, ci și în radiografie, unde fac posibilă creșterea expunerii la radiații la un film radiografic dintr-o casetă datorită utilizării ecranelor de intensificare, stratul de suprafață este format din substanțe fluorescente;

- actiune de ionizare - au capacitatea de a provoca dezintegrarea atomilor neutri în particule încărcate pozitiv și negativ, dozimetria se bazează pe aceasta. Efectul ionizării oricărui mediu este formarea de ioni pozitivi și negativi în acesta, precum și de electroni liberi din atomi neutri și molecule ale unei substanțe. Ionizarea aerului din camera cu raze X în timpul funcționării tubului cu raze X duce la o creștere a conductibilității electrice a aerului, o creștere a sarcinilor electrice statice pe obiectele dulapului. Pentru a elimina o astfel de influență nedorită, camerele cu raze X sunt prevăzute cu alimentare forțată și ventilație prin evacuare;

- actiune biologica - au impact asupra obiectelor biologice, în majoritatea cazurilor acest impact este dăunător;

- legea inversului pătratului - pentru o sursă punctiformă de radiație cu raze X, intensitatea scade proporțional cu pătratul distanței până la sursă.

Radiația cu raze X (sinonim cu raze X) are o gamă largă de lungimi de undă (de la 8·10 -6 la 10 -12 cm). Radiația cu raze X apare atunci când particulele încărcate, cel mai adesea electroni, decelerează în câmpul electric al atomilor unei substanțe. Quantele rezultate au energii diferite și formează un spectru continuu. Energia maximă a fotonului într-un astfel de spectru este egală cu energia electronilor incidenti. În (vezi) energia maximă a cuantelor de raze X, exprimată în kiloelectron-volti, este numeric egală cu mărimea tensiunii aplicate tubului, exprimată în kilovolți. Când trec printr-o substanță, razele X interacționează cu electronii atomilor acesteia. Pentru cuante de raze X cu energii de până la 100 keV, cel mai caracteristic tip de interacțiune este efectul fotoelectric. Ca rezultat al unei astfel de interacțiuni, energia cuantică este cheltuită complet pentru a scoate un electron din învelișul atomic și pentru a-i conferi energie cinetică. Odată cu creșterea energiei unui cuantum de raze X, probabilitatea efectului fotoelectric scade și procesul de împrăștiere a cuantelor pe electroni liberi, așa-numitul efect Compton, devine predominant. Ca urmare a unei astfel de interacțiuni, se formează și un electron secundar și, în plus, o cuantică zboară cu o energie mai mică decât energia cuantei primare. Dacă energia unui cuantum de raze X depășește un megaelectron-volt, poate avea loc așa-numitul efect de împerechere, în care se formează un electron și un pozitron (vezi). În consecință, la trecerea printr-o substanță, energia radiației cu raze X scade, adică intensitatea acesteia scade. Deoarece cuantele cu energie scăzută sunt mai susceptibile de a fi absorbite în acest caz, radiația de raze X este îmbogățită cu cuante de energie mai mare. Această proprietate a radiației cu raze X este folosită pentru a crește energia medie a cuantelor, adică pentru a crește rigiditatea acesteia. O creștere a durității radiațiilor X se realizează cu ajutorul filtrelor speciale (vezi). Radiația cu raze X este utilizată pentru diagnosticarea cu raze X (vezi) și (vezi). Vezi și radiații ionizante.

Radiație cu raze X (sinonim: raze X, raze X) - radiație electromagnetică cuantică cu o lungime de undă de la 250 la 0,025 A (sau cuante de energie de la 5 10 -2 la 5 10 2 keV). În 1895, a fost descoperit de V.K. Roentgen. Regiunea spectrală a radiațiilor electromagnetice adiacentă razelor X, ale căror cuante de energie depășesc 500 keV, se numește radiație gamma (vezi); radiația, ale cărei cuante de energie sunt sub 0,05 keV, este radiație ultravioletă (vezi).

Astfel, reprezentând o parte relativ mică din spectrul vast de radiații electromagnetice, care include atât unde radio, cât și lumina vizibilă, radiația de raze X, ca orice radiație electromagnetică, se propagă cu viteza luminii (aproximativ 300 mii km/s în vid). ) și se caracterizează printr-o lungime de undă λ (distanța pe care se propagă radiația într-o perioadă de oscilație). Radiația cu raze X are și o serie de alte proprietăți de undă (refracție, interferență, difracție), dar este mult mai dificil de observat decât pentru radiația cu lungime de undă mai mare: lumină vizibilă, unde radio.

Spectre de raze X: a1 - spectru bremsstrahlung continuu la 310 kV; a - spectru bremsstrahlung continuu la 250 kV, a1 - spectru filtrat cu 1 mm Cu, a2 - spectru filtrat cu 2 mm Cu, b - seria K a liniei de wolfram.

Pentru a genera raze X, se folosesc tuburi cu raze X (vezi), în care radiația apare atunci când electronii rapizi interacționează cu atomii substanței anodice. Există două tipuri de raze X: bremsstrahlung și caracteristice. Radiația de raze X Bremsstrahlung, care are un spectru continuu, este similară cu lumina albă obișnuită. Distribuția intensității în funcție de lungimea de undă (Fig.) este reprezentată de o curbă cu un maxim; în direcția undelor lungi, curba cade ușor, iar în direcția undelor scurte, se rupe abrupt și se rupe la o anumită lungime de undă (λ0), numită limita de lungime de undă scurtă a spectrului continuu. Valoarea lui λ0 este invers proporțională cu tensiunea de pe tub. Bremsstrahlungul apare din interacțiunea electronilor rapizi cu nucleele atomice. Intensitatea bremsstrahlung este direct proporțională cu puterea curentului anodului, pătratul tensiunii tubului și numărul atomic (Z) al materialului anodului.

Dacă energia electronilor accelerați în tubul cu raze X depășește valoarea critică pentru substanța anodică (această energie este determinată de tensiunea tubului Vcr, care este critică pentru această substanță), atunci apare radiația caracteristică. Spectrul caracteristic este linia, liniile sale spectrale formează o serie, notate cu literele K, L, M, N.

Seria K este cea mai scurtă lungime de undă, seria L are lungimea de undă mai mare, seria M și N se observă numai în elemente grele (Vcr de wolfram pentru seria K este de 69,3 kv, pentru seria L - 12,1 kv). Radiația caracteristică apare după cum urmează. Electronii rapizi scot electronii atomici din învelișurile interioare. Atomul este excitat și apoi revine la starea fundamentală. În acest caz, electronii din învelișurile exterioare, mai puțin legate umple spațiile libere în învelișurile interioare, și sunt emiși fotoni de radiație caracteristică cu o energie egală cu diferența dintre energiile atomului în stările excitate și fundamentale. Această diferență (și deci energia fotonului) are o anumită valoare, caracteristică fiecărui element. Acest fenomen stă la baza analizei spectrale cu raze X a elementelor. Figura arată spectrul de linii de wolfram pe fundalul unui spectru continuu de bremsstrahlung.

Energia electronilor accelerați în tubul de raze X este convertită aproape în întregime în energie termică (anodul este puternic încălzit în acest caz), doar o parte nesemnificativă (aproximativ 1% la o tensiune apropiată de 100 kV) este convertită în energie bremsstrahlung. .

Utilizarea razelor X în medicină se bazează pe legile absorbției razelor X de către materie. Absorbția razelor X este complet independentă de proprietățile optice ale materialului absorbant. Sticla de plumb incoloră și transparentă folosită pentru a proteja personalul din camerele cu raze X absoarbe razele X aproape complet. În schimb, o foaie de hârtie care nu este transparentă la lumină nu atenuează razele X.

Intensitatea unui fascicul de raze X omogen (adică o anumită lungime de undă), când trece printr-un strat absorbant, scade conform unei legi exponențiale (e-x), unde e este baza logaritmilor naturali (2.718), iar exponentul x este egal cu produsul coeficientului de atenuare a masei (μ / p) cm 2 /g per grosimea absorbantului în g / cm 2 (aici p este densitatea substanței în g / cm 3). Razele X sunt atenuate atât prin împrăștiere, cât și prin absorbție. În consecință, coeficientul de atenuare a masei este suma coeficienților de absorbție a masei și de împrăștiere. Coeficientul de absorbție în masă crește brusc odată cu creșterea numărului atomic (Z) al absorbantului (proporțional cu Z3 sau Z5) și cu creșterea lungimii de undă (proporțional cu λ3). Această dependență de lungimea de undă se observă în cadrul benzilor de absorbție, la limitele cărora coeficientul prezintă salturi.

Coeficientul de împrăștiere a masei crește odată cu creșterea numărului atomic al substanței. Pentru λ≥0,3Å coeficientul de împrăștiere nu depinde de lungimea de undă, pentru λ<0,ЗÅ он уменьшается с уменьшением λ.

Scăderea coeficienților de absorbție și împrăștiere cu scăderea lungimii de undă determină o creștere a puterii de penetrare a razelor X. Coeficientul de absorbție în masă pentru oase [absorbția se datorează în principal Ca 3 (PO 4) 2 ] este de aproape 70 de ori mai mare decât pentru țesuturile moi, unde absorbția se datorează în principal apei. Așa se explică de ce umbra oaselor iese atât de clar pe radiografii pe fundalul țesuturilor moi.

Propagarea unui fascicul neomogen de raze X prin orice mediu, împreună cu o scădere a intensității, este însoțită de o modificare a compoziției spectrale, o modificare a calității radiației: partea de undă lungă a spectrului este absorbită la într-o măsură mai mare decât partea cu undă scurtă, radiația devine mai uniformă. Filtrarea părții cu lungime de undă lungă a spectrului face posibilă îmbunătățirea raportului dintre dozele profunde și cele de suprafață în timpul terapiei cu raze X a focarelor situate adânc în corpul uman (vezi filtrele cu raze X). Pentru a caracteriza calitatea unui fascicul de raze X neomogen, se folosește conceptul de „strat de atenuare jumătate (L)” - un strat al unei substanțe care atenuează radiația la jumătate. Grosimea acestui strat depinde de tensiunea de pe tub, de grosimea și materialul filtrului. Celofanul (până la o energie de 12 keV), aluminiul (20–100 keV), cuprul (60–300 keV), plumbul și cuprul (>300 keV) sunt utilizate pentru măsurarea straturilor de jumătate de atenuare. Pentru razele X generate la tensiuni de 80-120 kV, 1 mm de cupru este echivalent ca capacitate de filtrare cu 26 mm de aluminiu, 1 mm de plumb este echivalent cu 50,9 mm de aluminiu.

Absorbția și împrăștierea razelor X se datorează proprietăților sale corpusculare; Razele X interacționează cu atomii ca un flux de corpusculi (particule) - fotoni, fiecare dintre care are o anumită energie (invers proporțională cu lungimea de undă a razelor X). Intervalul de energie al fotonilor cu raze X este de 0,05-500 keV.

Absorbția radiațiilor X se datorează efectului fotoelectric: absorbția unui foton de către învelișul electronului este însoțită de ejecția unui electron. Atomul este excitat și, revenind la starea fundamentală, emite radiații caracteristice. Fotoelectronul emis duce toată energia fotonului (minus energia de legare a electronului din atom).

Difuzarea radiațiilor X se datorează electronilor mediului de împrăștiere. Există împrăștiere clasică (lungimea de undă a radiației nu se schimbă, dar direcția de propagare se schimbă) și împrăștiere cu modificarea lungimii de undă - efectul Compton (lungimea de undă a radiației împrăștiate este mai mare decât cea incidentă). În acest din urmă caz, fotonul se comportă ca o minge în mișcare, iar împrăștierea fotonilor are loc, conform expresiei figurative a lui Comnton, ca un joc de biliard cu fotoni și electroni: ciocnind cu un electron, fotonul îi transferă o parte din energia sa. și împrăștie, având deja mai puțină energie (respectiv, lungimea de undă a radiației împrăștiate crește), electronul zboară din atom cu o energie de recul (acești electroni se numesc electroni Compton, sau electroni de recul). Absorbția energiei cu raze X are loc în timpul formării electronilor secundari (Compton și fotoelectroni) și transferului de energie către aceștia. Energia razelor X transferată la o unitate de masă a unei substanțe determină doza absorbită de raze X. Unitatea acestei doze 1 rad corespunde la 100 erg/g. Datorită energiei absorbite în substanța absorbantului, au loc o serie de procese secundare care sunt importante pentru dozimetria cu raze X, deoarece pe acestea se bazează metodele de măsurare cu raze X. (vezi Dozimetrie).

Toate gazele și multe lichide, semiconductori și dielectrici, sub acțiunea razelor X, cresc conductivitatea electrică. Conductibilitatea o gasesc cele mai bune materiale izolante: parafina, mica, cauciuc, chihlimbar. Modificarea conductibilității se datorează ionizării mediului, adică separării moleculelor neutre în ioni pozitivi și negativi (ionizarea este produsă de electroni secundari). Ionizarea în aer este utilizată pentru a determina doza de expunere la radiații X (doza în aer), care este măsurată în roentgens (vezi Doze de radiații ionizante). La o doză de 1 r, doza absorbită în aer este de 0,88 rad.

Sub acțiunea razelor X, ca urmare a excitării moleculelor unei substanțe (și în timpul recombinării ionilor), în multe cazuri este excitată o strălucire vizibilă a substanței. La intensități mari de radiații cu raze X se observă o strălucire vizibilă a aerului, hârtiei, parafinei etc. (metalele sunt o excepție). Cel mai mare randament de lumină vizibilă este dat de fosfori cristalini precum Zn·CdS·Ag-fosfor și alții utilizați pentru ecrane în fluoroscopie.

Sub acțiunea razelor X, într-o substanță pot avea loc și diferite procese chimice: descompunerea halogenurilor de argint (un efect fotografic folosit în razele X), descompunerea apei și a soluțiilor apoase de peroxid de hidrogen, o modificare a proprietățile celuloidului (încețoșare și eliberare de camfor), parafinei (încețoșare și albire).

Ca rezultat al conversiei complete, toată energia de raze X absorbită de substanța inertă din punct de vedere chimic este transformată în căldură. Măsurarea cantităților foarte mici de căldură necesită metode extrem de sensibile, dar este metoda principală pentru măsurători absolute ale razelor X.

Efectele biologice secundare de la expunerea la raze X stau la baza radioterapiei medicale (vezi). Razele X, ale căror cuante sunt de 6-16 keV (lungimi de undă efective de la 2 la 5 Å), sunt aproape complet absorbite de tegumentul cutanat al țesutului corpului uman; se numesc raze de frontieră sau, uneori, raze Bucca (vezi raze Bucca). Pentru terapia cu raze X profunde, se utilizează radiații filtrate dur cu cuante de energie efectivă de la 100 la 300 keV.

Efectul biologic al radiațiilor cu raze X trebuie luat în considerare nu numai în terapia cu raze X, ci și în diagnosticarea cu raze X, precum și în toate celelalte cazuri de contact cu raze X care necesită utilizarea protecției împotriva radiațiilor ( vedea).