ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.11.2019
Просмотров: 7013
Скачиваний: 16
231
ТОРМОЗНОЕ
И
ХАРАКТЕРИСТИЧЕСКОЕ
РЕНТГЕНОВСКОЕ
ИЗЛУЧЕНИЕ
.
ЕГО
СВОЙСТВА
И
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
В
МЕДИЦИНЕ
1.
Рентгеновское
излучение
:
характеристическое
и
тормозное
.
Закон
Мозли
Рентгеновским
излучением
называются
электромагнитные
волны
с
длиной
волны
от
80
нм
10
-5
нм
.
Рентгеновское
излучение
подразделяется
на
тормозное
,
обладающее
непрерывным
спектром
,
и
характеристическое
, –
с
линейчатым
спектром
.
Тормозное
излучение
возникает
при
торможении
заряженных
частиц
в
электрических
полях
,
при
взаимодействии
заряженной
частицы
с
магнитным
полем
;
также
в
рентгеновский
спектр
попадает
тепловое
излучение
некоторых
космических
тел
,
нагретых
до
высоких
температур
.
Характеристическое
излучение
может
возникать
при
переходах
электронов
в
атоме
с
вышележащих
энергетических
уровней
на
энергетические
уровни
внутренних
оболочек
(
K, L
и
т
.
д
.);
при
ядерных
реакциях
,
при
взаимодействии
фотона
с
атомом
.
Закон
Мозли
связывает
частоту
характеристического
излучения
с
порядковым
номером
элемента
:
)
(
B
Z
A
,
где
–
частота
излучения
,
Z
–
порядковый
номер
элемента
,
A
,
B
–
постоянные
.
В
отличие
от
оптического
излучения
,
характеристическое
излучение
не
зависит
от
химического
окружения
атома
:
один
и
тот
же
химический
элемент
будет
иметь
постоянный
характеристический
спектр
в
разных
соединениях
.
Это
связано
с
тем
,
что
характеристический
спектр
зависит
от
конфигурации
внутренних
оболочек
атома
,
а
она
остаётся
постоянной
для
данного
элемента
.
232
2.
Основные
свойства
и
характеристики
рентгеновского
излучения
Как
уже
упоминалось
,
рентгеновское
излучение
делится
на
характеристическое
и
тормозное
.
Спектр
тормозного
излучения
сплошной
,
характеристического
–
линейчатый
.
Длина
волны
РИ
находится
в
интервале
от
10
-5
нм
до
80
нм
.
РИ
делят
на
мягкое
(
с
большой
длиной
волны
)
и
жёсткое
(
с
малой
длиной
волны
).
Если
источником
излучения
выступает
рентгеновская
трубка
,
то
параметры
излучения
определяются
следующим
образом
:
а
)
U
eU
hc
/
23
.
1
)
/(
min
,
где
min
–
минимальная
длина
волны
РИ
(
выраженная
в
нм
),
U
–
ускоряющее
напряжение
между
катодом
и
антикатодом
трубки
(
выраженное
в
кВ
);
большая
часть
излучаемой
энергии
приходится
на
длину
волны
min
5
.
1
m
.
б
)
Z
kIU
2
,
где
–
поток
излучения
,
9
10
k
(
В
-1
) –
коэффициент
пропорциональности
,
I
–
сила
тока
в
трубке
,
U
–
напряжение
в
трубке
.
3.
Устройство
простейших
рентгеновских
аппаратов
Простейший
рентгеновский
аппарат
структурно
состоит
из
рентгеновской
трубки
,
цепи
накала
катода
(
цепь
низкого
напряжения
)
и
катодной
цепи
(
цепь
высокого
напряжения
),
трансформатора
и
выпрямителя
.
Цепь
накала
катода
необходима
для
подогрева
катода
.
Регулируя
температуру
накала
катода
,
влияют
на
анодный
ток
без
изменения
напряжения
в
трубке
,
что
позволяет
регулировать
поток
излучения
без
изменения
жёсткости
излучения
.
Напряжение
,
используемое
в
этой
цепи
–
небольшое
: 6–12
В
.
Катодная
цепь
питает
непосредственно
рентгеновскую
трубку
;
используемое
напряжение
составляет
от
нескольких
десятков
до
нескольких
сотен
кВ
.
Изменение
напряжения
в
этой
цепи
вызывает
изменение
потока
излучения
и
изменение
жёсткости
излучения
.
233
Рентгеновская
трубка
является
источником
излучения
.
Помимо
прочего
,
рентгеновская
трубка
обязательно
снабжается
системой
охлаждения
во
избежание
перегрева
.
Трансформатор
и
выпрямитель
необходимы
для
создания
высокого
постоянного
напряжения
в
катодной
цепи
.
4.
Закон
ослабления
потока
рентгеновского
излучения
При
взаимодействии
РИ
с
веществом
в
зависимости
от
энергии
кванта
h
и
энергии
ионизации
атома
0
E
наблюдаются
три
первичных
процесса
:
А
.
Упругое
(
когерентное
)
рассеяние
(
0
E
h
).
При
этом
длина
волны
излучения
не
изменяется
.
Б
.
Фотоэффект
(
0
E
h
).
Происходит
поглощение
кванта
излучения
электроном
,
который
тратит
полученную
энергию
на
отрыв
от
атома
(
ионизация
)
и
приобретение
скорости
.
В
.
Неупругое
(
некогерентное
)
рассеяние
–
эффект
Комптона
(
0
E
h
).
При
этом
происходит
как
бы
соударение
фотона
с
электроном
,
последний
отрывается
от
атома
,
фотон
же
увеличивает
свою
длину
волны
и
изменяет
направление
движения
.
Ослабление
интенсивности
излучения
в
слое
вещества
описывается
законом
Бугера
:
x
e
I
I
0
,
где
–
линейный
показатель
ослабления
(
учитывающий
поглощение
и
рассеяние
излучения
),
x
–
толщина
слоя
вещества
.
Чаще
используется
другой
показатель
ослабления
–
массовый
показатель
ослабления
,
который
не
зависит
от
плотности
вещества
:
/
m
.
Он
связан
с
длиной
волны
излучения
и
порядковым
номером
Z
формулой
3
3
Z
k
m
где
k
–
коэффициент
пропорциональности
.
5.
Физические
основы
применения
рентгеновского
излучения
в
медицине
Показатель
поглощения
рентгеновских
лучей
веществом
234
сильно
зависит
от
его
состава
и
от
длины
волны
:
3
3
п
k Z
Где
k
−
коэффициент
пропорциональности
,
Z
−
порядковый
номер
вещества
-
поглотителя
,
−
длина
волны
излучения
.
Из
-
за
различий
в
структуре
ткани
органы
,
составляющие
тело
человека
,
по
-
разному
поглощают
рентгеновские
лучи
.
Поэтому
при
просвечивании
их
рентгеновским
излучением
возникает
теневое
изображение
внутренних
органов
,
которое
проецируется
на
люминесцирующий
экран
или
фиксируется
на
фотопленке
.
Для
рентгеновской
диагностики
используется
излучение
с
такой
энергией
фотонов
,
при
которой
первичные
процессы
его
взаимодействия
с
веществом
обусловливаются
,
в
основном
,
фотоэффектом
.
Чем
больше
по
химическому
составу
различаются
морфологические
структуры
,
образующие
тело
человека
,
тем
отчетливее
их
изображение
на
экране
или
фотопленке
.
Так
,
изображение
костей
особо
отчетливо
проявляется
на
фоне
изображения
мягких
тканей
.
Сложнее
в
рентгенодиагностике
различать
изменения
в
структуре
мягкой
ткани
.
В
таком
случае
показатели
поглощения
рентгеновского
излучения
разных
ее
участков
различаются
незначительно
,
поэтому
очаги
патологии
выявляются
трудно
.
При
осмотре
полостей
организма
(
желудок
,
кишечник
и
др
.)
применяют
специальные
контрастные
вещества
(
сульфат
бария
в
виде
кашеобразной
массы
),
заполняющие
эти
полости
.
За
счет
поглощения
контрастным
веществом
рентгеновского
излучения
получается
теневое
изображение
соответствующего
органа
.
Рентгенодиагностика
создает
значительную
нагрузку
на
организм
,
особенно
при
рентгеноскопии
–
когда
изображение
рассматривают
на
люминесцирующем
экране
.
Это
побуждает
к
поиску
способов
снижения
дозы
облучения
за
счет
повышения
разрешающей
способности
системы
экран
-
глаз
некоторыми
особыми
приемами
.
Очевидно
,
что
для
получения
четкого
изображения
на
экране
при
сниженной
(
умеренной
лучевой
нагрузке
)
интенсивности
рентгеновского
излучения
необходимо
повышать
чувствительность
люминесцирующих
экранов
и
фотоматериалов
.
Один
из
распространенных
способов
достижения
этой
цели
235
состоит
в
применении
специальных
усиливающих
экранов
,
которые
поглощают
рентгеновские
лучи
в
десятки
раз
сильнее
,
чем
фотографические
эмульсии
,
и
вызывают
интенсивную
люминесценцию
экрана
.
Свет
люминесценции
полностью
поглощается
контактирующим
с
экраном
фотоэмульсионным
слоем
фотопленки
,
который
в
десятки
раз
чувствительнее
к
видимому
свету
,
чем
к
рентгеновским
лучам
.
Поэтому
при
контактном
фотографировании
изображения
с
усиливающих
экранов
доза
облучения
пациента
может
быть
снижена
в
десятки
раз
.
Следует
отметить
,
что
для
регистрации
изображения
-
рентгенографии
применяются
не
только
фотопленки
,
в
состав
эмульсии
которых
входит
дорогостоящее
серебро
.
При
ксерорентгенографии
для
получения
изображения
используют
пластины
,
покрытые
слоем
материала
(
фотопроводника
),
который
под
действием
света
и
рентгеновских
лучей
приобретает
проводимость
.
Пластине
сообщают
электрический
заряд
в
темноте
,
а
затем
используют
ее
в
рентгенодиагностике
вместо
фотопленки
.
Под
действием
излучения
в
слое
фотопроводника
происходит
распределение
электрических
зарядов
,
соответствующее
распределению
интенсивности
рентгеновского
излучения
,
т
.
е
.
возникает
скрытое
электростатическое
изображение
.
Его
проявляют
заряженным
порошком
,
переносят
на
бумагу
электрическим
полем
и
закрепляют
.
На
каждой
пластине
можно
получать
около
2000
снимков
.
При
ксерорентгенографии
доза
облучения
не
уменьшается
по
сравнению
с
таковой
при
обычной
рентгенографии
,
однако
ее
применение
в
ряде
случаев
вполне
оправдано
–
некоторое
увеличение
лучевых
нагрузок
допускается
,
если
при
этом
возрастает
объем
диагностической
информации
и
в
экстренных
ситуациях
ускоряется
ее
получение
.
Существенное
снижение
дозы
облучения
при
рентгенодиагностике
и
расширении
диагностических
возможностей
достигается
за
счет
применения
усилителей
рентгеновского
изображения
и
телевизионных
систем
.
В
упрощенном
виде
принцип
усиления
рентгеновского
изображения
проиллюстрирован
на
рисунке
95.