§10.1 Спектри рентгенівського випромінювання та його властивості

Рентгенівське випромінювання - це електромагнітні хвилі з довжиною хвилі від 80 до 10 ^-5нм, які займають спектральну область між гамма- і ультрафіолето­вим випромінюванням. У медицині для рентгенодіагностики і рентгенотерапії зас­тосовують рентгенівське випромінювання з довжиною хвиль від 10 до 10 ^-3нм.

Вперше про відкриття променів, які виникали при співударі швидких елект­ронів з речовиною (названих Х-променями) у листопаді 1895 р. повідомив німець­кий фізик Вільям Рентген.

Задовго до перших досліджень Рентгена Х-промені відкрив український фізик світового рівня, родом із містечка Гримайлів на Тернопільщині, Іван Пулюй (1845-1918 рр.). Після завершення навчання у Тернопільській гімназії він закінчив теоло­гічний і філософський факультети Віденського університету, а у 1877 році, захис­тивши в Страсбурзі дисертацію з фізики, здобув науковий ступінь доктора нату­ральної філософії. У 1884 році Міністерство освіти Австрії призначило І.Пулюя професором експериментальної і технічної фізики Німецької вищої технічної школи у Празі, а через п'ять років його обрали ректором цього ж навчального закладу.

За видатні наукові і педагогічні досягнення з фізики та електротехніки у 1906 році І. Пулюй був нагороджений орденом Залізної корони, у 1910 році отри­мав титул радника цісарського двору.

Важко переоцінити роль 1. Пулюя у дослідженні Х-променів. Ще на початку 1895 року І. Пулюй спостерігав дію невидимих променів, проте не поспішав по­відомляти про них науковому світу. Після попереднього повідомлення про відкрит­тя нового виду променів, яке Рентген зробив 28 грудня 1895 року, І. Пулюй 13 лютого і 5 березня 1896 року опублікував дві статті про виникнення та фотогра­фічну дію Х-променів, і лише 9 березня 1896 року та у травні 1897 року з'явилися статті Рентгена, присвячені результатам досліджень властивостей Х-променів. Крім того, І. Пулюю належить першість у відкритті іонізаційної здатності Х-променів, у дослідженні їх просторового розподілу та поясненні механізму виникнення.

Рентгенівські (Х-промені) виникають у трубках Пулюя - скляних балонах, з яких викачаноповітря до тиску 10 ^-6 -10 ^-7 мм рт. ст., і в які впаяні катод К та анод А (рис. 3.25). Останній зроблений з тугоплавкого металу. Спіраль катода розі­грівається електричним струмом від джерел розжарювання и_р і випромінює електрони 4, які, прискорюючись з електричним полем, бомбардують анод, у результаті чого виникає Х-випромінювання 3.

Рисунок 3.25

Інтенсивність Х-випромінювання Ф пропорційна квадратові напруги між анодом і катодом, атомному номеру речовини анода і силі струму:

Ф=ku²zi (10.1)

де k – коефіцієнт пропорційності.

Оскільки рентгенівські промені – це електромагнітні хвилі, то вони мають властивості, які притаманні всім видам хвиль. Але поряд із цим у них є специфічні властивості, яких немає в електромагнітних хвилях інших діапазонів.

На рисунку 3.26 представлена шкала електромагнітних хвиль, а в таблиці 7 умовне розділення електромагнітних коливань на частотні діапазони.

Рентгенівські промені поширюються прямолінійно. Завдяки цій властивості тіньо­ве зображення предметів, яке одержують за допомогою рентгенівських променів, відповідає формі самого предмета

Рисунок 3.26

Рентгенівські промені спричинюють глибоке почорніння усіх видів фотоматері­алів. Це дає змогу робити рентгенівські знімки — рентгенограми.

Рентгенівські промені спричинюють холодне свічення багатьох речовин — віле­міту, сульфіду цинку, сульфату кадмію, платиносиньородистого барію та ін. Ек­ран, покритий однією з цих речовин, дає видиме зображення предметів, яке одер­жують за допомогою рентгенівських променів.

Рентгенівські промені мають сильні бактерицидні властивості. Особливо інтенсивно вони діють на клітини, що дуже швидко розмножуються. На цьому ґрунтується застосування рентгенівських променів для лікування онкологічних хворих.

Рентгенівські промені спричинюють інтенсивну йонізацію атомів і молекул, тому вони належать до групи випромінювань, які одержали назву йонізуючих. Йонізуюча здатність рентгенівських променів покладена в основу вимірювання дози випромінювання, яку отримує людина під час опромінювання йонізуючими про­менями.

Рентгенівські промені вільно проходять крізь порівняно товсті шари різних речовин, непрозорих для видимих променів. Ця властивість рентгенівських про­менів покладена в основу рентгенодіагностики — рентгеноскопії й рентгено­графії.