7. Практичне заняття “Рентгенівське випромінювання, його застосування”

Мета заняття: Вивчити природу, механізм і засоби отримання рентгенівських променів, взаємодію рентгенівсь­кого випромінювання з речовиною, використання рентге­нівсь­кого випромінювання в медицині.

Контрольні питання для підготовки до заняття

1. Поняття і властивості рентгенівського випромінювання.

2. Отримання рентгенівського випромінювання. Рентгенівська трубка.

3. Гальмівне випромінювання. Спектр гальмівного випромінюван­ня, його короткохвильова границя.

4. Потік рентгенівського випромінювання.

5. Характеристичне рентгенівське випромінювання. Серії характе­ристич­ного спектру.

6. Взаємодія рентгенівського випромінювання з речовиною.

7. Закон послаблення потоку рентгенівського випромінювання.

8. Використання рентгенівського випромінювання в медицині.

Приклади задач та їх розв’язки

Задача №1

Електрон рухається зі швидкістю = 10⁶ м/с. В результаті гальмування електрона в електричному полі атома він зупиняється і випускає один фотон. Визначи­ти енергію електрона (в еВ) та довжину хвилі світлового кванта.

Дано: m = 9.110–31 кг  = 106 м/с  – ? w – ?

Розв’язок , ;  = = 4.410–7м = = 440 нм;

w = m²/ 2 =

.

Задача №2

Знайти короткохвильову границю гальмівного рент­ге­нівського випромінювання (частоту і довжину хвилі) для напруги u = 2 кВ. У скільки разів енергія фотонів цього випромінювання більша за енергію фотона, що відповідає  = 760 нм (червоне світло)?

Дано: u = 2 кВ e = 1.610–19 Кл h = 6.6210–34 Джс min – ? – ?

Розв’язок min = hc/eU = = 0.62 нм ; min = = 6.210–10 м; w = eU = 1.610–192103 Дж = = 3.210–16 Дж = 2 кеВ;

w_ф = Дж = 1.63 еВ;

Задача №3

Знайти потік рентгенівського випромінювання при u = 10 кВ, І = 1 мА. Анод виготовлений з вольфраму. Скільком фотонам в секунду відповідає цей потік, якщо припустити, що випромінюється електромагнітна хви­ля, довжина якої дорівнює 3/2 від довжини хвилі, що відповідає границі спектру гальмівного рентгенівського випромінювання?

Дано: u = 104 B = 10 кВ I = 10–3 A  = 74 Ф – ? N – ?

Розв’язок Потік рентгенівського випроміню­ван­ня: Ф = к u 2 I  ; к = 10–9Вт/В2А, Ф = 10–910810–374 = = 7410–4 Вт.

Короткохвильова границя спектру гальмівного рентге­нівського випромінювання:

_min = (нм)

 = _min = 0.186 нм.

Потужність (потік) випромінювання одного рентгенів-

кого фотону:

Ф₁ = = 10.7  10^–16 Вт.

Загальна кількість фотонів:

N = .

Контрольні запитання та завдання для самостійної роботи

1. Що представляють собою рентгенівські промені?

2. Який спектр має рентгенівське випромінювання?

3. Як визначити короткохвильову границю гальмівного рентге­нівсь­кого випромінювання при заданій напрузі u = 10² кВ?

4. Як визначити потік рентгенівського випромінювання? Чому дорівнює цей потік, якщо анод (дзеркальце антикатоду) виготов­лене з молібдену, а u₁ = 75 кВ, І = 0.5 А?

5. Які первинні механізми взаємодії рентгенівського випроміню­вання з речовиною?

6. За яким законом можна визначити послаблення рентгенівського випромінювання?

7. Знайти товщину шару половинного послаблення алюмінію для рентгенівських променів деякої довжини хвилі, якщо відомо, що масовий коефіцієнт поглинання алюмінію для цієї довжини хвилі дорівнює 5.3 м²/кг. Густина алюмінію 2.710³ кг/м³.