Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!

Wszyscy wiemy, że zdjęcia rentgenowskie są szeroko stosowane w diagnostyce medycznej. Kto z nas nie robił zdjęcia rentgenowskiego? Ale niewiele osób słyszało o wykorzystaniu tego promieniowania przez artystów. Wielu światowej sławy fotografów, oprócz tradycyjnej fotografii, eksperymentowało i eksperymentuje z fotografią rentgenowską. Przykładem są radiogramy kolorów wykonane przez Alberta Richardsa, prezentowane na internetowej wystawie poświęconej historii fotografii luminescencyjnej.

Jakie są inne mniej znane zastosowania promieni rentgenowskich? Odpowiedź znajdziesz w tym artykule.

Wprowadzenie

Promieniowanie zwane obecnie promieniowaniem rentgenowskim zostało odkryte przez niemieckiego fizyka Wilhelma Conrada Roentgena w 1895 roku. To odkrycie i późniejsze badania zmieniły nasz pogląd na świat. Przyczynił się do rozwoju medycyny, mineralogii, materiałoznawstwa i astrofizyki.

Promienie rentgenowskie są rodzajem promieniowania elektromagnetycznego i dlatego mają taką samą naturę jak światło widzialne. Różni się jednak od światła znacznie wyższą energią fotonu i krótszą długością fali.

Wykorzystanie promieni rentgenowskich w medycynie

Wiele zastosowań promieniowania rentgenowskiego wykorzystuje jego szczególną właściwość - promieniowanie rentgenowskie jest przenikliwe. Absorpcja promieniowania podczas przechodzenia przez substancję zależy od składu chemicznego - substancje składające się z atomów o dużej liczbie masowej (na przykład ołów) pochłaniają promieniowanie silniej niż materiały zawierające lekkie atomy (na przykład woda).

W medycynie odkrycie promieni rentgenowskich zrewolucjonizowało diagnostykę. Po raz pierwszy lekarz mógł zobaczyć wewnętrzną strukturę ludzkiego ciała, nie uszkadzając go. Zdjęcia rentgenowskie wykonuje się poprzez naświetlanie wybranej części ciała wiązką promieniowania, która następnie przyciemnia kliszę. Film rentgenowski pokazuje różnice w odcieniach niektórych tkanek i narządów. Tkanki miękkie, które zawierają głównie wodę, są bardziej przezroczyste dla promieniowania niż kości, które zawierają więcej wapnia.

Należy jednak pamiętać, że chociaż zdjęcia rentgenowskie są doskonałym narzędziem diagnostycznym, to w przypadku przedawkowania mogą być również niebezpieczne dla zdrowia. Dzieje się tak, ponieważ promieniowanie rentgenowskie jest promieniowaniem jonizującym. Fotony promieniowania mogą odrywać elektrony od atomów, które przechodząc przez substancję jonizują inne atomy. Z tego powodu promieniowanie rentgenowskie jest szkodliwe – jonizacja niszczy komórki i tkanki organizmów.

Więc czy powinniśmy bać się prześwietlenia? Jeśli badanie zleci lekarz, możemy być pewni jego bezpieczeństwa.Produkowany jest coraz bezpieczniejszy sprzęt rentgenowski, który wymaga coraz mniejszych dawek promieniowania. Na przykład podczas prześwietlenia klatki piersiowej otrzymujemy dawkę promieniowania odpowiadającą 1/120 rocznej dawki otrzymywanej ze źródeł naturalnych. To odpowiednik trzech dni przebywania na świeżym powietrzu.

Ostatnio opracowano dokładniejszą metodę diagnostyczną wykorzystującą promieniowanie rentgenowskie – tomografię komputerową. Pozwala to zobaczyć wnętrze badanego ludzkiego ciała w przekrojach.

Uproszczony schemat tomografu komputerowego przedstawiono na ryc. 1. Pacjent jest otoczony pierścieniem detektorów promieniowania rentgenowskiego. Liczba detektorów może sięgać kilku tysięcy.

Ryż. 1. Uproszczony schemat tomografu komputerowego

Wewnątrz stałego systemu detektorów lampa rentgenowska porusza się po okręgu, emitując promienie rentgenowskie, które są rejestrowane przez detektory umieszczone po przeciwnej stronie.Promieniowanie pochłonięte przez narządy wewnętrzne pacjenta tworzy serię obrazów widzianych pod różnymi kątami. Zarejestrowana seria zdjęć rentgenowskich jest przetwarzana za pomocą programu komputerowego, który dokonuje przestrzennej rekonstrukcji elementów pochłaniających promieniowanie, czyli narządów wewnętrznych pacjenta. na ryc. 2 przedstawia wygląd tomografu oraz przykład obrazu zrekonstruowanego za pomocą tomografu komputerowego.

Ryż. 2. Po lewej - tomograf komputerowy. Po prawej - obrazy uzyskane za pomocą tomografu komputerowego

W medycynie promieniowanie rentgenowskie wykorzystuje się również w terapii nowotworów. Promieniowanie jonizujące niszczy komórki nowotworowe skuteczniej niż normalne komórki. Po serii naświetlań guz kurczy się i znika. Oczywiście radioterapia wymaga dokładnej lokalizacji guza i zaplanowania dawki promieniowania. W tym celu przydatne jest użycie tomografii komputerowej (ryc.2 - po prawej).

Zastosowania rentgenowskie na lotniskach

Przenikliwa moc promieni rentgenowskich jest wykorzystywana nie tylko w medycynie. Lotniska są wyposażone w aparaty rentgenowskie do kontroli bagażu. Ruchomy pas przesuwa bagaż przed źródłem promieniowania rentgenowskiego. Po prześwietleniu walizki, promienie rentgenowskie są wysyłane do detektorów. Obraz zawartości walizki jest wyświetlany na ekranie komputera do obserwacji przez pracowników lotniska (ryc. 3.). W ten sposób mogą zapobiec wnoszeniu niebezpiecznych przedmiotów na pokład samolotu.

Ryż. 3. Po lewej - kontrola bagażu na lotnisku w Berlinie. Po prawej - prześwietlenie zawartości plecaka

Wykorzystanie promieni rentgenowskich w defektoskopii

Promienie rentgenowskie znalazły zastosowanie w wykrywaniu defektów. Defektoskopia rentgenowska to nieniszczące badanie metali w celu wykrycia wewnętrznych wad materiałowych, takich jak pęknięcia lub pęcherzyki.Na przykład promieniowanie jest wykorzystywane do kontrolowania spawania rur stosowanych w konstrukcjach stalowych, gdzie ważna jest wytrzymałość.

Prześwietlenia rentgenowskie sprawdzają szczelność i jednorodność rury. Badana rura jest owinięta kliszą fotograficzną, a wewnątrz umieszczone jest źródło promieniowania rentgenowskiego. Jeśli na filmie pojawi się ciemniejszy odcień, oznacza to, że miejsce stało się cieńsze i może przeciekać. Podobną zasadę stosuje się do badania połączeń w konstrukcjach budowlanych, zwłaszcza w mostach, gdzie występują obciążenia dynamiczne.

Zastosowania promieniowania rentgenowskiego w chemii i krystalografii

Promienie rentgenowskie są wykorzystywane w badaniach naukowych w chemii i krystalografii. Metoda ta opiera się na rejestracji obrazów dyfrakcyjnych promieni rentgenowskich przechodzących przez kryształ. Pozwala określić położenie i odległość cząsteczek względem siebie w sieci krystalicznej, określić położenie poszczególnych atomów, a także kąty i długość wiązań między atomami.

Warto wspomnieć również o metodzie określania składu chemicznego materiałów za pomocą fluorescencji rentgenowskiej. Promienie rentgenowskie są wytwarzane przez hamowanie przyspieszonych elektronów w anodzie lampy rentgenowskiej. Oprócz widma ciągłego emitowane jest widmo liniowe, które jest charakterystyczne dla atomów danego pierwiastka. Po umieszczeniu badanego materiału na anodzie tuby uzyskuje się linie widmowe, które umożliwiają identyfikację atomów tworzących substancję.

Zastosowanie promieniowania rentgenowskiego w astronomii

Promienie rentgenowskie są również wykorzystywane do badania wszechświata. Są one jednak pochłaniane przez atmosferę ziemską, co jest dla nas dobre, ponieważ atmosfera chroni nas przed ich szkodliwym działaniem. Jednak promieniowanie rentgenowskie z odległych gwiazd i innych obiektów niesie informacje o tych obiektach, których nie można uzyskać w żaden inny sposób.

Zanim obserwacje astronomiczne można było prowadzić tylko z powierzchni Ziemi, przy użyciu światła widzialnego, które nie jest uwięzione w atmosferze, wszechświat wydawał się niezmienny i statyczny, wypełniony gwiazdami i planetami, niezmienny w czasie .Najjaśniejszymi obiektami były Słońce, planety i pobliskie gwiazdy.

Rozwój technologii satelitarnej i eksploracja kosmosu za pomocą detektorów umieszczonych na satelitach, poza ziemską atmosferą, całkowicie zniszczyła ten spokojny obraz. Strumienie ultraszybkich cząstek wyrzucanych z jąder galaktycznych, kwazary, których jasność jest równa lub większa od jasności naszej własnej Galaktyki, czarne dziury, do których wpada materia, którym towarzyszy wysokoenergetyczne promieniowanie i inne dynamiczne procesy w Wszechświat „powstał”.

Dla porównania: kwazar to rodzaj aktywnej galaktyki, źródło ciągłego promieniowania elektromagnetycznego o dużej mocy.

Jednym z teleskopów satelitarnych jest Obserwatorium Rentgenowskie Chandra, wystrzelone w 1999 roku i nazwane na cześć indyjskiego astrofizyka Subramanyana Chandrasekhara. Satelita ten służy do badania różnorodnych obiektów astronomicznych – od najodleglejszych galaktyk, gwiazd i ciał Układu Słonecznego – w zakresie promieniowania rentgenowskiego o energii 0,09 – 10,0 keV.

Chandra X-Ray Observatory nadal dostarcza niesamowitych nowych zdjęć. Po lewej stronie Rys. Na rycinie 4 widzimy obraz zderzenia dwóch gromad galaktyk oddalonych o 380 milionów lat świetlnych od Ziemi w 2019 roku, na który nałożone są zdjęcia rentgenowskie i widzialne. Dla porównania zdjęcie wykonane w świetle widzialnym pokazano po prawej stronie. Gdybyśmy tylko mieli to zdjęcie, nigdy byśmy nie wiedzieli o falach uderzeniowych wywołanych kolizją, przechodzących przez międzygwiazdowy gaz i pył, które podnoszą temperaturę i powodują, że gorący gaz emituje promieniowanie rentgenowskie.

Ryż. 4. Zderzenie dwóch gromad galaktyk, widoczne tylko w świetle widzialnym (po prawej) oraz w zakresie rentgenowskim i widzialnym (po lewej). Niebieski oznacza niższe temperatury, a czerwony oznacza wyższe temperatury.

Innym przykładem pozyskiwania nowych informacji jest zdjęcie Drogi Mlecznej, czyli naszej Galaktyki, sfotografowane w zakresie światła widzialnego i rentgenowskiego (ryc. 5.). Zdjęcie rentgenowskie pokazuje silne źródła promieniowania, które nie są widoczne w świetle widzialnym.

Ryż. 5. Zdjęcie Drogi Mlecznej sfotografowane w zakresie światła widzialnego (góra) i rentgenowskie (dół).

Referencje

    Wyman, Thomas (2005). „Fernando Sanford i odkrycie promieni rentgenowskich”. „Odcisk” od Associates of the Stanford University Libraries: 5-15.
  1. Hrabak, M.; Padovan, RS; Kralik, M.; Ozretic D.; Potocki, K. (lipiec 2008). „Nikola Tesla i odkrycie promieni rentgenowskich”
  2. Bushberg, Jerrold T.; Seibert, J. Anthony; Leidholdt, Edwin M.; Boone, John M. (2002). Podstawy fizyki obrazowania medycznego . Lippincott Williams i Wilkins.

Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!

Kategoria:

Budynek