Лекция. Рентгеновское излучение

Вид материала

Лекция

Подобный материал:

• Космическое рентгеновское и гамма-излучение, 1234.69kb.
• Жесткое рентгеновское излучение на больших угловых масштабах фоновое излучение Галактики, 494.19kb.
• Моу сош №37 История Советского и зарубежного ядерного проекта, 525.22kb.
• Обеспечение радиационной безопасности населения, 185.1kb.
• Лазеры и лазерное излучение, 656.84kb.
• Законы теплового излучения и спектральный анализ абсолютно черное тело, 276.25kb.
• Программа вступительных испытаний (собеседования) для поступающих в магистратуру, 41.05kb.
• Тепловое излучение и люминесценция, 273.8kb.
• Тема обнаружение и измерение ионизирующих излучений ионизирующие излучения, 220.39kb.
• М. И. Панасюк, профессор,, 353.69kb.

ТЕМА.

ЛЕКЦИЯ. Рентгеновское излучение.


План лекции

1.Открытие рентгена. Свойства рентгеновских лучей.

2.Тормозное или характеристическое рентгеновское излучение.

3.Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом.

4. Разновидности рентген - диагностики.

Открытие в 1896 году. Новые лучи Х - лучи.

Свойства рентгеновских лучей.

1)Вызывают свечение люминофора.

1. Проходят через стекло, бумагу, дерево, эбонит (вещество малой атомной массы).
   
2. Задерживаются свинцом.
   
3. Засвечивают фотоматериалы.
   
4. Не отклоняются в магнитном поле.
   
5. Не заряжены.
   

В 1896г. Резерфорд и Томпсон открыли ионизирующее излучение. В 1901 году - Нобелевская премия за открытие рентгена.

В 1979 году за открытие компьютерного томографа – Нобелевская премия.

Источником рентгеновского излучения является трубка.


а) если кВ – диагностическое рентгеновское излучение;

б) если кВ – терапевтическое (для удаления опухолей).

При подогреве катода излучаются электроныускоряются электрическим полемускоренные электроны тормозятся веществом анода часть энергиипреобразуется в тепло и только 3% идет на образование рентгеновского излучения.


В соответствии с формулой:

,

где - скорость электрона перед анодом,

- скорость электрона после взаимодействия с анодом

.

Опасность рентгеновского излучения состоит в том, что короткая длина волны обладает большой проникающей способностью.

Коротковолновое тормозное излучение возникает в результате торможения электрона электростатическим полем атомного ядра и атомарных электронов вещества антикатода. Возникает тормозное РИ.

Механизм.

С движением электрического заряда связано магнитное поле, индукция которого зависит от скорости электрона. При торможении уменьшается магнитная индукция и в соответствии с теорией Максвелла появляется электромагнитная волна.

Короткое излучение возникает, когда энергия приобретенная электроном в ускоряющем поле, полностью переходит в энергия фотона:

или .

м.

При торможении большого количества электронов образуется непрерывный спектр рентгеновского излучения.

Спектр тормозного излучения – сплошной.


Если увеличить температуру накала катода, то возрастет эмиссия электронов и сила тока в трубке. Это приводит к увеличению числа фотонов рентгеновского излучения. Спектральный состав не изменится.


Поток рентгеновского излучения



Z – порядковый номер атома вещества анода;

к - - коэффициент пропорциональности;

I – сила тока;

U – напряжение.


Характеристическое рентгеновское излучение.

Увеличивая напряжение на рентгеновской трубке, на фоне сплошного спектра появляется линейчатый, который соответствует характеристическому излучению.

Оно возникает вследствие того, что ускоренные электроны проникают в глубь атома и из внутренних слоев выбивают электроны. На свободные места переходят электроны с верхних уровней, в результате высвечиваются фотоны характеристического излучения:



Так как энергетические уровни индивидуальны для каждого атома, то набор частоты характеристического излучения специфичен для каждого атома. Эти частоты, излучаемые атомом



где:

Z – атомный номер испускаемого элемента;

- постоянная экранировки для каждого атома своя.

Если n =1 - К- серия, m=2,3,4.

n =2 –L-серия и т.д. m > n

Характеристический спектр каждого вещества индивидуален и представляет собой спектры.


Частота характеристического измерения удовлетворяет равенству:- закон Мозли

где:- частота спектр. линии;

Z - номер испускаемого элемента:

А и В = постоянные.

Характеристические спектры сдвигаются в сторону больших частот с увеличением заряда ядра.


Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом.

Эффект взаимодействия рентгеновского излучения с веществом зависит от соотношения между энергией кванта света и работой выхода (энергия ионизации). Величина, численно равная работе, которую необходимо потратить чтобы оторвать электрон от ядра – называется работой выхода.

1)Когерентное (упругое) рассеивание.

Условия	Микроэффект	Макроэффект
если это взаимодействие кванта с атомами вещества без изменения энергии кванта	1)упругое рассеивание; 2)возбуждение атома.	1)меняется направление – Х лучей; 2)люминесценция; 3)фотохимические реакции ( засвечивание пленки).
	-упругое рассеивание электрон налетает на атом и изменяется только направление кванта; -возбуждение атома – электрон переходит на более высокий энергетический уровень; люминесценция – атом уже возбужден и электрон переходит на более низкий уровень свечение.
	1)упругое рассеивание; 2)возбуждение атомов; 3) фотоэффект – отрыв электрона от атома под действием кванта света.	1)меняется направление Х - лучей; 2) фотохимическая реакция; 3)люминесценция; 4)ионизация – увеличение проводимости вещества
	Комптон эффектвозникновение вторичного мягкого рентгеновского излучения.	1)меняется направление Х - лучей; 2) фотохимическая реакция; 3)люминесценция; 4)ионизация – увеличение проводимости вещества: 5)вторичное излучение.

В результате всех этих эффектов рентгеновское излучение поглощается веществом по закону Бугера-Ламберта.




-коэффициент ослабления

d толщина биологической ткани.

Для диагностики используют фотон с энергией .

- поглощение зависит от и Z-атомный номер вещества через которые проходит рентгеновское излучение.



к=6-8(Н,О,N,С.)

к=15-20(P,Са )

Если исследуемый орган и окружающие ткани одинаково ослабляют рентгеновское излучение, то применяют специальные контрастные вещества. Так, например, наполнив желудок и кишечник кашеобразной массой сульфата бария, можно видеть их тепловое изображение.

Яркость изображения на экране и время экспозиции на фотопленке зависит от интенсивности рентгеновского излучения. Если его используют для диагностики, то интенсивность не может быть большой (вредно). Поэтому применяют техническое устройство РЭОП.


Методы рентгеновской диагностики.

)Рентгеноскопия – исследование структуры внутренних органов на люминесцентном экране (Л.Э.).

)Рентгенография – вместо Л.Э.фотопленка определенных размеров.

)Флюорография – это рентгенография на малоформатных пленках размерами

)Рентгенография с РЭОП (рентгеновский электронно-оптический преобразователь.


Лекция составлена доц. Ивановой О.И.