Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!

Všetci vieme, že röntgenové lúče sú široko používané v lekárskej diagnostike. Kto z nás nerobil röntgen? Málokto však počul o využití tohto žiarenia umelcami. Mnohí svetoznámi fotografi okrem tradičnej fotografie experimentovali a experimentujú aj s röntgenovou fotografiou. Príkladom sú rádiogramy farieb od Alberta Richardsa prezentované na online výstave venovanej histórii luminiscenčnej fotografie.

Aké ďalšie menej známe spôsoby využitia röntgenových lúčov existujú? Odpoveď nájdete v tomto článku.

Úvod

Žiarenie, ktoré sa dnes nazýva röntgenové žiarenie, objavil nemecký fyzik Wilhelm Conrad Roentgen v roku 1895. Tento objav a následný výskum zmenil náš pohľad na svet. Prispel k rozvoju medicíny, mineralógie, materiálovej vedy a astrofyziky.

Röntgenové žiarenie je typ elektromagnetického žiarenia, a preto má rovnakú povahu ako viditeľné svetlo. Od svetla sa však líši oveľa vyššou fotónovou energiou a kratšou vlnovou dĺžkou.

Použitie röntgenových lúčov v medicíne

Veľa aplikácií röntgenového žiarenia využíva jeho špeciálnu vlastnosť - röntgenové žiarenie je prenikavé. Absorpcia žiarenia pri prechode látkou závisí od chemického zloženia - látky pozostávajúce z atómov s veľkým hmotnostným číslom (napríklad olovo) absorbujú žiarenie silnejšie ako materiály obsahujúce ľahké atómy (napríklad voda).

V medicíne spôsobil objav röntgenových lúčov revolúciu v diagnostike. Lekárovi sa tak prvýkrát podarilo vidieť vnútornú štruktúru ľudského tela bez toho, aby ho poškodil. Röntgenové lúče vznikajú tak, že sa vybraná časť tela vystaví lúčom žiarenia, ktoré následne stmaví film. Röntgenový film ukazuje rozdiely v odtieňoch určitých tkanív a orgánov. Mäkké tkanivá, ktoré obsahujú prevažne vodu, sú pre žiarenie priehľadnejšie ako kosti, ktoré obsahujú viac vápnika.

Treba však pamätať na to, že hoci sú röntgenové lúče vynikajúcim diagnostickým nástrojom, pri predávkovaní môžu byť aj zdraviu nebezpečné. Je to preto, že röntgenové žiarenie je ionizujúce žiarenie. Fotóny žiarenia môžu odtrhnúť elektróny z atómov, ktoré pri prechode hmotou ionizujú iné atómy. Z tohto dôvodu je röntgenové žiarenie škodlivé - ionizácia ničí bunky a tkanivá organizmov.

Mali by sme sa teda báť röntgenu? Ak je vyšetrenie predpísané lekárom, môžeme si byť istí jeho bezpečnosťou.Vyrábajú sa stále bezpečnejšie röntgenové zariadenia, ktoré vyžadujú čoraz menšiu dávku žiarenia. Napríklad pri RTG hrudníka dostaneme dávku žiarenia ekvivalentnú 1/120 ročnej dávky prijatej z prírodných zdrojov. To je ekvivalent troch dní pobytu vonku.

V poslednej dobe bola vyvinutá presnejšia diagnostická metóda pomocou röntgenového žiarenia - počítačová tomografia. To vám umožní vidieť vnútro skúmaného ľudského tela v priečnych rezoch.

Zjednodušená schéma CT skenera je znázornená na obr. 1. Pacient je obklopený kruhom röntgenových detektorov. Počet detektorov môže dosiahnuť niekoľko tisíc.

Ryža. 1. Zjednodušená schéma CT skenera

Vnútri pevného detektorového systému sa röntgenová trubica pohybuje v kruhu a vyžaruje röntgenové žiarenie, ktoré je zaznamenávané detektormi umiestnenými na opačnej strane.Žiarenie absorbované vnútornými orgánmi pacienta vytvára sériu obrazov videných z rôznych uhlov. Registrovaná séria röntgenových snímok sa spracováva pomocou počítačového programu, ktorý vykonáva priestorovú rekonštrukciu prvkov absorbujúcich žiarenie, teda vnútorných orgánov pacienta. Na obr. Obrázok 2 zobrazuje vzhľad tomografu a príklad obrazu rekonštruovaného pomocou CT skenera.

Ryža. 2. Vľavo - CT skener. Vpravo - obrázky získané pomocou CT skenera

V medicíne sa röntgenové žiarenie využíva aj pri liečbe rakoviny. Ionizujúce žiarenie ničí nádorové bunky účinnejšie ako normálne bunky. Po sérii ožiarení sa nádor zmenší a zmizne. Samozrejme, rádioterapia vyžaduje presnú lokalizáciu nádoru a plánovanie dávky žiarenia. Na tento účel je užitočné použiť počítačovú tomografiu (obr.2 - vpravo).

Röntgenové aplikácie na letiskách

Prenikavá sila röntgenových lúčov sa nevyužíva len v medicíne. Letiská sú vybavené röntgenovými prístrojmi na kontrolu batožiny. Pohyblivý pás posúva batožinu pred röntgenový zdroj. Po röntgenovaní kufra sa röntgenové lúče posielajú do detektorov. Obraz obsahu kufra je zobrazený na obrazovke počítača pre pozorovanie zamestnancom letiska (obr. 3.). Týmto spôsobom môžu zabrániť prevážaniu nebezpečných predmetov na palubu lietadla.

Ryža. 3. Vľavo - kontrola batožiny na letisku v Berlíne. Vpravo - röntgen obsahu batohu

Použitie röntgenových lúčov pri detekcii chýb

Röntgenové lúče našli uplatnenie pri detekcii chýb. Röntgenová detekcia defektov je nedeštruktívne vyšetrenie kovov na zistenie vnútorných defektov materiálu, ako sú praskliny alebo bubliny.Žiarenie sa napríklad používa na kontrolu zvárania rúr používaných v oceľových konštrukciách, kde je dôležitá pevnosť.

Röntgenové lúče kontrolujú tesnosť a homogenitu potrubia. Potrubie, ktoré sa má testovať, je zabalené do fotografického filmu a vnútri je umiestnený zdroj röntgenového žiarenia. Ak sa na fólii objaví tmavší odtieň, znamená to, že miesto sa preriedilo a môže pretekať. Podobný princíp sa používa na testovanie spojov v stavebných konštrukciách, najmä na mostoch, kde dochádza k dynamickému zaťaženiu.

Röntgenové aplikácie v chémii a kryštalografii

Röntgenové žiarenie sa používa vo vedeckom výskume v chémii a kryštalografii. Táto metóda je založená na registrácii difrakčných obrazov röntgenových lúčov prechádzajúcich kryštálom. Umožňuje určiť polohu a vzdialenosť molekúl od seba v kryštálovej mriežke, určiť polohu jednotlivých atómov, ako aj uhly a dĺžku väzieb medzi atómami.

Za zmienku stojí aj metóda stanovenia chemického zloženia materiálov pomocou röntgenovej fluorescencie. Röntgenové lúče vznikajú spomalením zrýchlených elektrónov v anóde röntgenovej trubice. Okrem spojitého spektra sa vyžaruje aj čiarové spektrum, ktoré je charakteristické pre atómy daného prvku. Keď sa skúmaný materiál umiestni na anódu trubice, získajú sa spektrálne čiary, ktoré umožňujú identifikovať atómy, ktoré tvoria látku.

Aplikácia röntgenového žiarenia v astronómii

Röntgenové lúče sa využívajú aj pri štúdiu vesmíru. Pohlcuje ich však zemská atmosféra, čo je pre nás dobré, pretože atmosféra nás chráni pred ich škodlivými účinkami. Röntgenové lúče zo vzdialených hviezd a iných objektov však nesú informácie o týchto objektoch, ktoré nie sú dostupné iným spôsobom.

Pred časom, keď sa astronomické pozorovania dali robiť len z povrchu Zeme s použitím viditeľného svetla, ktoré nie je zachytené atmosférou, sa vesmír zdal nemenný a statický, plný hviezd a planét, nezmenených v čase .Najjasnejšie objekty boli Slnko, planéty a blízke hviezdy.

Vývoj satelitnej technológie a prieskum vesmíru pomocou detektorov umiestnených na satelitoch mimo zemskej atmosféry úplne zničil tento pokojný obraz. Prúdy ultrarýchlych častíc vyvrhnutých z galaktických jadier, kvazarov, ktorých svietivosť sa rovná alebo presahuje svietivosť našej vlastnej Galaxie, čierne diery, do ktorých padá hmota sprevádzaná vysokoenergetickým žiarením a ďalšie dynamické procesy v Vesmír "vznikol" .

Pre informáciu: Kvazar je typ aktívnej galaxie, zdroj nepretržitého elektromagnetického žiarenia veľkej sily.

Jedným zo satelitných ďalekohľadov je röntgenové observatórium Chandra, spustené v roku 1999 a pomenované po indickom astrofyzikovi Subramanyanovi Chandrasekharovi. Tento satelit sa používa na štúdium rôznych astronomických objektov - od najvzdialenejších galaxií, hviezd a telies slnečnej sústavy - v röntgenovom rozsahu s energiou 0,09 - 10,0 keV.

Röntgenové observatórium Chandra naďalej prináša úžasné nové snímky. Na ľavej strane Obr. Na obrázku 4 vidíme obraz zrážky medzi dvoma kopami galaxií vzdialených 380 miliónov svetelných rokov od Zeme v roku 2019, prekrytý snímkami z röntgenového žiarenia a viditeľného svetla. Pre porovnanie je vpravo zobrazená snímka nasnímaná vo viditeľnom svetle. Keby sme mali len túto fotografiu, nikdy by sme sa nedozvedeli o nárazových vlnách spôsobených zrážkou, prechádzajúcimi medzihviezdnym plynom a prachom, ktoré zvyšujú teplotu a spôsobujú, že horúci plyn vyžaruje röntgenové lúče.

Ryža. 4. Zrážka dvoch kôp galaxií, viditeľných len vo viditeľnom svetle (vpravo) a v röntgenovom a viditeľnom svetle (vľavo). Modrá znamená nižšie teploty a červená znamená vyššiu teplotu.

Ďalším príkladom získavania nových informácií je snímka Mliečnej dráhy, čiže našej Galaxie, odfotená v oblasti viditeľného svetla a v röntgenových lúčoch (obr. 5.). Röntgen ukazuje silné zdroje žiarenia, ktoré nie sú viditeľné vo viditeľnom svetle.

Ryža. 5. Snímka Mliečnej dráhy, odfotografovaná v oblasti viditeľného svetla (hore) a röntgenových lúčov (dole).

Referencie

    Wyman, Thomas (2005). "Fernando Sanford a objav röntgenových lúčov" . "Odtlačok" od spolupracovníkov knižníc Stanfordskej univerzity: 5-15.
  1. Hrabák, M .; Padovan, R.S.; Králik, M.; Ozretic D.; Potocki, K. (júl 2008). "Nikola Tesla a objav röntgenového žiarenia"
  2. Bushberg, Jerrold T .; Seibert, J. Anthony; Leidholdt, Edwin M.; Boone, John M. (2002). Základná fyzika lekárskeho zobrazovania. Lippincott Williams a Wilkins.

Pomôžte rozvoju stránky a zdieľajte článok s priateľmi!

Kategórie:

Budova