Презентація на тему:
Рентгенівські хвилі

Рентгенівське випромінювання - електромагнітні хвилі, енергія фотонів яких лежить на енергетичній шкалі між ультрафіолетовим випромінюванням і гамма-випромінюванням, що відповідає довжинам хвиль від 10-14 до 10-8 м.

Відкриття рентгенівського випромінювання приписується Вільгельму Конраду Рентгену. Він був першим, хто опублікував статтю про рентгенівські промені, які він назвав ікс-променями (x-ray). Стаття Рентгена під назвою «Про новий тип променів» була опублікована 28-го грудня 1895года в журналі Вюрцбургского фізико-медичного товариства. Вважається, однак, доведеним, що рентгенівські промені були вже отримані до цього. Катодолучевая трубка, яку Рентген використовував у своїх експериментах, була розроблена Й.Хітторфом і В.Круксом. При роботі цієї трубки виникають рентгенівські промені. Це було показано в експериментах Крукса і з 1892 року в експериментах Генріха Герца і його учня Філліпа Ленарда через почорніння фотопластинок. Однак ніхто з них не усвідомив значення зробленого ними відкриття і не опублікував своїх результатів. З цієї причини Рентген не знав про зроблені до нього відкриттях і відкрив промені незалежно - при спостереженні флюоресценції, що виникає при роботі катодолучевой трубки. На деяких мовах (включаючи російську та німецьку) ці промені були названі його ім'ям, незважаючи на його сильні заперечення. Рентген займався Х-променями трохи більше року (з 8 листопада 1895 по березень 1897 року) і опублікував про них три статті, в яких було вичерпний опис нових променів, що згодом сотні робіт його послідовників, опублікованих потім протягом 12 років, не могли ні додати, ні змінити нічого суттєвого. Рентген, що втратив інтерес до Х-променів, говорив своїм колегам: «Я вже все написав, не витрачайте даремно час». Свій внесок в популярність Рентгена внесла також знаменита фотографія руки його дружини, яку він опублікував у своїй статті.

За відкриття рентгенівських променів Рентгену в 1901 році була присуджена перша Нобелівська премія по фізиці, причому нобелівський комітет підкреслював практичну важливість його відкриття.

У 1896 році, в Росії, вперше було вжито назву «рентгенівські промені». В інших країнах використовується бажане Рентгеном назву - X-промені. У Росії промені стали називати «рентгенівськими» за ініціативою учня В. К. Рентгена - Абрама Федоровича Йоффе.

Рентгенівські промені виникають при сильному прискоренні заряджених частинок, або при високоенергетичних переходах в електронних оболонках атомів або молекул. Обидва ефекти використовуються в рентгенівських трубках, в яких електрони, випущені катодом, прискорюються під дією різниці електричних потенціалів між анодом і катодом (при цьому рентгенівські промені не испускаются, так як прискорення занадто мало) і вдаряються об анод, де відбувається їх різке гальмування. При цьому випускаються рентгенівські промені і в той же час вибиваються електрони з внутрішніх електронних оболонок атомів анода. Порожні місця в оболонках займаються іншими електронами атома. При цьому випускається рентгенівське випромінювання з характерним для матеріалу анода спектром енергій. В даний час аноди виготовляються головним чином з кераміки, причому та їх частина, куди ударяють електрони, - з молібдену. В процесі прискорення-гальмування лише близько 1% кінетичної енергії електрона йде на рентгенівське випромінювання, 99% енергії перетворюється в тепло. Рентгенівське випромінювання можна отримувати також і на прискорювачах заряджених частинок. Так зване синхротронне випромінювання виникає при відхиленні пучка частинок в магнітному полі, внаслідок чого вони відчувають прискорення в напрямку, перпендикулярному їх руху. Синхротронне випромінювання має суцільний спектр з верхньою межею. При відповідним чином вибраних параметрах (величина магнітного поля і енергія частинок) в спектрі синхротронного випромінювання можна отримати і рентгенівські промені.

Рентгенівське випромінювання є іонізуючим. Воно впливає на тканини живих організмів і може бути причиною променевої хвороби, променевих опіків і злоякісних пухлин. Унаслідок цього при роботі з рентгенівським випромінюванням необхідно дотримувати заходи захисту. Вважається, що поразка прямо пропорційно поглиненої дози випромінювання. Рентгенівське випромінювання є мутогенние фактором.

Рентгенівські промені здатні викликати у деяких речовин світіння (флюоресценцію). Цей ефект використовується в медичній діагностиці при рентгеноскопії (спостереження зображення на флуоресціює екрані) і рентгенівської зйомці (рентгенографії). Медичні фотоплівки, як правило, застосовуються в комбінації з підсилюють екранами, до складу яких входять рентгенолюмінофори, що світяться під дією рентгенівського випромінювання і засвічує світлочутливу фотоемульсію. Метод отримання зображення в натуральну величину називається рентгенографією. При флюорографії зображення виходить в зменшеному масштабі. Люминесцирующих речовин (сццінтіллятор) можна оптично з'єднати з електронним детектором світлового випромінювання (фотоелектронний помножувач, фотодіод і т. п.), отриманий прилад називається сцинтиляційним детектором. Він дозволяє реєструвати окремі фотони і вимірювати їхню енергію, оскільки енергія сцинтиляційне спалаху пропорційна енергії поглиненого фотона.

Рентгенівські промені, також як і звичайне світло, здатні безпосередньо засвічувати фотографічну емульсію. Однак без флюоресцирующего шару для цього потрібно в 30-100 разів більша експозиція (тобто доза). Перевагою цього методу (відомого під назвою безекранная рентгенографія) є велика різкість зображення.

У напівпровідникових детекторах рентгенівські промені виробляють пари електрон-дірка в переході діода, включеного в замикаючому напрямку. При цьому протікає невеликий струм, амплітуда якого пропорційна енергії та інтенсивності падаючого рентгенівського випромінювання. В імпульсному режимі можлива реєстрація окремих рентгенівських фотонів та вимірювання їх енергії. Окремі фотони рентгенівського випромінювання можуть бути також зареєстровані за допомогою газонаповнених детекторів іонізуючого випромінювання (лічильник Гейгера, пропорційна камера тощо).

За допомогою рентгенівських променів можна «просвітити» людське тіло, в результаті чого можна отримати зображення кісток, а в сучасних приладах і внутрішніх органів (див. також рентген). При цьому використовується той факт, що у міститься переважно в кістках елемента кальцію (Z = 20) атомний номер набагато більше, ніж атомні номери елементів, з яких складаються м'які тканини, а саме водню (Z = 1), вуглецю (Z = 6) , азоту (Z = 7), кисню (Z = 8). Крім звичайних приладів, які дають двовимірну проекцію досліджуваного об'єкта, існують комп'ютерні томографи, які дозволяють отримувати об'ємне зображення внутрішніх органів.

Виявлення дефектів у виробах (рейках, зварювальних швах і т. д.)) за допомогою рентгенівського випромінювання називається рентгенівської дефектоскопії. У матеріалознавстві, кристалографії, хімії і біохімії рентгенівські промені використовуються для з'ясування структури речовин на атомному рівні за допомогою дифракційного розсіювання рентгенівського випромінювання (рентгеноструктурний аналіз). Відомим прикладом є визначення структури ДНК.

Крім того, за допомогою рентгенівських променів може бути визначений хімічний склад речовини. В електронно-променевому Мікрозонд (або ж в електронному мікроскопі) аналізоване речовина опромінюється електронами, при цьому атоми іонізуються і випромінюють характеристичне рентгенівське випромінювання. Замість електронів може використовуватися рентгенівське випромінювання. Цей аналітичний метод називається рентгенофлуоресцентного аналізу. В аеропортах активно застосовуються рентгенотелевізійних інтроскопи, що дозволяють переглядати вміст ручної поклажі та багажу з метою візуального виявлення на екрані монітора предметів, що представляють небезпеку.

На Землі електромагнітне випромінювання в рентгенівському діапазоні утворюється в результаті іонізації атомів випромінюванням, яке виникає при радіоактивному розпаді, а також космічним випромінюванням. Радіоактивний розпад також призводить до безпосереднього випромінювання рентгенівських квантів, якщо викликає перебудову електронної оболонки распадающегося атома (наприклад, при електронному захопленні). Рентгенівське випромінювання, яке виникає на інших небесних тілах, не досягає поверхні Землі, т. к. повністю поглинається атмосферою. Воно досліджується супутниковими рентгенівськими телескопами, такими як Чандра і XMM-Ньютон.