Рентгеновы лучи — это разновидность электромагнитных волн, к числу которых относятся также световые лучи, гамма-лучи радия и лучи, испускаемые радиоантеннами. Электромагнитные волны группируют по их длинам. В длинноволновом конце спектра их длина колеблется от 10 см до нескольких километров. С уменьшением начинается область инфракрасных или тепловых волн. Область видимого света включает длины волн (в зависимости от цвета) от 800 до 400 мм к. К ультрафиолетовой области относятся волны от 180 до 10 мм к.

Волны от 15А до 0.03А характерны для рентгеновых лучей. Меньшие длины волн, порядка 0,001 А, имеют гамма-лучи радиоактивного распада. Единица длины ангстрем (А) равна одной стомиллионной доле сантиметра.

Все эти типы излучений отличаются один от другого по природе возникновения и характеру взаимодействия с окружающей средой. Различные свойства лучей обусловлены неодинаковой длиной волны.

Электромагнитные колебания характеризуются также величиной энергии квантов (квант — отдельная порция энергии излучения). Чем меньше длина волны излучения, тем больше величина энергии квантов.

Законы распространения рентгеновых лучей подобны законам распространения света. Как световое излучение, рентгеновы лучи при взаимодействии со средой частично поглощаются, частично отражаются и рассеиваются. Но так как длина волны рентгеновых лучей мала, а энергия квантов велика, то они обладают еще другими свойствами: 1) проникают через среды различной плотности — картон, дерево, ткани организма животного и т. д. Проникающая способность рентгеновых лучей тем больше, чем короче длина волны и, следовательно, больше энергия квантов. Глубина проникновения рентгеновых лучей в ту или иную среду, или степень ослабления интенсивности рентгеновского излучения при прохождении через слой того или другого материала, зависит не только от коротковолновости или энергии квантов, но и от свойств материала: чем плотнее среда, тем больше в ней поглощаются рентгеновы лучи. Например, слой воды толщиной 35 см ослабляет интенсивность потока рентгеновых лучей, генерированных при напряжении 200 кв, в такой же степени, как слой железа 4,75 см или бетона толщиной 17,23 см;

2)вызывают свечение — люминесценцию некоторых химических соединений. Одни вещества светятся вмомент действия рентгеновых лучей, такое свечение называется флуоресценцией. Другие веществапродолжают светиться некоторое время после того,как рентгеновы лучи прекратили действие, это свечение называется фосфоресценцией;

3)подобно видимомусвету,вызывают изменения в галоидных соединениях серебра, входящих в состав фотоэмульсий.Иначеговоря,вызываютфотохимические реакции;

4)вызывают ионизацию нейтральныхатомов и молекул. В результате ионизации образуются положительно и отрицательно заряженные частицы — ионы. Ионизированная среда становитсяпроводникомэлектрического тока. Это свойство используют для измерения интенсивности лучей с помощью так называемой ионизационной камеры.

В основе биологического действия рентгеновых лучей лежит явление ионизации.

Природа рентгеновских лучей

Рентген определил, что газоразрядная трубка является источником нового вида невидимого излучения, обладающего большой проникающей способностью.… Теперь известно, что X-лучи - вид электромагнитного излучения, имеющего…

Получение рентгеновского излучения

Рентгеновские лучи возникают всегда, когда движущиеся с высокой скоростью электроны тормозятся материалом анода. Большая часть энергии электронов… Часть энергии, не рассеивающая в форме тепла, превращается в энергию…

Тормозное рентгеновское излучение

Спектр тормозного рентгеновского излучения не зависит от природы вещества анода. Как известно, энергия фотонов рентгеновских лучей определяет их… Рентгеновские лучи не могут иметь энергию большую, чем кинетическая энергия…

Характеристическое рентгеновское излучение

Линии спектра характеристического излучения разных химических элементов имеют одинаковый вид, поскольку структура их внутренних электронных… Частота линий спектра характеристического рентгеновского излучения изменяется…

Первичные физические механизмы взаимодействия рентгеновского излучения с веществом

1. Когерентное рассеяние. Эта форма взаимодействия происходит, когда фотоны рентгеновских лучей имеют меньшую энергию, чем энергия связи электронов… 2. Фотоэлектрический эффект (фотоэффект). Когда фотон рентгеновского излучения… Атом, который теряет один из своих электронов, становится положительным ионом. Продолжительность существования…

Некоторые эффекты взаимодействия рентгеновского излучения с веществом

Флуоресцентный экран можно заменить фотографической пленкой. Рентгеновские лучи оказывают на фотографическую эмульсию такое же действие, как и свет.… Другим важным эффектом рентгеновского излучения является их ионизирующая…

Поглощение рентгеновского излучения веществом

В экспериментах обнаружено, что линейный коэффициент поглощения зависит от атомного номера вещества и длины волны рентгеновских лучей: τ = kρZ3λ3, где k - коэффициент прямой пропорциональности,… Зависимость от Z очень важна с практической точки зрения. Например, коэффициент поглощения костей, которые состоят из…

Применение рентгеновского излучения в медицине

Рентгеноскопия. Рентгеновский прибор состоит из источника рентгеновских лучей (рентгеновской трубки) и флуоресцирующего экрана. После прохождения… Флюорография. Этот метод состоит в получении фотографии с изображением части… Рентгенография. (Радиография рентгеновских лучей). Это метод исследования с помощью рентгеновских лучей, в ходе…

Атомное ядро

Каждое ядро характеризуется атомным числом (номером заряда) Z и массовым номером A. Z равно количеству протонов и общему числу нуклонов в атомном… В атомном ядре действуют три вида сил: (1) Прочные ядерные силы притяжения,… В природе существует свыше 100 изотопов естественного происхождения и около 300 искусственно созданных радиоактивных…

Радиоактивность

Вскоре было обнаружено, что урановое излучение образовано тремя компонентами: α-, β- и γ-лучами. Резерфорд и Содди показали, что… α-распад. Этот тип распада обычно наблюдается в тяжелых неустойчивых… При α - распаде дочернее ядро может переходить в возбужденное состояние. Электроны занимают более высокие…

Активность. Закон ядерного распада

Активность - показатель дезинтеграции радиоактивных элементов, или показатель уменьшения количества радиоактивных ядер в процессе их распада.… Ядерный распад является вероятностным процессом. Невозможно точно предсказать,… Знак минус указывает на то, что N0 уменьшается, и dN отрицательно. Константа λ зависит от типа ядер и называется…

Ионизирующие излучения

Все виды ионизирующих излучений могут быть подразделены на два типа: (1) атомное излучение:α -частицы, β-частицы (электроны и позитроны),… Взаимодействие ионизирующих излучений с веществом α - частицы покидают… Поскольку α-частица намного больше, чем электрон, она практически не отклоняется при столкновениях, и ее путь…

Нейтроны

Обнаружение и измерение излучений

Если аргон находится в молекулярном состоянии, между анодом и катодом электрический ток не проходит. Под действием излучений происходит ионизация… Есть также другие типы счетчиков излучения, например - сцинтилляционный… Вспышки света считают с помощью фотоэлектрического множителя чувствительного устройства. Фотоны видимого света, входя…

Дозиметрия излучений

Поглощенная доза излучения - это энергия ионизирующего излучения, поглощенная единицей массы поглощающего вещества. Поглощенная доза определяется… Эффект ионизации вещества излучением зависит не только от величины поглощенной… Экспозиционная доза – это общее количество радиоактивного излучения, достигающего вещества. Эта доза не зависит от…

Вредное действие излучения

Большие дозы ионизирующего излучения вызывают характерные повреждения в организме человека или животных и приводят к возникновению лучевой… Патогенез лучевой болезни изучен в деталях. Главным образом, первичным… Такие ионы воды неустойчивы и быстро распадаются, образуя свободные радикалы (водород и гидроксил). H20- → H +…

Хроническое действие небольших доз излучения

Естественный фон излучения зависит также от концентрации радионуклидов в почве и скалах (U, Th, Ra и т.п.) Средняя доза излучения от естественных… Средняя доза излучения США от космических лучей и всех внешних радионуклидов… К естественному радиоактивному фону добавляется излучение искусственного происхождения, доза которого почти равна…

Излучение в медицине

Медицинская радиология является разделом медицинской науки, в котором используются излучения в диагностике и лечении болезней. Несмотря на риск, использование ионизирующих излучений в медицинских исследованиях, диагностике и терапии неоценимо. Радионуклиды, используемые в медицинской радиологии, получают в реакторах и акселераторах.

Радионуклиды в медицинских исследованиях

Радиоактивность этих следящих устройств делает возможным проследить их магистрали и метаболизм очень точно качественно и количественно. Активный и…

Радионуклиды в диагностике

Введение радиоактивных следящих устройств позволяет изучать скорость поглощения и выведения определенных веществ сердцем, почками, печенью, мозгом,… Сканирование щитовидной железы проводят с помощью следящего устройства… Для формирования изображения гамма-лучей при сканировании различных органов необходимо устройство, обнаруживающее…

Терапевтическая радиология

Наиболее часто излучение применяют для лечения раковых пациентов совместно с хирургическим вмешательством и лечением противораковыми препаратами.…

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Твитнуть

Еще рефераты, курсовые, дипломные работы на эту тему:

Формула гріна. Поверхневий інтеграл i роду; обчислити його. Криволінійний інтеграл 2 роду; обчислення. Теорема про рівність нулеві криволінійного інтеграла 2 роду по простому замкненому контуру
Формула гріна.. формула гріна встановлює зв язок між подвійним інтегралом і криволінійним інтегралом роду..

Рентгеновские лучи
Следом идет ультрафиолет, который специалисты делят на A B- и C-ультрафиолет. Самый длинноволновой из них (ультрафиолет A) получил «прописку» в.. Рентгеновские же лучи не образуются непосредственно в результате ядерных.. Если оно получено первым способом, то такое излучение называется характеристическим. В медицинской практике такое..

Рассеяние рентгеновских лучей на молекулах фуллерена
Существенно, что координата может быть не только декартовой, но и углом и т.д. Существует множество разновидностей периодического движения. Например, таковым является равномерное движение материальной точки по.. Важным типом периодических движений являются колебания, в которых материальная точка за период T дважды проходит..

Рентгеновские лучи: история открытия и применения
Затем на собрании Вюрцбургского физико-медицинского общества 28 декабря 1895 года ректор Вюрцбургского университета 50-летний Вольфганг К. Рентген.. Лучи проходили не только через бумагу, но и через книгу, деревянный ящик и.. Они давали теневые изображения различных предметов в деревянной и бумажной упаковке и, что произвело наиболее сильное..

Наблюдения за изменениями в природе и ведение календарей природы в младших классах вспомогательной школы
Особую роль в курсе природоведения играет ведение календаря природы, который преподносится в наглядной и доступной форме, так как он позволяет.. У умственно отсталых детей особенно страдает мышление и такие его операции как.. Главная цель обучения во вспомогательной школе - коррекция нарушенных функций.

Исследование природы индивидуальных различий методом близнецов
Для экспериментального исследования этого вопроса необходимо предварительно решить, действие каких факторов и в каких поведенческих параметрах можно.. Кроме того, в первой понятий оказывается неправомерно суженной - до только.. Если первое - мировоззрение, нравственные и этические ценности, сумма знаний и т. п зависит от социальных воздействий..

Оценка экологического состояния природы своей местности и прогнозирование возможного его изменения
Острошицкий городок В 24-х километрах от Минска, по дороге на Логойск, на берегу небольшой лесной речушки Усяжа раскинулось древнее поселение, в.. Поскольку он не ограничивался только оборонительными функциями, а служил.. Часть помещений деревянного дворца имела расписные стены, в комнатах были красивые печи, обложенные плиткой зеленого..

Направление и формы международного сотрудничества в области охраны природы
Оно стало более интенсивным как по линии прямого политического сотрудничества государств, так и по линии экономического, культурного и.. Это проявилось в том, что в многочисленных международно-правовых актах.. Международное сотрудничество Российской Федерации в области охраны окружающей среды развивается в рамках международных..

Вода в природе и жизни человека
Даже о капле воды написано множество страниц.А ученые по сей день, как и сотни лет назад, не могут дать точного ответа на, казалось бы, несложный.. Ты наполняешь нас невыразимой радостью… Ты – самое большое богатство на свете.. Вспомните ключевые понятия: круговорот воды, водоснабжение, сброс сточных вод. Задание II. Какие водоемы относятся к..

Правовая природа статуса арбитражных управляющих в законодательстве о несостоятельности и проблема правосубъектности юридических лиц
Объем правомочий арбитражного управляющего, а также цель его деятельности зависит от конкретной процедуры банкротства. Согласно Федеральному закону.. Правовое положение временного управляющего Процедура наблюдения - новелла в.. Таким образом, существующая ныне процедура наблюдения время призвана преодолеть вышеназванные проблемы: в рамках этой..

0.053

Введение

Предмет рентгенографии - решение основной задачи структурного анализа при помощи рассеяния (дифракции) рентгеновского излучения. Основная задача структурного анализа - определить неизвестную функцию микрораспределения вещественного объекта (кристалла, аморфного тела, жидкости, газа). Явление рассеяния производит Фурье-анализ функции микрораспределения. При помощи обратной операции - фурье-синтеза можно восстановить искомую функцию микрораспределения. С помощью структурного анализа можно определять:

а) периодическую атомную структуру кристалла;

б) дефекты (динамические и статические) реальных кристаллов;

в) ближний порядок в аморфных телах и жидкостях;

г) структуру газовых молекул;

д) фазовый состав вещества.

Целью работы является изучение экспериментальных и теоретических методов рентгеноструктурного анализа и их применение для определения параметров кристаллических решеток висмутосодержащих перовскитов. Основные задачи, которые решались в ходе выполнения работы таковы: литературный обзор по теме исследования, изучение основ методов рентгеноструктурного анализа, поиск и изучение программных средств для теоретических расчетов, обработка экспериментальных рентгенограмм Nd x Bi 1-x FeO 3 теоретический расчет рентгенограмм, построение элементарных ячеек и уточнение их параметров.

Природа рентгеновских лучей

Рентгеновские лучи - это электромагнитные волны, обладающие сравнительно короткой длиной волны от 10 -4 до 10 2 A. Коэффициент преломления рентгеновских лучей мало отличается от единицы. Так же, как и световые лучи, рентгеновские лучи могут быть линейно-поляризованными. Сплошной спектр рентгеновских лучей возникает при резком торможении падающих на анод электронов. При торможении электрона его кинетическая энергия E=eU, где e-заряд электрона, а U - напряжение - может полностью перейти в энергию одного фотона. При этом или, откуда

Характеристический спектр рентгеновских лучей возникает при повышении ускоряющего напряжения на трубке. При некотором, определённом для каждого материала напряжения на фоне непрерывного спектра появляются максимумы линейного спектра, который является характеристикой материала анода. Характеристический спектр содержит линии нескольких серий. Для тяжёлых элементов установлено наличие K-,L-,M-,N-,O- серий. Излучение каждой серии появляется в спектре только при достижении определенного значения напряжения, называемого потенциалом возбуждения. Появление линий характеристического спектра обусловлено переходами электронов на внутренние оболочки атомов. Так переход электронов с L на K оболочку приводит к появлению K б1 и K б2 линий, а переход с M на K - K в -линий.

Кристаллическая структура и дифракция

Кристалл - дискретная трехмерная периодическая пространственная система частиц. Макроскопически это проявляется в однородности кристалла и его способности к самоогранке плоскими гранями со строго постоянными двугранными углами. Микроскопически кристалл может быть описан как кристаллическая решетка, т.е. правильно периодически повторяющаяся система точек (центров тяжести частиц, слагающих кристалл), описываемая тремя некомпланарными осевыми трансляциями и тремя осевыми углами (рис.1).

Рис. 1

Различая равные и неравные по абсолютной величине трансляции, равные, неравные, прямые непрямые осевые углы, можно распределить все кристаллические решетки по семи кристаллическим системам (сингониям) следующим образом:

Триклиннаяa?b?cб?в?г?90 0

Моноклиннаяa?b?cб=г= 90 0 в?90 0

Ромбическаяa?b?cб=в=г= 90 0

Тригональнаяa=b=сб=в=г? 90 0

Тетрагональнаяa=b?сб=в=г= 90 0

Гексагональнаяa=b?сб=в=90 0 г= 120 0

Кубическаяa=b=сб=в=г= 90 0

Однако если учесть трансляционную симметрию, то возникают 14 трансляционных групп, каждая из которых образует решетку Бравэ.

Решетка Бравэ - бесконечная система точек, образующаяся трансляционным повторением одной точки. Любая структура кристалла может быть представлена одной из 14 решеток Бравэ. При малых скоростях зарождения и роста возникают крупные одиночные монокристаллы. Пример: минералы. При высоких скоростях образуется поликристаллический конгломерат. Пример: металлы и сплавы. Дальний порядок, присущий кристаллам, исчезает при переходе к аморфным телам и жидкостям, в которых имеется лишь ближний порядок в расположении частиц.

Экспериментальное исследование расположения атомов в кристаллах стало возможно лишь после открытия Рентгеном в 1895 рентгеновского излучения. Чтобы проверить, является ли это излучение действительно одним из видов электромагнитного излучения, Лауэ в 1912 посоветовал Фридриху и Книппингу пропустить рентгеновский пучок через кристалл и посмотреть, возникнет ли дифракционная картина. Опыт дал положительный результат. В основе опыта лежала аналогия с хорошо известным явлением дифракции в обычной оптике. Когда пучок света проходит через ряд малых отверстий, отстоящих друг от друга на расстояния, сравнимые с длиной световой волны, на экране наблюдается интерференционная (или, что в данном случае то же, дифракционная) картина из чередующихся светлых и темных областей. Точно так же, когда рентгеновские лучи, длина волны которых сравнима с расстояниями между атомами кристалла, рассеиваются на этих атомах, на фотопластинке возникает дифракционная картина.

Суть явления дифракции поясняется на рис. 2, где изображены плоские волны, падающие на ряд рассеивающих центров. Под действием падающего пучка каждый такой центр испускает сферические волны; эти волны интерферируют друг с другом, что приводит к образованию волновых фронтов, распространяющихся не только в направлении первоначального падающего пучка, но и в некоторых других направлениях.

Рис.2

Так называемая картина дифракции Лауэ (лауэграмма), полученная при прохождении пучка рентгеновского излучения сквозь тонкую кристаллическую пластинку минерала берилла, представлена на рис. 3.

Рис. 3

Картина дифракции показывает наличие вращательной оси симметрии 6-го порядка, что характерно для гексагональной кристаллической структуры. Таким образом, эта картина несет важную информацию о структуре кристалла, на котором происходит дифракция, что и было, в частности, предметом изысканий У. Брэгга и его сына У. Брэгга.

На основе явления дифракции рентгеновского излучения отец и сын Брэгги создали необычайно ценный экспериментальный метод рентгеноструктурного анализа кристаллов. Их работы знаменуют собой начало развития основ современного рентгеноструктурного анализа. Сложное автоматизированное оборудование стало теперь обычным в лабораториях по физике твердого тела. Благодаря рентгеновским установкам и компьютерам определение расположения атомов даже в сложном кристалле стало почти рутинным делом.

Преимущество рентгеноструктурного анализа в его высокой избирательности. Если монохроматический пучок рентгеновского излучения падает в произвольном направлении на монокристалл, можно наблюдать выходящий (но не дифрагированный) пучок в том же направлении. Дифрагированные пучки возникают лишь при нескольких строго определенных (дискретных) углах падения относительно кристаллографических осей. Это условие лежит в основе метода вращения кристалла, в котором допускается вращение монокристалла относительно определенной оси, причем точно определяются те направления, для которых наблюдается дифракция.

В других экспериментах могут использоваться порошкообразные кристаллические образцы и монохроматический пучок; - такой метод носит название Дебая - Шеррера. В этом случае имеется непрерывный спектр ориентаций отдельных кристаллитов, но достаточно интенсивные дифрагированные пучки дают лишь кристаллиты с определенной ориентацией. Порошковый метод не требует выращивания крупных монокристаллов, в чем и состоит его преимущество перед методами Лауэ и вращения кристалла. В методе Лауэ используются монокристалл и пучок рентгеновского излучения, обладающий непрерывным спектром, так что кристалл как бы сам выбирает подходящие длины волн для образования дифракционных картин.

Рентгеновское излучение - это электромагнитные волны, электрические поля которых взаимодействуют с заряженными частицами, а именно с электронами и атомами твердого тела. Поскольку масса электронов значительно меньше массы ядра, рентгеновское излучение эффективно рассеивается только электронами. Таким образом, рентгенограмма дает информацию о распределении электронов. Зная направления, в которых дифрагировало излучение, можно определить тип симметрии кристалла или кристаллический класс (кубический, тетрагональный и т.п.), а также длины сторон элементарной ячейки. По относительной интенсивности дифракционных максимумов можно определить положение атомов в элементарной ячейке.

По существу дифракционная картина представляет собой математически преобразованную картину распределения электронов в кристалле - ее так называемый фурье-образ. Следовательно, она несет информацию и о структуре химических связей между атомами. Распределение интенсивности в одном дифракционном максимуме дает информацию о дефектах решетки, механических напряжениях и других особенностях кристаллической структуры.

Хотя рентгеноструктурный анализ является старейшим методом изучения твердых тел на атомном уровне, он продолжает развиваться и совершенствоваться. Одно из таких усовершенствований состоит в применении электронных ускорителей в качестве мощных источников рентгеновского излучения - синхротронного излучения. Синхротрон - это ускоритель, который обычно используется в ядерной физике для разгона электронов до очень высоких энергий. Электроны создают электромагнитное излучение в диапазоне от ультрафиолетового до рентгеновского излучения. В сочетании разработанными твердотельными детекторами частиц эти новые источники смогут, как ожидается, дать много новой детальной информации о твердых телах.

В исследованиях в области физики твердого тела используется дифракция не только рентгеновского излучения, но и электронов и нейтронов. Возможность дифракции электронов и нейтронов основана на том, что частица, движущаяся со скоростью v, ведет себя как волна с длиной волны де Бройля л = h/mv, где h - постоянная Планка, m - масса частицы. Поскольку электроны заряжены, они интенсивно взаимодействуют с электронами и ядрами твердого тела. Поэтому, в отличие от рентгеновского излучения, они проникают лишь в тонкий поверхностный слой твердого тела. Но как раз это ограничение делает их весьма подходящими для изучения именно поверхностных свойств твердого тела. Нейтроны были открыты в 1932. Четыре года спустя их волновая природа была подтверждена дифракционными экспериментами. Использование нейтронов в качестве средства исследования твердых тел стало возможным после создания ядерных реакторов, в которых, начиная примерно с 1950, создавались плотности потока нейтронов порядка 10 12 нейтрон/см 2 ·с. Современные реакторы обеспечивают потоки, в тысячи раз более интенсивные. Нейтроны, будучи нейтральными частицами, взаимодействуют только с ядрами твердого тела (по крайней мере, в немагнитных материалах). Это свойство существенно по ряду причин. Поскольку ядра чрезвычайно малы по сравнению с размерами атома, а взаимодействие между ядрами и падающими нейтронами является короткодействующим, нейтронный пучок обладает большой проникающей способностью и может быть использован для исследования кристаллов толщиной до нескольких сантиметров. Кроме того, нейтроны интенсивно рассеиваются ядрами как тяжелых, так и легких элементов. В противоположность этому рентгеновское излучение рассеивается электронами, а потому для него рассеивающая способность атомов увеличивается с возрастанием числа электронов, т.е. атомного номера элемента. Следовательно, положение атомов легких элементов в кристалле можно гораздо точнее определять методом нейтронной, а не рентгеновской дифракции.

Лучший на свете оптик - Природа

Вскоре после физики начали склоняться к мысли, что рентгеновские лучи очень похожи по своим свойствам на обычные оптические лучи, только у них длина волны меньше. Если длина волны зеленого света составляет 0,55 микрона, то длина волны рентгеновских лучей, видимо, в несколько тысяч раз меньше!

Чтобы доказать эти теоретические прогнозы, необходимо подтвердить, что лучи Рентгена могут преломляться, огибать препятствия, взаимодействовать друг с другом, как это делают обычные оптические лучи. Вот если бы удалось с помощью каких-либо удивительных крошечных призм или дифракционных решеток получить спектр рентгеновских лучей!

В 1912 году ученика Рентгена Макса Лауэ озарила идея: дифракционной решеткой для рентгеновских лучей могла бы стать пластина кристаллов. Промежутки между атомами, образующими кристалл, сравнимы с предполагаемой длиной волны рентгеновских лучей. Атомы в кристалле расположены упорядоченно, образуя стройные шеренги и колонны. Ряды атомов чередуются с той же регулярностью, что и штрихи на стекле в дифракционной решетке. Сама Природа создала оптические приборы для рентгеновских лучей!

Разнообразны по форме и окраске природные и искусственные кристаллы, среди которых выделяются красные стержни рубина, выращенного в лаборатории.

В экспериментальной проверке этой удачной идеи Максу Лауэ помогали Вальтер Фридрих и Пауль Книппинг. Используя разрядную трубку и несколько свинцовых экранов с маленькими отверстиями, ученые получили узкий пучок рентгеновских лучей и направили его по очереди на кристаллы различных материалов: сульфида цинка, поваренной соли, сульфата никеля. Фотопластинку сначала расположили перед кристаллами, но отраженного потока рентгеновских лучей не обнаружили. Затем поставили фотопластинку за кристаллами, проявили ее и увидели симметричный узор из мелких темных пятен, расположенных вокруг сравнительно большого центрального пятна. По расчетам, сделанным Лауэ, именно такой должна быть картина дифракции, огибания рентгеновскими лучами сложной пространственной решетки, состоящей из многих атомов!

Прошел еще один год, ив 1913 году Г. В. Вульф в России, отец и сын Брэгги в Англии повторили опыты Лауэ и его друзей с одним существенным изменением: они направили рентгеновские лучи на кристаллы под разными углами к их поверхности. Сравнение рентгеновских изображений, полученных при этом на фотопластинках, позволило исследователям точно определить расстояния между атомами в кристаллах.

Так в физику пришли два фундаментальных научных факта: рентгеновские лучи обладают такими же волновыми свойствами, как и световые лучи; с помощью рентгеновских лучей можно исследовать не только внутреннее строение человеческого тела, но и заглянуть в глубь кристаллов.

Определить структуру любого кристалла можно с помощью рентгеновских фотографий.

По рентгеновским снимкам ученые теперь могли легко отличить кристаллы от аморфных тел, обнаружить сдвиги цепочек атомов в глубине непрозрачных для света металлов и полупроводников, определить, какие изменения в структуре кристаллов происходят при сильном нагревании и глубоком охлаждении, при сжатии и растяжении.

Техника XX века не могла бы без рентгеновского анализа получить в свое распоряжение то великолепное созвездие разнообразных материалов, которыми она располагает сегодня.

Благодаря возможности разглядеть то, что происходит внутри твердого тела, исследователи поняли причины многих «странностей» в поведении материалов, которые до тех пор казались необъяснимыми. Пузырьки воздуха в сварном шве, глубинная трещинка в уставшем металле, следы быстрой заряженной частицы в полупроводниковом кристалле стали видны как на ладони.

Здесь, вероятно, уместнее всего вспомнить слова римского поэта Вергилия, которые любил повторять Томас Юнг: «Счастлив тот, кто сумел вещей постигнуть причины…»

Однако надо иметь в виду и то, что, как и у других методов исследований, рентгенодиагностика имеет свои возможности и недостатки. Наряду с рентгеновской картиной, характерной для того или иного патологического процесса или даже патогномонистической, при исследовании встречается почти одинаковое рентгеновское изображение при различных заболеваниях. Так, например, опухоль легких, увеличение бифуркационных лимфатических узлов и закупорка в грудной части пищевода при совпадении по месту с областью бифуркации на экране или рентгенограмме трудно дифференцировать. То же самое получается при пневмонии и диафрагмальной грыже, если не видеть пациента и не обследовать его клинически.

Поэтому любому рентгенологическому исследованию всегда должно предшествовать внимательный сбор анамнестических данных и всестороннее тщательное клиническое исследование. Окончательный диагноз всегда требуется ставить при сопоставлении данных всех методов исследования.

Исходя из всего этого, рентгеновское исследование, как весьма важный метод, не следует ни недооценивать, ни переоценивать.

Настоящий раздел этой книги касается целого ряда общих вопросов рентгенодиагностики, характеризующих методы и возможности рентгенологических исследований, а также рентгеновских аппаратов небольшой мощности, пригодных для исследований собак.

Природа рентгеновских лучей

Лучи, которые сейчас называют рентгеновскими, были открыты 7 ноября 1895 г. физиком В. К. Рентгеном. Официальной те датой открытия этих лучей считается 28 декабря 1895 г., когда Рентген, после изучения открытых им Х-лучей, опубликовал первое сообщение об их свойствах.

Эти Х-лучи стали называть рентгеновскими с 23 января 1896 года, когда В. К. Рентген сделал публичный доклад об Х-лучах на заседании физико-медицинского общества. На этом заседании было единогласно принято решение назвать Х-лучи рентгеновскими.

Природа Рентгеновских лучей оставалась мало исследованной в течение 17 лет со дня их открытия В. К. Рентгеном, хотя вскоре после открытия этих лучей сам ученый и целый ряд других исследователей отмечали сходство их с видимыми лучами.

Сходство подтверждалось прямолинейностью распространения, отсутствием отклонения их в электрическом и магнитном полях. Но, с другой стороны, не удалось обнаружить ни явления преломления призмой, ни отражения от зеркал и целого ряда других свойств, характерных для видимого света, имеющего волновую природу.

И только в 1912 году первоначально нашему соотечественнику знаменитому русскому физику А. И. Лебедеву, а затем немецкому физику Лауэ удалось доказать, что рентгеновские лучи имеют ту же природу, что и лучи видимого света, т. е. являются электромагнитными волнами. Таким образом, рентгеновские лучи по своей природе одинаковы с радиоволнами, инфракрасными лучами, лучами видимого света и ультрафиолетовыми лучами.

Разница между этими лучами только в том, что они имеют разную длину волны электромагнитных колебаний. Среди перечисленных выше рентгеновы лучи имеют очень малую длину волны. Поэтому они требовали особых условий производства опыта для выявления преломления или отражения.

Длину волны рентгеновских лучей измеряют очень маленькой единицей, называемой «ангстрем» (1Å=10–8 см, то есть равен сто миллионной доле сантиметра). Практически в диагностических аппаратах получаются лучи с длиной волны 0,1–0,8 Å.

Свойства рентгеновских лучей

Рентгеновские лучи проходят через непрозрачные тела и предметы, такие как, например, бумага, материя, дерево, ткани человеческого и животного организма и даже через определенной толщины металлы. Причем, чем короче длина волны излучения, тем легче они проходят через перечисленные тела и предметы.

В свою очередь, при прохождении этих лучей через тела и предметы с различной плотностью они частично поглощаются. Плотные тела поглощают рентгеновские лучи более интенсивно, чем тела малой плотности.

Рентгеновские лучи обладают способностью возбуждать видимое свечение некоторых химических веществ. Например: кристаллы платино-цианистого бария при попадании на них рентгеновских лучей начинают светиться ярким зеленовато-желтоватым светом. Свечение продолжается только в момент воздействия рентгеновских лучей и сразу же прекращается с прекращением облучения. Платино-цианистый барий, таким образом, от действия рентгеновских лучей флюоресцирует. (Это явление послужило причиной открытия рентгеновских лучей.)

Вольфрамовокислый кальций при освещении рентгеновскими лучами также светится, но уже голубым светом, причем свечение этой соли продолжается некоторое время и после прекращения облучения, т. о. фосфоресцирует.

Свойство вызывать флюоресценцию используется для производства просвечивания при помощи рентгеновых лучей. Свойство же вызывать у некоторых веществ фосфоресценцию используется для производства рентгеновских снимков.

Рентгеновские лучи также обладают способностью действовать на светочувствительный слой фотопластинок и пленок подобно видимому свету, вызывая разложение бромистого серебра. Иными словами, эти лучи обладают фото-химическим действием. Это обстоятельство дает возможность производить при помощи рентгеновских лучей снимки с различных участков тела у человека и животных.

Рентгеновские лучи обладают биологическим действием на организм. Проходя через определенный участок тела, они производят в тканях и клетках соответствующие изменения в зависимости от вида ткани и количества поглощенных ими лучей, т. е. дозы.

Это свойство используется для лечения целого ряда заболеваний человека и животных. При воздействии больших доз рентгеновских лучей в организме получается целый ряд функциональных и морфологических изменений, и возникает специфическое заболевание - лучевая болезнь .

Рентгеновские лучи, кроме того, обладают способностью ионизировать воздух, т. е. расщеплять составные части воздуха на отдельные, электрически заряженные частицы.

В результате этого воздух становится электропроводником. Это свойство используется для определения количества рентгеновских лучей, излучаемых рентгеновской трубкой за единицу времени при помощи специальных приборов - дозиметров.

Знание дозы излучения рентгеновской трубкой важно, когда производится рентгенотерапия. Без знания дозы излучения трубки при соответствующей жесткости нельзя проводить лечение лучами рентгена, так как легко можно вместо улучшения ухудшить весь процесс болезни. Неправильное использование рентгеновских лучей для лечения может погубить здоровые ткани и даже вызвать серьезные нарушения во всем организме.

Способы рентгенологических исследований

а) Просвечивание (рентгеноскопия) . Рентгеновские лучи в ветеринарной практике применяют для изучения и распознавания разных болезней у сельскохозяйственных животных. Этот метод исследования больных животных является вспомогательным средством для установления или уточнения диагноза наряду с другими методами. Поэтому данные рентгенологического исследования всегда необходимо увязывать с данными клинических и других исследований. Только в этом случае мы можем придти к правильному заключению и точному диагнозу. Как указано было выше, существуют два способа рентгенологического исследования: первый способ - просвечивание или рентгеноскопия, второй способ - производство рентгеновских снимков или рентгенография.

Остановимся на вопросе обоснования просвечивания, возможностях этого метода, на достоинствах и недостатках его.

Для того чтобы производить просвечивание невидимыми рентгеновскими лучами и получить видимую теневую картину исследуемого участка тела используют определенные свойства рентгеновских лучей и тканей организма.

1. Способность рентгеновских лучей: а) проникать через ткани организма, и б) вызывать видимое свечение некоторых химических веществ.

2. Способность тканей поглощать рентгеновские лучи в той или иной мере в зависимости от плотности их.