Свойства рентгеновских лучей

Лучи, открытые Рентгеном, действовали на фотопластинку, вызывали ионизацию воздуха, но заметным образом не отражались от каких — либо веществ и не испытывали преломления. Электромагнитное поле не оказывало никакого влияния на направление их распространения.

Сразу возникло предположение, что рентгеновские лучи — это электромагнитные волны, которые излучаются при резком торможении электронов. В отличие от световых лучей видимого участка спектра и ультрафиолетовых лучей рентгеновские лучи имеют гораздо меньшую длину волны. Их длина волны тем меньше, чем больше энергия электронов, сталкивающихся с препятствием. Большая проникающая способность рентгеновских лучей и прочие их особенности связывались именно с малой длиной волны. Но эта гипотеза нуждалась в доказательствах, и доказательства были получены спустя 15 лет после смерти Рентгена.

Применение рентгеновских лучей

Рентгеновские лучи нашли себе много очень важных практических применений.

В медицине они применяются для постановки правильного диагноза заболевания, а также для лечения раковых заболеваний.

Весьма обширны применения рентгеновских лучей в научных исследованиях. По дифракционной картине, даваемой рентгеновскими лучами при их прохождении сквозь кристаллы, удается установить порядок расположения атомов в пространстве — структуру кристаллов. Сделать это для неорганических кристаллических веществ оказалось не очень сложно.

Но с помощью рентгеноструктурного анализа удается расшифровать строение сложнейших органических соединений, включая белки. В материаловедении, кристаллографии, химии и биохимии рентгеновские лучи используются для выяснения структуры веществ на атомном уровне при помощи дифракционного рассеяния рентгеновского излучения (рентгеноструктурный анализ). Известным примером является определение структуры ДНК.

При помощи рентгеновских лучей можно «просветить» человеческое тело, в результате чего можно получить изображение костей, а в современных приборах и внутренних органов. При этом используется тот факт, что у содержащегося преимущественно в костях элемента кальция (Z=20) атомный номер гораздо больше, чем атомные номера элементов, из которых состоят мягкие ткани, а именно водорода (Z=1), углерода (Z=6), азота (Z=7), кислорода (Z=8). Кроме обычных приборов, которые дают двумерную проекцию исследуемого объекта, существуют компьютерные томографы, которые позволяют получать объёмное изображение внутренних органов.

Выявление дефектов в изделиях (рельсах, сварочных швах и т. д.) с помощью рентгеновского излучения называется рентгеновской дефектоскопией.

В аэропортах активно применяются рентгенотелевизионные интроскопы, позволяющие просматривать содержимое ручной клади и багажа в целях визуального обнаружения на экране монитора предметов, представляющих опасность.

Рентгенотерапия — раздел лучевой терапии, охватывающий теорию и практику лечебного применения рентгеновских лучей, генерируемых при напряжении на рентгеновской трубке 20—60 кв и кожно-фокусном расстоянии 3—7 см (короткодистанционная рентгенотерапия) или при напряжении 180—400 кв и кожно-фокусном расстоянии 30—150 см (дистанционная рентгенотерапия).

Рентгенотерапию проводят преимущественно при поверхностно расположенных опухолях и при некоторых других заболеваниях, в том числе заболеваниях кожи (ультрамягкие рентгеновские лучи Букки).

На Земле электромагнитное излучение в рентгеновском диапазоне образуется в результате ионизации атомов излучением, которое возникает при радиоактивном распаде, в результате комптон-эффекта гамма-излучения, возникающего при ядерных реакциях, а также космическим излучением. Радиоактивный распад также приводит к непосредственному излучению рентгеновских квантов, если вызывает перестройку электронной оболочки распадающегося атома (например, при электронном захвате). Рентгеновское излучение, которое возникает на других небесных телах, не достигает поверхности Земли, так как полностью поглощается атмосферой. Оно исследуется спутниковыми рентгеновскими телескопами, такими как Чандра и XMM-Ньютон.

Рентгеновские лучи предназначены для диагностики многих заболеваний:

• · Костной системы.
• · ЛОР органов.
• · Сердце.
• · Лёгкие.
• · Органов живота.
• · Почек.

Рентгеновские обследования проводятся в кабинетах, при необходимости в палатах. Обязательно соблюдаются правила радиационной безопасности. Есть общие и индивидуальные средства защиты от ионизирующего излучения.

Общие:

• · Стены в кабинетах покрыты баритом.
• · Двери просвинцованы.
• · На аппаратах специальные защитные фартуки-ширмы.

Индивидуальные:

• · Фартуки.
• · Разные пластины.
• · Перчатки.
• · Очки и другие приспособления.

Рентгеновская плёнка покрыта серебром.

Сейчас есть плёнка без серебра, которая используется только в аппаратах оснащённых цифровой обработкой.

При рентгене внутренних органов человеку в организм вводят контрастные вещества:

• · Раствор серно-кислого бария (BaSO4) для исследования желудочно-кишечного тракта.
• · Для исследования других органов используются водорастворимые контрастные вещества: ураграфик, омнипак.

Смертельная доза для человека — 600 бэр за один раз. За один сеанс рентгеноскопии человек получает от 3 до 66 бэр. В зависимости от длительности сеанса и исследуемого участка тела (рентген легких порядка 3−7 бэр, тазобедренного сустава — 66).

1 рентген — это такая доза рентгеновских (или гамма) лучей, при которой в 1 см³ воздуха образуется 2,08*109 пар ионов (или в 1 г воздуха -1,61*1012 пар ионов). 1 бэр (биологический эквивалент рентгена) — доза любого излучения, которая производит такое же биологическое действие, как рентгеновское или гамма-излучение в 1 рентген.