Les rayons X sont dangereux pour l'homme. Histoire de la découverte et portée du rayonnement X

RAYONNEMENT AUX RAYONS X
rayonnement invisible, capable de pénétrer, bien qu'à des degrés divers, dans toutes les substances. Représente un rayonnement électromagnétique avec une longueur d'onde d'environ 10 à 8 cm Comme la lumière visible, le rayonnement X provoque le noircissement du film. Cette propriété est importante pour la médecine, l'industrie et recherche scientifique. En passant à travers l'objet étudié puis en tombant sur le film, le rayonnement X le représente structure interne. Étant donné que le pouvoir de pénétration des rayons X est différent pour différents matériaux, les parties de l'objet qui lui sont moins transparentes produisent des parties plus claires sur la photographie que celles à travers lesquelles le rayonnement pénètre bien. Ainsi, le tissu osseux est moins transparent pour les rayons X que les tissus qui composent la peau et les organes internes. Par conséquent, sur le radiogramme, les os sont indiqués comme des zones plus claires et le site de fracture qui est plus transparent pour le rayonnement peut être assez facilement détecté. La photographie aux rayons X est également utilisée en dentisterie pour détecter les caries et les abcès dans les racines des dents, ainsi que dans l'industrie pour détecter les fissures dans les pièces moulées, les plastiques et les caoutchoucs. Les rayons X sont utilisés en chimie pour l'analyse des composés et en physique pour étudier la structure des cristaux. Un faisceau de rayonnement X, traversant un composé chimique, provoque un rayonnement secondaire caractéristique, dont l'analyse spectroscopique permet au chimiste d'établir la composition du composé. Quand un faisceau tombe sur une substance cristalline rayons X dispersé par les atomes du cristal, donnant une image claire et correcte des taches et des bandes sur la plaque photographique, vous permettant d'établir la structure interne du cristal. L'utilisation des rayons X dans le traitement du cancer est basée sur le fait qu'elle tue cellules cancéreuses. Cependant, cela peut avoir un effet indésirable sur les cellules normales. Par conséquent, une extrême prudence doit être exercée dans cette utilisation des rayons X. Le rayonnement X a été découvert par le physicien allemand W. Roentgen (1845-1923). Son nom est immortalisé en d'autres termes physiques associés à ce rayonnement: une radiographie est une unité internationale de dose de rayonnement ionisant; une image prise dans une machine à rayons X est appelée une radiographie; Le domaine de la médecine radiologique dans lequel les rayons X sont utilisés pour diagnostiquer et traiter les maladies est appelé radiologie. Les rayons X ont découvert le rayonnement en 1895, étant professeur de physique à l'Université de Würzburg. Réalisant des expériences avec les rayons cathodiques (flux d'électrons dans les tubes à décharge), il a remarqué que l'écran situé près du tube à vide, recouvert de cyanoplatinite de baryum cristallin, brille de mille feux, bien que le tube lui-même soit recouvert de carton noir. Les rayons X ont en outre établi que le pouvoir de pénétration des rayons inconnus découverts par lui, qu'il appelait rayons X, dépend de la composition du matériau absorbant. Il a également reçu une image des os de sa propre main, la plaçant entre un tube à décharge avec des rayons cathodiques et un écran recouvert de cyanoplatinite de baryum. La découverte des rayons X a été suivie par des expériences d'autres chercheurs qui ont découvert de nombreuses nouvelles propriétés et applications de ce rayonnement. Une grande contribution a été apportée par M. Laue, W. Friedrich et P. Knipping, qui ont démontré en 1912 la diffraction des rayons X en la passant à travers un cristal; W. Coolidge, qui a inventé en 1913 un tube à rayons X à vide poussé avec une cathode chauffée; G. Mosley, qui a établi en 1913 la relation entre la longueur d'onde du rayonnement et le numéro atomique d'un élément; G. et L. Braggie, qui ont reçu en 1915 le prix Nobel pour avoir développé les bases de l'analyse aux rayons X.
RADIATION RADIATION
Le rayonnement X se produit lorsque des électrons se déplaçant à grande vitesse interagissent avec la matière. Lorsque les électrons entrent en collision avec les atomes d'une substance, ils perdent rapidement leur énergie cinétique. Dans le même temps, la majeure partie est convertie en chaleur et une petite fraction, généralement inférieure à 1%, est convertie en énergie radiographique. Cette énergie est libérée sous forme de particules quantiques appelées photons, qui ont de l'énergie, mais dont la masse au repos est nulle. Les photons de rayons X diffèrent dans leur énergie, inversement proportionnelle à leur longueur d'onde. À la manière habituelle la réception des rayons X reçoit une large gamme de longueurs d'onde, ce qui est appelé le spectre des rayons X. Le spectre contient des composants prononcés, comme le montre la Fig. 1. Le large "continuum" est appelé spectre continu ou rayonnement blanc. Les pics nets qui lui sont superposés sont appelés raies d'émission de rayons X caractéristiques. Bien que l'ensemble du spectre soit le résultat de collisions d'électrons avec la matière, les mécanismes d'apparition de sa partie large et de ses raies sont différents. Une substance se compose d'un grand nombre d'atomes, dont chacun a un noyau entouré de coquilles d'électrons, et chaque électron dans la coquille d'un atome d'un élément donné occupe un certain niveau d'énergie discret. Typiquement, ces coquilles, ou niveaux d'énergie, sont désignées par les symboles K, L, M, etc., à partir de la coquille la plus proche du noyau. Lorsqu'un électron incident, qui a une énergie suffisamment élevée, entre en collision avec l'un des électrons liés à l'atome, il fait tomber cet électron de sa coquille. La place vide est occupée par un autre électron de la coquille, ce qui correspond à une grande énergie. Ce dernier dégage un excès d'énergie en émettant un photon à rayons X. Puisque les électrons de la coquille ont des valeurs d'énergie discrètes, les photons de rayons X résultants ont également un spectre discret. Des pics nets correspondent à cela pour des longueurs d'onde spécifiques, dont les valeurs spécifiques dépendent de l'élément cible. Les lignes caractéristiques forment les séries K, L et M, en fonction de la coquille (K, L ou M) à partir de laquelle l'électron a été retiré. La relation entre la longueur d'onde des rayons X et le numéro atomique est appelée la loi de Mosley (Fig. 2).




Si un électron rencontre un noyau relativement lourd, il est inhibé et son énergie cinétique est libérée sous la forme d'un photon à rayons X d'environ la même énergie. S'il vole au-delà du noyau, il ne perdra qu'une partie de son énergie, et le reste sera transféré vers d'autres atomes qui viendront sur son chemin. Chaque acte de perte d'énergie conduit à l'émission d'un photon avec une sorte d'énergie. Un spectre de rayons X continu apparaît, dont la limite supérieure correspond à l'énergie de l'électron le plus rapide. C'est le mécanisme de la formation d'un spectre continu, et l'énergie maximale (ou longueur d'onde minimale) fixant la limite du spectre continu est proportionnelle à la tension d'accélération, qui détermine la vitesse des électrons incidents. Les raies spectrales caractérisent le matériau de la cible bombardée et le spectre continu est déterminé par l'énergie du faisceau d'électrons et est pratiquement indépendant du matériau cible. Le rayonnement X peut être obtenu non seulement par bombardement électronique, mais aussi en irradiant la cible avec un rayonnement X provenant d'une autre source. Dans ce cas, cependant, la plupart de l'énergie du faisceau incident passe dans le spectre des rayons X caractéristique et une très petite fraction de celui-ci tombe sur le continu. Bien évidemment, le faisceau de rayons X incident doit contenir des photons dont l'énergie est suffisante pour exciter les raies caractéristiques de l'élément bombardé. Un pourcentage élevé d'énergie par spectre caractéristique rend cette méthode d'excitation des rayons X pratique pour la recherche scientifique.
Tubes à rayons X. Afin de recevoir des rayons X en raison de l'interaction des électrons avec la matière, vous devez avoir une source d'électrons, des moyens pour les accélérer à des vitesses élevées et une cible qui peut résister au bombardement électronique et donner des rayons X de l'intensité souhaitée. Un appareil qui a tout est appelé tube à rayons X. Les premiers chercheurs ont utilisé des tubes "profondément évacués" tels que les tubes à décharge modernes. Le vide en eux n'était pas très élevé. Les tubes à décharge contiennent une petite quantité de gaz, et lorsqu'une grande différence de potentiel est appliquée aux électrodes du tube, les atomes de gaz se transforment en ions positifs et négatifs. Les positifs se déplacent vers l'électrode négative (cathode) et, tombant dessus, en expulsent les électrons, qui à leur tour se dirigent vers l'électrode positive (anode) et, en la bombardant, créent un flux de photons radiographiques. Dans un tube à rayons X moderne développé par Coolidge (Fig.3), la source d'électrons est une cathode en tungstène, chauffée à haute température. Les électrons sont accélérés à des vitesses élevées par une différence de potentiel élevée entre l'anode (ou anticathode) et la cathode. Étant donné que les électrons doivent atteindre l'anode sans collision avec les atomes, un vide très élevé est nécessaire, pour lequel vous devez bien pomper le tube. Cela réduit également la probabilité d'ionisation des atomes de gaz restants et des courants latéraux associés.




Les électrons sont focalisés sur l'anode à l'aide d'une électrode de forme spéciale entourant la cathode. Cette électrode est appelée électrode de focalisation et forme avec la cathode un "projecteur électronique" du tube. L'anode bombardée d'électrons doit être en matériau réfractaire, car la majeure partie de l'énergie cinétique des électrons de bombardement est convertie en chaleur. De plus, il est souhaitable que l'anode soit faite d'un matériau à grand numéro atomique, car le rendement en rayons X augmente avec l'augmentation du nombre atomique. Le matériau de l'anode est le plus souvent choisi en tungstène, dont le numéro atomique est 74. La conception des tubes à rayons X peut être différente selon les conditions d'utilisation et les exigences.
DÉTECTION DU RAYONNEMENT AUX RAYONS X
Toutes les méthodes de détection aux rayons X sont basées sur leur interaction avec la substance. Les détecteurs peuvent être de deux types: ceux qui donnent une image et ceux qui ne le font pas. Les premiers comprennent des appareils de fluorographie et de fluoroscopie aux rayons X, dans lesquels un faisceau de rayons X traverse l'objet étudié et le rayonnement transmis pénètre dans l'écran ou le film luminescent. L'image naît du fait que différentes parties de l'objet étudié absorbent le rayonnement de différentes manières - en fonction de l'épaisseur de la substance et de sa composition. Dans les détecteurs à écran luminescent, l'énergie des rayons X est convertie en une image directement observable et, aux rayons X, elle est enregistrée sur une émulsion sensible et ne peut être observée qu'après le développement du film. Le deuxième type de détecteur comprend une grande variété d'appareils dans lesquels l'énergie du rayonnement X est convertie en signaux électriques caractérisant l'intensité relative du rayonnement. Cela comprend des chambres d'ionisation, un compteur Geiger, un compteur proportionnel, un compteur à scintillation et certains détecteurs spéciaux à base de sulfure de cadmium et de séléniure. À l'heure actuelle, les compteurs à scintillation qui fonctionnent bien dans une large gamme d'énergie peuvent être considérés comme les détecteurs les plus efficaces.
voir également DÉTECTEURS DE PARTICULES. Le détecteur est sélectionné en tenant compte des conditions du problème. Par exemple, si vous devez mesurer avec précision l'intensité du rayonnement diffracté des rayons X, des compteurs sont utilisés qui permettent d'effectuer des mesures avec une précision de fractions d'un pour cent. Si vous devez enregistrer un grand nombre de faisceaux diffractés, il est conseillé d'utiliser un film radiographique, bien que dans ce cas, il soit impossible de déterminer l'intensité avec la même précision.
DÉFECTOSCOPIE AUX RAYONS X ET GAMMA
L'une des applications les plus courantes des rayons X dans l'industrie est le contrôle de la qualité des matériaux et la détection des défauts. La méthode aux rayons X est non destructive, de sorte que le matériau testé, s'il est jugé conforme aux exigences nécessaires, peut ensuite être utilisé conformément à sa destination. L'inspection aux rayons X et aux rayons gamma est basée sur le pouvoir de pénétration du rayonnement X et les caractéristiques de son absorption dans les matériaux. La pénétration est déterminée par l'énergie des photons de rayons X, qui dépend de la tension d'accélération dans le tube à rayons X. Par conséquent, des échantillons épais et des échantillons de métaux lourds, comme par exemple l'or et l'uranium, nécessitent une source de rayons X avec une tension plus élevée pour les étudier, et pour des échantillons minces, une source avec une tension plus faible est suffisante. Pour l'inspection par rayons gamma de très grandes pièces moulées et de gros produits laminés, des bêtatrons et des accélérateurs linéaires sont utilisés pour accélérer les particules à des énergies de 25 MeV ou plus. L'absorption des rayons X dans le matériau dépend de l'épaisseur de l'absorbeur d et du coefficient d'absorption m et est déterminée par la formule I \u003d I0e-md, où I est l'intensité du rayonnement transmis à travers l'absorbeur, I0 est l'intensité du rayonnement incident et e \u003d 2,718 est la base logarithmes naturels. Pour un matériau donné à une longueur d'onde (ou énergie) donnée de rayonnement X, le coefficient d'absorption est constant. Mais le rayonnement de la source de rayons X n'est pas monochromatique, mais contient un large spectre de longueurs d'onde, ce qui fait que l'absorption à la même épaisseur d'absorbeur dépend de la longueur d'onde (fréquence) du rayonnement. Le rayonnement X est largement utilisé dans toutes les industries liées à la formation de métaux. Il est également utilisé pour contrôler les barils d'artillerie, produits alimentairesplastiques pour tester des dispositifs et systèmes complexes technologie éléctronique. (La diffraction des neutrons est également utilisée à des fins similaires, dans lesquelles des faisceaux de neutrons sont utilisés à la place des rayons X.) Le rayonnement X est également utilisé pour d'autres tâches, par exemple, pour étudier les peintures afin d'établir leur authenticité ou pour détecter des couches de peinture supplémentaires au-dessus de la couche principale.
Diffraction des rayons X
La diffraction des rayons X donne une information important à propos solides - leur structure atomique et la forme des cristaux, ainsi que les liquides, les corps amorphes et les grosses molécules. La méthode de diffraction est également utilisée pour déterminer avec précision (avec une erreur inférieure à 10-5) les distances interatomiques, identifier les contraintes et les défauts, et pour déterminer l'orientation des monocristaux. Par le diagramme de diffraction, des matériaux inconnus peuvent être identifiés et la présence d'impuretés dans l'échantillon peut être détectée et déterminée. L'importance de la méthode de diffraction des rayons X pour le progrès de la physique moderne est difficile à surestimer, car la compréhension moderne des propriétés de la matière est finalement basée sur des données sur l'arrangement des atomes dans divers composants chimiques, sur la nature des liaisons entre eux et sur les défauts de structure. Le principal outil pour obtenir ces informations est la méthode de diffraction des rayons X. La cristallographie par diffraction des rayons X est extrêmement importante pour déterminer les structures de grandes molécules complexes, telles que les molécules d'acide désoxyribonucléique (ADN), le matériel génétique des organismes vivants. Immédiatement après la découverte des rayons X, l'intérêt scientifique et médical s'est concentré à la fois sur la capacité de ce rayonnement à pénétrer les corps et sur sa nature. Des expériences sur la diffraction des rayons X par des lacunes et des réseaux de diffraction ont montré qu'elle se rapporte au rayonnement électromagnétique et a une longueur d'onde d'environ 10-8-10-9 cm. Plus tôt, les scientifiques, en particulier W. Barlow, ont deviné que la forme correcte et symétrique cristaux en raison de la distribution ordonnée des atomes formant un cristal. Dans certains cas, Barlow a pu prédire correctement la structure cristalline. Les distances interatomiques prévues étaient de 10 à 8 cm Le fait que les distances interatomiques se soient avérées être de l'ordre de la longueur d'onde des rayons X a permis, en principe, d'observer leur diffraction. En conséquence, la conception de l'une des expériences les plus importantes de l'histoire de la physique est née. M. Laue a organisé un test expérimental de cette idée, qui a été réalisé par ses collègues V. Friedrich et P. Knipping. En 1912, les trois ont publié leurs travaux sur les résultats de la diffraction des rayons X. Principes de diffraction des rayons X. Pour comprendre le phénomène de diffraction des rayons X, vous devez considérer dans l'ordre: premièrement, le spectre des rayons X, deuxièmement, la nature de la structure cristalline et, troisièmement, le phénomène de diffraction. Comme mentionné ci-dessus, le rayonnement X caractéristique se compose d'une série de raies spectrales haut degré monochromaticité déterminée par le matériau de l'anode. À l'aide de filtres, vous pouvez sélectionner les plus intenses d'entre eux. Par conséquent, en choisissant le matériau d'anode en conséquence, il est possible d'obtenir une source de rayonnement presque monochromatique avec une précision très élevée valeur spécifique longueurs d'onde. Les longueurs d'onde caractéristiques varient généralement de 2,285 pour le chrome à 0,558 pour l'argent (les valeurs de divers éléments sont connues avec une précision de six chiffres significatifs). Le spectre caractéristique est superposé à un spectre "blanc" continu d'intensité beaucoup plus faible, dû au freinage des électrons incidents dans l'anode. Ainsi, deux types de rayonnement peuvent être obtenus à partir de chaque anode: caractéristique et bremsstrahlung, chacun jouant un rôle important à sa manière. Les atomes de la structure cristalline sont disposés à intervalles réguliers, formant une séquence de cellules identiques - un réseau spatial. Certains réseaux (par exemple, pour la plupart des métaux ordinaires) sont assez simples, tandis que d'autres (par exemple, pour les molécules de protéines) sont très complexes. Ce qui suit est caractéristique de la structure cristalline: si de certains point de consigne Si une cellule se déplace vers le point correspondant de la cellule voisine, alors exactement le même environnement atomique sera détecté. Et si un certain atome est situé à un point ou à un autre d'une cellule, alors le même atome sera situé au point équivalent de toute cellule voisine. Ce principe est strictement valable pour un cristal parfait et parfaitement ordonné. Cependant, de nombreux cristaux (par exemple, des solutions solides métalliques) sont plus ou moins désordonnés, c'est-à-dire des lieux cristallographiquement équivalents peuvent être occupés par différents atomes. Dans ces cas, ce n'est pas la position de chaque atome qui est déterminée, mais seulement la position de l'atome "moyennée statistiquement" sur à un grand nombre particules (ou cellules). Le phénomène de diffraction est abordé dans l'article OPTIQUE, et le lecteur peut se référer à cet article avant de poursuivre. Cela montre que si les ondes (par exemple, le son, la lumière, les rayons X) passent à travers un petit espace ou trou, alors ce dernier peut être considéré comme une source secondaire d'ondes, et l'image de l'espace ou du trou consiste en une alternance de bandes claires et foncées. De plus, s'il existe une structure périodique de trous ou de fentes, alors à la suite de l'amplification et de l'affaiblissement des interférences des rayons provenant de différents trous, un diagramme de diffraction clair apparaît. La diffraction des rayons X est un phénomène de diffusion collective dans lequel les atomes périodiquement disposés de la structure cristalline jouent le rôle de trous et de centres de diffusion. L'amplification mutuelle de leurs images sous certains angles donne un motif de diffraction similaire à celui qui se serait produit lors de la diffraction de la lumière par un réseau de diffraction tridimensionnel. La diffusion se produit en raison de l'interaction du rayonnement X incident avec les électrons dans le cristal. Du fait que la longueur d'onde du rayonnement X est du même ordre que la taille de l'atome, la longueur d'onde du rayonnement X diffusé est la même que celle du rayonnement incident. Ce processus est le résultat d'oscillations forcées d'électrons sous l'influence d'un rayonnement X incident. Considérons maintenant un atome avec un nuage d'électrons liés (entourant le noyau), sur lequel le rayonnement X est incident. Les électrons dans toutes les directions diffusent simultanément l'incident et émettent leur propre rayonnement de rayons X de la même longueur d'onde, quoique d'intensités différentes. L'intensité du rayonnement diffusé est liée au numéro atomique de l'élément, car numéro atomique égal au nombre électrons orbitaux pouvant participer à la diffusion. (Cette dépendance de l'intensité sur le numéro atomique de l'élément diffusant et sur la direction dans laquelle l'intensité est mesurée est caractérisée par le facteur de diffusion atomique, qui joue un rôle extrêmement important dans l'analyse de la structure cristalline.) Dans la structure cristalline, nous choisissons une chaîne linéaire d'atomes situés à la même distance les uns des autres, et considérer leur modèle de diffraction. Il a déjà été noté que le spectre des rayons X est constitué d'une partie continue ("continuum") et d'un ensemble de raies plus intenses caractéristiques de l'élément qu'est le matériau anodique. Supposons que nous filtrions un spectre continu et obtenions un faisceau de rayons X presque monochromatique visant notre chaîne linéaire d'atomes. La condition d'amplification (amplification des interférences) est satisfaite si la différence de trajectoire des ondes diffusées par les atomes voisins est un multiple de la longueur d'onde. Si le faisceau tombe sous un angle a0 par rapport à la ligne d'atomes séparés par des intervalles a (période), alors pour l'angle de diffraction a la différence de chemin correspondant au gain est écrite sous la forme a (cos a - cosa0) \u003d hl, où l est la longueur d'onde et h est entier (fig.4 et 5).




Afin d'étendre cette approche à un cristal tridimensionnel, il suffit de sélectionner les rangées d'atomes dans deux directions différentes dans le cristal et de résoudre les trois équations ainsi obtenues pour trois axes cristallins avec les périodes a, b et c. Deux autres équations ont la forme


Ce sont les trois équations de Laue fondamentales pour la diffraction des rayons X, les nombres h, k et c étant les indices de Miller pour le plan de diffraction.
voir également CRISTAUX ET CRISTALLOGRAPHIE. En considérant l'une des équations de Laue, par exemple la première, on peut noter que puisque a, a0, l sont des constantes et h \u003d 0, 1, 2, ..., sa solution peut être représentée comme un ensemble de cônes avec un axe commun a (Fig. 5). Il en va de même pour les directions b et c. À cas général diffusion tridimensionnelle (diffraction) trois équations de Laue doivent avoir décision commune, c'est à dire. trois cônes de diffraction situés sur chaque axe doivent se croiser; la ligne d'intersection commune est représentée sur la fig. 6. La solution conjointe des équations conduit à la loi de Bragg - Wolfe:



l \u003d 2 (d / n) sinq, où d est la distance entre les plans d'indices h, k et c (période), n \u003d 1, 2, ... sont des entiers (ordre de diffraction), et q est l'angle formé faisceau incident (ainsi que diffractant) avec le plan du cristal dans lequel se produit la diffraction. En analysant l'équation de la loi de Bragg - Wulff pour un monocristal situé sur le trajet d'un faisceau de rayons X monochromatique, nous pouvons conclure que la diffraction n'est pas facile à observer, car les quantités l et q sont fixes, et sinq MÉTHODES D'ANALYSE DE DIFFRACTION
Méthode Laue. La méthode Laue utilise un spectre "blanc" continu de rayonnement X, qui est envoyé à un monocristal stationnaire. Pour signification spécifique période d de l'ensemble du spectre, la valeur de longueur d'onde correspondant à la condition de Bragg-Wolfe est automatiquement sélectionnée. Les lauegrammes ainsi obtenus permettent de juger des directions des faisceaux diffractés et, par conséquent, des orientations des plans cristallins, ce qui permet également de tirer des conclusions importantes concernant la symétrie, l'orientation du cristal et la présence de défauts en celui-ci. Cependant, des informations sur la période spatiale d sont perdues. En figue. 7 donne un exemple de lauagramme. Le film radiographique était situé du côté du cristal opposé à celui sur lequel le faisceau de rayons X provenant de la source était incident.




Méthode Debye - Scherrer (pour les échantillons polycristallins). Contrairement à la méthode précédente, le rayonnement monochromatique (l \u003d const) est utilisé ici, et l'angle q varie. Ceci est réalisé en utilisant un échantillon polycristallin constitué de nombreux petits cristallites d'orientation aléatoire, parmi lesquels il existe également une condition de Bragg-Wulf satisfaisante. Les faisceaux diffractés forment des cônes dont l'axe est dirigé le long du faisceau de rayons X. Pour la prise de vue, une bande étroite de film radiographique dans une cassette cylindrique est généralement utilisée et les rayons X se propagent en diamètre à travers les trous du film. Le debyégramme ainsi obtenu (figure 8) contient des informations précises sur la période d, c'est-à-dire sur la structure du cristal, mais ne donne pas les informations que contient le lauagramme. Par conséquent, les deux méthodes sont complémentaires. Considérons quelques applications de la méthode Debye - Scherrer.

Identification des éléments et composés chimiques. En utilisant l'angle q déterminé à partir du gramme, la distance interplanaire d caractéristique d'un élément ou joint donné peut être calculée. À l'heure actuelle, de nombreux tableaux de valeurs d ont été compilés, qui permettent d'identifier non seulement un élément chimique ou un composé particulier, mais également divers états de phase d'une même substance, ce qui ne donne pas toujours une analyse chimique. Dans les alliages de substitution, la teneur en deuxième composant peut également être déterminée avec une grande précision à partir de la dépendance de la période d à la concentration.
Analyse de stress. Selon la différence mesurée des espacements interplanaires pour directions différentes dans les cristaux, connaissant le module d'élasticité d'un matériau, il est possible d'y calculer de faibles contraintes avec une grande précision.
Études de l'orientation préférée dans les cristaux. Si de petites cristallites dans un échantillon polycristallin ne sont pas orientées de manière complètement aléatoire, les anneaux du gramme auront des intensités différentes. En présence d'une orientation prédominante prononcée, les maxima d'intensité sont concentrés dans des points individuels de l'image, qui devient similaire à l'image pour un monocristal. Par exemple, lors d'un laminage à froid profond, une tôle acquiert une texture - une orientation prononcée des cristallites. À partir du programme, vous pouvez juger de la nature du traitement à froid du matériau.
L'étude de la taille des grains. Si la granulométrie du polycristal est supérieure à 10-3 cm, alors les lignes sur le débyégramme seront constituées de taches distinctes, car dans ce cas, le nombre de cristallites n'est pas suffisant pour couvrir toute la gamme des angles q. Si la taille des cristallites est inférieure à 10-5 cm, les raies de diffraction deviennent plus larges. Leur largeur est inversement proportionnelle à la taille des cristallites. L'élargissement se produit pour la même raison que, lorsque le nombre de fentes diminue, la résolution du réseau de diffraction diminue. Le rayonnement X vous permet de déterminer la taille des grains dans la plage de 10-7-10-6 cm.
Méthodes pour monocristaux. Afin que la diffraction sur le cristal fournisse des informations non seulement sur la période spatiale, mais également sur l'orientation de chaque ensemble de plans de diffraction, des méthodes d'un monocristal rotatif sont utilisées. Un faisceau de rayons X monochromatique est incident sur le cristal. Le cristal tourne autour de l'axe principal pour lequel les équations de Laue sont satisfaites. Dans ce cas, l'angle q inclus dans la formule de Bragg-Wolfe change. Les maxima de diffraction sont situés à l'intersection des cônes de diffraction de Laue avec la surface cylindrique du film (Fig. 9). Le résultat est un diagramme de diffraction du type montré sur la Fig. 10. Cependant, des complications sont possibles en raison du chevauchement des différents ordres de diffraction à un moment donné. Le procédé peut être considérablement amélioré si, simultanément à la rotation du cristal, le film est également déplacé d'une certaine manière.






Etudes des liquides et des gaz. On sait que les liquides, les gaz et les corps amorphes ne possèdent pas la bonne structure en cristal. Mais ici, entre les atomes des molécules, il y a liaison chimiqueen raison de laquelle la distance entre eux reste presque constante, bien que les molécules elles-mêmes dans l'espace soient orientées de manière aléatoire. Ces matériaux donnent également un diagramme de diffraction avec un nombre relativement faible de maxima diffus. Traitement d'une telle image méthodes modernes fournit des informations sur la structure même de ces matériaux non cristallins.
ANALYSE SPECTROCHIMIQUE DES RAYONS X
Quelques années après la découverte des rayons X, C. Barkla (1877-1944) a découvert que lorsqu'un flux de rayonnement X de haute énergie agit sur une substance, un rayonnement X de fluorescence secondaire caractéristique de l'élément étudié apparaît. Peu de temps après, G. Mosley, dans une série d'expériences, a mesuré les longueurs d'onde du rayonnement de rayons X caractéristique primaire obtenu par bombardement électronique de divers éléments, et a déduit la relation entre la longueur d'onde et le numéro atomique. Ces expériences, ainsi que l'invention par Bragg d'un spectromètre à rayons X, ont jeté les bases de l'analyse spectrochimique des rayons X. Les possibilités de rayonnement X pour l'analyse chimique ont été immédiatement reconnues. Des spectrographes avec enregistrement sur une plaque photographique ont été créés, dans lesquels l'échantillon d'essai a agi comme une anode d'un tube à rayons X. Malheureusement, cette technique s'est avérée très laborieuse et n'a donc été utilisée que lorsque les méthodes habituelles d'analyse chimique n'étaient pas applicables. Exemple exceptionnel des recherches pionnières dans le domaine de la spectroscopie analytique des rayons X ont été la découverte en 1923 par G. Heveshi et D. Coster d'un nouvel élément - l'hafnium. Le développement de tubes à rayons X de haute puissance pour la radiographie et de détecteurs sensibles pour les mesures radiochimiques pendant la Seconde Guerre mondiale a largement déterminé la croissance rapide de la spectrographie aux rayons X au cours des années suivantes. Cette méthode s'est généralisée en raison de la rapidité, de la commodité, de la nature non destructive de l'analyse et de la possibilité d'une automatisation totale ou partielle. Elle s'applique aux problèmes d'analyse quantitative et qualitative de tous les éléments de numéro atomique supérieur à 11 (sodium). Bien que l'analyse spectrochimique aux rayons X soit généralement utilisée pour déterminer les composants les plus importants dans un échantillon (avec une teneur de 0,1 à 100%), dans certains cas, elle convient à des concentrations de 0,005% ou même moins.
Spectromètre à rayons X. Un spectromètre à rayons X moderne se compose de trois systèmes principaux (Fig.11): les systèmes d'excitation, c'est-à-dire un tube à rayons X avec une anode en tungstène ou autre matériau réfractaire et une alimentation électrique; systèmes d'analyse, c'est-à-dire cristal analyseur avec deux collimateurs multi-fentes, ainsi qu'un spectro-goniomètre pour un alignement précis; et les systèmes d'enregistrement avec un compteur Geiger ou un compteur proportionnel ou à scintillation, ainsi qu'un redresseur, un amplificateur, des dispositifs de comptage et un enregistreur ou un autre dispositif d'enregistrement.




Analyse de fluorescence X. L'échantillon analysé est situé sur le trajet du rayonnement X passionnant. La région étudiée de l'échantillon se distingue généralement par un masque avec un trou du diamètre souhaité, et le rayonnement passe à travers un collimateur formant un faisceau parallèle. Derrière le cristal de l'analyseur, le collimateur à fente émet un rayonnement diffracté pour le détecteur. Typiquement, l'angle maximum q est limité à 80-85 °, de sorte que seul le rayonnement X dont la longueur d'onde l est associée à la distance interplanaire d par l'inégalité l peut diffracter sur le cristal de l'analyseur Microanalyse aux rayons X. Le spectromètre analyseur de cristaux plats décrit ci-dessus peut être adapté à la microanalyse. Ceci est réalisé en rétrécissant le faisceau de rayons X primaire ou le faisceau secondaire émis par l'échantillon. Cependant, une diminution de la taille effective de l'échantillon ou de l'ouverture de rayonnement entraîne une diminution de l'intensité du rayonnement diffracté détecté. Une amélioration de cette méthode peut être obtenue en utilisant un spectromètre à cristal incurvé, qui permet d'enregistrer le cône de rayonnement divergent, et pas seulement le rayonnement parallèle à l'axe du collimateur. En utilisant un tel spectromètre, des particules inférieures à 25 microns peuvent être identifiées. Une réduction encore plus grande de la taille de l'échantillon analysé est obtenue dans le microanalyseur à rayons X à sonde électronique, inventé par R. Castan. Ici, un rayonnement X caractéristique de l'échantillon est excité par un faisceau d'électrons fortement focalisé, qui est ensuite analysé par un spectromètre à cristal incurvé. Grâce à un tel dispositif, il est possible de détecter des quantités d'une substance de l'ordre de 10-14 g dans un échantillon d'un diamètre de 1 µm. Des installations avec balayage par faisceau d'électrons de l'échantillon ont également été développées, avec lesquelles vous pouvez obtenir une image bidimensionnelle de la distribution sur l'échantillon de l'élément pour lequel le spectromètre est réglé pour le rayonnement caractéristique.
DIAGNOSTIC MÉDICAL DES RAYONS X
Le développement de la technologie des rayons X a considérablement réduit le temps d'exposition et amélioré la qualité d'image, permettant même d'étudier les tissus mous.
Fluorographie. Cette méthode de diagnostic consiste à photographier une image d'ombre à partir d'un écran translucide. Le patient se trouve entre la source de rayons X et l'écran plat du luminophore (généralement de l'iodure de césium), qui brille sous l'influence des rayons X. Les tissus biologiques de divers degrés de densité créent des ombres à rayons X qui ont divers degrés intensité. Un radiologue examine une image d'ombre sur un écran fluorescent et établit un diagnostic. Dans le passé, le radiologue, analysant l'image, s'appuyait sur la vision. Maintenant disponible divers systèmesamplifier l'image, l'afficher sur un écran de télévision ou enregistrer des données dans la mémoire de l'ordinateur.
Roentgenography. L'enregistrement d'une image radiographique directement sur un film photographique est appelé radiographie. Dans ce cas, l'organe étudié est situé entre la source de rayons X et le film, qui enregistre des informations sur l'état de l'organe dans ce moment temps. La radiographie répétée permet de juger de son évolution. La radiographie vous permet d'examiner très précisément l'intégrité du tissu osseux, qui se compose principalement de calcium et est opaque aux rayons X, ainsi que les ruptures des tissus musculaires. Avec son aide, il vaut mieux qu'un stéthoscope ou une écoute pour analyser l'état des poumons avec inflammation, tuberculose ou présence de liquide. La radiographie détermine la taille et la forme du cœur, ainsi que la dynamique de ses changements chez les patients souffrant de maladies cardiaques.
Médias de contraste. Les parties du corps et les cavités des organes individuels qui sont transparentes aux rayons X deviennent visibles si elles sont remplies d'un produit de contraste inoffensif pour le corps mais permettant la visualisation de la forme les organes internes et vérifier leur fonctionnement. Le patient prend soit les agents de contraste par voie orale (tels que les sels de baryum dans l'étude du tractus gastro-intestinal), soit ils sont administrés par voie intraveineuse (comme les solutions contenant de l'iode dans l'étude des reins et des voies urinaires). À dernières annéescependant, ces méthodes sont supplantées par des méthodes de diagnostic basées sur l'utilisation d'atomes radioactifs et d'ultrasons.
Scanner. Dans les années 1970, une nouvelle méthode de diagnostic par rayons X a été développée, basée sur une étude complète du corps ou de ses parties. Les images des couches minces («tranches») sont traitées par l'ordinateur et l'image finale s'affiche sur l'écran du moniteur. Cette technique est appelée tomodensitométrie. Il est largement utilisé en médecine moderne pour le diagnostic des infiltrats, des tumeurs et d'autres troubles cérébraux, ainsi que pour le diagnostic des maladies des tissus mous à l'intérieur du corps. Cette technique ne nécessite pas l'introduction de agents de contraste et donc c'est plus rapide et plus efficace que les méthodes traditionnelles.
ACTION BIOLOGIQUE DU RAYONNEMENT AUX RAYONS X
L'effet biologique nocif des rayons X a été découvert peu de temps après sa découverte par les rayons X. Il s'est avéré que de nouveaux rayonnements peuvent provoquer quelque chose de fort coup de soleil (érythème), cependant, accompagné de lésions cutanées plus profondes et plus permanentes. Les ulcères émergents se transformaient souvent en cancer. Dans de nombreux cas, les doigts ou les mains ont dû être amputés. Il y a eu des issues fatales. Il a été constaté que les lésions cutanées peuvent être évitées en réduisant le temps et la dose de rayonnement en utilisant un blindage (comme le plomb) et des télécommandes. Mais progressivement, d'autres conséquences à plus long terme de l'exposition aux rayons X ont été révélées, qui ont ensuite été confirmées et étudiées chez des animaux de laboratoire. Les effets dus à l'action des rayons X, ainsi que d'autres rayonnements ionisants (tels que les rayonnements gamma émis par les matières radioactives) comprennent: 1) des changements temporaires dans la composition du sang après une exposition excessive relativement faible; 2) des changements irréversibles de la composition du sang (anémie hémolytique) après une exposition excessive prolongée; 3) une augmentation de l'incidence du cancer (y compris la leucémie); 4) un vieillissement plus rapide et mort précoce; 5) l'apparition de cataractes. De plus, des expériences biologiques sur des souris, des lapins et des mouches (drosophile) ont montré que même de petites doses d'exposition systématique de grandes populations en raison d'une augmentation du taux de mutation conduisent à des effets génétiques nocifs. La plupart des généticiens reconnaissent l'applicabilité de ces données au corps humain. Quant à l'effet biologique du rayonnement X sur le corps humain, il est déterminé par le niveau de la dose de rayonnement, ainsi que par quel organe du corps a été exposé au rayonnement. Par exemple, les maladies du sang sont causées par l'irradiation des organes hématopoïétiques, principalement la moelle osseuse, et les conséquences génétiques sont causées par l'irradiation des organes génitaux, qui peut également conduire à la stérilité. L'accumulation de connaissances sur les effets des rayonnements X sur le corps humain a conduit à l'élaboration de normes nationales et internationales pour les doses de rayonnement autorisées publiées dans diverses publications de référence. En plus du rayonnement X, qui est délibérément utilisé par l'homme, il y a aussi le rayonnement latéral dit diffusé, qui survient pour diverses raisons, par exemple, en raison de la diffusion due à l'imperfection du bouclier de protection en plomb, que ce rayonnement n'absorbe pas complètement. En outre, de nombreux appareils électriques non conçus pour recevoir des rayons X, cependant, le génèrent comme sous-produit. Ces appareils comprennent des microscopes électroniques, des lampes à redresseur haute tension (kénotrons), ainsi que des tubes à images de téléviseurs couleur obsolètes. La production de tubes à images couleur modernes dans de nombreux pays est désormais sous contrôle gouvernemental.
FACTEURS DANGEREUX DE RAYONS X
Les types et la gravité de l'exposition aux rayons X chez l'homme dépendent du contingent d'individus exposés.
Professionnels travaillant avec des équipements à rayons X. Cette catégorie comprend les radiologistes, les dentistes, ainsi que les travailleurs scientifiques et techniques et le personnel servant et utilisant des appareils à rayons X. Des mesures efficaces sont prises pour réduire le niveau de rayonnement auquel ils doivent faire face.
Les patients. Il n'y a pas de critères stricts ici, et le niveau d'exposition sûr que les patients reçoivent pendant le traitement est déterminé par le médecin traitant. Les médecins ne sont pas recommandés aux patients aux rayons X sans en avoir besoin. Une attention particulière doit être portée lors de l'examen des femmes enceintes et des enfants. Dans ce cas, des mesures spéciales sont prises.
Méthodes de contrôle. Voici trois aspects à l'esprit:
1) la disponibilité d'équipements adéquats, 2) le contrôle du respect des règles de sécurité, 3) la bonne utilisation des équipements. À examen aux rayons x seule la zone souhaitée doit être exposée aux radiations, qu'il s'agisse d'examens dentaires ou pulmonaires. Notez qu'immédiatement après avoir éteint l'appareil à rayons X, les rayonnements primaire et secondaire disparaissent; il n'y a pas non plus de rayonnement résiduel, dont même ceux qui y sont directement liés dans leur travail ne sont pas toujours conscients.
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Le rayonnement X est représenté par des ondes électromagnétiques. La longueur d'onde des rayons X peut aller de cent à 10-3 nm. Selon une échelle spéciale avec des ondes électromagnétiques, un rayon X est situé entre le rayonnement gamma et les UV. La radiographie est apparue à la fin du XIXe siècle, grâce au lauréat prix Nobel K. Roentgen.

Information brève

La nature des rayons X a été reconnue en 1895. Selon l'histoire, la découverte des propriétés des rayons X appartient au physicien V.K. Roentgen. Une telle découverte était une percée dans l'histoire, qui a donné à une personne la possibilité d'utiliser le rayonnement X en médecine. Il a un certain effet sur le corps humain. Il convient de noter qu'une telle découverte a apporté une contribution inestimable au développement de l'avenir de toute médecine.

Ce rayonnement a des ondes électromagnétiques correspondantes dont la longueur est de cent à 10-3 nm. Le rayonnement des ondes courtes est bloqué par les ondes longues et vice versa.

Quant à la focalisation, des miroirs multicouches y sont utilisés, capables de réfléchir jusqu'à 40% des rayonnements. Le plus souvent, le rayonnement sur le corps humain crée un effet dur. Cependant, il existe des miroirs concaves, ils sont similaires aux miroirs optiques, cependant, ils contiennent la partie externe de la plaque, qui réfléchit les rayons X, ce qui a un effet doux. La focalisation joue un rôle important qui aidera à prévenir un effet sévère sur le corps.

L'émission de rayons X se produit dans les tubes respectifs. Un tube est une ampoule en verre spéciale qui contient un vide poussé. Le tube est équipé d'électrodes, à savoir K (cathode), ainsi que A (anode), et une haute tension leur est attachée. La cathode est une source d'électrons, l'anode est une tige métallique à surface inclinée. Une telle structure a un matériau dont les propriétés sont thermiquement conductrices. Ils se forment au moment du bombardement électronique. L'extrémité biseautée est équipée d'une plaque métallique en tungstène.

Le rayonnement X a ses propres sources de rayonnement qui peuvent être naturelles (isotopes radioactifs), ainsi qu'artificielles (tubes). Le tube contient un vide et deux électrodes. Les électrons sont chauffés par la cathode, gagnant une vitesse assez décente en raison du champ. Grâce à l'utilisation de ces électrons, dans le vide, l'interaction des rayons X avec la matière se produit. En conséquence, il existe 2 principaux types d'émissions de ce type.

Types de rayonnement X:

  • caractéristique;
  • frein.

Environ un pour cent de l'énergie de tous les électrons est convertie en rayons. L'énergie restante se présente sous la forme d'un flux de chaleur. A cet effet, la surface de travail de l'anode est réalisée à l'aide de matériaux réfractaires.

Rayonnement caractéristique

Lorsqu'un contact se produit entre des atomes d'anode et des électrons de cathode, des rayons X se forment avec le bremsstrahlung, dont la gamme a des lignes distinctes. Ces rayonnements, à savoir les rayons X caractéristiques, ont une origine particulière.

En termes simples, les électrons cathodiques passent dans l'atome. Un espace vide est rempli des électrons qui se trouvaient dans la coque supérieure, vous pouvez donc calculer l'émissivité. Il contient un ensemble de fréquences, qui est appelé - rayonnement de rayons X caractéristique.

La loi de Mosley est une loi spécifique qui est capable de combiner la fréquence des raies spectrales d'une étude de la caractéristique avec le nombre d'éléments chimiques. La découverte de la loi a eu lieu en 1913 grâce à G. Moseley. Cette découverte est une preuve claire que tous les éléments du tableau périodique sont localisés, ce qui a contribué à la dérivation du sens physique.

La loi de Mosley stipule que la plage caractéristique n'est pas en mesure de détecter le motif périodique inhérent au spectre optique. En termes simples, Mosley aide à déterminer le nombre élément chimique, au moment de l'utilisation de la plage de rayonnement caractéristique, qui avait un rôle important dans la disposition des éléments du tableau.

Feu de freinage


Lorsqu'un électron se déplace dans un certain environnement, il perd sa propre vitesse. Une accélération négative apparaît. Le rayonnement généré lors de la décélération des électrons dans l'anode est appelé bremsstrahlung. Ses propriétés sont déterminées sur la base de facteurs spéciaux, à savoir:

  • le rayonnement se produit par certains quanta, leur énergie est liée à la fréquence de la formule;
  • l'énergie des électrons atteignant l'anode est égale à;
  • l'énergie peut être transférée à une substance, pour la chauffer.

Loi d'atténuation


Une substance peut entrer en contact avec une substance de deux manières:

  • photoeffet - absorption d'un photon;
  • diffusion.

La diffusion est la suivante:

  • Élastique ou cohérent. Une telle diffusion se produit si le photon n'a pas assez d'énergie pour mener à bien le processus d'ionisation des atomes. Une diffusion cohérente implique une application différentes façons mouvement, cependant, l'énergie reste inchangée. C'est pourquoi ce type de diffusion est appelé cohérent.
  • Compton ou diffusion incohérente. Ce type la diffusion est possible si le photon a beaucoup plus d'énergie que le niveau d'énergie d'ionisation interne. Avec cette diffusion, la direction du mouvement change, l'énergie diminue.

Je dois dire quelques mots sur la loi d'atténuation des rayons X. Quand cela se produit, l'effet photoélectrique et la diffusion des rayons X, ce qui affaiblit le faisceau de rayonnement. Ainsi, un affaiblissement est apparu. La découverte de la loi d'atténuation est exponentielle. L'atténuation du rayonnement par des atomes spéciaux a les propriétés d'additivité. Par exemple, si vous utilisez le coefficient d'atténuation de masse pour des composants individuels, vous pouvez trouver l'atténuation de masse pour des éléments plus complexes. Dans ce cas, vous devrez utiliser la formule appropriée.

L'application de la formule vous permettra de connaître les caractéristiques du coefficient d'atténuation linéaire, qui égal à la somme 3 termes conseillant l'effet photoélectrique et la diffusion. Le coefficient d'atténuation dépend de la plage d'émissions. Le taux de calcul du coefficient d'atténuation dépend de l'influence du coefficient d'atténuation massique, qui est égal au coefficient linéaire à la densité de l'élément. Pour déterminer le coefficient des substances complexes, vous avez besoin d'une formule chimique.

Rayonnement monochromatique

Le rayonnement monochromatique pénètre dans le réseau cristallin, diffracte, puis la propagation et la diffusion se produisent. Ces rayons peuvent interférer. Rayons X monochromatiques avec graphite se propageant en longueur d'onde. Ce rayonnement électromagnétique a une seule fréquence.

Il peut être obtenu des manières suivantes:

  • réseau de diffraction;
  • laser;
  • système prismatique;
  • diverses sources lumineuses;
  • lampe à décharge.

Caractéristiques du rayonnement alpha


Le rayonnement alpha est un flux spécifique constitué de particules chargées positivement, leur vitesse de déplacement est de 20 000 km / s. Les rayons alpha se produisent après la désintégration des noyaux avec un grand numéro de série. Le flux a une énergie de 2 à 11 MeV. Quant à la fuite des particules alpha, tout dépend de l'essence de la substance et de sa vitesse.

Il est important de noter que les particules alpha sont massives, énergétiques et provoquent une ionisation.

Le flux de particules alpha résultant (et non un flux de rayons X) a un effet négatif sur le corps humain. À l'aide d'un morceau de papier, les particules alpha peuvent être contenues afin qu'elles ne puissent pas pénétrer la peau humaine.

Le rayonnement alpha ne présente pas de danger pour le corps humain jusqu'à ce que les substances radioactives impliquées dans l'émission de particules alpha pénètrent dans le corps à travers la plaie. Si le rayonnement alpha pénètre dans le corps humain avec de l'air, de la nourriture, se produit danger grave santé.

Variétés de récepteurs


Les récepteurs de rayons X disponibles en médecine sont de plusieurs types:

  • compteur dosimétrique;
  • film;
  • plaque photosensible;
  • écran fluorescent;
  • convertisseur électron-optique.

Chacun de ces récepteurs a un effet différent sur le corps humain, car une gamme différente fonctionne. Sur la base des données des récepteurs, les méthodes de recherche aux rayons X suivantes ont été développées:

  • fluoroscopie;
  • radiographie;
  • électrorengénographie;
  • radiographie numérique;
  • télévision radioscopique à fluoroscopie.

Effets sur le corps humain

Malgré les énormes avantages des rayons X en médecine, il a été constaté que leur effet sur le corps est assez grave. Par conséquent, il est important d'utiliser un équipement de protection spécial en médecine.

Corps humain après radiographie:

  • les radiations peuvent provoquer des changements cutanés, des brûlures qui guérissent très longtemps;
  • étant donné les propriétés des rayons X, les dommages causés par les études, ainsi que par l'infrarouge, l'ultraviolet, peuvent être continus. Par exemple: le taux de vieillissement augmente, la composition des changements sanguins, le risque de développer une leucémie;
  • une protection spéciale contre les rayons X aidera à éviter de tels dommages, un blindage au plomb sera donc nécessaire, ainsi qu'un contrôle du processus à distance;
  • les conséquences dépendent de l'organe irradié ainsi que de la posologie. Par exemple, l'infertilité peut apparaître;
  • une exposition systématique provoque des mutations génétiques.

Grâce à de nombreuses expériences, études, des spécialistes ont pu préparer une protection appropriée, ainsi que développer une norme internationale pour le dosage des rayonnements.

Les méthodes de protection suivantes sont disponibles:

  • dispositif spécial qui peut sauver du personnel;
  • protection collective, à savoir: mobile, fixe;
  • fonds pour les patients;
  • substances provenant des rayons X directs.

En observant toutes les mesures nécessaires, vous pouvez protéger votre propre santé.

Caractéristiques de diverses émissions


Il existe plusieurs types de rayonnement, chacun ayant une certaine plage d'action, à savoir:

  • ultra-violet;
  • infrarouge;
  • radiographie.

Il convient de noter que rayonnement infrarouge fonctionne dans la plage 3 1011 - 3,75 1014 Hz. La source est un corps chaud. Par exemple, le rayonnement infrarouge se retrouve dans les batteries de chauffage, les poêles, les radiateurs et les lampes. C'est pourquoi très souvent les ondes infrarouges sont appelées thermiques.

Rayonnement ultraviolet fonctionne dans une certaine gamme, à savoir 8 1014 à 3 1016 Hz. Le rayonnement ultraviolet a une activité chimique très élevée. Lne peut provoquer des images visuelles, car elles sont invisibles.

Quant au rayonnement X, sa gamme va de 3 1016 à 3 1020 Hz. Il est très important de se protéger des effets négatifs de ces rayons, car les conséquences peuvent être tristes!

Un rôle énorme dans la médecine moderne est joué par les rayons X, l'histoire de la découverte des rayons X remonte au 19ème siècle.

Les rayons X sont des ondes électromagnétiques qui sont produites avec la participation d'électrons. Avec une forte accélération des particules chargées, un rayonnement artificiel de rayons X est créé. Il passe par un équipement spécial:

  • tubes à rayons X;
  • accélérateurs de particules chargées.

Histoire de découverte

Le scientifique allemand aux rayons X a inventé ces rayons en 1895: en travaillant avec un tube à rayons cathodiques, il a découvert l'effet de fluorescence du baryum cyanure-platine. Ensuite, il y avait une description de ces rayons et de leur incroyable capacité à pénétrer à travers les tissus du corps. Les rayons ont commencé à être appelés rayons X (rayons X). Plus tard en Russie, ils ont commencé à les appeler rayons X.

Les rayons X peuvent pénétrer même à travers les murs. Donc, les rayons X ont réalisé qu'il avait fait plus grande découverte en médecine. C'est à partir de cette époque que des sections scientifiques distinctes ont commencé à se former, comme la radiologie et la radiologie.


Les rayons sont capables de pénétrer à travers les tissus mous, mais sont retardés, leur longueur est déterminée par l'obstacle d'une surface dure. Tissus doux à le corps humain - c'est la peau et solide - c'est les os. En 1901, le scientifique a reçu le prix Nobel.

Cependant, avant même la découverte de William Conrad Roentgen, d'autres scientifiques étaient intéressés par un sujet similaire. En 1853, le physicien français Antoine-Philibert Mason étudie la décharge haute tension entre les électrodes dans un tube de verre. Le gaz qu'il contenait à basse pression a commencé à libérer une lueur rougeâtre. Le pompage de l'excès de gaz du tube a conduit à la décroissance de la lueur en une séquence complexe de couches lumineuses individuelles, dont la teinte dépendait de la quantité de gaz.

En 1878, William Crookes (un physicien anglais) a suggéré que la fluorescence résulte de l'impact des rayons sur la surface en verre d'un tube. Mais toutes ces études n'ont été publiées nulle part, donc Roentgen n'était pas au courant de telles découvertes. Après la publication de ses découvertes en 1895 dans journal scientifique, où le scientifique a écrit que tous les corps sont transparents à ces rayons, bien qu'à un degré très différent, d'autres scientifiques se sont intéressés à des expériences similaires. Ils ont confirmé l'invention des rayons X et ont ensuite commencé le développement et l'amélioration des rayons X.

Wilhelm Roentgen a lui-même publié deux autres travail scientifique au sujet des rayons X en 1896 et 1897, après quoi il entreprit d'autres activités. Ainsi, plusieurs scientifiques ont inventé les rayons X, mais c'est Roentgen qui a publié travaux scientifiques à cette occasion.


Principes d'acquisition d'images

Les caractéristiques de ce rayonnement sont déterminées par la nature même de leur apparence. Le rayonnement est dû à onde électromagnétique. Ses principales propriétés comprennent:

  1. Réflexion. Si l'onde frappe la surface perpendiculairement, elle ne sera pas réfléchie. Dans certaines situations, un diamant a la propriété de réflexion.
  2. La capacité de pénétrer les tissus. De plus, les rayons peuvent traverser les surfaces opaques de matériaux tels que le bois, le papier, etc.
  3. Absorbabilité. L'absorption dépend de la densité du matériau: plus il est dense, plus les rayons X l'absorbent davantage.
  4. Certaines substances ont une fluorescence, c'est-à-dire une luminescence. Dès que le rayonnement cesse, la lueur passe également. S'il continue même après la fin de l'action des rayons, cet effet est appelé phosphorescence.
  5. Les rayons X peuvent éclairer le film ainsi que la lumière visible.
  6. Si le faisceau traverse l'air, l'ionisation se produit dans l'atmosphère. Cette condition est appelée électriquement conductrice, et elle est déterminée à l'aide d'un dosimètre, qui définit le débit de dose de rayonnement.

Rayonnement - préjudice et avantage

Lorsque la découverte a été faite, le physicien Roentgen ne pouvait même pas imaginer à quel point son invention était dangereuse. À vieux temps tous les appareils qui produisaient un rayonnement étaient loin d'être parfaits, et en conséquence, de fortes doses de rayons émis ont été obtenues. Les gens ne comprenaient pas les dangers d'un tel rayonnement. Bien que certains scientifiques aient même proposé la version sur les dangers des rayons X.


Les rayons X, pénétrant dans les tissus, exercent sur eux un effet biologique. L'unité de dose de rayonnement est la radiographie par heure. L'influence principale est sur les atomes ionisants qui se trouvent à l'intérieur des tissus. Ces rayons agissent directement sur la structure de l'ADN d'une cellule vivante. Les conséquences d'un rayonnement incontrôlé comprennent:

  • mutation cellulaire;
  • l'apparition de tumeurs;
  • brûlures par irradiation;
  • maladie des radiations.

Contre-indications aux études radiologiques:

  1. Patients dans un état grave.
  2. Grossesse due impact négatif au fœtus.
  3. Patients avec saignement ou pneumothorax ouvert.

Comment fonctionne la radiographie et où est-elle utilisée

  1. En médecine. Le radiodiagnostic est utilisé pour les tissus vivants translucides afin de détecter certains troubles dans le corps. Une thérapie aux rayons X est effectuée pour éliminer les formations tumorales.
  2. Dans la science. La structure des substances et la nature des rayons X sont révélées. Ces questions sont traitées par des sciences telles que la chimie, la biochimie, la cristallographie.
  3. Dans l'industrie. Identifier les violations dans les produits métalliques.
  4. Pour la sécurité du public. Des rayons X sont installés dans les aéroports et autres lieux publics afin de contrôler les bagages.


Utilisation médicale des rayons X. En médecine et en dentisterie, les rayons X sont largement utilisés aux fins suivantes:

  1. Pour diagnostiquer les maladies.
  2. Pour surveiller les processus métaboliques.
  3. Pour le traitement de nombreuses maladies.

L'utilisation des rayons X à des fins médicinales

En plus de détecter les fractures osseuses, les rayons X sont également largement utilisés dans fins médicinales. L'utilisation spécialisée des rayons X vise à atteindre les objectifs suivants:

  1. Pour détruire les cellules cancéreuses.
  2. Pour réduire la taille de la tumeur.
  3. Pour réduire la douleur.

Par exemple, l'iode radioactif, utilisé dans les maladies endocrinologiques, est activement utilisé dans le cancer glande thyroïdeaidant ainsi de nombreuses personnes à s'en débarrasser terrible maladie. Actuellement, pour le diagnostic de maladies complexes, les rayons X sont connectés à des ordinateurs, finissent par apparaître dernières techniques des recherches telles que tomodensitométrie et tomodensitométrie axiale.

Une telle numérisation fournit aux médecins des images en couleur dans lesquelles vous pouvez voir les organes internes d'une personne. Pour détecter le travail des organes internes, une petite dose de rayonnement suffit. Les rayons X sont également largement utilisés en physiothérapie.


Les principales propriétés des rayons X

  1. Capacité de pénétration. Tous les corps de la radiographie sont transparents et le degré de transparence dépend de l'épaisseur du corps. C'est grâce à cette propriété que le faisceau a commencé à être utilisé en médecine pour détecter le travail des organes, la présence de fractures et corps étranger dans l'organisme.
  2. Ils sont capables de provoquer la lueur de certains objets. Par exemple, si du baryum et du platine sont appliqués sur du carton, alors, après avoir été balayés par des rayons, ils deviendront jaune verdâtre. Si vous placez votre main entre le tube à rayons X et l'écran, la lumière pénétrera plus dans l'os que dans le tissu, de sorte que l'écran s'affichera plus clairement oSet le muscle est moins brillant.
  3. Action sur film. Les rayons X peuvent rendre le film sombre comme la lumière, ce qui vous permet de photographier le côté ombre, qui est obtenu en examinant les corps avec des rayons X.
  4. Les rayons X peuvent ioniser les gaz. Cela permet non seulement de trouver les rayons, mais aussi de révéler leur intensité en mesurant le courant d'ionisation dans le gaz.
  5. Ils ont un effet biochimique sur le corps des êtres vivants. En raison de cette propriété, les rayons X sont largement utilisés en médecine: ils peuvent traiter à la fois les maladies de la peau et les maladies des organes internes. Dans ce cas, la dose de rayonnement souhaitée et la durée des rayons sont sélectionnées. L'utilisation prolongée et excessive d'un tel traitement est très nocive et destructrice pour le corps.

L'utilisation de rayons X a permis de sauver de nombreuses vies humaines. Les rayons X aident non seulement à diagnostiquer la maladie en temps opportun, les méthodes de traitement utilisant la radiothérapie soulagent les patients de diverses pathologies, commençant par l'hyperthyroïdie et se terminant par des tumeurs osseuses malignes.

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