Міністерство освіти та науки Російської Федерації

федеральна державна автономна освітня установа

вищої освіти

«НАЦІОНАЛЬНИЙ ДОСЛІДНИЙ

ТОМСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ»

Лабораторна робота №1

Керівник: професор кафедриММС

Кульков Сергій Миколайович

Студенти групи 4Б21:

Кондратенко О.І.

Проскурніков Г.В.

Дронов А.А.

Томськ, 2015

Ціль:познайомитись, вивчити, а також отримати навички в рентгенографічному аналізі порошків.

Влаштування рентгенівського апарату

Одним із найефективніших методів вивчення будови кристалічних речовин є рентгенографія.

Рентгенографія ділиться на 2 типи:

1. рентгеноструктурний аналіз (РС-А);

2. Рентгенофазовий аналіз (РФА).

Перший метод є найбільш загальним та інформативним і дозволяє однозначно визначити всі деталі кристалічної структури (координати атомів тощо). Об'єктом дослідження в РСта є монокристал. Другий метод дозволяє ідентифікувати речовину та визначити деякі параметри кристалічної структури. Об'єктами дослідження РФА є полікристалічні зразки.

Рентгенівський апарат призначається для перетворення електроенергії на рентгенівське випромінювання. Пристрій рентгенівського апарату залежить від його функції, але в цілому він складається з джерела випромінювання, блоку живлення, системи керування та периферії.

Як працює рентгенівський апарат

Живлення апарату здійснюється зазвичай від електромережі змінного струму в 126 або 220 В. Однак сучасні рентгенівські установки працюють від постійного струму значно вищої напруги. У зв'язку з цим до складу блоку живлення входять трансформатор (або система трансформаторів) та випрямляч струму (іноді випрямляч може бути відсутнім – при низькій потужності апарату). Генератор випромінювання – це рентгенівська трубка, одна чи кілька.

Система управління – це розподільний пристрій, тобто пульт управління, що регулює роботу всієї установки. Крім того, апарат включає штатив (систему штативів), на який кріпиться генератор випромінювання. Принцип роботи установки є наступним. Змінний струм від електромережі підводиться до первинної обмотки трансформатора. З його вторинної обмотки знімається більш висока напруга і подається на випромінювач безпосередньо (напівхвильові установки) або через випрямляч - кенотрон. Накалом катодної нитки рентгенівської трубки регулюється її робота. У випромінювання при цьому переходить не більше 1% енергії, що подається на трубку, решта перетворюється на тепло, перш за все гріється анод. Щоб уникнути його пошкодження від перегріву, або використовуються тугоплавкі матеріали (вольфрам, молібден), або конструюється спеціальна система охолодження (водне охолодження, що обертається анод). Сучасні рентгенівські установки постачаються спеціальними пристроями для стабілізації струму та захисту випромінювача від навантаження. Крім того, встановлюється система захисту оточуючих від надмірного випромінювання (а також струму високої напруги).

Рентгенівська трубка пристрій

Рентгенівська трубка - електровакуумний прилад із джерелом випромінювання електронів (катод) та мішенню, в якій вони гальмуються (анод). Високовольтна напруга для розігрівання катода подається через мінусовий високовольтний кабель з накального трансформатора, який знаходиться в генераторному пристрої. Накалена спіраль катода, при прикладанні до рентгенівської трубки високої напруги, починає викидати прискорюваний поток електронів, а потім вони різко гальмуються на вольфрамовій пластинці анода, що і призводить до появи юрентгенівських променів.

Принцип роботи рентгенівської трубки

Рисунок 1 – Схема рентгенівської трубки для структурного аналізу: 1 – металева анодна склянка (зазвичай заземляється); 2 – вікна з берилію для виходу рентгенівського випромінювання; 3 – термоемісійний катод; 4 – скляна колба, що ізолює анодну частину трубки від катодної; 5 - висновки катода, до яких підводиться напруга розжарення, а також висока (щодо анода) напруга; 6 – електростатична система фокусування електронів; 7 – введення (антикатод); 8 – патрубки для введення та виведення проточної води, що охолоджує вступну склянку.

Площа анода, яку потрапляють електрони, називають фокусом. У сучасних рентгенівських трубках зазвичай є два фокуси: великий та малий. В аноді понад 95% енергії електронів перетворюється на теплову енергію, що нагріває анод до 2000° і більше. З цієї причини зі збільшенням тривалості експозиції допустима потужність знижується.

Рентгенодіагностичну трубку розміщують у просвинцьованому кожусі, який заповнений трансформаторним маслом. У кожусі є отвори для приєднання високовольтних кабелів і вихідне вікно, через яке виводиться пучок випромінювання. Для мінімізації дози рентгенівського випромінювання в сучасних рентгенівських апаратах, наприклад, ФМЦ на вихідному вікні кріпиться пристрій колімації. Щоб виключити появу на аноді рентгенівської трубки ушкоджень, останній повинен обертатися, при цьому внизу кожуха рентгенівської трубки розміщується пристрій обертання анода.

Широко використовуються у сучасній медичній практиці. З їх допомогою здійснюється діагностика та лікування різних захворювань. Що ж до роботи безпосередньо діагностичних моделей - це апарати, що дозволяють проводити неінвазивну оцінку стану внутрішніх органів та кістково-м'язових тканинорганізму.

Зображення формуєтьсяна на підставі різного ступеня поглинання променів внутрішніми тканинами пацієнта і називається рентгенограмою. Може відображатися як наспеціальну плівку, так і на комп'ютері (для цифрових моделей).

На рентгенограмі добре видно внутрішні органи та кістки. З метою чіткішої візуалізації окремих органів і тканин використовується контрастна субстанція, що дозволяє точніше діагностувати наявні патології.

Як влаштований рентген-апарат

У рентгенівському апараті присутні такі деталі та вузли:

• Про дна чи кілька трубок-випромінювачів, що генерують рентгенівські промені;
• Пристрій живлення, який забезпечує прилад електроенергією (з його допомогою відбувається регулювання радіаційних параметрів);
• Пристрій, що перетворює рентгенівське випромінювання доступне для візуалізації зображення;
• розподільний пристрій (блок управління приладом);
• Штативи, з яких здійснюється управління установкою;
• Засоби захисту від випромінювання.

Рентген-апарат має досить товстий свинцевий корпус, який виконує захисну функцію. Цей метал добре поглинає рентгенівське випромінювання, забезпечуючи максимальну безпеку медперсоналу.

Принцип роботи рентгенівської установки

В основі принципу роботи рентген-апарата лежить подача напруги до пульта управління для налаштування сили випромінювання, а потім на головний трансформатор, де і генеруєтьсявипромінювання. Промені , проникаючи через область дослідження виявляються на вхідному екрані, викликаючи його свічення. Під впливом даного випромінювання фотокатод вибиває електрони, у результаті прискорені електричним полем фотоелектрони надходять на вихідний малий екран, де електронне зображення перетворюється на світлове.

Особливістю більшості сучасних рентгенівських апаратів є використання електронно-оптичних перетворювачів або підсилювачів для мінімізації променевого навантаження на пацієнта та персонал.

Види рентгенівських апаратів

• Залежно від призначення всі рентгенівські установки поділяються на терапевтичні та діагностичні. Останні у свою чергу поділяються на:

Пересувні (застосовуються в операційних блоках та відділеннях травматології, лікарняних палатах та вдома);

стаціонарні (використовуються в основному в рентгенологічних кабінетах);

/переносні (зручні для транспортування, тому вони незамінні при наданні екстреної медичної допомоги).

У діагностичних апаратах використовується велика сила струму, що проходить через трубку-випромінювач, та невелика напруга. У терапевтичних пристроях, навпаки, застосовується мала сила струму та велика напруга. Розрізняються рентгенівські апарати і типу живлення трубки-випромінювача.

Рентгенівські апарати (синонім рентгенівські установки) - це пристрої для отримання та використання рентгенівського випромінювання в технічних та медичних цілях. Медичні рентгенівські апарати в залежності від призначення поділяють на діагностичні та терапевтичні. За умовами, в яких вони підлягають експлуатації, рентгенівські апарати поділяють на стаціонарні, пересувні та переносні.

Стаціонарні рентгенівські апарати, як діагностичні (рис. 1), і терапевтичні (рис. 2), призначені постійного використання у спеціально пристосованому приміщенні - рентгенівському кабінеті (див.). Пересувні рентгенівські апарати в залежності від умов використання ділять на палатні (рис. 3), пристосовані для переміщення в межах лікувального закладу з метою рентгенологічного дослідження хворих безпосередньо в палатах, та переносні, розраховані на застосування поза лікувальним закладом. До пересувних рентгенівських апаратів належать також апарати (РУМ-4), призначені для роботи в польових умовах (рис. 4). Вони зазвичай встановлюються та перевозяться на спеціально пристосованих видах автотранспорту, мають автономне харчування та приміщення для розгортання, а також власну фотолабораторію. В умовах мирного часу пересувні рентгенівські апарати використовуються у спеціально обладнаних автомашинах, залізничних вагонах та на суднах морського та річкового флоту (так звані корабельні рентгенівські установки). Є також пересувні рентгенівські апарати, що розміщуються в спеціальних ящиках для укладки і перевозяться на будь-якому вигляді підресореного транспорту.

До польових рентгенівських апаратів пред'являється ряд спеціальних вимог, що випливають із несприятливих та складних умов транспортування, кліматичних умов та необхідності частого монтажу та демонтажу апаратури. Зокрема, ящики для укладки повинні бути достатньо герметичними, щоб захищати апаратуру від впливу пилу і вологи. Окремі частини рентгенівського апарату повинні бути надійно закріплені, щоб забезпечити можливість транспортування рентгенівського апарату на підресореному (зазвичай автомобільному) транспорті шосейними та ґрунтовими дорогами без пошкодження частин рентгенівського апарату. Коливання температури навколишнього повітря в межах від 40 до -40° не повинні впливати на якість роботи рентгенівського апарату при зберіганні та транспортуванні в цих умовах. Монтаж та демонтаж рентгенівського апарату повинні здійснюватися силами обслуговуючого персоналу протягом півгодини без застосування спеціальних інструментів.

У мирний час рентгенівські апарати польового типу можна використовувати для масових обстежень (див. Флюорографія), і навіть для рентгенодіагностичної роботи у віддалених районах.

Переносні рентгенівські апарати (рис. 5) призначені для найпростіших видів рентгенологічних досліджень в умовах швидкої та невідкладної допомоги, а також допомоги вдома. Вони малогабаритні, легкі, уміщаються у двох невеликих валізах і зазвичай пристосовані для перенесення силами 1-2 особи.

Існує велика кількість типів рентгенівських апаратів, призначених для різних цілей. Робоча потужність рентгенівських апаратів, що випускаються, визначається добутком вторинної напруги (напруга генерування в кіловольтах) на силу струму (у міліамперах), що проходить через рентгенівську трубку (див.) в одну секунду.

Діапазони напруги та струму рентгенівських апаратів залежно від їхнього призначення наведені в таблиці.

Рентгенівський апарат складається з таких основних вузлів.

1. Високовольтний пристрій, що включає трансформатор високої напруги (так званий головний трансформатор), трансформатор розжарювання рентгенівської трубки, систему, що випрямляє струм, що подається на рентгенівську трубку (у малопотужних апаратах випрямний пристрій може бути відсутнім).

2. Генератор рентгенових променів – рентгенівська трубка.

3. Розподільний пристрій – пульт управління, що регулює режими роботи апарату.

4. Штатив або групи штативів для кріплення рентгенівської трубки, забезпечені пристроями для встановлення або укладання хворих у процесі тих чи інших видів рентгенологічного дослідження та лікування, а також засобами протипроменевого захисту.

Схематично принцип роботи рентгенівського апарату у тому, що напруга електричної мережі підводиться до пульта управління, у якому воно регулюється з допомогою автотрансформатора і подається на первинну обмотку головного трансформатора. В результаті різниці в кількості витків первинної та вторинної обмоток головного трансформатора напруга в ньому різко зростає і подається на рентгенівську трубку безпосередньо (так звані напівхвильові рентгенівські апарати) або через пристрій, що випрямляє (кенотрони, селенові випрямлячі). Регулювання струму, що проходить через рентгенівську трубку, здійснюється ступенем напруження її катодної нитки.

Сучасні рентгенівські апарати мають дуже складні пристрої для стабілізації напруги і струму рентгенівської трубки, а також для захисту її від можливих перевантажень. Крім складних релейних пристроїв регулювання часу експозиції, діагностичні апарати забезпечені автоматичними перемикачами режимів роботи рентгенівського апарату, що буває необхідно, наприклад, при швидкому переході з режиму просвічування на режим знімків і назад. Крім того, всі сучасні рентгенівські апарати мають систему захисту від рентгенівського випромінювання, що не використовується, і від ураження струмом високої напруги.

За характером захисту від ураження струмом високої напруги розрізняють блок-апарати, в яких високовольтний пристрій разом з рентгенівською трубкою укладено в загальний заземлений металевий кожух, і рентгенівські кабельні апарати, в яких проводи високої напруги укладені в ізольовані високовольтні кабелі, а трубка і головний трансформатор - металеві заземлені кожухи. Блок-апарати зазвичай застосовують для пересувних та переносних рентгенівських апаратів, а кабельні – для стаціонарних.

Діагностичні рентгенівські апарати забезпечуються пристроями для томографії (див.), кімографії, електрокимографії та інших спеціальних методів дослідження, а також ЕОП (див. Електронно-оптичний підсилювач рентгенівського зображення) (рис. 6), що дозволяють проводити рентгенокінозйомку, телевізійну передачу рентгенівського високу яскравість зображення за значного зниження променевого навантаження.

Для дослідження окремих фаз швидкоплинних процесів є спеціальні рентгенівські апарати, що дозволяють робити рентгенівську зйомку при витримках, що становлять тисячні частки секунди. Це досягається не шляхом збільшення потужності (а отже, і габаритів) рентгенівських апаратів, а за допомогою системи конденсаторів, які заряджаються від малопотужного трансформатора до необхідної напруги і потім в потрібний момент миттєво розряджаються на рентгенівську трубку (так звані імпульсні рентгенівські апарати). Крім того, існують пристосування до звичайних діагностичних рентгенівських апаратів у вигляді приставок, що дозволяють проводити зйомку фізіологічно рухливих об'єктів (легкі, серце) в заздалегідь задану фазу діяльності, наприклад, фазу вдиху або видиху або певну фазу серцевої діяльності.

Терапевтичні рентгенівські апарати застосовують для променевої терапії.

З впровадженням у клінічну практику штучних радіоактивних ізотопів та різноманітних прискорювачів заряджених частинок, лінійних прискорювачів, бетатронів, синхротронів, синхрофазотронів та ін. роль власне рентгенотерапії дещо звузилася, і в даний час вона застосовується для променевого впливу на патологічні вогнища порівняно.

Існують терапевтичні рентгенівські апарати не тільки для статичного, але і для так званого рухомого опромінення (методи ротаційної та конвергентної рентгенотерапії).

Залежно від глибини розташування осередку, що опромінюється застосовують апарати для поверхневої рентгенотерапії (рис. 7) і для статичної глибокої терапії (рис. 2).

Крім того, випускаються рентгенівські апарати для ротаційної (рис. 8) і конвергентної (рис. 9) рентгенотерапії, в яких під час променевого впливу трубка автоматично переміщається заздалегідь заданим шляхом так, щоб основний пучок випромінювання був постійно спрямований на патологічне вогнище, а оточуючі його тканини та область шкіри потрапляли під вплив променів поперемінно. Це дозволяє, шкодуючи шкіру та здорові тканини, підвести до вогнища більші дози рентгенівського випромінювання, ніж за статичних методів опромінення.

Сучасні терапевтичні рентгенівські апарати, як і діагностичні, забезпечені рядом спеціальних пристроїв та пристроїв, що автоматизують їх роботу. Поряд з апаратами для терапії із звичайними автоматичними реле часу є рентгенівські апарати, в яких реле часу замінено на реле дози, що представляє інтегральний дозиметр, що автоматично вимикає високу напругу при досягненні величини заздалегідь заданої дози випромінювання. Крім того, в комплект терапевтичних рентгенівських апаратів входять спеціальні набори тубусів, діафрагм, що обмежують поле опромінення, і фільтрів, що відсівають м'якшу частину випромінювання і надають робочому пучку однорідніший характер.

також Рентгенотехніка, Рентгенологічне дослідження, Рентгенотерапія.

Мал. 1. Стаціонарний діагностичний рентгенівський апарат типу РУМ-5.

Мал. 2. Рентгенівський апарат типу РУМ-11 для статичної глибокої рентгенотерапії.

Мал. 3. Палатний рентгенівський апарат.

Мал. 4. Загальний вигляд рентгенівського апарату РУМ-4.

Мал. 5. Переносний рентгенівський апарат.

Мал. 6. Електронно-оптичний перетворювач (ЕОП) з дзеркалом для візуального спостереження, кінокамерою та телевізійною камерою, що передає.

Мал. 7. Рентгенівський апарат типу РУМ-7 для шкірної та контактної рентгенотерапії.

Мал. 8. Рентгенівський апарат для ротаційної рентгенотерапії.

Мал. 9. Рентгенівський апарат для конвергентної рентгенотерапії.

Рентгенівські апарати - пристрої для отримання та застосування його в медицині та техніці. Медичні рентгенівські апарати за призначенням поділяються на діагностичні (рис. 1) та терапевтичні (рис. 2), а за умовами експлуатації – на стаціонарні, пересувні та переносні. Стаціонарні рентгенівські апарати розміщуються у спеціальних. Пересувні рентгенівські апарати бувають двох типів: розбірні, призначені для роз'їзної роботи (рис. 3), та палатні (рис. 4) – для рентгенодіагностичної допомоги у лікарнях біля ліжка хворого. Переносні рентгенівські апарати (рис. 5) використовуються для проведення найпростіших рентгенологічних досліджень вдома (вітчизняний переносний апарат РУ-560 з усім приладдям укладається у дві валізи і має загальну вагу близько 45 кг). Діапазон напруги та струму рентгенівських апаратів в залежності від їх призначення наводиться в таблиці.

Влаштований рентгенівський апарат наступним чином: висока напруга (див.) подається від підвищуючого трансформатора (так званого головного трансформатора), до вторинної обмотки якого трубка приєднується або безпосередньо (у малопотужних переносних і пересувних апаратах), або через випрямний пристрій - кенотрон або напівпровідниковий вентиль (Див. Випрямлячі струму). Живлення ланцюга розжарювання катода рентгенівської трубки проводиться від понижуючого трансформатора розжарення. Так як анод рентгенівської трубки зазвичай заземляється, а катод знаходиться під високою напругою, трансформатор розжарювання має високовольтну ізоляцію. Високовольтні елементи схеми рентгенівського апарату зазвичай поміщаються в заземлений кожух і з'єднуються з електродами захисної трубки рентгенівської за допомогою високовольтних кабелів (кабельні рентгенівські апарати). У так званих блок-апаратах високовольтна частина разом із трубкою розміщується у металевому кожусі, заповненому мінеральною ізоляційною олією.

Висока напруга зазвичай регулюється за допомогою автотрансформатора, включеного в первинний ланцюг головного трансформатора. Спеціальний комутатор, приєднаний до різних відпайок автотрансформатора, дозволяє змінювати плавно або ступінчасто напругу на первинній і, отже, на вторинній обмотці головного трансформатора. Струм накалу рентгенівської трубки встановлюється за допомогою реостата, включеного в ланцюг первинної обмотки трансформатора накалу. Анодний струм трубки залежить від величини струму розжарення, який обумовлений напругою електричної мережі: зміна напруги мережі, наприклад, на 5% змінює анодний струм у 2 рази. Напруга електричної мережі знижується при включенні рентгенівського апарату, у зв'язку з чим для стабілізації розжарення трубки доводиться встановлювати трансформатор (компенсатор) або спеціальний феро-резонансний стабілізатор. Автотрансформатор з комутаторами, реостат регулювання струму напруження, контрольні прилади, системи стабілізації напруги та захисту від перевантаження та короткого замикання становлять низьковольтну частину рентгенівського апарату та розміщуються у спеціальному пульті управління. Включення апарату зазвичай здійснюється ступенями: спочатку включається мережна напруга, потім напруження рентгенівської трубки та кенотрону і, нарешті, висока напруга. Вимкнення здійснюється у зворотному порядку. До складу рентгенівського апарату входять також штатив (або група штативів) для кріплення рентгенівської трубки, пристосування для фіксації хворих у процесі дослідження або лікування, рентгенівські екрани (див.) та засоби обстежуваного та лікаря. Рентгенівські апарати забезпечуються спеціальними пристроями (реле часу) для автоматичного відключення високої напруги після заданої експозиції. У терапевтичних рентгенівських апаратах застосовуються електромеханічні реле з максимальною витримкою 10-30 хв., що наводяться в дію невеликим електродвигуном. У переносних і пересувних діагностичних рентгенівських апаратах використовуються ручні реле, що наводяться пружиною, а в стаціонарних - конденсаторні реле з мінімальною витримкою близько 0,01 сек.

Сторінки: 1

Рентгенівський апарат - це пристосування, яке широко використовується в сучасній медицині для вивчення та діагностики різних недуг. Він необхідний доступу до внутрішніх органів людини. Завдяки рентгенівському апарату лікар отримує знімок внутрішньої структури тіла, яка його цікавить. Знімок проектується на фотоплівку. Робота з рентгеном відноситься до неінвазивних медичних досліджень, тобто не потрібно проникнення стороннього тіла всередину. Незважаючи на те, що цей пристрій повсюдно використовується в лікарнях і клініках, мало хто знає, як він працює.

Давайте дізнаємося, що таке рентген-апарат, принцип роботи цього пристосування, і яке він має значення для медицини.

Рентген-апарат – що це таке?

Рентген-апарат - це пристрій, який перетворює звичайну електроенергію на рентгенівське випромінювання. Є різні типи рентгенівських апаратів, наприклад:

. Ангіограф;

Флюорограф;

Рентгенівський мамограф;

Палатний рентген-апарат;

Дентальний рентген-апарат;

Операційний рентген-апарат;

Рентгенівський комп'ютерний томограф;

Та інші.

Як бачимо, на сьогоднішній день існує безліч різновидів рентгенівських апаратів. Залежно від досліджуваного органу використовуються пристосування з різною конструкцією та принципом роботи. Однак класичний рентген-апарат загального призначення, принцип роботи якого ми розглянемо в даній статті, складається з системи управління, блоку живлення, випромінюваної конструкції, а також периферії. Залежно від функціональності пристосування, до його складу можуть входити пристрої для запису зображення або візуалізації внутрішньої частини досліджуваної частини тіла.

Принцип роботи рентгенівського апарату

Живлення класичного рентген-апарату відбувається через електромережу, максимальна напруга якої дорівнює 220 В. Але деякі рентгенівські системи, розроблені вже в наш час, потребують значно більших витрат електроенергії. Такі установки, крім блока живлення, містять трансформатор і випрямляч для струму.

Рентгенівська трубка – це головний елемент випромінювання, який генерує його. Також у пристрої є система управління, за допомогою якої фахівець контролює роботу рентгенівської установки.

Матеріал, завдяки якому відбувається рентгенівське випромінювання, - це струм, тому без потужної електромережі робота апарату неможлива. Так, струм із електромережі проходить через первинну стадію обробки. Цей етап відбувається в трансформаторній обмотці. Після цього досить швидко настає вторинна стадія обробки, за якої виділяє високу напругу. Воно доходить до кенотрону - це випрямляч струму, після чого напруга потрапляє в рентгенівську трубку.

Рентгенівська трубка розташована в міцно загорнутій посудині. На одному кінці трубки знаходиться катод, а на іншому – анод. Коли напруга через трансформатор потрапляє у рентгенівське поле, катод та анод ударяються, після чого різко гальмують. У цьому відбувається гальмівне випромінювання, тобто генерується рентгенівське випромінювання.

Весь вищеописаний процес відбувається у частки секунди. Таким чином, на знімку з'являється знімок, що ніби просвічує внутрішню сторону необхідної частини тіла і показує стан органу. Так працює рентген-апарат, принцип роботи якого викладено вище.

Значення рентгенівського апарату для медицини

У сучасній медицині без рентген-апарату настав би хаос і безлад, адже діагностика багатьох захворювань була б утруднена, якщо не сказати, абсолютно неможлива. Тільки завдяки рентгенівському апарату людству вдалося вилікувати багато захворювань. На сьогоднішній день цей пристрій використовується для двох процедур:

1. Рентгенографія - це внутрішнє, проте неінвазійне дослідження об'єкта. Завдяки рентгенівському випромінюванню зображення переноситься на фотоплівку;

2. Рентгеноскопія - у тому, що зображення досліджуваного об'єкта потрапляє спеціальний екран. Таким чином, картинка рухається, що неможливо при рентгенографії.

Тепер, коли ви знаєте, в чому полягає принцип роботи рентгенівського апарату, ви не переживатимете перед процедурами, пов'язаними з ним.

Як і багато найбільших відкриття людства рентген промені були винайдені цілком випадково.

В 1895 німецький фізик на ім'я Вільгельм Конрад Рентген (1845-1923) зробив відкриття, експериментуючи за допомогою електронного пучка в газорозрядній трубці. Вільгельм Конрад Рентген зауважив, що флуоресцентний екран у його лабораторії почав світитися, коли електронний промінь був увімкнений. Ця відповідь сама по собі не була такою дивною і вчений знав, що флуоресцентний матеріал зазвичай світиться у відповідь на електромагнітне випромінювання, але газорозрядна трубка була оточена важким чорним картоном. За ідеєю це заблокувало б більшу частину випромінювання, але не рентген промені.

Вчений фізик Вільгельм Конрад Рентген розміщував різні об'єкти між газорозрядною трубкою та екраном, а екран усе ще світився. Нарешті він поклав руку перед приладом і побачив силует своїх кісток, що проектуються на флуоресцентний екран. Відразу після виявлення самих рентген променів він виявив принцип як працює рентген.

Чудове відкриття вченого призвело до одного із найважливіших медичних досягнень в історії людства.

Технологія рентген випромінювання дозволяє лікарям побачити прямо через людську тканину для того, щоб розглянути зламані кістки, порожнини та проковтнуті об'єкти з надзвичайною легкістю.

Модифіковані процедури можуть бути використані для дослідження більш м'яких тканин, таких як легкі, кровоносні судини або кишечник.

У цій статті ми дізнаємося, як працює рентген та рентген випромінювання. Як виявилося, основний процес справді дуже простий.

Рентгенівські промені в основному те саме, що і видимі світлові промені. Обидва є хвилеподібними формами електромагнітної енергії, що переносяться частинками званими фотонами.

Різниця між рентгенівськими та видимими світловими променями в рівні енергії окремих фотонів. Це також виражається як довжина хвилі променів.

Наші очі чутливі до певної довжини хвилі видимого світла, але не до більш короткої довжини хвиль, де більш висока енергія. Світлові хвилі довша довжина хвилі радіохвиль з нижчою енергією.

Фотони видимого світла і фотони рентгенівського знімка зроблені рухом електронів в атомах. Електрони займають різні енергетичні рівні чи орбіти навколо ядра атома. Коли електрон переміщається на нижню орбіту, він має вивільняти певну енергію. Він вивільняє додаткову енергію як фотона. Енергія фотона залежить від того, наскільки електрон перескочив між орбітами.

Коли фотон стикається з іншим атомом, атом може поглинати енергію фотона, підвищуючи електрон до вищого рівня. Для цього рівень енергії фотона повинен відповідати різниці енергії між двома електронними позиціями. Якщо ні, фотон не може зрушити електрони між орбітами. Атоми, що становлять тканину тіла людини, дуже добре поглинають фотони видимого світла. Енергетичний рівень фотона відповідає різним енергетичним відмінностям між електронними позиціями. Радіохвилі не мають достатньої енергії для переміщення електронів між орбітами у великих атомах, тому вони проходять через більшість речей. Рентген промені також проходять через більшість речей, але через протилежну причину: у них занадто багато енергії.

Застосування рентгенівського знімка

Найважливіший внесок рентген-променів був у світі медицини, але вони відіграли вирішальну роль і в низці інших областей. Рентген-промені відіграють ключову роль у дослідженнях, пов'язаних з теорією квантової механіки, кристалографією та космологією. У промисловому світі блоки розгортки рентгенівського знімка часто використані для того, щоб виявити найдрібніші тріщини в обладнанні важкого металу. Сканери на цьому ефекті стали стандартним обладнанням у службі безпеки аеропортів. практикується в археології, сільськогосподарській галузі, щодо космосу, у побуті.

Однак найширше застосування у медицині.

М'яка тканина в тілі складається з менших атомів, тому не поглинає фотони знімка добре. Атоми кальцію, які становлять кістки, набагато більші, тому вони краще поглинають рентгенівські промені.

Як працює рентген

Основа рентгенівського апарату скляна вакуумна трубка типу газорозрядної з двома електродами катод та анод, які знаходяться всередині.

Катод є нагрітим провідником. Нагрівання відбувається через спеціальну нитку розжарення. Тепло сприяє вибиванню електронів з катода, а позитивно заряджений анод із вольфраму притягує електрони у вакуумній трубці. Різниця напруги між катодом та анодом надзвичайно велика, так що електрони летять через трубку з великою силою. Коли електрон, що прискорюється, стикається з атомом вольфраму, він вибиває вільний електрон в одному з нижніх орбіт атома. Електрон на вищій орбіті відразу переміщається більш низький енергетичний рівень, вивільняючи свою додаткову енергію як фотона.

Керуючи напрямком руху та швидкістю фотона вакуумна трубка випромінює радіохвилі на частоті між ультрафіолетовим та гамма-випромінюванням з довжиною хвилі від 10 −7 до 10 −12 метрів.

Весь механізм оточений товстим свинцевим щитом. Це утримує рентгенівські промені від випромінювання у всіх напрямках. Невелике вікно в щиті дозволяє деяким фотонам випромінюватись у вузький промінь. Промінь в рентген-апараті проходить через серію фільтрів на своєму шляху до пацієнта.

Камери з іншого боку пацієнта записують зразок, що пройшов через тіло пацієнта. Камера використовує таку ж технологію, як звичайна камера, але рентгенівський знімок відрізняється від звичайного. Як правило, лікарі зберігають фільм як негатив. Тобто області, які піддаються більшому освітленню, виглядають темнішими, а області, які піддаються меншому освітленню – світліше. Твердий матеріал, як кістка, здається білим, а м'якіший матеріал здається чорним або сірим. Лікарі можуть використовувати різні способи керування роботою рентгена апарату шляхом зміни інтенсивності променя знімка. також використовує цей ефект.

Контрастна речовина

У звичайній рентгенівській картині більшість м'яких тканин не виявляється чітко. Для того щоб сфокусуватися всередині на органах або розглянути кровоносні судини, які складають систему циркулювання, лікарі повинні ввести засоби контрасту в тіло.

Контрастні середовища – це рідини, які ефективніше поглинають рентгенівські промені, ніж оточуючі тканини. Для того щоб розглянути органи в травній та ендокринній системі пацієнт ковтає суміш засобів контрасту, типово суміш барію. Якщо лікарі хочуть оглянути кровоносні судини або інші елементи в системі, що циркулює, то вони вводять засоби контрасту в кровотік пацієнта.

Контрастна речовина часто використовується у поєднанні з флюороскопом. При рентгеноскопії промені проходять через організм на флуоресцентний екран, створюючи рухоме зображення. Лікарі можуть використовувати рентгеноскопію, щоб простежити проходження контрастних середовищ через людину. Лікарі також можуть записати зображення рентгенівського знімка на відео.

Чи шкідливий рентген?

Рентгенівські промені є чудовим доповненням до світу медицини: вони дозволяють лікарям заглянути всередину пацієнта без будь-яких операцій взагалі. Набагато легше і безпечніше дивитися на зламану кістку за допомогою рентген-променів, ніж користуватися інвазивним способом.

Але чи шкідливий рентген? У перші дні рентгенівської науки багато лікарів піддавали пацієнтів і себе впливу променів протягом тривалих періодів часу. Зрештою, у лікарів та пацієнтів почала розвиватися променева хвороба, і медична спільнота знала, що щось не так.

Проблема в тому, що рентгенівське проміння є формою іонізуючого випромінювання.

Електричний заряд іона може призвести до неприродних хімічних реакцій усередині клітин. Крім того, заряд може розірвати ланцюги ДНК. Клітина зі зламаною ниткою ДНК або помре, або ДНК почне мутацію. Якщо загине багато клітин, то в організмі можуть розвинутись різні захворювання. Якщо ДНК мутує, клітина може стати раковою і цей рак може поширюватися. Якщо мутація відбувається у спермі чи яйцеклітині, це може призвести до вроджених дефектів. Через всі ці ризики, лікарі використовують рентгенівські знімки з урахуванням певних норм.

Навіть за таких ризиків рентгенівське сканування, як і раніше, є більш безпечним варіантом, ніж хірургічне втручання. Рентгенівські апарати є безцінним інструментом у медицині, а також активом у безпеці та наукових дослідженнях. Вони справді одні з найкорисніших і .