X선 방사선 특성 및 응용. 특징적인 X선

• 튜브의 극에 전압이 가해질수록 전위차가 더 강해지기 때문에 움직이는 전자의 운동 에너지가 높아집니다. 튜브의 전압은 전자의 속도와 양극 물질과의 충돌력을 결정하므로 전압은 결과 X선 복사의 파장을 결정합니다.

X선관의 분류

1. 약속에 의해
1. 특수 증상
2. 학의
3. 구조해석용
4. 반조명용
2. 디자인에 의해
1. 초점별

• 단일 초점(음극에 하나의 나선, 양극에 하나의 초점)
• 이중 초점(음극에 서로 다른 크기의 두 나선, 양극에 두 초점)

1. 양극 유형별

• 고정(고정)
• 회전

엑스레이는 방사선 진단 목적뿐만 아니라 치료 목적으로도 사용됩니다. 위에서 언급한 바와 같이 X선 방사선이 종양 세포의 성장을 억제하는 능력은 종양 질환의 방사선 치료에 사용할 수 있게 합니다. 의료 응용 분야 외에도 X선 방사선은 엔지니어링 및 기술 분야, 재료 과학, 결정학, 화학 및 생화학 분야에서 광범위하게 응용되고 있습니다. 예를 들어 다양한 제품(레일, 용접부)에서 구조적 결함을 식별하는 것이 가능합니다. 등) X선 방사선을 사용합니다. 그러한 연구의 유형을 결손경 검사라고 합니다. 그리고 공항, 기차역 및 기타 붐비는 장소에서 X선 ​​텔레비전 내시경은 보안을 위해 휴대 수하물과 수하물을 스캔하는 데 적극적으로 사용됩니다.

양극의 유형에 따라 X선관의 디자인이 다릅니다. 전자의 운동 에너지의 99%가 열 에너지로 변환된다는 사실 때문에 튜브가 작동하는 동안 양극이 크게 가열됩니다. 민감한 텅스텐 대상은 종종 타버립니다. 양극은 회전시켜 현대식 X선관에서 냉각됩니다. 회전하는 양극은 전체 표면에 열을 고르게 분산시키는 디스크 모양을 가지고 있어 텅스텐 타겟의 국부적인 과열을 방지합니다.

X선관의 디자인도 초점이 다릅니다. 초점 - 작동하는 X선 빔이 생성되는 양극 부분. 실초점과 유효초점( 쌀. 12). 양극의 각도로 인해 유효 초점은 실제 초점보다 작습니다. 이미지 영역의 크기에 따라 다른 초점 크기가 사용됩니다. 이미지 영역이 클수록 전체 이미지 영역을 덮기 위해 초점이 더 넓어야 합니다. 그러나 초점이 작을수록 이미지 선명도가 향상됩니다. 따라서 작은 이미지를 생성할 때 짧은 필라멘트를 사용하고 전자를 양극 타겟의 작은 영역으로 향하게 하여 더 작은 초점을 만듭니다.

쌀. 9 - 고정 양극이 있는 엑스레이 튜브.
쌀. 10 - 회전하는 양극이 있는 X선관.
쌀. 11 - 회전하는 양극이 있는 X선관 장치.
쌀. 도 12는 실제 및 유효 초점 형성의 다이어그램이다.

X선 복사는 고속으로 움직이는 전자가 물질과 상호 작용할 때 발생합니다. 전자가 물질의 원자와 충돌하면 빠르게 운동 에너지를 잃습니다. 이 경우 대부분이 열로 변환되고, 보통 1% 미만인 작은 부분만 X선 에너지로 변환됩니다. 이 에너지는 에너지를 갖지만 정지 질량이 0인 광자라고 하는 입자인 양자의 형태로 방출됩니다. X선 광자는 에너지가 다르며 파장에 반비례합니다. X선을 얻는 기존의 방법을 사용하면 X선 스펙트럼이라고 하는 광범위한 파장을 얻을 수 있습니다. 스펙트럼은 그림 1과 같이 뚜렷한 구성 요소를 포함합니다. 하나.

쌀. 하나. 기존 X선 스펙트럼은 연속 스펙트럼(연속체)과 특성선(샤프 피크)으로 구성됩니다. Kia 선과 Kib 선은 가속된 전자와 내부 K 껍질의 전자의 상호 작용으로 인해 발생합니다.

넓은 "연속체"를 연속 스펙트럼 또는 백색 복사라고 합니다. 그 위에 겹쳐진 날카로운 봉우리를 특성 X선 방출선이라고 합니다. 전체 스펙트럼은 전자와 물질의 충돌 결과이지만 넓은 부분과 선이 나타나는 메커니즘은 다릅니다. 물질은 많은 수의 원자로 구성되며 각 원자에는 전자 껍질로 둘러싸인 핵이 있으며 주어진 원소의 원자 껍질에있는 각 전자는 특정 불연속 에너지 준위를 차지합니다. 일반적으로 이러한 껍질 또는 에너지 준위는 핵에 가장 가까운 껍질부터 시작하여 기호 K, L, M 등으로 표시됩니다. 충분히 높은 에너지의 입사 전자가 원자에 결합된 전자 중 하나와 충돌하면 해당 전자를 껍질에서 떨어뜨립니다. 빈 공간은 더 높은 에너지에 해당하는 껍질의 다른 전자가 차지합니다. 이 후자는 X선 광자를 방출하여 과도한 에너지를 방출합니다. 껍질 전자는 이산 에너지 값을 가지므로 생성된 X선 광자도 이산 스펙트럼을 갖습니다. 이것은 특정 파장의 날카로운 피크에 해당하며 특정 값은 대상 요소에 따라 다릅니다. 특성선은 전자가 제거된 껍질(K, L 또는 M)에 따라 K-, L- 및 M-계열을 형성합니다. X선의 파장과 원자번호의 관계를 Moseley의 법칙이라고 한다(Fig. 2).

쌀. 2. 화학 원소에 의해 방출되는 특성 X선 방사선의 파장은 원소의 원자 번호에 따라 다릅니다. 이 곡선은 Moseley의 법칙에 해당합니다. 즉, 원소의 원자 번호가 클수록 특성선의 파장은 짧아집니다.

전자가 비교적 무거운 핵과 충돌하면 속도가 느려지고 운동 에너지가 거의 같은 에너지의 X선 광자의 형태로 방출됩니다. 그가 핵을 지나 날아가면 에너지의 일부만 잃고 나머지는 방해가되는 다른 원자로 옮겨집니다. 에너지 손실의 각 행위는 약간의 에너지를 가진 광자의 방출로 이어집니다. 연속적인 X선 스펙트럼이 나타나며, 그 상한선은 가장 빠른 전자의 에너지에 해당합니다. 이것이 연속 스펙트럼이 형성되는 메커니즘으로, 연속 스펙트럼의 경계를 고정시키는 최대 에너지(또는 최소 파장)는 입사 전자의 속도를 결정하는 가속 전압에 비례한다. 스펙트럼 선은 충격을 받은 표적의 재료를 특성화하는 반면 연속 스펙트럼은 전자빔의 에너지에 의해 결정되며 실제로 표적 재료에 의존하지 않습니다.

X-선은 전자 충격에 의해서 뿐만 아니라 다른 소스로부터 X-선으로 표적을 조사함으로써 얻을 수 있다. 그러나 이 경우 입사빔의 대부분의 에너지는 특성 X선 스펙트럼에 들어가고 그 중 극히 일부가 연속 스펙트럼에 속합니다. 분명히, 입사 X선 빔은 충격을 받은 요소의 특성 라인을 여기시키기에 충분한 에너지를 가진 광자를 포함해야 합니다. 특성 스펙트럼당 에너지 비율이 높기 때문에 이 X선 여기 방법은 과학 연구에 편리합니다.

엑스레이 튜브. 전자와 물질의 상호작용으로 인해 X선 방사선을 얻기 위해서는 전자의 공급원, 전자를 고속으로 가속하는 수단, 전자 충격을 견디고 X선 방사선을 생성할 수 있는 표적이 있어야 합니다. 필요한 강도. 이 모든 것을 갖춘 장치를 X선관이라고 합니다. 초기 탐험가들은 오늘날의 방전관과 같은 "깊은 진공"관을 사용했습니다. 그들의 진공은 그리 높지 않았습니다.

방전관에는 소량의 가스가 포함되어 있으며, 방전관의 전극에 큰 전위차를 가하면 가스 원자가 양이온과 음이온으로 변합니다. 양극은 음극(음극) 쪽으로 이동하고, 그 위에 떨어지면 전자를 노크하고, 차례로 양극(양극)으로 이동하여 충격을 가하여 X선 광자의 흐름을 생성합니다. .

Coolidge가 개발한 최신 X선관(그림 3)에서 전자 소스는 고온으로 가열된 텅스텐 음극입니다. 전자는 양극(또는 양극)과 음극 사이의 높은 전위차에 의해 고속으로 가속됩니다. 전자는 원자와 충돌하지 않고 양극에 도달해야 하므로 매우 높은 진공이 필요하며 이를 위해서는 튜브를 잘 비워야 합니다. 이것은 또한 나머지 가스 원자의 이온화 가능성과 관련 측전류를 감소시킵니다.

쌀. 삼. 냉각 X선관. 전자의 충격을 받으면 텅스텐 양극극은 특징적인 X선을 방출합니다. X선 빔의 단면적은 실제 조사 면적보다 작습니다. 1 - 전자빔; 2 - 집속 전극이 있는 음극; 3 - 유리 쉘 (튜브); 4 - 텅스텐 타겟(음극); 5 - 음극 필라멘트; 6 - 실제로 조사된 영역; 7 - 효과적인 초점; 8 - 구리 양극; 9 - 창; 10 - 산란된 엑스레이.

전자는 음극을 둘러싸고 있는 특별한 모양의 전극에 의해 양극에 집중됩니다. 이 전극을 집속 전극이라고 하며 음극과 함께 튜브의 "전자 스포트라이트"를 형성합니다. 전자 충격을 받는 양극은 충격을 가하는 전자의 운동 에너지의 대부분이 열로 변환되기 때문에 내화 물질로 만들어져야 합니다. 또한, 양극은 원자번호가 높은 물질로 만드는 것이 바람직하다. 원자 번호가 증가함에 따라 x-선 수율이 증가합니다. 가장 일반적으로 선택되는 양극 물질은 원자 번호가 74인 텅스텐입니다.

X선관의 디자인은 용도와 요구사항에 따라 달라질 수 있습니다.

러시아 연방 교육 과학부

연방 교육청

구 오포 수수

물리화학과

KSE 과정에서 : "X-ray 방사선"

완전한:

나우모바 다리아 겐나디예브나

확인됨:

부교수, K.T.N.

Tanklevskaya N.M.

첼랴빈스크 2010

소개

제1장 X선의 발견

영수증

물질과의 상호작용

생물학적 영향

등록

애플리케이션

엑스레이를 찍는 방법

자연 엑스레이

2장. 방사선 촬영

애플리케이션

이미지 획득 방법

방사선 촬영의 이점

방사선 촬영의 단점

투시

접수 원칙

형광투시법의 이점

투시법의 단점

형광투시 분야의 디지털 기술

여러 줄 스캐닝 방법

결론

중고 문헌 목록

소개

X선 방사선 - 전자기파, 그 광자 에너지는 10-4 ~ 10² Å(10-14 ~ 10-8 m)의 파장 범위에 해당하는 자외선에서 감마선까지의 에너지 범위에 의해 결정됩니다.

가시광선과 마찬가지로 X선은 사진 필름을 검게 만듭니다. 이 속성은 의학, 산업 및 과학 연구에 매우 중요합니다. 연구 중인 물체를 통과한 후 필름에 떨어지는 X선 방사선은 물체의 내부 구조를 묘사합니다. X선 방사선의 투과력은 재료에 따라 다르기 때문에 물체의 투과성이 떨어지는 부분은 방사선이 잘 투과되는 부분보다 사진에서 더 밝은 영역을 제공합니다. 따라서 뼈 조직은 피부와 내부 장기를 구성하는 조직보다 엑스레이에 덜 투명합니다. 따라서 방사선 사진에서 뼈는 밝은 부분으로 표시되고 방사선에 대해 더 투명한 골절 부위는 매우 쉽게 감지할 수 있습니다. X선 영상은 치과에서 치아 뿌리의 우식과 농양을 감지하는 데 사용되며 산업 분야에서는 주물, 플라스틱 및 고무의 균열을 감지하는 데에도 사용됩니다.

X선은 화학에서 화합물을 분석하는 데 사용되며 물리학에서는 결정 구조를 연구하는 데 사용됩니다. 화합물을 통과하는 X선 빔은 특성 2차 방사선을 일으키며, 이에 대한 분광 분석을 통해 화학자는 화합물의 조성을 결정할 수 있습니다. 결정체에 떨어지면 X선 빔이 결정의 원자에 의해 산란되어 사진판에 깨끗하고 규칙적인 반점과 줄무늬 패턴을 만들어 결정의 내부 구조를 확립할 수 있습니다.

암 치료에 X선을 사용하는 것은 그것이 암세포를 죽인다는 사실에 근거합니다. 그러나 정상 세포에도 바람직하지 않은 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 이러한 X선 사용에는 각별한 주의가 필요합니다.

제1장 X선의 발견

X선의 발견은 Wilhelm Conrad Roentgen에 기인합니다. 그는 엑스레이(x-ray)라고 불렀던 엑스레이에 관한 기사를 처음으로 발표했습니다. "새로운 유형의 광선"이라는 제목의 Roentgen의 기사는 1895년 12월 28일 Würzburg Physico-Medical Society 저널에 게재되었습니다. 그러나 이미 엑스레이를 촬영한 적이 있는 것으로 판명된 것으로 판단된다. Roentgen이 실험에 사용한 음극선관은 J. Hittorf와 W. Kruks에 의해 개발되었습니다. 이 튜브는 X선을 생성합니다. 이것은 크룩스의 실험과 1892년부터 하인리히 헤르츠와 그의 제자인 필립 레나드가 사진판을 검게 만드는 실험에서 나타났습니다. 그러나 그들 중 누구도 발견의 중요성을 깨닫지 못하고 결과를 발표하지 않았습니다. 또한 Nikola Tesla는 1897년부터 음극선관을 실험하여 엑스레이를 받았지만 결과를 발표하지 않았습니다.

이러한 이유로 Roentgen은 그의 이전 발견에 대해 알지 못했고 나중에 그의 이름을 따서 명명 된 광선을 독립적으로 발견했습니다. 음극선관 작동 중에 발생하는 형광을 관찰했습니다. 뢴트겐은 1년 조금 넘게(1895년 11월 8일부터 1897년 3월까지) X선을 연구했고 이에 관한 비교적 작은 세 편의 논문만 발표했지만, 그들은 새로운 광선에 대한 포괄적인 설명을 제공하여 그의 추종자들이 작성한 수백 편의 논문, 12년에 걸쳐 출판된 이 책은 필수적인 것을 추가하거나 변경할 수 없습니다. 엑스레이에 대한 관심을 잃은 뢴트겐은 동료들에게 "나는 이미 모든 것을 썼습니다. 시간을 낭비하지 마십시오."라고 말했습니다. 또한 Roentgen의 명성에 기여한 것은 그의 아내의 손을 찍은 유명한 사진으로 그가 그의 기사에 게재했습니다(오른쪽 이미지 참조). 이러한 명성으로 인해 뢴트겐은 1901년 최초의 노벨 물리학상을 받았고, 노벨 위원회는 그의 발견의 실질적인 중요성을 강조했습니다. 1896년에 "X선"이라는 이름이 처음 사용되었습니다. 일부 국가에서는 이전 이름인 X-레이가 남아 있습니다. 러시아에서는 학생 V.K의 제안으로 광선이 "X-ray"라고 불리기 시작했습니다. 뢴트겐 - 아브람 페도로비치 이오페.

전자파 규모에서의 위치

X선과 감마선의 에너지 범위는 넓은 에너지 범위에서 겹칩니다. 두 유형의 복사는 모두 전자기 복사이며 동일한 광자 에너지에 대해 동일합니다. 용어상의 차이점은 발생 방식에 있습니다. X선은 전자(원자 또는 자유 전자)의 참여로 방출되는 반면 감마선은 원자핵의 여기가 제거되는 과정에서 방출됩니다. X선 광자는 100eV~250keV의 에너지를 가지며, 이는 3×1016Hz~6×1019Hz의 주파수와 0.005~10nm의 파장을 갖는 방사선에 해당합니다. -파장 규모의 광선 범위). 연 x-선은 가장 낮은 광자 에너지와 복사 주파수(가장 긴 파장)를 특징으로 하는 반면, 경질 x-선은 가장 높은 광자 에너지와 복사 주파수(가장 짧은 파장)를 갖습니다.

(V.K. Roentgen이 촬영한 아내 손의 X선 사진(roentgenogram))

영수증

X선은 하전 입자(주로 전자)의 강한 가속 또는 원자 또는 분자의 전자 껍질에서 고에너지 전이에 의해 생성됩니다. 두 가지 효과는 모두 X선관에서 사용되는데, 열음극에서 방출된 전자가 가속되고(가속도가 너무 낮아 X선이 방출되지 않음) 양극에 충돌하여 급격히 감속됩니다(이 경우, X-선이 방출됩니다: 소위 .bremsstrahlung) 동시에 양극이 만들어지는 금속 원자의 내부 전자 껍질에서 전자를 녹아웃시킵니다. 껍질의 빈 공간은 원자의 다른 전자가 차지합니다. 이 경우 X-ray 방사선은 양극재의 특정 에너지 특성으로 방출됩니다(특성 방사선, 주파수는 Moseley 법칙에 의해 결정됩니다.

여기서 Z는 양극 요소의 원자 번호이고 A와 B는 전자 껍질의 주요 양자 번호 n의 특정 값에 대한 상수입니다. 현재 양극은 주로 세라믹으로 이루어져 있고 전자가 부딪히는 부분은 몰리브덴으로 되어 있다. 가감속 과정에서 전자의 운동에너지는 1%만이 엑스선으로 가고, 99%는 열로 변환된다.

X선은 입자 가속기에서도 얻을 수 있습니다. 소위. 싱크로트론 방사선은 입자 빔이 자기장에서 편향될 때 발생하며, 그 결과 입자는 운동에 수직인 방향으로 가속됩니다. 싱크로트론 복사에는 상한선이 있는 연속 스펙트럼이 있습니다. 적절하게 선택된 매개변수(자계의 크기와 입자의 에너지)를 사용하면 싱크로트론 복사 스펙트럼에서 X선을 얻을 수도 있습니다.

X선관의 개략도. X - x-선, K - 음극, A - 양극(때때로 양극극이라고도 함), C - 방열판, Uh - 음극 필라멘트 전압, Ua - 가속 전압, Win - 수냉식 입구, Wout - 수냉식 출구(x- 참조 레이 튜브) .

물질과의 상호작용

X선에 대한 거의 모든 물질의 굴절률은 단일성과 거의 다르지 않습니다. 이것의 결과는 X선 렌즈를 만들 수 있는 재료가 없다는 사실입니다. 또한 X선은 표면에 수직으로 입사하면 거의 반사되지 않습니다. 그럼에도 불구하고 X선 광학에서 X선용 광학 요소를 구성하는 방법이 발견되었습니다.

X선은 물질을 투과할 수 있으며 다른 물질은 물질을 다르게 흡수합니다. X선의 흡수는 X선 사진에서 가장 중요한 속성입니다. X선의 강도는 흡수층에서 이동한 경로에 따라 기하급수적으로 감소합니다(I = I0e-kd, 여기서 d는 층 두께, 계수 k는 Z3λ3에 비례, Z는 원소의 원자 번호, λ는 파장).

흡수는 광흡수 및 Compton 산란의 결과로 발생합니다.

광흡수는 광자 에너지가 특정 최소값보다 커야 하는 광자에 의해 원자 껍질에서 전자를 녹아웃시키는 과정으로 이해됩니다. 광자의 에너지에 따라 흡수 작용의 확률을 고려하면 특정 에너지에 도달하면 최대 값으로 급격히 증가합니다 (확률). 더 높은 에너지의 경우 확률이 지속적으로 감소합니다. 이 의존성 때문에 흡수 한계가 있다고 합니다. 흡수 작용 중에 녹아웃 된 전자의 위치는 다른 전자가 차지하는 반면, 광자 에너지가 낮은 방사선이 방출됩니다. 형광 과정.

X선은 원자 현상의 연구와 실용화에서 가장 중요한 역할 중 하나입니다. 그들의 연구 덕분에 많은 발견이 이루어졌으며 다양한 분야에서 사용되는 물질 분석 방법이 개발되었습니다. 여기서 우리는 X선 유형 중 하나인 특성 X선을 고려할 것입니다.

X선의 성질과 성질

X선 방사는 약 30만 km/s의 속도로 우주 공간에서 전파되는 전자기장의 상태, 즉 전자기파의 고주파 변화이다. 전자기 복사의 범위 규모에서 X-선은 약 10 -8 ~ 5∙10 -12 미터의 파장 범위에 위치하며 이는 광파보다 몇 배나 짧은 크기입니다. 이것은 3∙10 16 ~ 6∙10 19 Hz의 주파수와 10 eV ~ 250 keV 또는 1.6∙10 -18 ~ 4∙10 -14 J의 에너지에 해당합니다. 전자기 복사는 중첩으로 인해 다소 관습적입니다.

가속 하전 입자(고에너지 전자)와 전기장, 자기장 및 물질 원자의 상호 작용입니다.

X선 광자는 특히 파장이 1나노미터(10-9m) 미만인 경 X선의 경우 높은 에너지와 높은 투과력 및 이온화력을 특징으로 합니다.

X선은 광전 효과(광흡수) 및 비간섭성(Compton) 산란 과정에서 물질과 상호 작용하여 원자를 이온화합니다. 광흡수에서 X선 ​​광자는 원자의 전자에 의해 흡수되어 에너지를 전달합니다. 그 값이 원자에 있는 전자의 결합 에너지를 초과하면 원자를 떠납니다. 콤프톤 산란은 더 단단한(에너지가 있는) X선 광자의 특징입니다. 흡수된 광자의 에너지 일부는 이온화에 사용됩니다. 이 경우 1차 광자의 방향에 대해 특정 각도에서 더 낮은 주파수로 2차 광자가 방출됩니다.

X선 방사선의 종류. Bremsstrahlung

광선을 얻기 위해 내부에 전극이 있는 유리 진공 병이 사용됩니다. 전극 사이의 전위차는 수백 킬로볼트까지 매우 높아야 합니다. 전류로 가열된 텅스텐 음극에서 열이온 방출이 발생합니다. 즉 전자가 방출되어 전위차에 의해 가속되어 양극에 충격을 가합니다. 양극 원자와의 상호 작용(반음극이라고도 함)의 결과로 X선 광자가 생성됩니다.

광자의 탄생으로 이어지는 과정에 따라 bremsstrahlung 및 특성과 같은 유형의 X 선 방사선이 있습니다.

전자는 양극과 만나 속도가 느려질 수 있습니다. 즉, 원자의 전기장에서 에너지를 잃을 수 있습니다. 이 에너지는 X선 광자의 형태로 방출됩니다. 이러한 방사선을 bremsstrahlung이라고 합니다.

제동 조건은 개별 전자에 따라 다릅니다. 이것은 서로 다른 양의 운동 에너지가 X선으로 변환됨을 의미합니다. 결과적으로 bremsstrahlung은 다른 주파수와 파장의 광자를 포함합니다. 따라서 스펙트럼은 연속적(연속적)입니다. 때때로 이러한 이유로 "백색" X선이라고도 합니다.

bremsstrahlung 광자의 에너지는 그것을 생성하는 전자의 운동 에너지를 초과할 수 없으므로 bremsstrahlung의 최대 주파수(및 가장 작은 파장)는 양극에 입사하는 전자의 운동 에너지의 가장 큰 값에 해당합니다. 후자는 전극에 적용된 전위차에 따라 다릅니다.

다른 과정에서 나오는 또 다른 유형의 X선이 있습니다. 이 방사선을 특성이라고하며 더 자세히 설명합니다.

특징적인 X선이 생성되는 방식

양극극에 도달하면 빠른 전자가 원자 내부로 침투하여 더 낮은 궤도 중 하나에서 전자를 녹아웃시킬 수 있습니다. 즉, 전위 장벽을 극복하기에 충분한 에너지를 원자로 전달할 수 있습니다. 그러나 원자에서 전자가 차지하는 더 높은 에너지 준위가 있는 경우 빈 자리는 비어 있지 않습니다.

다른 에너지 시스템과 마찬가지로 원자의 전자 구조도 에너지를 최소화하려고 한다는 점을 기억해야 합니다. 녹아웃의 결과로 형성된 공백은 더 높은 수준 중 하나에서 전자로 채워집니다. 그것의 에너지는 더 높으며, 더 낮은 수준을 차지하면서 특징적인 X선 복사의 양자 형태로 잉여를 방출합니다.

원자의 전자 구조는 전자의 가능한 에너지 상태의 이산 세트입니다. 따라서 전자 결손이 대체될 때 방출되는 X선 광자도 준위 차이를 반영하여 엄격하게 정의된 에너지 값만 가질 수 있습니다. 그 결과, 특징적인 X선 방사는 연속적이지 않고 선 형태의 스펙트럼을 갖는다. 이러한 스펙트럼을 통해 양극의 물질을 특성화할 수 있으므로 이러한 광선의 이름이 지정됩니다. bremsstrahlung과 특징적인 X선이 의미하는 바가 분명한 것은 스펙트럼의 차이 때문입니다.

때때로 초과 에너지는 원자에서 방출되지 않고 세 번째 전자를 녹아웃시키는 데 사용됩니다. 이 과정(소위 오제 효과)은 전자 결합 에너지가 1keV를 초과하지 않을 때 발생하기 쉽습니다. 방출된 오제 전자의 에너지는 원자의 에너지 준위 구조에 따라 달라지므로 그러한 전자의 스펙트럼도 이산적입니다.

특성 스펙트럼의 일반 보기

좁은 특성선은 연속적인 제동 스펙트럼과 함께 X선 스펙트럼 패턴에 존재합니다. 스펙트럼을 강도 대 파장(주파수)의 플롯으로 표현하면 선 위치에서 날카로운 피크를 볼 수 있습니다. 그들의 위치는 양극 물질에 따라 다릅니다. 이러한 최대값은 모든 전위차에 존재합니다. X선이 있으면 항상 피크도 있습니다. 튜브의 전극에서 전압이 증가함에 따라 연속 및 특성 X선 방사선의 강도가 모두 증가하지만 피크의 위치와 강도의 비율은 변하지 않습니다.

X선 스펙트럼의 피크는 전자가 조사되는 양극극의 물질에 관계없이 동일한 모양을 갖지만, 물질에 따라 서로 다른 주파수에 위치하여 주파수 값의 근접성에 따라 직렬로 결합됩니다. 시리즈 자체 사이에서 주파수의 차이는 훨씬 더 중요합니다. 극대값의 모양은 양극 물질이 순수한 화학 원소를 나타내는지 또는 복합 물질인지 여부에 어떤 식으로든 의존하지 않습니다. 후자의 경우 구성 요소의 특성 X선 스펙트럼이 단순히 서로 겹쳐집니다.

화학 원소의 원자 번호가 증가하면 X선 스펙트럼의 모든 라인이 주파수가 증가하는 방향으로 이동합니다. 스펙트럼은 형태를 유지합니다.

모즐리의 법칙

특성선의 스펙트럼 이동 현상은 1913년 영국 물리학자 Henry Moseley에 의해 실험적으로 발견되었습니다. 이를 통해 그는 스펙트럼의 최대 주파수를 화학 원소의 서수와 연관시킬 수 있었습니다. 따라서 특성 X선 복사의 파장은 특정 요소와 명확하게 연관될 수 있습니다. 일반적으로 Moseley의 법칙은 다음과 같이 작성할 수 있습니다. √f = (Z - S n)/n√R, 여기서 f는 주파수, Z는 요소의 서수, S n은 스크리닝 상수, n은 주요 양자 수이고 R은 상수 리드버그입니다. 이 관계는 선형이며 Moseley 다이어그램에 n의 각 값에 대한 일련의 직선으로 나타납니다.

n 값은 특성 X선 피크의 개별 시리즈에 해당합니다. Moseley의 법칙을 통해 X선 스펙트럼 최대값의 측정된 파장(주파수와 고유하게 관련됨)에서 단단한 전자에 의해 조사된 화학 원소의 일련 번호를 결정할 수 있습니다.

화학 원소의 전자 껍질 구조는 동일합니다. 이것은 X선의 특성 스펙트럼에서 시프트 변화의 단조성에 의해 표시됩니다. 주파수 이동은 구조적인 것이 아니라 각 요소에 고유한 전자 껍질 사이의 에너지 차이를 반영합니다.

원자 물리학에서 모즐리 법칙의 역할

Moseley의 법칙으로 표현되는 엄격한 선형 관계에서 약간의 편차가 있습니다. 그것들은 첫째, 일부 요소에서 전자 껍질의 충전 순서의 특성과 연결되고, 둘째, 무거운 원자에서 전자 운동의 상대론적 효과와 연결됩니다. 또한 핵의 중성자의 수가 변하면(소위 동위 원소 이동) 선의 위치가 약간 변할 수 있습니다. 이 효과로 원자 구조를 자세히 연구할 수 있었습니다.

Moseley의 법칙의 중요성은 매우 큽니다. 멘델레예프의 주기 시스템의 요소에 대한 일관된 적용은 특성 최대값의 작은 변화에 따라 일련 번호가 증가하는 패턴을 확립했습니다. 이것은 요소의 순서 수의 물리적 의미에 대한 질문을 명확히 하는 데 기여했습니다. Z 값은 단순한 숫자가 아니라 핵을 구성하는 입자의 단위 양전하의 합인 핵의 양전하입니다. 테이블에서 요소의 올바른 배치와 빈 위치의 존재(그때도 여전히 존재함)는 강력한 확인을 받았습니다. 주기율법의 유효성이 입증되었습니다.

또한 Moseley의 법칙은 X 선 분광법과 같은 실험 연구의 전체 영역이 등장한 기초가되었습니다.

원자의 전자 껍질 구조

전자가 어떻게 배열되어 있는지 간단히 기억해 봅시다. 그것은 문자 K, L, M, N, O, P, Q 또는 1에서 7까지의 숫자로 표시되는 껍질로 구성됩니다. 가능한 에너지 값을 결정하는 양자 수 n. 외부 껍질에서 전자의 에너지는 더 높고 외부 전자의 이온화 전위는 그에 따라 더 낮습니다.

셸에는 s, p, d, f, g, h, i와 같은 하나 이상의 하위 수준이 포함됩니다. 각 셸에서 하위 레벨의 수가 이전보다 1씩 증가합니다. 각 하위 수준 및 각 껍질의 전자 수는 특정 값을 초과할 수 없습니다. 그것들은 주요 양자 수에 더하여 모양을 결정하는 궤도 전자 구름의 동일한 값에 의해 특징지어집니다. 하위 수준은 2s, 4d 등과 같이 속해 있는 셸로 레이블이 지정됩니다.

하위 수준에는 주 및 궤도 외에 하나 이상의 양자 수인 자기가 포함되어 있으며, 이는 자기장 방향에 대한 전자의 궤도 운동량 투영을 결정합니다. 하나의 오비탈은 2개 이하의 전자를 가질 수 있으며 네 번째 양자 수인 스핀의 값이 다릅니다.

특징적인 X선 방사선이 어떻게 발생하는지 자세히 살펴보겠습니다. 이러한 유형의 전자기 방출의 기원은 원자 내부에서 발생하는 현상과 관련이 있으므로 전자 구성의 근사화로 정확하게 설명하는 것이 가장 편리합니다.

특징적인 X선 생성 메커니즘

따라서이 방사선의 원인은 고 에너지 전자가 원자 깊숙이 침투하여 내부 껍질에 전자 공석이 형성되기 때문입니다. 단단한 전자가 상호 작용할 확률은 전자 구름의 밀도와 함께 증가합니다. 따라서 충돌은 가장 낮은 K 껍질과 같이 조밀하게 채워진 내부 껍질 내에서 발생할 가능성이 가장 큽니다. 여기서 원자는 이온화되고 1s 껍질에 공석이 형성됩니다.

이 공석은 더 높은 에너지를 가진 껍질에서 나온 전자로 채워지며, 초과 에너지는 X선 광자에 의해 옮겨집니다. 이 전자는 두 번째 껍질 L, 세 번째 껍질 M 등에서 "떨어질" 수 있습니다. 이것이 특성 시리즈가 형성되는 방식이며, 이 예에서는 K 시리즈입니다. 빈자리를 채우는 전자가 어디에서 왔는지 표시는 계열을 지정할 때 그리스 인덱스 형식으로 제공됩니다. "알파"는 L-쉘에서, "베타"는 M-쉘에서 온다는 것을 의미합니다. 현재 그리스 문자 색인을 쉘을 지정하기 위해 채택된 라틴 문자로 대체하는 경향이 있습니다.

계열에서 알파선의 강도는 항상 가장 높으며, 이는 인접한 껍질에서 빈자리를 채울 확률이 가장 높다는 것을 의미합니다.

이제 우리는 특성 X선 양자의 최대 에너지가 얼마인지라는 질문에 답할 수 있습니다. E \u003d E n 2 - E n 1 공식에 따라 전자 전이가 발생하는 수준의 에너지 값의 차이에 의해 결정됩니다. 여기서 E n 2와 E n 1은 에너지입니다. 전환이 발생한 전자 상태. 이 매개변수의 가장 높은 값은 가능한 가장 높은 수준의 중원소 원자에서 K-계열 전이에 의해 제공됩니다. 그러나 이러한 선의 강도(피크 높이)는 가능성이 가장 적기 때문에 가장 작습니다.

전극의 전압이 충분하지 않아 경전자가 K 준위에 도달할 수 없으면 L 준위에서 공석을 형성하고 더 긴 파장의 에너지가 덜한 L 계열이 형성됩니다. 후속 시리즈도 비슷한 방식으로 탄생합니다.

또한 공석이 채워지면 전자 전환의 결과 상위 쉘에 새로운 공석이 나타납니다. 이것은 다음 시리즈를 생성하기 위한 조건을 만듭니다. 전자 공석은 수준에서 수준으로 더 높게 이동하고 원자는 이온화된 상태를 유지하면서 일련의 특징적인 스펙트럼 계열을 방출합니다.

특성 스펙트럼의 미세 구조

특성 X선 방사선의 원자 X선 스펙트럼은 미세한 구조를 특징으로 하며, 이는 광학 스펙트럼에서 선 분할로 표현됩니다.

미세 구조는 에너지 준위(전자 껍질)가 밀접하게 배치된 구성 요소 집합인 하위 껍질이라는 사실에 기인합니다. 하위 껍질을 특성화하기 위해 전자의 고유 및 궤도 자기 모멘트의 상호 작용을 반영하는 내부 양자 수 j가 하나 더 도입되었습니다.

스핀-궤도 상호작용의 영향과 관련하여 원자의 에너지 구조는 더욱 복잡해지고 결과적으로 특성 X선 복사는 매우 밀접하게 이격된 요소와 분할선을 특징으로 하는 스펙트럼을 갖습니다.

미세 구조 요소는 일반적으로 추가 디지털 인덱스로 표시됩니다.

특징적인 X선 복사는 스펙트럼의 미세한 구조에서만 반사되는 특징을 가지고 있습니다. 가장 낮은 에너지 준위로의 전자의 전이는 상위 준위의 더 낮은 하위 껍질에서 발생하지 않습니다. 그러한 사건은 무시할 수 있는 확률을 가지고 있습니다.

분광법에서 X선 ​​사용

이 복사는 Moseley의 법칙에 의해 설명된 특성으로 인해 물질 분석을 위한 다양한 X선 스펙트럼 방법의 기초가 됩니다. X선 스펙트럼을 분석할 때 결정에 의한 방사선의 회절(파장법) 또는 흡수된 X선 광자의 에너지에 민감한 검출기(에너지 분산법)가 사용됩니다. 대부분의 전자현미경에는 어떤 형태의 X선 분광기 부착물이 장착되어 있습니다.

Wave-dispersive spectrometry는 특히 높은 정확도를 특징으로 합니다. 특수 필터의 도움으로 스펙트럼에서 가장 강렬한 피크가 선택되어 정확하게 알려진 주파수의 거의 단색 복사를 얻을 수 있습니다. 양극 물질은 원하는 주파수의 단색 빔을 얻을 수 있도록 매우 신중하게 선택됩니다. 연구 물질의 결정 격자에 대한 회절은 격자 구조를 매우 정확하게 연구하는 것을 가능하게 합니다. 이 방법은 DNA 및 기타 복잡한 분자 연구에도 사용됩니다.

특성 X선 복사의 특징 중 하나는 감마 분광법에서도 고려됩니다. 이것은 특성 피크의 높은 강도입니다. 감마 분광계는 측정을 방해하는 외부 배경 복사에 대한 납 차폐를 사용합니다. 그러나 감마 양자를 흡수하는 납은 내부 이온화를 경험하여 X선 범위에서 활발히 방출합니다. 추가 카드뮴 스크리닝은 납에서 나오는 특징적인 X선 방사선의 강렬한 피크를 흡수하는 데 사용됩니다. 차례로 이온화되고 X선도 방출합니다. 카드뮴의 특성 피크를 중화하기 위해 세 번째 차폐층이 사용됩니다. 구리의 X선 최대값은 감마 분광계의 작동 주파수 범위 밖에 있습니다.

분광법은 bremsstrahlung과 특성 X선을 모두 사용합니다. 따라서 물질 분석에서는 다양한 물질에 의한 연속 X선의 흡수 스펙트럼을 연구합니다.

X선은 1895년 독일의 유명한 물리학자 빌헬름 뢴트겐에 의해 우연히 발견되었습니다. 그는 전극 사이에 고전압이 흐르는 저압 가스 방전관에서 음극선을 연구했습니다. 비록 튜브가 블랙박스에 있었지만, 뢴트겐은 우연히 근처에 있던 형광 스크린이 튜브가 작동할 때마다 빛을 발하는 것을 알아차렸다. 그 튜브는 종이, 나무, 유리, 심지어 0.5센티미터 두께의 알루미늄 판을 관통할 수 있는 방사선의 근원으로 밝혀졌습니다.

X-ray는 가스 방전관이 높은 투과력을 가진 새로운 유형의 보이지 않는 방사선의 원천임을 확인했습니다. 과학자는 이 방사선이 입자의 흐름인지 또는 파동의 흐름인지 결정할 수 없었고 X선이라는 이름을 지정하기로 결정했습니다. 나중에 그들은 X선이라고 불렸습니다.

이제 X선은 자외선 전자기파보다 파장이 짧은 전자기 방사선의 한 형태로 알려져 있습니다. X선의 파장 범위는 70 nm최대 10 -5 nm. X선의 파장이 짧을수록 광자의 에너지가 커지고 투과력이 커집니다. 비교적 긴 파장의 X선(10 nm), 호출 부드러운. 파장 1 - 10 nm특징 힘든엑스레이. 그들은 큰 관통력을 가지고 있습니다.

엑스레이 받기

엑스선은 고속 전자 또는 음극선이 저압 방전관의 벽이나 양극에 충돌할 때 생성됩니다. 현대식 X선관은 음극과 양극이 있는 진공 유리 용기입니다. 음극과 양극(반음극) 사이의 전위차는 수백 킬로볼트에 이릅니다. 음극은 전류에 의해 가열된 텅스텐 필라멘트입니다. 이것은 열이온 방출의 결과로 음극에 의한 전자 방출로 이어진다. 전자는 X선관의 전기장에 의해 가속됩니다. 튜브에 매우 적은 수의 가스 분자가 있기 때문에 전자는 실제로 양극으로 가는 도중에 에너지를 잃지 않습니다. 그들은 매우 빠른 속도로 양극에 도달합니다.

엑스선은 항상 고속 전자가 양극 물질에 의해 지연될 때 생성됩니다. 대부분의 전자 에너지는 열로 소산됩니다. 따라서 양극은 인위적으로 냉각되어야 합니다. X선관의 양극은 텅스텐과 같이 녹는점이 높은 금속으로 만들어져야 합니다.

열의 형태로 발산되지 않는 에너지의 일부는 전자파 에너지(X선)로 변환됩니다. 따라서 X선은 양극 물질의 전자 충격의 결과입니다. X선에는 bremsstrahlung과 특성의 두 가지 유형이 있습니다.

Bremsstrahlung X선

Bremsstrahlung은 고속으로 움직이는 전자가 양극 원자의 전기장에 의해 감속될 때 발생합니다. 개별 전자의 감속 조건은 동일하지 않습니다. 결과적으로 운동 에너지의 다양한 부분이 X선 에너지로 전달됩니다.

bremsstrahlung 스펙트럼은 양극 물질의 특성과 무관합니다. 아시다시피 X선 광자의 에너지는 주파수와 파장을 결정합니다. 따라서 bremsstrahlung X선은 단색이 아닙니다. 표현할 수 있는 다양한 파장이 특징입니다. 연속(연속) 스펙트럼.

X선은 그것을 구성하는 전자의 운동 에너지보다 큰 에너지를 가질 수 없습니다. 가장 짧은 X선 파장은 감속하는 전자의 최대 운동 에너지에 해당합니다. X선관의 전위차가 클수록 더 작은 X선 파장을 얻을 수 있습니다.

특징적인 X선

특징적인 X선 방사선은 연속적이지 않지만, 라인 스펙트럼. 이러한 유형의 복사는 양극에 도달한 빠른 전자가 원자의 내부 궤도에 들어가 전자 중 하나를 녹아웃할 때 발생합니다. 결과적으로, 상위 원자 궤도 중 하나에서 내려오는 다른 전자로 채워질 수 있는 자유 공간이 나타납니다. 더 높은 에너지 준위에서 더 낮은 에너지 준위로 전자의 이러한 전이는 특정 이산 파장의 x-선을 유발합니다. 따라서 특성 X선 방사선은 라인 스펙트럼. 특성 방사선의 주파수는 양극 원자의 전자 궤도 구조에 전적으로 의존합니다.

다른 화학 원소의 특성 복사 스펙트럼 라인은 내부 전자 궤도의 구조가 동일하기 때문에 동일한 형태를 갖습니다. 그러나 그들의 파장과 주파수는 무거운 원자와 가벼운 원자의 내부 궤도 사이의 에너지 차이 때문입니다.

특성 X선 스펙트럼 선의 주파수는 금속의 원자 번호에 따라 변하며 Moseley 방정식에 의해 결정됩니다. v 1/2 = ㅏ(Z-B), 어디 지- 화학 원소의 원자 번호, ㅏ그리고 비- 상수.

X선과 물질의 상호작용에 대한 1차 물리적 메커니즘

X선과 물질 사이의 주요 상호작용은 세 가지 메커니즘으로 특징지어집니다.

1. 일관된 산란. 이러한 형태의 상호작용은 X선 광자가 원자핵에 전자가 결합하는 에너지보다 적은 에너지를 가질 때 발생합니다. 이 경우 광자의 에너지는 물질의 원자에서 전자를 방출하기에 충분하지 않습니다. 광자는 원자에 흡수되지 않지만 전파 방향을 변경합니다. 이 경우 X선 복사의 파장은 변하지 않습니다.

2. 광전 효과(광전 효과). X선 광자가 물질의 원자에 도달하면 전자 중 하나를 녹아웃시킬 수 있습니다. 이것은 광자 에너지가 전자와 핵의 결합 에너지를 초과할 때 발생합니다. 이 경우 광자는 흡수되고 전자는 원자에서 방출됩니다. 광자가 전자를 방출하는 데 필요한 것보다 더 많은 에너지를 운반하는 경우 운동 에너지의 형태로 방출된 전자에 나머지 에너지를 전달합니다. 광전 효과라고 하는 이 현상은 상대적으로 낮은 에너지의 X선이 흡수될 때 발생합니다.

전자 중 하나를 잃은 원자는 양이온이 됩니다. 자유 전자의 수명은 매우 짧습니다. 그들은 음이온으로 변하는 중성 원자에 흡수됩니다. 광전 효과의 결과는 물질의 강렬한 이온화입니다.

X선 광자의 에너지가 원자의 이온화 에너지보다 작으면 원자는 여기 상태가 되지만 이온화되지는 않습니다.

3. 비간섭 산란(Compton 효과). 이 효과는 미국 물리학자 Compton에 의해 발견되었습니다. 물질이 작은 파장의 X선을 흡수할 때 발생합니다. 그러한 X선의 광자 에너지는 항상 물질 원자의 이온화 에너지보다 큽니다. 콤프턴 효과는 고에너지 X선 광자가 원자핵에 상대적으로 약한 결합을 갖는 원자의 외부 껍질에 있는 전자 중 하나와 상호작용한 결과입니다.

고에너지 광자는 에너지의 일부를 전자로 전달합니다. 여기된 전자는 원자에서 방출됩니다. 원래 광자의 나머지 에너지는 1차 광자의 방향에 대해 일정 각도에서 더 긴 파장의 X선 광자로 방출됩니다. 2차 광자는 다른 원자를 이온화할 수 있습니다. X선의 방향과 파장의 이러한 변화는 Compton 효과로 알려져 있습니다.

X선과 물질의 상호작용의 일부 효과

위에서 언급했듯이 X선은 물질의 원자와 분자를 여기시킬 수 있습니다. 이것은 특정 물질(예: 황산아연)의 형광을 유발할 수 있습니다. 평행한 X선 빔이 불투명한 물체를 향하면 형광 물질로 코팅된 스크린을 설치하여 물체를 통과하는 광선을 관찰할 수 있습니다.

형광성 스크린은 사진 필름으로 대체될 수 있습니다. X선은 사진 유제에 빛과 같은 영향을 미칩니다. 두 가지 방법 모두 실용 의학에서 사용됩니다.

X선의 또 다른 중요한 효과는 이온화 능력입니다. 파장과 에너지에 따라 다릅니다. 이 효과는 X선 강도를 측정하는 방법을 제공합니다. 엑스선이 이온화 챔버를 통과하면 전류가 발생하는데, 그 크기는 엑스선의 세기에 비례한다.

물질에 의한 X선 흡수

X선은 물질을 통과할 때 흡수와 산란으로 인해 에너지가 감소합니다. 물질을 통과하는 평행한 X선 빔의 강도 약화는 Bouguer의 법칙에 의해 결정됩니다. 나는 = I0 e -μd, 어디 나는 0- X선 방사선의 초기 강도; 나는 물질층을 통과하는 X선의 강도, 디-흡수층 두께 , μ - 선형 감쇠 계수. 두 수량의 합과 같습니다. 티- 선형 흡수 계수 및 σ - 선형 산란 계수: μ = τ+ σ

실험에서 선형 흡수 계수는 물질의 원자 번호와 X선의 파장에 따라 달라집니다.

τ = kρZ 3 λ 3, 어디 케이- 직접 비례 계수, ρ - 물질의 밀도, 지는 원소의 원자번호이고, λ 는 X선의 파장이다.

Z에 대한 의존성은 실용적인 관점에서 매우 중요합니다. 예를 들어, 인산칼슘으로 구성된 뼈의 흡수 계수는 연조직의 흡수 계수보다 거의 150배 높습니다( 지=20 칼슘 및 지= 인의 경우 15). 엑스레이가 인체를 통과할 때 뼈는 근육, 결합 조직 등의 배경에 대해 명확하게 드러납니다.

소화 기관은 다른 연조직과 동일한 흡수 계수를 갖는 것으로 알려져 있습니다. 그러나 환자가 조영제 인 황산 바륨 ( Z=바륨의 경우 56). 황산바륨은 X선에 대해 매우 불투명하며 종종 위장관의 X선 검사에 사용됩니다. 특정 불투명 혼합물은 혈관, 신장 등의 상태를 검사하기 위해 혈류에 주입됩니다. 이 경우 요오드가 조영제로 사용되며 원자 번호는 53입니다.

에 대한 X선 흡수의 의존성 지엑스레이의 가능한 유해한 영향으로부터 보호하는 데에도 사용됩니다. 이를 위해 납이 사용되며 값은 지 82입니다.

의학에서 엑스레이의 사용

진단에 X선을 사용하는 이유는 투과력이 높기 때문이다. X선 속성. 발견 초기에 엑스레이는 주로 뼈 골절을 검사하고 인체에서 이물(총알 등)을 찾는 데 사용되었습니다. 현재 엑스레이(X-ray diagnostics)를 이용한 여러 진단법이 사용되고 있다.

투시 . X선 장치는 X선 소스(X선관)와 형광체 스크린으로 구성됩니다. X선이 환자의 몸을 통과한 후 의사는 환자의 그림자 이미지를 관찰합니다. X선의 유해한 영향으로부터 의사를 보호하기 위해 스크린과 의사의 눈 사이에 납창을 설치해야 합니다. 이 방법을 사용하면 일부 기관의 기능 상태를 연구할 수 있습니다. 예를 들어 의사는 위장관을 통한 조영제의 통과인 폐의 움직임을 직접 관찰할 수 있습니다. 이 방법의 단점은 대조 이미지가 불충분하고 절차 중에 환자가 받는 방사선량이 상대적으로 높다는 것입니다.

형광촬영 . 이 방법은 환자의 신체 일부를 사진으로 찍는 것으로 구성됩니다. 그들은 일반적으로 낮은 선량의 X 선을 사용하는 환자의 내부 장기 상태에 대한 예비 연구에 사용됩니다.

방사선 촬영. (엑스레이 방사선 촬영). 이것은 사진 필름에 이미지를 기록하는 동안 X-선을 사용하는 연구 방법입니다. 사진은 일반적으로 두 개의 수직면에서 촬영됩니다. 이 방법에는 몇 가지 장점이 있습니다. X선 사진은 형광 스크린의 이미지보다 더 자세한 내용을 포함하므로 더 많은 정보를 제공합니다. 추가 분석을 위해 저장할 수 있습니다. 총 방사선량은 형광투시에서 사용되는 것보다 적습니다.

컴퓨터 X선 단층촬영 . 전산화된 축방향 단층촬영 스캐너는 장기의 연조직을 포함하여 인체의 모든 부분을 선명한 영상으로 얻을 수 있는 가장 현대적인 X선 진단 장치입니다.

1세대 컴퓨터 단층 촬영(CT) 스캐너에는 원통형 프레임에 부착된 특수 X선 튜브가 포함됩니다. 얇은 엑스레이 빔이 환자에게 향합니다. 두 개의 X-선 감지기가 프레임의 반대쪽에 부착되어 있습니다. 환자는 프레임의 중앙에 있으며 이 프레임은 자신의 몸을 중심으로 180° 회전할 수 있습니다.

X선 빔은 정지된 물체를 통과합니다. 검출기는 다양한 조직의 흡수 값을 수신하고 기록합니다. X선관이 스캔된 평면을 따라 선형으로 이동하는 동안 160회 기록됩니다. 그런 다음 프레임을 1 0 회전하고 절차를 반복합니다. 프레임이 180도 회전할 때까지 녹화가 계속됩니다. 각 검출기는 연구 중에 28800 프레임(180x160)을 기록합니다. 정보는 컴퓨터에 의해 처리되고 선택된 레이어의 이미지는 특별한 컴퓨터 프로그램을 통해 형성됩니다.

2세대 CT는 다중 X선 빔과 최대 30개의 X선 검출기를 사용합니다. 이를 통해 연구 프로세스 속도를 최대 18초까지 단축할 수 있습니다.

3세대 CT는 새로운 원리를 사용합니다. 부채꼴 형태의 넓은 엑스선 빔이 연구 대상을 덮고 체내를 통과한 엑스선 방사선이 수백 개의 감지기에 의해 기록된다. 연구에 필요한 시간이 5~6초로 단축됩니다.

CT는 이전의 X선 진단 방법에 비해 많은 장점이 있습니다. 연조직의 미묘한 변화를 구별할 수 있는 고해상도가 특징입니다. CT를 사용하면 다른 방법으로는 감지할 수 없는 병리학적 과정을 감지할 수 있습니다. 또한 CT를 사용하면 진단 과정에서 환자가 받는 X선 선량을 줄일 수 있습니다.