Механизм возникновения рентгеновых лучей и их основные свойства - Основы ветеринарной рентгенологии

Рентгеновы лучи представляют собой один из видов лучистой энергии - коротковолновые электромагнитные колебания. От других видов волн (световых, радиоволн, инфракрасных, ультрафиолетовых) они отличаются малой длиной - от 0,3 до 150 нм (1 нм = 1*10-9 м) или 0,03-15 А /ангстрем/ (1А = 1. 1010 м), уступая только длине гамма-лучей радиоактивных элементов (0,1-0,3 нм). В современных диагностических аппаратах получают рентгеновы лучи с длиной волны 1-8 нм (0,1-0,8 А).

Генератором рентгеновских лучей служат специальные электровакуумные приборы, называемые рентгеновскими трубками. Они подазделяются по своему назначению на диагностические, терапевтические, трубки для рентгено - структурного анализа, для просвечивания материалов. Рентгеновские трубки состоят из двух электродов, заключенных в стеклянный сосуд, в котором создан технически достижимый вакуум (10 мм. рт. ст.). Электрод, на который подается отрицательный заряд и который служит источником электронов называется катодом. Он выполнен из вольфрама и имеет вид спирали, при накаливании которой происходит выход электронов (электронная эмиссия). Накаливание спирали производится током невысокого напряжения, порядка 6-15 В, благодаря чему кинетическая энергия вышедших электронов небольшая и они не разлетаются, а образуют возле электрода электронное облако. Этому способствует и экранирование катода.

Анод трубки представляет собой массивный металлический стрежень, впаянный с противоположной от катода стороны баллона. На нем имеется прямоугольная тугоплавкая вольфрамовая пластина - зеркало анода. При работе трубки зеркало сильно нагревается, поэтому имеются специальные приспособления для охлаждения анода. С этой же целью разработаны трубки с вращающимся анодом. Благодаря вращению место, на которое падают электроны, постоянно изменяется и успевает охладиться.

При подведении к полюсам трубки тока высокого напряжения (40 - 125 кВ) от повышающего трансформатора, на катод подается отрицательный заряд, а на анод - положительный. При этом электроны, имеющие отрицательный заряд отталкиваются от катода и устремляются к аноду, имеющему противоположный заряд. Они развивают скорость порядка 200 тыс. км/с и бомбардируют анод, проникая в который резко тормозятся. При этом они вызывают ионизацию и возбуждение атомов вещества анода, а часть кинетической энергии электронов, приобретенная при их прохождении в электрическом поле, превращается в электро-магнитный импульс или в рентгеновское излучение. Следует отметить, что состояние ионизации и возбуждения нестабильное, кратковременное и атомы быстро возвращаются в исходное стабильное состояние отдавая приобретенную энергию в виде тепла. Доказано, что до 99% энергии электоро - нов превращается в трубке в тепло и только 1% - в рентгеновское излучение.

Основные свойства рентгеновых лучей.

    1. Способны прямолинейно проходить через тела, непроницаемые для лучей видимого света. Связано это с тем, что длины волн рентгеновского излучения меньше размеров атомов и меньше расстояния между ними. Степень проницаемости (прозрачности) вещества для рентгеновых лучей определяется их длиной волны, атомным весом вещества, его плотностью и толщиной. 2. Рентгеновы лучи в пространстве распространяются прямолинейно, приблизительно со скоростью света - 300 тыс. км/секунду. 3. Способны вызывать свечение - люминесценцию, - некоторых веществ. Если свечение происходит в момент действия рентгеновых лучей, то такое явление называется флюоресценцией, а если свечение продолжается некоторое время после действия лучей - явление фосфоресценции. Это свойство используется в основном при рентгеноскопии. 4. Обладают фотохимическим действием вследствие способности разлагать соли серебра, аналогично действию видимого света. После соответствующей обработки фотоматериала на темном фоне получается более светлое изображение мягких и еще более светлое изображение плотных тканей. 5. Проходя через воздух способны вызывать расщепление молекул на ионы и электроны, делая воздух проводником электрического тока. Степень ионизации воздуха пропорциональна количеству поглощенных рентгеновых лучей. На этом свойстве лучей основывается принцип измерения экспозиционной дозы излучения. 6. Обладают выраженным биологическим действием. Проходя через ткани и задерживаясь в них рентгеновские лучи вызывают изменения в зависимости от поглощенной дозы. Малые дозы стимулируют обменные процессы, большие действуют угнетающе на жизнедеятельность клеток, вызывая в них функциональные и морфологические нарушения. Это свойство лучей используют в терапевтических целях. Эта же способность рентгеновых лучей воздействовать на живой организм заставляет применять различные меры защиты, когда такое воздействие нежелательно. Защита осуществляется применением материалов, поглощающих лучи в большой степени.

Жесткость или длина волны рентгеновского излучения, зависит от величины напряжения (т. е. разности потенциалов), подаваемого к полюсам рентгеновской трубки. При подведении к рентгеновской трубке небольшого напряжения в пределах 20-40 кВ будут образовываться лучи с большей длиной волны. Эти лучи имеют малую проникающую способность, поглощаются кожей и называются мягкими. При подведении тока высокого напряжения порядка 70-120 кВ длина волны рентгеновых лучей будет малой и они будут обладать высокой проницаемостью. Такие лучи называют жесткими. Жесткость рентгеновых лучей измеряется в киловольтах (кВ).

Интенсивность излучения характеризует количественную сторону рентгеновского излучения. Она зависит от степени накала спирали рентгеновской трубки. Чем выше накал, тем больше эмиссия электронов и большее их количество вылетает в единицу времени.

Похожие статьи




Механизм возникновения рентгеновых лучей и их основные свойства - Основы ветеринарной рентгенологии

Предыдущая | Следующая