Рентгеновское излучение, его использование в медицине
1. Природа и свойства рентгеновского излучения. Закон Мозли. Интенсивность Р.И.
2. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом. Эффект Комптона.Закон Бугера.
3. Использование Р.И. в медицинской практике.
1.Рентгеновское излучение-это электромагнитное излучение с длиной волны от 0,01 до 0,000001мкм. Оно вызывает свечение экрана, покрытого люминофором, и почернение эмульсии, благодаря чему его можно использовать для фотографирования.
Рентгеновские лучи возникают при резкой остановке электронов при их ударе об анод в рентгеновской трубке. Предварительно электроны, эмитируемые катодом, разгоняются ускоряющей разностью потенциалов до скоростей порядка 100000км/с. Это излучение, называемое тормозным, имеет сплошной спектр. Интенсивность Р.И. определяется эмпирической формулой
, где I-сила тока в трубке, U-напряжение, z-порядковый номер атома вещества анода,k-const.
Рентгеновское излучение, возникающее в результате торможения электронов, называется тормозным.
Коротковолновое Р.И. обладает большей проникающей способностью, чем длинноволновое, и называется жестким, а длинноволновое - мягким.
При больших напряжениях в рентгеновской трубке наряду с Р.И., имеющим сплошной спектр, возникает Р.И., имеющее линейчатый спектр; последний налагается на сплошной спектр. Это излучение называется характеристическим, так как каждое вещество имеет собственный, характерный для него линейчатый рентгеновский спектр.
Рентгеновские лучи не отклоняются в электрическом и магнитном полях и , следовательно, не несут электрического заряда; обладают фотографическим действием; вызывают ионизацию газа; способны вызывать люминесценцию; могут преломляться, отражаться, обладают поляризацией и дают явление интерференции и дифракции.
Закон Мозли
Так как атомы различных веществ имеют различные энергетические уровни в зависимости от их строения, то и спектры характеристического излучения зависят от строения атомов вещества анода. Характеристические спектры сдвигаются в сторону больших частот с увеличением заряда ядра. Такая закономерность известна как закон Мозли:
, где -частота спектральной линии, z-порядковый номер испускаемого элемента, А и В - постоянные.
2. Взаимодействие Р.И. с веществом.
В зависимости от соотношения энергии фотона и энергии ионизации А имеют место три главных процесса.
Когерентное (классическое) рассеяние.
Рассеяние длинноволнового рентгеновского излучения происходит в основном без изменения длины волны, и его называют когерентным. Оно возникает, когда энергия фотона меньше энергии ионизации: . Так как в этом случае энергия фотона Р.И. и атома не изменяются, то когерентное рассеяние само по себе не вызывает биологического действия.
Некогерентное рассеяние (эффект Комптона). В 1922г. А. Комптон, наблюдая рассеяние жестких рентгеновских лучей, обнаружил уменьшение проникающей способности рассеянного пучка по сравнению с падающим. Это означало, что длина волны рассеянного Р.И. больше, чем падающего. Рассеяние Р.И. с излучением длины волны называют некогерентным, а само явление – эффектом Комптона.
Фотоэффект. При фотоэффекте Р.И. поглощается атомом, в результате чего вылетает электрон, а атом ионизируется (фотоионизация). Если энергия фотона недостаточна для ионизации, то фотоэффект может проявляться в возбуждении атомов без вылета электронов.
Ионизирующее действие Р.И. проявляется в увеличении электропроводимости под воздействием Р.И.. Это свойство используют в дозиметрии для количественной оценки действия этого вида излучения.
Рентгенолюминесценцией называют свечение ряда веществ при рентгеновском облучении. Используется для создания светящихся экранов для визуального наблюдения Р.И.
Поглощение Р.И. описывается законом Бугера:
, где -линейный коэффициент ослабления,
х-толщина слоя вещества, Ф0-интенсивность падающего излучения, Ф-интенсивность прошедшего излучения.
Дата добавления: 2015-01-13; просмотров: 1031;