При этом могут возникнуть три случая взаимо­действия.

1. Если фотон не обладает достаточной энергией для перевода орбитального электрона на более высокий энергетический уро­вень, то взаимодействие происходит путем упругого соударения, изменяется направление фотона, а энергия и длина волны остаются прежними hv₁ = hv₂ Это взаимодействие называет­ся когерентным или классическим рассеянием.

2. Если энергия кванта равна или незначительно превышает работу выхода электрона из металла, то при взаимодействии воз­никает фотоэффект, энергия фотона затрачивается на работу по выходу электрона из атома и сообщение ему кине­тической энергии.

hv₁ = A_вых + (mυ²)/2

Если энергия меньше работы выхода, но достаточна для того, чтобы перевести электрон с одной орбиты на другую (с более высоким энергетическим уровнем), то может произойти излуче­ние в видимой части спектра, рентгенолюминесценция или акти­вация молекул. Оба вида взаимодействия объединены общим названием - истинное поглощение.

3. Если энергия фотона значительно превышает работу по вы­ходу электрона, что более характерно для жесткого коротковолно­вого излучения и внешних электронов атома, то при взаимодей­ствии фотон отдает часть энергии. Возникает фотон с меньшей энергией и фотоэлектрон отдачи. Это явление называ­ется не когерентным рассеянием или комптон-эффектом.

Возникающие новый фотон и электрон называют вторичным излучением. Вторичное излучение может вызывать новые реак­ции (когерентное рассеяние, истинное поглощение, комптон-эффект) с образованием третичных электронов, квантов и т.д. В ре­зультате всех этих процессов возникает ионизация вещества и излучение с большей длиной волны, которое рассеивается по всем направлениям.

Параллельный поток рент­геновских лучей при прохожде­нии через вещество ослабляет­ся. Ослабление под­чиняется закону Бугера: Ф = Ф₀e^-μd

Фо - поток, падающий на вещество, Ф - поток, прошед­ший через вещество, μ - ли­нейный коэффициент ослабле­ния, d - толщина слоя веще­ства.

Для рентгеновского излу­чения применяемого в меди­цине с энергией фотонов 150-200 кэВ при глубокой терапии; 60-100 кэВ при диагностике; коэффициент ослабления опре­деляется по формуле:

μ = kpZ³λ³,

k - коэффициент пропор­циональности, зависящий от выбора единиц измерения, р - плотность вещества, Z - порядковый номер элемента, λ - длина волны излучения.

Если на пути рентгеновско­го излучения поместить нео­днородное вещество, то на флюоресцирующем экране по­лучим тени отдельных деталей

вещества. Таким неоднородным веществом является организм че­ловека. Просвечивая его рентгеновскими лучами, по форме и размерам, а так же по интенсивности теневого изображения, су­дят о нормальном или патологическом состоянии органов. Такой метод диагностики заболеваний носит название рентгенодиагнос­тики. Существует два основных ме­тода рентгенодиагностики: рентге­носкопия и рентгенография. При рентгеноскопии теневое изобра­жение органов наблюдается на люминесцентном экране. На экра­не более плотные ткани (сердце, кровеносные сосуды) видны тем­ными, мало поглощающие ткани (легочные поля) - светлыми. При рентгенографии теневое изображение фотографируют на фотопленку. Изображение получа­ют негативное (обратное) по отно­шению к изображению на экране.

Кроме основных методов, используются специальные приемы рентгенодиагностики.

1. Контрастная рентгенография. Для получения более контра­стного изображения используются особые вещества, вводимые в ткани - отрицательные контрастные вещества (воздух, кислород) используются в плотных тканях (головной мозг), положительные контрастные вещества (соли бария, коллоиды на основе йода) для мало поглощающих тканей.

2. Флюорография. Фотографирование рентгеновского изобра­жения с экрана на пленку небольшого формата. Экран, оптика и пленка с фотокамерой объединяются в большую светонепроница­емую систему, что позволяет делать съемку в незатемненном по­мещении. Этот метод применяется для массового обследования населения.

3. Электрорентгенография отличается от обычной рентгено­графии способом получения изображения; при этом методе пу­чок рентгеновских лучей, прошедших через тело пациента, на­правляется на предварительно зараженную селеновую пластину. Прошедшие через организм рентгеновские лучи, изменяют потенциал пластины на разных ее участках, соответственно ин­тенсивности попадающего на эти участки излучения - на плас­тинке возникает «скрытое электрическое изображение». Для «проявления» изображения селеновую пластинку напыляют гра­фитовым порошком, который притягивается к тем местам, где сохранился заряд и не задерживается в тех местах, которые поте­ряли заряд под действием рентгеновских лучей. Это изображе­ние легко переносится на обычную бумагу. После стирания по­рошка пластину можно использовать вновь. На одной пластине можно провести более 1000 снимков. Главные достоинства элек­трорентгенографии состоит в том, что она позволяет быстро по­лучить снимки без затрат фотопленки, без мокрого фотопроцес­са, без затемнения и обладает более высокой разрешающей спо­собностью.

4. Рентгеновская компьютерная томография. Этот метод зак­лючается в перемещении рентгеновской трубки по определенной траектории, для фотографирования объекта с различных положе­ний. При этом на фотопленке изображение также пе­ремещается. Однако съемка производится таким образом, что рентгеновский луч всегда проходит одну и ту же точку О. Если перемещать эту точку, то на снимке можно получить послойное теневое изображение (томография - послойная запись). Чтение таких изображений довольно сложное. Помогает врачу в этом вопросе вычислительная техника, поэтому добавляется слово ком­пьютерная томография. Рентгеновская компьютерная томография позволяет получать изображение с деталями около 1 мм, различа­ются по контрастности два образования с разностью в поглоще­нии около 0,1 %.

5. Рентгенотелевидение. С помощью специальных фотоуси­лителей рентгеновского изображения (УРИ) регистрируют и уси­ливают слабое изображение на экране и, исполь­зуя передающую телеви­зионную аппаратуру, по­лучают изображение на экране телевизора. Изоб­ражение на экране теле­визора значительной яр­кости, обеспечивает вы­явление сравнительно ма­лых деталей объекта, по­зволяет производить фото - и киносъемку.

Рентгеновские лучи используют для «лечения» злокачествен­ных новообразований - рентгенотерапия. При облучении жи­вых тканей рентгеновскими лучами изменяется функциональное состояние клеток. Первичный эффект воздействия рентгеновских лучей на вещество - ионизация. Выявлено, что при летальных дозах в клетке образуется около 1 млн. ионов (всего в клетке 10¹⁴ атомов). При первичном размене энергии никаких видимых структурных изменений в атомах и молекулах не происходит. Со­временная физиология рассматривает первичные эффекты взаи­модействия ионизирующего излучения с веществом (в том чис­ле и рентгеновского) в двух аспектах: взаимодействие с молеку­лами воды в водных растворах и действие на органические со­единения. В водных растворах образуются радикалы (ОН^-, Н⁺), гидроперекисные и перекисные соединения (Н₂О₂), обладающие большой химической активностью. При воздействии на органические со­единения образуются возбужденные молекулы, радикалы, ионы, перекиси, которые так же в химическом отношении весьма актив­ны. Т.о. первичное взаимодействие происходит по физическим законам возбуждения и ионизации молекул. Ионизация атомов и молекул вызывает вторичные процессы, развивающиеся по биологическим законам. Активные перекис­ные соединения окисляют и изменяют клеточные ферменты, что вызывает нарушение нормального протекания биохимических процессов - клетки теряют способность синтезировать опреде­ленные типы белков, без которых невозможно деление клетки. Возникают мутации, изменяется течение белкового, углеводного, пептидного и холестеринового обмена веществ. При таких реакци­ях белковые молекулы могут разрушаться и распадаться на ами­нокислоты, вплоть до образования весьма токсичных гистаминоподобных соединений, под влиянием которых развиваются дист­рофические и некротические изменения. Особенно сильно рент­геновские лучи действуют на быстрорастущие, малодифференцированные клетки - кроветворные органы, кожу, гонады, что по­зволяет использовать рентгеновские лучи для облучения раковых опухолей этих образований. Следует помнить, что излучение действует не только на био­логический объект, подвергнутый облучению, но и на последую­щие поколения, через наследственный аппарат клеток.