Rendgenski zraci

Iz Vikipedije, slobodne enciklopedije
(preusmereno sa Rendgenski zraci)
Idi na: navigaciju, pretragu
Вероватно прва слика рендгенских зрака из 1896. године на којој је фотографисана рука Рендгеновог пријатеља Алберта фон Киликера

Рендгенски зраци или Х-zraci (iks-zraci) su deo elektromagnetskog spektra sa frekvencijama od 3×1016 do 3×1019 herca, odnosno talasnih dužina im je reda 0,1 do 10 nanometra (0,1×10-9 do 1×10-8 m). Zraci su jonizujući i zbog velike energije koriste se u radiologiji (u medicini), kao i u kristalografiji za određivanje strukture kristala. Rendgenski zraci su dobili ime po svom pronalazaču Vilhemu Konradu Rendgenu, koji ih je otkrio. Danas se često koristi i naziv iks-zraci, kako ih je Rendgen nazvao.[1]

Rendgenski zraci spadaju u jonizujuće zračenje, što znači da su naelektrisani i elektromagnetski aktivni. Koriste se u raznim oblastima za ispitivanje struktura. Poznata je njihova primena u medicini za dobijanje slike kostiju i zuba, jer prolaze kroz tkiva ne apsorbujući se u njima. Zbog svoje velike energije zraci su prodorni i uz veću dozu mogu da oštete tkiva.

Nastajanje H-zraka[uredi]

H-zračenje se dobija u vakuumskim cevima za električno pražnjenje kada snop visokoenergetskih elektrona proizvedenih na katodi interaguje sa anodom. Elektroni su ubrzani naponima od 10.000 do 100.000 volti, a kočenjem na anodi elektroni kao naelektrisane čestice emituju elektromagnetno zračenje visokih energija poznato kao H-zračenje.[2]

Cevi u kojima se proizvode H-zraci nazivaju se rendgenske cevi. Rendgenska cev je najčešće dužine oko 20-25 cm i prečnika oko 15 cm. Ona je ključni deo aparata za rendgensko zračenje. Iz cevi je uklonjen vazduh i pritisak je 510 milibara. Katoda je negativna elektroda, pravi se od materijala sa visokom tačkom topljenja. Da bi površina sa koje se elektroni emituju bila što veća — katode se modifikuju u spiralu. Noviji uređaji imaju dve spirale. Postavljena je unutar čeličnog okvira koji je na negativnom naponu. Anoda je pozitivna i nalazi se nasuprot katode. Najčešće je napravljena u obliku je diska koji se rotira. Oklop cevi sastavljen je iz 2 sloja koji čine izolacioni materijali i olovo. Olovo je tu zbog zaštite pacijenta i lekara i zbog zaštite samog uređaja od mehaničkih oštećenja. Za dobijanje zadovoljavajuće slike bitna su tri parametra: anodni napon, anodna struja i vreme ekspozicije. Fokus može biti električni, realni ili optički, tj. projekcija realnog.

U visokovakumskoj diodi, katoda se indirektno greje pa postoji termoelektronska emisija. Elektroni se iz katode jednosmernim pulsirajućim naponom usmeravaju ka anodi, udaraju u anodu, dolazi do interakcije upadnih elektrona sa elektronima elektronskog omotača, čiji je rezultat emisija elektromagnetnih talasa. Mesto na anodi u koje udaraju elektroni naziva se „fokus“ i veoma je malih dimenzija, a od njegovih dimenzija zavisi oštrina rendgenskog snimka. Zbog oslobađanja toplote u sudarnom procesu dolazi do grejanja anode kojoj je stalno potrebno hlađenje te se u tom cilju koriste obrtne anode ugaone brzine oko 8500 obr/min.

Interakcije[uredi]

Pri prolasku H-zraka kroz neku supstancu, dolazi do više tipova interakcija između zraka i medijuma. Interakcije se mogu ogledati u sledećim efektima:

  • Komptonov efekat

Do njega dolazi ako je energija upadnih elektrona mnogo veća od energije koja je potrebna za elektrone da kruže po istoj putanji. Zavisi od ukupnog broja elektrona u atomu materije na koju zrak nailazi. Menja se talasna dužina i oslobađa se kvant energije.

  • Koherentno ili Rejlijevo rasejanje

Talasna dužina se ne menja, ali se putanja malo menja, zavisi od vrste tkiva na koje pada zračenje.

  • Fotoelektrični efekat

Upadni zraci interaktuju sa elektronima atoma anode i predaju im toplotnu energiju. Fotoefektom se objašnjava apsorpcija H-zraka (Iks zraka). Posledice su nastanak karakterističnih zračenja, stvaranje pozitivnog i negativnog jona.

  • Stvaranje elektronskog para

Dešava se kada se fotoni ogromnih energija nađu u blizini jezgra.

  • Fotodezintegracija

Suprotan proces od stvaranja elektronskog para, dolazi do promene strukture atoma. Za ovaj vid interakcije elektromagnetnog zračenja i materije neophodno je da energija fotona H-zraka bude veća od energije nuklearnih sila koje deluju na čestice tako da se one zadržavaju u jezgru. U zavisnosti od čestica koje su izbačene iz jezgra, mogu nastati joni, nestabilna jezgra ili potpuno novi elementi.

Vidi još[uredi]

Reference[uredi]

  1. Novelline, Robert. Squire's Fundamentals of Radiology. Harvard University Press. 5th edition. 1997, ISBN 0-674-83339-2
  2. Fizika atoma, J. Purić, I. Dojčinović, Zavod za udžbenike, Beograd, 2013, ISBN 978-86-17-17991-3

Spoljašnje veze[uredi]