Рендгенски зраци

Из Википедије, слободне енциклопедије
Вероватно прва слика рендгенских зрака из 1896. године на којој је фотографисана рука Рендгеновог пријатеља Алберта фон Киликера

Рендгенски зраци или Х-зраци (икс-зраци) су део електромагнетског спектра са фреквенцијама од 3×1016 до 3×1019 херца, односно таласних дужина им је реда 0,1 до 10 нанометра (0,1×10-9 до 1×10-8 m). Зраци су јонизујући и због велике енергије користе се у радиологијимедицини), као и у кристалографији за одређивање структуре кристала. Рендгенски зраци су добили име по свом проналазачу Вилхему Конраду Рендгену, који их је открио. Данас се често користи и назив икс-зраци, како их је Рендген назвао.[1]

Рендгенски зраци спадају у јонизујуће зрачење, што значи да су наелектрисани и електромагнетски активни. Користе се у разним областима за испитивање структура. Позната је њихова примена у медицини за добијање слике костију и зуба, јер пролазе кроз ткива не апсорбујући се у њима. Због своје велике енергије зраци су продорни и уз већу дозу могу да оштете ткива.

Настајање Х-зрака[уреди]

Х-зрачење се добија у вакуумским цевима за електрично пражњење када сноп високоенергетских електрона произведених на катоди интерагује са анодом. Електрони су убрзани напонима од 10.000 до 100.000 волти, а кочењем на аноди електрони као наелектрисане честице емитују електромагнетно зрачење високих енергија познато као Х-зрачење.[2]

Цеви у којима се производе Х-зраци називају се рендгенске цеви. Рендгенска цев је најчешће дужине око 20-25 cm и пречника око 15 cm. Она је кључни део апарата за рендгенско зрачење. Из цеви је уклоњен ваздух и притисак је 510 милибара. Катода је негативна електрода, прави се од материјала са високом тачком топљења. Да би површина са које се електрони емитују била што већа — катоде се модификују у спиралу. Новији уређаји имају две спирале. Постављена је унутар челичног оквира који је на негативном напону. Анода је позитивна и налази се насупрот катоде. Најчешће је направљена у облику је диска који се ротира. Оклоп цеви састављен је из 2 слоја који чине изолациони материјали и олово. Олово је ту због заштите пацијента и лекара и због заштите самог уређаја од механичких оштећења. За добијање задовољавајуће слике битна су три параметра: анодни напон, анодна струја и време експозиције. Фокус може бити електрични, реални или оптички, тј. пројекција реалног.

У високовакумској диоди, катода се индиректно греје па постоји термоелектронска емисија. Електрони се из катоде једносмерним пулсирајућим напоном усмеравају ка аноди, ударају у аноду, долази до интеракције упадних електрона са електронима електронског омотача, чији је резултат емисија електромагнетних таласа. Место на аноди у које ударају електрони назива се „фокус“ и веома је малих димензија, а од његових димензија зависи оштрина рендгенског снимка. Због ослобађања топлоте у сударном процесу долази до грејања аноде којој је стално потребно хлађење те се у том циљу користе обртне аноде угаоне брзине око 8500 обр/мин.

Интеракције[уреди]

При проласку Х-зрака кроз неку супстанцу, долази до више типова интеракција између зрака и медијума. Интеракције се могу огледати у следећим ефектима:

  • Комптонов ефекат

До њега долази ако је енергија упадних електрона много већа од енергије која је потребна за електроне да круже по истој путањи. Зависи од укупног броја електрона у атому материје на коју зрак наилази. Мења се таласна дужина и ослобађа се квант енергије.

  • Кохерентно или Рејлијево расејање

Таласна дужина се не мења, али се путања мало мења, зависи од врсте ткива на које пада зрачење.

  • Фотоелектрични ефекат

Упадни зраци интерактују са електронима атома аноде и предају им топлотну енергију. Фотоефектом се објашњава апсорпција Х-зрака (Икс зрака). Последице су настанак карактеристичних зрачења, стварање позитивног и негативног јона.

  • Стварање електронског пара

Дешава се када се фотони огромних енергија нађу у близини језгра.

  • Фотодезинтеграција

Супротан процес од стварања електронског пара, долази до промене структуре атома. За овај вид интеракције електромагнетног зрачења и материје неопходно је да енергија фотона Х-зрака буде већа од енергије нуклеарних сила које делују на честице тако да се оне задржавају у језгру. У зависности од честица које су избачене из језгра, могу настати јони, нестабилна језгра или потпуно нови елементи.

Види још[уреди]

Референце[уреди]

  1. Novelline, Robert. Squire's Fundamentals of Radiology. Harvard University Press. 5th edition. 1997, ISBN 0-674-83339-2
  2. Физика атома, Ј. Пурић, И. Дојчиновић, Завод за уџбенике, Београд, 2013, ISBN 978-86-17-17991-3

Спољашње везе[уреди]