एक्स-रे विकिरण
अदृश्य विकिरण, अलग-अलग डिग्री तक, सभी पदार्थों को भेदने में सक्षम। यह लगभग 10-8 सेमी की तरंग दैर्ध्य के साथ विद्युत चुम्बकीय विकिरण है। दृश्य प्रकाश की तरह, एक्स-रे फोटोग्राफिक फिल्म को काला कर देते हैं। चिकित्सा, उद्योग और वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए इस संपत्ति का बहुत महत्व है। अध्ययन के तहत वस्तु से गुजरते हुए और फिर फिल्म पर पड़ने से, एक्स-रे विकिरण उस पर इसकी आंतरिक संरचना को दर्शाता है। चूंकि एक्स-रे विकिरण की मर्मज्ञ शक्ति विभिन्न सामग्रियों के लिए अलग-अलग होती है, इसलिए वस्तु के कुछ हिस्से जो इसके लिए कम पारदर्शी होते हैं, फोटोग्राफ में उन क्षेत्रों की तुलना में उज्जवल क्षेत्र देते हैं जिनके माध्यम से विकिरण अच्छी तरह से प्रवेश करता है। इस प्रकार, हड्डी के ऊतक त्वचा और आंतरिक अंगों को बनाने वाले ऊतकों की तुलना में एक्स-रे के लिए कम पारदर्शी होते हैं। इसलिए, रेडियोग्राफ़ पर, हड्डियों को हल्के क्षेत्रों के रूप में इंगित किया जाएगा और फ्रैक्चर साइट, जो विकिरण के लिए अधिक पारदर्शी है, का पता आसानी से लगाया जा सकता है। एक्स-रे इमेजिंग का उपयोग दंत चिकित्सा में दांतों की जड़ों में क्षरण और फोड़े का पता लगाने के लिए भी किया जाता है, साथ ही उद्योग में कास्टिंग, प्लास्टिक और घिसने में दरार का पता लगाने के लिए भी किया जाता है। एक्स-रे का उपयोग रसायन विज्ञान में यौगिकों का विश्लेषण करने के लिए और भौतिकी में क्रिस्टल की संरचना का अध्ययन करने के लिए किया जाता है। एक रासायनिक यौगिक से गुजरने वाला एक एक्स-रे बीम एक विशिष्ट माध्यमिक विकिरण का कारण बनता है, जिसका स्पेक्ट्रोस्कोपिक विश्लेषण रसायनज्ञ को यौगिक की संरचना निर्धारित करने की अनुमति देता है। क्रिस्टलीय पदार्थ पर गिरने पर, क्रिस्टल के परमाणुओं द्वारा एक एक्स-रे किरण बिखरी हुई होती है, जो एक फोटोग्राफिक प्लेट पर धब्बे और धारियों का एक स्पष्ट, नियमित पैटर्न देती है, जिससे क्रिस्टल की आंतरिक संरचना को स्थापित करना संभव हो जाता है। कैंसर के उपचार में एक्स-रे का उपयोग इस तथ्य पर आधारित है कि यह कैंसर कोशिकाओं को मारता है। हालांकि, यह सामान्य कोशिकाओं पर अवांछनीय प्रभाव भी डाल सकता है। इसलिए, एक्स-रे के इस प्रयोग में अत्यधिक सावधानी बरतनी चाहिए। एक्स-रे विकिरण की खोज जर्मन भौतिक विज्ञानी डब्ल्यू रोएंटजेन (1845-1923) ने की थी। इस विकिरण से जुड़े कुछ अन्य भौतिक शब्दों में उनका नाम अमर है: आयनकारी विकिरण की खुराक की अंतर्राष्ट्रीय इकाई को रेंटजेन कहा जाता है; एक्स-रे मशीन से ली गई तस्वीर को रेडियोग्राफ़ कहा जाता है; रेडियोलॉजिकल मेडिसिन का वह क्षेत्र जो रोगों के निदान और उपचार के लिए एक्स-रे का उपयोग करता है, रेडियोलॉजी कहलाता है। रोएंटजेन ने 1895 में वुर्जबर्ग विश्वविद्यालय में भौतिकी के प्रोफेसर के रूप में विकिरण की खोज की। कैथोड किरणों (निर्वहन ट्यूबों में इलेक्ट्रॉन प्रवाह) के साथ प्रयोग करते हुए, उन्होंने देखा कि वैक्यूम ट्यूब के पास स्थित एक स्क्रीन, क्रिस्टलीय बेरियम साइनोप्लाटिनाइट से ढकी हुई है, चमकदार चमकती है, हालांकि ट्यूब स्वयं काले कार्डबोर्ड से ढकी हुई है। रोएंटजेन ने आगे स्थापित किया कि अज्ञात किरणों की भेदन शक्ति, जिसे उन्होंने एक्स-रे कहा, अवशोषित सामग्री की संरचना पर निर्भर थी। उन्होंने अपने हाथ की हड्डियों को कैथोड रे डिस्चार्ज ट्यूब और बेरियम साइनोप्लाटिनाइट के साथ लेपित स्क्रीन के बीच रखकर भी चित्रित किया। रोएंटजेन की खोज के बाद अन्य शोधकर्ताओं द्वारा प्रयोग किए गए जिन्होंने इस विकिरण के कई नए गुणों और अनुप्रयोगों की खोज की। एम. लाउ, डब्ल्यू. फ्रेडरिक और पी. निपिंग द्वारा एक महान योगदान दिया गया था, जिन्होंने 1912 में एक्स-रे के विवर्तन का प्रदर्शन किया जब यह एक क्रिस्टल से होकर गुजरता है; डब्ल्यू कूलिज, जिन्होंने 1913 में एक गर्म कैथोड के साथ एक उच्च-वैक्यूम एक्स-रे ट्यूब का आविष्कार किया था; जी. मोसले, जिन्होंने 1913 में विकिरण की तरंग दैर्ध्य और एक तत्व की परमाणु संख्या के बीच संबंध स्थापित किया; जी. और एल. ब्रैगी, जिन्हें एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण के मूल सिद्धांतों को विकसित करने के लिए 1915 में नोबेल पुरस्कार मिला था।
एक्स-रे विकिरण प्राप्त करना
एक्स-रे विकिरण तब होता है जब उच्च गति पर गतिमान इलेक्ट्रॉन पदार्थ के साथ परस्पर क्रिया करते हैं। जब इलेक्ट्रॉन किसी पदार्थ के परमाणुओं से टकराते हैं, तो वे अपनी गतिज ऊर्जा जल्दी खो देते हैं। इस मामले में, इसका अधिकांश भाग ऊष्मा में परिवर्तित हो जाता है, और एक छोटा अंश, आमतौर पर 1% से कम, एक्स-रे ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है। यह ऊर्जा क्वांटा के रूप में निकलती है - फोटॉन नामक कण जिनमें ऊर्जा होती है लेकिन शून्य विश्राम द्रव्यमान होता है। एक्स-रे फोटॉन उनकी ऊर्जा में भिन्न होते हैं, जो उनकी तरंग दैर्ध्य के व्युत्क्रमानुपाती होते हैं। एक्स-रे प्राप्त करने की पारंपरिक विधि के साथ, तरंग दैर्ध्य की एक विस्तृत श्रृंखला प्राप्त की जाती है, जिसे एक्स-रे स्पेक्ट्रम कहा जाता है। स्पेक्ट्रम में स्पष्ट घटक होते हैं, जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है। 1. एक विस्तृत "सातत्य" को एक सतत स्पेक्ट्रम या सफेद विकिरण कहा जाता है। इस पर आरोपित तेज चोटियों को विशिष्ट एक्स-रे उत्सर्जन रेखाएं कहा जाता है। यद्यपि संपूर्ण स्पेक्ट्रम पदार्थ के साथ इलेक्ट्रॉनों के टकराव का परिणाम है, इसके विस्तृत भाग और रेखाओं के प्रकट होने की क्रियाविधि भिन्न है। एक पदार्थ में बड़ी संख्या में परमाणु होते हैं, जिनमें से प्रत्येक में इलेक्ट्रॉन के गोले से घिरा एक नाभिक होता है, और किसी दिए गए तत्व के परमाणु के खोल में प्रत्येक इलेक्ट्रॉन एक निश्चित असतत ऊर्जा स्तर पर होता है। आमतौर पर इन कोशों, या ऊर्जा स्तरों को, K, L, M, आदि प्रतीकों द्वारा निरूपित किया जाता है, जो नाभिक के निकटतम कोश से प्रारंभ होता है। जब पर्याप्त रूप से उच्च ऊर्जा का एक घटना इलेक्ट्रॉन परमाणु से बंधे इलेक्ट्रॉनों में से एक से टकराता है, तो वह उस इलेक्ट्रॉन को उसके खोल से बाहर निकाल देता है। खाली स्थान कोश से एक अन्य इलेक्ट्रॉन द्वारा कब्जा कर लिया जाता है, जो एक उच्च ऊर्जा से मेल खाती है। यह बाद वाला एक्स-रे फोटॉन उत्सर्जित करके अतिरिक्त ऊर्जा देता है। चूंकि शेल इलेक्ट्रॉनों में असतत ऊर्जा मान होते हैं, परिणामी एक्स-रे फोटॉन में एक असतत स्पेक्ट्रम भी होता है। यह कुछ तरंग दैर्ध्य के लिए तेज चोटियों से मेल खाती है, जिनमें से विशिष्ट मूल्य लक्ष्य तत्व पर निर्भर करते हैं। विशेषता रेखाएँ K-, L- और M-श्रृंखला बनाती हैं, जिसके आधार पर इलेक्ट्रॉन को किस शेल (K, L या M) से हटाया गया था। एक्स-रे की तरंग दैर्ध्य और परमाणु संख्या के बीच के संबंध को मोसले का नियम कहा जाता है (चित्र 2)।

यदि एक इलेक्ट्रॉन अपेक्षाकृत भारी नाभिक से टकराता है, तो यह धीमा हो जाता है, और इसकी गतिज ऊर्जा लगभग उसी ऊर्जा के एक्स-रे फोटॉन के रूप में निकलती है। यदि वह नाभिक के ऊपर से उड़ता है, तो वह अपनी ऊर्जा का केवल एक हिस्सा खो देगा, और बाकी को उसके रास्ते में आने वाले अन्य परमाणुओं में स्थानांतरित कर दिया जाएगा। ऊर्जा हानि के प्रत्येक कार्य से कुछ ऊर्जा के साथ एक फोटॉन का उत्सर्जन होता है। एक निरंतर एक्स-रे स्पेक्ट्रम दिखाई देता है, जिसकी ऊपरी सीमा सबसे तेज इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा से मेल खाती है। यह एक सतत स्पेक्ट्रम के निर्माण के लिए तंत्र है, और अधिकतम ऊर्जा (या न्यूनतम तरंग दैर्ध्य) जो निरंतर स्पेक्ट्रम की सीमा को ठीक करती है, त्वरित वोल्टेज के समानुपाती होती है, जो घटना इलेक्ट्रॉनों की गति निर्धारित करती है। वर्णक्रमीय रेखाएं बमबारी वाले लक्ष्य की सामग्री की विशेषता होती हैं, जबकि निरंतर स्पेक्ट्रम इलेक्ट्रॉन बीम की ऊर्जा से निर्धारित होता है और व्यावहारिक रूप से लक्ष्य सामग्री पर निर्भर नहीं करता है। एक्स-रे न केवल इलेक्ट्रॉन बमबारी द्वारा प्राप्त किया जा सकता है, बल्कि किसी अन्य स्रोत से एक्स-रे के साथ लक्ष्य को विकिरणित करके भी प्राप्त किया जा सकता है। इस मामले में, हालांकि, घटना बीम की अधिकांश ऊर्जा विशेषता एक्स-रे स्पेक्ट्रम में जाती है, और इसका एक बहुत छोटा अंश निरंतर स्पेक्ट्रम में आता है। जाहिर है, घटना एक्स-रे बीम में फोटॉन होना चाहिए जिनकी ऊर्जा बमबारी वाले तत्व की विशिष्ट रेखाओं को उत्तेजित करने के लिए पर्याप्त है। प्रति विशिष्ट स्पेक्ट्रम में ऊर्जा का उच्च प्रतिशत वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए एक्स-रे उत्तेजना की इस पद्धति को सुविधाजनक बनाता है।
एक्स-रे ट्यूब।पदार्थ के साथ इलेक्ट्रॉनों की बातचीत के कारण एक्स-रे विकिरण प्राप्त करने के लिए, इलेक्ट्रॉनों का एक स्रोत होना आवश्यक है, उन्हें उच्च गति तक तेज करने के साधन, और इलेक्ट्रॉन बमबारी को झेलने और एक्स-रे विकिरण का उत्पादन करने में सक्षम लक्ष्य आवश्यक तीव्रता। जिस उपकरण में यह सब होता है उसे एक्स-रे ट्यूब कहा जाता है। शुरुआती खोजकर्ताओं ने "डीप वैक्यूम" ट्यूबों का इस्तेमाल किया, जैसे कि आज की डिस्चार्ज ट्यूब। उनमें शून्यता बहुत अधिक नहीं थी। गैस डिस्चार्ज ट्यूब में होते हैं एक बड़ी संख्या कीगैस, और जब ट्यूब के इलेक्ट्रोड पर एक बड़ा संभावित अंतर लागू होता है, तो गैस परमाणु सकारात्मक और नकारात्मक आयनों में बदल जाते हैं। सकारात्मक लोग नकारात्मक इलेक्ट्रोड (कैथोड) की ओर बढ़ते हैं और उस पर गिरते हुए, उसमें से इलेक्ट्रॉनों को बाहर निकालते हैं, और वे बदले में, सकारात्मक इलेक्ट्रोड (एनोड) की ओर बढ़ते हैं और उस पर बमबारी करते हुए, एक्स-रे फोटॉन की एक धारा बनाते हैं। . कूलिज (चित्र 3) द्वारा विकसित आधुनिक एक्स-रे ट्यूब में, इलेक्ट्रॉनों का स्रोत एक टंगस्टन कैथोड है जिसे उच्च तापमान पर गर्म किया जाता है। एनोड (या एंटीकैथोड) और कैथोड के बीच उच्च संभावित अंतर से इलेक्ट्रॉनों को उच्च गति के लिए त्वरित किया जाता है। चूंकि इलेक्ट्रॉनों को परमाणुओं से टकराए बिना एनोड तक पहुंचना चाहिए, एक बहुत ही उच्च वैक्यूम की आवश्यकता होती है, जिसके लिए ट्यूब को अच्छी तरह से खाली किया जाना चाहिए। यह शेष गैस परमाणुओं और संबंधित पक्ष धाराओं के आयनीकरण की संभावना को भी कम करता है।

कैथोड के चारों ओर एक विशेष आकार के इलेक्ट्रोड द्वारा इलेक्ट्रॉनों को एनोड पर केंद्रित किया जाता है। इस इलेक्ट्रोड को फोकसिंग इलेक्ट्रोड कहा जाता है और कैथोड के साथ मिलकर ट्यूब की "इलेक्ट्रॉनिक सर्चलाइट" बनाता है। इलेक्ट्रॉन बमबारी के अधीन एनोड एक दुर्दम्य सामग्री से बना होना चाहिए, क्योंकि बमबारी करने वाले इलेक्ट्रॉनों की अधिकांश गतिज ऊर्जा गर्मी में परिवर्तित हो जाती है। इसके अलावा, यह वांछनीय है कि एनोड उच्च परमाणु संख्या वाली सामग्री से बना हो, क्योंकि परमाणु क्रमांक बढ़ने से एक्स-रे की उपज बढ़ती है। टंगस्टन, जिसकी परमाणु संख्या 74 है, को अक्सर एनोड सामग्री के रूप में चुना जाता है। आवेदन की शर्तों और आवश्यकताओं के आधार पर एक्स-रे ट्यूबों का डिज़ाइन भिन्न हो सकता है।
एक्स-रे डिटेक्शन
एक्स-रे का पता लगाने के सभी तरीके पदार्थ के साथ उनकी बातचीत पर आधारित हैं। डिटेक्टर दो प्रकार के हो सकते हैं: वे जो एक छवि देते हैं, और दूसरे जो नहीं देते हैं। पूर्व में एक्स-रे फ्लोरोग्राफी और फ्लोरोस्कोपी उपकरण शामिल हैं, जिसमें एक्स-रे बीम अध्ययन के तहत वस्तु से होकर गुजरता है, और संचरित विकिरण ल्यूमिनसेंट स्क्रीन या फिल्म में प्रवेश करता है। छवि इस तथ्य के कारण प्रकट होती है कि अध्ययन के तहत वस्तु के विभिन्न भाग विकिरण को अलग-अलग तरीकों से अवशोषित करते हैं - पदार्थ की मोटाई और इसकी संरचना के आधार पर। ल्यूमिनसेंट स्क्रीन वाले डिटेक्टरों में, एक्स-रे ऊर्जा को सीधे देखने योग्य छवि में परिवर्तित किया जाता है, जबकि रेडियोग्राफी में इसे एक संवेदनशील इमल्शन पर रिकॉर्ड किया जाता है और फिल्म के विकसित होने के बाद ही इसे देखा जा सकता है। दूसरे प्रकार के डिटेक्टरों में विभिन्न प्रकार के उपकरण शामिल होते हैं जिनमें एक्स-रे ऊर्जा को विद्युत संकेतों में परिवर्तित किया जाता है जो विकिरण की सापेक्ष तीव्रता को दर्शाता है। इनमें आयनीकरण कक्ष, एक गीजर काउंटर, एक आनुपातिक काउंटर, एक जगमगाहट काउंटर और कैडमियम सल्फाइड और सेलेनाइड पर आधारित कुछ विशेष डिटेक्टर शामिल हैं। वर्तमान में, जगमगाहट काउंटरों को सबसे कुशल डिटेक्टर माना जा सकता है, जो एक विस्तृत ऊर्जा रेंज में अच्छी तरह से काम करते हैं।
यह सभी देखेंकण डिटेक्टर। डिटेक्टर को समस्या की स्थितियों को ध्यान में रखते हुए चुना जाता है। उदाहरण के लिए, यदि विवर्तित एक्स-रे विकिरण की तीव्रता को सटीक रूप से मापना आवश्यक है, तो काउंटरों का उपयोग किया जाता है जो माप को प्रतिशत के अंशों की सटीकता के साथ करने की अनुमति देते हैं। यदि बहुत सारे विवर्तित बीमों को पंजीकृत करना आवश्यक है, तो एक्स-रे फिल्म का उपयोग करने की सलाह दी जाती है, हालांकि इस मामले में समान सटीकता के साथ तीव्रता का निर्धारण करना असंभव है।
एक्स-रे और गामा डिफेक्टोस्कोपी
उद्योग में एक्स-रे के सबसे आम अनुप्रयोगों में से एक सामग्री गुणवत्ता नियंत्रण और दोष का पता लगाना है। एक्स-रे विधि गैर-विनाशकारी है, ताकि परीक्षण की जा रही सामग्री, यदि आवश्यक आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए पाई जाती है, तो इसका उपयोग अपने इच्छित उद्देश्य के लिए किया जा सकता है। एक्स-रे और गामा दोष दोनों का पता लगाना एक्स-रे की मर्मज्ञ शक्ति और सामग्री में इसके अवशोषण की विशेषताओं पर आधारित है। पेनेट्रेटिंग पावर एक्स-रे फोटॉन की ऊर्जा से निर्धारित होती है, जो एक्स-रे ट्यूब में त्वरित वोल्टेज पर निर्भर करती है। इसलिए, सोने और यूरेनियम जैसी भारी धातुओं के मोटे नमूनों और नमूनों को उनके अध्ययन के लिए उच्च वोल्टेज वाले एक्स-रे स्रोत की आवश्यकता होती है, और पतले नमूनों के लिए, कम वोल्टेज वाला स्रोत पर्याप्त होता है। बहुत बड़ी कास्टिंग और बड़े रोल्ड उत्पादों के गामा-रे दोष का पता लगाने के लिए, बीटाट्रॉन और रैखिक त्वरक का उपयोग किया जाता है, कणों को 25 MeV और अधिक की ऊर्जा में गति प्रदान करता है। एक सामग्री में एक्स-रे का अवशोषण अवशोषक डी की मोटाई और अवशोषण गुणांक एम पर निर्भर करता है और सूत्र I = I0e-md द्वारा निर्धारित किया जाता है, जहां I अवशोषक के माध्यम से प्रसारित विकिरण की तीव्रता है, I0 है आपतित विकिरण की तीव्रता, और e = 2.718 प्राकृतिक लघुगणक का आधार है। किसी दिए गए पदार्थ के लिए, एक्स-रे की दी गई तरंग दैर्ध्य (या ऊर्जा) पर, अवशोषण गुणांक एक स्थिर होता है। लेकिन एक्स-रे स्रोत का विकिरण मोनोक्रोमैटिक नहीं होता है, लेकिन इसमें तरंग दैर्ध्य का एक विस्तृत स्पेक्ट्रम होता है, जिसके परिणामस्वरूप अवशोषक की समान मोटाई पर अवशोषण विकिरण की तरंग दैर्ध्य (आवृत्ति) पर निर्भर करता है। दबाव द्वारा धातुओं के प्रसंस्करण से जुड़े सभी उद्योगों में एक्स-रे विकिरण का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इसका उपयोग इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियरिंग में जटिल उपकरणों और प्रणालियों का परीक्षण करने के लिए आर्टिलरी बैरल, खाद्य पदार्थों, प्लास्टिक का परीक्षण करने के लिए भी किया जाता है। (न्यूट्रोनोग्राफी, जिसमें एक्स-रे के बजाय न्यूट्रॉन बीम का उपयोग किया जाता है, इसी तरह के उद्देश्यों के लिए उपयोग किया जाता है।) एक्स-रे का उपयोग अन्य उद्देश्यों के लिए भी किया जाता है, जैसे कि उनकी प्रामाणिकता निर्धारित करने के लिए चित्रों की जांच करना या मुख्य परत के ऊपर पेंट की अतिरिक्त परतों का पता लगाना। .
एक्स - रे विवर्तन
एक्स-रे विवर्तन ठोस पदार्थों के बारे में महत्वपूर्ण जानकारी प्रदान करता है - उनकी परमाणु संरचना और क्रिस्टल रूप - साथ ही तरल पदार्थ, अनाकार निकायों और बड़े अणुओं के बारे में। विवर्तन विधि का उपयोग सटीक (10-5 से कम की त्रुटि के साथ) अंतर-परमाणु दूरियों के निर्धारण, तनावों और दोषों का पता लगाने और एकल क्रिस्टल के उन्मुखीकरण को निर्धारित करने के लिए भी किया जाता है। विवर्तन पैटर्न अज्ञात सामग्रियों की पहचान कर सकता है, साथ ही नमूने में अशुद्धियों की उपस्थिति का पता लगा सकता है और उन्हें निर्धारित कर सकता है। आधुनिक भौतिकी की प्रगति के लिए एक्स-रे विवर्तन पद्धति के महत्व को शायद ही कम करके आंका जा सकता है, क्योंकि पदार्थ के गुणों की आधुनिक समझ अंततः विभिन्न रासायनिक यौगिकों में परमाणुओं की व्यवस्था, बंधों की प्रकृति पर डेटा पर आधारित है। उनके बीच, और संरचनात्मक दोषों पर। इस जानकारी को प्राप्त करने का मुख्य उपकरण एक्स-रे विवर्तन विधि है। एक्स-रे विवर्तन क्रिस्टलोग्राफी जटिल बड़े अणुओं की संरचनाओं को निर्धारित करने के लिए आवश्यक है, जैसे कि डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड (डीएनए), जीवित जीवों की आनुवंशिक सामग्री। एक्स-रे की खोज के तुरंत बाद, वैज्ञानिक और चिकित्सा रुचि इस विकिरण की निकायों के माध्यम से प्रवेश करने की क्षमता और इसकी प्रकृति दोनों पर केंद्रित थी। झिल्लियों और विवर्तन झंझरी पर एक्स-रे के विवर्तन पर प्रयोगों से पता चला कि यह विद्युत चुम्बकीय विकिरण से संबंधित है और इसकी तरंग दैर्ध्य 10-8-10-9 सेमी के क्रम की है। पहले भी, वैज्ञानिकों, विशेष रूप से डब्ल्यू बार्लो ने अनुमान लगाया था कि प्राकृतिक क्रिस्टल का नियमित और सममित आकार क्रिस्टल बनाने वाले परमाणुओं की क्रमबद्ध व्यवस्था के कारण होता है। कुछ मामलों में, बार्लो क्रिस्टल की संरचना का सही अनुमान लगाने में सक्षम था। अनुमानित अंतर-परमाणु दूरियों का मान 10-8 सेमी था। तथ्य यह है कि अंतर-परमाणु दूरियां एक्स-रे तरंग दैर्ध्य के क्रम की निकलीं, जिससे सैद्धांतिक रूप से उनके विवर्तन का निरीक्षण करना संभव हो गया। परिणाम भौतिकी के इतिहास में सबसे महत्वपूर्ण प्रयोगों में से एक के लिए विचार था। एम. लाउ ने इस विचार का एक प्रायोगिक परीक्षण आयोजित किया, जिसे उनके सहयोगियों डब्ल्यू. फ्रेडरिक और पी. निपिंग ने अंजाम दिया। 1912 में, उन तीनों ने एक्स-रे विवर्तन के परिणामों पर अपना काम प्रकाशित किया। एक्स-रे विवर्तन के सिद्धांत। एक्स-रे विवर्तन की घटना को समझने के लिए, किसी को क्रम में विचार करना चाहिए: पहला, एक्स-रे का स्पेक्ट्रम, दूसरा, क्रिस्टल संरचना की प्रकृति और तीसरा, विवर्तन की घटना। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, विशेषता एक्स-रे विकिरण में एनोड सामग्री द्वारा निर्धारित उच्च स्तर की मोनोक्रोमैटिकिटी की वर्णक्रमीय रेखाओं की एक श्रृंखला होती है। फिल्टर की मदद से आप उनमें से सबसे तीव्र का चयन कर सकते हैं। इसलिए, एनोड सामग्री को उचित तरीके से चुनकर, बहुत सटीक परिभाषित तरंग दैर्ध्य मान के साथ लगभग मोनोक्रोमैटिक विकिरण का स्रोत प्राप्त करना संभव है। विशिष्ट विकिरण की तरंग दैर्ध्य आमतौर पर क्रोमियम के लिए 2.285 से लेकर चांदी के लिए 0.558 तक होती है (विभिन्न तत्वों के मान छह महत्वपूर्ण आंकड़ों के लिए जाने जाते हैं)। एनोड में घटना इलेक्ट्रॉनों के मंदी के कारण, विशेषता स्पेक्ट्रम बहुत कम तीव्रता के निरंतर "सफेद" स्पेक्ट्रम पर आरोपित होता है। इस प्रकार, प्रत्येक एनोड से दो प्रकार के विकिरण प्राप्त किए जा सकते हैं: विशेषता और ब्रेम्सस्ट्रालंग, जिनमें से प्रत्येक अपने तरीके से एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। क्रिस्टल संरचना में परमाणु नियमित अंतराल पर स्थित होते हैं, जो समान कोशिकाओं का एक क्रम बनाते हैं - एक स्थानिक जाली। कुछ जाली (उदाहरण के लिए, अधिकांश सामान्य धातुओं के लिए) काफी सरल होती हैं, जबकि अन्य (उदाहरण के लिए, प्रोटीन अणुओं के लिए) काफी जटिल होती हैं। क्रिस्टल संरचना निम्नलिखित द्वारा विशेषता है: यदि कोई एक सेल के किसी दिए गए बिंदु से पड़ोसी सेल के संबंधित बिंदु पर स्थानांतरित हो जाता है, तो ठीक वैसा ही परमाणु वातावरण मिलेगा। और यदि कोई परमाणु एक कोशिका के एक या दूसरे बिंदु पर स्थित है, तो वही परमाणु किसी भी पड़ोसी कोशिका के समतुल्य बिंदु पर स्थित होगा। यह सिद्धांत एक आदर्श, आदर्श रूप से आदेशित क्रिस्टल के लिए सख्ती से मान्य है। हालांकि, कई क्रिस्टल (उदाहरण के लिए, धातु ठोस समाधान) कुछ हद तक अव्यवस्थित हैं; क्रिस्टलोग्राफिक रूप से समकक्ष स्थानों पर विभिन्न परमाणुओं का कब्जा हो सकता है। इन मामलों में, यह प्रत्येक परमाणु की स्थिति निर्धारित नहीं होती है, बल्कि बड़ी संख्या में कणों (या कोशिकाओं) पर "सांख्यिकीय रूप से औसत" परमाणु की स्थिति होती है। विवर्तन की घटना पर ऑप्टिक्स लेख में चर्चा की गई है और पाठक आगे बढ़ने से पहले इस लेख का उल्लेख कर सकते हैं। यह दर्शाता है कि यदि तरंगें (उदाहरण के लिए, ध्वनि, प्रकाश, एक्स-रे) एक छोटे से भट्ठा या छेद से गुजरती हैं, तो बाद वाले को तरंगों का द्वितीयक स्रोत माना जा सकता है, और भट्ठा या छेद की छवि में वैकल्पिक प्रकाश होता है और काली धारियाँ। इसके अलावा, यदि छिद्रों या स्लॉट्स की आवधिक संरचना होती है, तो विभिन्न छिद्रों से आने वाली किरणों के प्रवर्धन और क्षीणन हस्तक्षेप के परिणामस्वरूप, एक स्पष्ट विवर्तन पैटर्न उत्पन्न होता है। एक्स-रे विवर्तन एक सामूहिक प्रकीर्णन घटना है जिसमें क्रिस्टल संरचना के समय-समय पर व्यवस्थित परमाणुओं द्वारा छिद्रों और प्रकीर्णन केंद्रों की भूमिका निभाई जाती है। कुछ कोणों पर उनकी छवियों का पारस्परिक प्रवर्धन उसी के समान विवर्तन पैटर्न देता है जो त्रि-आयामी विवर्तन झंझरी पर प्रकाश के विवर्तन के परिणामस्वरूप होता है। क्रिस्टल में इलेक्ट्रॉनों के साथ आपतित एक्स-रे विकिरण की परस्पर क्रिया के कारण प्रकीर्णन होता है। इस तथ्य के कारण कि एक्स-रे विकिरण की तरंग दैर्ध्य परमाणु के आयामों के समान क्रम की होती है, बिखरे हुए एक्स-रे विकिरण की तरंग दैर्ध्य घटना के समान होती है। यह प्रक्रिया आपतित एक्स-रे की क्रिया के तहत इलेक्ट्रॉनों के जबरन दोलनों का परिणाम है। अब एक परमाणु पर विचार करें जिसमें बाध्य इलेक्ट्रॉनों (नाभिक के चारों ओर) का एक बादल है, जिस पर एक्स-रे आपतित होते हैं। सभी दिशाओं में इलेक्ट्रॉन एक साथ घटना को बिखेरते हैं और एक ही तरंग दैर्ध्य के अपने स्वयं के एक्स-रे विकिरण का उत्सर्जन करते हैं, हालांकि अलग-अलग तीव्रता के होते हैं। प्रकीर्णित विकिरण की तीव्रता तत्व के परमाणु क्रमांक से संबंधित होती है, क्योंकि परमाणु क्रमांक उन कक्षीय इलेक्ट्रॉनों की संख्या के बराबर होता है जो प्रकीर्णन में भाग ले सकते हैं। (प्रकीर्णन तत्व की परमाणु संख्या पर तीव्रता की यह निर्भरता और जिस दिशा में तीव्रता को मापा जाता है, वह परमाणु प्रकीर्णन कारक की विशेषता है, जो क्रिस्टल की संरचना के विश्लेषण में एक अत्यंत महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।) आइए हम क्रिस्टल संरचना में एक दूसरे से समान दूरी पर स्थित परमाणुओं की एक रैखिक श्रृंखला चुनें, और उनके विवर्तन पैटर्न पर विचार करें। यह पहले ही नोट किया जा चुका है कि एक्स-रे स्पेक्ट्रम में एक निरंतर भाग ("निरंतर") और तत्व की अधिक तीव्र रेखाओं का एक सेट होता है जो कि एनोड सामग्री है। मान लीजिए कि हमने निरंतर स्पेक्ट्रम को फ़िल्टर किया और परमाणुओं की हमारी रैखिक श्रृंखला पर निर्देशित लगभग मोनोक्रोमैटिक एक्स-रे बीम प्राप्त किया। यदि पड़ोसी परमाणुओं द्वारा बिखरी हुई तरंगों का पथ अंतर तरंगदैर्घ्य का गुणक हो तो प्रवर्धन स्थिति (प्रवर्धन व्यतिकरण) संतुष्ट होती है। यदि बीम कोण a0 पर अंतराल a (अवधि) द्वारा अलग किए गए परमाणुओं की एक रेखा पर घटना है, तो विवर्तन कोण के लिए लाभ के अनुरूप पथ अंतर a(cos a - cosa0) = hl के रूप में लिखा जाएगा, जहां l तरंग दैर्ध्य है और h पूर्णांक है (चित्र 4 और 5)।

इस दृष्टिकोण को त्रि-आयामी क्रिस्टल तक विस्तारित करने के लिए, क्रिस्टल में दो अन्य दिशाओं में परमाणुओं की पंक्तियों को चुनना और तीन समीकरणों को हल करना आवश्यक है, इस प्रकार तीन क्रिस्टल अक्षों के लिए संयुक्त रूप से ए, बी और सी अवधि के साथ प्राप्त किया जाता है। अन्य दो समीकरण हैं

एक्स-रे विवर्तन के लिए ये तीन मौलिक ल्यू समीकरण हैं, संख्या एच, के और सी विवर्तन विमान के लिए मिलर सूचकांक हैं।
यह सभी देखेंक्रिस्टल और क्रिस्टलोग्राफी। लाउ समीकरणों में से किसी को ध्यान में रखते हुए, उदाहरण के लिए पहला, कोई यह देख सकता है कि चूंकि a, a0, l स्थिरांक हैं, और h = 0, 1, 2, ..., इसके समाधान को शंकु के एक सेट के रूप में दर्शाया जा सकता है एक उभयनिष्ठ अक्ष a (चित्र। 5)। दिशाओं बी और सी के लिए भी यही सच है। त्रि-आयामी प्रकीर्णन (विवर्तन) के सामान्य मामले में, तीन ल्यू समीकरणों का एक सामान्य समाधान होना चाहिए, अर्थात। प्रत्येक कुल्हाड़ी पर स्थित तीन विवर्तन शंकु को प्रतिच्छेद करना चाहिए; चौराहे की सामान्य रेखा अंजीर में दिखाई गई है। 6. समीकरणों का संयुक्त समाधान ब्रैग-वुल्फ कानून की ओर जाता है:

l = 2(d/n)sinq, जहां d, h, k और c (अवधि), n = 1, 2, ... पूर्णांक (विवर्तन क्रम) वाले विमानों के बीच की दूरी है, और q कोण है क्रिस्टल के समतल के साथ आपतित किरण (साथ ही विवर्तन) द्वारा निर्मित होता है जिसमें विवर्तन होता है। मोनोक्रोमैटिक एक्स-रे बीम के पथ में स्थित एकल क्रिस्टल के लिए ब्रैग-वोल्फ कानून के समीकरण का विश्लेषण करते हुए, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि विवर्तन का निरीक्षण करना आसान नहीं है, क्योंकि l और q स्थिर हैं, और sinq विवर्तन विश्लेषण के तरीके
लौ विधि।लाउ विधि एक्स-रे के निरंतर "सफेद" स्पेक्ट्रम का उपयोग करती है, जो एक स्थिर एकल क्रिस्टल के लिए निर्देशित होती है। अवधि d के एक विशिष्ट मान के लिए, ब्रैग-वुल्फ़ स्थिति के अनुरूप तरंग दैर्ध्य स्वचालित रूप से पूरे स्पेक्ट्रम से चुना जाता है। इस तरह से प्राप्त लाउ पैटर्न विवर्तित बीम की दिशाओं का न्याय करना संभव बनाता है और, परिणामस्वरूप, क्रिस्टल विमानों के उन्मुखीकरण, जो समरूपता, क्रिस्टल के अभिविन्यास और उपस्थिति के बारे में महत्वपूर्ण निष्कर्ष निकालना संभव बनाता है। उसमें दोषों का। इस मामले में, हालांकि, स्थानिक अवधि d के बारे में जानकारी खो जाती है। अंजीर पर। 7 एक लौग्राम का एक उदाहरण दिखाता है। एक्स-रे फिल्म उस क्रिस्टल के किनारे पर स्थित थी जिस पर स्रोत से एक्स-रे बीम घटना हुई थी।

डेबी-शेरर विधि (पॉलीक्रिस्टलाइन नमूनों के लिए)।पिछली विधि के विपरीत, यहाँ मोनोक्रोमैटिक विकिरण (l = const) का उपयोग किया जाता है, और कोण q भिन्न होता है। यह एक पॉलीक्रिस्टलाइन नमूने का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है जिसमें यादृच्छिक अभिविन्यास के कई छोटे क्रिस्टल होते हैं, जिनमें से ऐसे होते हैं जो ब्रैग-वुल्फ़ की स्थिति को संतुष्ट करते हैं। विवर्तित बीम शंकु बनाते हैं, जिसकी धुरी एक्स-रे बीम के साथ निर्देशित होती है। इमेजिंग के लिए, एक बेलनाकार कैसेट में एक्स-रे फिल्म की एक संकीर्ण पट्टी आमतौर पर उपयोग की जाती है, और एक्स-रे को फिल्म में छेद के माध्यम से व्यास के साथ प्रचारित किया जाता है। इस तरह से प्राप्त डिबायग्राम (चित्र 8) में अवधि d के बारे में सटीक जानकारी होती है, अर्थात। क्रिस्टल की संरचना के बारे में, लेकिन वह जानकारी नहीं देता है जो लाउग्राम में शामिल है। इसलिए, दोनों विधियां एक दूसरे के पूरक हैं। आइए हम डेबी-शेरर पद्धति के कुछ अनुप्रयोगों पर विचार करें।

रासायनिक तत्वों और यौगिकों की पहचान। डिबेग्राम से निर्धारित कोण q से, कोई किसी दिए गए तत्व या यौगिक की इंटरप्लानर दूरी d विशेषता की गणना कर सकता है। वर्तमान में, d मानों की कई तालिकाएँ संकलित की गई हैं, जो न केवल एक या दूसरे रासायनिक तत्व या यौगिक की पहचान करना संभव बनाती हैं, बल्कि एक ही पदार्थ की विभिन्न चरण अवस्थाएँ भी होती हैं, जो हमेशा रासायनिक विश्लेषण नहीं देती हैं। एकाग्रता पर अवधि d की निर्भरता से उच्च सटीकता के साथ प्रतिस्थापन मिश्र धातुओं में दूसरे घटक की सामग्री को निर्धारित करना भी संभव है।
तनाव विश्लेषण।क्रिस्टल में विभिन्न दिशाओं के लिए इंटरप्लानर दूरियों में मापा अंतर के आधार पर, सामग्री के लोचदार मापांक को जानकर, इसमें उच्च सटीकता के साथ छोटे तनावों की गणना करना संभव है।
क्रिस्टल में तरजीही अभिविन्यास का अध्ययन।यदि पॉलीक्रिस्टलाइन नमूने में छोटे क्रिस्टलीय पूरी तरह से यादृच्छिक रूप से उन्मुख नहीं होते हैं, तो डेबीग्राम के छल्ले अलग-अलग तीव्रता के होंगे। एक स्पष्ट पसंदीदा अभिविन्यास की उपस्थिति में, तीव्रता मैक्सिमा छवि में अलग-अलग स्थानों पर केंद्रित होती है, जो एकल क्रिस्टल के लिए छवि के समान हो जाती है। उदाहरण के लिए, गहरी कोल्ड रोलिंग के दौरान, एक धातु की शीट एक बनावट प्राप्त करती है - क्रिस्टलीय का एक स्पष्ट अभिविन्यास। देबग्राम के अनुसार, कोई भी सामग्री के ठंडे कामकाज की प्रकृति का न्याय कर सकता है।
अनाज के आकार का अध्ययन।यदि पॉलीक्रिस्टल के दाने का आकार 10-3 सेमी से अधिक है, तो डेबीग्राम की रेखाओं में अलग-अलग धब्बे होंगे, क्योंकि इस मामले में कोणों के मूल्यों की पूरी श्रृंखला को कवर करने के लिए क्रिस्टलीय की संख्या पर्याप्त नहीं है। क्यू। यदि क्रिस्टलीय आकार 10-5 सेमी से कम है, तो विवर्तन रेखाएँ चौड़ी हो जाती हैं। उनकी चौड़ाई क्रिस्टलीय के आकार के व्युत्क्रमानुपाती होती है। चौड़ीकरण उसी कारण से होता है कि स्लिट्स की संख्या में कमी से विवर्तन झंझरी का रिज़ॉल्यूशन कम हो जाता है। एक्स-रे विकिरण 10-7-10-6 सेमी की सीमा में अनाज के आकार को निर्धारित करना संभव बनाता है।
एकल क्रिस्टल के लिए तरीके।क्रिस्टल द्वारा विवर्तन के लिए न केवल स्थानिक अवधि के बारे में जानकारी प्रदान करने के लिए, बल्कि विवर्तन विमानों के प्रत्येक सेट के उन्मुखीकरण के बारे में भी, एक घूर्णन एकल क्रिस्टल के तरीकों का उपयोग किया जाता है। क्रिस्टल पर एकवर्णी एक्स-रे किरण आपतित होती है। क्रिस्टल मुख्य अक्ष के चारों ओर घूमता है, जिसके लिए ल्यू समीकरण संतुष्ट होते हैं। इस मामले में, कोण q, जो ब्रैग-वुल्फ़ सूत्र में शामिल है, बदल जाता है। विवर्तन मैक्सिमा फिल्म की बेलनाकार सतह के साथ लाउ विवर्तन शंकु के चौराहे पर स्थित हैं (चित्र 9)। परिणाम अंजीर में दिखाए गए प्रकार का एक विवर्तन पैटर्न है। 10. हालांकि, एक बिंदु पर विभिन्न विवर्तन आदेशों के ओवरलैप के कारण जटिलताएं संभव हैं। यदि क्रिस्टल के घूर्णन के साथ-साथ फिल्म को भी एक निश्चित तरीके से स्थानांतरित किया जाए तो विधि में काफी सुधार किया जा सकता है।

तरल पदार्थ और गैसों का अध्ययन।यह ज्ञात है कि तरल पदार्थ, गैस और अनाकार निकायों में सही क्रिस्टल संरचना नहीं होती है। लेकिन यहाँ भी अणुओं में परमाणुओं के बीच एक रासायनिक बंधन होता है, जिसके कारण उनके बीच की दूरी लगभग स्थिर रहती है, हालाँकि अणु स्वयं अंतरिक्ष में बेतरतीब ढंग से उन्मुख होते हैं। ऐसी सामग्री अपेक्षाकृत कम संख्या में स्मीयर मैक्सिमा के साथ एक विवर्तन पैटर्न भी देती है। इस तरह की तस्वीर को आधुनिक तरीकों से संसाधित करने से ऐसी गैर-क्रिस्टलीय सामग्री की संरचना के बारे में भी जानकारी प्राप्त करना संभव हो जाता है।
स्पेक्ट्रोकेमिकल एक्स-रे विश्लेषण
एक्स-रे की खोज के कुछ वर्षों बाद, Ch. बरकला (1877-1944) ने पाया कि जब एक उच्च-ऊर्जा एक्स-रे फ्लक्स किसी पदार्थ पर कार्य करता है, तो द्वितीयक फ्लोरोसेंट एक्स-रे विकिरण उत्पन्न होता है, जो कि तत्व की विशेषता है। अध्ययन के तहत। इसके तुरंत बाद, जी। मोसले ने अपने प्रयोगों की एक श्रृंखला में, विभिन्न तत्वों के इलेक्ट्रॉन बमबारी द्वारा प्राप्त प्राथमिक विशेषता एक्स-रे विकिरण की तरंग दैर्ध्य को मापा, और तरंग दैर्ध्य और परमाणु संख्या के बीच संबंध को घटाया। इन प्रयोगों और एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटर के ब्रैग के आविष्कार ने स्पेक्ट्रोकेमिकल एक्स-रे विश्लेषण की नींव रखी। रासायनिक विश्लेषण के लिए एक्स-रे की संभावनाओं को तुरंत पहचान लिया गया। स्पेक्ट्रोग्राफ एक फोटोग्राफिक प्लेट पर पंजीकरण के साथ बनाए गए थे, जिसमें अध्ययन के तहत नमूना एक्स-रे ट्यूब के एनोड के रूप में कार्य करता था। दुर्भाग्य से, यह तकनीक बहुत श्रमसाध्य साबित हुई, और इसलिए इसका उपयोग केवल तब किया गया जब रासायनिक विश्लेषण के सामान्य तरीके अनुपयुक्त थे। विश्लेषणात्मक एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी के क्षेत्र में अभिनव अनुसंधान का एक उत्कृष्ट उदाहरण जी। हेवेसी और डी। कॉस्टर द्वारा एक नए तत्व, हेफ़नियम की खोज थी। द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान रेडियोग्राफी और रेडियोकेमिकल मापन के लिए संवेदनशील डिटेक्टरों के लिए उच्च शक्ति वाले एक्स-रे ट्यूबों के विकास ने बड़े पैमाने पर निम्नलिखित वर्षों में एक्स-रे स्पेक्ट्रोग्राफी के तेजी से विकास में योगदान दिया। विश्लेषण की गति, सुविधा, गैर-विनाशकारी प्रकृति और पूर्ण या आंशिक स्वचालन की संभावना के कारण यह विधि व्यापक हो गई है। यह 11 (सोडियम) से अधिक परमाणु संख्या वाले सभी तत्वों के मात्रात्मक और गुणात्मक विश्लेषण की समस्याओं में लागू होता है। और यद्यपि एक्स-रे स्पेक्ट्रोकेमिकल विश्लेषण आमतौर पर एक नमूने (0.1-100% से) में महत्वपूर्ण घटकों को निर्धारित करने के लिए उपयोग किया जाता है, कुछ मामलों में यह 0.005% और उससे भी कम की सांद्रता के लिए उपयुक्त है।
एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटर।एक आधुनिक एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटर में तीन मुख्य प्रणालियाँ होती हैं (चित्र 11): उत्तेजना प्रणाली, अर्थात। टंगस्टन या अन्य अपवर्तक सामग्री और बिजली की आपूर्ति से बने एनोड के साथ एक्स-रे ट्यूब; विश्लेषण प्रणाली, अर्थात्। दो बहु-स्लिट कोलिमीटर के साथ एक विश्लेषक क्रिस्टल, साथ ही ठीक समायोजन के लिए एक स्पेक्ट्रोगोनियोमीटर; और एक गीजर या आनुपातिक या जगमगाहट काउंटर के साथ पंजीकरण प्रणाली, साथ ही एक रेक्टिफायर, एम्पलीफायर, काउंटर और एक चार्ट रिकॉर्डर या अन्य रिकॉर्डिंग डिवाइस।

एक्स-रे फ्लोरोसेंट विश्लेषण।विश्लेषण किया गया नमूना रोमांचक एक्स-रे के मार्ग में स्थित है। जांच किए जाने वाले नमूने के क्षेत्र को आमतौर पर वांछित व्यास के एक छेद के साथ एक मुखौटा द्वारा अलग किया जाता है, और विकिरण एक समानांतर बीम बनाने वाले कोलाइमर से होकर गुजरता है। विश्लेषक क्रिस्टल के पीछे, एक भट्ठा कोलिमेटर डिटेक्टर के लिए विवर्तित विकिरण उत्सर्जित करता है। आमतौर पर, अधिकतम कोण q 80-85° तक सीमित होता है, ताकि केवल एक्स-रे जिनकी तरंग दैर्ध्य l असमानता l द्वारा इंटरप्लानर दूरी d से संबंधित है, विश्लेषक क्रिस्टल पर विवर्तित हो सकें। एक्स-रे सूक्ष्म विश्लेषण।ऊपर वर्णित फ्लैट विश्लेषक क्रिस्टल स्पेक्ट्रोमीटर को माइक्रोएनालिसिस के लिए अनुकूलित किया जा सकता है। यह या तो प्राथमिक एक्स-रे बीम या नमूने द्वारा उत्सर्जित द्वितीयक बीम को संकुचित करके प्राप्त किया जाता है। हालांकि, नमूने के प्रभावी आकार या विकिरण एपर्चर में कमी से रिकॉर्ड किए गए विवर्तन विकिरण की तीव्रता में कमी आती है। इस पद्धति में सुधार एक घुमावदार क्रिस्टल स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग करके प्राप्त किया जा सकता है, जो कि अलग-अलग विकिरण के शंकु को पंजीकृत करना संभव बनाता है, न कि केवल कोलाइमर की धुरी के समानांतर विकिरण। ऐसे स्पेक्ट्रोमीटर से 25 माइक्रोन से छोटे कणों की पहचान की जा सकती है। विश्लेषण किए गए नमूने के आकार में और भी अधिक कमी आर. कास्टन द्वारा आविष्कृत एक्स-रे इलेक्ट्रॉन जांच माइक्रोएनालिज़र में हासिल की गई है। यहां, एक अत्यधिक केंद्रित इलेक्ट्रॉन बीम नमूने के विशिष्ट एक्स-रे उत्सर्जन को उत्तेजित करता है, जिसे बाद में एक बेंट-क्रिस्टल स्पेक्ट्रोमीटर द्वारा विश्लेषण किया जाता है। इस तरह के एक उपकरण का उपयोग करके, 1 माइक्रोन के व्यास वाले नमूने में 10-14 ग्राम के क्रम के पदार्थ की मात्रा का पता लगाना संभव है। नमूने के इलेक्ट्रॉन बीम स्कैनिंग के साथ प्रतिष्ठान भी विकसित किए गए हैं, जिसकी सहायता से उस तत्व के नमूने पर वितरण का द्वि-आयामी पैटर्न प्राप्त करना संभव है, जिसकी विशेषता विकिरण स्पेक्ट्रोमीटर से ट्यून की जाती है।
मेडिकल एक्स-रे निदान
एक्स-रे तकनीक के विकास ने एक्सपोज़र के समय को काफी कम कर दिया है और छवियों की गुणवत्ता में सुधार किया है, जिससे कोमल ऊतकों की भी जांच की जा सकती है।
फ्लोरोग्राफी।इस निदान पद्धति में एक पारभासी स्क्रीन से एक छाया छवि को चित्रित करना शामिल है। रोगी को एक्स-रे स्रोत और फॉस्फोर (आमतौर पर सीज़ियम आयोडाइड) की एक फ्लैट स्क्रीन के बीच रखा जाता है, जो एक्स-रे के संपर्क में आने पर चमकता है। घनत्व की अलग-अलग डिग्री के जैविक ऊतक तीव्रता की अलग-अलग डिग्री के साथ एक्स-रे विकिरण की छाया बनाते हैं। एक रेडियोलॉजिस्ट एक फ्लोरोसेंट स्क्रीन पर एक छाया छवि की जांच करता है और निदान करता है। अतीत में, एक रेडियोलॉजिस्ट एक छवि का विश्लेषण करने के लिए दृष्टि पर निर्भर करता था। अब विभिन्न प्रणालियाँ हैं जो छवि को बढ़ाती हैं, इसे टेलीविज़न स्क्रीन पर प्रदर्शित करती हैं या कंप्यूटर की मेमोरी में डेटा रिकॉर्ड करती हैं।
रेडियोग्राफी।फोटोग्राफिक फिल्म पर सीधे एक्स-रे छवि की रिकॉर्डिंग को रेडियोग्राफी कहा जाता है। इस मामले में, अध्ययन के तहत अंग एक्स-रे स्रोत और फिल्म के बीच स्थित है, जो एक निश्चित समय में अंग की स्थिति के बारे में जानकारी प्राप्त करता है। बार-बार रेडियोग्राफी से इसके आगे के विकास का न्याय करना संभव हो जाता है। रेडियोग्राफी आपको हड्डी के ऊतकों की अखंडता की बहुत सटीक जांच करने की अनुमति देती है, जिसमें मुख्य रूप से कैल्शियम होता है और एक्स-रे के लिए अपारदर्शी होता है, साथ ही साथ मांसपेशियों के ऊतकों का टूटना भी होता है। इसकी मदद से, स्टेथोस्कोप या सुनने से बेहतर, सूजन, तपेदिक या तरल पदार्थ की उपस्थिति के मामले में फेफड़ों की स्थिति का विश्लेषण किया जाता है। रेडियोग्राफी की मदद से हृदय के आकार और आकार के साथ-साथ हृदय रोग से पीड़ित रोगियों में इसके परिवर्तनों की गतिशीलता का निर्धारण किया जाता है।
विपरीत एजेंट।शरीर के अंग और अलग-अलग अंगों की गुहाएं जो एक्स-रे विकिरण के लिए पारदर्शी होती हैं, दिखाई देती हैं यदि वे एक विपरीत एजेंट से भरे हुए हैं जो शरीर के लिए हानिरहित है, लेकिन किसी को आंतरिक अंगों के आकार की कल्पना करने और उनके कामकाज की जांच करने की अनुमति देता है। रोगी या तो विपरीत एजेंटों को मौखिक रूप से लेता है (जैसे गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रैक्ट के अध्ययन में बेरियम लवण), या उन्हें अंतःशिरा रूप से प्रशासित किया जाता है (जैसे कि गुर्दे और मूत्र पथ के अध्ययन में आयोडीन युक्त समाधान)। हाल के वर्षों में, हालांकि, इन विधियों को रेडियोधर्मी परमाणुओं और अल्ट्रासाउंड के उपयोग के आधार पर नैदानिक ​​​​विधियों द्वारा प्रतिस्थापित किया गया है।
सीटी स्कैन। 1970 के दशक में, शरीर या उसके अंगों की पूरी तस्वीर के आधार पर एक्स-रे निदान की एक नई विधि विकसित की गई थी। पतली परतों ("स्लाइस") की छवियों को कंप्यूटर द्वारा संसाधित किया जाता है, और अंतिम छवि मॉनिटर स्क्रीन पर प्रदर्शित होती है। इस विधि को कंप्यूटेड एक्स-रे टोमोग्राफी कहा जाता है। घुसपैठ, ट्यूमर और अन्य मस्तिष्क विकारों के निदान के साथ-साथ शरीर के अंदर कोमल ऊतकों के रोगों के निदान के लिए आधुनिक चिकित्सा में इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इस तकनीक को विदेशी कंट्रास्ट एजेंटों की शुरूआत की आवश्यकता नहीं है और इसलिए पारंपरिक तकनीकों की तुलना में तेज़ और अधिक प्रभावी है।
एक्स-रे विकिरण की जैविक क्रिया
एक्स-रे विकिरण के हानिकारक जैविक प्रभाव की खोज रोएंटजेन द्वारा इसकी खोज के तुरंत बाद की गई थी। यह पता चला कि नया विकिरण गंभीर सनबर्न (एरिथेमा) जैसा कुछ पैदा कर सकता है, हालांकि, त्वचा को गहरा और अधिक स्थायी नुकसान पहुंचा सकता है। दिखने वाले अल्सर अक्सर कैंसर में बदल जाते हैं। कई मामलों में, उंगलियों या हाथों को काटना पड़ता था। मौतें भी हुईं। यह पाया गया है कि परिरक्षण (जैसे सीसा) और रिमोट कंट्रोल का उपयोग करके जोखिम समय और खुराक को कम करके त्वचा की क्षति से बचा जा सकता है। लेकिन धीरे-धीरे अन्य, एक्स-रे एक्सपोज़र के अधिक दीर्घकालिक प्रभाव सामने आए, जिनकी पुष्टि तब हुई और प्रायोगिक जानवरों में अध्ययन किया गया। एक्स-रे, साथ ही अन्य आयनकारी विकिरणों (जैसे रेडियोधर्मी पदार्थों द्वारा उत्सर्जित गामा विकिरण) की क्रिया के कारण होने वाले प्रभावों में शामिल हैं: 1) अपेक्षाकृत कम अतिरिक्त जोखिम के बाद रक्त की संरचना में अस्थायी परिवर्तन; 2) लंबे समय तक अत्यधिक जोखिम के बाद रक्त की संरचना (हेमोलिटिक एनीमिया) में अपरिवर्तनीय परिवर्तन; 3) कैंसर की घटनाओं में वृद्धि (ल्यूकेमिया सहित); 4) तेजी से बुढ़ापा और जल्दी मौत; 5) मोतियाबिंद की घटना। इसके अलावा, चूहों, खरगोशों और मक्खियों (ड्रोसोफिला) पर जैविक प्रयोगों से पता चला है कि बड़ी आबादी के व्यवस्थित विकिरण की छोटी खुराक भी उत्परिवर्तन की दर में वृद्धि के कारण हानिकारक आनुवंशिक प्रभाव पैदा करती है। अधिकांश आनुवंशिकीविद् मानव शरीर पर इन आंकड़ों की प्रयोज्यता को पहचानते हैं। मानव शरीर पर एक्स-रे विकिरण के जैविक प्रभाव के लिए, यह विकिरण खुराक के स्तर से निर्धारित होता है, साथ ही शरीर के किस विशेष अंग को विकिरण के संपर्क में लाया गया था। उदाहरण के लिए, रक्त रोग रक्त बनाने वाले अंगों के विकिरण के कारण होते हैं, मुख्य रूप से अस्थि मज्जा, और आनुवंशिक परिणाम - जननांग अंगों के विकिरण से, जिससे बाँझपन भी हो सकता है। मानव शरीर पर एक्स-रे विकिरण के प्रभावों के बारे में ज्ञान के संचय ने विभिन्न संदर्भ प्रकाशनों में प्रकाशित अनुमेय विकिरण खुराक के लिए राष्ट्रीय और अंतर्राष्ट्रीय मानकों का विकास किया है। एक्स-रे के अलावा, जो मनुष्यों द्वारा उद्देश्यपूर्ण रूप से उपयोग किया जाता है, तथाकथित बिखरा हुआ, पार्श्व विकिरण भी होता है जो विभिन्न कारणों से होता है, उदाहरण के लिए, लीड सुरक्षात्मक स्क्रीन की अपूर्णता के कारण बिखरने के कारण, जो नहीं करता है इस विकिरण को पूरी तरह से अवशोषित कर लेते हैं। इसके अलावा, कई विद्युत उपकरण जो एक्स-रे का उत्पादन करने के लिए डिज़ाइन नहीं किए गए हैं, फिर भी एक्स-रे को उप-उत्पाद के रूप में उत्पन्न करते हैं। इस तरह के उपकरणों में इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप, हाई-वोल्टेज रेक्टिफायर लैंप (केनोट्रॉन), साथ ही पुराने रंगीन टेलीविजन के किनेस्कोप शामिल हैं। कई देशों में आधुनिक रंगीन किनेस्कोप का उत्पादन अब सरकारी नियंत्रण में है।
एक्स-रे विकिरण के खतरनाक कारक
लोगों के लिए एक्स-रे एक्सपोजर के खतरे के प्रकार और डिग्री विकिरण के संपर्क में आने वाले लोगों की टुकड़ी पर निर्भर करते हैं।
एक्स-रे उपकरण के साथ काम करने वाले पेशेवर।इस श्रेणी में रेडियोलॉजिस्ट, दंत चिकित्सक, साथ ही वैज्ञानिक और तकनीकी कर्मचारी और एक्स-रे उपकरण का रखरखाव और उपयोग करने वाले कर्मचारी शामिल हैं। विकिरण के स्तर को कम करने के लिए प्रभावी उपाय किए जा रहे हैं जिनसे उन्हें निपटना है।
रोगी।यहां कोई सख्त मानदंड नहीं हैं, और रोगियों को उपचार के दौरान प्राप्त होने वाले विकिरण का सुरक्षित स्तर उपस्थित चिकित्सकों द्वारा निर्धारित किया जाता है। चिकित्सकों को सलाह दी जाती है कि वे मरीजों को अनावश्यक रूप से एक्स-रे के संपर्क में न लाएं। गर्भवती महिलाओं और बच्चों की जांच करते समय विशेष सावधानी बरती जानी चाहिए। इस मामले में, विशेष उपाय किए जाते हैं।
नियंत्रण के तरीके।इसके तीन पहलू हैं:
1) पर्याप्त उपकरणों की उपलब्धता, 2) सुरक्षा नियमों का प्रवर्तन, 3) उपकरणों का उचित उपयोग। एक्स-रे परीक्षा में, केवल वांछित क्षेत्र विकिरण के संपर्क में होना चाहिए, चाहे वह दंत परीक्षण हो या फेफड़ों की जांच। ध्यान दें कि एक्स-रे उपकरण बंद करने के तुरंत बाद, प्राथमिक और द्वितीयक विकिरण दोनों गायब हो जाते हैं; कोई अवशिष्ट विकिरण भी नहीं होता है, जो हमेशा उन लोगों को भी ज्ञात नहीं होता है जो अपने काम में इससे सीधे जुड़े होते हैं।
यह सभी देखें
परमाणु संरचना;

जर्मन वैज्ञानिक विल्हेम कॉनराड रोएंटजेन को रेडियोग्राफी का संस्थापक और एक्स-रे की प्रमुख विशेषताओं का खोजकर्ता माना जा सकता है।

फिर 1895 में, उन्होंने अपने द्वारा खोजे गए एक्स-रेडिएशन के उपयोग और लोकप्रियता की चौड़ाई पर भी संदेह नहीं किया, हालांकि तब भी उन्होंने विज्ञान की दुनिया में एक व्यापक प्रतिध्वनि पैदा की।

यह संभावना नहीं है कि आविष्कारक अनुमान लगा सकता था कि उसकी गतिविधि के फल से क्या लाभ या हानि होगी। लेकिन आज हम यह पता लगाने की कोशिश करेंगे कि इस तरह के विकिरण का मानव शरीर पर क्या प्रभाव पड़ता है।

• एक्स-विकिरण एक विशाल मर्मज्ञ शक्ति के साथ संपन्न है, लेकिन यह विकिरणित सामग्री की तरंग दैर्ध्य और घनत्व पर निर्भर करता है;
• विकिरण के प्रभाव में, कुछ वस्तुएं चमकने लगती हैं;
• एक्स-रे जीवित प्राणियों को प्रभावित करता है;
• एक्स-रे के लिए धन्यवाद, कुछ जैव रासायनिक प्रतिक्रियाएं होने लगती हैं;
• एक एक्स-रे बीम कुछ परमाणुओं से इलेक्ट्रॉन ले सकता है और इस तरह उन्हें आयनित कर सकता है।

यहां तक ​​कि स्वयं आविष्कारक भी मुख्य रूप से इस सवाल से चिंतित था कि उसने जो किरणें खोजी थीं, वे वास्तव में क्या थीं।

प्रायोगिक अध्ययनों की एक पूरी श्रृंखला के बाद, वैज्ञानिक ने पाया कि एक्स-रे पराबैंगनी और गामा विकिरण के बीच की मध्यवर्ती तरंगें हैं, जिनकी लंबाई 10 -8 सेमी है।

एक्स-रे बीम के गुण, जो ऊपर सूचीबद्ध हैं, में विनाशकारी गुण हैं, लेकिन यह उन्हें उपयोगी उद्देश्यों के लिए उपयोग करने से नहीं रोकता है।

तो आधुनिक दुनिया में एक्स-रे का उपयोग कहाँ किया जा सकता है?

1. उनका उपयोग कई अणुओं और क्रिस्टलीय संरचनाओं के गुणों का अध्ययन करने के लिए किया जा सकता है।
2. दोष का पता लगाने के लिए, अर्थात्, दोषों के लिए औद्योगिक भागों और उपकरणों की जांच करना।
3. चिकित्सा उद्योग और चिकित्सीय अनुसंधान में।

इन तरंगों की पूरी श्रृंखला की छोटी लंबाई और उनके अद्वितीय गुणों के कारण, विल्हेम रोएंटजेन द्वारा खोजे गए विकिरण का सबसे महत्वपूर्ण अनुप्रयोग संभव हो गया।

चूंकि हमारे लेख का विषय मानव शरीर पर एक्स-रे के प्रभाव तक सीमित है, जो अस्पताल जाने पर ही उनका सामना करता है, तो हम केवल आवेदन की इस शाखा पर विचार करेंगे।

एक्स-रे का आविष्कार करने वाले वैज्ञानिक ने उन्हें पृथ्वी की पूरी आबादी के लिए एक अमूल्य उपहार बना दिया, क्योंकि उन्होंने अपनी संतानों को आगे उपयोग के लिए पेटेंट नहीं कराया था।

प्रथम विश्व युद्ध के बाद से, पोर्टेबल एक्स-रे मशीनों ने सैकड़ों घायलों की जान बचाई है। आज, एक्स-रे के दो मुख्य अनुप्रयोग हैं:

1. इसके साथ निदान।

एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स का उपयोग विभिन्न विकल्पों में किया जाता है:

• एक्स-रे या ट्रांसिल्युमिनेशन;
• एक्स-रे या फोटोग्राफ;
• फ्लोरोग्राफिक अध्ययन;
• एक्स-रे का उपयोग कर टोमोग्राफी।

अब हमें यह समझने की जरूरत है कि ये तरीके एक दूसरे से कैसे भिन्न हैं:

1. पहली विधि मानती है कि विषय फ्लोरोसेंट संपत्ति और एक्स-रे ट्यूब के साथ एक विशेष स्क्रीन के बीच स्थित है। चिकित्सक, व्यक्तिगत विशेषताओं के आधार पर, किरणों की आवश्यक शक्ति का चयन करता है और स्क्रीन पर हड्डियों और आंतरिक अंगों की एक छवि प्राप्त करता है।
2. दूसरी विधि में, रोगी को कैसेट में एक विशेष एक्स-रे फिल्म पर रखा जाता है। इस मामले में, उपकरण व्यक्ति के ऊपर रखा गया है। यह तकनीक आपको नकारात्मक में एक छवि प्राप्त करने की अनुमति देती है, लेकिन फ्लोरोस्कोपी की तुलना में बेहतर विवरण के साथ।
3. फेफड़ों की बीमारी के लिए जनसंख्या की सामूहिक परीक्षा फ्लोरोग्राफी की अनुमति देती है। प्रक्रिया के समय, छवि को एक बड़े मॉनिटर से एक विशेष फिल्म में स्थानांतरित किया जाता है।
4. टोमोग्राफी आपको कई खंडों में आंतरिक अंगों की छवियां प्राप्त करने की अनुमति देती है। छवियों की एक पूरी श्रृंखला ली जाती है, जिन्हें इसके बाद टॉमोग्राम कहा जाता है।
5. यदि आप कंप्यूटर की मदद को पिछली विधि से जोड़ते हैं, तो विशेष प्रोग्राम एक्स-रे स्कैनर का उपयोग करके बनाई गई पूरी छवि बनाएंगे।

स्वास्थ्य समस्याओं के निदान के ये सभी तरीके फोटोग्राफिक फिल्म को रोशन करने के लिए एक्स-रे की अनूठी संपत्ति पर आधारित हैं। वहीं हमारे शरीर के अक्रिय और अन्य ऊतकों की भेदन क्षमता अलग होती है, जो चित्र में प्रदर्शित है।

जैविक दृष्टिकोण से ऊतकों को प्रभावित करने के लिए एक्स-रे की एक और संपत्ति की खोज के बाद, ट्यूमर चिकित्सा में इस सुविधा का सक्रिय रूप से उपयोग किया जाने लगा।

कोशिकाएं, विशेष रूप से घातक, बहुत जल्दी विभाजित होती हैं, और विकिरण की आयनकारी संपत्ति का चिकित्सीय चिकित्सा पर सकारात्मक प्रभाव पड़ता है और ट्यूमर के विकास को धीमा कर देता है।

लेकिन सिक्के का दूसरा पहलू हेमटोपोइएटिक, एंडोक्राइन और इम्यून सिस्टम की कोशिकाओं पर एक्स-रे का नकारात्मक प्रभाव है, जो तेजी से विभाजित भी होते हैं। एक्स-रे के नकारात्मक प्रभाव के परिणामस्वरूप, विकिरण बीमारी स्वयं प्रकट होती है।

मानव शरीर पर एक्स-रे का प्रभाव

वैज्ञानिक दुनिया में इतनी जोरदार खोज के तुरंत बाद, यह ज्ञात हो गया कि एक्स-रे मानव शरीर को प्रभावित कर सकते हैं:

1. एक्स-रे के गुणों पर शोध के दौरान, यह पता चला कि वे त्वचा पर जलन पैदा करने में सक्षम हैं। थर्मल के समान। हालांकि, घाव की गहराई घरेलू चोटों की तुलना में बहुत अधिक थी, और वे बदतर रूप से ठीक हो गए। इन घातक विकिरणों से निपटने वाले कई वैज्ञानिकों ने अपनी उंगलियां खो दी हैं।
2. परीक्षण और त्रुटि से, यह पाया गया कि यदि आप बंदोबस्ती के समय और बेल को कम करते हैं, तो जलने से बचा जा सकता है। बाद में, लीड स्क्रीन और रोगियों को विकिरणित करने की दूरस्थ विधि का उपयोग किया जाने लगा।
3. किरणों की हानिकारकता के दीर्घकालिक परिप्रेक्ष्य से पता चलता है कि विकिरण के बाद रक्त की संरचना में परिवर्तन से ल्यूकेमिया और जल्दी बूढ़ा हो जाता है।
4. मानव शरीर पर एक्स-रे के प्रभाव की गंभीरता की डिग्री सीधे विकिरणित अंग पर निर्भर करती है। तो, छोटे श्रोणि के एक्स-रे के साथ, बांझपन हो सकता है, और हेमटोपोइएटिक अंगों के निदान के साथ - रक्त रोग।
5. यहां तक ​​​​कि सबसे महत्वहीन जोखिम, लेकिन लंबी अवधि में, आनुवंशिक स्तर पर परिवर्तन हो सकते हैं।

बेशक, सभी अध्ययन जानवरों पर किए गए थे, लेकिन वैज्ञानिकों ने साबित कर दिया है कि रोग संबंधी परिवर्तन मनुष्यों पर भी लागू होंगे।

जरूरी! प्राप्त आंकड़ों के आधार पर, एक्स-रे एक्सपोज़र मानक विकसित किए गए, जो पूरे विश्व में एक समान हैं।

निदान के लिए एक्स-रे की खुराक

शायद, हर कोई जो एक्स-रे के बाद डॉक्टर का कार्यालय छोड़ता है, सोच रहा है कि यह प्रक्रिया उनके भविष्य के स्वास्थ्य को कैसे प्रभावित करेगी?

प्रकृति में विकिरण जोखिम भी मौजूद है और हम इसका रोजाना सामना करते हैं। यह समझना आसान बनाने के लिए कि एक्स-रे हमारे शरीर को कैसे प्रभावित करते हैं, हम इस प्रक्रिया की तुलना प्राप्त प्राकृतिक विकिरण से करते हैं:

• छाती के एक्स-रे पर, एक व्यक्ति को 10 दिनों की पृष्ठभूमि के संपर्क के बराबर विकिरण की एक खुराक प्राप्त होती है, और पेट या आंतों - 3 वर्ष;
• पेट की गुहा या पूरे शरीर के कंप्यूटर पर टोमोग्राम - 3 साल के विकिरण के बराबर;
• छाती के एक्स-रे पर परीक्षा - 3 महीने;
• अंगों को विकिरणित किया जाता है, व्यावहारिक रूप से स्वास्थ्य को नुकसान पहुंचाए बिना;
• बीम बीम की सटीक दिशा और न्यूनतम एक्सपोजर समय के कारण दंत एक्स-रे भी खतरनाक नहीं है।

जरूरी! इस तथ्य के बावजूद कि दिए गए डेटा, चाहे वे कितने भी भयावह लगें, अंतर्राष्ट्रीय आवश्यकताओं को पूरा करते हैं। हालांकि, रोगी को अपनी भलाई के लिए मजबूत भय के मामले में सुरक्षा के अतिरिक्त साधन मांगने का पूरा अधिकार है।

हम सभी को एक्स-रे परीक्षा का सामना करना पड़ता है, और एक से अधिक बार। हालांकि, निर्धारित प्रक्रियाओं से बाहर के लोगों की एक श्रेणी गर्भवती महिलाएं हैं।

तथ्य यह है कि एक्स-रे अजन्मे बच्चे के स्वास्थ्य को अत्यधिक प्रभावित करते हैं। गुणसूत्रों पर प्रभाव के परिणामस्वरूप ये तरंगें अंतर्गर्भाशयी विकृतियों का कारण बन सकती हैं।

जरूरी! एक्स-रे के लिए सबसे खतरनाक अवधि 16 सप्ताह से पहले गर्भावस्था है। इस अवधि के दौरान, सबसे कमजोर बच्चे के श्रोणि, पेट और कशेरुक क्षेत्र होते हैं।

एक्स-रे की इस नकारात्मक संपत्ति के बारे में जानकर, दुनिया भर के डॉक्टर गर्भवती महिलाओं के लिए इसे निर्धारित करने से बचने की कोशिश कर रहे हैं।

लेकिन विकिरण के अन्य स्रोत हैं जो एक गर्भवती महिला का सामना कर सकते हैं:

• बिजली द्वारा संचालित सूक्ष्मदर्शी;
• रंगीन टीवी मॉनिटर।

जो लोग मां बनने की तैयारी कर रहे हैं, उन्हें उन खतरों के बारे में पता होना चाहिए जो उनका इंतजार कर रहे हैं। स्तनपान के दौरान, एक्स-रे नर्सिंग और बच्चे के शरीर के लिए कोई खतरा नहीं है।

एक्स-रे के बाद क्या होगा?

यहां तक ​​​​कि कुछ सरल सिफारिशों का पालन करके एक्स-रे एक्सपोजर के सबसे मामूली प्रभावों को कम किया जा सकता है:

• प्रक्रिया के तुरंत बाद दूध पिएं। जैसा कि आप जानते हैं, यह विकिरण को दूर करने में सक्षम है;
• सूखी सफेद शराब या अंगूर के रस में समान गुण होते हैं;
• सबसे पहले आयोडीन युक्त अधिक खाद्य पदार्थ खाने की सलाह दी जाती है।

जरूरी! एक्स-रे कक्ष में जाने के बाद आपको किसी चिकित्सा प्रक्रिया का सहारा नहीं लेना चाहिए या चिकित्सा पद्धतियों का उपयोग नहीं करना चाहिए।

एक बार खोजे गए एक्स-रे के गुण कितने भी नकारात्मक क्यों न हों, उनके उपयोग के लाभ नुकसान से कहीं अधिक हैं। चिकित्सा संस्थानों में, ट्रांसिल्युमिनेशन प्रक्रिया जल्दी और न्यूनतम खुराक के साथ की जाती है।

1895 में, जर्मन भौतिक विज्ञानी W. Roentgen ने एक नए, पहले अज्ञात प्रकार के विद्युत चुम्बकीय विकिरण की खोज की, जिसे इसके खोजकर्ता के सम्मान में एक्स-रे नाम दिया गया था। W. Roentgen 50 वर्ष की आयु में अपनी खोज के लेखक बन गए, वुर्जबर्ग विश्वविद्यालय के रेक्टर का पद धारण किया और अपने समय के सर्वश्रेष्ठ प्रयोगकर्ताओं में से एक के रूप में ख्याति प्राप्त की। रोएंटजेन की खोज के लिए तकनीकी अनुप्रयोग खोजने वाले पहले लोगों में से एक अमेरिकी एडिसन था। उन्होंने एक आसान प्रदर्शन उपकरण बनाया और मई 1896 में पहले से ही न्यूयॉर्क में एक एक्स-रे प्रदर्शनी का आयोजन किया, जहां आगंतुक चमकदार स्क्रीन पर अपना हाथ देख सकते थे। लगातार प्रदर्शनों से प्राप्त गंभीर जलन से एडिसन के सहायक की मृत्यु के बाद, आविष्कारक ने एक्स-रे के साथ आगे के प्रयोग बंद कर दिए।

इसकी उच्च मर्मज्ञ शक्ति के कारण एक्स-रे विकिरण का उपयोग दवा में किया जाने लगा। प्रारंभ में, एक्स-रे का उपयोग हड्डी के फ्रैक्चर की जांच करने और मानव शरीर में विदेशी निकायों का पता लगाने के लिए किया जाता था। वर्तमान में, एक्स-रे पर आधारित कई विधियां हैं। लेकिन इन विधियों में उनकी कमियां हैं: विकिरण त्वचा को गहरा नुकसान पहुंचा सकता है। दिखने वाले अल्सर अक्सर कैंसर में बदल जाते हैं। कई मामलों में, उंगलियों या हाथों को काटना पड़ता था। प्रतिदीप्तिदर्शन(पारभासी का पर्यायवाची) एक्स-रे परीक्षा के मुख्य तरीकों में से एक है, जिसमें पारभासी (फ्लोरोसेंट) स्क्रीन पर अध्ययन के तहत वस्तु की एक सकारात्मक सकारात्मक छवि प्राप्त करना शामिल है। फ्लोरोस्कोपी के दौरान, विषय एक पारभासी स्क्रीन और एक एक्स-रे ट्यूब के बीच होता है। आधुनिक एक्स-रे पारभासी स्क्रीन पर, छवि उस समय दिखाई देती है जब एक्स-रे ट्यूब चालू होती है और बंद होने के तुरंत बाद गायब हो जाती है। फ्लोरोस्कोपी से अंग के कार्य का अध्ययन करना संभव हो जाता है - हृदय की धड़कन, पसलियों की श्वसन गति, फेफड़े, डायाफ्राम, पाचन तंत्र के क्रमाकुंचन आदि। फ्लोरोस्कोपी का उपयोग पेट, जठरांत्र संबंधी मार्ग, ग्रहणी, यकृत के रोगों, पित्ताशय की थैली और पित्त पथ के रोगों के उपचार में किया जाता है। उसी समय, चिकित्सा जांच और जोड़तोड़ ऊतक क्षति के बिना डाले जाते हैं, और ऑपरेशन के दौरान क्रियाओं को फ्लोरोस्कोपी द्वारा नियंत्रित किया जाता है और मॉनिटर पर दिखाई देता है।
रेडियोग्राफी -एक सहज सामग्री पर एक निश्चित छवि के पंजीकरण के साथ एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स की विधि - विशेष। फोटोग्राफिक फिल्म (एक्स-रे फिल्म) या बाद के फोटो प्रोसेसिंग के साथ फोटोग्राफिक पेपर; डिजिटल रेडियोग्राफी के साथ, छवि कंप्यूटर की मेमोरी में तय हो जाती है। यह एक्स-रे डायग्नोस्टिक उपकरणों पर किया जाता है - स्थिर, विशेष रूप से सुसज्जित एक्स-रे कमरों में स्थापित, या मोबाइल और पोर्टेबल - रोगी के बिस्तर पर या ऑपरेटिंग कमरे में। रेडियोग्राफ पर, विभिन्न अंगों की संरचनाओं के तत्वों को फ्लोरोसेंट स्क्रीन की तुलना में अधिक स्पष्ट रूप से प्रदर्शित किया जाता है। विभिन्न रोगों का पता लगाने और उन्हें रोकने के लिए रेडियोग्राफी की जाती है, इसका मुख्य लक्ष्य विभिन्न विशिष्टताओं के डॉक्टरों को सही ढंग से और जल्दी से निदान करने में मदद करना है। एक एक्स-रे छवि केवल एक्सपोजर के समय किसी अंग या ऊतक की स्थिति को पकड़ती है। हालाँकि, एक एकल रेडियोग्राफ़ एक निश्चित क्षण में केवल शारीरिक परिवर्तनों को पकड़ता है, यह प्रक्रिया की स्टैटिक्स देता है; कुछ निश्चित अंतरालों पर लिए गए रेडियोग्राफ़ की एक श्रृंखला के माध्यम से, प्रक्रिया की गतिशीलता, अर्थात् कार्यात्मक परिवर्तनों का अध्ययन करना संभव है। टोमोग्राफी।टोमोग्राफी शब्द का ग्रीक से अनुवाद किया जा सकता है: टुकड़ा छवि।इसका मतलब है कि टोमोग्राफी का उद्देश्य अध्ययन की वस्तु की आंतरिक संरचना की एक स्तरित छवि प्राप्त करना है। कंप्यूटेड टोमोग्राफी को उच्च रिज़ॉल्यूशन की विशेषता है, जो नरम ऊतकों में सूक्ष्म परिवर्तनों को भेद करना संभव बनाता है। सीटी ऐसी रोग प्रक्रियाओं का पता लगाने की अनुमति देता है जिन्हें अन्य तरीकों से पता नहीं लगाया जा सकता है। इसके अलावा, सीटी का उपयोग नैदानिक ​​प्रक्रिया के दौरान रोगियों द्वारा प्राप्त एक्स-रे विकिरण की खुराक को कम करना संभव बनाता है।
फ्लोरोग्राफी- एक नैदानिक ​​​​विधि जो आपको अंगों और ऊतकों की एक छवि प्राप्त करने की अनुमति देती है, एक्स-रे की खोज के एक साल बाद 20 वीं शताब्दी के अंत में विकसित की गई थी। तस्वीरों में आप स्केलेरोसिस, फाइब्रोसिस, विदेशी वस्तुएं, नियोप्लाज्म, सूजन जो एक विकसित डिग्री, गैसों की उपस्थिति और गुहाओं, फोड़े, अल्सर, और इतने पर घुसपैठ देख सकते हैं। सबसे अधिक बार, छाती का एक्स-रे किया जाता है, जो तपेदिक, फेफड़े या छाती में एक घातक ट्यूमर और अन्य विकृति का पता लगाने की अनुमति देता है।
एक्स-रे थेरेपी- यह एक आधुनिक पद्धति है जिसके द्वारा जोड़ों के कुछ विकृति का उपचार किया जाता है। इस विधि द्वारा आर्थोपेडिक रोगों के उपचार की मुख्य दिशाएँ हैं: जीर्ण। जोड़ों की सूजन प्रक्रियाएं (गठिया, पॉलीआर्थराइटिस); अपक्षयी (ऑस्टियोआर्थराइटिस, ओस्टियोचोन्ड्रोसिस, विकृत स्पोंडिलोसिस)। रेडियोथेरेपी का उद्देश्यपैथोलॉजिकल रूप से परिवर्तित ऊतकों या उनके पूर्ण विनाश की कोशिकाओं की महत्वपूर्ण गतिविधि का निषेध है। गैर-ट्यूमर रोगों में, एक्स-रे थेरेपी का उद्देश्य भड़काऊ प्रतिक्रिया को दबाने, प्रजनन प्रक्रियाओं को रोकना, दर्द संवेदनशीलता को कम करना और ग्रंथियों की स्रावी गतिविधि को कम करना है। यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि यौन ग्रंथियां, हेमटोपोइएटिक अंग, ल्यूकोसाइट्स और घातक ट्यूमर कोशिकाएं एक्स-रे के प्रति सबसे अधिक संवेदनशील होती हैं। प्रत्येक मामले में विकिरण की खुराक व्यक्तिगत रूप से निर्धारित की जाती है।

एक्स-रे की खोज के लिए, रॉन्टगन को 1901 में भौतिकी में पहला नोबेल पुरस्कार दिया गया था, और नोबेल समिति ने उनकी खोज के व्यावहारिक महत्व पर जोर दिया।
इस प्रकार, एक्स-रे अदृश्य विद्युत चुम्बकीय विकिरण हैं जिनकी तरंग दैर्ध्य 105 - 102 एनएम है। एक्स-रे कुछ ऐसी सामग्री में प्रवेश कर सकते हैं जो दृश्य प्रकाश के लिए अपारदर्शी हैं। वे पदार्थ (निरंतर स्पेक्ट्रम) में तेज इलेक्ट्रॉनों के मंदी के दौरान और परमाणु के बाहरी इलेक्ट्रॉन कोश से आंतरिक (रैखिक स्पेक्ट्रम) में इलेक्ट्रॉनों के संक्रमण के दौरान उत्सर्जित होते हैं। एक्स-रे विकिरण के स्रोत हैं: एक्स-रे ट्यूब, कुछ रेडियोधर्मी समस्थानिक, त्वरक और इलेक्ट्रॉनों के संचायक (सिंक्रोट्रॉन विकिरण)। रिसीवर - फिल्म, ल्यूमिनसेंट स्क्रीन, परमाणु विकिरण डिटेक्टर। एक्स-रे का उपयोग एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण, दवा, दोष का पता लगाने, एक्स-रे वर्णक्रमीय विश्लेषण आदि में किया जाता है।

आधुनिक चिकित्सा निदान और चिकित्सा के लिए कई चिकित्सकों का उपयोग करती है। उनमें से कुछ का अपेक्षाकृत हाल ही में उपयोग किया गया है, जबकि अन्य का एक दर्जन से अधिक या सैकड़ों वर्षों से अभ्यास किया जा रहा है। इसके अलावा, एक सौ दस साल पहले, विलियम कॉनराड रोएंटजेन ने अद्भुत एक्स-रे की खोज की, जिसने वैज्ञानिक और चिकित्सा जगत में एक महत्वपूर्ण प्रतिध्वनि पैदा की। और अब पूरे ग्रह के डॉक्टर अपने अभ्यास में उनका उपयोग करते हैं। हमारी आज की बातचीत का विषय चिकित्सा में एक्स-रे होगा, हम उनके आवेदन पर थोड़ा और विस्तार से चर्चा करेंगे।

एक्स-रे विद्युत चुम्बकीय विकिरण की किस्मों में से एक हैं। वे महत्वपूर्ण मर्मज्ञ गुणों की विशेषता रखते हैं, जो विकिरण की तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करते हैं, साथ ही विकिरणित सामग्री के घनत्व और मोटाई पर भी निर्भर करते हैं। इसके अलावा, एक्स-रे कई पदार्थों की चमक पैदा कर सकते हैं, जीवित जीवों को प्रभावित कर सकते हैं, परमाणुओं को आयनित कर सकते हैं, और कुछ फोटोकैमिकल प्रतिक्रियाओं को भी उत्प्रेरित कर सकते हैं।

चिकित्सा में एक्स-रे का उपयोग

आज तक, एक्स-रे के गुण उन्हें एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स और एक्स-रे थेरेपी में व्यापक रूप से उपयोग करने की अनुमति देते हैं।

एक्स-रे निदान

एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स का उपयोग करते समय किया जाता है:

एक्स-रे (ट्रांसमिशन);
- रेडियोग्राफी (चित्र);
- फ्लोरोग्राफी;
- एक्स-रे और कंप्यूटेड टोमोग्राफी।

प्रतिदीप्तिदर्शन

इस तरह के एक अध्ययन का संचालन करने के लिए, रोगी को एक्स-रे ट्यूब और एक विशेष फ्लोरोसेंट स्क्रीन के बीच खुद को स्थापित करने की आवश्यकता होती है। एक विशेषज्ञ रेडियोलॉजिस्ट एक्स-रे की आवश्यक कठोरता का चयन करता है, स्क्रीन पर आंतरिक अंगों, साथ ही पसलियों की एक तस्वीर प्राप्त करता है।

रेडियोग्राफ़

इस अध्ययन के लिए, रोगी को एक विशेष फिल्म वाले कैसेट पर रखा जाता है। एक्स-रे मशीन को सीधे वस्तु के ऊपर रखा जाता है। नतीजतन, फिल्म पर आंतरिक अंगों की एक नकारात्मक छवि दिखाई देती है, जिसमें कई बारीक विवरण होते हैं, जो फ्लोरोस्कोपिक परीक्षा की तुलना में अधिक विस्तृत होते हैं।

फ्लोरोग्राफी

यह अध्ययन जनसंख्या की सामूहिक चिकित्सा परीक्षाओं के दौरान किया जाता है, जिसमें तपेदिक का पता लगाना भी शामिल है। उसी समय, एक विशेष फिल्म पर बड़े पर्दे से एक तस्वीर पेश की जाती है।

टोमोग्राफी

टोमोग्राफी करते समय, कंप्यूटर बीम एक साथ कई स्थानों पर अंगों की छवियों को प्राप्त करने में मदद करते हैं: ऊतक के विशेष रूप से चयनित अनुप्रस्थ वर्गों में। एक्स-रे की इस श्रृंखला को टोमोग्राम कहा जाता है।

कंप्यूटेड टोमोग्राम

ऐसा अध्ययन आपको एक्स-रे स्कैनर का उपयोग करके मानव शरीर के वर्गों को पंजीकृत करने की अनुमति देता है। कंप्यूटर में डेटा दर्ज करने के बाद, क्रॉस सेक्शन में एक तस्वीर प्राप्त करना।

सूचीबद्ध नैदानिक ​​​​विधियों में से प्रत्येक फिल्म को रोशन करने के लिए एक्स-रे बीम के गुणों पर आधारित है, साथ ही इस तथ्य पर भी है कि मानव ऊतक और हड्डी के कंकाल उनके प्रभावों के लिए अलग-अलग पारगम्यता में भिन्न होते हैं।

एक्स-रे थेरेपी

एक विशेष तरीके से ऊतकों को प्रभावित करने के लिए एक्स-रे की क्षमता का उपयोग ट्यूमर संरचनाओं के उपचार के लिए किया जाता है। उसी समय, इस विकिरण के आयनकारी गुण विशेष रूप से सक्रिय रूप से ध्यान देने योग्य होते हैं जब कोशिकाओं के संपर्क में आते हैं जो तेजी से विभाजन करने में सक्षम होते हैं। यह ये गुण हैं जो घातक ऑन्कोलॉजिकल संरचनाओं की कोशिकाओं को अलग करते हैं।

हालांकि, यह ध्यान देने योग्य है कि एक्स-रे थेरेपी बहुत गंभीर दुष्प्रभाव पैदा कर सकती है। इस तरह का प्रभाव हेमटोपोइएटिक, अंतःस्रावी और प्रतिरक्षा प्रणाली की स्थिति को आक्रामक रूप से प्रभावित करता है, जिनमें से कोशिकाएं भी बहुत जल्दी विभाजित होती हैं। उन पर आक्रामक प्रभाव विकिरण बीमारी के लक्षण पैदा कर सकता है।

मनुष्यों पर एक्स-रे विकिरण का प्रभाव

एक्स-रे के अध्ययन के दौरान, डॉक्टरों ने पाया कि वे त्वचा में बदलाव ला सकते हैं जो एक सनबर्न जैसा दिखता है, लेकिन त्वचा को गहरा नुकसान पहुंचाता है। इस तरह के अल्सर बहुत लंबे समय तक ठीक होते हैं। वैज्ञानिकों ने पाया है कि विकिरण के समय और खुराक को कम करने के साथ-साथ विशेष परिरक्षण और रिमोट कंट्रोल विधियों का उपयोग करके ऐसे घावों से बचा जा सकता है।

एक्स-रे का आक्रामक प्रभाव लंबे समय में भी प्रकट हो सकता है: रक्त की संरचना में अस्थायी या स्थायी परिवर्तन, ल्यूकेमिया के लिए संवेदनशीलता और समय से पहले बुढ़ापा।

किसी व्यक्ति पर एक्स-रे का प्रभाव कई कारकों पर निर्भर करता है: किस अंग पर विकिरण होता है, और कितने समय तक। हेमटोपोइएटिक अंगों के विकिरण से रक्त की बीमारियां हो सकती हैं, और जननांग अंगों के संपर्क में आने से बांझपन हो सकता है।

व्यवस्थित विकिरण करना शरीर में आनुवंशिक परिवर्तनों के विकास से भरा होता है।

एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स में एक्स-रे का वास्तविक नुकसान

जांच के दौरान, डॉक्टर न्यूनतम संभव मात्रा में एक्स-रे का उपयोग करते हैं। सभी विकिरण खुराक कुछ स्वीकार्य मानकों को पूरा करते हैं और किसी व्यक्ति को नुकसान नहीं पहुंचा सकते हैं। एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स केवल उन डॉक्टरों के लिए एक महत्वपूर्ण खतरा है जो इसे करते हैं। और फिर सुरक्षा के आधुनिक तरीके किरणों की आक्रामकता को कम से कम करने में मदद करते हैं।

रेडियोडायग्नोसिस के सबसे सुरक्षित तरीकों में छोरों की रेडियोग्राफी, साथ ही दंत एक्स-रे शामिल हैं। इस रेटिंग के अगले स्थान पर मैमोग्राफी है, इसके बाद कंप्यूटेड टोमोग्राफी है, और इसके बाद रेडियोग्राफी है।

चिकित्सा में एक्स-रे का उपयोग केवल किसी व्यक्ति को लाभ पहुंचाने के लिए, उनकी सहायता से केवल संकेतों के अनुसार अनुसंधान करना आवश्यक है।

1895 में, जर्मन भौतिक विज्ञानी रोएंटजेन ने एक निर्वात में दो इलेक्ट्रोडों के बीच धारा के पारित होने पर प्रयोग करते हुए पाया कि एक ल्यूमिनसेंट पदार्थ (बेरियम नमक) से ढकी एक स्क्रीन चमकती है, हालांकि डिस्चार्ज ट्यूब एक काले कार्डबोर्ड स्क्रीन के साथ बंद है - इस तरह विकिरण की खोज की गई जो एक्स-रे एक्स-रे नामक अपारदर्शी बाधाओं के माध्यम से प्रवेश करती है। यह पाया गया कि एक्स-रे, मनुष्यों के लिए अदृश्य, अपारदर्शी वस्तुओं में अवशोषित होते हैं, बाधा की परमाणु संख्या (घनत्व) जितना अधिक होता है, इसलिए एक्स-रे आसानी से मानव शरीर के कोमल ऊतकों से गुजरते हैं, लेकिन बरकरार रहते हैं कंकाल की हड्डियों से। शक्तिशाली एक्स-रे के स्रोतों को डिजाइन किया गया, जिससे धातु के हिस्सों के माध्यम से चमकना और उनमें आंतरिक दोषों का पता लगाना संभव हो गया।

जर्मन भौतिक विज्ञानी लाउ ने सुझाव दिया कि एक्स-रे दृश्य प्रकाश किरणों के समान विद्युत चुम्बकीय विकिरण हैं, लेकिन कम तरंग दैर्ध्य के साथ और प्रकाशिकी के सभी नियम उन पर लागू होते हैं, जिसमें विवर्तन भी शामिल है। दृश्य प्रकाश प्रकाशिकी में, प्राथमिक स्तर पर विवर्तन को खांचे की एक प्रणाली से प्रकाश के प्रतिबिंब के रूप में दर्शाया जा सकता है - एक विवर्तन झंझरी, केवल कुछ कोणों पर होता है, जबकि किरणों के परावर्तन का कोण घटना के कोण से संबंधित होता है, विवर्तन झंझरी के खांचे और आपतित विकिरण की तरंग दैर्ध्य के बीच की दूरी। विवर्तन के लिए यह आवश्यक है कि स्ट्रोक के बीच की दूरी आपतित प्रकाश की तरंग दैर्ध्य के लगभग बराबर हो।

लाउ ने सुझाव दिया कि एक्स-रे की तरंग दैर्ध्य क्रिस्टल में अलग-अलग परमाणुओं के बीच की दूरी के करीब होती है, अर्थात। क्रिस्टल में परमाणु एक्स-रे के लिए एक विवर्तन झंझरी बनाते हैं। क्रिस्टल की सतह पर निर्देशित एक्स-रे फोटोग्राफिक प्लेट पर परिलक्षित होते थे, जैसा कि सिद्धांत द्वारा भविष्यवाणी की गई थी।

परमाणुओं की स्थिति में कोई भी परिवर्तन विवर्तन पैटर्न को प्रभावित करता है, और एक्स-रे के विवर्तन का अध्ययन करके, कोई क्रिस्टल में परमाणुओं की व्यवस्था और क्रिस्टल पर किसी भी भौतिक, रासायनिक और यांत्रिक प्रभावों के तहत इस व्यवस्था में परिवर्तन का पता लगा सकता है। .

अब एक्स-रे विश्लेषण का उपयोग विज्ञान और प्रौद्योगिकी के कई क्षेत्रों में किया जाता है, इसकी मदद से उन्होंने मौजूदा सामग्रियों में परमाणुओं की व्यवस्था सीखी और एक निश्चित संरचना और गुणों के साथ नई सामग्री बनाई। इस क्षेत्र में हाल की प्रगति (नैनो सामग्री, अनाकार धातु, मिश्रित सामग्री) अगली वैज्ञानिक पीढ़ियों के लिए गतिविधि का एक क्षेत्र बनाती है।

एक्स-रे की घटना और गुण

एक्स-रे का स्रोत एक एक्स-रे ट्यूब है, जिसमें दो इलेक्ट्रोड होते हैं - एक कैथोड और एक एनोड। जब कैथोड को गर्म किया जाता है, तो इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन होता है, कैथोड से उत्सर्जित इलेक्ट्रॉन विद्युत क्षेत्र द्वारा त्वरित होते हैं और एनोड सतह से टकराते हैं। एक एक्स-रे ट्यूब को एक पारंपरिक रेडियो लैंप (डायोड) से मुख्य रूप से एक उच्च त्वरित वोल्टेज (1 केवी से अधिक) द्वारा अलग किया जाता है।

जब कोई इलेक्ट्रॉन कैथोड से बाहर निकलता है तो विद्युत क्षेत्र उसे एनोड की ओर उड़ता है, जबकि उसकी गति लगातार बढ़ती जाती है, इलेक्ट्रॉन एक चुंबकीय क्षेत्र वहन करता है, जिसकी तीव्रता इलेक्ट्रॉन की गति के साथ बढ़ती जाती है। एनोड सतह तक पहुंचने पर, इलेक्ट्रॉन तेजी से कम हो जाता है, और एक निश्चित सीमा (ब्रेम्सस्ट्रालंग) में तरंग दैर्ध्य के साथ एक विद्युत चुम्बकीय नाड़ी उत्पन्न होती है। तरंग दैर्ध्य पर विकिरण की तीव्रता का वितरण एक्स-रे ट्यूब के एनोड की सामग्री और लागू वोल्टेज पर निर्भर करता है, जबकि छोटी तरंगों के पक्ष में यह वक्र एक निश्चित सीमा न्यूनतम तरंग दैर्ध्य से शुरू होता है, जो लागू वोल्टेज पर निर्भर करता है। सभी संभावित तरंग दैर्ध्य के साथ किरणों का सेट एक निरंतर स्पेक्ट्रम बनाता है, और अधिकतम तीव्रता के अनुरूप तरंग दैर्ध्य न्यूनतम तरंग दैर्ध्य का 1.5 गुना होता है।

बढ़ते वोल्टेज के साथ, उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों और प्राथमिक एक्स-रे के क्वांटा के साथ परमाणुओं की बातचीत के कारण एक्स-रे स्पेक्ट्रम नाटकीय रूप से बदल जाता है। एक परमाणु में आंतरिक इलेक्ट्रॉन गोले (ऊर्जा स्तर) होते हैं, जिनकी संख्या परमाणु संख्या (अक्षरों के, एल, एम, आदि द्वारा निरूपित) पर निर्भर करती है। इलेक्ट्रॉन और प्राथमिक एक्स-रे इलेक्ट्रॉनों को एक ऊर्जा स्तर से दूसरे ऊर्जा स्तर पर खदेड़ते हैं। . एक मेटास्टेबल अवस्था उत्पन्न होती है, और एक स्थिर अवस्था में संक्रमण के लिए विपरीत दिशा में इलेक्ट्रॉनों की छलांग आवश्यक होती है। यह छलांग एक ऊर्जा क्वांटम की रिहाई और एक्स-रे की उपस्थिति के साथ है। निरंतर स्पेक्ट्रम एक्स-रे के विपरीत, इस विकिरण में एक बहुत ही संकीर्ण तरंग दैर्ध्य रेंज और उच्च तीव्रता (विशेषता विकिरण) है ( से। मी. चावल।)। विशेषता विकिरण की तीव्रता को निर्धारित करने वाले परमाणुओं की संख्या बहुत बड़ी है, उदाहरण के लिए, 1 kV के वोल्टेज पर कॉपर एनोड वाली एक्स-रे ट्यूब के लिए, 15 mA की धारा, 10 14–10 15 परमाणु विशेषता विकिरण देते हैं 1 एस के लिए इस मान की गणना के-शेल (एक्स-रे विशेषता विकिरण की K-श्रृंखला) से एक्स-रे क्वांटम की ऊर्जा के लिए कुल एक्स-रे शक्ति के अनुपात के रूप में की जाती है। इस मामले में एक्स-रे विकिरण की कुल शक्ति खपत की गई शक्ति का केवल 0.1% है, शेष खो जाती है, मुख्य रूप से गर्मी में संक्रमण के कारण।

इसकी उच्च तीव्रता और संकीर्ण तरंग दैर्ध्य रेंज के कारण, विशिष्ट एक्स-रे विकिरण वैज्ञानिक अनुसंधान और प्रक्रिया नियंत्रण में उपयोग किए जाने वाले विकिरण का मुख्य प्रकार है। इसके साथ ही K-श्रृंखला बीम के साथ, L और M-श्रृंखला बीम उत्पन्न होते हैं, जिनकी तरंग दैर्ध्य बहुत अधिक होती है, लेकिन उनका अनुप्रयोग सीमित होता है। K-श्रृंखला में निकट तरंगदैर्घ्य a और b वाले दो घटक हैं, जबकि b-घटक की तीव्रता a से 5 गुना कम है। बदले में, ए-घटक को दो बहुत करीब तरंग दैर्ध्य की विशेषता है, जिनमें से एक की तीव्रता दूसरे की तुलना में 2 गुना अधिक है। एकल तरंग दैर्ध्य (मोनोक्रोमैटिक विकिरण) के साथ विकिरण प्राप्त करने के लिए, विशेष तरीके विकसित किए गए हैं जो तरंग दैर्ध्य पर एक्स-रे के अवशोषण और विवर्तन की निर्भरता का उपयोग करते हैं। किसी तत्व की परमाणु संख्या में वृद्धि इलेक्ट्रॉन गोले की विशेषताओं में बदलाव के साथ जुड़ी होती है, और एक्स-रे ट्यूब एनोड सामग्री की परमाणु संख्या जितनी बड़ी होती है, के-श्रृंखला तरंगदैर्ध्य कम होती है। 24 से 42 (Cr, Fe, Co, Cu, Mo) और 2.29 से 0.712 A (0.229 - 0.712 एनएम) की तरंग दैर्ध्य वाले तत्वों से एनोड के साथ सबसे व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली ट्यूब।

एक्स-रे ट्यूब के अलावा, रेडियोधर्मी समस्थानिक एक्स-रे के स्रोत हो सकते हैं, कुछ सीधे एक्स-रे का उत्सर्जन कर सकते हैं, अन्य इलेक्ट्रॉनों और ए-कणों का उत्सर्जन करते हैं जो धातु के लक्ष्यों पर बमबारी करते समय एक्स-रे उत्पन्न करते हैं। रेडियोधर्मी स्रोतों की एक्स-रे तीव्रता आमतौर पर एक्स-रे ट्यूब की तुलना में बहुत कम होती है (रेडियोधर्मी कोबाल्ट के अपवाद के साथ, जिसका उपयोग दोष का पता लगाने में किया जाता है और बहुत कम तरंग दैर्ध्य - जी-विकिरण का विकिरण देता है), वे हैं आकार में छोटा और बिजली की आवश्यकता नहीं है। सिंक्रोट्रॉन एक्स-रे इलेक्ट्रॉन त्वरक में उत्पन्न होते हैं, इस विकिरण की तरंग दैर्ध्य एक्स-रे ट्यूब (नरम एक्स-रे) में प्राप्त की तुलना में बहुत अधिक है, इसकी तीव्रता एक्स-रे ट्यूबों की तीव्रता से अधिक परिमाण के कई आदेश हैं। एक्स-रे के प्राकृतिक स्रोत भी हैं। कई खनिजों में रेडियोधर्मी अशुद्धियाँ पाई गई हैं, और सितारों सहित अंतरिक्ष की वस्तुओं से एक्स-रे दर्ज किए गए हैं।

क्रिस्टल के साथ एक्स-रे की बातचीत

क्रिस्टलीय संरचना वाली सामग्रियों के एक्स-रे अध्ययन में, क्रिस्टल जालक के परमाणुओं से संबंधित इलेक्ट्रॉनों द्वारा एक्स-रे के प्रकीर्णन के परिणामस्वरूप उत्पन्न हस्तक्षेप पैटर्न का विश्लेषण किया जाता है। परमाणुओं को गतिहीन माना जाता है, उनके थर्मल कंपन को ध्यान में नहीं रखा जाता है, और एक ही परमाणु के सभी इलेक्ट्रॉनों को एक बिंदु पर केंद्रित माना जाता है - क्रिस्टल जाली का एक नोड।

क्रिस्टल में एक्स-रे विवर्तन के मूल समीकरणों को प्राप्त करने के लिए, क्रिस्टल जाली में एक सीधी रेखा के साथ स्थित परमाणुओं द्वारा बिखरी हुई किरणों का हस्तक्षेप माना जाता है। मोनोक्रोमैटिक एक्स-रे विकिरण की एक समतल तरंग इन परमाणुओं पर एक कोण पर गिरती है जिसकी कोज्या 0 के बराबर होती है। परमाणुओं द्वारा बिखरी हुई किरणों के हस्तक्षेप के नियम एक विवर्तन झंझरी के लिए विद्यमान हैं जो दृश्यमान तरंग दैर्ध्य रेंज में प्रकाश विकिरण को बिखेरते हैं। सभी दोलनों के आयामों को परमाणु श्रृंखला से बड़ी दूरी पर जोड़ने के लिए, यह आवश्यक और पर्याप्त है कि पड़ोसी परमाणुओं के प्रत्येक जोड़े से आने वाली किरणों के पथ में अंतर में तरंग दैर्ध्य की पूर्णांक संख्या हो। जब परमाणुओं के बीच की दूरी एयह स्थिति इस तरह दिखती है:

ए(ए – a0) = एचमैं,

जहाँ a परमाणु श्रृंखला और विक्षेपित बीम के बीच के कोण की कोज्या है, एच-पूर्णांक। इस समीकरण को संतुष्ट नहीं करने वाली सभी दिशाओं में किरणें फैलती नहीं हैं। इस प्रकार, बिखरे हुए बीम समाक्षीय शंकुओं की एक प्रणाली बनाते हैं, जिसका सामान्य अक्ष परमाणु पंक्ति है। परमाणु पंक्ति के समानांतर एक समतल पर शंकु के निशान अतिपरवलय होते हैं, और पंक्ति के लंबवत समतल पर वृत्त होते हैं।

जब किरणें एक स्थिर कोण पर गिरती हैं, तो पॉलीक्रोमैटिक (सफेद) विकिरण निश्चित कोणों पर विक्षेपित किरणों के एक स्पेक्ट्रम में विघटित हो जाता है। इस प्रकार, परमाणु श्रृंखला एक्स-रे के लिए एक स्पेक्ट्रोग्राफ है।

एक द्वि-आयामी (फ्लैट) परमाणु जाली के लिए सामान्यीकरण, और फिर एक त्रि-आयामी वॉल्यूमेट्रिक (स्थानिक) क्रिस्टल जाली के लिए दो और समान समीकरण मिलते हैं, जिसमें एक्स-रे की घटनाओं और प्रतिबिंब के कोण और तीन में परमाणुओं के बीच की दूरी शामिल होती है। निर्देश। इन समीकरणों को ल्यू समीकरण कहा जाता है और एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण का आधार होता है।

समानांतर परमाणु विमानों से परावर्तित किरणों के आयाम जुड़ते हैं, और चूंकि परमाणुओं की संख्या बहुत बड़ी है, परावर्तित विकिरण प्रयोगात्मक रूप से तय किया जा सकता है। परावर्तन की स्थिति को वुल्फ-ब्रैग समीकरण 2d sinq = nl द्वारा वर्णित किया गया है, जहां d आसन्न परमाणु विमानों के बीच की दूरी है, q क्रिस्टल में घटना बीम और इन विमानों की दिशा के बीच का कोण है, l एक्स-रे है तरंग दैर्ध्य, और n एक पूर्णांक है जिसे परावर्तन का क्रम कहा जाता है। कोण q परमाणु तलों के संबंध में आपतन कोण है, जो आवश्यक रूप से अध्ययन के तहत नमूने की सतह के साथ दिशा में मेल नहीं खाता है।

निरंतर स्पेक्ट्रम विकिरण और मोनोक्रोमैटिक विकिरण दोनों का उपयोग करके एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण के कई तरीके विकसित किए गए हैं। इस मामले में, अध्ययन के तहत वस्तु स्थिर या घूर्णन हो सकती है, इसमें एक क्रिस्टल (एकल क्रिस्टल) या कई (पॉलीक्रिस्टल) शामिल हो सकते हैं, एक फ्लैट या बेलनाकार एक्स-रे फिल्म या एक्स-रे डिटेक्टर का उपयोग करके विवर्तित विकिरण को रिकॉर्ड किया जा सकता है। परिधि के चारों ओर, हालांकि, सभी मामलों में, प्रयोग और परिणामों की व्याख्या के दौरान, वुल्फ-ब्रैग समीकरण का उपयोग किया जाता है।

विज्ञान और प्रौद्योगिकी में एक्स-रे विश्लेषण

एक्स-रे विवर्तन की खोज के साथ, शोधकर्ताओं के पास एक ऐसी विधि है जो उन्हें माइक्रोस्कोप के बिना बाहरी प्रभावों के तहत व्यक्तिगत परमाणुओं की व्यवस्था और इस व्यवस्था में परिवर्तन का अध्ययन करने की अनुमति देती है।

मौलिक विज्ञान में एक्स-रे का मुख्य अनुप्रयोग संरचनात्मक विश्लेषण है, अर्थात। क्रिस्टल में व्यक्तिगत परमाणुओं की स्थानिक व्यवस्था स्थापित करना। ऐसा करने के लिए, एकल क्रिस्टल उगाए जाते हैं और प्रतिबिंबों के स्थान और तीव्रता दोनों का अध्ययन करते हुए एक्स-रे विश्लेषण किया जाता है। अब न केवल धातुओं, बल्कि जटिल कार्बनिक पदार्थों, जिनमें प्राथमिक कोशिकाओं में हजारों परमाणु होते हैं, की संरचना निर्धारित की गई है।

खनिज विज्ञान में, हजारों खनिजों की संरचना एक्स-रे विश्लेषण द्वारा निर्धारित की गई है और खनिज कच्चे माल के विश्लेषण के लिए एक्सप्रेस विधियों का निर्माण किया गया है।

धातुओं में अपेक्षाकृत सरल क्रिस्टल संरचना होती है और एक्स-रे विधि विभिन्न तकनीकी उपचारों के दौरान इसके परिवर्तनों का अध्ययन करना और नई प्रौद्योगिकियों की भौतिक नींव बनाना संभव बनाती है।

मिश्र धातुओं की चरण संरचना एक्स-रे पैटर्न पर लाइनों की व्यवस्था द्वारा निर्धारित की जाती है, क्रिस्टल की संख्या, आकार और आकार उनकी चौड़ाई से निर्धारित होते हैं, क्रिस्टल (बनावट) का अभिविन्यास विवर्तन शंकु में तीव्रता वितरण द्वारा निर्धारित किया जाता है।

इन तकनीकों का उपयोग प्लास्टिक विरूपण के दौरान प्रक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए किया जाता है, जिसमें क्रिस्टल को कुचलना, आंतरिक तनाव की घटना और क्रिस्टल संरचना (अव्यवस्था) में अपूर्णताएं शामिल हैं। जब विकृत सामग्री को गर्म किया जाता है, तो तनाव से राहत और क्रिस्टल वृद्धि (पुन: क्रिस्टलीकरण) का अध्ययन किया जाता है।

जब मिश्र धातुओं का एक्स-रे विश्लेषण ठोस समाधानों की संरचना और सांद्रता निर्धारित करता है। जब एक ठोस समाधान प्रकट होता है, तो अंतर-परमाणु दूरियां और, परिणामस्वरूप, परमाणु विमानों के बीच की दूरियां बदल जाती हैं। ये परिवर्तन छोटे हैं, इसलिए, पारंपरिक एक्स-रे विधियों के साथ माप सटीकता से अधिक परिमाण के दो आदेशों की सटीकता के साथ क्रिस्टल जाली की अवधि को मापने के लिए विशेष सटीक तरीके विकसित किए गए हैं। क्रिस्टल जाली और चरण विश्लेषण की अवधि के सटीक माप का संयोजन राज्य आरेख पर चरण क्षेत्रों की सीमाओं का निर्माण करना संभव बनाता है। एक्स-रे विधि ठोस समाधान और रासायनिक यौगिकों के बीच मध्यवर्ती राज्यों का भी पता लगा सकती है - ठोस समाधान का आदेश दिया जिसमें अशुद्धता परमाणुओं को ठोस समाधानों की तरह यादृच्छिक रूप से व्यवस्थित नहीं किया जाता है, और साथ ही तीन-आयामी क्रम के साथ नहीं, जैसा कि रासायनिक में होता है यौगिक। आदेशित ठोस समाधानों के एक्स-रे पैटर्न पर अतिरिक्त लाइनें हैं एक्स-रे पैटर्न की व्याख्या से पता चलता है कि अशुद्धता परमाणु क्रिस्टल जाली में कुछ स्थानों पर कब्जा कर लेते हैं, उदाहरण के लिए, घन के शिखर पर।

एक मिश्र धातु के शमन के दौरान जो चरण परिवर्तनों से नहीं गुजरता है, एक सुपरसैचुरेटेड ठोस समाधान हो सकता है, और आगे हीटिंग या यहां तक ​​​​कि कमरे के तापमान पर रखने पर, ठोस समाधान एक रासायनिक यौगिक के कणों की रिहाई के साथ विघटित हो जाता है। यह उम्र बढ़ने का प्रभाव है और यह रेडियोग्राफ़ पर रेखाओं की स्थिति और चौड़ाई में बदलाव के रूप में प्रकट होता है। अलौह मिश्र धातुओं के लिए उम्र बढ़ने का अध्ययन विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, उदाहरण के लिए, उम्र बढ़ने से एक नरम कठोर एल्यूमीनियम मिश्र धातु एक मजबूत संरचनात्मक सामग्री ड्यूरालुमिन में बदल जाती है।

स्टील हीट ट्रीटमेंट का एक्स-रे अध्ययन सबसे बड़ा तकनीकी महत्व है। स्टील के सख्त (तेजी से शीतलन) के दौरान, एक प्रसार रहित ऑस्टेनाइट-मार्टेंसाइट चरण संक्रमण होता है, जिससे संरचना में घन से टेट्रागोनल में परिवर्तन होता है, अर्थात। इकाई कोशिका एक आयताकार प्रिज्म का रूप लेती है। रेडियोग्राफ़ पर, यह रेखाओं के विस्तार और कुछ पंक्तियों के दो भागों में अलग होने के रूप में प्रकट होता है। इस प्रभाव के कारण न केवल क्रिस्टल संरचना में बदलाव हैं, बल्कि मार्टेंसिटिक संरचना के थर्मोडायनामिक नोइक्विलिब्रियम और तेजी से शीतलन के कारण बड़े आंतरिक तनावों की घटना भी है। तड़के (कठोर स्टील को गर्म करने) के दौरान, एक्स-रे पैटर्न पर लाइनें संकीर्ण हो जाती हैं, यह संतुलन संरचना में वापसी के कारण होता है।

हाल के वर्षों में, केंद्रित ऊर्जा प्रवाह (लेजर बीम, शॉक वेव्स, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉन पल्स) के साथ सामग्री के प्रसंस्करण के एक्स-रे अध्ययनों ने बहुत महत्व प्राप्त कर लिया है; उन्हें नई तकनीकों की आवश्यकता थी और नए एक्स-रे प्रभाव उत्पन्न हुए। उदाहरण के लिए, धातुओं पर लेजर बीम की कार्रवाई के तहत, हीटिंग और कूलिंग इतनी जल्दी होती है कि धातु में, ठंडा होने पर, क्रिस्टल के पास केवल कई यूनिट कोशिकाओं (नैनोक्रिस्टल) के आकार तक बढ़ने का समय होता है या बनने का समय नहीं होता है बिल्कुल भी। शीतलन के बाद ऐसी धातु सामान्य दिखती है, लेकिन एक्स-रे पैटर्न पर स्पष्ट रेखाएं नहीं देती है, और परावर्तित एक्स-रे को ग्लैंसिंग कोणों की पूरी श्रृंखला में वितरित किया जाता है।

न्यूट्रॉन विकिरण के बाद, एक्स-रे पैटर्न पर अतिरिक्त धब्बे (फैलाना मैक्सिमा) दिखाई देते हैं। रेडियोधर्मी क्षय भी संरचना में परिवर्तन के साथ जुड़े विशिष्ट एक्स-रे प्रभाव का कारण बनता है, साथ ही यह तथ्य कि अध्ययन के तहत नमूना स्वयं एक्स-रे का स्रोत बन जाता है।