Принципът на работа на рентгеновия апарат се основава на. Рентгенови апарати
Министерство на образованието и науката на Руската федерация
федерална държавна автономна образователна институция
висше образование
„НАЦИОНАЛНО ИЗСЛЕДВАНЕ
ТОМСК ПОЛИТЕХНИЧЕСКИ УНИВЕРСИТЕТ"
Лабораторна работа №1
Ръководител: професор на катедратаMMS
Кулков Сергей Николаевич
Студенти от група 4B21:
Кондратенко А.И.
Проскурников Г.В.
Дронов А.А.
Томск, 2015 г
Мишена:запознайте се, проучете, а също и придобийте умения за рентгенов анализ на прахове.
Устройство за рентгенов апарат
Един от най-ефективните методи за изследване на структурата на кристалните вещества е радиографията.
Радиографията е разделена на 2 вида:
1. Рентгенов дифракционен анализ (XRD);
2. Рентгенофазов анализ (XRF).
Първият метод е най-общ и информативен и ви позволява недвусмислено да определите всички детайли на кристалната структура (атомни координати и др.). Обект на изследване в RStA е монокристал. Вторият метод ви позволява да идентифицирате веществото и да определите някои параметри на кристалната структура. Обект на XRF изследване са поликристални проби.
Рентгеновата машина е проектирана да преобразува електрическата енергия в рентгенови лъчи. Структурата на рентгеновия апарат зависи от неговата функция, но като цяло се състои от източник на радиация, захранване, система за управление и периферни устройства.
Как работи рентгеновият апарат?
Устройството обикновено се захранва от променливотоково захранване от 126 или 220 V. Съвременните рентгенови апарати обаче работят с постоянен ток при значително по-високо напрежение. В тази връзка захранването включва трансформатор (или система от трансформатори) и токоизправител (понякога може да няма токоизправител - ако мощността на устройството е ниска). Генераторът на радиация е рентгенова тръба, една или повече.
Системата за управление е разпределителна уредба, т.е. контролен панел, който регулира работата на цялата инсталация. Освен това апаратът включва статив (система от триноги), на който е монтиран генераторът на излъчване. Принципът на работа на инсталацията е както следва. Променлив ток от мрежата се подава към първичната намотка на трансформатора. По-високото напрежение се отстранява от неговата вторична намотка и се подава към емитер директно (полувълнови инсталации) или чрез токоизправител - кенотрон. Нагряването на катодната нишка на рентгеновата тръба регулира нейната работа. В този случай не повече от 1% от енергията, подадена към тръбата, се превръща в радиация, останалата част се превръща в топлина, на първо място, анодът се нагрява. За да се избегне повредата му от прегряване, се използват или огнеупорни материали (волфрам, молибден), или се проектира специална система за охлаждане (водно охлаждане, въртящ се анод). Съвременните рентгенови апарати са оборудвани със специални устройства за стабилизиране на тока и защита на излъчвателя от претоварване. Освен това е инсталирана система за защита на другите от излишна радиация (както и от ток с високо напрежение).
Устройство с рентгенова тръба
Рентгеновата тръба е електрическо вакуумно устройство с източник на електронно лъчение (катод) и мишена, в която те се забавят (анод). Високоволтовото напрежение за нагряване на катода се подава чрез отрицателен кабел за високо напрежение от трансформатор с нажежаема жичка, който се намира в генераторното устройство. Нагрятата спирала на катода, когато към рентгеновата тръба се приложи високо напрежение, започва да излъчва ускоряващ поток от електрони и след това те рязко се забавят върху волфрамовата плоча на анода, което води до появата на рентгенови лъчи. лъчи.
Принцип на работа на рентгеновата тръба
Фигура 1 - Диаграма на рентгенова тръба за структурен анализ: 1 - метална анодна чаша (обикновено заземена); 2 – берилиеви прозорци за рентгеново излъчване; 3 – термоелектронен катод; 4 – стъклена колба, изолираща анодната част на тръбата от катода; 5 – катодни изводи, към които се подава напрежението на нишката, както и високото (спрямо анода) напрежение; 6 – електростатична система за фокусиране на електрони; 7 – вход (антикатод); 8 – тръби за вход и изход на течаща вода, охлаждаща входящото стъкло.
Областта на анода, където падат електрони, се нарича фокус. Съвременните рентгенови тръби обикновено имат два фокуса: голям и малък. В анода над 95% от енергията на електроните се преобразува в топлинна енергия, нагрявайки анода до 2000°C или повече. Поради тази причина, с увеличаване на продължителността на експозиция, допустимата мощност намалява.
Рентгеновата диагностична тръба е поставена в оловен корпус, който е запълнен с трансформаторно масло. Корпусът има отвори за свързване на високоволтови кабели и изходен прозорец, през който излиза радиационният лъч. За да се сведе до минимум дозата на рентгеновото лъчение в съвременните рентгенови апарати, например FMC, към изходния прозорец е прикрепено колимационно устройство. За да се предотврати повреда на анода на рентгеновата тръба, последният трябва да се върти; за тази цел в долната част на корпуса на рентгеновата тръба е поставено устройство за въртене на анода.
Широко използван в съвременната медицинска практика. С тяхна помощ се извършва диагностика и лечение на различни заболявания. Що се отнася до работата на самите диагностични модели, това са устройства, които позволяват неинвазивна оценка на състоянието вътрешните органи и опорно-двигателния апараттяло.
Образът се формираНа въз основа на различната степен на абсорбция на лъчите от вътрешните тъкани на пациента и се нарича рентгенография. Може да се показва катоспециален филм и на компютър (за цифрови модели).
На рентгеновата снимка ясно се виждат вътрешните органи и костите. За по-ясно визуализиране на отделните органи и тъкани се използва контрастно вещество, което дава възможност за по-точно диагностициране на съществуващите патологии.
Как работи рентгеновият апарат?
Рентгеновият апарат съдържа следните части и компоненти:
- ОТНОСНО дъно или няколко Емитерни тръби, генериращи рентгенови лъчи;
- Устройство за захранване, което захранва устройството с електричество (с негова помощ се регулират параметрите на излъчване);
- Устройство, което преобразува рентгеново лъчение в изображение, което може да се визуализира;
- Комутационна апаратура (блок за управление на устройството);
- Триноги, чрез които се управлява инсталацията;
- Оборудване за радиационна защита.
Рентгеновият апарат има доста дебел оловен корпус, който изпълнява защитна функция. Този метал абсорбира добре рентгеновите лъчи, осигурявайки максимална безопасност на медицинския персонал.
Принцип на работа на рентгеновия апарат
Принципът на работа на рентгеновия апарат се основава на подаване на напрежение към контролния панел за регулиране на силата на излъчване, а след това към главния трансформатор, където се генерира иоблъчване Лъчи , прониквайки през зоната на изследване, те се озовават на екрана за въвеждане, което го кара да свети. Под въздействието на това лъчение фотокатодът избива електрони, в резултат на което фотоелектроните, ускорени от електрическото поле, влизат в изходния малък екран, на който електронното изображение се преобразува в светло.
Характеристика на повечето съвременни рентгенови апарати е използването на електронно-оптични преобразуватели или усилватели за минимизиране на радиационното излагане на пациента и персонала.
Видове рентгенови апарати
- В зависимост от целта всички рентгенови апарати се делят на терапевтични и диагностични. Последните от своя страна се делят на:
Диагностичните устройства използват голям ток, преминаващ през емитерната тръба и малко напрежение. За разлика от тях, терапевтичните устройства използват нисък ток и високо напрежение. Рентгеновите апарати се различават и по вида на захранването на емитерната тръба.
Рентгеновите апарати (синоним: рентгенови апарати) са устройства за производство и използване на рентгенови лъчи за технически и медицински цели. Медицинските рентгенови апарати, в зависимост от тяхното предназначение, се разделят на диагностични и терапевтични. Според условията, в които подлежат на експлоатация, рентгеновите апарати се делят на стационарни, мобилни и преносими.
Стационарните рентгенови апарати, както диагностични (фиг. 1), така и терапевтични (фиг. 2), са предназначени за постоянна употреба в специално пригодена стая - рентгенова стая (виж). Мобилните рентгенови апарати, в зависимост от условията на използване, се разделят на отделения (фиг. 3), пригодени за движение в рамките на лечебно заведение с цел рентгеново изследване на пациенти директно в отделенията, и преносими, предназначени за използване извън лечебното заведение. Към мобилните рентгенови апарати се отнасят и апаратите (РУМ-4), предназначени за работа в полеви условия (фиг. 4). Те обикновено се монтират и транспортират на специално пригодени типове транспортни средства, имат автономно захранване и помещение за разполагане, както и собствена тъмна стая. В мирно време мобилните рентгенови апарати се използват в специално оборудвани превозни средства, железопътни вагони и на кораби от морския и речния флот (т.нар. корабни рентгенови апарати). Има и мобилни рентгенови апарати, поставени в специални кутии за съхранение и транспортирани с всякакъв вид ресорен транспорт.
Към полевите рентгенови апарати се предявяват редица специални изисквания, произтичащи от неблагоприятните и трудни транспортни условия, климатичните условия и необходимостта от чест монтаж и демонтаж на оборудването. По-специално, кутиите за съхранение трябва да бъдат достатъчно запечатани, за да предпазят оборудването от прах и влага. Отделните части на рентгеновия апарат трябва да бъдат здраво закрепени, за да се гарантира, че рентгеновият апарат може да се транспортира върху ресорни (обикновено автомобилни) превозни средства по магистрали и черни пътища, без да се повредят частите на рентгеновия апарат. Колебанията в температурата на околната среда в диапазона от 40 до -40° не трябва да влияят върху качеството на работа на рентгеновия апарат, когато се съхранява и транспортира при тези условия. Монтажът и демонтажът на рентгеновия апарат трябва да се извърши от персонала по поддръжката в рамките на половин час без използването на специални инструменти.
В мирно време полеви рентгенови устройства могат да се използват за масови прегледи (виж Флуорография), както и за рентгенова диагностична работа в отдалечени райони.
Преносимите рентгенови апарати (фиг. 5) са предназначени за извършване на най-простите видове рентгенови изследвания в спешната и спешна помощ, както и в домашните грижи. Те са малки по размер, леки, побират се в два малки куфара и обикновено са подходящи за носене от 1-2 души.
Има много видове рентгенови апарати, предназначени за различни цели. Работната мощност на произведените рентгенови устройства се определя от произведението на вторичното напрежение (напрежение на генериране в киловолта) от тока (в милиампери), преминаващ през рентгеновата тръба (виж) за секунда.
Диапазоните на напрежението и тока на рентгеновите апарати в зависимост от предназначението им са дадени в таблицата.
Рентгеновият апарат се състои от следните основни компоненти.
1. Устройство за високо напрежение, включващо трансформатор за високо напрежение (така наречения главен трансформатор), трансформатор с нишка на рентгенова тръба и система, която коригира тока, подаден към рентгеновата тръба (при ниска мощност устройства, токоизправително устройство може да липсва).
2. Рентгенов генератор - рентгенова тръба.
3. Разпределителна уредба - контролен панел, който регулира режимите на работа на устройството.
4. Статив или групи стойки за монтиране на рентгенова тръба, оборудвани с устройства за монтиране или позициониране на пациенти при определени видове рентгенови изследвания и лечение, както и оборудване за радиационна защита.
Схематично принципът на работа на рентгеновия апарат е, че напрежението на електрическата мрежа се подава към контролния панел, в който се регулира с помощта на автотрансформатор и се подава към първичната намотка на главния трансформатор. В резултат на разликата в броя на навивките на първичната и вторичната намотка на главния трансформатор, напрежението в него рязко нараства и се подава директно към рентгеновата тръба (т.нар. полувълнови рентгенови апарати) или чрез изправително устройство (кенотрони, селенови изправители). Токът, преминаващ през рентгеновата тръба, се контролира от степента на нажежаване на нейната катодна нишка.
Съвременните рентгенови апарати са оборудвани с много сложни устройства за стабилизиране на напрежението и тока на рентгеновата тръба, както и за защитата й от възможни претоварвания. В допълнение към сложните релейни устройства за регулиране на времето на експозиция, диагностичните устройства са оборудвани с автоматични превключватели за режимите на работа на рентгеновия апарат, което е необходимо, например, при бързо превключване от рентгенов режим към режим на изображение и обратно . Освен това всички модерни рентгенови апарати имат система за защита срещу неизползвано рентгеново лъчение и срещу токов удар с високо напрежение.
Въз основа на естеството на защита срещу токов удар с високо напрежение се разграничават блокови устройства, при които високоволтовият апарат заедно с рентгеновата тръба е затворен в общ заземен метален корпус и кабел X- лъчеви машини, при които проводниците за високо напрежение са затворени в изолирани кабели за високо напрежение, а тръбата и главният трансформатор са затворени в изолирани кабели за високо напрежение в метални заземени корпуси. Обикновено за мобилни и преносими рентгенови апарати се използват блокови апарати, а за стационарни – кабелни.
Диагностичните рентгенови апарати са оборудвани с устройства за томография (виж), кимография, електрокимография и други специални изследователски методи, както и усилвател на изображението (виж Електрооптичен рентгенов усилвател на изображението) (фиг. 6), което позволява за рентгеново заснемане, телевизионно предаване на рентгенови изображения и осигуряване на висока яркост на изображението със значително намаляване на облъчването.
За изследване на отделни фази на бързо протичащи процеси има специални рентгенови апарати, които позволяват рентгенова фотография при скорости на затвора от хилядни от секундата. Това се постига не чрез увеличаване на мощността (и следователно на размера) на рентгеновите апарати, а чрез използване на система от кондензатори, които се зареждат от трансформатор с относително ниска мощност до необходимото напрежение и след това, в точния момент, незабавно изхвърлят върху рентгеновата тръба (т.нар. импулсни рентгенови апарати). Освен това има адаптации към конвенционалните диагностични рентгенови апарати под формата на приставки, които позволяват да се снимат физиологично движещи се обекти (бели дробове, сърце) в предварително определена фаза на активност, например във фазата на вдишване или издишване или в определена фаза на сърдечната дейност.
За лъчева терапия се използват терапевтични рентгенови апарати.
С въвеждането в клиничната практика на изкуствени радиоактивни изотопи и различни видове ускорители на заредени частици, линейни ускорители, бетатрони, синхротрони, синхрофазотрони и др., Ролята на самата рентгенова терапия донякъде се стеснява и в момента се използва за излагане на радиация. до патологични огнища на относително плитко място.
Има терапевтични рентгенови апарати не само за статично, но и за така нареченото мобилно облъчване (методи на ротационна и конвергентна лъчетерапия).
В зависимост от дълбочината на локализация на облъчената лезия се използват апарати за повърхностна рентгенова терапия (фиг. 7) и за статична дълбочинна терапия (фиг. 2).
Освен това се произвеждат рентгенови устройства за ротационна (фиг. 8) и конвергентна (фиг. 9) рентгенова терапия, при която по време на облъчване тръбата автоматично се движи по предварително определен път, така че основният радиационен лъч е постоянно насочен в патологичното огнище, а околните тъкани и кожна област бяха изложени на лъчите последователно. Това позволява, като щади кожата и здравата тъкан, да достави по-големи дози рентгеново лъчение към лезията, отколкото при методите на статично облъчване.
Съвременните терапевтични рентгенови апарати, подобно на диагностичните, са оборудвани с редица специални устройства и устройства, които автоматизират работата им. Наред с терапевтичните устройства с конвенционални автоматични релета за време, има рентгенови апарати, в които релето за време е заменено от реле за дозата, което е вграден дозиметър, който автоматично изключва високото напрежение при достигане на предварително определена доза радиация. Освен това комплектът от терапевтични рентгенови апарати включва специални комплекти от тръби, диафрагми, които ограничават полето на облъчване, и филтри, които филтрират по-меката част от радиацията и правят работния лъч по-равномерен.
Вижте още Рентгенова техника, Рентгеново изследване, Рентгенова терапия.
Ориз. 1. Стационарен диагностичен рентгенов апарат тип РУМ-5.
Ориз. 2. Рентгенов апарат тип РУМ-11 за статично дълбоко лъчелечение.
Ориз. 3. Уорд рентгенов апарат.
Ориз. 4. Общ изглед на рентгеновия апарат RUM-4.
Ориз. 5. Преносим рентгенов апарат.
Ориз. 6. Електронно-оптичен преобразувател (ЕОП) с огледало за визуално наблюдение, кинокамера и предавателна телевизионна камера.
Ориз. 7. Рентгенов апарат тип РУМ-7 за кожно и контактно лъчелечение.
Ориз. 8. Рентгенов апарат за ротационно лъчелечение.
Ориз. 9. Рентгенов апарат за конвергентна лъчетерапия.
Рентгеновите апарати са устройства за получаване и използване в медицината и техниката. Медицинските рентгенови апарати по предназначение се делят на диагностични (фиг. 1) и терапевтични (фиг. 2), а според условията на работа - на стационарни, мобилни и преносими. Стационарните рентгенови апарати са разположени в специални. Мобилните рентгенови апарати се предлагат в два вида: сгъваеми, предназначени за работа при пътуване (фиг. 3) и монтирани в отделение (фиг. 4) - за рентгенова диагностична помощ в болници до леглото на пациента. Преносимите рентгенови апарати (фиг. 5) се използват за извършване на прости рентгенови изследвания у дома (домашният преносим апарат RU-560 с всички аксесоари се побира в два куфара и има общо тегло около 45 kg). Обхватът на напреженията и токовете на рентгеновите апарати в зависимост от тяхното предназначение е даден в таблицата.
Рентгеновият апарат е проектиран, както следва: високо напрежение (виж) се подава от повишаващ трансформатор (така наречения главен трансформатор), към чиято вторична намотка тръбата е свързана директно (в преносими с ниска мощност и мобилни устройства) или чрез токоизправително устройство - кенотрон или полупроводников вентил (виж Токоизправители). Нажежаемата верига на катода на рентгеновата тръба се захранва от понижаващ трансформатор с нажежаема жичка. Тъй като анодът на рентгеновата тръба обикновено е заземен, а катодът е под високо напрежение, трансформаторът с нажежаема жичка има изолация за високо напрежение. Елементите на веригата за високо напрежение на рентгеновия апарат обикновено се поставят в заземен корпус и се свързват към електродите на защитната рентгенова тръба с високоволтови кабели (кабелни рентгенови апарати). При така наречените блокови устройства високоволтовата част заедно с тръбата се поставят в метален корпус, пълен с минерално изолационно масло.
Високото напрежение обикновено се регулира с помощта на автотрансформатор (q.v.), свързан към първичната верига на главния трансформатор. Специален превключвател, свързан към различните кранове на автотрансформатора, ви позволява плавно или стъпаловидно да променяте напрежението на първичната и, следователно, на вторичната намотка на главния трансформатор. Токът на нишката на рентгеновата тръба се настройва с помощта на реостат, свързан към веригата на първичната намотка на трансформатора с нажежаема жичка. Анодният ток на тръбата зависи от големината на тока на нажежаемата жичка, който се определя от напрежението на електрическата мрежа: промяна в мрежовото напрежение, например, с 5% променя анодния ток 2 пъти. Напрежението на електрическата мрежа пада, когато рентгеновият апарат е включен и следователно, за да се стабилизира нишката на тръбата, е необходимо да се монтира трансформатор (компенсатор) или специален ферорезонансен стабилизатор. Автотрансформатор с ключове, реостат за регулиране на тока на нажежаемата жичка, устройства за управление, системи за стабилизиране на напрежението и защита от претоварване и късо съединение съставляват нисковолтовата част на рентгеновия апарат и са разположени в специален контролен панел. Обикновено устройството се включва на етапи: първо се включва мрежовото напрежение, след това нагряването на рентгеновата тръба и кенотрона и накрая високото напрежение. Деактивирането се извършва в обратен ред. Рентгеновият апарат включва също статив (или група стативи) за закрепване на рентгеновата тръба, устройства за фиксиране на пациенти по време на изследване или лечение, рентгенови екрани (виж) и оборудване за субекта и лекаря. Рентгеновите апарати са оборудвани със специални устройства (реле за време) за автоматично изключване на високото напрежение след определена експозиция. Терапевтичните рентгенови апарати използват електромеханични релета с максимална скорост на затвора 10-30 минути, които се задвижват от малък електродвигател. Преносимите и мобилни диагностични рентгенови апарати използват ръчни релета, задействани от пружина, а стационарните използват кондензаторни релета с минимално закъснение около 0,01 сек.
Страници: 1
Рентгеновият апарат е устройство, което се използва широко в съвременната медицина за изследване и диагностика на различни заболявания. Необходимо е за достъп до вътрешните органи на човека. Благодарение на рентгеновия апарат лекарят получава картина на вътрешната структура на тялото, което го интересува. Снимката се проектира върху филм. Работата с рентгенови лъчи е неинвазивен медицински преглед, което означава, че не се изисква проникване на чуждо тяло. Въпреки факта, че това устройство се използва широко в болници и клиники, малко хора знаят как работи.
Нека разберем какво е рентгенова машина, принципът на работа на това устройство и какво означава за медицината.
Рентгенов апарат - какво е това?
Рентгеновият апарат е устройство, което преобразува обикновената електрическа енергия в рентгеново лъчение. Има различни видове рентгенови апарати, например:
. ангиограф;Флуорограф;
рентгенов мамограф;
Уорд рентгенов апарат;
Стоматологичен рентгенов апарат;
Оперативен рентгенов апарат;
Рентгенов компютърен томограф;
И други.
Както виждаме, днес има много видове рентгенови апарати. В зависимост от изследвания орган се използват устройства с различен дизайн и принцип на действие. Въпреки това, класическа рентгенова машина с общо предназначение, чийто принцип на работа ще разгледаме в тази статия, се състои от система за управление, захранване, излъчваща структура, както и периферни устройства. В зависимост от функционалността на устройството, то може да включва и устройства за запис на изображения или визуализиране на вътрешността на изследваната част от тялото.
Принципът на работа на рентгеновия апарат
Класическата рентгенова машина се захранва от електрическа мрежа, чието максимално напрежение е 220 V. Но някои рентгенови системи, разработени в наше време, изискват значително повече електроенергия. Такива инсталации, в допълнение към захранването, съдържат трансформатор и токоизправител за ток.
Рентгеновата тръба е основният елемент на радиацията, който я генерира. Апаратът съдържа и система за управление, с която специалист контролира работата на рентгеновия апарат.
Материалът, през който се получава рентгеново лъчение, е ток, следователно без мощна електрическа мрежа работата на устройството е невъзможна. Така токът от електрическата мрежа преминава през етапа на първична обработка. Този етап се случва в намотката на трансформатора. След това доста бързо настъпва етап на вторична обработка, по време на който се освобождава високо напрежение. Стига до кенотрона - това е токоизправител, след което напрежението постъпва в рентгеновата тръба.
Рентгеновата тръба се намира в плътно затворен съд. В единия край на тръбата е катодът, а в другият е анодът. Когато напрежението през трансформатора навлезе в рентгеновото поле, катодът и анодът се удрят и след това рязко спират. В този случай възниква спирачно лъчение, тоест генерират се рентгенови лъчи.
Целият процес, описан по-горе, се случва за част от секундата. Така върху снимката се появява картина, която сякаш осветява вътрешността на необходимата част от тялото и показва състоянието на органа. Ето как работи рентгенов апарат, чийто принцип на работа е описан по-горе.
Значение на рентгеновия апарат за медицината
В съвременната медицина без рентгенов апарат би настъпил хаос и безпорядък, защото диагностицирането на много заболявания би било трудно, ако не и напълно невъзможно. Само благодарение на рентгеновия апарат човечеството успя да излекува много болести. Днес това устройство се използва за две процедури:
1. Рентгенографията е вътрешно, но въпреки това неинвазивно изследване на обект. Благодарение на рентгеновите лъчи изображението се прехвърля върху фотографски филм;2. Флуороскопия - състои се в това, че изображението на изследвания обект попада върху специален екран. Така изображението се мести, което при рентгенографията е невъзможно.
Сега, след като знаете как работи рентгеновият апарат, няма да се притеснявате за процедурите, свързани с него.
Подобно на много от най-големите открития на човечеството, рентгеновите лъчи са изобретени напълно случайно.
През 1895 г. немски физик на име Вилхелм Конрад Рьонтген (1845-1923) прави откритието, докато експериментира с електронен лъч в газоразрядна тръба. Вилхелм Конрад Рьонтген забеляза, че флуоресцентният екран в неговата лаборатория започва да свети, когато се включи електронният лъч. Този отговор сам по себе си не беше толкова изненадващ и ученият знаеше, че флуоресцентният материал обикновено свети в отговор на електромагнитно излъчване, но разрядната тръба беше заобиколена от тежък черен картон. На теория това би блокирало по-голямата част от радиацията, но не и рентгеновите лъчи.
Физикът Вилхелм Конрад Рьонтген постави различни предмети между газоразрядна тръба и екран и екранът все още светеше. Накрая постави ръката си пред устройството и видя силуета на костите си, прожектиран върху флуоресцентния екран. Веднага след като открива самите рентгенови лъчи, той открива принципа на действие на рентгеновите лъчи.
Забележителното откритие на учения доведе до един от най-важните медицински постижения в човешката история.
Рентгеновата технология позволява на лекарите да виждат директно през човешка тъкан, за да изследват с невероятна лекота счупени кости, кухини и погълнати предмети.
Могат да се използват модифицирани процедури за изследване на по-меки тъкани като бели дробове, кръвоносни съдове или черва.
В тази статия ще научим как работят рентгеновите лъчи и рентгеновото лъчение. Както се оказва, основният процес всъщност е много прост.
Рентгеновите лъчи са основно същите като лъчите на видимата светлина. И двете са вълнообразни форми на електромагнитна енергия, пренасяна от частици, наречени фотони.
Разликата между рентгеновите лъчи и лъчите на видимата светлина е енергийното ниво на отделните фотони. Това също се изразява като дължина на вълната на лъчите.
Очите ни са чувствителни към определена дължина на вълната на видимата светлина, но не и към по-къси дължини на вълните, където енергията е по-висока. Светлинните вълни са по-дълги дължини на вълните на радиовълните с по-ниска енергия.
Фотоните на видимата светлина и рентгеновите фотони се произвеждат от движението на електрони в атомите. Електроните заемат различни енергийни нива или орбити около ядрото на атома. Когато един електрон се премести на по-ниска орбита, той трябва да освободи малко енергия. Той освобождава допълнителна енергия под формата на фотон. Енергията на фотона зависи от това колко далеч е прескочил електронът между орбитите.
Когато фотон се сблъска с друг атом, атомът може да абсорбира енергията на фотона, повишавайки електрона до по-високо ниво. За да направите това, енергийното ниво на фотона трябва да съответства на разликата в енергията между двете позиции на електрона. Ако не, тогава фотонът не може да движи електрони между орбитите. Атомите, които изграждат тъканта на човешкото тяло, са много добри в абсорбирането на фотони от видимата светлина. Енергийното ниво на фотона съответства на различните енергийни разлики между електронните позиции. Радиовълните нямат достатъчно енергия, за да движат електрони между орбитите в големи атоми, така че те преминават през повечето неща. Рентгеновите лъчи също преминават през повечето неща, но по обратната причина: те имат твърде много енергия.
Приложения на рентгеновите лъчи
Най-важният принос на рентгеновите лъчи беше в света на медицината, но те изиграха решаваща роля в редица други области. Рентгеновите лъчи играят ключова роля в изследванията, свързани с теорията на квантовата механика, кристалографията и космологията. В индустриалния свят рентгеновите скенери често се използват за откриване на малки пукнатини в тежко метално оборудване. Скенерите, базирани на този ефект, се превърнаха в стандартно оборудване за сигурността на летищата. практикувани в археологията, селското стопанство, изследването на космоса и ежедневието.
Най-широко приложение обаче има в медицината.
Меките тъкани в тялото са изградени от по-малки атоми и следователно не абсорбират добре фотоните. Калциевите атоми, които изграждат костите, са много по-големи, така че поглъщат по-добре рентгеновите лъчи.
Как работи рентгенът?
Основата на рентгеновия апарат е стъклена вакуумна тръба от газоразряден тип с два електрода, катод и анод, които са разположени вътре. 
Катодът е нагрят проводник. Нагряването се осъществява чрез специална нишка. Топлината помага да се избият електроните от катода, а положително зареденият волфрамов анод привлича електрони във вакуумната тръба. Разликата в напрежението между катода и анода е изключително голяма, така че електроните летят през тръбата с голяма сила. Когато ускоряващ се електрон се сблъска с волфрамов атом, той избива свободен електрон в една от долните орбити на атома. Електронът в по-висока орбита незабавно преминава към по-ниско енергийно ниво, освобождавайки допълнителната си енергия под формата на фотон.
Контролирайки посоката на движение и скоростта на фотона, вакуумната тръба излъчва радиовълни с честота между ултравиолетовото и гама лъчение с дължина на вълната от 10 −7 до 10 −12 метра.
Целият механизъм е обграден от дебел оловен щит. Това предпазва рентгеновите лъчи от излъчване във всички посоки. Малък прозорец в щита позволява някои от фотоните да бъдат излъчени в тесен лъч. Лъчът в рентгеновата машина преминава през серия от филтри по пътя си към пациента. 
Камерите от другата страна на пациента записват пробата, докато преминава през тялото на пациента. Камерата използва същата технология като обикновената камера, но рентгеновата снимка е различна от обикновената. По правило лекарите съхраняват филма като негатив. Тоест областите, които са изложени на повече светлина, изглеждат по-тъмни, а областите, които са изложени на по-малко светлина, изглеждат по-светли. Твърдият материал, като костта, изглежда бял, докато по-мекият материал изглежда черен или сив. Лекарите могат да използват различни начини за управление на работата на рентгеновия апарат чрез промяна на интензитета на лъча на изображението. също използва този ефект.
Контрастно вещество
Повечето меки тъкани не се виждат ясно на обикновена рентгенова снимка. За да се фокусират вътрешно върху органите или да видят кръвоносните съдове, които изграждат кръвоносната система, лекарите трябва да инжектират контрастни вещества в тялото.
Контрастните вещества са течности, които абсорбират рентгеновите лъчи по-ефективно от околната тъкан. За да се видят органи в храносмилателната и ендокринната система, пациентът поглъща смес от контрастни вещества, обикновено смес от барий. Ако лекарите искат да изследват кръвоносните съдове или други елементи в кръвоносната система, те инжектират контрастни вещества в кръвния поток на пациента.
Контрастното вещество често се използва заедно с флуороскоп. При флуороскопията рентгеновите лъчи преминават през тялото върху флуоресцентен екран, създавайки движещо се изображение. Лекарите могат да използват флуороскопия, за да проследят преминаването на контрастна материя през човек. Лекарите могат също да записват рентгеновото изображение на видео.
Вредни ли са рентгеновите лъчи?
Рентгеновите лъчи са чудесно допълнение към света на медицината: те позволяват на лекарите да погледнат вътре в пациента без никаква операция. Много по-лесно и по-безопасно е да се види счупена кост с рентгенови лъчи, отколкото да се използва инвазивен метод. 
Но вредни ли са рентгеновите лъчи? В ранните дни на рентгеновата наука много лекари излагаха пациентите и себе си на лъчи за дълги периоди от време. В крайна сметка лекарите и пациентите започнаха да развиват лъчева болест и медицинската общност разбра, че нещо не е наред.
Проблемът е, че рентгеновите лъчи са форма на йонизиращо лъчение.
Електрическият заряд на йона може да доведе до неестествени химични реакции в клетките. Освен всичко друго, зарядът може да разкъса ДНК вериги. Клетка с разкъсана ДНК верига или ще умре, или ДНК ще започне да мутира. Ако много клетки умрат, в тялото могат да се развият различни заболявания. Ако ДНК мутира, клетката може да стане ракова и ракът да се разпространи. Ако мутацията настъпи в сперма или яйцеклетка, това може да доведе до вродени дефекти. Поради всички тези рискове лекарите използват рентгенови лъчи, като вземат предвид определени стандарти.
Дори при тези рискове, рентгеновото сканиране все още е по-безопасна опция от операцията. Рентгеновите апарати са безценен инструмент в медицината, както и предимство в сигурността и научните изследвания. Те наистина са едни от най-полезните и...