Вопрос 32. Устройство и принцип работы рентгеновской трубки. Тормозное рентгеновское излучение.

Эмиссионная, или накальная, характеристика устанавливает зависимость между током накала и анодным током. Электронная эмиссия на катоде проявляется при токе накала в 2,8—3 А и относительно медленно нарастает по мере нагревания нити накала. Начиная с 4 А отмечается чрезвычайно резкое возрастание анодного тока до максимальных его величин. Отсюда делается важный в практическом отношении вывод — регулировку накала трубки следует производить плавно, во избежание ее перегрузки и искажения рабочего режима.  Анодная (вольт-амперная) характеристика показывает зависимость анодного тока трубки от величины приложенного к ней высокого напряжения при неизменном накале. При определенном (для данного тока накала) напряжении все электроны переносятся от катода к аноду и величина анодного тока становится постоянной, не зависящей от изменения высокого напряжения. Такое состояние получило название режима насыщения.  Для увеличения в этом случае анодного тока необходимо увеличить ток в цепи накала. Режим насыщения обеспечивает электронам быструю скорость, необходимую для генерирования рентгеновского излучения на аноде.  Электрическая (мощностная) характеристика устанавливает зависимость между мощностью трубки и длительностью нагрузки.  Мощность рентгеновской трубки (Р) равняется произведению максимального напряжения (V) в киловольтах на величину анодного тока (I) в миллиамперах и выражается в киловаттах: Р = V * I.

Тормозное рентгеновское излучение возникает при торможении электронов, движущихся с большой скоростью, электрическими полями атомов анода. Условия торможения отдельных электронов не одинаковы. В результате в энергию рентгеновского излучения переходят различные части их кинетической энергии.

Вопрос 33. Использование ренгеновских лучей в медицине.

В медицине рентгеновское излучение используют для получения четкого снимка костей и внутренних органов. Пациент располагается на пути прохождения рентгеновского луча, т. е. между рентгеновской трубкой и пленкой в светонепроницаемой оболочке. Внутренние органы с большой плотностью и кости поглощают рентгеновское излучение, и, следовательно, на пленке возникает их изображение. Можно получить снимки и органов с меньшей плотностью, если заполнить их контрастным веществом, поглощающим рентгеновское излучение, например химическими соединениями бария.

Рентгеновские лучи должны быть хорошо сфокусированными и поступать из точечного источника, иначе изображение получится размытым. Поверхность анода разворачивается под углом 70° к направлению потока электронов, так что эффективная зона, из которой исходят лучи, сводится к минимуму по отношению к площади падения электронов.

Кроме того, трубка покрывается толстым слоем свинца, чтобы рентгеновские лучи не приносили вред обслуживающему персоналу. Для прохождения лучей строго через исследуемый орган пациента используются их ограничители.

Рентгеновское излучение фильтруется металлической пластиной, располагающейся между лучом и пациентом. В результате до пациента доходит низкоэнергетическое излучение. Низкоэнергетические фотоны могут быть поглощены тканями с низкой плотностью, понижая риск нежелательного воздействия.

Между пациентом и пленкой помещают коллимирующую решетку, состоящую из толстой свинцовой пластины с многочисленными узкими отверстиями, расположенными параллельно. Рентгеновское излучение, рассеиваемое пациентом, не проходит через решетку, не достигает пленки и не засвечивает темные области последней.

Вопрсо 34. Радиоактивность. виды радиоактивного распада. Закон радиоактивного распада.

Проводя измерение числа распадающихся атомов, учёные установили закон радиоактивного распада. Процесс распада атомов радиоактивных элементов происходит не со всеми атомами одновременно. Каждую секунду из общего числа атомов распадается только определённая часть их. Чем менее устойчивы атомы, тем большая доля их распадается за одинаковые промежутки времени. Каждый радиоактивный атом рано или поздно претерпевает превращение в более устойчивый атом.

Количество таких элементов, как уран и торий, практически не изменяется в течение многих лет. Это — долгоживущие элементы. Есть и такие радиоактивные элементы, как, например, торий-С, который существует тысячную долю секунды. Это — короткоживущие элементы.

Число атомов, распадающихся каждую секунду, зависит от начального количества атомов. Чем больше имеется атомов, тем больше их и распадается. Каждую секунду распадается одинаковая доля атомов данного радиоактивного элемента. Доля атомов, распадающихся каждую секунду, зависит от устойчивости ядер и называется радиоактивной постоянной. У короткоживущих элементов радиоактивные постоянные много больше, чем у долгоживущих. Поэтому для характеристики устойчивости радиоактивного элемента принято пользоваться величиной, называемой периодом полураспада. Период полураспада — это промежуток времени, в течение которого распадается половина начального количества атомов.

Радиоактивность  самопроизвольное превращение неустойчивого изотопа химического элемента в другой изотоп (обычно — изотоп другого элемента). Сущность явления Р. состоит в самопроизвольном изменении состава атомного ядра, находящегося в основном состоянии либо в возбуждённом долгоживущем состоянии. 

Виды

1) Альфа распад, при котором исходное ядро испускает α частицу, которая по своему составу соответствует ядру гелия. При таком виде распада исходное ядро превращается в ядро нового элемента с зарядовым числом Z на 2 единицы меньше (то есть смещается в таблице Менделеева на два места влево) и массовым числом на 4 единицы меньше по сравнению с исходным.

2) Бета‑распад, при котором испускается электрон (b‑‑распад) или позитрон (b+‑распад). При b‑‑распаде один из нейтронов ядра превращается в протон, а  при  b+‑распаде один из протонов превращается в нейтрон, и массовое число у вновь возникшего ядра не отличается от исходного. Однако при b‑‑распаде получаемый в результате химический элемент смещается от исходного положения в таблице Менделеева на одну клетку правее, а приb+‑распаде – на одну клетку левее.