Lastnosti in aplikacije rentgenskega sevanja. Značilni rentgenski žarki

• Višja kot je napetost na pole cevi, močnejša je potencialna razlika na njih, zato bo višja kinetična energija premikajočih se elektronov. Napetost na cevi določa hitrost elektronov in silo njihovega trka z anodnim materialom, zato napetost določa valovno dolžino nastalega rentgenskega sevanja.

Razvrstitev rentgenskih cevi

1. Po dogovoru
1. Diagnostična
2. Terapevtski
3. Za strukturno analizo
4. Za transiluminacijo
2. Po zasnovi
1. Po fokusu

• Eno žarišče (ena spirala na katodi in ena žariščna točka na anodi)
• Bifokalni (dve spirali različnih velikosti na katodi in dve žariščni točki na anodi)

1. Po vrsti anode

• Stacionarno (fiksno)
• Vrtenje

Rentgenski žarki se uporabljajo ne le za radiodiagnostične namene, ampak tudi v terapevtske namene. Kot je navedeno zgoraj, sposobnost rentgenskega sevanja, da zavira rast tumorskih celic, omogoča njegovo uporabo pri radioterapiji onkoloških bolezni. Poleg medicinskega področja uporabe je rentgensko sevanje našlo široko uporabo na inženirskem in tehničnem področju, znanosti o materialih, kristalografiji, kemiji in biokemiji: na primer je mogoče prepoznati strukturne napake v različnih izdelkih (tirnice, zvari). itd.) z uporabo rentgenskega sevanja. Vrsta takšne raziskave se imenuje defektoskopija. In na letališčih, železniških postajah in drugih mestih, kjer je veliko ljudi, se rentgenski televizijski introskopi aktivno uporabljajo za skeniranje ročne prtljage in prtljage za varnostne namene.

Glede na vrsto anode se rentgenske cevi razlikujejo po zasnovi. Zaradi dejstva, da se 99% kinetične energije elektronov pretvori v toplotno energijo, se med delovanjem cevi anoda znatno segreje - občutljiva volframova tarča pogosto izgori. Anoda se v sodobnih rentgenskih ceveh hladi z vrtenjem. Rotirajoča se anoda ima obliko diska, ki enakomerno porazdeli toploto po celotni površini in preprečuje lokalno pregrevanje volframove tarče.

Zasnova rentgenskih cevi se razlikuje tudi po fokusu. Goriščna točka - del anode, na katerem nastane delovni rentgenski žarek. Razdeljen je na pravo goriščno točko in učinkovito goriščno točko ( riž. 12). Zaradi kota anode je efektivna goriščna točka manjša od dejanske. Glede na velikost območja slike se uporabljajo različne velikosti goriščne točke. Večja kot je površina slike, širša mora biti goriščna točka, da pokrije celotno območje slike. Vendar pa manjša goriščna točka zagotavlja boljšo jasnost slike. Zato se pri izdelavi majhnih slik uporablja kratka žarilna nitka in elektroni so usmerjeni na majhno območje anodne tarče, kar ustvarja manjšo goriščno točko.

riž. 9 - rentgenska cev s stacionarno anodo.
riž. 10 - Rentgenska cev z vrtljivo anodo.
riž. 11 - Naprava z rentgensko cevjo z vrtljivo anodo.
riž. 12 je diagram oblikovanja resnične in učinkovite žariščne točke.

Rentgensko sevanje nastane, ko elektroni, ki se gibljejo z veliko hitrostjo, medsebojno delujejo s snovjo. Ko elektroni trčijo v atome katere koli snovi, hitro izgubijo svojo kinetično energijo. V tem primeru se večina pretvori v toploto, majhen delež, običajno manj kot 1%, pa se pretvori v energijo rentgenskih žarkov. Ta energija se sprošča v obliki kvantov – delcev, imenovanih fotoni, ki imajo energijo, vendar nimajo mase mirovanja. Rentgenski fotoni se razlikujejo po energiji, ki je obratno sorazmerna z njihovo valovno dolžino. Z običajnim načinom pridobivanja rentgenskih žarkov dobimo širok razpon valovnih dolžin, ki ga imenujemo rentgenski spekter. Spekter vsebuje izrazite komponente, kot je prikazano na sl. eno.

riž. eno. KONVENCIONALNI RTG SPEKTER je sestavljen iz neprekinjenega spektra (kontinuum) in karakterističnih črt (ostri vrhovi). Linije Kia in Kib nastaneta zaradi interakcij pospešenih elektronov z elektroni notranje K-lupine.

Širok "kontinuum" se imenuje neprekinjen spekter ali belo sevanje. Ostri vrhovi, ki se nahajajo na njej, se imenujejo karakteristične rentgenske emisijske črte. Čeprav je celoten spekter posledica trkov elektronov s snovjo, so mehanizmi za nastanek njegovega širokega dela in črt različni. Snov je sestavljena iz velikega števila atomov, od katerih ima vsak jedro, obdano z elektronskimi lupinami, in vsak elektron v lupini atoma danega elementa zaseda določeno diskretno energijsko raven. Običajno so te lupine ali energijske ravni označene s simboli K, L, M itd., Začenši od lupine, ki je najbližja jedru. Ko vpadli elektron dovolj visoke energije trči v enega od elektronov, vezanih na atom, ta elektron izbije iz njegove lupine. Prazen prostor zasede še en elektron iz lupine, ki ustreza višji energiji. Ta oddaja odvečno energijo z oddajanjem rentgenskega fotona. Ker imajo lupinski elektroni diskretne energijske vrednosti, imajo nastali rentgenski fotoni tudi diskreten spekter. To ustreza ostrim vrhom za določene valovne dolžine, katerih specifične vrednosti so odvisne od ciljnega elementa. Značilne črte tvorijo K-, L- in M-serije, odvisno od tega, iz katere lupine (K, L ali M) je bil odstranjen elektron. Razmerje med valovno dolžino rentgenskih žarkov in atomskim številom imenujemo Moseleyjev zakon (slika 2).

riž. 2. Valovna dolžina KARAKTERISTIČNEGA RTG SEVANJA, ki ga oddajajo kemični elementi, je odvisna od atomskega števila elementa. Krivulja ustreza Moseleyevemu zakonu: večje kot je atomsko število elementa, krajša je valovna dolžina karakteristične črte.

Če elektron trči v relativno težko jedro, se upočasni in njegova kinetična energija se sprosti v obliki rentgenskega fotona s približno enako energijo. Če bo letel mimo jedra, bo izgubil le del energije, preostanek pa se bo prenesel na druge atome, ki mu padejo na pot. Vsako dejanje izgube energije vodi do emisije fotona z nekaj energije. Pojavi se neprekinjen rentgenski spekter, katerega zgornja meja ustreza energiji najhitrejšega elektrona. To je mehanizem za nastanek neprekinjenega spektra, največja energija (ali najmanjša valovna dolžina), ki fiksira mejo neprekinjenega spektra, pa je sorazmerna s pospeševalno napetostjo, ki določa hitrost vpadnih elektronov. Spektralne črte označujejo material bombardirane tarče, neprekinjen spekter pa je določen z energijo elektronskega žarka in praktično ni odvisen od materiala tarče.

Rentgenske žarke je mogoče dobiti ne le z bombardiranjem z elektroni, temveč tudi z obsevanjem tarče z rentgenskimi žarki iz drugega vira. V tem primeru pa gre večina energije vpadnega žarka v karakteristični rentgenski spekter, zelo majhen del pa v neprekinjen spekter. Očitno mora vpadni rentgenski žarek vsebovati fotone, katerih energija zadostuje za vzbujanje karakterističnih linij bombardiranega elementa. Zaradi visokega odstotka energije na karakteristični spekter je ta metoda vzbujanja rentgenskih žarkov primerna za znanstvene raziskave.

Rentgenske cevi. Za pridobitev rentgenskega sevanja zaradi interakcije elektronov s snovjo je potreben vir elektronov, sredstva za njihovo pospeševanje do velikih hitrosti in tarča, ki je sposobna vzdržati bombardiranje elektronov in proizvajati rentgensko sevanje želeno intenzivnost. Naprava, ki ima vse to, se imenuje rentgenska cev. Zgodnji raziskovalci so uporabljali "globoko vakuumske" cevi, kot so današnje odvodne cevi. Vakuum v njih ni bil zelo velik.

Razelektritvene cevi vsebujejo majhno količino plina in ko se na elektrode cevi nanese velika potencialna razlika, se atomi plina spremenijo v pozitivne in negativne ione. Pozitivni se premikajo proti negativni elektrodi (katodi) in, ko padejo nanjo, izbijejo elektrone iz nje, ti pa se pomikajo proti pozitivni elektrodi (anodi) in jo ob bombardiranju ustvarijo tok rentgenskih fotonov. .

V sodobni rentgenski cevi, ki jo je razvil Coolidge (slika 3), je vir elektronov volframova katoda, segreta na visoko temperaturo. Visoka potencialna razlika med anodo (ali antikatodo) in katodo pospešuje elektrone na visoke hitrosti. Ker morajo elektroni doseči anodo brez trka z atomi, je potreben zelo visok vakuum, za kar mora biti cev dobro evakuirana. S tem se zmanjša tudi verjetnost ionizacije preostalih atomov plina in s tem povezanih stranskih tokov.

riž. 3. RTG CEVI HLADILNIK. Ko je bombardirana z elektroni, volframova antikatoda oddaja značilne rentgenske žarke. Prerez rentgenskega žarka je manjši od dejanskega obsevanega območja. 1 - elektronski žarek; 2 - katoda s fokusno elektrodo; 3 - steklena lupina (cev); 4 - volframova tarča (antikatoda); 5 - katodna nitka; 6 - dejansko obsevano območje; 7 - učinkovita žariščna točka; 8 - bakrena anoda; 9 - okno; 10 - razpršeni rentgenski žarki.

Elektroni so usmerjeni na anodo s posebno oblikovano elektrodo, ki obdaja katodo. Ta elektroda se imenuje fokusna elektroda in skupaj s katodo tvori "elektronski reflektor" cevi. Anoda, ki je izpostavljena bombardiranju z elektroni, mora biti izdelana iz ognjevzdržnega materiala, saj se večina kinetične energije bombardirajočih elektronov pretvori v toploto. Poleg tega je zaželeno, da je anoda izdelana iz materiala z visokim atomskim številom, saj donos rentgenskih žarkov narašča z naraščanjem atomskega števila. Najpogosteje izbrani anodni material je volfram, katerega atomsko število je 74.

Zasnova rentgenskih cevi se lahko razlikuje glede na uporabo in zahteve.

Ministrstvo za izobraževanje in znanost Ruske federacije

Zvezna agencija za izobraževanje

GOU VPO SUSU

Oddelek za fizikalno kemijo

na tečaju KSE: "Rentgensko sevanje"

Dokončano:

Naumova Daria Gennadievna

Preverjeno:

Izredni profesor, K.T.N.

Tanklevskaya N.M.

Čeljabinsk 2010

Uvod

Poglavje I. Odkritje rentgenskih žarkov

Potrdilo o prejemu

Interakcija s snovjo

Biološki vpliv

Registracija

Aplikacija

Kako se opravi rentgen

naravni rentgenski žarki

Poglavje II. Radiografija

Aplikacija

Metoda pridobivanja slike

Prednosti radiografije

Slabosti radiografije

Fluoroskopija

Načelo prejema

Prednosti fluoroskopije

Slabosti fluoroskopije

Digitalne tehnologije v fluoroskopiji

Večvrstični način skeniranja

Zaključek

Seznam uporabljene literature

Uvod

Rentgensko sevanje - elektromagnetno valovanje, katerih energija fotonov je določena z energijskim območjem od ultravijoličnega do gama sevanja, ki ustreza območju valovne dolžine od 10−4 do 10² Å (od 10−14 do 10−8 m).

Tako kot vidna svetloba tudi rentgenski žarki povzročajo črnitev fotografskega filma. Ta lastnost je zelo pomembna za medicino, industrijo in znanstvene raziskave. Rentgensko sevanje, ki preide skozi preučevani predmet in nato pade na film, na njem prikaže njegovo notranjo strukturo. Ker je prodorna moč rentgenskega sevanja pri različnih materialih različna, deli predmeta, ki so zanj manj prosojni, dajejo na fotografiji svetlejša področja od tistih, skozi katere sevanje dobro prodre. Tako so kostna tkiva manj prosojna za rentgenske žarke kot tkiva, ki sestavljajo kožo in notranje organe. Zato bodo na rentgenskem posnetku kosti označene kot svetlejša področja in mesto zloma, ki je bolj pregledno za sevanje, je mogoče precej enostavno zaznati. Rentgensko slikanje se uporablja tudi v zobozdravstvu za odkrivanje kariesa in abscesov v koreninah zob, pa tudi v industriji za odkrivanje razpok v ulitkih, plastičnih masah in gumah.

Rentgenski žarki se uporabljajo v kemiji za analizo spojin in v fiziki za preučevanje strukture kristalov. Rentgenski žarek, ki prehaja skozi kemično spojino, povzroči značilno sekundarno sevanje, katerega spektroskopska analiza omogoča kemiku, da določi sestavo spojine. Ko pade na kristalno snov, se rentgenski žarek razprši po atomih kristala, kar daje jasen, pravilen vzorec lis in črt na fotografski plošči, kar omogoča ugotovitev notranje strukture kristala.

Uporaba rentgenskih žarkov pri zdravljenju raka temelji na dejstvu, da ubija rakave celice. Lahko pa ima tudi nezaželen učinek na normalne celice. Zato je pri tej uporabi rentgenskih žarkov potrebna izjemna previdnost.

Poglavje I. Odkritje rentgenskih žarkov

Odkritje rentgenskih žarkov pripisujejo Wilhelmu Conradu Roentgenu. Bil je prvi, ki je objavil članek o rentgenskih žarkih, ki ga je poimenoval rentgenski žarki (x-ray). Roentgenov članek z naslovom "O novi vrsti žarkov" je bil objavljen 28. decembra 1895 v reviji Würzburškega fizikalno-medicinskega društva. Velja pa za dokazano, da so bili rentgenski žarki že prej pridobljeni. Katodno cev, ki jo je Roentgen uporabil v svojih poskusih, sta razvila J. Hittorf in W. Crookes. Ta cev proizvaja rentgenske žarke. To se je pokazalo v Crookesovih poskusih in od leta 1892 v poskusih Heinricha Hertza in njegovega učenca Philippa Lenarda s črnitvijo fotografskih plošč. Vendar se nihče od njih ni zavedal pomena svojega odkritja in svojih rezultatov ni objavil. Tudi Nikola Tesla je od leta 1897 eksperimentiral s katodnimi cevmi, prejemal rentgenske žarke, vendar svojih rezultatov ni objavil.

Zaradi tega Roentgen ni vedel za odkritja, ki so bila narejena pred njim in je žarke, kasneje poimenovane po njem, odkril samostojno - ob opazovanju fluorescence, ki nastane med delovanjem katodne cevi. Roentgen je rentgenske žarke preučeval nekaj več kot eno leto (od 8. novembra 1895 do marca 1897) in o njih objavil le tri sorazmerno majhne članke, ki pa so podali tako izčrpen opis novih žarkov, da je na stotine prispevkov njegovih privržencev, nato objavljena v 12 letih, ni mogla niti dodati niti spremeniti ničesar bistvenega. Roentgen, ki je izgubil zanimanje za rentgenske žarke, je svojim kolegom dejal: "Vse sem že napisal, ne izgubljajte časa." K Roentgenovi slavi je prispevala tudi znamenita fotografija ženine roke, ki jo je objavil v svojem članku (glej sliko na desni). Takšna slava je Roentgenu leta 1901 prinesla prvo Nobelovo nagrado za fiziko, Nobelov odbor pa je poudaril praktični pomen njegovega odkritja. Leta 1896 je bilo prvič uporabljeno ime "rentgenski žarki". V nekaterih državah ostaja staro ime - rentgenski žarki. V Rusiji so žarke začeli imenovati "rentgenski žarek" na predlog študenta V.K. Roentgen - Abram Fedorovič Ioffe.

Položaj na lestvici elektromagnetnih valov

Energetski razponi rentgenskih in gama žarkov se prekrivajo v širokem energijskem območju. Obe vrsti sevanja sta elektromagnetno sevanje in sta enakovredni za isto energijo fotona. Terminološka razlika je v načinu pojavljanja - rentgenski žarki se oddajajo s sodelovanjem elektronov (bodisi v atomih ali prostih), medtem ko se gama sevanje oddaja v procesih deekscitacije atomskih jeder. Rentgenski fotoni imajo energije od 100 eV do 250 keV, kar ustreza sevanju s frekvenco od 3 1016 Hz do 6 1019 Hz in valovno dolžino 0,005 - 10 nm (ni splošno sprejete definicije spodnje meje X -razpon žarkov na lestvici valovnih dolžin). Za mehke rentgenske žarke je značilna najnižja energija fotonov in frekvenca sevanja (in najdaljša valovna dolžina), medtem ko imajo trdi rentgenski žarki najvišjo energijo fotonov in frekvenco sevanja (in najkrajšo valovno dolžino).

(Rentgenska fotografija (rentgenogram) ženine roke, posnel V.K. Roentgen)

Potrdilo o prejemu

Rentgenski žarki nastanejo z močnim pospeševanjem nabitih delcev (predvsem elektronov) ali z visokoenergetskimi prehodi v elektronskih lupinah atomov ali molekul. Oba učinka se uporabljata v rentgenskih ceveh, pri katerih se elektroni, ki se oddajajo iz vroče katode, pospešijo (rentgenski žarki se ne oddajajo, ker je pospešek prenizek) in udarijo v anodo, kjer se močno upočasnijo (rentgenski žarki so oddajajo: tako imenovano .bremsstrahlung) in hkrati izbijajo elektrone iz notranjih elektronskih lupin atomov kovine, iz katere je izdelana anoda. Prazne prostore v lupinah zasedajo drugi elektroni atoma. V tem primeru se rentgensko sevanje oddaja z določeno energijsko značilnostjo anodnega materiala (značilno sevanje, frekvence so določene z Moseleyjevim zakonom:

kjer je Z atomsko število anodnega elementa, A in B sta konstanti za določeno vrednost glavnega kvantnega števila n elektronske lupine). Trenutno so anode izdelane predvsem iz keramike, del, kjer zadenejo elektroni, pa iz molibdena. V procesu pospeševanja-pojemanja gre le 1% kinetične energije elektrona v rentgenske žarke, 99% energije se pretvori v toploto.

Rentgenske žarke lahko dobimo tudi v pospeševalnikih delcev. tako imenovani. sinhrotronsko sevanje nastane, ko se snop delcev odkloni v magnetnem polju, zaradi česar doživijo pospešek v smeri, pravokotni na njihovo gibanje. Sinhrotronsko sevanje ima neprekinjen spekter z zgornjo mejo. Z ustrezno izbranimi parametri (veličina magnetnega polja in energija delcev) lahko dobimo rentgenske žarke tudi v spektru sinhrotronskega sevanja.

Shematski prikaz rentgenske cevi. X - rentgenski žarki, K - katoda, A - anoda (včasih imenovana antikatoda), C - hladilno telo, Uh - napetost katodne žarilne nitke, Ua - pospeševalna napetost, Win - vhod za vodno hlajenje, Wout - izhod za vodno hlajenje (glej x- žarkovna cev).

Interakcija s snovjo

Lomni količnik skoraj katere koli snovi za rentgenske žarke se malo razlikuje od enote. Posledica tega je dejstvo, da ni materiala, iz katerega bi bilo mogoče izdelati rentgensko lečo. Poleg tega se rentgenski žarki, ko padejo pravokotno na površino, skoraj ne odbijajo. Kljub temu so bile v rentgenski optiki najdene metode za konstruiranje optičnih elementov za rentgenske žarke.

Rentgenski žarki lahko prodrejo v snov, različne snovi pa jih različno absorbirajo. Absorpcija rentgenskih žarkov je njihova najpomembnejša lastnost pri rentgenski fotografiji. Intenzivnost rentgenskih žarkov pada eksponentno, odvisno od poti, ki jo prepotuje v absorbirajoči plasti (I = I0e-kd, kjer je d debelina plasti, koeficient k je sorazmeren z Z3λ3, Z je atomsko število elementa, λ je valovna dolžina).

Absorpcija se pojavi kot posledica fotoabsorpcije in Comptonovega sipanja:

Fotoabsorpcijo razumemo kot proces, ko foton izloči elektron iz lupine atoma, pri čemer je potrebna, da je energija fotona večja od določene minimalne vrednosti. Če upoštevamo verjetnost dejanja absorpcije, odvisno od energije fotona, potem ko je dosežena določena energija, se (verjetnost) močno poveča do svoje največje vrednosti. Pri višjih energijah se verjetnost nenehno zmanjšuje. Zaradi te odvisnosti se pravi, da obstaja meja absorpcije. Mesto elektrona, ki se izloči med dejanjem absorpcije, zasede drug elektron, medtem ko se oddaja sevanje z nižjo energijo fotona, t.i. fluorescenčni proces.

Rentgenski žarki imajo eno najpomembnejših vlog pri preučevanju in praktični uporabi atomskih pojavov. Zahvaljujoč njihovim raziskavam je prišlo do številnih odkritij in razvitih metod za analizo snovi, ki se uporabljajo na različnih področjih. Tukaj bomo obravnavali eno od vrst rentgenskih žarkov - značilne rentgenske žarke.

Narava in lastnosti rentgenskih žarkov

Rentgensko sevanje je visokofrekvenčna sprememba stanja elektromagnetnega polja, ki se širi v vesolju s hitrostjo približno 300.000 km / s, to je elektromagnetnih valov. Na lestvici razpona elektromagnetnega sevanja se rentgenski žarki nahajajo v območju valovnih dolžin od približno 10 -8 do 5∙10 -12 metrov, kar je za nekaj redov velikosti krajše od optičnih valov. To ustreza frekvencam od 3∙10 16 do 6∙10 19 Hz in energijam od 10 eV do 250 keV oziroma 1,6∙10 -18 do 4∙10 -14 J. Opozoriti je treba, da so meje frekvenčnih območij elektromagnetna sevanja so zaradi prekrivanja precej običajna.

Gre za interakcijo pospešenih nabitih delcev (visokoenergijskih elektronov) z električnim in magnetnim poljem ter z atomi snovi.

Za rentgenske fotone so značilne visoke energije ter visoka prodorna in ionizirajoča moč, zlasti za trde rentgenske žarke z valovno dolžino manj kot 1 nanometer (10 -9 m).

Rentgenski žarki delujejo s snovjo, ionizirajo njene atome v procesih fotoelektričnega učinka (fotoabsorpcija) in nekoherentnega (Comptonovega) sipanja. Pri fotoabsorpciji rentgenski foton, ki ga absorbira elektron atoma, mu prenese energijo. Če njegova vrednost presega vezno energijo elektrona v atomu, potem zapusti atom. Comptonovo sipanje je značilno za trše (energetske) rentgenske fotone. Del energije absorbiranega fotona se porabi za ionizacijo; v tem primeru se pod določenim kotom glede na smer primarnega fotona oddaja sekundarni, z nižjo frekvenco.

Vrste rentgenskega sevanja. Bremsstrahlung

Za pridobivanje žarkov se uporabljajo steklene vakuumske steklenice z elektrodami v notranjosti. Potencialna razlika med elektrodami mora biti zelo visoka - do več sto kilovoltov. Na volframovi katodi, segreti s tokom, pride do termoionske emisije, to pomeni, da se iz nje oddajajo elektroni, ki pospešeni s potencialno razliko bombardirajo anodo. Zaradi njihove interakcije z atomi anode (včasih imenovane antikatoda) se rodijo rentgenski fotoni.

Glede na to, kateri proces vodi do rojstva fotona, obstajajo takšne vrste rentgenskega sevanja, kot so zavorno in značilno.

Elektroni se lahko, ko se srečajo z anodo, upočasnijo, torej izgubijo energijo v električnih poljih svojih atomov. Ta energija se oddaja v obliki rentgenskih fotonov. Takšno sevanje se imenuje zavorno sevanje.

Jasno je, da se bodo pogoji zaviranja za posamezne elektrone razlikovali. To pomeni, da se različne količine njihove kinetične energije pretvorijo v rentgenske žarke. Posledično zavorno sevanje vključuje fotone različnih frekvenc in s tem tudi valovnih dolžin. Zato je njegov spekter neprekinjen (neprekinjen). Včasih se zaradi tega imenuje tudi "beli" rentgenski žarki.

Energija zavornega fotona ne more preseči kinetične energije elektrona, ki ga ustvari, tako da največja frekvenca (in najmanjša valovna dolžina) zavornega sevanja ustreza največji vrednosti kinetične energije elektronov, ki padejo na anodo. Slednje je odvisno od potencialne razlike, ki se nanaša na elektrode.

Obstaja še ena vrsta rentgenskih žarkov, ki izhajajo iz drugačnega procesa. To sevanje imenujemo karakteristično in o njem se bomo podrobneje posvetili.

Kako nastanejo značilni rentgenski žarki

Ko doseže antikatodo, lahko hitri elektron prodre v notranjost atoma in izbije kateri koli elektron iz ene od spodnjih orbital, to je, da ji prenese energijo, ki zadostuje za premagovanje potencialne ovire. Če pa so v atomu višje energijske ravni, ki jih zasedajo elektroni, izpraznjeno mesto ne bo ostalo prazno.

Ne smemo pozabiti, da si elektronska struktura atoma, tako kot vsak energetski sistem, prizadeva zmanjšati energijo. Prosto mesto, ki nastane kot posledica nokauta, je zapolnjeno z elektronom z enega od višjih nivojev. Njegova energija je višja in na nižji ravni oddaja presežek v obliki kvanta značilnega rentgenskega sevanja.

Elektronska struktura atoma je diskretna množica možnih energijskih stanj elektronov. Zato imajo lahko rentgenski fotoni, ki se oddajajo med zamenjavo prostih mest elektronov, le strogo določene energijske vrednosti, ki odražajo nivojsko razliko. Posledično ima značilno rentgensko sevanje spekter ne neprekinjenega, temveč črtnega tipa. Takšen spekter omogoča karakterizacijo snovi anode - od tod tudi ime teh žarkov. Ravno zaradi spektralnih razlik je jasno, kaj pomeni zavorno svetlobo in značilni rentgenski žarki.

Včasih odvečne energije atom ne oddaja, ampak se porabi za izbijanje tretjega elektrona. Ta proces - tako imenovani Augerjev učinek - je verjetneje, če energija vezave elektronov ne presega 1 keV. Energija sproščenega Augerjevega elektrona je odvisna od strukture energijskih nivojev atoma, zato so tudi spektri takšnih elektronov diskretni.

Splošni pogled na karakteristični spekter

V spektralnem vzorcu rentgenskih žarkov so prisotne ozke karakteristične črte skupaj z neprekinjenim spektrom zavornega sevanja. Če spekter predstavimo kot graf intenzivnosti glede na valovno dolžino (frekvenco), bomo na mestih črt videli ostre vrhove. Njihov položaj je odvisen od materiala anode. Ti maksimumi so prisotni pri kateri koli potencialni razliki – če so rentgenski žarki, so vedno tudi vrhovi. Z naraščajočo napetostjo na elektrodah cevi se intenzivnost tako neprekinjenega kot značilnega rentgenskega sevanja poveča, vendar se lokacija vrhov in razmerje med njihovimi intenzivnostmi ne spremenita.

Vrhovi v spektrih rentgenskih žarkov imajo enako obliko ne glede na material antikatode, ki jo obsevajo elektroni, pri različnih materialih pa se nahajajo na različnih frekvencah in se združujejo v seriji glede na bližino frekvenčnih vrednosti. Med samimi serijami je razlika v frekvencah veliko pomembnejša. Oblika maksimumov nikakor ni odvisna od tega, ali anodni material predstavlja čisti kemični element ali je kompleksna snov. V slednjem primeru se značilni rentgenski spektri njegovih sestavnih elementov preprosto prekrivajo drug na drugega.

S povečanjem atomskega števila kemičnega elementa se vse črte njegovega rentgenskega spektra premaknejo proti naraščajoči frekvenci. Spekter ohrani svojo obliko.

Moseleyjev zakon

Fenomen spektralnega premika karakterističnih črt je eksperimentalno odkril angleški fizik Henry Moseley leta 1913. To mu je omogočilo, da poveže frekvence maksimumov spektra z rednimi številkami kemičnih elementov. Tako je mogoče valovno dolžino značilnega rentgenskega sevanja, kot se je izkazalo, jasno povezati z določenim elementom. Na splošno lahko Moseleyjev zakon zapišemo takole: √f = (Z - S n)/n√R, kjer je f frekvenca, Z je redna številka elementa, S n je presejalna konstanta, n je glavna kvantno število, R pa je Rydbergova konstanta. To razmerje je linearno in se na Moseleyevem diagramu prikaže kot niz ravnih črt za vsako vrednost n.

Vrednosti n ustrezajo posameznim nizom značilnih rentgenskih vrhov. Moseleyjev zakon omogoča določitev zaporedne številke kemičnega elementa, ki ga obsevajo trdi elektroni, iz izmerjenih valovnih dolžin (enotno so povezane s frekvencami) maksimumov rentgenskega spektra.

Struktura elektronskih lupin kemičnih elementov je enaka. Na to kaže monotonost spremembe premikov v značilnem spektru rentgenskih žarkov. Frekvenčni premik odraža ne strukturne, temveč energijske razlike med elektronskimi lupinami, edinstvene za vsak element.

Vloga Moseleyjevega zakona v atomski fiziki

Obstajajo majhna odstopanja od strogega linearnega razmerja, izraženega z Moseleyjevim zakonom. Povezani so, prvič, s posebnostmi vrstnega reda polnjenja elektronskih lupin v nekaterih elementih, in drugič, z relativističnimi učinki gibanja elektronov v težkih atomih. Poleg tega se lahko ob spremembi števila nevtronov v jedru (t. i. izotopski premik) položaj črt nekoliko spremeni. Ta učinek je omogočil podrobno preučevanje strukture atoma.

Pomen Moseleyjevega zakona je izjemno velik. Njegova dosledna uporaba elementov Mendelejevega periodičnega sistema je vzpostavila vzorec povečevanja serijske številke glede na vsak majhen premik v karakterističnih maksimumih. To je pripomoglo k razjasnitvi vprašanja fizičnega pomena rednega števila elementov. Vrednost Z ni samo število: je pozitivni električni naboj jedra, ki je vsota enotnih pozitivnih nabojev delcev, ki ga sestavljajo. Pravilna postavitev elementov v tabeli in prisotnost praznih pozicij v njej (takrat so še obstajali) sta dobila močno potrditev. Veljavnost periodičnega zakona je bila dokazana.

Moseleyjev zakon je poleg tega postal osnova, na kateri je nastalo celo področje eksperimentalnih raziskav - rentgenska spektrometrija.

Struktura elektronskih lupin atoma

Na kratko se spomnimo, kako je urejena elektronska struktura, sestavljena iz lupin, ki jih označujemo s črkami K, L, M, N, O, P, Q ali številkami od 1 do 7. Enako je značilno za elektrone znotraj lupine. glavno kvantno število n, ki določa možne vrednosti energije. V zunanjih lupinah je energija elektronov višja, ionizacijski potencial za zunanje elektrone pa je temu ustrezno nižji.

Lupina vključuje eno ali več podravni: s, p, d, f, g, h, i. V vsaki lupini se število podnivojev v primerjavi s prejšnjo poveča za eno. Število elektronov v vsaki podnivoju in v vsaki lupini ne sme presegati določene vrednosti. Zanje je poleg glavnega kvantnega števila značilna enaka vrednost orbitalnega elektronskega oblaka, ki določa obliko. Podravni so označene z lupino, ki ji pripadajo, na primer 2s, 4d itd.

Podnivo vsebuje, ki jih poleg glavne in orbitalne nastavi še eno kvantno število – magnetno, ki določa projekcijo orbitalne količine elektrona na smer magnetnega polja. Ena orbitala ima lahko največ dva elektrona, ki se razlikujeta po vrednosti četrtega kvantnega števila - spina.

Poglejmo podrobneje, kako nastane značilno rentgensko sevanje. Ker je izvor te vrste elektromagnetne emisije povezan s pojavi, ki se pojavljajo znotraj atoma, jo je najbolj priročno opisati natančno v približevanju elektronskih konfiguracij.

Mehanizem nastanka značilnih rentgenskih žarkov

Torej je vzrok tega sevanja nastanek prostih mest elektronov v notranjih lupinah zaradi prodiranja visokoenergetskih elektronov globoko v atom. Verjetnost interakcije trdega elektrona se povečuje z gostoto elektronskih oblakov. Zato so trki najverjetneje znotraj gosto zapakiranih notranjih lupin, kot je najnižja K lupina. Tu se atom ionizira in v lupini 1s nastane prosto mesto.

To prosto mesto zapolni elektron iz lupine z višjo energijo, katere presežek odnese rentgenski foton. Ta elektron lahko "pade" iz druge lupine L, iz tretje lupine M in tako naprej. Tako nastane karakteristična serija, v tem primeru serija K. Navedba, od kod prihaja elektron, ki zapolnjuje prosto mesto, je pri označevanju serije podana v obliki grškega indeksa. "Alfa" pomeni, da prihaja iz L-lupine, "beta" - iz M-lupine. Trenutno obstaja težnja po zamenjavi grških črkovnih indeksov z latinskimi, sprejetimi za označevanje školjk.

Intenzivnost alfa linije v seriji je vedno najvišja, kar pomeni, da je verjetnost zapolnitve prostega mesta iz sosednje lupine največja.

Zdaj lahko odgovorimo na vprašanje, kolikšna je največja energija karakterističnega rentgenskega kvanta. Določena je z razliko v energijskih vrednostih nivojev, med katerimi pride do prehoda elektronov, po formuli E = E n 2 - E n 1, kjer sta E n 2 in E n 1 energiji elektronska stanja, med katerimi je prišlo do prehoda. Najvišjo vrednost tega parametra dajejo prehodi serije K z najvišjih možnih nivojev atomov težkih elementov. Toda intenzivnost teh linij (višine vrhov) je najmanjša, saj so najmanj verjetne.

Če zaradi nezadostne napetosti na elektrodah trdi elektron ne more doseči K-nivoja, nastane prosto mesto na L-nivoju in nastane manj energična L-serija z daljšimi valovnimi dolžinami. Na podoben način se rodijo tudi naslednje serije.

Poleg tega, ko je prosto mesto zapolnjeno, se pojavi novo prosto mesto v zgornji lupini kot posledica elektronskega prehoda. To ustvarja pogoje za generiranje naslednje serije. Elektronska prosta mesta se premikajo višje od nivoja do nivoja in atom oddaja kaskado značilnih spektralnih serij, medtem ko ostane ioniziran.

Fina struktura karakterističnih spektrov

Za atomske rentgenske spektre karakterističnega rentgenskega sevanja je značilna fina struktura, ki je tako kot v optičnih spektrih izražena v črtnem cepljenju.

Fina struktura je posledica dejstva, da je energijski nivo - elektronska lupina - niz tesno razporejenih komponent - podlupine. Za karakterizacijo podlupine je uvedeno še eno notranje kvantno število j, ki odraža interakcijo notranjih in orbitalnih magnetnih momentov elektrona.

V povezavi z vplivom interakcije spin-orbita se energetska struktura atoma zaplete in posledično ima značilno rentgensko sevanje spekter, za katerega so značilne razcepljene črte z zelo tesno razporejenimi elementi.

Elemente fine strukture običajno označujemo z dodatnimi digitalnimi indeksi.

Značilno rentgensko sevanje ima lastnost, ki se odraža le v fini strukturi spektra. Prehod elektrona na najnižjo energijsko raven se ne zgodi iz spodnje podlupine zgornjega nivoja. Verjetnost takšnega dogodka je zanemarljiva.

Uporaba rentgenskih žarkov v spektrometriji

To sevanje je zaradi svojih značilnosti, ki jih opisuje Moseleyjev zakon, osnova za različne rentgenske spektralne metode za analizo snovi. Pri analizi rentgenskega spektra se uporablja bodisi difrakcija sevanja na kristalih (valovna disperzivna metoda) bodisi detektorji, občutljivi na energijo absorbiranih rentgenskih fotonov (energetsko-disperzivna metoda). Večina elektronskih mikroskopov je opremljena z neko obliko nastavka za rentgensko spektrometrijo.

Za valovno disperzivno spektrometrijo je značilna posebno visoka natančnost. S pomočjo posebnih filtrov se izberejo najbolj intenzivni vrhovi v spektru, zahvaljujoč katerih je mogoče dobiti skoraj monokromatsko sevanje z natančno znano frekvenco. Material anode je izbran zelo previdno, da se zagotovi monokromatski žarek želene frekvence. Njegova difrakcija na kristalni mreži preučevane snovi omogoča preučevanje strukture rešetke z veliko natančnostjo. Ta metoda se uporablja tudi pri preučevanju DNK in drugih kompleksnih molekul.

Ena od značilnosti karakterističnega rentgenskega sevanja se upošteva tudi pri gama spektrometriji. To je visoka intenzivnost značilnih vrhov. Gama spektrometri uporabljajo svinčeno zaščito pred zunanjim sevanjem ozadja, ki moti meritve. Toda svinec, ki absorbira gama kvante, doživi notranjo ionizacijo, zaradi česar aktivno oddaja v območju rentgenskih žarkov. Dodatno presejanje s kadmijem se uporablja za absorpcijo intenzivnih vrhov značilnega rentgenskega sevanja svinca. Po drugi strani je ioniziran in oddaja tudi rentgenske žarke. Za nevtralizacijo značilnih vrhov kadmija se uporablja tretja zaščitna plast - baker, katerega rentgenski maksimumi ležijo izven delovnega frekvenčnega območja gama spektrometra.

Spektrometrija uporablja tako zavorno svetlobo kot karakteristične rentgenske žarke. Tako se pri analizi snovi preučujejo spektri absorpcije neprekinjenih rentgenskih žarkov različnih snovi.

Rentgenske žarke je leta 1895 po naključju odkril slavni nemški fizik Wilhelm Roentgen. Proučeval je katodne žarke v nizkotlačni plinski razelektrični cevi z visoko napetostjo med elektrodama. Kljub temu, da je bila cev v črni škatli, je Roentgen opazil, da je fluorescentni zaslon, ki se je slučajno nahajal v bližini, zasvetil vsakič, ko je cev delovala. Izkazalo se je, da je cev vir sevanja, ki lahko prodre v papir, les, steklo in celo v pol centimetra debelo aluminijasto ploščo.

Rentgensko slikanje je ugotovilo, da je cev za odvajanje plina vir nove vrste nevidnega sevanja z visoko prodorno močjo. Znanstvenik ni mogel ugotoviti, ali je to sevanje tok delcev ali valov, in se je odločil, da mu da ime rentgenski žarki. Kasneje so jih imenovali rentgenski žarki.

Zdaj je znano, da so rentgenski žarki oblika elektromagnetnega sevanja, ki ima krajšo valovno dolžino od ultravijoličnih elektromagnetnih valov. Valovna dolžina rentgenskih žarkov se giblje od 70 nm do 10-5 nm. Krajša kot je valovna dolžina rentgenskih žarkov, večja je energija njihovih fotonov in večja je prodorna moč. Rentgenski žarki z relativno dolgo valovno dolžino (več kot 10 nm), se imenujejo mehko. Valovna dolžina 1 - 10 nm označuje težka rentgenski žarki. Imajo veliko prodorno moč.

Dobivanje rentgenskih žarkov

Rentgenski žarki nastanejo, ko hitri elektroni ali katodni žarki trčijo ob stene ali anodo nizkotlačne odvodne cevi. Sodobna rentgenska cev je evakuirana steklena posoda s katodo in anodo v njej. Potencialna razlika med katodo in anodo (antikatodo) doseže nekaj sto kilovoltov. Katoda je volframova nitka, ki se segreje z električnim tokom. To vodi do emisije elektronov s katode kot posledica termoionske emisije. Elektrone pospešuje električno polje v rentgenski cevi. Ker je v cevi zelo majhno število molekul plina, elektroni na poti do anode praktično ne izgubijo energije. Do anode dosežejo zelo veliko hitrost.

Rentgenski žarki nastanejo vedno, ko visokohitrostni elektroni zavirajo anodni material. Večina energije elektronov se razprši kot toplota. Zato je treba anodo umetno ohladiti. Anoda v rentgenski cevi mora biti izdelana iz kovine, ki ima visoko tališče, kot je volfram.

Del energije, ki se ne razprši v obliki toplote, se pretvori v energijo elektromagnetnega valovanja (rentgenski žarki). Tako so rentgenski žarki posledica bombardiranja anodnega materiala z elektroni. Obstajata dve vrsti rentgenskih žarkov: zavorni in karakteristični.

Zavorni rentgenski žarek

Zavorno sevanje se pojavi, ko elektrone, ki se premikajo z veliko hitrostjo, upočasnijo električna polja anodnih atomov. Pogoji upočasnitve posameznih elektronov niso enaki. Posledično različni deli njihove kinetične energije preidejo v energijo rentgenskih žarkov.

Spekter zavornega sevanja je neodvisen od narave anodnega materiala. Kot veste, energija rentgenskih fotonov določa njihovo frekvenco in valovno dolžino. Zato zavorni rentgenski žarki niso monokromatski. Zanj so značilne različne valovne dolžine, ki jih je mogoče predstaviti neprekinjen (neprekinjen) spekter.

Rentgenski žarki ne morejo imeti energije, ki je večja od kinetične energije elektronov, ki jih tvorijo. Najkrajša valovna dolžina rentgenskih žarkov ustreza največji kinetični energiji upočasnjenih elektronov. Večja kot je potencialna razlika v rentgenski cevi, manjše valovne dolžine rentgenskih žarkov lahko dobimo.

Značilni rentgenski žarki

Značilno rentgensko sevanje ni neprekinjeno, ampak linijski spekter. Ta vrsta sevanja se pojavi, ko hiter elektron, ko doseže anodo, vstopi v notranje orbitale atomov in izbije enega od njihovih elektronov. Posledično se pojavi prosti prostor, ki ga lahko zapolni še en elektron, ki se spušča z ene od zgornjih atomskih orbital. Ta prehod elektrona z višje na nižjo energijsko raven povzroči rentgenske žarke določene diskretne valovne dolžine. Zato ima značilno rentgensko sevanje linijski spekter. Frekvenca karakterističnih sevalnih linij je v celoti odvisna od strukture elektronskih orbital anodnih atomov.

Spektralne črte karakterističnega sevanja različnih kemičnih elementov imajo enako obliko, saj je struktura njihovih notranjih elektronskih orbit enaka. Toda njihova valovna dolžina in frekvenca sta posledica energijskih razlik med notranjimi orbitalami težkih in lahkih atomov.

Frekvenca linij karakterističnega rentgenskega spektra se spreminja v skladu z atomsko številko kovine in je določena z Moseleyjevo enačbo: v 1/2 = A(Z-B), kje Z- atomsko število kemičnega elementa, A in B- konstante.

Primarni fizikalni mehanizmi interakcije rentgenskih žarkov s snovjo

Za primarno interakcijo med rentgenskimi žarki in snovjo so značilni trije mehanizmi:

1. Koherentno sipanje. Ta oblika interakcije se pojavi, ko imajo rentgenski fotoni manj energije od energije vezave elektronov na jedro atoma. V tem primeru energija fotona ne zadošča za sprostitev elektronov iz atomov snovi. Fotona atom ne absorbira, ampak spremeni smer širjenja. V tem primeru ostane valovna dolžina rentgenskega sevanja nespremenjena.

2. Fotoelektrični učinek (fotoelektrični učinek). Ko rentgenski foton doseže atom snovi, lahko izloči enega od elektronov. To se zgodi, ko energija fotona preseže energijo vezave elektrona z jedrom. V tem primeru se foton absorbira, elektron pa se sprosti iz atoma. Če foton nosi več energije, kot je potrebna za sprostitev elektrona, bo preostalo energijo prenesel na sproščeni elektron v obliki kinetične energije. Ta pojav, imenovan fotoelektrični učinek, se pojavi, ko se absorbirajo relativno nizkoenergijski rentgenski žarki.

Atom, ki izgubi enega od svojih elektronov, postane pozitivni ion. Življenjska doba prostih elektronov je zelo kratka. Absorbirajo jih nevtralni atomi, ki se spremenijo v negativne ione. Rezultat fotoelektričnega učinka je intenzivna ionizacija snovi.

Če je energija rentgenskega fotona manjša od ionizacijske energije atomov, potem atomi preidejo v vzbujeno stanje, vendar niso ionizirani.

3. Nekoherentno sipanje (Comptonov učinek). Ta učinek je odkril ameriški fizik Compton. Pojavi se, ko snov absorbira rentgenske žarke majhne valovne dolžine. Energija fotonov takšnih rentgenskih žarkov je vedno večja od ionizacijske energije atomov snovi. Comptonov učinek je posledica interakcije visokoenergijskega rentgenskega fotona z enim od elektronov v zunanji lupini atoma, ki ima relativno šibko vez z atomskim jedrom.

Visokoenergetski foton prenese del svoje energije na elektron. Vzbujeni elektron se sprosti iz atoma. Preostala energija izvirnega fotona se oddaja kot rentgenski foton daljše valovne dolžine pod nekim kotom glede na smer primarnega fotona. Sekundarni foton lahko ionizira drug atom itd. Te spremembe v smeri in valovni dolžini rentgenskih žarkov so znane kot Comptonov učinek.

Nekateri učinki interakcije rentgenskih žarkov s snovjo

Kot je navedeno zgoraj, lahko rentgenski žarki vzbujajo atome in molekule snovi. To lahko povzroči fluorescenco nekaterih snovi (npr. cinkov sulfat). Če je vzporedni žarek rentgenskih žarkov usmerjen v neprozorne predmete, potem lahko opazujemo, da žarki prehajajo skozi predmet, tako da postavimo zaslon, prevlečen s fluorescentno snovjo.

Fluorescenčni zaslon je mogoče zamenjati s fotografskim filmom. Rentgenski žarki imajo na fotografsko emulzijo enak učinek kot svetloba. Obe metodi se uporabljata v praktični medicini.

Drug pomemben učinek rentgenskih žarkov je njihova ionizirajoča sposobnost. Odvisno je od njihove valovne dolžine in energije. Ta učinek zagotavlja metodo za merjenje intenzivnosti rentgenskih žarkov. Ko rentgenski žarki prehajajo skozi ionizacijsko komoro, nastane električni tok, katerega velikost je sorazmerna z intenzivnostjo rentgenskih žarkov.

Absorpcija rentgenskih žarkov s snovjo

Ko rentgenski žarki prehajajo skozi snov, se njihova energija zmanjša zaradi absorpcije in razprševanja. Oslabitev intenzivnosti vzporednega snopa rentgenskih žarkov, ki prehaja skozi snov, je določena z Bouguerjevim zakonom: I = I0 e -μd, kje jaz 0- začetna jakost rentgenskega sevanja; jaz je intenzivnost rentgenskih žarkov, ki prehajajo skozi plast snovi, d- debelina vpojne plasti , μ - linearni koeficient dušenja. Enaka je vsoti dveh količin: t- linearni absorpcijski koeficient in σ - linearni razpršilni koeficient: μ = τ+ σ

V poskusih je bilo ugotovljeno, da je linearni absorpcijski koeficient odvisen od atomskega števila snovi in ​​valovne dolžine rentgenskih žarkov:

τ = kρZ 3 λ 3, kje k- koeficient neposredne sorazmernosti, ρ - gostota snovi, Z je atomsko število elementa, λ je valovna dolžina rentgenskih žarkov.

Odvisnost od Z je s praktičnega vidika zelo pomembna. Absorpcijski koeficient kosti, ki so sestavljene iz kalcijevega fosfata, je na primer skoraj 150-krat višji od absorpcijskega koeficienta mehkih tkiv ( Z=20 za kalcij in Z=15 za fosfor). Ko rentgenski žarki prehajajo skozi človeško telo, kosti jasno izstopajo na ozadju mišic, vezivnega tkiva itd.

Znano je, da imajo prebavni organi enak absorpcijski koeficient kot druga mehka tkiva. Toda senco požiralnika, želodca in črevesja je mogoče razlikovati, če bolnik zaužije kontrastno sredstvo - barijev sulfat ( Z= 56 za barij). Barijev sulfat je zelo neprozoren za rentgenske žarke in se pogosto uporablja za rentgenske preiskave prebavil. Določene neprozorne mešanice vbrizgamo v krvni obtok z namenom pregleda stanja žil, ledvic in podobno. V tem primeru se kot kontrastno sredstvo uporablja jod, katerega atomsko število je 53.

Odvisnost absorpcije rentgenskih žarkov od Z uporablja se tudi za zaščito pred možnimi škodljivimi učinki rentgenskih žarkov. V ta namen se uporablja svinec, vrednost Z za kar je 82.

Uporaba rentgenskih žarkov v medicini

Razlog za uporabo rentgenskih žarkov v diagnostiki je bila njihova visoka prodorna moč, ena glavnih Rentgenske lastnosti. V prvih dneh odkritja so se rentgenski žarki uporabljali predvsem za pregledovanje zlomov kosti in lociranje tujkov (kot so naboji) v človeškem telesu. Trenutno se uporablja več diagnostičnih metod z uporabo rentgenskih žarkov (rentgenska diagnostika).

Fluoroskopija . Rentgenska naprava je sestavljena iz vira rentgenskih žarkov (rentgenska cev) in fluorescenčnega zaslona. Po prehodu rentgenskih žarkov skozi pacientovo telo zdravnik opazuje senčno sliko bolnika. Med zaslonom in zdravnikovimi očmi je treba namestiti svinčeno okno, da bi zdravnika zaščitili pred škodljivimi učinki rentgenskih žarkov. Ta metoda omogoča preučevanje funkcionalnega stanja nekaterih organov. Na primer, zdravnik lahko neposredno opazuje gibanje pljuč, prehod kontrastnega sredstva skozi prebavila. Pomanjkljivosti te metode so nezadostne kontrastne slike in razmeroma visoki odmerki sevanja, ki jih pacient prejme med posegom.

Fluorografija . Ta metoda je sestavljena iz fotografiranja dela pacientovega telesa. Praviloma se uporabljajo za predhodno študijo stanja notranjih organov bolnikov z uporabo majhnih odmerkov rentgenskega sevanja.

Radiografija. (rentgenska radiografija). To je metoda raziskovanja z uporabo rentgenskih žarkov, pri kateri se slika posname na fotografski film. Fotografije so običajno posnete v dveh pravokotnih ravninah. Ta metoda ima nekaj prednosti. Rentgenske fotografije vsebujejo več podrobnosti kot slika na fluorescentnem zaslonu, zato so bolj informativne. Lahko jih shranite za nadaljnjo analizo. Skupna doza sevanja je manjša od tiste, ki se uporablja pri fluoroskopiji.

Računalniška rentgenska tomografija . Računalniški aksialni tomografski skener je najsodobnejša rentgenska diagnostična naprava, ki vam omogoča, da dobite jasno sliko katerega koli dela človeškega telesa, vključno z mehkimi tkivi organov.

Prva generacija računalniških tomografskih skenerjev (CT) vključuje posebno rentgensko cev, ki je pritrjena na cilindrični okvir. Tanek žarek rentgenskih žarkov je usmerjen v pacienta. Dva detektorja rentgenskih žarkov sta pritrjena na nasprotni strani okvirja. Pacient je v središču okvirja, ki se lahko vrti za 180 0 okoli njegovega telesa.

Rentgenski žarek prehaja skozi stacionarni predmet. Detektorji sprejemajo in beležijo absorpcijske vrednosti različnih tkiv. Posnetki so narejeni 160-krat, medtem ko se rentgenska cev giblje linearno vzdolž skenirane ravnine. Nato okvir zavrtimo za 1 0 in postopek ponovimo. Snemanje se nadaljuje, dokler se okvir ne obrne za 180 0 . Vsak detektor med študijo zabeleži 28800 sličic (180x160). Podatke obdeluje računalnik, slika izbrane plasti pa se oblikuje s pomočjo posebnega računalniškega programa.

Druga generacija CT uporablja več rentgenskih žarkov in do 30 detektorjev rentgenskih žarkov. To omogoča pospešitev raziskovalnega procesa do 18 sekund.

Tretja generacija CT uporablja novo načelo. Širok, pahljast rentgenski žarek pokriva preučevani predmet, rentgensko sevanje, ki je prešlo skozi telo, pa beleži več sto detektorjev. Čas, potreben za raziskavo, se zmanjša na 5-6 sekund.

CT ima številne prednosti pred prejšnjimi rentgenskimi diagnostičnimi metodami. Zanj je značilna visoka ločljivost, zaradi česar je mogoče razlikovati subtilne spremembe v mehkih tkivih. CT omogoča odkrivanje takšnih patoloških procesov, ki jih ni mogoče odkriti z drugimi metodami. Poleg tega uporaba CT omogoča zmanjšanje odmerka rentgenskega sevanja, ki ga bolniki prejmejo med diagnostičnim postopkom.