16. Рентген сәулелерінің әлсіреу заңы. Рентген сәулелерін медицинада қолданудың физикалық негіздері

Рентген сәулелерінің затпен әсерлесуі кезінде жүретін көптеген құбылыстар нәтижесінде рентген сәулесінің ағыны әлсізденеді. Ол Бугер заңымен өрнектеледі:

Ф = Фое-μd,

мұндағы Ф – зат арқылы өткен сәуле ағыны, Фо – зат бетіне түскен сәуле ағыны, μ – әлсізденудің сызықтық коэффициенті, d – зат қабатының қалыңдығы. Рентген сәулесінің әлсізденуінің көрсеткіштерінің бірі жартылай әлсіздену қалыңдығы d1/2 . Бұл қалыңдықты заттан шыққан ағын түскен ағынның жартысына тең болатын шартты қолданып анықтауға болады: Ф = Фо/2. Егер бұл формулаға Бугер заңының математикалық өрнегін әкеп қойса: Фо/2 =Фое-μd 1/2 = е-μd ln1 – ln2 = -μd1/2 d1/2 = ln2/μ = 0,693/ μ, яғни жартылай әлсіздену қалыңдығы сызықтық әлсіздену коэффициентіне кері шама.

Әлсізденудің сызықтық μ коэффициентін бірінші реттік физикалық әсерлердің әлсіздену коэффициенттерінің қосындылары түрінде көрсетуге болады (когерентті μкр және когерентті емес μнр шашыраулар, фотоэффект): μ = μкр + μнр + μф.

Рентген сәулелерінің ағыны осы ағын өтетін заттағы атомдар санына пропорционал. Ұзындық бірлігіндегі, яғни бірлік көлемдегі атомдар саны неғұрлым көп болса, рентген сәулелерінің ағыны соғұрлым күшті әлсізденеді. Ендеше сызықтық әлсіздену коэффициенті зат тығыздығына (ρ) байланысты: μ=ρμm, мұндағы μm – әлсізденудің массалық коэффициенті. Әлсізденудің массалық коэффициенті заттың табиғатына және сәулелердің толқын ұзындығына байланысты.

Рентген сәулелерін медицинада қолданудың физикалық негіздері

Рентген сәулелерінің ағынының заттан өткенде әлсіздену құбылысы (яғни Бугер заңы) рентген сәулелерін медицинада қолданудың негізі болып табылады. Бугер заңының формуласынан толқын ұзындықтары бірдей сәулелер соғұрлым көбірек жұтылады, заттың тығыздығы неғұрлым үлкен болса және атомдық нөмірі жоғары болса. Сүйек рентген сәулелерін жұмсақ ұлпаларға қарағанда күшті жұтады. Егер рентген сәулелерінің жолына біртекті емес зат және одан соң флуоресценцияланушы экран қойса, онда сәулелердің әртүрлі жұтылуы нәтижесінде экранда көлеңке пайда болады. Көлеңкедегі қараңғы кескіндер заттың тығыздығы үлкен бөліктеріне, ал жарық кескіндер тығыздығы аз бөліктеріне сәйкес келеді, себебі біріншілердің жұту қабілеттілігі үлкен болғандықтан экранға түсетін сәулелер ағыны өте аз болады да, экранның жарықтануы әлсіз болады, екіншілердің жұту қабілеттілігі аз болғандықтан экранға түсетін сәулелер ағыны үлкен болады да, экранның жарықтануы зор болады. Осылайша алынған көлеңкелі кескін заттың ішкі құрылымы туралы қорытынды шығаруға мүмкіндік береді.

Ұзын толқынды сәулелер жұмсақ сәулелер деп аталады, олар күштірек жұтылады, ал қысқа толқынды сәулелер, яғни қатты сәулелер азырақ жұтылады. Қатты сәулелердің өтімділік қабілеті, жұмсақ сәулелердікінен анағұрлым үлкен.

Д.И. Менделеев кестесіндегі атомдық нөмірлері үлкен элементтер рентген сәулесінің ағынының көбірек бөлігін жұтады да, аз бөлігін өткізеді. Сондықтан мұндай элементтер, мысалы қорғасын, рентген сәулелерінен қорғану үшін кең түрде қолданылады. Бұл әдіс медицинада медицина қызметкерлерін де, ауруларды да қорғау үшін қолданылады. Рентгенологтар жұмыс кезінде қорғасындалған алжапқыштар мен қолқаптарды, шағылыстырушы экрандарды қолданады. Олар үшін жеңілдіктер мен ерекше қысқартылған жұмыс уақыттары белгіленген.