131. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом.

Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом

(когерентное рассеяние, фотоэффект, Комптон-эффект).

Проходя через вещество фотоны рентгеновского излучения взаимодействуют в основном с электронами атомов и молекул вещества.

При этом имеют место три главных процесса:

1. Когерентное рассеяние.

Рассеянием длинноволнового рентгеновского излучения происходит в основном без изменения длины волны и его называют когерентным. Оно возникает, если энергия кванта меньше энергии ионизации: E = h < A_u (A_u - энергия, необходимая для удаления внутренних электронов за пределы атома или молекулы). Так как в этом случае энергия фотона рентгеновского излучения и атома не изменяется, то когерентное рассеяние само по себе не вызывает биологического действия.

2. Эффект Комптона (некогерентное рассеяние) - при рассеянии жестких рентгеновских лучей у рассеянных лучей длина волны больше, чем у падающих (1922 год - Комптон). Он возникает, если энергия фотона рентгеновского излучения больше энергии ионизации:

h > A_u.

Это явление обусловлено тем, что при взаимодействии с атомом энергия фотона h расходуется на образование нового рассеянного фотона рентгеновского излучения с энергией h₁, на отрыв электрона от атома (A_u) и сообщение электрону кинетической энергии E_k:

h = h + A_u + E_k.

В этом явлении наряду со вторичным рентгеновским излучением (h) появляются электроны отдачи (E_k). Атомы или молекулы при этом становятся ионами.

3. Фотоэффект рентгеновских лучей. При фотоэффекте рентгеновское излучение поглощается атомом, в результате чего вылетает электрон, а атом ионизируется (фотоионизация). Если энергия фотона недостаточна для ионизации, то фотоэффект может проявляться в возбуждении атомов без вылета электронов.

Ионизированные атомы могут излучать характеристический спектр, возбужденные атомы могут стать источниками видимого света (рентгенолюминесценция) и т.п. Рентгеновское излучение приводит к образованию перекиси водорода в воде, действует на фотопластинку. Ионизирующее действие проявляется в увеличении электоропроводности под влиянием рентгеновского излучения (используется в дозиметрии).

132.Физические принципы рентгенодиагностики и рентгенотерапии.Понятие о рентгеновской компьютерной томографии.

Для целей диагностики используют фотоны с энергией порядка 60 120 кэВ. При этих энергиях массовый коэффициент ослабления в основном определяется фотоэффектом. Его значение _m = k³ Z³, где k - коэффициент пропорциональности. Существенное различие поглощения рентгеновского излучения разными тканями позволяет в теневой проекции видеть изображения внутриклеточных органов тела человека.

Рентгенодиагностику используют в двух вариантах: рентгеноскопия - изображение рассматривается на рентгенолюминесцирующем экране и рентгенография - изображение фиксируется на фотопленке.

С лечебной целью - рентгенотерапия - рентгеновское излучение применяют главным образом для уничтожения злокачественных образований.

Флюорография - фиксация изображения на чувствительной мало форматной пленке с большого рентгенолюминесцирующего экрана.

Томография - метод рентгенологического исследования, заклюю чающийся в получении теневого изображения отдельных слоев исследуемого объекта, лежащих на разной глубине.

Томографию производят с помощью специальных рентгенодиагностических аппаратов - томографов. Томограф состоит из рентгеновского питающего устройства, излучателя, приемника излучения (кассеты с усиливающим экраном и пленкой или селеновой пластиной), устройства для фиксации больного, а также механизма для синхронного перемещения излучателя и приемника либо больного и приемника излучения.

Томография компьютерная - метод рентгеновского исследования, заключающийся в круговом просвечивании объекта рентгеновским излучением и последующем построении с помощью быстродействующей ЭВМ послойного изображения этого объекта. Компьютерную томографию производят с помощью компьютерных томографов, имеющих сканирующее устройство, состоящее из источника рентгеновского излучения, детекторов, его воспринимающих, и системы, обеспечивающей их перемещение; систему преобразования регистрируемой детекторами информации; специализированную ЭВМ, производящую необходимые для построения изображения вычисления по заданному алгоритму; систему записи и воспроизведения реконструированных изображений внутреннего строения тонких слоев объекта в аксиальном (поперечном) сечении.