Krievijas Federācijas Izglītības un zinātnes ministrija

federālās zemes autonomā izglītības iestāde

augstākā izglītība

"VALSTS IZPĒTE

TOMSKAS POLITEHNISKĀ UNIVERSITĀTE"

Laboratorijas darbs Nr.1

Pārraugs: katedras profesorsMMS

Kulkovs Sergejs Nikolajevičs

4B21 grupas skolēni:

Kondratenko A.I.

Proskurņikovs G.V.

Dronovs A.A.

Tomska, 2015

Mērķis: iepazīties, mācīties, kā arī iegūt iemaņas pulveru rentgena analīzē.

Rentgena aparāts

Viena no efektīvākajām metodēm kristālisko vielu struktūras izpētei ir radiogrāfija.

Radiogrāfija ir sadalīta 2 veidos:

1. Rentgenstaru difrakcijas analīze (XRD);

2. Rentgenstaru fāzes analīze (XRF).

Pirmā metode ir visvispārīgākā un informatīvākā un ļauj nepārprotami noteikt visas kristāla struktūras detaļas (atomu koordinātas utt.). Pētījuma objekts RStA ir monokristāls. Otrā metode ļauj identificēt vielu un noteikt dažus kristāla struktūras parametrus. XRF pētījuma objekti ir polikristāliski paraugi.

Rentgena iekārta ir paredzēta elektriskās enerģijas pārvēršanai rentgena staros. Rentgena aparāta uzbūve ir atkarīga no tā funkcijas, bet kopumā tas sastāv no starojuma avota, barošanas avota, vadības sistēmas un perifērijas.

Kā darbojas rentgena iekārta?

Ierīce parasti tiek darbināta no 126 vai 220 V maiņstrāvas avota. Tomēr mūsdienu rentgena iekārtas darbojas līdzstrāvas režīmā ar ievērojami lielāku spriegumu. Šajā sakarā barošanas blokā ietilpst transformators (vai transformatoru sistēma) un strāvas taisngriezis (dažreiz taisngrieža var nebūt - ja ierīces jauda ir zema). Radiācijas ģenerators ir rentgena caurule, viena vai vairākas.

Vadības sistēma ir sadales iekārta, tas ir, vadības panelis, kas regulē visas iekārtas darbību. Turklāt aparātā ir iekļauts statīvs (statīva sistēma), uz kura ir uzstādīts starojuma ģenerators. Instalācijas darbības princips ir šāds. Maiņstrāva no tīkla tiek piegādāta transformatora primārajam tinumam. Augstāks spriegums tiek noņemts no tā sekundārā tinuma un tiek piegādāts tieši emitētājam (pusviļņu instalācijas) vai caur taisngriezi - kenotronu. Rentgena lampas katoda kvēldiega sildīšana regulē tā darbību. Šajā gadījumā ne vairāk kā 1% no caurulei piegādātās enerģijas pārvēršas starojumā, pārējais pārvēršas siltumā, pirmkārt, anods uzsilst. Lai izvairītos no tā bojājumiem no pārkaršanas, tiek izmantoti vai nu ugunsizturīgi materiāli (volframs, molibdēns), vai arī tiek izstrādāta īpaša dzesēšanas sistēma (ūdens dzesēšana, rotējošais anods). Mūsdienu rentgena iekārtas ir aprīkotas ar īpašām ierīcēm, lai stabilizētu strāvu un aizsargātu emitētāju no pārslodzes. Turklāt ir uzstādīta sistēma, kas aizsargā citus no pārmērīga starojuma (kā arī no augstsprieguma strāvas).

Rentgena caurule ierīce

Rentgena caurule ir elektriskā vakuuma ierīce ar elektronu starojuma avotu (katodu) un mērķi, kurā tie tiek palēnināti (anodu). Augstsprieguma spriegums katoda sildīšanai tiek piegādāts caur negatīvu augstsprieguma kabeli no kvēldiega transformatora, kas atrodas ģeneratora ierīcē. Katoda apsildāmā spirāle, kad rentgenstaru caurulei tiek pielikts augsts spriegums, sāk izstarot paātrinātu elektronu plūsmu, un pēc tam tie strauji palēninās uz anoda volframa plāksnes, kā rezultātā parādās X- stariem.

Rentgena caurules darbības princips

1. attēls - rentgenstaru caurules diagramma struktūras analīzei: 1 - metāla anoda kauss (parasti iezemēts); 2 – berilija logi rentgena emisijai; 3 – termokatods; 4 – stikla kolba, izolējot caurules anoda daļu no katoda; 5 – katoda spailes, kurām tiek piegādāts kvēldiega spriegums, kā arī augsts (attiecībā pret anodu) spriegums; 6 – elektrostatiskā elektronu fokusēšanas sistēma; 7 – ieeja (antikatods); 8 – caurules ieplūdes stikla dzesēšanai tekošā ūdens ieplūdei un izplūdei.

Anoda laukumu, kurā nokrīt elektroni, sauc par fokusu. Mūsdienu rentgenstaru lampām parasti ir divi fokusi: liels un mazs. Anodā vairāk nekā 95% elektronu enerģijas tiek pārvērsti siltumenerģijā, sasildot anodu līdz 2000°C vai vairāk. Šī iemesla dēļ, palielinoties ekspozīcijas ilgumam, pieļaujamā jauda samazinās.

Rentgena diagnostikas caurule tiek ievietota svina apvalkā, kas ir piepildīts ar transformatora eļļu. Korpusam ir caurumi augstsprieguma kabeļu savienošanai un izejas logs, caur kuru tiek izvadīts starojuma stars. Lai samazinātu rentgena starojuma devu mūsdienu rentgena aparātos, piemēram, FMC, izejas logam ir pievienota kolimācijas ierīce. Lai izvairītos no rentgena caurules anoda bojājumiem, pēdējai šim nolūkam ir jāgriežas, rentgena caurules korpusa apakšā ir novietota anoda rotācijas ierīce.

Plaši izmanto mūsdienu medicīnas praksē. Ar viņu palīdzību tiek veikta dažādu slimību diagnostika un ārstēšana. Runājot par pašu diagnostikas modeļu darbu, tās ir ierīces, kas ļauj neinvazīvi novērtēt stāvokli iekšējie orgāni un muskuļu un skeleta audiķermeni.

Tēls veidojas ieslēgts pamatojoties uz dažādo staru absorbcijas pakāpi pacienta iekšējos audos, un to sauc par rentgenogrammu. Var parādīt kāīpaša filma un datorā (digitālajiem modeļiem).

Rentgenā skaidri redzami iekšējie orgāni un kauli. Lai skaidrāk vizualizētu atsevišķus orgānus un audus, tiek izmantota kontrastviela, kas ļauj precīzāk diagnosticēt esošās patoloģijas.

Kā darbojas rentgena iekārta?

Rentgena aparāts satur šādas daļas un komponentus:

• PAR apakšā vai vairākas emitenta lampas, kas rada rentgenstarus;
• Barošanas ierīce, kas apgādā ierīci ar elektrību (ar tās palīdzību tiek regulēti starojuma parametri);
• Ierīce, kas pārvērš rentgena starojumu par attēlu, ko var vizualizēt;
• Sadales iekārtas (ierīču vadības bloks);
• Statīvi, caur kuriem tiek kontrolēta instalācija;
• Radiācijas aizsardzības aprīkojums.

Rentgena iekārtai ir diezgan biezs svina apvalks, kas veic aizsargfunkciju. Šis metāls labi absorbē rentgenstarus, nodrošinot maksimālu drošību medicīnas personālam.

Rentgena bloka darbības princips

Rentgena aparāta darbības princips ir balstīts uz sprieguma padevi vadības panelim, lai pielāgotu starojuma stiprumu, un pēc tam galvenajam transformatoram, kur tas tiek ģenerēts un apstarošana Stari , iekļūstot pētāmajā zonā, tie nonāk ievades ekrānā, liekot tam spīdēt. Šī starojuma ietekmē fotokatods izsit elektronus, kā rezultātā izejas mazajā ekrānā nonāk elektriskā lauka paātrināti fotoelektroni, uz kuriem elektroniskais attēls tiek pārvērsts gaišā.

Mūsdienu rentgena iekārtu iezīme ir elektronu optisko pārveidotāju vai pastiprinātāju izmantošana, lai samazinātu pacienta un personāla starojuma iedarbību.

Rentgena iekārtu veidi

• Atkarībā no mērķa visas rentgena vienības tiek iedalītas terapeitiskajās un diagnostiskajās. Pēdējie savukārt ir sadalīti:

Mobilais (izmanto operāciju zālēs un traumu nodaļās, slimnīcu nodaļās un mājās);

Stacionārs (lieto galvenokārt rentgena telpās);

/ pārnēsājami (ērti transportēšanai, tāpēc tie ir neaizstājami, sniedzot neatliekamo medicīnisko palīdzību).

Diagnostikas ierīces izmanto lielu strāvu, kas iet caur emitera cauruli, un mazu spriegumu. Turpretim terapeitiskās ierīces izmanto zemu strāvu un augstu spriegumu. Rentgena aparāti atšķiras arī pēc strāvas padeves veida emitētāja caurulei.

Rentgena aparāti (sinonīms: X-ray units) ir ierīces rentgena starojuma ražošanai un izmantošanai tehniskiem un medicīniskiem nolūkiem. Medicīniskās rentgena iekārtas atkarībā no to mērķa iedala diagnostiskajās un ārstnieciskajās. Atbilstoši ekspluatācijas apstākļiem rentgena aparātus iedala stacionārajos, mobilajos un pārnēsājamajos.

Stacionārie rentgena aparāti gan diagnostikas (1. att.), gan terapeitiskie (2. att.) paredzēti pastāvīgai lietošanai īpaši pielāgotā telpā - rentgena kabinetā (sk.). Mobilās rentgena iekārtas atkarībā no lietošanas apstākļiem tiek iedalītas palātās (3.att.), kas pielāgotas pārvietošanai ārstniecības iestādes ietvaros pacientu rentgena izmeklēšanai tieši nodaļās, un pārnēsājamās, paredzēts lietošanai ārpus medicīnas iestādes. Mobilās rentgena ierīces ietver arī ierīces (RUM-4), kas paredzētas darbam lauka apstākļos (4. att.). Tie parasti tiek uzstādīti un transportēti uz īpaši pielāgotiem transportlīdzekļu veidiem, tiem ir autonoma barošana un izvietošanas telpa, kā arī sava tumšā telpa. Miera laika apstākļos pārvietojamās rentgena vienības tiek izmantotas speciāli aprīkotos transportlīdzekļos, dzelzceļa vagonos un uz jūras un upju flotes kuģiem (tā sauktās kuģu rentgena vienības). Ir arī mobilie rentgena aparāti, kas ievietoti speciālās uzglabāšanas kastēs un transportēti uz jebkura veida atsperoto transportu.

Lauka rentgena ierīcēm tiek izvirzītas vairākas īpašas prasības, kas izriet no nelabvēlīgiem un sarežģītiem transportēšanas apstākļiem, klimatiskajiem apstākļiem un nepieciešamības bieži uzstādīt un demontēt iekārtas. Jo īpaši uzglabāšanas kastēm jābūt pietiekami noslēgtām, lai aizsargātu aprīkojumu no putekļiem un mitruma. Atsevišķām rentgena aparāta daļām jābūt droši nostiprinātām, lai nodrošinātu, ka rentgena iekārtu var pārvadāt pa atsperotiem (parasti automašīnu) transportlīdzekļiem pa lielceļiem un zemes ceļiem, nesabojājot rentgena iekārtas daļas. Apkārtējās vides temperatūras svārstībām diapazonā no 40 līdz -40° nevajadzētu ietekmēt rentgena iekārtas darbības kvalitāti, ja to uzglabā un transportē šādos apstākļos. Rentgena aparāta uzstādīšana un demontāža jāveic apkopes personālam pusstundas laikā, neizmantojot īpašus instrumentus.

Miera laikā lauka tipa rentgena aparātus var izmantot masveida izmeklējumiem (skat. Fluorogrāfija), kā arī rentgendiagnostikas darbam attālos rajonos.

Pārnēsājamie rentgena aparāti (5. att.) paredzēti vienkāršāko veidu rentgena izmeklējumu veikšanai neatliekamajā un neatliekamajā aprūpē, kā arī aprūpē mājās. Tie ir maza izmēra, viegli, ietilps divos nelielos koferos un parasti ir piemēroti pārnēsāšanai 1-2 cilvēkiem.

Ir daudz veidu rentgena iekārtas, kas paredzētas dažādiem mērķiem. Izgatavoto rentgena iekārtu darbības jaudu nosaka sekundārā sprieguma (ģenerācijas sprieguma kilovoltos) reizinājums ar strāvu (miliamperos), kas iet caur rentgena cauruli (sk.) sekundē.

Rentgena ierīču sprieguma un strāvas diapazoni atkarībā no to mērķa ir norādīti tabulā.

Rentgena iekārta sastāv no šādām galvenajām sastāvdaļām.

1. Augstsprieguma ierīce, tostarp augstsprieguma transformators (tā sauktais galvenais transformators), rentgenstaru lampas kvēldiega transformators un sistēma, kas iztaisno strāvu, kas tiek piegādāta rentgena lampai (mazjaudas gadījumā ierīces, taisngrieža ierīces var nebūt).

2. Rentgena ģenerators - Rentgena caurule.

3. Sadales iekārta - vadības panelis, kas regulē ierīces darbības režīmus.

4. Statīvs vai statīvu grupas rentgenstaru lampas montāžai, kas aprīkotas ar ierīcēm pacientu uzstādīšanai vai pozicionēšanai noteikta veida rentgenoloģiskās izmeklēšanas un ārstēšanas laikā, kā arī ar radiācijas aizsardzības iekārtām.

Shematiski rentgena aparāta darbības princips ir tāds, ka elektrotīkla spriegums tiek piegādāts vadības panelim, kurā tas tiek regulēts, izmantojot autotransformatoru, un tiek piegādāts galvenā transformatora primārajam tinumam. Galvenā transformatora primāro un sekundāro tinumu apgriezienu skaita atšķirības rezultātā spriegums tajā strauji palielinās un tiek tieši piegādāts rentgena caurulei (tā sauktās pusviļņu rentgena iekārtas) vai ar rektifikācijas ierīci (kenotroniem, selēna taisngriežiem). Strāvu, kas iet caur rentgena cauruli, kontrolē tās katoda kvēldiega kvēldiega pakāpe.

Mūsdienu rentgena aparāti ir aprīkoti ar ļoti sarežģītām ierīcēm, lai stabilizētu rentgenstaru lampas spriegumu un strāvu, kā arī aizsargātu to no iespējamām pārslodzēm. Papildus sarežģītām releja ierīcēm ekspozīcijas laika regulēšanai diagnostikas ierīces ir aprīkotas ar rentgena iekārtas darbības režīmu automātiskiem slēdžiem, kas ir nepieciešami, piemēram, ātri pārslēdzoties no rentgena režīma uz attēla režīmu un atpakaļ. . Turklāt visiem mūsdienu rentgena aparātiem ir aizsardzības sistēma pret neizmantotu rentgena starojumu un pret augstsprieguma elektrošoku.

Pamatojoties uz aizsardzības raksturu pret augstsprieguma elektrošoku, izšķir blokierīces, kurās augstsprieguma ierīce kopā ar rentgena cauruli ir ievietota kopējā iezemētā metāla korpusā, un kabeļa X- staru iekārtas, kurās augstsprieguma vadi ir ievietoti izolētos augstsprieguma kabeļos, bet caurule un galvenais transformators ir izolēti augstsprieguma kabeļos, kas iezemēti metāla korpusos. Bloku ierīces parasti izmanto mobilajām un pārnēsājamām rentgena ierīcēm, bet kabeļu ierīces izmanto stacionārām.

Diagnostikas rentgena aparāti ir aprīkoti ar ierīcēm tomogrāfijai (sk.), kimogrāfijai, elektrokimogrāfijai un citām speciālām izpētes metodēm, kā arī attēla pastiprinātāju (skat. Elektrooptiskā rentgena attēla pastiprinātājs) (6. att.), ļaujot rentgena filmēšanai, rentgena attēlu pārraidei televīzijā un augsta attēla spilgtuma nodrošināšanai ar ievērojamu starojuma iedarbības samazinājumu.

Lai pētītu atsevišķas ātri plūstošu procesu fāzes, ir īpašas rentgena ierīces, kas ļauj fotografēt rentgena starus ar aizvara ātrumu sekundes tūkstošdaļās. Tas tiek panākts nevis palielinot rentgena iekārtu jaudu (un līdz ar to arī izmērus), bet gan izmantojot kondensatoru sistēmu, kas tiek uzlādēta no salīdzinoši mazjaudas transformatora līdz vajadzīgajam spriegumam un pēc tam īstajā brīdī momentāni. izvadīts uz rentgenstaru cauruli (tā sauktās impulsa rentgena iekārtas). Papildus tam ir pielāgojumi parastajiem diagnostikas rentgena aparātiem pielikumu veidā, kas ļauj fotografēt fizioloģiski kustīgus objektus (plaušas, sirdi) iepriekš noteiktā darbības fāzē, piemēram, ieelpošanas vai izelpas fāzē vai noteikta sirdsdarbības fāze.

Radiācijas terapijai izmanto terapeitiskās rentgena iekārtas.

Līdz ar mākslīgo radioaktīvo izotopu un dažāda veida uzlādētu daļiņu paātrinātāju, lineāro paātrinātāju, betatronu, sinhrotronu, sinhrofazotronu u.c. ieviešanu klīniskajā praksē pašas rentgena terapijas loma ir nedaudz sašaurināta, un šobrīd to izmanto starojuma iedarbībai. patoloģiskiem perēkļiem salīdzinoši seklā vietā.

Ir ārstnieciskās rentgena iekārtas ne tikai statiskai, bet arī tā sauktajai mobilajai apstarošanai (rotācijas un konverģences rentgena terapijas metodes).

Atkarībā no apstarotā bojājuma lokalizācijas dziļuma ierīces tiek izmantotas virspusējai rentgena terapijai (7. att.) un statiskai dziļai terapijai (2. att.).

Turklāt tiek ražotas rentgena iekārtas rotācijas (8. att.) un konverģentai (9. att.) rentgena terapijai, kurā starojuma iedarbības laikā caurule automātiski pārvietojas pa iepriekš noteiktu ceļu tā, lai galvenais starojuma stars tiktu nepārtraukti virzīts. pie patoloģiskā fokusa, un apkārtējie viņa audi un ādas zona tika pakļauti stariem pārmaiņus. Tas ļauj, vienlaikus saudzējot ādu un veselos audus, nogādāt bojājuma vietā lielākas rentgena starojuma devas nekā ar statiskās apstarošanas metodēm.

Mūsdienu terapeitiskās rentgena iekārtas, tāpat kā diagnostikas, ir aprīkotas ar vairākām īpašām ierīcēm un ierīcēm, kas automatizē to darbību. Līdzās terapijas ierīcēm ar parastajiem automātiskajiem laika relejiem ir arī rentgena aparāti, kuros laika releju aizstāj ar devas releju, kas ir integrēts dozimetrs, kas, sasniedzot iepriekš noteiktu starojuma devu, automātiski izslēdz augstspriegumu. Turklāt terapeitisko rentgena iekārtu komplektā ir iekļauti speciāli lampu komplekti, diafragmas, kas ierobežo apstarošanas lauku, un filtri, kas filtrē starojuma mīkstāko daļu un padara darba staru viendabīgāku.

Skatīt arī rentgena tehnoloģiju, rentgena izmeklēšanu, rentgena terapiju.

Rīsi. 1. Stacionārais diagnostikas rentgena aparāts tips RUM-5.

Rīsi. 2. RUM-11 tipa rentgena aparāts statiskai dziļai staru terapijai.

Rīsi. 3. Palātas rentgena aparāts.

Rīsi. 4. RUM-4 rentgena aparāta vispārējs skats.

Rīsi. 5. Pārnēsājama rentgena iekārta.

Rīsi. 6. Elektronoptiskais pārveidotājs (EOC) ar spoguli vizuālai novērošanai, kinokameru un raidošo televīzijas kameru.

Rīsi. 7. RUM-7 tipa rentgena aparāts ādas un kontakta staru terapijai.

Rīsi. 8. Rentgena aparāts rotācijas staru terapijai.

Rīsi. 9. Rentgena aparāts konverģentai staru terapijai.

Rentgena aparāti ir ierīces tā iegūšanai un izmantošanai medicīnā un tehnoloģijā. Medicīniskās rentgena iekārtas pēc mērķa iedala diagnostiskajās (1. att.) un ārstnieciskajās (2. att.), un pēc darbības apstākļiem - stacionārajās, mobilajās un pārnēsājamās. Stacionārie rentgena aparāti atrodas īpašos. Mobilie rentgena aparāti ir divu veidu: saliekami, paredzēti darbam ceļojumā (3. att.) un uzkarināmi palātā (4. att.) - rentgena diagnostikas palīdzībai slimnīcās pie pacienta gultas. Pārnēsājamie rentgena aparāti (5. att.) tiek izmantoti vienkāršu rentgena izmeklējumu veikšanai mājās (sadzīves pārnēsājamais rentgena aparāts RU-560 ar visiem piederumiem ietilpst divos koferos un tā kopējais svars ir aptuveni 45 kg) . Rentgena iekārtu spriegumu un strāvu diapazons atkarībā no to mērķa ir norādīts tabulā.

Rentgena aparāts ir konstruēts šādi: augsts spriegums (sk.) tiek piegādāts no pakāpju transformatora (tā sauktā galvenā transformatora), kura sekundārajam tinumam caurule ir pievienota vai nu tieši (mazjaudas pārnēsājamā). un mobilās ierīces) vai ar taisngrieža ierīci - kenotronu vai pusvadītāju vārstu (skatiet Taisngriežus). Rentgena lampas katoda kvēldiega ķēde tiek darbināta no pazemināta kvēldiega transformatora. Tā kā rentgenstaru caurules anods parasti ir iezemēts un katodam ir augsts spriegums, kvēldiega transformatoram ir augstsprieguma izolācija. Rentgena iekārtas augstsprieguma ķēdes elementus parasti ievieto iezemētā korpusā un savieno ar aizsargājošās rentgena caurules elektrodiem, izmantojot augstsprieguma kabeļus (kabeļu rentgena iekārtas). Tā sauktajās blokierīcēs augstsprieguma daļa kopā ar cauruli tiek ievietota metāla apvalkā, kas pildīts ar minerālu izolācijas eļļu.

Augstspriegumu parasti regulē, izmantojot autotransformatoru (q.v.), kas savienots ar galvenā transformatora primāro ķēdi. Īpašs slēdzis, kas savienots ar dažādiem autotransformatora krāniem, ļauj vienmērīgi vai pakāpeniski mainīt spriegumu galvenā transformatora primārajā un attiecīgi arī sekundārajā tinumā. Rentgena caurules kvēldiega strāva tiek iestatīta, izmantojot reostatu, kas savienots ar kvēldiega transformatora primāro tinumu ķēdi. Caurules anoda strāva ir atkarīga no kvēldiega strāvas lieluma, ko nosaka elektrotīkla spriegums: tīkla sprieguma izmaiņas, piemēram, par 5%, anoda strāvu maina 2 reizes. Ieslēdzot rentgena iekārtu, elektrotīkla spriegums pazeminās, un tāpēc, lai stabilizētu caurules kvēldiegu, ir nepieciešams uzstādīt transformatoru (kompensatoru) vai īpašu ferorezonanses stabilizatoru. Autotransformators ar slēdžiem, reostats kvēldiega strāvas regulēšanai, vadības ierīces, sprieguma stabilizācijas sistēmas un aizsardzība pret pārslodzi un īssavienojumu veido rentgena iekārtas zemsprieguma daļu un atrodas īpašā vadības panelī. Ierīci parasti ieslēdz pakāpeniski: vispirms tiek ieslēgts tīkla spriegums, pēc tam rentgenstaru caurules un kenotrona sildīšana un, visbeidzot, augstspriegums. Atspējošana tiek veikta apgrieztā secībā. Rentgena aparātā ietilpst arī statīvs (vai statīvu grupa) rentgenstaru caurules piestiprināšanai, ierīces pacientu fiksēšanai izpētes vai ārstēšanas laikā, rentgena ekrāni (sk.) un aprīkojums pētāmajam un ārstam. Rentgena aparāti ir aprīkoti ar īpašām ierīcēm (laika relejiem), lai pēc noteiktas ekspozīcijas automātiski izslēgtu augstu spriegumu. Terapeitiskās rentgena iekārtas izmanto elektromehāniskos relejus ar maksimālo slēdža ātrumu 10-30 minūtes, kurus darbina neliels elektromotors. Pārnēsājamās un mobilās diagnostikas rentgena iekārtas izmanto manuālos relejus, ko darbina ar atsperi, bet stacionārajos izmanto kondensatora relejus ar minimālo aizkavi aptuveni 0,01 sek.

Lapas: 1

Rentgena aparāts ir ierīce, ko plaši izmanto mūsdienu medicīnā, lai pētītu un diagnosticētu dažādas kaites. Tas ir nepieciešams, lai piekļūtu cilvēka iekšējiem orgāniem. Pateicoties rentgena iekārtai, ārsts saņem priekšstatu par viņu interesējošo ķermeņa iekšējo struktūru. Fotogrāfija tiek projicēta uz filmas. Darbs ar rentgena stariem ir neinvazīva medicīniskā pārbaude, kas nozīmē, ka nav nepieciešama svešķermeņu iespiešanās. Neskatoties uz to, ka šo ierīci plaši izmanto slimnīcās un klīnikās, daži cilvēki zina, kā tā darbojas.

Noskaidrosim, kas ir rentgena aparāts, šīs iekārtas darbības princips un ko tas nozīmē medicīnai.

Rentgena aparāts - kas tas ir?

Rentgena iekārta ir ierīce, kas parasto elektrisko enerģiju pārvērš rentgena starojumā. Ir dažādi rentgena iekārtu veidi, piemēram:

. Angiogrāfs;

Fluorogrāfs;

Rentgena mamogrāfs;

Palātas rentgena iekārta;

Zobu rentgena iekārta;

Darbojas rentgena iekārta;

Rentgena datortomogrāfs;

Un citi.

Kā redzam, šodien ir daudz veidu rentgena iekārtas. Atkarībā no pētāmā orgāna tiek izmantotas ierīces ar dažādu dizainu un darbības principiem. Taču klasiskā vispārēja lietojuma rentgena iekārta, kuras darbības principu aplūkosim šajā rakstā, sastāv no vadības sistēmas, barošanas avota, izstarotās struktūras un arī perifērijas. Atkarībā no ierīces funkcionalitātes tajā var būt arī ierīces attēlu ierakstīšanai vai pārbaudāmās ķermeņa daļas iekšpuses vizualizācijai.

Rentgena aparāta darbības princips

Klasiskā rentgena iekārta tiek darbināta, izmantojot elektrotīklu, kura maksimālais spriegums ir 220 V. Bet dažām rentgena sistēmām, kas izstrādātas mūsu laikā, ir nepieciešams ievērojami vairāk elektroenerģijas. Šādās instalācijās papildus barošanas avotam ir transformators un strāvas taisngriezis.

Rentgena caurule ir galvenais starojuma elements, kas to rada. Ierīcē ir arī vadības sistēma, ar kuru speciālists kontrolē rentgena bloka darbību.

Materiāls, caur kuru notiek rentgena starojums, ir strāva, tāpēc bez jaudīga elektrotīkla ierīces darbība nav iespējama. Tādējādi strāva no elektrotīkla iet caur primārās apstrādes stadiju. Šis posms notiek transformatora tinumā. Pēc tam diezgan ātri notiek sekundārais apstrādes posms, kura laikā tiek atbrīvots augsts spriegums. Tas sasniedz kenotronu - tas ir strāvas taisngriezis, pēc kura spriegums nonāk rentgena caurulē.

Rentgena caurule atrodas stingri noslēgtā traukā. Vienā caurules galā ir katods, bet otrā - anods. Kad spriegums caur transformatoru nonāk rentgena laukā, katods un anods sitas un pēc tam strauji bremzē. Šajā gadījumā notiek bremsstrahlung, tas ir, tiek ģenerēti rentgena stari.

Viss iepriekš aprakstītais process notiek sekundes daļā. Tādējādi uz attēla parādās attēls, kas it kā apgaismo vajadzīgās ķermeņa daļas iekšpusi un parāda orgāna stāvokli. Šādi darbojas rentgena iekārta, kuras darbības princips ir aprakstīts iepriekš.

Rentgena aparāta nozīme medicīnā

Mūsdienu medicīnā bez rentgena aparāta rastos haoss un nekārtības, jo daudzu slimību diagnostika būtu sarežģīta, ja ne pilnīgi neiespējama. Tikai pateicoties rentgena iekārtai, cilvēce ir spējusi izārstēt daudzas slimības. Mūsdienās šo ierīci izmanto divām procedūrām:

1. Radiogrāfija ir iekšējs, bet tomēr neinvazīvs objekta pētījums. Pateicoties rentgena stariem, attēls tiek pārnests uz fotofilmu;

2. Fluoroskopija - sastāv no tā, ka pētāmā objekta attēls nokrīt uz īpaša ekrāna. Tādējādi attēls pārvietojas, kas nav iespējams ar radiogrāfiju.

Tagad, kad zināt, kā darbojas rentgena iekārta, jūs vairs neuztraucieties par ar to saistītajām procedūrām.

Tāpat kā daudzi no lielākajiem cilvēces atklājumiem, rentgena stari tika izgudroti pilnīgi nejauši.

1895. gadā vācu fiziķis Vilhelms Konrāds Rentgens (1845-1923) atklāja, eksperimentējot ar elektronu staru gāzizlādes caurulē. Vilhelms Konrāds Rentgens pamanīja, ka fluorescējošais ekrāns viņa laboratorijā sāka mirdzēt, kad tika ieslēgts elektronu stars. Šī atbilde pati par sevi nebija tik pārsteidzoša un zinātnieks zināja, ka fluorescējošais materiāls parasti spīd, reaģējot uz elektromagnētisko starojumu, bet izlādes cauruli ieskauj smags melns kartons. Teorētiski tas bloķētu lielāko daļu starojuma, bet ne rentgenstarus.

Fiziķis Vilhelms Konrāds Rentgens novietoja dažādus priekšmetus starp gāzizlādes cauruli un ekrānu, un ekrāns joprojām spīdēja. Visbeidzot viņš nolika roku ierīces priekšā un ieraudzīja savu kaulu siluetu, kas projicēts uz fluorescējošā ekrāna. Uzreiz pēc pašu rentgenstaru atklāšanas viņš atklāja rentgenstaru darbības principu.

Zinātnieka ievērojamais atklājums noveda pie viena no svarīgākajiem medicīnas sasniegumiem cilvēces vēsturē.

Rentgenstaru tehnoloģija ļauj ārstiem redzēt tieši caur cilvēka audiem, lai neticami viegli pārbaudītu kaulu lūzumus, dobumus un norītus priekšmetus.

Modificētas procedūras var izmantot, lai pārbaudītu mīkstākus audus, piemēram, plaušas, asinsvadus vai zarnas.

Šajā rakstā mēs uzzināsim, kā darbojas rentgenstari un rentgena starojums. Kā izrādās, pamata process patiesībā ir ļoti vienkāršs.

Rentgenstari būtībā ir tādi paši kā redzamās gaismas stari. Abas ir viļņiem līdzīgas elektromagnētiskās enerģijas formas, ko nes daļiņas, ko sauc par fotoniem.

Atšķirība starp rentgena stariem un redzamās gaismas stariem ir atsevišķu fotonu enerģijas līmenis. To izsaka arī kā staru viļņa garumu.

Mūsu acis ir jutīgas pret noteiktu redzamās gaismas viļņa garumu, bet ne uz īsākiem viļņu garumiem, kur enerģija ir augstāka. Gaismas viļņi ir garāki radioviļņu viļņi ar mazāku enerģiju.

Gan redzamos gaismas fotonus, gan rentgenstaru fotonus rada elektronu kustība atomos. Elektroni aizņem dažādus enerģijas līmeņus vai riņķo ap atoma kodolu. Kad elektrons pārvietojas uz zemāku orbītu, tam ir jāatbrīvo daļa enerģijas. Tas atbrīvo papildu enerģiju fotona veidā. Fotona enerģija ir atkarīga no tā, cik tālu elektrons ir pārlēcis starp orbītām.

Kad fotons saduras ar citu atomu, atoms var absorbēt fotona enerģiju, paaugstinot elektronu uz augstāku līmeni. Lai to izdarītu, fotona enerģijas līmenim jāatbilst enerģijas starpībai starp abām elektronu pozīcijām. Ja nē, tad fotons nevar pārvietot elektronus starp orbītām. Atomi, kas veido cilvēka ķermeņa audus, ļoti labi absorbē redzamās gaismas fotonus. Fotona enerģijas līmenis atbilst dažādām enerģijas atšķirībām starp elektroniskajām pozīcijām. Radioviļņiem nav pietiekami daudz enerģijas, lai pārvietotu elektronus starp orbītām lielos atomos, tāpēc tie iziet cauri lielākajai daļai lietu. Rentgenstari arī iziet cauri lielākajai daļai lietu, bet pretējā iemesla dēļ: tiem ir pārāk daudz enerģijas.

Rentgenstaru pielietojumi

Rentgenstaru svarīgākais ieguldījums bija medicīnas pasaulē, taču tiem bija izšķiroša loma vairākās citās jomās. Rentgenstariem ir galvenā loma pētījumos, kas saistīti ar kvantu mehānikas teoriju, kristalogrāfiju un kosmoloģiju. Rūpnieciskajā pasaulē rentgena skenerus bieži izmanto, lai atklātu sīkas plaisas smago metālu iekārtās. Skeneri, kuru pamatā ir šis efekts, ir kļuvuši par standarta aprīkojumu lidostu drošībā. praktizē arheoloģijā, lauksaimniecībā, kosmosa izpētē un ikdienas dzīvē.

Tomēr visplašākā izmantošana ir medicīnā.

Ķermeņa mīkstie audi sastāv no mazākiem atomiem un tāpēc slikti absorbē fotonus. Kalcija atomi, kas veido kaulus, ir daudz lielāki, tāpēc tie labāk absorbē rentgenstarus.

Kā darbojas rentgena starojums?

Rentgena iekārtas pamatā ir gāzizlādes tipa stikla vakuuma caurule ar diviem elektrodiem, katodu un anodu, kas atrodas iekšpusē.

Katods ir apsildāms vadītājs. Sildīšana notiek caur īpašu pavedienu. Siltums palīdz izsist elektronus no katoda, un pozitīvi lādētais volframa anods piesaista elektronus vakuuma caurulē. Sprieguma starpība starp katodu un anodu ir ārkārtīgi liela, tāpēc elektroni ar lielu spēku lido caur cauruli. Kad paātrinātājs elektrons saduras ar volframa atomu, tas izsit brīvo elektronu vienā no atoma zemākajām orbītām. Elektrons augstākā orbītā nekavējoties pāriet uz zemāku enerģijas līmeni, atbrīvojot savu papildu enerģiju fotona veidā.

Kontrolējot fotona kustības virzienu un ātrumu, vakuuma lampa izstaro radioviļņus frekvencē starp ultravioleto un gamma starojumu ar viļņa garumu no 10-7 līdz 10-12 metriem.

Visu mehānismu ieskauj biezs svina vairogs. Tas novērš rentgena staru izstarošanu visos virzienos. Neliels logs vairogā ļauj dažus fotonus izstarot šaurā starā. Staru kūlis rentgena aparātā iziet cauri vairākiem filtriem ceļā uz pacientu.

Kameras, kas atrodas pacienta otrā pusē, ieraksta paraugu, kad tas iet cauri pacienta ķermenim. Kamera izmanto to pašu tehnoloģiju, ko parastajā kamerā, taču rentgena attēls atšķiras no parastās kameras. Parasti ārsti filmu uzglabā kā negatīvu. Tas nozīmē, ka apgabali, kas ir pakļauti vairāk gaismas, šķiet tumšāki, un apgabali, kas ir pakļauti mazākai gaismai, šķiet gaišāki. Ciets materiāls, piemēram, kauls, izskatās balts, bet mīkstāks materiāls ir melns vai pelēks. Ārsti var izmantot dažādus veidus, kā kontrolēt rentgena aparāta darbību, mainot attēla stara intensitāti. izmanto arī šo efektu.

Kontrastviela

Lielākā daļa mīksto audu parastajā rentgenā neparādās skaidri. Lai iekšēji koncentrētos uz orgāniem vai aplūkotu asinsvadus, kas veido asinsrites sistēmu, ārstiem organismā jāievada kontrastviela.

Kontrastvielas ir šķidrumi, kas absorbē rentgenstarus efektīvāk nekā apkārtējie audi. Lai skatītu gremošanas un endokrīnās sistēmas orgānus, pacients norij kontrastvielu maisījumu, parasti bārija maisījumu. Ja ārsti vēlas apskatīt asinsvadus vai citus asinsrites sistēmas elementus, viņi pacienta asinsritē ievada kontrastvielas.

Kontrastvielu bieži izmanto kopā ar fluoroskopu. Fluoroskopijā rentgena stari iziet caur ķermeni uz fluorescējošu ekrānu, radot kustīgu attēlu. Ārsti var izmantot fluoroskopiju, lai izsekotu kontrastvielas pārvietošanai caur cilvēku. Ārsti var arī ierakstīt rentgena attēlu video.

Vai rentgenstari ir kaitīgi?

Rentgenstari ir brīnišķīgs papildinājums medicīnas pasaulei: tie ļauj ārstiem ieskatīties pacienta iekšienē bez jebkādas operācijas. Daudz vienkāršāk un drošāk ir aplūkot lauztu kaulu, izmantojot rentgena starus, nekā izmantot invazīvu metodi.

Bet vai rentgenstari ir kaitīgi? Rentgenstaru zinātnes pirmajās dienās daudzi ārsti ilgu laiku pakļāva pacientus un sevi staru iedarbībai. Galu galā ārstiem un pacientiem sāka attīstīties staru slimība, un medicīnas sabiedrība zināja, ka kaut kas nav kārtībā.

Problēma ir tā, ka rentgenstari ir jonizējošā starojuma veids.

Jonu elektriskais lādiņš var izraisīt nedabiskas ķīmiskas reakcijas šūnās. Cita starpā lādiņš var pārraut DNS virknes. Šūna ar salauztu DNS virkni vai nu mirs, vai arī DNS sāks mutēt. Ja daudzas šūnas mirst, organismā var attīstīties dažādas slimības. Ja DNS mutē, šūna var kļūt par vēzi un vēzis var izplatīties. Ja mutācija notiek spermā vai olšūnā, tā var izraisīt iedzimtus defektus. Visu šo risku dēļ ārsti izmanto rentgena starus, ņemot vērā noteiktus standartus.

Pat ar šiem riskiem rentgena skenēšana joprojām ir drošāka iespēja nekā operācija. Rentgena aparāti ir nenovērtējams instruments medicīnā, kā arī drošības un zinātniskās pētniecības vērtība. Tie patiešām ir vieni no visnoderīgākajiem un...