Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

Všichni víme, že rentgenové záření je široce používáno v lékařské diagnostice. Kdo z nás neudělal rentgen? Málokdo ale slyšel o využití tohoto záření umělci. Mnoho světoznámých fotografů kromě tradiční fotografie experimentovalo a experimentuje s rentgenovou fotografií. Příkladem jsou radiogramy barev od Alberta Richardse prezentované na online výstavě věnované historii luminiscenční fotografie.

Jaká další méně známá použití rentgenového záření existují? Odpověď najdete v tomto článku.

Úvod

Záření, které se nyní nazývá rentgenové záření, objevil německý fyzik Wilhelm Conrad Roentgen v roce 1895. Tento objev a následný výzkum změnil náš pohled na svět. Přispěl k rozvoji medicíny, mineralogie, materiálové vědy a astrofyziky.

Rentgenové záření je druh elektromagnetického záření, a proto má stejnou povahu jako viditelné světlo. Od světla se však liší mnohem vyšší energií fotonů a kratší vlnovou délkou.

Využití rentgenového záření v medicíně

Mnoho aplikací rentgenového záření využívá jeho speciální vlastnosti - rentgenové záření je pronikavé. Absorpce záření při průchodu látkou závisí na chemickém složení - látky skládající se z atomů s velkým hmotnostním číslem (například olovo) absorbují záření silněji než materiály obsahující lehké atomy (například voda).

V medicíně přinesl objev rentgenového záření revoluci v diagnostice. Lékaři se tak poprvé podařilo vidět vnitřní strukturu lidského těla, aniž by ho poškodil. Rentgenové záření vzniká tak, že se vybraná část těla vystaví paprsku záření, které následně ztmaví film. Rentgenový film ukazuje rozdíly v odstínech určitých tkání a orgánů. Měkké tkáně, které obsahují převážně vodu, jsou pro záření transparentnější než kosti, které obsahují více vápníku.

Mělo by se však pamatovat na to, že ačkoli je rentgenové záření vynikajícím diagnostickým nástrojem, může být při předávkování také zdraví nebezpečné. Je to proto, že rentgenové záření je ionizující záření. Fotony záření mohou z atomů odtrhnout elektrony, které při průchodu hmotou ionizují další atomy. Z tohoto důvodu je rentgenové záření škodlivé - ionizace ničí buňky a tkáně organismů.

Máme se tedy bát rentgenu? Pokud je vyšetření předepsáno lékařem, můžeme si být jisti jeho bezpečností.Vyrábí se stále bezpečnější rentgenová zařízení, která vyžadují stále menší dávku záření. Například při RTG hrudníku dostáváme dávku záření odpovídající 1/120 roční dávky přijaté z přírodních zdrojů. To je ekvivalent tří dnů pobytu venku.

V poslední době byla vyvinuta přesnější diagnostická metoda využívající rentgenové záření – počítačová tomografie. To vám umožní vidět vnitřnosti zkoumaného lidského těla v příčných řezech.

Zjednodušené schéma CT skeneru je na obr. 1. Pacient je obklopen prstencem rentgenových detektorů. Počet detektorů může dosáhnout několika tisíc.

Rýže. 1. Zjednodušené schéma CT skeneru

Uvnitř pevného detektorového systému se rentgenka pohybuje v kruhu a vyzařuje rentgenové záření, které je zaznamenáváno detektory umístěnými na opačné straně.Záření absorbované vnitřními orgány pacienta tvoří řadu obrazů viděných z různých úhlů. Registrovaná série RTG snímků je zpracována pomocí počítačového programu, který provádí prostorovou rekonstrukci prvků absorbujících záření, tedy vnitřních orgánů pacienta. Na Obr. 2 ukazuje vzhled tomografu a příklad obrazu rekonstruovaného pomocí počítačového tomografu.

Rýže. 2. Vlevo - CT skener. Vpravo - snímky získané CT skenerem

V medicíně se rentgenové záření používá také v terapii rakoviny. Ionizující záření ničí nádorové buňky účinněji než normální buňky. Po sérii ozařování se nádor zmenší a zmizí. Radioterapie samozřejmě vyžaduje přesnou lokalizaci nádoru a plánování dávky záření. K tomu je užitečné použít počítačovou tomografii (obr.2 - vpravo).

Rentgenové aplikace na letištích

Pronikavá síla rentgenového záření se nevyužívá pouze v medicíně. Letiště jsou vybavena rentgenovými přístroji pro kontrolu zavazadel. Pohyblivý pás posouvá zavazadla před zdroj rentgenového záření. Po rentgenování kufru jsou rentgenové paprsky odeslány do detektorů. Obraz obsahu kufru je zobrazen na obrazovce počítače pro pozorování zaměstnanci letiště (obr. 3.). Tímto způsobem mohou zabránit přenášení nebezpečných věcí na palubu letadla.

Rýže. 3. Vlevo - kontrola zavazadel na letišti v Berlíně. Vpravo - rentgen obsahu batohu

Použití rentgenového záření při detekci vad

Rentgenové záření našlo uplatnění při detekci chyb. Rentgenová detekce vad je nedestruktivní zkoumání kovů k detekci vnitřních defektů materiálu, jako jsou praskliny nebo bubliny.Například záření se používá ke kontrole svařování trubek používaných v ocelových konstrukcích, kde je důležitá pevnost.

Rentgenové záření kontroluje těsnost a homogenitu potrubí. Testovaná trubka je zabalena do fotografického filmu a uvnitř je umístěn zdroj rentgenového záření. Pokud se na fólii objeví tmavší odstín, znamená to, že místo ztenčilo a může prosakovat. Podobný princip se používá pro testování spojů ve stavebních konstrukcích, zejména u mostů, kde dochází k dynamickému zatížení.

Rentgenové aplikace v chemii a krystalografii

Rentgenové záření se používá ve vědeckém výzkumu v chemii a krystalografii. Tato metoda je založena na registraci difrakčních obrazů rentgenového záření procházejícího krystalem. Umožňuje určit polohu a vzdálenost molekul od sebe v krystalové mřížce, určit polohu jednotlivých atomů a také úhly a délku vazeb mezi atomy.

Za zmínku stojí i metoda stanovení chemického složení materiálů pomocí rentgenové fluorescence. Rentgenové záření vzniká zpomalováním urychlených elektronů v anodě rentgenky. Kromě spojitého spektra je vyzařováno čárové spektrum, které je charakteristické pro atomy daného prvku. Když se studovaný materiál umístí na anodu trubice, získají se spektrální čáry, které umožňují identifikovat atomy tvořící látku.

Využití rentgenového záření v astronomii

Rentgenové záření se také používá při studiu vesmíru. Jsou však pohlcovány zemskou atmosférou, což je pro nás dobré, protože nás atmosféra chrání před jejich škodlivými vlivy. Rentgenové záření vzdálených hvězd a jiných objektů však o těchto objektech nese informace, které nejsou dostupné jiným způsobem.

Před dobou, kdy mohla být astronomická pozorování prováděna pouze z povrchu Země za použití viditelného světla, které není zachyceno atmosférou, se vesmír zdál neměnný a statický, plný hvězd a planet, neměnných v čase .Nejjasnějšími objekty byly Slunce, planety a blízké hvězdy.

Vývoj satelitní technologie a průzkum vesmíru pomocí detektorů umístěných na satelitech, mimo zemskou atmosféru, zcela zničily tento mírumilovný obraz. Proudy ultrarychlých částic vyvržených z galaktických jader, kvasary, jejichž svítivost se rovná nebo přesahuje svítivost naší vlastní Galaxie, černé díry, do kterých hmota padá za doprovodu vysokoenergetického záření, a další dynamické procesy v Vesmír "vznikl" .

Pro informaci: Kvazar je druh aktivní galaxie, zdroj nepřetržitého elektromagnetického záření velké síly.

Jedním ze satelitních dalekohledů je rentgenová observatoř Chandra, spuštěná v roce 1999 a pojmenovaná po indickém astrofyzikovi Subramanyanovi Chandrasekharovi. Tato družice se používá ke studiu nejrůznějších astronomických objektů – od nejvzdálenějších galaxií, hvězd a těles sluneční soustavy – v oblasti rentgenového záření s energií 0,09 – 10,0 keV.

Rentgenová observatoř Chandra nadále poskytuje úžasné nové snímky. Na levé straně Obr. Na obrázku 4 vidíme snímek srážky mezi dvěma kupami galaxií 380 milionů světelných let od Země v roce 2019, překrytý snímky z rentgenového záření a viditelného světla. Pro srovnání je vpravo zobrazen snímek pořízený ve viditelném světle. Kdybychom měli jen tuto fotografii, nikdy bychom nevěděli o rázových vlnách způsobených srážkou, procházejících mezihvězdným plynem a prachem, které zvyšují teplotu a způsobují, že horký plyn vyzařuje rentgenové záření.

Rýže. 4. Srážka dvou kup galaxií, viditelných pouze ve viditelném světle (vpravo) a v rentgenovém a viditelném světle (vlevo). Modrá znamená nižší teploty a červená vyšší teploty.

Dalším příkladem získávání nových informací je snímek Mléčné dráhy neboli naší Galaxie vyfotografovaný v oblasti viditelného světla a na rentgenovém záření (obr. 5.). Rentgen ukazuje silné zdroje záření, které nejsou viditelné ve viditelném světle.

Rýže. 5. Snímek Mléčné dráhy, fotografovaný v oblasti viditelného světla (nahoře) a rentgenového záření (dole).

Reference

    Wyman, Thomas (2005). „Fernando Sanford a objev rentgenových paprsků“ . "Otisk" od Associates of the Stanford University Libraries: 5-15.
  1. Hrabák, M .; Padovan, R.S.; Králík, M.; Ozretic D.; Potocki, K. (červenec 2008). "Nikola Tesla a objev rentgenového záření"
  2. Bushberg, Jerrold T .; Seibert, J. Anthony; Leidholdt, Edwin M.; Boone, John M. (2002). Základní fyzika lékařského zobrazování. Lippincott Williams a Wilkins.

Pomozte vývoji webu a sdílení článku s přáteli!

Kategorie:

Budova