Ռենտգեն ճառագայթման հատկություններ և կիրառություններ: Բնութագրական ռենտգենյան ճառագայթներ

• Որքան բարձր է լարումը խողովակի բևեռների վրա, այնքան ավելի ուժեղ է դրանց վրա հայտնվում պոտենցիալ տարբերությունը, հետևաբար շարժվող էլեկտրոնների կինետիկ էներգիան ավելի մեծ կլինի։ Խողովակի վրա լարումը որոշում է էլեկտրոնների արագությունը և դրանց բախման ուժը անոդի նյութի հետ, հետևաբար, լարումը որոշում է ստացված ռենտգենյան ճառագայթման ալիքի երկարությունը:

Ռենտգեն խողովակների դասակարգում

1. Ըստ նշանակման
1. Ախտորոշիչ
2. Թերապևտիկ
3. Կառուցվածքային վերլուծության համար
4. Տրանսլյումինացիայի համար
2. Դիզայնով
1. Ըստ ուշադրության

• Մեկ ֆոկուս (մեկ պարույր կաթոդի վրա և մեկ կիզակետային կետ անոդի վրա)
• Բիֆոկալ (կաթոդի վրա տարբեր չափերի երկու պարույր և անոդի վրա երկու կիզակետային կետ)

1. Ըստ անոդի տեսակի

• Ստացիոնար (ֆիքսված)
• Պտտվող

Ռենտգենյան ճառագայթներն օգտագործվում են ոչ միայն ռադիոախտորոշիչ, այլև բուժական նպատակներով։ Ինչպես նշվեց վերևում, ռենտգենյան ճառագայթման՝ ուռուցքային բջիջների աճը ճնշելու ունակությունը հնարավորություն է տալիս այն օգտագործել ուռուցքաբանական հիվանդությունների ճառագայթային թերապիայում: Բժշկական կիրառման բնագավառից բացի, ռենտգենյան ճառագայթումը լայն կիրառություն է գտել ինժեներական և տեխնիկական, նյութերագիտության, բյուրեղագիտության, քիմիայի և կենսաքիմիական ոլորտներում. և այլն) օգտագործելով ռենտգենյան ճառագայթում: Նման հետազոտության տեսակը կոչվում է դեֆեկտոսկոպիա։ Իսկ օդանավակայաններում, երկաթուղային կայարաններում և այլ մարդաշատ վայրերում ռենտգեն հեռուստատեսային ինտրոսկոպները ակտիվորեն օգտագործվում են ձեռքի ուղեբեռը և ուղեբեռը սկանավորելու համար՝ անվտանգության նպատակով:

Կախված անոդի տեսակից, ռենտգեն խողովակները տարբերվում են դիզայնով: Շնորհիվ այն բանի, որ էլեկտրոնների կինետիկ էներգիայի 99% -ը վերածվում է ջերմային էներգիայի, խողովակի շահագործման ընթացքում անոդը զգալիորեն ջեռուցվում է. վոլֆրամի զգայուն թիրախը հաճախ այրվում է: Անոդը հովացվում է ժամանակակից ռենտգենյան խողովակներում՝ պտտելով այն։ Պտտվող անոդն ունի սկավառակի ձև, որը հավասարաչափ բաշխում է ջերմությունը իր ողջ մակերեսի վրա՝ կանխելով վոլֆրամի թիրախի տեղային գերտաքացումը։

Ռենտգենյան խողովակների դիզայնը նույնպես տարբերվում է ուշադրության կենտրոնում: Կիզակետային կետ - անոդի այն հատվածը, որի վրա առաջանում է աշխատանքային ռենտգենյան ճառագայթը: Այն բաժանվում է իրական կիզակետային կետի և արդյունավետ կիզակետի ( բրինձ. 12): Անոդի անկյան պատճառով արդյունավետ կիզակետային կետը իրականից փոքր է: Կախված պատկերի տարածքի չափերից, օգտագործվում են տարբեր կիզակետային կետերի չափեր: Որքան մեծ է պատկերի տարածքը, այնքան ավելի լայն պետք է լինի կիզակետային կետը, որպեսզի ծածկի պատկերի ամբողջ տարածքը: Այնուամենայնիվ, ավելի փոքր կիզակետային կետն ավելի լավ պատկերի հստակություն է հաղորդում: Հետևաբար, փոքր պատկերներ ստեղծելիս օգտագործվում է կարճ թել, և էլեկտրոններն ուղղվում են դեպի անոդ թիրախի փոքր տարածք՝ ստեղծելով ավելի փոքր կիզակետային կետ:

Բրինձ. 9 - ռենտգենյան խողովակ ստացիոնար անոդով:
Բրինձ. 10 - ռենտգենյան խողովակ պտտվող անոդով:
Բրինձ. 11 - ռենտգենյան խողովակի սարք պտտվող անոդով:
Բրինձ. 12-ը իրական և արդյունավետ կիզակետային կետի ձևավորման դիագրամ է:

Ռենտգենյան ճառագայթումը տեղի է ունենում, երբ մեծ արագությամբ շարժվող էլեկտրոնները փոխազդում են նյութի հետ: Երբ էլեկտրոնները բախվում են ցանկացած նյութի ատոմների, նրանք արագ կորցնում են իրենց կինետիկ էներգիան: Այս դեպքում դրա մեծ մասը վերածվում է ջերմության, իսկ փոքր մասնաբաժինը, սովորաբար 1%-ից պակաս, վերածվում է ռենտգենյան էներգիայի։ Այս էներգիան արտազատվում է քվանտների տեսքով՝ ֆոտոններ կոչվող մասնիկներ, որոնք էներգիա ունեն, բայց հանգիստ զանգված ունեն զրոյական: Ռենտգենյան ֆոտոնները տարբերվում են իրենց էներգիայով, որը հակադարձ համեմատական ​​է նրանց ալիքի երկարությանը։ Ռենտգենյան ճառագայթների ստացման պայմանական մեթոդով ստացվում է ալիքի երկարությունների լայն շրջանակ, որը կոչվում է ռենտգենյան սպեկտր։ Սպեկտրը պարունակում է ընդգծված բաղադրիչներ, ինչպես ցույց է տրված Նկ. մեկ.

Բրինձ. մեկ. ՊԱՅՄԱՆԱԿԱՆ Ռենտգենյան ճառագայթների սպեկտրը բաղկացած է շարունակական սպեկտրից (շարունակություն) և բնորոշ գծերից (սուր գագաթներ): Kia-ի և Kib-ի գծերը առաջանում են արագացված էլեկտրոնների փոխազդեցության շնորհիվ ներքին K-շելթի էլեկտրոնների հետ։

Լայն «շարունակությունը» կոչվում է շարունակական սպեկտր կամ սպիտակ ճառագայթում։ Դրա վրա դրված սուր գագաթները կոչվում են ռենտգենյան ճառագայթման բնորոշ գծեր։ Թեև ամբողջ սպեկտրը նյութի հետ էլեկտրոնների բախման արդյունք է, դրա լայն մասի և գծերի առաջացման մեխանիզմները տարբեր են։ Նյութը բաղկացած է մեծ թվով ատոմներից, որոնցից յուրաքանչյուրն ունի միջուկ՝ շրջապատված էլեկտրոնային թաղանթներով, և տվյալ տարրի ատոմի թաղանթի յուրաքանչյուր էլեկտրոն զբաղեցնում է էներգիայի որոշակի դիսկրետ մակարդակ։ Սովորաբար այդ թաղանթները կամ էներգիայի մակարդակները նշվում են K, L, M և այլն նշաններով՝ սկսած միջուկին ամենամոտ պատյանից։ Երբ բավականաչափ բարձր էներգիա ունեցող էլեկտրոնը բախվում է ատոմի հետ կապված էլեկտրոններից մեկի հետ, այն դուրս է հանում այդ էլեկտրոնն իր թաղանթից: Դատարկ տարածքը զբաղեցնում է թաղանթի մեկ այլ էլեկտրոն, որը համապատասխանում է ավելի բարձր էներգիայի։ Այս վերջինս ավելորդ էներգիա է տալիս ռենտգեն ֆոտոն արձակելով։ Քանի որ թաղանթի էլեկտրոններն ունեն էներգիայի դիսկրետ արժեքներ, ստացված ռենտգենյան ֆոտոնները նույնպես ունեն դիսկրետ սպեկտր: Սա համապատասխանում է որոշակի ալիքի երկարությունների սուր գագաթներին, որոնց հատուկ արժեքները կախված են թիրախային տարրից: Հատկանշական գծերը կազմում են K-, L- և M շարքերը՝ կախված նրանից, թե որ թաղանթից (K, L կամ M) է հեռացվել էլեկտրոնը: Ռենտգենյան ճառագայթների ալիքի երկարության և ատոմային թվի միջև կապը կոչվում է Մոզելիի օրենք (նկ. 2):

Բրինձ. 2. Քիմիական տարրերից արտանետվող Ռենտգենյան ճառագայթման ալիքի երկարությունը կախված է տարրի ատոմային թվից։ Կորը համապատասխանում է Մոզելիի օրենքին՝ որքան մեծ է տարրի ատոմային թիվը, այնքան կարճ է բնորոշ գծի ալիքի երկարությունը։

Եթե ​​էլեկտրոնը բախվում է համեմատաբար ծանր միջուկի հետ, ապա այն դանդաղում է, և նրա կինետիկ էներգիան արտազատվում է մոտավորապես նույն էներգիայի ռենտգենյան ֆոտոնի տեսքով։ Եթե ​​նա թռչի միջուկի կողքով, ապա կկորցնի իր էներգիայի միայն մի մասը, իսկ մնացածը կտեղափոխվի այլ ատոմներ, որոնք ընկնում են իր ճանապարհին: Էներգիայի կորստի յուրաքանչյուր գործողություն հանգեցնում է որոշակի էներգիայով ֆոտոնի արտանետմանը: Առաջանում է շարունակական ռենտգենյան սպեկտր, որի վերին սահմանը համապատասխանում է ամենաարագ էլեկտրոնի էներգիային։ Սա շարունակական սպեկտրի ձևավորման մեխանիզմն է, և առավելագույն էներգիան (կամ նվազագույն ալիքի երկարությունը), որը ֆիքսում է շարունակական սպեկտրի սահմանը, համաչափ է արագացնող լարմանը, որը որոշում է ընկնող էլեկտրոնների արագությունը: Սպեկտրային գծերը բնութագրում են ռմբակոծվող թիրախի նյութը, մինչդեռ շարունակական սպեկտրը որոշվում է էլեկտրոնային փնջի էներգիայով և գործնականում կախված չէ թիրախային նյութից։

Ռենտգենյան ճառագայթներ կարելի է ստանալ ոչ միայն էլեկտրոնային ռմբակոծության, այլև թիրախը մեկ այլ աղբյուրի ռենտգենյան ճառագայթների ճառագայթման միջոցով: Այս դեպքում, սակայն, ընկնող ճառագայթի էներգիայի մեծ մասը գնում է բնորոշ ռենտգենյան սպեկտր, և դրա շատ փոքր մասն ընկնում է շարունակական սպեկտրի մեջ: Ակնհայտ է, որ ընկնող ռենտգենյան ճառագայթը պետք է պարունակի ֆոտոններ, որոնց էներգիան բավարար է ռմբակոծված տարրի բնորոշ գծերը գրգռելու համար: Հատկանշական սպեկտրի համար էներգիայի բարձր տոկոսը ռենտգենյան գրգռման այս մեթոդը դարձնում է գիտական ​​հետազոտությունների համար հարմար:

Ռենտգենյան խողովակներ. Էլեկտրոնների նյութի հետ փոխազդեցության արդյունքում ռենտգենյան ճառագայթում ստանալու համար անհրաժեշտ է ունենալ էլեկտրոնների աղբյուր, դրանք մեծ արագություններ արագացնելու միջոցներ և թիրախ, որը կարող է դիմակայել էլեկտրոնային ռմբակոծմանը և արտադրել ռենտգենյան ճառագայթում: պահանջվող ինտենսիվությունը. Սարքը, որն ունի այս ամենը, կոչվում է ռենտգենյան խողովակ։ Վաղ հետազոտողները օգտագործում էին «խորը վակուումային» խողովակներ, ինչպիսիք են այսօրվա արտանետման խողովակները: Դրանցում վակուումն այնքան էլ բարձր չէր։

Լիցքաթափման խողովակները պարունակում են փոքր քանակությամբ գազ, և երբ խողովակի էլեկտրոդների վրա կիրառվում է մեծ պոտենցիալ տարբերություն, գազի ատոմները վերածվում են դրական և բացասական իոնների։ Դրականները շարժվում են դեպի բացասական էլեկտրոդը (կաթոդ) և, ընկնելով դրա վրա, դուրս են հանում էլեկտրոնները, իսկ նրանք, իրենց հերթին, շարժվում են դեպի դրական էլեկտրոդը (անոդ) և ռմբակոծելով այն՝ ստեղծում են ռենտգենյան ֆոտոնների հոսք։ .

Քուլիջի կողմից մշակված ժամանակակից ռենտգեն խողովակում (նկ. 3) էլեկտրոնների աղբյուրը վոլֆրամի կաթոդն է, որը տաքացվում է մինչև բարձր ջերմաստիճան։ Անոդի (կամ հակակատոդի) և կաթոդի միջև բարձր պոտենցիալ տարբերությամբ էլեկտրոնները արագանում են մինչև բարձր արագություններ։ Քանի որ էլեկտրոնները պետք է հասնեն անոդ՝ առանց ատոմների բախվելու, անհրաժեշտ է շատ բարձր վակուում, որի համար խողովակը պետք է լավ տարհանվի։ Սա նաև նվազեցնում է մնացած գազի ատոմների և դրա հետ կապված կողային հոսանքների իոնացման հավանականությունը:

Բրինձ. 3. Ռենտգենյան խողովակ ՔՈԼԻՋ. Էլեկտրոններով ռմբակոծվելիս վոլֆրամի հակակատոդը արձակում է բնորոշ ռենտգենյան ճառագայթներ։ Ռենտգենյան ճառագայթի խաչմերուկը փոքր է իրական ճառագայթված տարածքից: 1 - էլեկտրոնային ճառագայթ; 2 - կենտրոնացման էլեկտրոդով կաթոդ; 3 - ապակե պատյան (խողովակ); 4 - վոլֆրամի թիրախ (հակաթոդ); 5 - կաթոդային թելիկ; 6 - իրականում ճառագայթված տարածք; 7 - արդյունավետ կիզակետային կետ; 8 - պղնձի անոդ; 9 - պատուհան; 10 - ցրված ռենտգենյան ճառագայթներ.

Էլեկտրոնները կենտրոնացած են անոդի վրա հատուկ ձևավորված էլեկտրոդի միջոցով, որը շրջապատում է կաթոդը: Այս էլեկտրոդը կոչվում է կենտրոնացման էլեկտրոդ և կաթոդի հետ միասին կազմում է խողովակի «էլեկտրոնային լուսարձակը»: Էլեկտրոնային ռմբակոծության ենթարկվող անոդը պետք է պատրաստված լինի հրակայուն նյութից, քանի որ ռմբակոծող էլեկտրոնների կինետիկ էներգիայի մեծ մասը վերածվում է ջերմության։ Բացի այդ, ցանկալի է, որ անոդը պատրաստված լինի բարձր ատոմային թվով նյութից, քանի որ ռենտգենյան ճառագայթման ելքը մեծանում է ատոմային թվի աճով: Ամենատարածված ընտրված անոդ նյութը վոլֆրամն է, որի ատոմային թիվը 74 է։

Ռենտգենյան խողովակների դիզայնը կարող է տարբեր լինել՝ կախված կիրառությունից և պահանջներից:

Ռուսաստանի Դաշնության կրթության և գիտության նախարարություն

Կրթության դաշնային գործակալություն

GOU VPO SUSU

Ֆիզիկական քիմիայի ամբիոն

KSE դասընթացում՝ «Ռենտգեն ճառագայթում»

Ավարտված:

Նաումովա Դարիա Գենադիևնա

Ստուգվում:

դոցենտ, Կ.Տ.Ն.

Տանկլևսկայա Ն.Մ.

Չելյաբինսկ 2010 թ

Ներածություն

Գլուխ I. Ռենտգենյան ճառագայթների հայտնաբերում

Անդորրագիր

Փոխազդեցություն նյութի հետ

Կենսաբանական ազդեցություն

Գրանցում

Դիմում

Ինչպես է արվում ռենտգեն

բնական ռենտգենյան ճառագայթներ

Գլուխ II. Ռադիոգրաֆիա

Դիմում

Պատկերի ձեռքբերման մեթոդ

Ռենտգենոգրաֆիայի առավելությունները

Ռենտգենոգրաֆիայի թերությունները

Ֆլյուորոսկոպիա

Ստացման սկզբունքը

Ֆտորոգրաֆիայի առավելությունները

Ֆլյուորոսկոպիայի թերությունները

Թվային տեխնոլոգիաները ֆտորոգրաֆիայի մեջ

Բազմակի սկանավորման մեթոդ

Եզրակացություն

Օգտագործված գրականության ցանկ

Ներածություն

Ռենտգենյան ճառագայթում - էլեկտրամագնիսական ալիքներ, որոնց ֆոտոնների էներգիան որոշվում է ուլտրամանուշակագույնից մինչև գամմա ճառագայթման էներգիայի միջակայքով, որը համապատասխանում է ալիքի երկարության միջակայքին 10−4-ից մինչև 10² Å (10−14-ից մինչև 10−8 մ):

Տեսանելի լույսի պես, ռենտգենյան ճառագայթներն առաջացնում են լուսանկարչական թաղանթի սևացում: Այս հատկությունը մեծ նշանակություն ունի բժշկության, արդյունաբերության և գիտական ​​հետազոտությունների համար։ Անցնելով ուսումնասիրվող օբյեկտի միջով և հետո ընկնելով թաղանթի վրա՝ ռենտգեն ճառագայթումը պատկերում է դրա ներքին կառուցվածքը։ Քանի որ ռենտգենյան ճառագայթման թափանցող ուժը տարբեր է տարբեր նյութերի համար, օբյեկտի այն մասերը, որոնք ավելի քիչ թափանցիկ են դրա համար, լուսանկարում ավելի պայծառ տարածքներ են տալիս, քան նրանք, որոնց միջով ճառագայթումը լավ է թափանցում: Այսպիսով, ոսկրային հյուսվածքներն ավելի քիչ թափանցիկ են ռենտգենյան ճառագայթների համար, քան այն հյուսվածքները, որոնք կազմում են մաշկը և ներքին օրգանները: Հետևաբար, ռադիոգրաֆիայի վրա ոսկորները կնշվեն որպես ավելի թեթև տարածքներ, և կոտրվածքի տեղը, որն ավելի թափանցիկ է ճառագայթման համար, կարելի է հեշտությամբ հայտնաբերել: Ռենտգեն պատկերացումն օգտագործվում է նաև ստոմատոլոգիայում՝ ատամների արմատներում կարիեսի և թարախակույտերի հայտնաբերման համար, ինչպես նաև արդյունաբերության մեջ՝ ձուլման, պլաստմասսաների և ռետինների ճաքերը հայտնաբերելու համար:

Ռենտգենյան ճառագայթներն օգտագործվում են քիմիայում՝ միացությունների վերլուծության համար, իսկ ֆիզիկայում՝ բյուրեղների կառուցվածքն ուսումնասիրելու համար։ Քիմիական միացության միջով անցնող ռենտգենյան ճառագայթը առաջացնում է բնորոշ երկրորդային ճառագայթում, որի սպեկտրոսկոպիկ անալիզը թույլ է տալիս քիմիկոսին որոշել միացության բաղադրությունը։ Բյուրեղային նյութի վրա ընկնելիս ռենտգենյան ճառագայթը ցրվում է բյուրեղի ատոմներով՝ տալով լուսանկարչական ափսեի վրա բծերի և գծերի հստակ, կանոնավոր նախշ, ինչը հնարավորություն է տալիս հաստատել բյուրեղի ներքին կառուցվածքը:

Ռենտգենյան ճառագայթների օգտագործումը քաղցկեղի բուժման մեջ հիմնված է այն փաստի վրա, որ այն սպանում է քաղցկեղի բջիջները: Այնուամենայնիվ, այն կարող է նաև անցանկալի ազդեցություն ունենալ նորմալ բջիջների վրա։ Ուստի ռենտգենյան ճառագայթների այս կիրառման ժամանակ պետք է ծայրահեղ զգուշություն ցուցաբերել:

Գլուխ I. Ռենտգենյան ճառագայթների հայտնաբերում

Ռենտգենյան ճառագայթների հայտնաբերումը վերագրվում է Վիլհելմ Կոնրադ Ռենտգենին։ Նա առաջինն էր, ով հրապարակեց հոդված ռենտգենյան ճառագայթների մասին, որը նա անվանեց ռենտգեն (ռենտգեն): Ռենտգենի «Նոր տիպի ճառագայթների մասին» հոդվածը հրապարակվել է 1895 թվականի դեկտեմբերի 28-ին Վյուրցբուրգի ֆիզիկա-բժշկական ընկերության ամսագրում։ Համարվում է, սակայն, որ ապացուցված է, որ ռենտգենյան ճառագայթներ արդեն իսկ ստացվել են։ Կաթոդային ճառագայթների խողովակը, որը Ռենտգենն օգտագործել է իր փորձերում, մշակվել է Ջ. Հիտտորֆի և Վ. Կրուկսի կողմից։ Այս խողովակն արտադրում է ռենտգենյան ճառագայթներ: Սա ցույց է տրվել Քրուքսի փորձերում և 1892 թվականից՝ Հենրիխ Հերցի և նրա աշակերտ Ֆիլիպ Լենարդի փորձերում՝ լուսանկարչական թիթեղների սևացման միջոցով։ Սակայն նրանցից ոչ ոք չի գիտակցել իր հայտնագործության նշանակությունը և չի հրապարակել իր արդյունքները։ Նաև Նիկոլա Տեսլան, սկսած 1897 թվականից, փորձեր կատարեց կաթոդային ճառագայթների հետ, ստացավ ռենտգենյան ճառագայթներ, բայց չհրապարակեց իր արդյունքները:

Այդ իսկ պատճառով Ռենտգենը չգիտեր իրենից առաջ արված հայտնագործությունների մասին և ինքնուրույն հայտնաբերեց ճառագայթները, որոնք հետագայում կոչվեցին իր անունով՝ դիտարկելով լյումինեսցենցիան, որը տեղի է ունենում կաթոդային ճառագայթային խողովակի աշխատանքի ընթացքում: Ռենտգենն ուսումնասիրել է ռենտգենյան ճառագայթները մեկ տարուց փոքր-ինչ ավելի (1895թ. նոյեմբերի 8-ից մինչև 1897թ. մարտ) և հրապարակել է ընդամենը երեք համեմատաբար փոքր հոդված դրանց մասին, բայց նրանք տվել են նոր ճառագայթների այնպիսի համապարփակ նկարագրություն, որ նրա հետևորդների հարյուրավոր հոդվածներ. Այնուհետև տպագրվել է 12 տարվա ընթացքում, և չի կարող որևէ էական բան ավելացնել կամ փոխել: Ռենտգենը, ով կորցրել էր ռենտգենի նկատմամբ հետաքրքրությունը, իր գործընկերներին ասաց. «Ես արդեն գրել եմ ամեն ինչ, մի վատնեք ձեր ժամանակը»: Ռենտգենի համբավին նպաստել է նաև նրա կնոջ ձեռքի հայտնի լուսանկարը, որը նա հրապարակել է իր հոդվածում (տես աջ կողմում գտնվող նկարը)։ Նման համբավը Ռենտգենին բերեց 1901 թվականին առաջին Նոբելյան մրցանակը ֆիզիկայի բնագավառում, և Նոբելյան կոմիտեն ընդգծեց նրա հայտնագործության գործնական նշանակությունը։ 1896 թվականին առաջին անգամ օգտագործվեց «Ռենտգենյան ճառագայթներ» անվանումը։ Որոշ երկրներում հին անվանումը մնում է` ռենտգեն: Ռուսաստանում ճառագայթները սկսեցին անվանել «ռենտգեն» ուսանող Վ.Կ.-ի առաջարկով։ Ռենտգեն - Աբրամ Ֆեդորովիչ Իոֆե:

Դիրքը էլեկտրամագնիսական ալիքների մասշտաբով

Ռենտգենյան ճառագայթների և գամմա ճառագայթների էներգիայի միջակայքերը համընկնում են էներգիայի լայն տիրույթում: Ճառագայթման երկու տեսակներն էլ էլեկտրամագնիսական են և համարժեք են նույն ֆոտոն էներգիային: Տերմինաբանական տարբերությունը կայանում է առաջացման եղանակի մեջ. ռենտգենյան ճառագայթներն արտանետվում են էլեկտրոնների մասնակցությամբ (կամ ատոմներում, կամ ազատներում), մինչդեռ գամմա ճառագայթումն արտանետվում է ատոմային միջուկների ապագրգռման գործընթացներում։ Ռենտգենյան ֆոտոններն ունեն 100 էՎ-ից մինչև 250 կՎ էներգիա, ինչը համապատասխանում է 3 1016 Հց-ից մինչև 6 1019 Հց հաճախականությամբ ճառագայթմանը և 0,005-10 նմ ալիքի երկարությանը (X-ի ստորին սահմանի ընդհանուր ընդունված սահմանում չկա: - ճառագայթների միջակայքը ալիքի երկարության մասշտաբով): Փափուկ ռենտգենյան ճառագայթները բնութագրվում են ամենացածր ֆոտոն էներգիայով և ճառագայթման հաճախականությամբ (և ամենաերկար ալիքի երկարությամբ), մինչդեռ կոշտ ռենտգենյան ճառագայթներն ունեն ամենաբարձր ֆոտոնային էներգիան և ճառագայթման հաճախականությունը (և ամենակարճ ալիքի երկարությունը):

(իր կնոջ ձեռքի ռենտգեն լուսանկարը (ռենտգենոգրամա), արված Վ.Կ. Ռենտգենի կողմից)

Անդորրագիր

Ռենտգենյան ճառագայթներն առաջանում են լիցքավորված մասնիկների (հիմնականում էլեկտրոնների) ուժեղ արագացումից կամ ատոմների կամ մոլեկուլների էլեկտրոնային թաղանթներում բարձր էներգիայի անցումներից։ Երկու էֆեկտներն էլ օգտագործվում են ռենտգենյան խողովակներում, որոնցում տաք կաթոդից արտանետվող էլեկտրոնները արագանում են (ռենտգենյան ճառագայթներ չեն արտանետվում, քանի որ արագացումը շատ ցածր է) և հարվածում են անոդին, որտեղ դրանք կտրուկ դանդաղում են (ռենտգենյան ճառագայթները՝ արտանետվում է այսպես կոչված . bremsstrahlung) և միևնույն ժամանակ թակում է էլեկտրոնները մետաղի ատոմների ներքին էլեկտրոնային թաղանթներից, որոնցից պատրաստված է անոդը։ Թաղանթների դատարկ տարածքները զբաղեցնում են ատոմի այլ էլեկտրոնները։ Այս դեպքում ռենտգենյան ճառագայթումն արտանետվում է անոդ նյութին բնորոշ որոշակի էներգիայով (բնութագրական ճառագայթումը, հաճախականությունները որոշվում են Մոզելի օրենքով.

որտեղ Z-ը անոդի տարրի ատոմային թիվն է, A և B-ը հաստատուններ են էլեկտրոնային թաղանթի n հիմնական քվանտային թվի որոշակի արժեքի համար): Ներկայումս անոդները պատրաստվում են հիմնականում կերամիկայից, իսկ այն հատվածը, որտեղ էլեկտրոնները հարվածում են՝ մոլիբդենից։ Արագացում-դանդաղման գործընթացում էլեկտրոնի կինետիկ էներգիայի միայն 1%-ն է անցնում ռենտգենյան ճառագայթներին, էներգիայի 99%-ը վերածվում է ջերմության։

Ռենտգենյան ճառագայթները կարելի է ստանալ նաև մասնիկների արագացուցիչներում: այսպես կոչված: Սինքրոտրոնային ճառագայթումը տեղի է ունենում, երբ մասնիկների ճառագայթը շեղվում է մագնիսական դաշտում, ինչի արդյունքում նրանք զգում են արագացում իրենց շարժմանը ուղղահայաց ուղղությամբ: Սինքրոտրոնային ճառագայթումն ունի շարունակական սպեկտր՝ վերին սահմանով։ Համապատասխան ընտրված պարամետրերով (մագնիսական դաշտի մեծությունը և մասնիկների էներգիան) ռենտգենյան ճառագայթները կարելի է ստանալ նաև սինքրոտրոնային ճառագայթման սպեկտրում։

Ռենտգեն խողովակի սխեմատիկ ներկայացում: X - ռենտգենյան ճառագայթներ, K - կաթոդ, A - անոդ (երբեմն կոչվում է հակակաթոդ), C - ջերմատախտակ, Uh - կաթոդային թելի լարում, Ua - արագացնող լարում, Win - ջրի հովացման մուտք, Wout - ջրի հովացման ելք (տես x- ճառագայթային խողովակ):

Փոխազդեցություն նյութի հետ

Ռենտգենյան ճառագայթների համար գրեթե ցանկացած նյութի բեկման ինդեքսը քիչ է տարբերվում միասնությունից: Սրա հետևանքն է այն, որ չկա նյութ, որից կարելի է ռենտգեն ոսպնյակ պատրաստել։ Բացի այդ, երբ ռենտգենյան ճառագայթները ընկնում են մակերեսին ուղղահայաց, դրանք գրեթե չեն արտացոլվում: Չնայած դրան, ռենտգեն օպտիկայի մեջ հայտնաբերվել են ռենտգենյան ճառագայթների համար օպտիկական տարրեր կառուցելու մեթոդներ:

Ռենտգենյան ճառագայթները կարող են ներթափանցել նյութ, և տարբեր նյութեր տարբեր կերպ են կլանում դրանք։ Ռենտգենյան ճառագայթների կլանումը նրանց ամենակարևոր հատկությունն է ռենտգենյան լուսանկարչության մեջ: Ռենտգենյան ճառագայթների ինտենսիվությունը երկրաչափորեն նվազում է՝ կախված կլանող շերտում անցած ճանապարհից (I = I0e-kd, որտեղ d-ը շերտի հաստությունն է, k գործակիցը համաչափ է Z3λ3-ին, Z-ը՝ տարրի ատոմային թիվը, λ՝ ալիքի երկարությունը):

Կլանումը տեղի է ունենում ֆոտոներծծման և Կոմպտոնի ցրման արդյունքում.

Ֆոտոներծծումը հասկացվում է որպես ատոմի թաղանթից էլեկտրոնը ֆոտոնի միջոցով տապալելու գործընթաց, որը պահանջում է, որ ֆոտոնի էներգիան ավելի մեծ լինի որոշակի նվազագույն արժեքից: Եթե ​​հաշվի առնենք կլանման ակտի հավանականությունը՝ կախված ֆոտոնի էներգիայից, ապա երբ հասնում է որոշակի էներգիայի, այն (հավանականությունը) կտրուկ մեծանում է մինչև իր առավելագույն արժեքը։ Ավելի բարձր էներգիաների դեպքում հավանականությունը շարունակաբար նվազում է։ Այս կախվածության պատճառով ասում են, որ կա կլանման սահման: Կլանման ակտի ժամանակ նոկաուտի ենթարկված էլեկտրոնի տեղը զբաղեցնում է մեկ այլ էլեկտրոն, մինչդեռ ավելի ցածր ֆոտոն էներգիայով ճառագայթում է արտանետվում, այսպես կոչված. լյումինեսցենտային գործընթաց:

Ռենտգենյան ճառագայթները ատոմային երևույթների ուսումնասիրման և գործնական օգտագործման կարևոր դերերից են։ Նրանց հետազոտությունների շնորհիվ բազմաթիվ բացահայտումներ են արվել, մշակվել են նյութերի վերլուծության մեթոդներ, որոնք կիրառվում են տարբեր ոլորտներում։ Այստեղ մենք կդիտարկենք ռենտգենյան ճառագայթների տեսակներից մեկը՝ բնորոշ ռենտգենյան ճառագայթները:

Ռենտգենյան ճառագայթների բնույթը և հատկությունները

Ռենտգենյան ճառագայթումը էլեկտրամագնիսական դաշտի վիճակի բարձր հաճախականության փոփոխություն է, որը տարածվում է տիեզերքում մոտ 300,000 կմ/վ արագությամբ, այսինքն՝ էլեկտրամագնիսական ալիքների: Էլեկտրամագնիսական ճառագայթման տիրույթի մասշտաբով ռենտգենյան ճառագայթները գտնվում են մոտավորապես 10-8-ից մինչև 5∙10-12 մետր ալիքի երկարության միջակայքում, ինչը մի քանի կարգով ավելի կարճ է, քան օպտիկական ալիքները: Սա համապատասխանում է 3∙10 16-ից մինչև 6∙10 19 Հց հաճախականություններին և էներգիաներին 10 eV-ից մինչև 250 կՎ, կամ 1,6∙10 -18-ից մինչև 4∙10 -14 J: Պետք է նշել, որ հաճախականությունների միջակայքերի սահմանները: էլեկտրամագնիսական ճառագայթումը բավականին պայմանական է իրենց համընկնման պատճառով:

Արագացված լիցքավորված մասնիկների (բարձր էներգիայի էլեկտրոնների) փոխազդեցությունն է էլեկտրական և մագնիսական դաշտերի և նյութի ատոմների հետ։

Ռենտգենյան ֆոտոնները բնութագրվում են բարձր էներգիայով և բարձր ներթափանցող և իոնացնող հզորությամբ, հատկապես 1 նանոմետրից (10-9 մ) պակաս ալիքի երկարությամբ կոշտ ռենտգենյան ճառագայթների համար:

Ռենտգենյան ճառագայթները փոխազդում են նյութի հետ՝ իոնացնելով նրա ատոմները, ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի (ֆոտոներծծման) և անկապ (Կոմպտոն) ցրման գործընթացներում։ Ֆոտոներծծման ժամանակ ռենտգենյան ֆոտոնը, կլանվելով ատոմի էլեկտրոնի կողմից, էներգիա է փոխանցում նրան։ Եթե ​​դրա արժեքը գերազանցում է ատոմում էլեկտրոնի միացման էներգիան, ապա այն հեռանում է ատոմից: Կոմպտոնի ցրումը բնորոշ է ավելի կոշտ (էներգետիկ) ռենտգենյան ֆոտոններին։ Կլանված ֆոտոնի էներգիայի մի մասը ծախսվում է իոնացման վրա. այս դեպքում առաջնային ֆոտոնի ուղղությամբ որոշակի անկյան տակ արտանետվում է երկրորդական՝ ավելի ցածր հաճախականությամբ։

Ռենտգենյան ճառագայթման տեսակները. Bremsstrahlung

Ճառագայթներ ստանալու համար օգտագործվում են ապակե վակուումային շշեր՝ ներսում տեղակայված էլեկտրոդներով։ Էլեկտրոդների միջև պոտենցիալ տարբերությունը պետք է լինի շատ բարձր՝ մինչև հարյուրավոր կիլովոլտ: Հոսանքով տաքացվող վոլֆրամի կաթոդի վրա տեղի է ունենում թերմիոնային արտանետում, այսինքն՝ դրանից արտանետվում են էլեկտրոններ, որոնք, արագանալով պոտենցիալ տարբերությամբ, ռմբակոծում են անոդը։ Անոդի (երբեմն կոչվում է հակակաթոդ) ատոմների հետ նրանց փոխազդեցության արդյունքում ծնվում են ռենտգենյան ֆոտոններ։

Կախված նրանից, թե ինչ գործընթաց է հանգեցնում ֆոտոնի ծնվելու, կան ռենտգենյան ճառագայթման այնպիսի տեսակներ, ինչպիսիք են bremsstrahlung-ը և բնորոշ:

Էլեկտրոնները, հանդիպելով անոդին, կարող են դանդաղեցնել, այսինքն՝ էներգիա կորցնել նրա ատոմների էլեկտրական դաշտերում։ Այս էներգիան արտանետվում է ռենտգենյան ֆոտոնների տեսքով։ Նման ճառագայթումը կոչվում է bremsstrahlung:

Պարզ է, որ արգելակման պայմանները կտարբերվեն առանձին էլեկտրոնների համար: Սա նշանակում է, որ նրանց կինետիկ էներգիայի տարբեր քանակություններ վերածվում են ռենտգենյան ճառագայթների: Արդյունքում, bremsstrahlung-ը ներառում է տարբեր հաճախականությունների և, համապատասխանաբար, ալիքի երկարությունների ֆոտոններ։ Հետեւաբար, նրա սպեկտրը շարունակական է (շարունակական): Երբեմն այդ պատճառով այն նաև կոչվում է «սպիտակ» ռենտգեն։

Bremsstrahlung ֆոտոնի էներգիան չի կարող գերազանցել այն գեներացնող էլեկտրոնի կինետիկ էներգիան, այնպես որ bremsstrahlung-ի առավելագույն հաճախականությունը (և ամենափոքր ալիքի երկարությունը) համապատասխանում է անոդի վրա ընկած էլեկտրոնների կինետիկ էներգիայի ամենամեծ արժեքին: Վերջինս կախված է էլեկտրոդների վրա կիրառվող պոտենցիալ տարբերությունից:

Կա ռենտգենյան մեկ այլ տեսակ, որը գալիս է այլ գործընթացից: Այս ճառագայթումը կոչվում է բնորոշ, և մենք դրա վրա ավելի մանրամասն կանդրադառնանք:

Ինչպես են արտադրվում բնորոշ ռենտգենյան ճառագայթները

Հասնելով հակակատոդին, արագ էլեկտրոնը կարող է ներթափանցել ատոմի ներսում և տապալել ցանկացած էլեկտրոն ստորին ուղեծրերից մեկից, այսինքն՝ նրան փոխանցել էներգիա, որը բավարար է պոտենցիալ արգելքը հաղթահարելու համար: Այնուամենայնիվ, եթե ատոմում էլեկտրոնների զբաղեցրած էներգիայի ավելի բարձր մակարդակներ կան, ազատված տեղը դատարկ չի մնա։

Պետք է հիշել, որ ատոմի էլեկտրոնային կառուցվածքը, ինչպես ցանկացած էներգետիկ համակարգ, ձգտում է նվազագույնի հասցնել էներգիան: Նոկաուտի արդյունքում առաջացած թափուր տեղը լրացվում է ավելի բարձր մակարդակներից մեկի էլեկտրոնով։ Նրա էներգիան ավելի բարձր է, և, զբաղեցնելով ավելի ցածր մակարդակ, այն ճառագայթում է ավելցուկ՝ բնորոշ ռենտգենյան ճառագայթման քվանտի տեսքով։

Ատոմի էլեկտրոնային կառուցվածքը էլեկտրոնների հնարավոր էներգետիկ վիճակների դիսկրետ հավաքածու է։ Հետևաբար, էլեկտրոնների թափուր տեղերը փոխարինելու ժամանակ արտանետվող ռենտգեն ֆոտոնները նույնպես կարող են ունենալ միայն խիստ սահմանված էներգիայի արժեքներ՝ արտացոլելով մակարդակի տարբերությունը։ Արդյունքում, բնորոշ ռենտգենյան ճառագայթումն ունի ոչ թե շարունակական, այլ գծային տիպի սպեկտր։ Նման սպեկտրը հնարավորություն է տալիս բնութագրել անոդի նյութը, այստեղից էլ այս ճառագայթների անվանումը: Հենց սպեկտրային տարբերությունների պատճառով է, որ պարզ է դառնում, թե ինչ է նշանակում bremsstrahlung և բնորոշ ռենտգենյան ճառագայթներ:

Երբեմն ավելորդ էներգիան չի արտանետվում ատոմի կողմից, այլ ծախսվում է երրորդ էլեկտրոնը թակելու վրա։ Այս գործընթացը, այսպես կոչված, Օգերի էֆեկտը, ավելի հավանական է, որ տեղի ունենա, երբ էլեկտրոնների կապող էներգիան չի գերազանցում 1 կՎ-ը: Ազատ արձակված Auger էլեկտրոնի էներգիան կախված է ատոմի էներգիայի մակարդակների կառուցվածքից, ուստի այդպիսի էլեկտրոնների սպեկտրները նույնպես դիսկրետ են։

Բնութագրական սպեկտրի ընդհանուր տեսակետը

Նեղ բնորոշ գծեր կան ռենտգենյան սպեկտրային օրինաչափության մեջ, ինչպես նաև շարունակական bremsstrahlung սպեկտրը: Եթե ​​սպեկտրը ներկայացնենք որպես ինտենսիվության սյուժեն ընդդեմ ալիքի երկարության (հաճախականության), ապա գծերի տեղակայման վայրերում կտեսնենք սուր գագաթներ: Նրանց դիրքը կախված է անոդի նյութից: Այս մաքսիմումներն առկա են ցանկացած պոտենցիալ տարբերության դեպքում. եթե կան ռենտգենյան ճառագայթներ, ապա միշտ կան նաև գագաթներ: Խողովակի էլեկտրոդների վրա լարման աճով մեծանում է ինչպես շարունակական, այնպես էլ բնորոշ ռենտգենյան ճառագայթման ինտենսիվությունը, բայց գագաթների գտնվելու վայրը և դրանց ինտենսիվության հարաբերակցությունը չի փոխվում:

Ռենտգենյան սպեկտրներում գագաթները նույն ձևն ունեն՝ անկախ էլեկտրոնների կողմից ճառագայթված հակակատոդի նյութից, սակայն տարբեր նյութերի համար դրանք գտնվում են տարբեր հաճախականություններում՝ միանալով շարքում՝ ըստ հաճախականության արժեքների հարևանության: Իրենց շարքերի միջև հաճախականությունների տարբերությունը շատ ավելի էական է: Մաքսիմայի ձևը ոչ մի կերպ կախված չէ նրանից, թե անոդ նյութը ներկայացնում է մաքուր քիմիական տարր, թե այն բարդ նյութ է։ Վերջին դեպքում, նրա բաղկացուցիչ տարրերի բնորոշ ռենտգենյան սպեկտրները պարզապես դրվում են միմյանց վրա։

Քիմիական տարրի ատոմային թվի աճով նրա ռենտգենյան սպեկտրի բոլոր գծերը տեղափոխվում են դեպի աճող հաճախականություն: Սպեկտրը պահպանում է իր ձևը:

Մոզելիի օրենքը

Բնորոշ գծերի սպեկտրային տեղաշարժի ֆենոմենը փորձնականորեն հայտնաբերել է անգլիացի ֆիզիկոս Հենրի Մոզելին 1913 թվականին։ Սա թույլ տվեց նրան կապել սպեկտրի առավելագույն հաճախականությունները քիմիական տարրերի հերթական թվերի հետ։ Այսպիսով, բնորոշ ռենտգենյան ճառագայթման ալիքի երկարությունը, ինչպես պարզվեց, կարող է հստակորեն փոխկապակցվել կոնկրետ տարրի հետ։ Ընդհանուր առմամբ, Մոզելիի օրենքը կարող է գրվել հետևյալ կերպ. √f = (Z - S n)/n√R, որտեղ f-ը հաճախականությունն է, Z-ը տարրի հերթական համարն է, S n-ը ցուցադրման հաստատունն է, n-ը՝ հիմնականը: քվանտային թիվ, իսկ R-ն Ռիդբերգի հաստատունն է: Այս հարաբերությունը գծային է և երևում է Մոզելիի դիագրամում որպես ուղիղ գծերի շարք n-ի յուրաքանչյուր արժեքի համար:

n-ի արժեքները համապատասխանում են ռենտգենյան ճառագայթների բնորոշ գագաթների առանձին շարքերին: Մոզելիի օրենքը թույլ է տալիս որոշել կոշտ էլեկտրոններով ճառագայթված քիմիական տարրի սերիական համարը ռենտգենյան սպեկտրի առավելագույնի չափված ալիքի երկարություններից (դրանք եզակիորեն կապված են հաճախականությունների հետ):

Քիմիական տարրերի էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքը նույնական է։ Սա ցույց է տալիս ռենտգենյան ճառագայթման բնորոշ սպեկտրի հերթափոխի փոփոխության միապաղաղությունը: Հաճախականության տեղաշարժը արտացոլում է ոչ թե կառուցվածքային, այլ էներգիայի տարբերությունները էլեկտրոնային թաղանթների միջև, որոնք եզակի են յուրաքանչյուր տարրի համար:

Մոզելիի օրենքի դերը ատոմային ֆիզիկայում

Կան փոքր շեղումներ Մոզելիի օրենքով արտահայտված խիստ գծային հարաբերություններից։ Դրանք կապված են, առաջին հերթին, որոշ տարրերում էլեկտրոնային թաղանթների լրացման կարգի առանձնահատկությունների հետ, և երկրորդ՝ ծանր ատոմներում էլեկտրոնների շարժման հարաբերական ազդեցության հետ։ Բացի այդ, երբ միջուկում նեյտրոնների թիվը փոխվում է (այսպես կոչված իզոտոպային տեղաշարժ), գծերի դիրքը կարող է փոքր-ինչ փոխվել։ Այս էֆեկտը հնարավորություն տվեց մանրամասն ուսումնասիրել ատոմային կառուցվածքը։

Մոզելիի օրենքի նշանակությունը չափազանց մեծ է։ Մենդելեևի պարբերական համակարգի տարրերի վրա դրա հետևողական կիրառումը հաստատեց սերիական համարի մեծացման օրինաչափությունը՝ ըստ բնութագրական առավելագույնի յուրաքանչյուր փոքր տեղաշարժի: Սա նպաստեց տարրերի հերթական թվի ֆիզիկական նշանակության հարցի պարզաբանմանը։ Z արժեքը պարզապես թիվ չէ, այն միջուկի դրական էլեկտրական լիցքն է, որը կազմում է այն մասնիկների միավորի դրական լիցքերի գումարը: Աղյուսակում տարրերի ճիշտ տեղադրումը և դրանում դատարկ դիրքերի առկայությունը (այն ժամանակ դրանք դեռ կային) ստացան հզոր հաստատում։ Ապացուցվեց պարբերական օրենքի վավերականությունը։

Բացի այդ, Մոզելիի օրենքը դարձավ այն հիմքը, որի վրա առաջացավ փորձարարական հետազոտության մի ամբողջ տարածք՝ ռենտգենյան սպեկտրոմետրիա:

Ատոմի էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքը

Եկեք համառոտ հիշենք, թե ինչպես է դասավորված էլեկտրոնը: Այն բաղկացած է թաղանթներից, որոնք նշվում են K, L, M, N, O, P, Q տառերով կամ 1-ից 7 թվերով: Թաղանթի ներսում գտնվող էլեկտրոնները բնութագրվում են նույն հիմնականով: քվանտային թիվը n, որը որոշում է էներգիայի հնարավոր արժեքները։ Արտաքին թաղանթներում էլեկտրոնների էներգիան ավելի մեծ է, իսկ արտաքին էլեկտրոնների իոնացման պոտենցիալը համապատասխանաբար ավելի ցածր է։

Կեղևը ներառում է մեկ կամ մի քանի ենթամակարդակներ՝ s, p, d, f, g, h, i: Յուրաքանչյուր պատյանում ենթամակարդակների թիվը նախորդի համեմատ ավելանում է մեկով: Յուրաքանչյուր ենթամակարդակում և յուրաքանչյուր շերտում էլեկտրոնների թիվը չի կարող գերազանցել որոշակի արժեքը: Դրանք, բացի հիմնական քվանտային թվից, բնութագրվում են ուղեծրային էլեկտրոնային ամպի նույն արժեքով, որը որոշում է ձևը։ Ենթամակարդակները պիտակավորված են պատյանով, որին պատկանում են, օրինակ՝ 2s, 4d և այլն:

Ենթամակարդակը պարունակում է, որոնք, բացի հիմնականից և ուղեծրից, սահմանված են ևս մեկ քվանտային թվով՝ մագնիսական, որը որոշում է էլեկտրոնի ուղեծրի իմպուլսի պրոյեկցիան մագնիսական դաշտի ուղղությամբ: Մեկ ուղեծրը կարող է ունենալ ոչ ավելի, քան երկու էլեկտրոն, որոնք տարբերվում են չորրորդ քվանտային թվի՝ սպինի արժեքով։

Եկեք ավելի մանրամասն քննարկենք, թե ինչպես է առաջանում բնորոշ ռենտգենյան ճառագայթումը: Քանի որ այս տեսակի էլեկտրամագնիսական արտանետումների ծագումը կապված է ատոմի ներսում տեղի ունեցող երևույթների հետ, առավել հարմար է այն նկարագրել ճշգրիտ էլեկտրոնային կոնֆիգուրացիաների մոտավորությամբ:

Հատկանշական ռենտգենյան ճառագայթների առաջացման մեխանիզմը

Այսպիսով, այս ճառագայթման պատճառը ատոմի խորքում բարձր էներգիայի էլեկտրոնների ներթափանցման պատճառով ներքին թաղանթներում էլեկտրոնային թափուր տեղերի առաջացումն է։ Կարծր էլեկտրոնի փոխազդեցության հավանականությունը մեծանում է էլեկտրոնային ամպերի խտության հետ։ Հետևաբար, բախումները, ամենայն հավանականությամբ, տեղի են ունենում խիտ փաթեթավորված ներքին պատյանների մեջ, ինչպիսին է ամենացածր K-կեղևը: Այստեղ ատոմը իոնացված է, և 1s թաղանթում առաջանում է դատարկ տեղ։

Այս թափուր տեղը լրացնում է թաղանթի էլեկտրոնը՝ ավելի բարձր էներգիայով, որի ավելցուկը տանում է ռենտգենյան ֆոտոնը։ Այս էլեկտրոնը կարող է «ընկնել» երկրորդ L թաղանթից, երրորդ թաղանթից M և այլն։ Այսպես է ձևավորվում բնորոշ շարքը, այս օրինակում՝ K շարքը։ Ցուցումը, թե որտեղից է գալիս թափուր տեղը լրացնող էլեկտրոնը, տրվում է հունական ինդեքսի տեսքով՝ շարքը նշելիս: «Ալֆա» նշանակում է, որ այն գալիս է L-շելլից, «բետա»-ն՝ M-կեղևից։ Ներկայումս նկատվում է հունական տառերի ցուցիչները փոխարինելու լատիներենով, որոնք ընդունված են խեցիների նշանակման համար։

Շարքի ալֆա գծի ինտենսիվությունը միշտ ամենաբարձրն է, ինչը նշանակում է, որ հարևան պատյանից թափուր տեղը լրացնելու հավանականությունն ամենաբարձրն է։

Այժմ մենք կարող ենք պատասխանել հարցին, թե որքա՞ն է բնորոշ ռենտգենյան քվանտի առավելագույն էներգիան։ Այն որոշվում է այն մակարդակների էներգիայի արժեքների տարբերությամբ, որոնց միջև տեղի է ունենում էլեկտրոնների անցում, համաձայն E \u003d E n 2 - E n 1 բանաձևի, որտեղ E n 2 և E n 1 էներգիաներն են: էլեկտրոնային վիճակներ, որոնց միջև տեղի է ունեցել անցում: Այս պարամետրի ամենաբարձր արժեքը տրվում է K շարքի անցումներով ծանր տարրերի ատոմների ամենաբարձր հնարավոր մակարդակներից: Բայց այս գծերի ինտենսիվությունը (գագաթների բարձրությունները) ամենափոքրն է, քանի որ դրանք ամենաքիչ հավանական են:

Եթե ​​էլեկտրոդների վրա անբավարար լարման պատճառով կոշտ էլեկտրոնը չի կարող հասնել K մակարդակին, այն ստեղծում է թափուր տեղ L մակարդակում, և առաջանում է ավելի քիչ էներգետիկ L շարք՝ ավելի երկար ալիքներով։ Հաջորդ շարքերը ծնվում են նույն ձևով:

Բացի այդ, երբ թափուր աշխատատեղը լրացվում է, էլեկտրոնային անցման արդյունքում նոր թափուր աշխատատեղ է հայտնվում ծածկված կեղևում: Սա պայմաններ է ստեղծում հաջորդ շարքը ստեղծելու համար։ Էլեկտրոնային թափուր աշխատատեղերը բարձրանում են մակարդակից մակարդակ, և ատոմը արտանետում է բնորոշ սպեկտրային շարքերի կասկադ՝ միաժամանակ մնալով իոնացված:

Հատկանշական սպեկտրների նուրբ կառուցվածքը

Հատկանշական ռենտգենյան ճառագայթման ատոմային ռենտգենյան սպեկտրները բնութագրվում են նուրբ կառուցվածքով, որն արտահայտվում է, ինչպես օպտիկական սպեկտրներում, գծերի ճեղքումով։

Նուրբ կառուցվածքը պայմանավորված է նրանով, որ էներգիայի մակարդակը՝ էլեկտրոնային թաղանթը, սերտորեն բաժանված բաղադրիչների՝ ենթաշերտերի մի շարք է: Ենթափեղկերը բնութագրելու համար ներկայացվում է ևս մեկ ներքին քվանտային j թիվ, որն արտացոլում է էլեկտրոնի ներքին և ուղեծրային մագնիսական մոմենտների փոխազդեցությունը։

Սպին-ուղիղ փոխազդեցության ազդեցության հետ կապված ատոմի էներգետիկ կառուցվածքը դառնում է ավելի բարդ, և արդյունքում բնորոշ ռենտգենյան ճառագայթումն ունի սպեկտր, որը բնութագրվում է շատ սերտորեն բաժանված տարրերով պառակտված գծերով:

Նուրբ կառուցվածքի տարրերը սովորաբար նշվում են լրացուցիչ թվային ինդեքսներով:

Հատկանշական ռենտգենյան ճառագայթումն ունի առանձնահատկություն, որն արտացոլվում է միայն սպեկտրի նուրբ կառուցվածքում։ Էլեկտրոնի անցումը էներգիայի ամենացածր մակարդակին տեղի չի ունենում ծածկված մակարդակի ստորին ենթաշեղից: Նման իրադարձությունը աննշան հավանականություն ունի։

Ռենտգենյան ճառագայթների օգտագործումը սպեկտրոմետրիայում

Այս ճառագայթումը, Մոզելիի օրենքով նկարագրված իր հատկանիշների շնորհիվ, ընկած է նյութերի վերլուծության տարբեր ռենտգենյան սպեկտրային մեթոդների հիմքում։ Ռենտգենյան սպեկտրը վերլուծելիս օգտագործվում են կա՛մ ճառագայթման դիֆրակցիան բյուրեղներով (ալիքային ցրման մեթոդ), կա՛մ ներծծվող ռենտգենյան ֆոտոնների էներգիայի նկատմամբ զգայուն դետեկտորներ (էներգիա-ցրման մեթոդ): Էլեկտրոնային մանրադիտակների մեծ մասը հագեցված է ռենտգենյան սպեկտրոմետրիայի կցման ինչ-որ ձևով:

Ալիքային ցրման սպեկտրոմետրիան բնութագրվում է հատկապես բարձր ճշգրտությամբ։ Հատուկ զտիչների օգնությամբ ընտրվում են սպեկտրի ամենաինտենսիվ գագաթները, որպեսզի ստույգ հայտնի հաճախականությամբ գրեթե մոնոխրոմատիկ ճառագայթում ստացվի։ Անոդի նյութը ընտրվում է շատ ուշադիր, որպեսզի ապահովվի ցանկալի հաճախականության մոնոխրոմատիկ ճառագայթը: Ուսումնասիրված նյութի բյուրեղային ցանցի վրա դրա դիֆրակցիան հնարավորություն է տալիս մեծ ճշգրտությամբ ուսումնասիրել ցանցի կառուցվածքը։ Այս մեթոդը կիրառվում է նաև ԴՆԹ-ի և այլ բարդ մոլեկուլների ուսումնասիրության ժամանակ։

Բնորոշ ռենտգենյան ճառագայթման առանձնահատկություններից մեկը հաշվի է առնվում նաև գամմա սպեկտրոմետրիայում։ Սա բնորոշ գագաթների բարձր ինտենսիվությունն է: Գամմա սպեկտրոմետրերն օգտագործում են կապարի պաշտպանություն արտաքին ֆոնային ճառագայթման դեմ, որը խանգարում է չափումներին: Բայց կապարը, ներծծող գամմա քվանտան, ունենում է ներքին իոնացում, ինչի արդյունքում այն ​​ակտիվորեն արտանետում է ռենտգենյան ճառագայթների տիրույթում։ Կադմիումի լրացուցիչ զննումն օգտագործվում է կապարի բնորոշ ռենտգենյան ճառագայթման ինտենսիվ գագաթնակետերը կլանելու համար: Այն իր հերթին իոնացված է և նաև ռենտգենյան ճառագայթներ է արձակում։ Կադմիումի բնորոշ գագաթները չեզոքացնելու համար օգտագործվում է երրորդ պաշտպանիչ շերտը՝ պղինձը, որի ռենտգենյան մաքսիմումը գտնվում է գամմա սպեկտրոմետրի աշխատանքային հաճախականության միջակայքից դուրս։

Սպեկտրոմետրիան օգտագործում է ինչպես bremsstrahlung, այնպես էլ բնորոշ ռենտգենյան ճառագայթներ: Այսպիսով, նյութերի վերլուծության ժամանակ ուսումնասիրվում են տարբեր նյութերի կողմից շարունակական ռենտգենյան ճառագայթների կլանման սպեկտրները։

Ռենտգենյան ճառագայթները պատահաբար հայտնաբերվել են 1895 թվականին գերմանացի հայտնի ֆիզիկոս Վիլհելմ Ռենտգենի կողմից։ Նա ուսումնասիրել է կաթոդային ճառագայթները ցածր ճնշման գազի արտանետման խողովակում, որի էլեկտրոդների միջև բարձր լարում կա: Չնայած այն հանգամանքին, որ խողովակը գտնվում էր սև արկղի մեջ, Ռենտգենը նկատեց, որ լյումինեսցենտային էկրանը, որը պատահաբար մոտակայքում էր, փայլում էր ամեն անգամ, երբ խողովակը աշխատում էր: Պարզվեց, որ խողովակը ճառագայթման աղբյուր է, որը կարող է թափանցել թուղթ, փայտ, ապակի և նույնիսկ կես սանտիմետր հաստությամբ ալյումինե թիթեղ:

Ռենտգենը պարզել է, որ գազի արտանետման խողովակը նոր տեսակի անտեսանելի ճառագայթման աղբյուր է՝ բարձր թափանցող հզորությամբ։ Գիտնականը չկարողացավ որոշել՝ այս ճառագայթումը մասնիկների հոսք է, թե ալիքներ, և նա որոշեց անվանել ռենտգենյան ճառագայթներ: Հետագայում դրանք կոչվեցին ռենտգենյան ճառագայթներ։

Այժմ հայտնի է, որ ռենտգենյան ճառագայթները էլեկտրամագնիսական ճառագայթման ձև են, որոնք ունեն ավելի կարճ ալիքի երկարություն, քան ուլտրամանուշակագույն էլեկտրամագնիսական ալիքները: Ռենտգենյան ճառագայթների ալիքի երկարությունը տատանվում է 70-ից նմմինչև 10 -5 նմ. Որքան կարճ է ռենտգենյան ճառագայթների ալիքի երկարությունը, այնքան մեծ է դրանց ֆոտոնների էներգիան և այնքան մեծ է թափանցող ուժը։ Ռենտգենյան ճառագայթներ համեմատաբար երկար ալիքի երկարությամբ (ավելի քան 10 նմ), կոչվում են փափուկ. Ալիքի երկարությունը 1 - 10 նմբնութագրում է կոշտռենտգենյան ճառագայթներ. Նրանք ունեն մեծ թափանցող ուժ։

Ռենտգենյան ճառագայթներ ստանալը

Ռենտգենյան ճառագայթներն առաջանում են, երբ արագ էլեկտրոնները կամ կաթոդային ճառագայթները բախվում են ցածր ճնշման արտանետման խողովակի պատերին կամ անոդին: Ժամանակակից ռենտգեն խողովակը տարհանված ապակե տարա է, որի մեջ տեղադրված է կաթոդ և անոդ: Կաթոդի և անոդի (հակաթոդի) պոտենցիալ տարբերությունը հասնում է մի քանի հարյուր կիլովոլտի։ Կաթոդը վոլֆրամի թել է, որը տաքացվում է էլեկտրական հոսանքով: Սա հանգեցնում է էլեկտրոնների արտանետմանը կաթոդի կողմից ջերմային արտանետման արդյունքում: Էլեկտրոնները արագանում են ռենտգենյան խողովակի էլեկտրական դաշտի միջոցով: Քանի որ խողովակում շատ փոքր քանակությամբ գազի մոլեկուլներ կան, էլեկտրոնները գործնականում չեն կորցնում իրենց էներգիան դեպի անոդ տանող ճանապարհին: Նրանք հասնում են անոդին շատ մեծ արագությամբ։

Ռենտգենյան ճառագայթները միշտ արտադրվում են, երբ բարձր արագությամբ էլեկտրոնները հետամնացվում են անոդի նյութից: Էլեկտրոնների էներգիայի մեծ մասը ցրվում է ջերմության տեսքով: Հետեւաբար, անոդը պետք է արհեստականորեն սառեցվի: Ռենտգենյան խողովակի անոդը պետք է պատրաստված լինի հալման բարձր ջերմաստիճան ունեցող մետաղից, ինչպիսին է վոլֆրամը:

Էներգիայի մի մասը, որը չի ցրվում ջերմության տեսքով, վերածվում է էլեկտրամագնիսական ալիքների էներգիայի (ռենտգենյան ճառագայթներ): Այսպիսով, ռենտգենյան ճառագայթները անոդ նյութի էլեկտրոնային ռմբակոծության արդյունք են։ Գոյություն ունեն երկու տեսակի ռենտգենյան ճառագայթներ՝ bremsstrahlung և բնորոշ:

Bremsstrahlung ռենտգեն

Bremsstrahlung-ը տեղի է ունենում, երբ մեծ արագությամբ շարժվող էլեկտրոնները դանդաղում են անոդի ատոմների էլեկտրական դաշտերի պատճառով: Առանձին էլեկտրոնների դանդաղման պայմանները նույնը չեն: Արդյունքում նրանց կինետիկ էներգիայի տարբեր մասեր անցնում են ռենտգենյան ճառագայթների էներգիայի մեջ։

Bremsstrahlung սպեկտրը անկախ է անոդի նյութի բնույթից: Ինչպես գիտեք, ռենտգենյան ֆոտոնների էներգիան որոշում է դրանց հաճախականությունը և ալիքի երկարությունը: Հետեւաբար, bremsstrahlung ռենտգենյան ճառագայթները մոնոխրոմատիկ չեն: Այն բնութագրվում է ալիքի երկարությունների բազմազանությամբ, որոնք կարող են ներկայացվել շարունակական (շարունակական) սպեկտր.

Ռենտգենյան ճառագայթները չեն կարող ավելի մեծ էներգիա ունենալ, քան դրանք կազմող էլեկտրոնների կինետիկ էներգիան։ Ռենտգենյան ճառագայթների ամենակարճ ալիքի երկարությունը համապատասխանում է դանդաղեցնող էլեկտրոնների առավելագույն կինետիկ էներգիային: Որքան մեծ է ռենտգենյան խողովակի պոտենցիալ տարբերությունը, այնքան փոքր է ռենտգենյան ալիքի երկարությունը:

Բնութագրական ռենտգենյան ճառագայթներ

Հատկանշական ռենտգեն ճառագայթումը շարունակական չէ, բայց գծային սպեկտր. Այս տեսակի ճառագայթումը տեղի է ունենում, երբ արագ էլեկտրոնը, հասնելով անոդին, մտնում է ատոմների ներքին ուղեծրերը և տապալում նրանց էլեկտրոններից մեկը: Արդյունքում առաջանում է ազատ տարածություն, որը կարող է լրացնել ատոմային վերին ուղեծրերից մեկից իջնող մեկ այլ էլեկտրոն։ Էլեկտրոնի այս անցումը ավելի բարձր էներգիայի մակարդակից ցածր էներգիայի մակարդակի վրա առաջացնում է որոշակի դիսկրետ ալիքի երկարության ռենտգենյան ճառագայթներ: Հետեւաբար, բնորոշ ռենտգեն ճառագայթումը ունի գծային սպեկտր. Հատկանշական ճառագայթման գծերի հաճախականությունը լիովին կախված է անոդային ատոմների էլեկտրոնային ուղեծրերի կառուցվածքից։

Տարբեր քիմիական տարրերի բնորոշ ճառագայթման սպեկտրային գծերն ունեն նույն ձևը, քանի որ նրանց ներքին էլեկտրոնային ուղեծրերի կառուցվածքը նույնական է: Բայց դրանց ալիքի երկարությունը և հաճախականությունը պայմանավորված են ծանր և թեթև ատոմների ներքին ուղեծրերի էներգիայի տարբերությամբ:

Հատկանշական ռենտգենյան սպեկտրի գծերի հաճախականությունը փոխվում է մետաղի ատոմային թվին համապատասխան և որոշվում է Մոզելիի հավասարմամբ՝ v 1/2 = Ա(Զ-Բ), որտեղ Զ- քիմիական տարրի ատոմային համարը, Աև Բ- հաստատուններ.

Ռենտգենյան ճառագայթների նյութի հետ փոխազդեցության առաջնային ֆիզիկական մեխանիզմները

Ռենտգենյան ճառագայթների և նյութի առաջնային փոխազդեցությունը բնութագրվում է երեք մեխանիզմներով.

1. Համահունչ ցրում. Փոխազդեցության այս ձևը տեղի է ունենում, երբ ռենտգենյան ֆոտոններն ավելի քիչ էներգիա ունեն, քան ատոմների միջուկին էլեկտրոնների կապող էներգիան։ Այս դեպքում ֆոտոնի էներգիան բավարար չէ նյութի ատոմներից էլեկտրոններ ազատելու համար։ Ֆոտոնը չի կլանվում ատոմի կողմից, այլ փոխում է տարածման ուղղությունը։ Այս դեպքում ռենտգենյան ճառագայթման ալիքի երկարությունը մնում է անփոփոխ։

2. Ֆոտոէլեկտրական էֆեկտ (ֆոտոէլեկտրական էֆեկտ). Երբ ռենտգենյան ֆոտոնը հասնում է նյութի ատոմին, այն կարող է նոկաուտի ենթարկել էլեկտրոններից մեկը: Դա տեղի է ունենում, երբ ֆոտոնի էներգիան գերազանցում է միջուկի հետ էլեկտրոնի միացման էներգիան: Այս դեպքում ֆոտոնը կլանվում է, և էլեկտրոնն ազատվում է ատոմից։ Եթե ​​ֆոտոնը կրում է ավելի շատ էներգիա, քան անհրաժեշտ է էլեկտրոնը արձակելու համար, նա մնացած էներգիան կփոխանցի արձակված էլեկտրոնին՝ կինետիկ էներգիայի տեսքով։ Այս երեւույթը, որը կոչվում է ֆոտոէլեկտրական էֆեկտ, տեղի է ունենում այն ​​ժամանակ, երբ ներծծվում են համեմատաբար ցածր էներգիայի ռենտգենյան ճառագայթները:

Ատոմը, որը կորցնում է իր էլեկտրոններից մեկը, դառնում է դրական իոն: Ազատ էլեկտրոնների կյանքը շատ կարճ է: Դրանք կլանում են չեզոք ատոմները, որոնք վերածվում են բացասական իոնների։ Ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի արդյունքը նյութի ինտենսիվ իոնացումն է։

Եթե ​​ռենտգենյան ֆոտոնի էներգիան փոքր է ատոմների իոնացման էներգիայից, ապա ատոմները անցնում են գրգռված վիճակի, բայց իոնացված չեն։

3. Անհամաձայն ցրում (Կոմպտոնի էֆեկտ). Այս էֆեկտը հայտնաբերել է ամերիկացի ֆիզիկոս Քոմփթոնը։ Դա տեղի է ունենում, երբ նյութը կլանում է փոքր ալիքի երկարության ռենտգենյան ճառագայթները: Նման ռենտգենյան ճառագայթների ֆոտոնների էներգիան միշտ ավելի մեծ է, քան նյութի ատոմների իոնացման էներգիան։ Կոմպտոնի էֆեկտը բարձր էներգիայի ռենտգենյան ֆոտոնի փոխազդեցության արդյունք է ատոմի արտաքին թաղանթի էլեկտրոններից մեկի հետ, որը համեմատաբար թույլ կապ ունի ատոմի միջուկի հետ։

Բարձր էներգիայի ֆոտոնը իր էներգիայի մի մասը փոխանցում է էլեկտրոնին: Գրգռված էլեկտրոնն ազատվում է ատոմից։ Սկզբնական ֆոտոնի էներգիայի մնացած մասը արտանետվում է որպես ռենտգենյան ֆոտոն ավելի երկար ալիքի երկարությամբ՝ առաջնային ֆոտոնի ուղղության որոշակի անկյան տակ։ Երկրորդային ֆոտոնը կարող է իոնացնել մեկ այլ ատոմ և այլն։ Ռենտգենյան ճառագայթների ուղղության և ալիքի երկարության այս փոփոխությունները հայտնի են որպես Կոմպտոնի էֆեկտ։

Ռենտգենյան ճառագայթների նյութի հետ փոխազդեցության որոշ ազդեցություններ

Ինչպես նշվեց վերևում, ռենտգենյան ճառագայթները կարող են գրգռել նյութի ատոմները և մոլեկուլները: Սա կարող է առաջացնել որոշ նյութերի (օրինակ՝ ցինկի սուլֆատ) ֆլուորեսցենտացիա: Եթե ​​ռենտգենյան ճառագայթների զուգահեռ ճառագայթն ուղղված է անթափանց առարկաների վրա, ապա կարելի է դիտել, որ ճառագայթները անցնում են օբյեկտի միջով, տեղադրելով էկրան, որը պատված է լյումինեսցենտային նյութով:

Լյումինեսցենտային էկրանը կարող է փոխարինվել լուսանկարչական ֆիլմով: Ռենտգենյան ճառագայթներն ունեն նույն ազդեցությունը լուսանկարչական էմուլսիայի վրա, ինչ լույսը: Երկու մեթոդներն էլ կիրառվում են գործնական բժշկության մեջ։

Ռենտգենյան ճառագայթների մեկ այլ կարևոր ազդեցությունը նրանց իոնացնող հատկությունն է: Դա կախված է նրանց ալիքի երկարությունից և էներգիայից: Այս էֆեկտը տալիս է ռենտգենյան ճառագայթների ինտենսիվությունը չափելու մեթոդ: Երբ ռենտգենյան ճառագայթներն անցնում են իոնացման խցիկով, առաջանում է էլեկտրական հոսանք, որի մեծությունը համաչափ է ռենտգենյան ճառագայթների ինտենսիվությանը։

Ռենտգենյան ճառագայթների կլանումը նյութի կողմից

Երբ ռենտգենյան ճառագայթներն անցնում են նյութի միջով, դրանց էներգիան նվազում է կլանման և ցրման պատճառով: Նյութի միջով անցնող ռենտգենյան ճառագայթների զուգահեռ ճառագայթի ինտենսիվության թուլացումը որոշվում է Բուգեի օրենքով. I = I0 e -μd, որտեղ Ես 0- ռենտգենյան ճառագայթման սկզբնական ինտենսիվությունը; Ինյութի շերտով անցնող ռենտգենյան ճառագայթների ինտենսիվությունն է, դ-ներծծող շերտի հաստությունը , μ - գծային թուլացման գործակից: Այն հավասար է երկու մեծությունների գումարին. տ- գծային կլանման գործակիցը և σ - գծային ցրման գործակից. μ = τ+ σ

Փորձերի ժամանակ պարզվել է, որ գծային կլանման գործակիցը կախված է նյութի ատոմային թվից և ռենտգենյան ճառագայթների ալիքի երկարությունից.

τ = kρZ 3 λ 3, որտեղ կ- ուղիղ համեմատականության գործակից, ρ - նյութի խտությունը, Զտարրի ատոմային թիվն է, λ ռենտգենյան ճառագայթների ալիքի երկարությունն է։

Զ-ից կախվածությունը շատ կարևոր է գործնական տեսանկյունից։ Օրինակ՝ կալցիումի ֆոսֆատից կազմված ոսկորների կլանման գործակիցը գրեթե 150 անգամ գերազանցում է փափուկ հյուսվածքների կլանման գործակիցը ( Զ=20 կալցիումի և Զ=15 ֆոսֆորի համար): Երբ ռենտգենյան ճառագայթներն անցնում են մարդու մարմնով, ոսկորները հստակորեն աչքի են ընկնում մկանների, շարակցական հյուսվածքի և այլնի ֆոնի վրա։

Հայտնի է, որ մարսողական օրգաններն ունեն նույն կլանման գործակիցը, ինչ մյուս փափուկ հյուսվածքները։ Բայց կերակրափողի, ստամոքսի և աղիքների ստվերը կարելի է տարբերել, եթե հիվանդը ուտում է կոնտրաստային նյութ՝ բարիումի սուլֆատ ( Z= 56 բարիումի համար): Բարիումի սուլֆատը շատ անթափանց է ռենտգենյան ճառագայթների նկատմամբ և հաճախ օգտագործվում է աղեստամոքսային տրակտի ռենտգեն հետազոտությունների համար: Որոշ անթափանց խառնուրդներ ներարկվում են արյան մեջ՝ արյան անոթների, երիկամների և այլնի վիճակը ուսումնասիրելու համար։ Այս դեպքում որպես կոնտրաստ նյութ օգտագործվում է յոդը, որի ատոմային թիվը 53 է։

Ռենտգենյան ճառագայթների կլանման կախվածությունը Զօգտագործվում է նաև ռենտգենյան ճառագայթների հնարավոր վնասակար հետևանքներից պաշտպանվելու համար: Այդ նպատակով օգտագործվում է կապար, արժեքը Զորի համար 82 է։

Ռենտգենյան ճառագայթների օգտագործումը բժշկության մեջ

Ախտորոշման մեջ ռենտգենյան ճառագայթների կիրառման պատճառը եղել է նրանց բարձր թափանցող ուժը, որը գլխավորներից է. Ռենտգենյան հատկություններ. Հայտնաբերման առաջին օրերին ռենտգենյան ճառագայթները հիմնականում օգտագործվում էին ոսկրերի կոտրվածքները հետազոտելու և մարդու մարմնում օտար մարմիններ (օրինակ՝ փամփուշտներ) հայտնաբերելու համար։ Ներկայումս օգտագործվում են մի քանի ախտորոշիչ մեթոդներ՝ օգտագործելով ռենտգեն (ռենտգենյան ախտորոշում):

Ֆլյուորոսկոպիա . Ռենտգեն սարքը բաղկացած է ռենտգենյան աղբյուրից (ռենտգենյան խողովակ) և լյումինեսցենտային էկրանից։ Ռենտգենյան ճառագայթները հիվանդի մարմնով անցնելուց հետո բժիշկը դիտում է հիվանդի ստվերային պատկերը։ Էկրանի և բժշկի աչքերի միջև պետք է տեղադրվի կապարի պատուհան՝ բժշկին ռենտգենյան ճառագայթների վնասակար ազդեցությունից պաշտպանելու համար։ Այս մեթոդը հնարավորություն է տալիս ուսումնասիրել որոշ օրգանների ֆունկցիոնալ վիճակը։ Օրինակ, բժիշկը կարող է ուղղակիորեն դիտարկել թոքերի շարժումները, կոնտրաստային նյութի անցումը ստամոքս-աղիքային տրակտով։ Այս մեթոդի թերությունները անբավարար կոնտրաստային պատկերներն են և պրոցեդուրաների ընթացքում հիվանդի կողմից ստացված ճառագայթման համեմատաբար բարձր չափաբաժինները:

Ֆտորոգրաֆիա . Այս մեթոդը բաղկացած է հիվանդի մարմնի մի մասի լուսանկարումից։ Դրանք, որպես կանոն, օգտագործվում են ռենտգենյան ճառագայթների ցածր չափաբաժիններով հիվանդների ներքին օրգանների վիճակի նախնական ուսումնասիրության համար։

Ռադիոգրաֆիա. (ռենտգեն ռադիոգրաֆիա): Սա ռենտգենյան ճառագայթների օգտագործմամբ հետազոտության մեթոդ է, որի ընթացքում պատկերն արձանագրվում է լուսանկարչական ֆիլմի վրա։ Լուսանկարները սովորաբար արվում են երկու ուղղահայաց հարթություններում: Այս մեթոդը որոշ առավելություններ ունի. Ռենտգենյան լուսանկարներն ավելի շատ մանրամասներ են պարունակում, քան լյումինեսցենտային էկրանի պատկերը, և, հետևաբար, դրանք ավելի տեղեկատվական են: Նրանք կարող են պահպանվել հետագա վերլուծության համար: Ճառագայթման ընդհանուր չափաբաժինը ավելի քիչ է, քան ֆտորոգրաֆիայում օգտագործվողը:

Համակարգչային ռենտգեն տոմոգրաֆիա . Համակարգչային առանցքային տոմոգրաֆիկ սկաները ամենաժամանակակից ռենտգեն ախտորոշիչ սարքն է, որը թույլ է տալիս հստակ պատկերացում կազմել մարդու մարմնի ցանկացած մասի, այդ թվում՝ օրգանների փափուկ հյուսվածքների մասին:

Համակարգչային տոմոգրաֆիայի (CT) սկաներների առաջին սերունդը ներառում է հատուկ ռենտգենյան խողովակ, որն ամրացված է գլանաձեւ շրջանակի վրա: Ռենտգենյան ճառագայթների բարակ ճառագայթն ուղղված է հիվանդին: Շրջանակի հակառակ կողմում ամրացված են երկու ռենտգեն դետեկտոր: Հիվանդը գտնվում է շրջանակի կենտրոնում, որը կարող է պտտվել 180 0-ով նրա մարմնի շուրջ:

Ռենտգենյան ճառագայթն անցնում է անշարժ առարկայի միջով: Դետեկտորները ստանում և գրանցում են տարբեր հյուսվածքների կլանման արժեքները: Ձայնագրությունները կատարվում են 160 անգամ, մինչ ռենտգենյան խողովակը գծային շարժվում է սկանավորված հարթության երկայնքով: Այնուհետև շրջանակը պտտվում է 1 0-ով և ընթացակարգը կրկնվում է: Ձայնագրումը շարունակվում է այնքան ժամանակ, մինչև կադրը պտտվի 180 0: Յուրաքանչյուր դետեկտոր ուսումնասիրության ընթացքում գրանցում է 28800 կադր (180x160): Տեղեկությունը մշակվում է համակարգչով, իսկ ընտրված շերտի պատկերը ձևավորվում է հատուկ համակարգչային ծրագրի միջոցով։

Երկրորդ սերնդի CT-ն օգտագործում է բազմաթիվ ռենտգենյան ճառագայթներ և մինչև 30 ռենտգեն դետեկտոր: Սա հնարավորություն է տալիս արագացնել հետազոտության գործընթացը մինչև 18 վայրկյան:

CT-ի երրորդ սերունդը օգտագործում է նոր սկզբունք. Ռենտգենյան ճառագայթների լայն ճառագայթը օդափոխիչի տեսքով ծածկում է ուսումնասիրվող օբյեկտը, իսկ մարմնի միջով անցած ռենտգենյան ճառագայթումը գրանցվում է մի քանի հարյուր դետեկտորների միջոցով։ Հետազոտության համար պահանջվող ժամանակը կրճատվում է մինչև 5-6 վայրկյան:

CT-ն շատ առավելություններ ունի ավելի վաղ ռենտգեն ախտորոշման մեթոդների համեմատ: Այն բնութագրվում է բարձր լուծաչափով, ինչը հնարավորություն է տալիս տարբերել փափուկ հյուսվածքների նուրբ փոփոխությունները։ CT-ն թույլ է տալիս հայտնաբերել այնպիսի պաթոլոգիական պրոցեսներ, որոնք հնարավոր չէ հայտնաբերել այլ մեթոդներով։ Բացի այդ, CT-ի օգտագործումը հնարավորություն է տալիս նվազեցնել ախտորոշման գործընթացում հիվանդների ստացած ռենտգեն ճառագայթման չափաբաժինը: