МОЗ УКРАЇНИ

ВИЩИЙ ДЕРЖАВНИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД УКРАЇНИ

«УКРАЇНСЬКА МЕДИЧНА СТОМАТОЛОГІЧНА АКАДЕМІЯ»

Кафедра медичної інформатики, медичної і біологічної фізики

Реферат

з „Медичної та біологічної фізики”

На тему: Рентгенівське випромінювання і його застосування в медицині (сучасні технології)

Виконав студент І курсу 5 групи

медичного факультету

Нерянов Н. О.

Перевірив : Носенко В. О.

Полтава – 2017

Зміст

1. Вступ………………………………………………………………………………...3

2. Основна частина…………………………………………………………………....4

   1. Рентгенівське випромінювання …………………………………………….4

   2. Історія рентгенівського випромінювання………………………………….6

   3. Рентгенографія…………………………………………...…………………10

   4. Рентгеноскопія……………………………………………………………...12

   5. Рентгенівські спектри атомів………………………………………….......….14

3. Висновок …………………………………………………………………………..18

4. Список використаної літератури………………………………………………....20

1.Вступ

Рентгенівське випромінювання - електромагнітні хвилі, енергія фотонів яких визначається діапазоном енергією від ультрафіолетових до гамма-випромінювань, що відповідає інтервалу довжин хвиль від 10^-14 до 10^-8 м.

Як і видиме світло рентгенівське випромінювання викликає почорніння фотоплівки. Це його властивість має важливе значення для медицини, промисловості і наукових досліджень. Проходячи крізь досліджуваний об'єкт і падаючи потім на фотоплівку, рентгенівське випромінювання зображує на ній його внутрішню структуру. Оскільки проникаюча здатність рентгенівського випромінювання різна для різних матеріалів, менш прозорі для нього частини об'єкта дають більш світлі ділянки на фотознімку, ніж ті, через які випромінювання проникає добре. Так, кісткові тканини менш прозорі для рентгенівського випромінювання, ніж тканини, з яких складається шкіра і внутрішні органи. Тому на рентгенограмі кістки позначаться як більш світлі ділянки та більш прозоре для випромінювання місце перелому може бути досить легко виявлено. Рентгенівська зйомка використовується також у стоматології для виявлення карієсу і абсцесів в коренях зубів, а також у промисловості для виявлення тріщин в лиття, пластмас і гуми.

Рентгенівське випромінювання використовується в хімії для аналізу з'єднань і в фізиці для дослідження структури кристалів. Пучок рентгенівського випромінювання , проходячи через хімічне з'єднання, викликає характерне вторинне випромінювання, спектроскопічний аналіз якого дозволяє хіміку встановити склад з'єднання. При падінні на кристалічну речовину пучок рентгенівських променів розсіюється атомами кристала, даючи чітку правильну картину плям і смуг на фотопластинці , дозволяє встановити внутрішню структуру кристала.

Застосування рентгенівського випромінювання при лікуванні раку засноване на тому, що воно вбиває ракові клітини. Однак воно може зробити не бажаний вплив і на нормальні клітини. Тому при такому використанні рентгенівського випромінювання повинна дотримуватися крайня обережність.

2.1. Рентгенівське випромінювання

Рентге́нівське випромінювання або  Х-промені — короткохвильове  електромагнітне випромінювання  з довжиною хвилі від 10 нм до 0.01 нм. В електромагнітному спектрі  діапазон частот рентгенівського випромінювання лежить між ультрафіолетом та гамма-променями.

Суцільний та характеристичний спектр випромінювання

Рентгенівське (Rö) проміння виникає при бомбардуванні швидкими електронами пластинки анода в електронно-променевій трубці. Розрізняють суцільний та характеристичний спектри випромінювання.

Якщо енергія електронів, які падають на анод, менша за певну властиву матеріалу анода величину, то спостерігається тільки гальмівне випромінювання. Спектр цього випромінювання суцільний, починається на певній частоті, яка залежить лише від прикладеної напруги, й не залежить від матеріалу анода, спочатку його інтенсивність росте за частотою, досягає максимуму й потім зменшується.

Характеристичне випромінювання виникає при більших прикладених напругах. Свою назву воно отримало завдяки тому факту, що воно характеризує матеріал анода. Характеристичне випромінювання має лінійчатий спектр. Воно відповідає квантовомеханічним переходам між різними орбіталями атомів. При зіткненні електронів із анодом, вони можуть вибити із атомів анода внутрішній електрон. Характеристичне випромінювання виникає, коли один із зовнішніх електронів переходить на звільнену орбіталь. Спектральні лінії характеристичного випромінювання розбиваються на серії, які позначають великими латинськими літерами K, L, M, N.

Природу лінійчатого спектру характеристичного рентгенівського випромінювання можна зрозуміти, виходячи з уявлень про будову атома. Кількість електронів у атомах визначається зарядом їхніх ядер. Згідно з положеннями квантової механіки ці електрони можуть мати лише певні дискретні значення енергії й розташовуватися на певних орбіталях. Зовнішні електрони атомів визначають їхні хімічні властивості та оптичні спектри. Електрони внутрішніх оболонок обертаються навколо ядер із великою швидкістю й мають значну енергію. Значення цієї енергії характерне для кожного хімічного елемента й для кожної орбіталі у ньому. Оскільки внутрішні електрони атомів не беруть участі в хімічних зв'язках, то їхня енергія не змінюється в залежності від сполуки, до якої входить той чи інший хімічний елемент.

Характеристичне випромінювання виникає в тому випадку, коли внаслідок зіткнення зі швидким електроном, один із внутрішніх електронів покидає атом. Переходячи на незайняту орбіту, зовнішній електрон випромінює в рентгенівській області спектру, й частота цього випромінювання залежить від типу атома й тих орбіталей, між якими відбувається перехід.

hv =E₂ – E₁

де ν — частота, а h — стала Планка.

Частоти Ei визначені для кожного хімічного елемента й не залежать від типу хімічних зв'язків, утворених атомом, бо в утворенні хімічних зв'язків беруть участь лише зовнішні електрони.

Ці факти лежать в основі рентгенівського аналізу хімічного складу

Поглинання

Рентгенівські промені слабо взаємодіють із речовиною, завдяки чому мають велику проникність. Проте вони поглинаються в тому випадку, коли їхня енергія вища за енергію внутрішніх електронів атомів. На відміну від лінійчатих спектрів випромінювання спектр характеристичного поглинання складається зі смуг, оскільки електрон, вибитий із внутрішньої оболонки, покидає атом і може мати будь-яку енергію. Характерні частоти смуг також вказують на наявність хімічних елементів у сполуці.

Загалом із зростанням частоти рентгенівських променів поглинання падає, дещо зростаючи кожного разу, коли енергія кванта випромінювання перевищує енергію електрона на певній орбіталі.

Крім поглинання рентгенівські промені також розсіюються в речовині, змінюючи напрям розповсюдження.речовин.

Дифракція

Довжина хвилі рентгенівських променів одного порядку із характерними сталими ґратки кристалічних речовин. Тому атоми кристалів утворюють природні дифракційні ґратки для рентгенівських променів. Розсіяння рентгенівського випромінювання на цих ґратках використовується для визначення кристалічної структури речовин. Саме методом рентгеноструктурного аналізу, в 1953 році була розшифрована структура ДНК.

Опромінення

Рентгенівські промені мають велику енергію — десятки й сотні кілоелектронвольт. Попри те, що вони слабо взаємодіють із речовиною, така взаємодія все ж існує, й при поглинанні вивільняється велика кількість енергії, що може призвести до безповоротних пошкоджень у клітині живого організму. Тому рентгенівські промені небезпечні й робота з ними вимагає особливої уваги.

Доза опромінення вимірюється у берах — біологічних еквівалентах рентгена.