რენტგენის გამოსხივება
უხილავი გამოსხივება, რომელსაც შეუძლია შეაღწიოს, თუმცა სხვადასხვა ხარისხით, ყველა ნივთიერებაში. ეს არის ელექტრომაგნიტური გამოსხივება, რომლის ტალღის სიგრძეა დაახლოებით 10-8 სმ. ხილული სინათლის მსგავსად, რენტგენის სხივები იწვევს ფოტოგრაფიული ფირის გაშავებას. ამ ქონებას დიდი მნიშვნელობა აქვს მედიცინის, მრეწველობისა და სამეცნიერო კვლევებისთვის. რენტგენის გამოსხივება შესწავლილი ობიექტის გავლით და შემდეგ ფილმზე დაცემით, ასახავს მასზე მის შიდა სტრუქტურას. იმის გამო, რომ რენტგენის გამოსხივების შეღწევის ძალა განსხვავებულია სხვადასხვა მასალისთვის, ობიექტის ნაწილები, რომლებიც ნაკლებად გამჭვირვალეა მისთვის, იძლევა უფრო ნათელ უბნებს ფოტოზე, ვიდრე ის, რომლითაც რადიაცია კარგად აღწევს. ამრიგად, ძვლოვანი ქსოვილები ნაკლებად გამჭვირვალეა რენტგენის მიმართ, ვიდრე ქსოვილები, რომლებიც ქმნიან კანს და შინაგან ორგანოებს. ამიტომ, რენტგენოგრამაზე, ძვლები იქნება მითითებული, როგორც მსუბუქი ადგილები და მოტეხილობის ადგილი, რომელიც უფრო გამჭვირვალეა რადიაციისთვის, საკმაოდ მარტივად შეიძლება გამოვლინდეს. რენტგენის გამოსახულება ასევე გამოიყენება სტომატოლოგიაში კარიესის და აბსცესის აღმოსაჩენად კბილების ფესვებში, ასევე ინდუსტრიაში ბზარების აღმოსაჩენად კასტინგებში, პლასტმასებსა და რეზინებში. რენტგენის სხივები გამოიყენება ქიმიაში ნაერთების გასაანალიზებლად და ფიზიკაში კრისტალების სტრუქტურის შესასწავლად. ქიმიურ ნაერთში გამავალი რენტგენის სხივი იწვევს დამახასიათებელ მეორად გამოსხივებას, რომლის სპექტროსკოპიული ანალიზი ქიმიკოსს საშუალებას აძლევს განსაზღვროს ნაერთის შემადგენლობა. კრისტალურ ნივთიერებაზე დაცემისას, რენტგენის სხივი იფანტება კრისტალის ატომებით, რაც იძლევა ლაქების და ზოლების მკაფიო, რეგულარულ ნიმუშს ფოტოგრაფიულ ფირფიტაზე, რაც შესაძლებელს ხდის ბროლის შიდა სტრუქტურის დადგენას. კიბოს მკურნალობისას რენტგენის გამოყენება ემყარება იმ ფაქტს, რომ ის კლავს კიბოს უჯრედებს. თუმცა, მას ასევე შეიძლება ჰქონდეს არასასურველი ეფექტი ნორმალურ უჯრედებზე. ამიტომ, რენტგენის ამ გამოყენებისას განსაკუთრებული სიფრთხილეა საჭირო. რენტგენის გამოსხივება აღმოაჩინა გერმანელმა ფიზიკოსმა ვ.რენტგენმა (1845-1923). მისი სახელი უკვდავია ამ გამოსხივებასთან დაკავშირებული სხვა ფიზიკური ტერმინებით: მაიონებელი გამოსხივების დოზის საერთაშორისო ერთეულს რენტგენი ეწოდება; რენტგენის აპარატით გადაღებულ სურათს რენტგენოგრაფია ეწოდება; რადიოლოგიური მედიცინის სფეროს, რომელიც იყენებს რენტგენის სხივებს დაავადებების დიაგნოსტიკისა და მკურნალობისთვის, ეწოდება რადიოლოგია. რენტგენმა აღმოაჩინა რადიაცია 1895 წელს, როდესაც იყო ფიზიკის პროფესორი ვიურცბურგის უნივერსიტეტში. კათოდური სხივებით ექსპერიმენტების ჩატარებისას (ელექტრონი მიედინება გამონადენი მილებში), მან შენიშნა, რომ ეკრანი, რომელიც მდებარეობს ვაკუუმის მილის მახლობლად, დაფარულია კრისტალური ბარიუმის ციანოპლატინით, კაშკაშა ანათებს, თუმცა თავად მილი დაფარულია შავი მუყაოსგან. რენტგენმა ასევე დაადგინა, რომ მის მიერ აღმოჩენილი უცნობი სხივების შეღწევის ძალა, რომელსაც მან რენტგენი უწოდა, დამოკიდებული იყო შთამნთქმელი მასალის შემადგენლობაზე. მან ასევე გადაიღო საკუთარი ხელის ძვლები კათოდური გამონადენის მილსა და ბარიუმის ციანოპლატინით დაფარულ ეკრანს შორის. რენტგენის აღმოჩენას მოჰყვა სხვა მკვლევარების ექსპერიმენტები, რომლებმაც აღმოაჩინეს მრავალი ახალი თვისება და ამ გამოსხივების გამოყენების შესაძლებლობა. დიდი წვლილი შეიტანეს M. Laue-მ, W. Friedrich-მა და P. Knipping-მა, რომლებმაც 1912 წელს აჩვენეს რენტგენის სხივების დიფრაქცია, როდესაც ის გადის კრისტალში; W. Coolidge, რომელმაც 1913 წელს გამოიგონა მაღალი ვაკუუმური რენტგენის მილი გაცხელებული კათოდით; G. Moseley, რომელმაც 1913 წელს დაადგინა კავშირი გამოსხივების ტალღის სიგრძესა და ელემენტის ატომურ რიცხვს შორის; G. და L. Braggi, რომლებმაც მიიღეს ნობელის პრემია 1915 წელს რენტგენის დიფრაქციული ანალიზის საფუძვლების შემუშავებისთვის.
რენტგენის გამოსხივების მიღება
რენტგენის გამოსხივება წარმოიქმნება, როდესაც ელექტრონები დიდი სიჩქარით მოძრაობენ მატერიასთან ურთიერთქმედებისას. როდესაც ელექტრონები რაიმე ნივთიერების ატომებს ეჯახებიან, ისინი სწრაფად კარგავენ კინეტიკურ ენერგიას. ამ შემთხვევაში, მისი უმეტესი ნაწილი გარდაიქმნება სითბოდ, ხოლო მცირე ნაწილი, ჩვეულებრივ 1%-ზე ნაკლები, გარდაიქმნება რენტგენის ენერგიად. ეს ენერგია გამოიყოფა კვანტების სახით - ნაწილაკები, რომლებსაც ფოტონები ეწოდება, რომლებსაც აქვთ ენერგია, მაგრამ აქვთ ნულოვანი დასვენების მასა. რენტგენის ფოტონები განსხვავდებიან ენერგიით, რაც მათი ტალღის სიგრძის უკუპროპორციულია. რენტგენის სხივების მიღების ჩვეულებრივი მეთოდით მიიღება ტალღის სიგრძის ფართო დიაპაზონი, რომელსაც რენტგენის სპექტრი ეწოდება. სპექტრი შეიცავს გამოხატულ კომპონენტებს, როგორც ნაჩვენებია ნახ. 1. ფართო „კონტინიუმს“ ეწოდება უწყვეტი სპექტრი ან თეთრი გამოსხივება. მასზე განლაგებულ მკვეთრ მწვერვალებს რენტგენის გამოსხივების დამახასიათებელ ხაზებს უწოდებენ. მიუხედავად იმისა, რომ მთელი სპექტრი არის ელექტრონების მატერიასთან შეჯახების შედეგი, მისი ფართო ნაწილისა და ხაზების გამოჩენის მექანიზმები განსხვავებულია. ნივთიერება შედგება ატომების დიდი რაოდენობით, რომელთაგან თითოეულს აქვს ბირთვი, რომელიც გარშემორტყმულია ელექტრონული გარსებით, ხოლო თითოეული ელექტრონი მოცემული ელემენტის ატომის გარსში იკავებს გარკვეულ დისკრეტულ ენერგეტიკულ დონეს. ჩვეულებრივ, ეს ჭურვები, ანუ ენერგიის დონეები, აღინიშნება სიმბოლოებით K, L, M და ა.შ., დაწყებული ბირთვთან ყველაზე ახლოს მდებარე ჭურვიდან. როდესაც საკმარისად მაღალი ენერგიის ინციდენტური ელექტრონი ეჯახება ატომთან შეკრულ ერთ-ერთ ელექტრონს, ის ამ ელექტრონს გარსიდან ამოაგდებს. ცარიელ ადგილს იკავებს სხვა ელექტრონი გარსიდან, რომელიც შეესაბამება უფრო მაღალ ენერგიას. ეს უკანასკნელი გამოყოფს ზედმეტ ენერგიას რენტგენის ფოტონის გამოსხივებით. ვინაიდან გარსის ელექტრონებს აქვთ დისკრეტული ენერგიის მნიშვნელობები, მიღებულ რენტგენის ფოტონებს ასევე აქვთ დისკრეტული სპექტრი. ეს შეესაბამება მკვეთრ მწვერვალებს გარკვეული ტალღის სიგრძისთვის, რომელთა სპეციფიკური მნიშვნელობები დამოკიდებულია სამიზნე ელემენტზე. დამახასიათებელი ხაზები ქმნიან K-, L- და M-სერიებს, იმისდა მიხედვით, თუ რომელი გარსიდან (K, L ან M) ამოიღეს ელექტრონი. რენტგენის სხივების ტალღის სიგრძესა და ატომურ რიცხვს შორის ურთიერთობას ეწოდება მოსელის კანონი (სურ. 2).

თუ ელექტრონი შეეჯახება შედარებით მძიმე ბირთვს, მაშინ ის ანელებს და მისი კინეტიკური ენერგია გამოიყოფა დაახლოებით იგივე ენერგიის რენტგენის ფოტონის სახით. თუ ის გაფრინდება ბირთვის გვერდით, ის დაკარგავს ენერგიის მხოლოდ ნაწილს, ხოლო დანარჩენი გადაეცემა სხვა ატომებს, რომლებიც მის გზაზე მოხვდებიან. ენერგიის დაკარგვის ყოველი აქტი იწვევს გარკვეული ენერგიის მქონე ფოტონის ემისიას. ჩნდება უწყვეტი რენტგენის სპექტრი, რომლის ზედა ზღვარი შეესაბამება უსწრაფესი ელექტრონის ენერგიას. ეს არის უწყვეტი სპექტრის ფორმირების მექანიზმი და მაქსიმალური ენერგია (ან ტალღის მინიმალური სიგრძე), რომელიც აფიქსირებს უწყვეტი სპექტრის საზღვარს, პროპორციულია აჩქარების ძაბვისა, რომელიც განსაზღვრავს ინციდენტის ელექტრონების სიჩქარეს. სპექტრული ხაზები ახასიათებს დაბომბული სამიზნის მასალას, ხოლო უწყვეტი სპექტრი განისაზღვრება ელექტრონული სხივის ენერგიით და პრაქტიკულად არ არის დამოკიდებული სამიზნე მასალაზე. რენტგენის მიღება შესაძლებელია არა მხოლოდ ელექტრონული დაბომბვით, არამედ სამიზნის სხვა წყაროს რენტგენის დასხივებითაც. თუმცა, ამ შემთხვევაში, მოხვედრის სხივის ენერგიის უმეტესი ნაწილი გადადის დამახასიათებელ რენტგენის სპექტრში და მისი ძალიან მცირე ნაწილი ხვდება უწყვეტ სპექტრში. ცხადია, მოხვედრილი რენტგენის სხივი უნდა შეიცავდეს ფოტონებს, რომელთა ენერგიაც საკმარისია დაბომბვის ელემენტის დამახასიათებელი ხაზების აღგზნებისთვის. ენერგიის მაღალი პროცენტი მახასიათებელ სპექტრზე ხდის რენტგენის აგზნების ამ მეთოდს მეცნიერული კვლევისთვის მოხერხებულს.
რენტგენის მილები.ელექტრონების მატერიასთან ურთიერთქმედების შედეგად რენტგენის გამოსხივების მისაღებად საჭიროა ელექტრონების წყარო, მათი მაღალ სიჩქარეებამდე აჩქარების საშუალება და სამიზნე, რომელსაც შეუძლია გაუძლოს ელექტრონების დაბომბვას და წარმოქმნას რენტგენის გამოსხივება. საჭირო ინტენსივობა. მოწყობილობას, რომელსაც აქვს ეს ყველაფერი, ეწოდება რენტგენის მილს. ადრეული მკვლევარები იყენებდნენ "ღრმა ვაკუუმურ" მილებს, როგორიცაა დღევანდელი გამონადენი მილები. მათში ვაკუუმი არც თუ ისე მაღალი იყო. გაზის გამონადენის მილები შეიცავს დიდი რიცხვიგაზი და როდესაც დიდი პოტენციური სხვაობა ვრცელდება მილის ელექტროდებზე, გაზის ატომები გადაიქცევა დადებით და უარყოფით იონებად. პოზიტიური მიიწევს უარყოფითი ელექტროდისკენ (კათოდისკენ) და, მასზე დაცემით, მისგან ელექტრონებს ამოაგდებს, ისინი, თავის მხრივ, მიდიან დადებითი ელექტროდისკენ (ანოდისკენ) და, დაბომბვით, ქმნიან რენტგენის ფოტონების ნაკადს. . კულიჯის მიერ შემუშავებულ თანამედროვე რენტგენის მილში (ნახ. 3), ელექტრონების წყარო არის ვოლფრამის კათოდი, რომელიც გაცხელებულია მაღალ ტემპერატურაზე. ანოდს (ან ანტიკათოდს) და კათოდს შორის მაღალი პოტენციური სხვაობით ელექტრონები აჩქარებულია მაღალ სიჩქარემდე. ვინაიდან ელექტრონები ანოდამდე უნდა მიაღწიონ ატომებთან შეჯახების გარეშე, საჭიროა ძალიან მაღალი ვაკუუმი, რისთვისაც მილი კარგად უნდა იყოს ევაკუირებული. ეს ასევე ამცირებს დარჩენილი გაზის ატომების იონიზაციის ალბათობას და მათთან დაკავშირებულ გვერდით დენებს.

ელექტრონები ფოკუსირებულია ანოდზე კათოდის მიმდებარე სპეციალური ფორმის ელექტროდის საშუალებით. ამ ელექტროდს ფოკუსირების ელექტროდს უწოდებენ და კათოდთან ერთად ქმნის მილის „ელექტრონულ პროჟექტორს“. ანოდი, რომელიც ექვემდებარება ელექტრონულ დაბომბვას, უნდა იყოს დამზადებული ცეცხლგამძლე მასალისგან, რადგან დაბომბვის ელექტრონების კინეტიკური ენერგიის უმეტესი ნაწილი გარდაიქმნება სითბოდ. გარდა ამისა, სასურველია, რომ ანოდი იყოს მაღალი ატომური ნომრის მასალისგან, ვინაიდან რენტგენის გამოსავალი იზრდება ატომური რიცხვის მატებასთან ერთად. ანოდის მასალად ყველაზე ხშირად ირჩევა ვოლფრამი, რომლის ატომური ნომერია 74. რენტგენის მილების დიზაინი შეიძლება განსხვავდებოდეს გამოყენების პირობებისა და მოთხოვნების მიხედვით.
რენტგენის გამოვლენა
რენტგენის გამოვლენის ყველა მეთოდი ეფუძნება მათ ურთიერთქმედებას მატერიასთან. დეტექტორები შეიძლება იყოს ორი ტიპის: ისინი, რომლებიც იძლევიან სურათს და ის, ვინც არ იძლევა. პირველი მოიცავს რენტგენის ფლუოროგრაფიისა და ფლუოროსკოპიის მოწყობილობებს, რომლებშიც რენტგენის სხივი გადის შესასწავლ ობიექტში და გადაცემული გამოსხივება შედის ლუმინესცენტურ ეკრანზე ან ფილმში. სურათი ჩნდება იმის გამო, რომ შესწავლილი ობიექტის სხვადასხვა ნაწილი სხვადასხვა გზით შთანთქავს გამოსხივებას - ნივთიერების სისქეზე და მის შემადგენლობაზე. ლუმინესცენტური ეკრანის მქონე დეტექტორებში რენტგენის ენერგია გარდაიქმნება უშუალოდ დაკვირვებად გამოსახულებად, ხოლო რენტგენოგრაფიაში ის აღირიცხება მგრძნობიარე ემულსიაზე და მისი დაკვირვება შესაძლებელია მხოლოდ ფილმის შექმნის შემდეგ. მეორე ტიპის დეტექტორები მოიცავს მრავალფეროვან მოწყობილობებს, რომლებშიც რენტგენის ენერგია გარდაიქმნება ელექტრულ სიგნალებად, რომლებიც ახასიათებენ გამოსხივების შედარებით ინტენსივობას. ეს მოიცავს იონიზაციის კამერებს, გეიგერის მრიცხველს, პროპორციულ მრიცხველს, სცინტილაციის მრიცხველს და კადმიუმის სულფიდსა და სელენიდზე დაფუძნებულ სპეციალურ დეტექტორებს. ამჟამად, სკინტილაციის მრიცხველები შეიძლება ჩაითვალოს ყველაზე ეფექტურ დეტექტორებად, რომლებიც კარგად მუშაობენ ენერგიის ფართო დიაპაზონში.
იხილეთ ასევენაწილაკების დეტექტორები. დეტექტორი შეირჩევა პრობლემის პირობების გათვალისწინებით. მაგალითად, თუ საჭიროა დიფრაქციული რენტგენის გამოსხივების ინტენსივობის ზუსტად გაზომვა, მაშინ გამოიყენება მრიცხველები, რომლებიც საშუალებას იძლევა გაზომვები გაკეთდეს პროცენტის ფრაქციების სიზუსტით. თუ საჭიროა ბევრი დიფრაქციული სხივის აღრიცხვა, მაშინ სასურველია რენტგენის ფირის გამოყენება, თუმცა ამ შემთხვევაში ინტენსივობის იგივე სიზუსტით დადგენა შეუძლებელია.
რენტგენი და გამა დეფექტოსკოპია
რენტგენის სხივების ერთ-ერთი ყველაზე გავრცელებული გამოყენება ინდუსტრიაში არის მასალის ხარისხის კონტროლი და ხარვეზის გამოვლენა. რენტგენის მეთოდი არ არის დესტრუქციული, ამიტომ შესამოწმებელი მასალა, თუ აღმოჩნდა, რომ აკმაყოფილებს საჭირო მოთხოვნებს, შეიძლება გამოყენებულ იქნას დანიშნულებისამებრ. რენტგენის და გამა ხარვეზის გამოვლენა ეფუძნება რენტგენის სხივების შეღწევადობას და მასალებში მისი შთანთქმის მახასიათებლებს. შეღწევადობის სიმძლავრე განისაზღვრება რენტგენის ფოტონების ენერგიით, რაც დამოკიდებულია რენტგენის მილში აჩქარებულ ძაბვაზე. ამიტომ, სქელი ნიმუშები და მძიმე მეტალების ნიმუშები, როგორიცაა ოქრო და ურანი, მათი შესწავლისთვის საჭიროებს რენტგენის წყაროს უფრო მაღალი ძაბვით, ხოლო თხელი ნიმუშებისთვის საკმარისია დაბალი ძაბვის წყარო. ძალიან დიდი ჩამოსხმის და დიდი ნაგლინი პროდუქტების გამა-გამოსხივების ხარვეზის აღმოსაჩენად გამოიყენება ბეტატრონები და ხაზოვანი ამაჩქარებლები, რომლებიც აჩქარებენ ნაწილაკებს 25 მევ და მეტ ენერგიამდე. რენტგენის სხივების შეწოვა მასალაში დამოკიდებულია შთანთქმის d სისქეზე და შთანთქმის კოეფიციენტზე m და განისაზღვრება I = I0e-md ფორმულით, სადაც I არის შთამნთქმელი გამოსხივების ინტენსივობა, I0 არის დაცემის გამოსხივების ინტენსივობა და e = 2.718 არის ბუნებრივი ლოგარითმების საფუძველი. მოცემული მასალისთვის, რენტგენის სხივების მოცემულ ტალღის სიგრძეზე (ან ენერგიაზე), შთანთქმის კოეფიციენტი არის მუდმივი. მაგრამ რენტგენის წყაროს გამოსხივება არ არის მონოქრომატული, მაგრამ შეიცავს ტალღის სიგრძის ფართო სპექტრს, რის შედეგადაც შთანთქმა შთანთქმის იმავე სისქეზე დამოკიდებულია გამოსხივების ტალღის სიგრძეზე (სიხშირეზე). რენტგენის გამოსხივება ფართოდ გამოიყენება ყველა ინდუსტრიაში, რომელიც დაკავშირებულია ლითონების წნევით დამუშავებასთან. იგი ასევე გამოიყენება საარტილერიო ლულების, საკვები პროდუქტების, პლასტმასის შესამოწმებლად, ელექტრონულ ინჟინერიაში რთული მოწყობილობებისა და სისტემების შესამოწმებლად. (ნეიტრონოგრაფია, რომელიც რენტგენის ნაცვლად ნეიტრონოგრაფიას იყენებს, მსგავსი მიზნებისათვის გამოიყენება). X- სხივები ასევე გამოიყენება სხვა მიზნებისათვის, როგორიცაა ასწავლის ფერწერა, რათა დადგინდეს მათი ნამდვილობის განსაზღვრა ან საღებავის დამატებითი ფენების გამოვლენა ძირითადი ფენის თავზე .
რენტგენის დიფრაქცია
რენტგენის დიფრაქცია გვაწვდის მნიშვნელოვან ინფორმაციას მყარ სხეულებზე — მათ ატომურ სტრუქტურასა და კრისტალურ ფორმაზე — აგრეთვე სითხეების, ამორფული სხეულებისა და დიდი მოლეკულების შესახებ. დიფრაქციული მეთოდი ასევე გამოიყენება ატომთაშორისი მანძილების ზუსტი (10-5-ზე ნაკლები ცდომილების მქონე) დასადგენად, დაძაბულობისა და დეფექტების გამოსავლენად და ერთკრისტალების ორიენტაციის დასადგენად. დიფრაქციულ ნიმუშს შეუძლია უცნობი მასალების იდენტიფიცირება, ასევე ნიმუშში მინარევების არსებობის დადგენა და მათი დადგენა. რენტგენის დიფრაქციული მეთოდის მნიშვნელობა თანამედროვე ფიზიკის პროგრესისთვის ძნელად შეიძლება გადაჭარბებული იყოს, რადგან მატერიის თვისებების თანამედროვე გაგება საბოლოოდ ეფუძნება მონაცემებს ატომების განლაგების შესახებ სხვადასხვა ქიმიურ ნაერთებში, ობლიგაციების ბუნებაზე. მათ შორის და სტრუქტურულ დეფექტებზე. ამ ინფორმაციის მიღების მთავარი ინსტრუმენტია რენტგენის დიფრაქციული მეთოდი. რენტგენის დიფრაქციული კრისტალოგრაფია აუცილებელია რთული დიდი მოლეკულების სტრუქტურების დასადგენად, როგორიცაა დეზოქსირიბონუკლეინის მჟავა (დნმ), ცოცხალი ორგანიზმების გენეტიკური მასალა. რენტგენის სხივების აღმოჩენისთანავე, სამეცნიერო და სამედიცინო ინტერესი კონცენტრირებული იყო როგორც ამ გამოსხივების სხეულებში შეღწევის უნარზე, ასევე მის ბუნებაზე. ნახვრეტებსა და დიფრაქციულ ბადეებზე რენტგენის სხივების დიფრაქციის ცდებმა აჩვენა, რომ ის მიეკუთვნება ელექტრომაგნიტურ გამოსხივებას და აქვს ტალღის სიგრძე 10-8-10-9 სმ რიგით. ჯერ კიდევ ადრე მეცნიერები, კერძოდ, ბარლოუ, გამოიცნეს, რომ ბუნებრივი კრისტალების რეგულარული და სიმეტრიული ფორმა განპირობებულია ატომების მოწესრიგებული განლაგებით, რომლებიც ქმნიან კრისტალს. ზოგიერთ შემთხვევაში, ბარლოუს შეეძლო ბროლის სტრუქტურის სწორად პროგნოზირება. ნაწინასწარმეტყველები ატომთაშორისი მანძილების მნიშვნელობა იყო 10-8 სმ. ის ფაქტი, რომ ატომთაშორისი მანძილი რენტგენის ტალღის სიგრძის რიგის აღმოჩნდა, პრინციპში შესაძლებელი გახდა მათი დიფრაქციის დაკვირვება. შედეგი იყო ფიზიკის ისტორიაში ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი ექსპერიმენტის იდეა. მ.ლაუემ მოაწყო ამ იდეის ექსპერიმენტული ტესტი, რომელიც ჩაატარეს მისმა კოლეგებმა ვ.ფრიდრიხმა და პ.კნიპინგმა. 1912 წელს სამმა მათგანმა გამოაქვეყნა ნაშრომი რენტგენის დიფრაქციის შედეგებზე. რენტგენის დიფრაქციის პრინციპები. რენტგენის დიფრაქციის ფენომენის გასაგებად, თანმიმდევრულად უნდა გავითვალისწინოთ: პირველ რიგში, რენტგენის სხივების სპექტრი, მეორეც, ბროლის სტრუქტურის ბუნება და, მესამე, თავად დიფრაქციის ფენომენი. როგორც ზემოთ აღინიშნა, დამახასიათებელი რენტგენის გამოსხივება შედგება მაღალი ხარისხის მონოქრომატულობის სპექტრული ხაზების სერიისგან, რომელიც განისაზღვრება ანოდის მასალით. ფილტრების დახმარებით შეგიძლიათ აირჩიოთ მათგან ყველაზე ინტენსიური. ამიტომ, ანოდის მასალის სათანადო არჩევით, შესაძლებელია მივიღოთ თითქმის მონოქრომატული გამოსხივების წყარო ძალიან ზუსტად განსაზღვრული ტალღის სიგრძით. დამახასიათებელი გამოსხივების ტალღის სიგრძე ჩვეულებრივ მერყეობს 2,285-დან ქრომისთვის 0,558-მდე ვერცხლისთვის (სხვადასხვა ელემენტების მნიშვნელობები ცნობილია ექვსი მნიშვნელოვანი ფიგურისთვის). დამახასიათებელი სპექტრი ზედმიწევნით დგას გაცილებით დაბალი ინტენსივობის უწყვეტ „თეთრ“ სპექტრზე, ანოდში ინციდენტის ელექტრონების შენელების გამო. ამრიგად, თითოეული ანოდიდან შეიძლება მივიღოთ ორი სახის გამოსხივება: დამახასიათებელი და bremsstrahlung, რომელთაგან თითოეული თავისებურად მნიშვნელოვან როლს ასრულებს. კრისტალურ სტრუქტურაში ატომები განლაგებულია რეგულარული ინტერვალებით, ქმნიან იდენტური უჯრედების თანმიმდევრობას - სივრცულ გისოსს. ზოგიერთი გისოსი (მაგალითად, ჩვეულებრივი ლითონებისთვის) საკმაოდ მარტივია, ზოგი კი (მაგალითად, ცილის მოლეკულებისთვის) საკმაოდ რთული. კრისტალური სტრუქტურა ხასიათდება შემდეგით: თუ ერთი უჯრედის რომელიმე მოცემული წერტილიდან მეზობელი უჯრედის შესაბამის წერტილში გადაინაცვლებს, მაშინ ზუსტად იგივე ატომური გარემო იქნება ნაპოვნი. და თუ რომელიმე ატომი მდებარეობს ერთი უჯრედის ამა თუ იმ წერტილში, მაშინ იგივე ატომი განლაგდება ნებისმიერი მეზობელი უჯრედის ეკვივალენტურ წერტილში. ეს პრინციპი მკაცრად მოქმედებს სრულყოფილი, იდეალურად მოწესრიგებული კრისტალისთვის. თუმცა, ბევრი კრისტალები (მაგალითად, მეტალის მყარი ხსნარები) გარკვეულწილად მოუწესრიგებელია; კრისტალოგრაფიულად ექვივალენტური ადგილები შეიძლება დაიკავოს სხვადასხვა ატომმა. ამ შემთხვევებში განისაზღვრება არა თითოეული ატომის პოზიცია, არამედ მხოლოდ ატომის პოზიცია "სტატისტიკურად საშუალოდ" ნაწილაკების (ან უჯრედების) დიდი რაოდენობით. დიფრაქციის ფენომენი განხილულია სტატიაში OPTICS და მკითხველს შეუძლია მიმართოს ამ სტატიას სანამ გადაიდო. იქ ნაჩვენებია, რომ თუ ტალღები (მაგალითად, ხმა, სინათლე, რენტგენის სხივები) გადის პატარა ჭრილში ან ხვრელში, მაშინ ეს უკანასკნელი შეიძლება ჩაითვალოს ტალღების მეორად წყაროდ, ხოლო ჭრილის ან ხვრელის გამოსახულება შედგება. მონაცვლეობით მსუბუქი და მუქი ზოლები. გარდა ამისა, თუ არსებობს ხვრელების ან სლოტების პერიოდული სტრუქტურა, მაშინ სხვადასხვა ხვრელიდან გამომავალი სხივების გამაძლიერებელი და დამამცირებელი ჩარევის შედეგად წარმოიქმნება მკაფიო დიფრაქციული ნიმუში. რენტგენის დიფრაქცია არის კოლექტიური გაფანტვის ფენომენი, რომელშიც ხვრელების და გაფანტვის ცენტრების როლს ასრულებენ ბროლის სტრუქტურის პერიოდულად განლაგებული ატომები. მათი გამოსახულების ურთიერთგაძლიერება გარკვეული კუთხით იძლევა დიფრაქციულ ნიმუშს, როგორიც იქნება სინათლის დიფრაქციის შედეგად სამგანზომილებიანი დიფრაქციული ბადეზე. გაფანტვა ხდება კრისტალში მყოფი რენტგენის გამოსხივების ელექტრონებთან ურთიერთქმედების გამო. იმის გამო, რომ რენტგენის გამოსხივების ტალღის სიგრძე იგივეა, რაც ატომის ზომები, გაფანტული რენტგენის გამოსხივების ტალღის სიგრძე იგივეა, რაც ინციდენტის დროს. ეს პროცესი არის ელექტრონების იძულებითი რხევების შედეგი ინციდენტური რენტგენის სხივების მოქმედებით. ახლა განვიხილოთ ატომი შეკრული ელექტრონების ღრუბლით (ბირთვის გარშემო), რომელზეც რენტგენის სხივები ეცემა. ელექტრონები ყველა მიმართულებით ერთდროულად ფანტავს ინციდენტს და ასხივებენ იმავე ტალღის სიგრძის საკუთარ რენტგენის გამოსხივებას, თუმცა განსხვავებული ინტენსივობის. გაფანტული გამოსხივების ინტენსივობა დაკავშირებულია ელემენტის ატომურ რიცხვთან, ვინაიდან ატომური რიცხვი უდრის ორბიტალური ელექტრონების რაოდენობას, რომლებსაც შეუძლიათ მონაწილეობა მიიღონ გაფანტვაში. (ინტენსივობის ეს დამოკიდებულება გაფანტული ელემენტის ატომურ რიცხვზე და იმ მიმართულებაზე, რომლითაც ინტენსივობა იზომება, ახასიათებს ატომური გაფანტვის ფაქტორი, რომელიც უაღრესად მნიშვნელოვან როლს ასრულებს კრისტალების სტრუქტურის ანალიზში.) მოდით. აირჩიეთ კრისტალური სტრუქტურაში ატომების ხაზოვანი ჯაჭვი, რომელიც მდებარეობს ერთმანეთისგან იმავე მანძილზე და განიხილეთ მათი დიფრაქციის ნიმუში. უკვე აღინიშნა, რომ რენტგენის სპექტრი შედგება უწყვეტი ნაწილისგან („კონტინიუმი“) და ანოდის მასალის დამახასიათებელი ელემენტისთვის დამახასიათებელი უფრო ინტენსიური ხაზებისგან. ვთქვათ, გავფილტრეთ უწყვეტი სპექტრი და მივიღეთ თითქმის მონოქრომატული რენტგენის სხივი, რომელიც მიმართულია ატომების ხაზოვან ჯაჭვზე. გამაძლიერებელი პირობა (გამაძლიერებელი ჩარევა) დაკმაყოფილებულია, თუ მეზობელი ატომების მიერ მიმოფანტული ტალღების ბილიკებს შორის სხვაობა ტალღის სიგრძის ჯერადია. თუ სხივი ემთხვევა a0 კუთხით ატომების ხაზს, რომლებიც გამოყოფილია a ინტერვალებით (პერიოდი), მაშინ დიფრაქციული კუთხისთვის a გამაძლიერებლის შესაბამისი ბილიკის სხვაობა დაიწერება როგორც a(cos a - cosa0) = hl, სადაც l არის ტალღის სიგრძე და h არის მთელი რიცხვი (ნახ. 4 და 5).

სამგანზომილებიან კრისტალზე ამ მიდგომის გასავრცელებლად საჭიროა მხოლოდ ატომების რიგების არჩევა კრისტალში ორი სხვა მიმართულებით და ამგვარად მიღებული სამი განტოლების ამოხსნა სამი კრისტალური ღერძისთვის a, b და c პერიოდებით. დანარჩენი ორი განტოლება არის

ეს არის ლაუს სამი ფუნდამენტური განტოლება რენტგენის დიფრაქციისთვის, h, k და c რიცხვები დიფრაქციის სიბრტყისთვის მილერის ინდექსებია.
იხილეთ ასევეკრისტალები და კრისტალოგრაფია. ლაუს ნებისმიერი განტოლების გათვალისწინებით, მაგალითად პირველი, შეიძლება შეამჩნიოთ, რომ რადგან a, a0, l არის მუდმივები და h = 0, 1, 2, ..., მისი ამონახსნი შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც კონუსების სიმრავლე. საერთო ღერძი a (ნახ. 5). იგივე ეხება b და c მიმართულებებს. სამგანზომილებიანი გაფანტვის (დიფრაქციის) ზოგად შემთხვევაში ლაუს სამ განტოლებას უნდა ჰქონდეს საერთო ამონახსნი, ე.ი. თითოეულ ღერძზე განთავსებული სამი დიფრაქციული კონუსი უნდა იკვეთებოდეს; გადაკვეთის საერთო ხაზი ნაჩვენებია ნახ. 6. განტოლებათა ერთობლივი ამოხსნა მივყავართ ბრაგ-ვულფის კანონმდე:

l = 2(d/n)sinq, სადაც d არის სიბრტყეებს შორის მანძილი h, k და c ინდექსებით (პერიოდი), n = 1, 2, ... არის მთელი რიცხვები (დიფრაქციული რიგი), ხოლო q არის კუთხე. ჩამოყალიბებული ბროლის იმ სიბრტყესთან, რომელშიც ხდება დიფრაქცია, შემხვედრი სხივით (ასევე დიფრაქციით). ბრეგის - ვოლფის კანონის განტოლების გაანალიზებით მონოქრომატული რენტგენის სხივის გზაზე მდებარე ერთი კრისტალისთვის, შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ დიფრაქციის დაკვირვება ადვილი არ არის, რადგან l და q ფიქსირდება, და sinq დიფრაქციული ანალიზის მეთოდები
ლაუს მეთოდი.ლაუს მეთოდი იყენებს რენტგენის სხივების უწყვეტ „თეთრ“ სპექტრს, რომელიც მიმართულია სტაციონარული ერთკრისტალზე. d პერიოდის კონკრეტული მნიშვნელობისთვის, ბრაგ-ვულფის მდგომარეობის შესაბამისი ტალღის სიგრძე ავტომატურად შეირჩევა მთელი სპექტრიდან. ამ გზით მიღებული ლაუს ნიმუშები შესაძლებელს ხდის განვსაჯოთ დიფრაქციული სხივების მიმართულებაზე და, შესაბამისად, ბროლის სიბრტყეების ორიენტაციაზე, რაც ასევე შესაძლებელს ხდის მნიშვნელოვანი დასკვნების გამოტანას ბროლის სიმეტრიის, ორიენტაციისა და არსებობის შესახებ. მასში არსებული დეფექტების. თუმცა ამ შემთხვევაში ინფორმაცია სივრცითი პერიოდის შესახებ d იკარგება. ნახ. 7 გვიჩვენებს Lauegram-ის მაგალითს. რენტგენის ფილმი განლაგებული იყო ბროლის საპირისპირო მხარეს, რომელზედაც რენტგენის სხივი მოხვდა წყაროდან.

Debye-Scherrer მეთოდი (პოლიკრისტალური ნიმუშებისთვის).წინა მეთოდისგან განსხვავებით, აქ გამოიყენება მონოქრომატული გამოსხივება (l = const), ხოლო q კუთხე ცვალებადია. ეს მიიღწევა პოლიკრისტალური ნიმუშის გამოყენებით, რომელიც შედგება შემთხვევითი ორიენტაციის მრავალი მცირე კრისტალიტისაგან, რომელთა შორის არის ისეთებიც, რომლებიც აკმაყოფილებენ ბრაგ-ვულფის მდგომარეობას. დიფრაქციული სხივები ქმნიან კონუსებს, რომელთა ღერძი მიმართულია რენტგენის სხივის გასწვრივ. გამოსახულების მიზნით, რენტგენის ფირის ვიწრო ზოლი ჩვეულებრივ გამოიყენება ცილინდრულ კასეტაში და რენტგენის სხივები ვრცელდება დიამეტრის გასწვრივ ფილმის ხვრელების მეშვეობით. ამ გზით მიღებული დებიეგრამა (სურ. 8) შეიცავს ზუსტ ინფორმაციას d პერიოდის შესახებ, ე.ი. ბროლის სტრუქტურის შესახებ, მაგრამ არ იძლევა ინფორმაციას, რომელსაც Lauegram შეიცავს. ამიტომ ორივე მეთოდი ავსებს ერთმანეთს. განვიხილოთ დებაი-შერერის მეთოდის რამდენიმე გამოყენება.

ქიმიური ელემენტების და ნაერთების იდენტიფიცირება. დებიეგრამიდან განსაზღვრული q კუთხიდან შეიძლება გამოვთვალოთ მოცემული ელემენტის ან ნაერთის მახასიათებელი პლანთაშორისი მანძილი d. ამჟამად შედგენილია d მნიშვნელობების მრავალი ცხრილი, რაც შესაძლებელს ხდის არა მხოლოდ ერთი ან სხვა ქიმიური ელემენტის ან ნაერთის იდენტიფიცირებას, არამედ ერთი და იმავე ნივთიერების სხვადასხვა ფაზურ მდგომარეობას, რაც ყოველთვის არ იძლევა ქიმიურ ანალიზს. ასევე შესაძლებელია მეორე კომპონენტის შემცველობის დადგენა შემცვლელ შენადნობებში მაღალი სიზუსტით d პერიოდის კონცენტრაციაზე დამოკიდებულებიდან.
სტრესის ანალიზი.კრისტალებში სხვადასხვა მიმართულების პლანთაშორის მანძილების გაზომილი სხვაობიდან გამომდინარე, მასალის დრეკადობის მოდულის ცოდნით, შესაძლებელია მასში მცირე სტრესების გამოთვლა მაღალი სიზუსტით.
შეღავათიანი ორიენტაციის კვლევები კრისტალებში.თუ პოლიკრისტალურ ნიმუშში პატარა კრისტალიტები არ არის სრულიად შემთხვევით ორიენტირებული, მაშინ დებიგრამაზე რგოლები განსხვავებული ინტენსივობის იქნება. გამოხატული სასურველი ორიენტაციის თანდასწრებით, ინტენსივობის მაქსიმუმები კონცენტრირებულია გამოსახულების ცალკეულ ლაქებში, რაც ხდება სურათის მსგავსი ერთი კრისტალისთვის. მაგალითად, ღრმა ცივი გლინვის დროს ლითონის ფურცელი იძენს ტექსტურას - კრისტალიტების გამოხატულ ორიენტაციას. დებაიგრამის მიხედვით, შეიძლება ვიმსჯელოთ მასალის ცივი მუშაობის ბუნებაზე.
მარცვლის ზომის შესწავლა.თუ პოლიკრისტალის მარცვლის ზომა 10-3 სმ-ზე მეტია, მაშინ Debyegram-ზე ხაზები შედგება ცალკეული ლაქებისგან, რადგან ამ შემთხვევაში კრისტალების რაოდენობა არ არის საკმარისი იმისათვის, რომ დაფაროს კუთხეების მნიშვნელობების მთელი დიაპაზონი. ქ. თუ კრისტალიტის ზომა 10-5 სმ-ზე ნაკლებია, მაშინ დიფრაქციული ხაზები უფრო ფართო ხდება. მათი სიგანე უკუპროპორციულია კრისტალების ზომისა. გაფართოება ხდება იმავე მიზეზით, რომ ჭრილების რაოდენობის შემცირება ამცირებს დიფრაქციული ბადეების გარჩევადობას. რენტგენის გამოსხივება შესაძლებელს ხდის მარცვლის ზომის განსაზღვრას 10-7-10-6 სმ დიაპაზონში.
მეთოდები ერთკრისტალებისთვის.იმისათვის, რომ ბროლის მიერ დიფრაქციამ უზრუნველყოს ინფორმაცია არა მხოლოდ სივრცითი პერიოდის შესახებ, არამედ დიფრაქციული სიბრტყეების თითოეული ნაკრების ორიენტაციის შესახებ, გამოიყენება მბრუნავი ერთკრისტალის მეთოდები. კრისტალზე მონოქრომატული რენტგენის სხივი ეცემა. კრისტალი ბრუნავს მთავარი ღერძის გარშემო, რისთვისაც დაკმაყოფილებულია ლაუს განტოლებები. ამ შემთხვევაში, კუთხე q, რომელიც შედის ბრაგ-ვულფის ფორმულაში, იცვლება. დიფრაქციის მაქსიმუმები განლაგებულია ლაუს დიფრაქციული კონუსების გადაკვეთაზე ფილმის ცილინდრულ ზედაპირთან (ნახ. 9). შედეგი არის დიფრაქციული ნიმუში, რომელიც ნაჩვენებია ნახ. 10. თუმცა გართულებები შესაძლებელია სხვადასხვა დიფრაქციული რიგის ერთ წერტილში გადაფარვის გამო. მეთოდი შეიძლება მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდეს, თუ ბროლის ბრუნვის პარალელურად, ფილმი ასევე გადაადგილდება გარკვეული გზით.

სითხეებისა და აირების შესწავლა.ცნობილია, რომ სითხეებს, აირებს და ამორფულ სხეულებს არ აქვთ სწორი კრისტალური სტრუქტურა. მაგრამ აქაც მოლეკულებში ატომებს შორის არის ქიმიური ბმა, რის გამოც მათ შორის მანძილი თითქმის მუდმივი რჩება, თუმცა თავად მოლეკულები შემთხვევით არიან ორიენტირებული სივრცეში. ასეთი მასალები ასევე იძლევა დიფრაქციულ ნიმუშს შედარებით მცირე რაოდენობის ნაცხის მაქსიმუმებით. ასეთი სურათის თანამედროვე მეთოდებით დამუშავება შესაძლებელს ხდის ინფორმაციის მოპოვებას თუნდაც ასეთი არაკრისტალური მასალების სტრუქტურის შესახებ.
სპექტროქიმიური რენტგენის ანალიზი
რენტგენის სხივების აღმოჩენიდან რამდენიმე წლის შემდეგ ჩ.ბარკლამ (1877-1944) აღმოაჩინა, რომ როდესაც ნივთიერებაზე მოქმედებს მაღალი ენერგიის რენტგენის ნაკადი, წარმოიქმნება მეორადი ფლუორესცენტური რენტგენის გამოსხივება, რაც დამახასიათებელია ელემენტისთვის. შესწავლის ქვეშ. ცოტა ხნის შემდეგ გ. მოსელიმ თავისი ექსპერიმენტების სერიაში გაზომა ძირითადი დამახასიათებელი რენტგენის გამოსხივების ტალღის სიგრძე, რომელიც მიღებული იყო სხვადასხვა ელემენტების ელექტრონული დაბომბვით და დაასკვნა ტალღის სიგრძესა და ატომურ რიცხვს შორის. ამ ექსპერიმენტებმა და ბრაგის რენტგენის სპექტრომეტრის გამოგონებამ საფუძველი ჩაუყარა სპექტროქიმიურ რენტგენის ანალიზს. დაუყოვნებლივ იქნა აღიარებული რენტგენის სხივების შესაძლებლობა ქიმიური ანალიზისთვის. ფოტოგრაფიულ ფირფიტაზე რეგისტრაციით შეიქმნა სპექტროგრაფი, რომელშიც შესწავლილი ნიმუში ემსახურებოდა რენტგენის მილის ანოდს. სამწუხაროდ, ეს ტექნიკა ძალიან შრომატევადი აღმოჩნდა და ამიტომ გამოიყენებოდა მხოლოდ მაშინ, როდესაც ქიმიური ანალიზის ჩვეულებრივი მეთოდები გამოუყენებელი იყო. ანალიტიკური რენტგენის სპექტროსკოპიის სფეროში ინოვაციური კვლევის გამორჩეული მაგალითი იყო 1923 წელს გ. ჰევესის და დ. კოსტერის მიერ ახალი ელემენტის, ჰაფნიუმის აღმოჩენა. მეორე მსოფლიო ომის დროს რენტგენოგრაფიის მაღალი სიმძლავრის რენტგენის მილების და რადიოქიმიური გაზომვისთვის მგრძნობიარე დეტექტორების შემუშავებამ დიდწილად შეუწყო ხელი რენტგენის სპექტროგრაფიის სწრაფ ზრდას მომდევნო წლებში. ეს მეთოდი ფართოდ გავრცელდა ანალიზის სიჩქარის, მოხერხებულობის, არადესტრუქციული ხასიათისა და სრული ან ნაწილობრივი ავტომატიზაციის შესაძლებლობის გამო. იგი გამოიყენება ყველა ელემენტის რაოდენობრივი და ხარისხობრივი ანალიზის ამოცანებში, რომელთა ატომური რიცხვი 11-ზე მეტია (ნატრიუმი). და მიუხედავად იმისა, რომ რენტგენის სპექტროქიმიური ანალიზი ჩვეულებრივ გამოიყენება ნიმუშში კრიტიკული კომპონენტების დასადგენად (0,1-100%), ზოგიერთ შემთხვევაში ის შესაფერისია 0,005% და უფრო დაბალი კონცენტრაციისთვის.
რენტგენის სპექტრომეტრი.თანამედროვე რენტგენის სპექტრომეტრი შედგება სამი ძირითადი სისტემისგან (ნახ. 11): აგზნების სისტემები, ე.ი. რენტგენის მილი ვოლფრამის ან სხვა ცეცხლგამძლე მასალისგან დამზადებული ანოდით და ელექტრომომარაგებით; ანალიზის სისტემები, ე.ი. ანალიზატორის კრისტალი ორი მრავალნაპრალი კოლიმატორით, ასევე სპექტროგონიომეტრი წვრილი რეგულირებისთვის; და სარეგისტრაციო სისტემები გეიგერის ან პროპორციული ან სცინტილაციური მრიცხველით, აგრეთვე გამასწორებელი, გამაძლიერებელი, მრიცხველი და დიაგრამის ჩამწერი ან სხვა ჩამწერი მოწყობილობა.

რენტგენის ფლუორესცენტური ანალიზი.გაანალიზებული ნიმუში მდებარეობს ამაღელვებელი რენტგენის ბილიკზე. შესამოწმებელი ნიმუშის რეგიონი ჩვეულებრივ იზოლირებულია ნიღბით სასურველი დიამეტრის ნახვრეტით და გამოსხივება გადის კოლიმატორში, რომელიც ქმნის პარალელურ სხივს. ანალიზატორის კრისტალის უკან ნაპრალი კოლიმატორი ასხივებს დეტექტორისთვის დიფრაქციულ გამოსხივებას. როგორც წესი, მაქსიმალური კუთხე q შემოიფარგლება 80-85°-ით, ასე რომ მხოლოდ რენტგენის სხივებს, რომელთა ტალღის სიგრძე l დაკავშირებულია d პლანთაშორის მანძილზე l უტოლობით, შეუძლია დიფრაქციული იყოს ანალიზატორის კრისტალზე. რენტგენის მიკროანალიზი.ბრტყელი ანალიზატორის კრისტალური სპექტრომეტრი, რომელიც ზემოთ აღწერილია, შეიძლება ადაპტირებული იყოს მიკროანალიზისთვის. ეს მიიღწევა პირველადი რენტგენის სხივის ან ნიმუშის მიერ გამოსხივებული მეორადი სხივის შეკუმშვით. თუმცა, ნიმუშის ეფექტური ზომის შემცირება ან გამოსხივების დიაფრაგმა იწვევს ჩაწერილი დიფრაქციული გამოსხივების ინტენსივობის შემცირებას. ამ მეთოდის გაუმჯობესება შეიძლება მიღწეული იყოს მრუდი კრისტალური სპექტრომეტრის გამოყენებით, რაც შესაძლებელს ხდის დაარეგისტრიროს განსხვავებული გამოსხივების კონუსი და არა მხოლოდ კოლიმატორის ღერძის პარალელურად გამოსხივება. ასეთი სპექტრომეტრით 25 მკმ-ზე მცირე ნაწილაკების იდენტიფიცირება შესაძლებელია. გაანალიზებული ნიმუშის ზომის კიდევ უფრო დიდი შემცირება მიიღწევა რ. კასტენის მიერ გამოგონილ რენტგენის ელექტრონული ზონდის მიკროანალიზატორში. აქ, ნიმუშის დამახასიათებელი რენტგენის გამოსხივება აღგზნებულია უაღრესად ფოკუსირებული ელექტრონული სხივით, რომელიც შემდეგ ანალიზდება მოხრილი ბროლის სპექტრომეტრით. ასეთი მოწყობილობის გამოყენებით შესაძლებელია 10-14 გ რიგის ნივთიერების რაოდენობის აღმოჩენა 1 მკმ დიამეტრის ნიმუშში. ასევე შემუშავებულია ინსტალაციები ნიმუშის ელექტრონული სხივის სკანირებით, რომელთა დახმარებით შესაძლებელია მივიღოთ განაწილების ორგანზომილებიანი ნიმუში იმ ელემენტის ნიმუშზე, რომლის დამახასიათებელი გამოსხივება მორგებულია სპექტრომეტრზე.
სამედიცინო რენტგენის დიაგნოსტიკა
რენტგენის ტექნოლოგიის განვითარებამ საგრძნობლად შეამცირა ექსპოზიციის დრო და გააუმჯობესა სურათების ხარისხი, რაც რბილი ქსოვილების შესწავლის საშუალებას იძლევა.
ფლუოროგრაფია.ეს დიაგნოსტიკური მეთოდი მოიცავს ჩრდილის გამოსახულების გადაღებას გამჭვირვალე ეკრანიდან. პაციენტი მოთავსებულია რენტგენის წყაროსა და ფოსფორის ბრტყელ ეკრანს (ჩვეულებრივ ცეზიუმის იოდიდს) შორის, რომელიც ანათებს რენტგენის სხივების ზემოქმედებისას. სხვადასხვა ხარისხის სიმკვრივის ბიოლოგიური ქსოვილები ქმნიან რენტგენის გამოსხივების ჩრდილებს სხვადასხვა ხარისხის ინტენსივობით. რენტგენოლოგი იკვლევს ჩრდილის სურათს ფლუორესცენტულ ეკრანზე და აკეთებს დიაგნოზს. წარსულში, რადიოლოგი ეყრდნობოდა ხედვას სურათის გასაანალიზებლად. ახლა არსებობს სხვადასხვა სისტემები, რომლებიც აძლიერებენ სურათს, აჩვენებენ მას ტელევიზორის ეკრანზე ან ჩაწერენ მონაცემებს კომპიუტერის მეხსიერებაში.
რადიოგრაფია.რენტგენის გამოსახულების ჩაწერას უშუალოდ ფოტოფილმზე ეწოდება რენტგენოგრაფია. ამ შემთხვევაში შესასწავლი ორგანო მდებარეობს რენტგენის წყაროსა და ფილას შორის, რომელიც იჭერს ინფორმაციას მოცემულ დროს ორგანოს მდგომარეობის შესახებ. განმეორებითი რენტგენოგრაფია შესაძლებელს ხდის განვსაჯოთ მისი შემდგომი ევოლუცია. რენტგენოგრაფია საშუალებას გაძლევთ ძალიან ზუსტად შეისწავლოთ ძვლოვანი ქსოვილის მთლიანობა, რომელიც ძირითადად შედგება კალციუმისგან და გაუმჭვირვალეა რენტგენის მიმართ, ასევე კუნთოვანი ქსოვილის გახეთქვა. მისი დახმარებით, სტეტოსკოპის ან მოსმენის უკეთესად, ფილტვების მდგომარეობის ანალიზი ხდება ანთების, ტუბერკულოზის ან სითხის არსებობის შემთხვევაში. რენტგენოგრაფიის დახმარებით დგინდება გულის ზომა და ფორმა, ასევე მისი ცვლილებების დინამიკა გულის დაავადებით დაავადებულ პაციენტებში.
კონტრასტული აგენტები.სხეულის ნაწილები და ცალკეული ორგანოების ღრუები, რომლებიც გამჭვირვალეა რენტგენის გამოსხივებისთვის, ხილული ხდება, თუ ისინი ივსება კონტრასტული აგენტით, რომელიც უვნებელია სხეულისთვის, მაგრამ საშუალებას აძლევს ვიზუალურად წარმოიდგინოს შინაგანი ორგანოების ფორმა და შეამოწმოს მათი ფუნქციონირება. პაციენტი ან ღებულობს კონტრასტულ საშუალებებს პერორალურად (როგორიცაა ბარიუმის მარილები კუჭ-ნაწლავის ტრაქტის შესწავლისას), ან ისინი შეჰყავთ ინტრავენურად (როგორიცაა იოდის შემცველი ხსნარები თირკმელებისა და საშარდე გზების კვლევისას). თუმცა, ბოლო წლებში ამ მეთოდებს რადიოაქტიური ატომებისა და ულტრაბგერითი გამოყენების საფუძველზე დიაგნოსტიკური მეთოდები ჩაენაცვლა.
CT სკანირება. 1970-იან წლებში შეიქმნა რენტგენის დიაგნოსტიკის ახალი მეთოდი, რომელიც ეფუძნება სხეულის ან მისი ნაწილების სრულ ფოტოსურათს. თხელი ფენების („ნაჭრების“) გამოსახულებებს ამუშავებს კომპიუტერი, ხოლო საბოლოო სურათი გამოჩნდება მონიტორის ეკრანზე. ამ მეთოდს კომპიუტერული რენტგენის ტომოგრაფია ეწოდება. იგი ფართოდ გამოიყენება თანამედროვე მედიცინაში ინფილტრატების, სიმსივნეების და თავის ტვინის სხვა დარღვევების, აგრეთვე სხეულის შიგნით რბილი ქსოვილების დაავადებების დიაგნოსტიკისთვის. ეს ტექნიკა არ საჭიროებს უცხოური კონტრასტული აგენტების დანერგვას და, შესაბამისად, უფრო სწრაფი და ეფექტურია, ვიდრე ტრადიციული ტექნიკა.
რენტგენის გამოსხივების ბიოლოგიური მოქმედება
რენტგენის გამოსხივების მავნე ბიოლოგიური ეფექტი აღმოაჩინა რენტგენის მიერ მისი აღმოჩენიდან მალევე. აღმოჩნდა, რომ ახალმა გამოსხივებამ შეიძლება გამოიწვიოს მზისგან დამწვრობის მსგავსი რამ (ერითემა), რასაც თან ახლავს კანის ღრმა და მუდმივი დაზიანება. გაჩენილი წყლულები ხშირად გადაიქცევა კიბოდ. ხშირ შემთხვევაში თითების ან ხელების ამპუტაცია იყო საჭირო. გარდაცვლილებიც იყო. აღმოჩნდა, რომ კანის დაზიანების თავიდან აცილება შესაძლებელია ექსპოზიციის დროისა და დოზის შემცირებით, დამცავი (მაგ. ტყვიის) და დისტანციური მართვის გამოყენებით. მაგრამ თანდათან გამოვლინდა რენტგენის ზემოქმედების სხვა, უფრო გრძელვადიანი ეფექტები, რომლებიც შემდეგ დადასტურდა და შეისწავლეს ექსპერიმენტულ ცხოველებში. რენტგენის სხივების, ისევე როგორც სხვა მაიონებელი გამოსხივების (როგორიცაა რადიოაქტიური მასალებისგან გამოსხივებული გამა გამოსხივება) მოქმედებით გამოწვეული ეფექტები მოიცავს: 1) სისხლის შემადგენლობის დროებით ცვლილებებს შედარებით მცირე ჭარბი ექსპოზიციის შემდეგ; 2) სისხლის შემადგენლობის შეუქცევადი ცვლილებები (ჰემოლიზური ანემია) ხანგრძლივი გადაჭარბებული ზემოქმედების შემდეგ; 3) კიბოს (მათ შორის ლეიკემიის) შემთხვევების ზრდა; 4) უფრო სწრაფი დაბერება და ადრეული სიკვდილი; 5) კატარაქტის გაჩენა. გარდა ამისა, ბიოლოგიურმა ექსპერიმენტებმა თაგვებზე, კურდღლებზე და ბუზებზე (დროსოფილა) აჩვენა, რომ დიდი პოპულაციების სისტემატური დასხივების მცირე დოზებიც კი, მუტაციის სიჩქარის გაზრდის გამო, იწვევს მავნე გენეტიკურ ეფექტებს. გენეტიკოსთა უმეტესობა აღიარებს ამ მონაცემების გამოყენებადობას ადამიანის ორგანიზმზე. რაც შეეხება რენტგენის გამოსხივების ბიოლოგიურ ზემოქმედებას ადამიანის სხეულზე, იგი განისაზღვრება რადიაციის დოზის დონით, ასევე იმის მიხედვით, თუ სხეულის რომელი ორგანო ექვემდებარებოდა რადიაციას. მაგალითად, სისხლის დაავადებები გამოწვეულია სისხლმბადი ორგანოების, ძირითადად, ძვლის ტვინის დასხივებით, ხოლო გენეტიკური შედეგები - სასქესო ორგანოების დასხივებით, რამაც შეიძლება ასევე გამოიწვიოს სტერილობა. ადამიანის სხეულზე რენტგენის გამოსხივების ზემოქმედების შესახებ ცოდნის დაგროვებამ განაპირობა რადიაციული დასაშვები დოზების ეროვნული და საერთაშორისო სტანდარტების შემუშავება, რომელიც გამოქვეყნდა სხვადასხვა საცნობარო პუბლიკაციებში. გარდა რენტგენის სხივებისა, რომელსაც ადამიანი მიზანმიმართულად იყენებს, არის აგრეთვე ე.წ. მთლიანად შთანთქავს ამ გამოსხივებას. გარდა ამისა, ბევრი ელექტრული მოწყობილობა, რომელიც არ არის შექმნილი რენტგენის გამოსხივებისთვის, მაინც წარმოქმნის რენტგენის სხივებს, როგორც ქვეპროდუქტს. ასეთ მოწყობილობებს მიეკუთვნება ელექტრონული მიკროსკოპები, მაღალი ძაბვის გამსწორებელი ნათურები (კენოტრონები), ასევე მოძველებული ფერადი ტელევიზორების კინესკოპები. თანამედროვე ფერადი კინესკოპების წარმოება ბევრ ქვეყანაში ახლა მთავრობის კონტროლის ქვეშაა.
რენტგენის გამოსხივების საშიში ფაქტორები
ადამიანებისთვის რენტგენის ზემოქმედების საშიშროების სახეები და ხარისხი დამოკიდებულია რადიაციის ქვეშ მყოფი ადამიანების კონტიგენტზე.
რენტგენის აპარატურით მომუშავე პროფესიონალები.ამ კატეგორიაში შედის რადიოლოგები, სტომატოლოგები, აგრეთვე სამეცნიერო და ტექნიკური მუშაკები და პერსონალი, რომლებიც აწარმოებენ რენტგენოლოგიურ აღჭურვილობას. ეფექტური ზომები მიიღება რადიაციის დონის შესამცირებლად, რომელთანაც მათ უნდა გაუმკლავდეთ.
პაციენტები.აქ მკაცრი კრიტერიუმები არ არსებობს და რადიაციის უსაფრთხო დონეს, რომელსაც პაციენტები იღებენ მკურნალობის დროს, განსაზღვრავს დამსწრე ექიმები. ექიმებს ურჩევენ, ზედმეტად არ გამოავლინონ პაციენტები რენტგენოლოგიურად. განსაკუთრებული სიფრთხილეა საჭირო ორსული ქალებისა და ბავშვების გამოკვლევისას. ამ შემთხვევაში სპეციალური ზომები მიიღება.
კონტროლის მეთოდები.ამის სამი ასპექტია:
1) ადეკვატური აღჭურვილობის არსებობა, 2) უსაფრთხოების წესების დაცვა, 3) აღჭურვილობის სათანადო გამოყენება. რენტგენოლოგიური გამოკვლევისას რადიაციას მხოლოდ სასურველი ადგილი უნდა ექვემდებარებოდეს, იქნება ეს სტომატოლოგიური გამოკვლევა თუ ფილტვების გამოკვლევა. გაითვალისწინეთ, რომ რენტგენის აპარატის გამორთვისთანავე ქრება პირველადი და მეორადი გამოსხივება; ასევე არ არის ნარჩენი გამოსხივება, რომელიც ყოველთვის არ არის ცნობილი მათთვისაც კი, ვინც უშუალოდ არის დაკავშირებული მასთან მუშაობაში.
იხილეთ ასევე
ატომის სტრუქტურა;

გერმანელი მეცნიერი ვილჰელმ კონრად რენტგენი სამართლიანად შეიძლება ჩაითვალოს რენტგენოგრაფიის ფუძემდებლად და რენტგენის ძირითადი მახასიათებლების აღმომჩენად.

შემდეგ ჯერ კიდევ 1895 წელს, მას არც კი ეპარებოდა ეჭვი მის მიერ აღმოჩენილი რენტგენის გამოსხივების გამოყენების სიგანისა და პოპულარობის შესახებ, თუმცა მაშინაც კი მათ ფართო რეზონანსი გამოიწვია მეცნიერების სამყაროში.

ნაკლებად სავარაუდოა, რომ გამომგონებელს შეეძლო გამოეცნო, რა სარგებელს ან ზიანს მოუტანდა მისი საქმიანობის ნაყოფს. მაგრამ დღეს ჩვენ შევეცდებით გავარკვიოთ, რა გავლენას ახდენს ამ სახის გამოსხივება ადამიანის სხეულზე.

• რენტგენის გამოსხივება დაჯილდოებულია უზარმაზარი შეღწევადობით, მაგრამ ეს დამოკიდებულია დასხივებული მასალის ტალღის სიგრძეზე და სიმკვრივეზე;
• რადიაციის გავლენის ქვეშ, ზოგიერთი ობიექტი იწყებს ბრწყინავს;
• რენტგენი გავლენას ახდენს ცოცხალ არსებებზე;
• რენტგენის სხივების წყალობით, ზოგიერთი ბიოქიმიური რეაქცია იწყება;
• რენტგენის სხივს შეუძლია აიღოს ელექტრონები ზოგიერთი ატომიდან და ამით მოახდინოს მათი იონიზაცია.

თვით გამომგონებსაც კი უპირველესად აწუხებდა კითხვა, თუ რა იყო მის მიერ აღმოჩენილი სხივები.

ექსპერიმენტული კვლევების სერიის ჩატარების შემდეგ მეცნიერმა გაარკვია, რომ რენტგენი არის შუალედური ტალღები ულტრაიისფერ და გამა გამოსხივებას შორის, რომლის სიგრძე 10-8 სმ-ია.

რენტგენის სხივის თვისებებს, რომლებიც ზემოთ ჩამოთვლილია, აქვს დესტრუქციული თვისებები, მაგრამ ეს ხელს არ უშლის მათ გამოყენებას სასარგებლო მიზნებისთვის.

მაშ, სად შეიძლება თანამედროვე მსოფლიოში რენტგენის გამოყენება?

1. მათი გამოყენება შესაძლებელია მრავალი მოლეკულისა და კრისტალური წარმონაქმნების თვისებების შესასწავლად.
2. ხარვეზის აღმოსაჩენად, ანუ სამრეწველო ნაწილებისა და მოწყობილობების დეფექტების შესამოწმებლად.
3. სამედიცინო ინდუსტრიაში და თერაპიულ კვლევებში.

ამ ტალღების მთელი დიაპაზონის მოკლე სიგრძისა და მათი უნიკალური თვისებების გამო, შესაძლებელი გახდა ვილჰელმ რენტგენის მიერ აღმოჩენილი გამოსხივების ყველაზე მნიშვნელოვანი გამოყენება.

ვინაიდან ჩვენი სტატიის თემა შემოიფარგლება რენტგენის სხივების ზემოქმედებით ადამიანის სხეულზე, რომელიც მათ მხოლოდ საავადმყოფოში წასვლისას ხვდება, მაშინ განვიხილავთ განაცხადის მხოლოდ ამ ფილიალს.

მეცნიერმა, რომელმაც რენტგენის სხივები გამოიგონა, ისინი ფასდაუდებელ საჩუქრად აქცია დედამიწის მთელი მოსახლეობისთვის, რადგან მან არ დააპატენტა თავისი შთამომავლობა შემდგომი გამოყენებისთვის.

პირველი მსოფლიო ომის შემდეგ პორტატული რენტგენის აპარატებმა ასობით დაჭრილი სიცოცხლე გადაარჩინა. დღეს რენტგენს ორი ძირითადი გამოყენება აქვს:

1. დიაგნოსტიკა მასთან.

რენტგენის დიაგნოსტიკა გამოიყენება სხვადასხვა ვარიანტში:

• რენტგენი ან ტრანსილუმინაცია;
• რენტგენი ან ფოტოსურათი;
• ფლუოროგრაფიული კვლევა;
• ტომოგრაფია რენტგენის გამოყენებით.

ახლა ჩვენ უნდა გავიგოთ, როგორ განსხვავდება ეს მეთოდები ერთმანეთისგან:

1. პირველი მეთოდი ვარაუდობს, რომ საგანი მდებარეობს სპეციალურ ეკრანს ფლუორესცენტური თვისებითა და რენტგენის მილს შორის. ექიმი ინდივიდუალური მახასიათებლებიდან გამომდინარე ირჩევს სხივების საჭირო სიძლიერეს და ეკრანზე იღებს ძვლებისა და შინაგანი ორგანოების გამოსახულებას.
2. მეორე მეთოდით პაციენტს ათავსებენ კასეტაში სპეციალურ რენტგენის ფილაზე. ამ შემთხვევაში მოწყობილობა მოთავსებულია პირის ზემოთ. ეს ტექნიკა საშუალებას გაძლევთ მიიღოთ გამოსახულება ნეგატიურად, მაგრამ უფრო დეტალური დეტალებით, ვიდრე ფლუოროსკოპიით.
3. მოსახლეობის მასობრივი გამოკვლევები ფილტვების დაავადებებზე იძლევა ფლუოროგრაფიას. პროცედურის დროს გამოსახულება დიდი მონიტორიდან სპეციალურ ფილმზე გადადის.
4. ტომოგრაფია საშუალებას გაძლევთ მიიღოთ შინაგანი ორგანოების სურათები რამდენიმე განყოფილებაში. გადაღებულია სურათების მთელი სერია, რომელსაც შემდგომში ტომოგრამა ეწოდება.
5. თუ კომპიუტერის დახმარებას უკავშირებთ წინა მეთოდს, მაშინ სპეციალიზებული პროგრამები შექმნიან სრულ გამოსახულებას რენტგენის სკანერის გამოყენებით.

ჯანმრთელობის პრობლემების დიაგნოსტიკის ყველა ეს მეთოდი ემყარება რენტგენის უნიკალურ თვისებას ფოტოგრაფიული ფილმის გასანათებლად. ამავდროულად განსხვავებულია ჩვენი სხეულის ინერტული და სხვა ქსოვილების შეღწევადობის უნარი, რაც სურათზეა გამოსახული.

მას შემდეგ, რაც აღმოაჩინეს რენტგენის სხივების კიდევ ერთი თვისება, გავლენა მოახდინოს ქსოვილებზე ბიოლოგიური თვალსაზრისით, ამ მახასიათებლის აქტიური გამოყენება დაიწყო სიმსივნის თერაპიაში.

უჯრედები, განსაკუთრებით ავთვისებიანი, ძალიან სწრაფად იყოფა და გამოსხივების მაიონებელი თვისება დადებითად მოქმედებს თერაპიულ თერაპიაზე და ანელებს სიმსივნის ზრდას.

მაგრამ მონეტის მეორე მხარე არის რენტგენის უარყოფითი გავლენა სისხლმბადი, ენდოკრინული და იმუნური სისტემების უჯრედებზე, რომლებიც ასევე სწრაფად იყოფა. რენტგენის უარყოფითი გავლენის შედეგად ვლინდება რადიაციული ავადმყოფობა.

რენტგენის ეფექტი ადამიანის სხეულზე

ფაქტიურად, სამეცნიერო სამყაროში ასეთი ხმამაღალი აღმოჩენის შემდეგ, ცნობილი გახდა, რომ რენტგენის სხივებს შეუძლია გავლენა მოახდინოს ადამიანის სხეულზე:

1. რენტგენის სხივების თვისებების კვლევის დროს აღმოჩნდა, რომ მათ შეუძლიათ გამოიწვიონ დამწვრობა კანზე. ძალიან ჰგავს თერმულს. თუმცა, დაზიანებების სიღრმე გაცილებით დიდი იყო, ვიდრე შინაური დაზიანებები და ისინი უარესად განიკურნენ. ბევრმა მეცნიერმა, ვინც ამ მზაკვრულ გამოსხივებას ეხება, თითები დაკარგა.
2. საცდელი და შეცდომით გაირკვა, რომ თუ შემცირდება კურთხევის დრო და ვაზი, მაშინ დამწვრობას თავიდან აიცილებთ. მოგვიანებით დაიწყო ტყვიის ეკრანების და პაციენტების დასხივების დისტანციური მეთოდის გამოყენება.
3. სხივების მავნებლობის გრძელვადიანი პერსპექტივა აჩვენებს, რომ დასხივების შემდეგ სისხლის შემადგენლობის ცვლილება იწვევს ლეიკემიას და ადრეულ დაბერებას.
4. ადამიანის სხეულზე რენტგენის სხივების ზემოქმედების სიმძიმის ხარისხი პირდაპირ დამოკიდებულია დასხივებულ ორგანოზე. ასე რომ, მცირე მენჯის რენტგენის საშუალებით შეიძლება მოხდეს უნაყოფობა, ხოლო სისხლმბადი ორგანოების დიაგნოზით - სისხლის დაავადებები.
5. ყველაზე უმნიშვნელო ექსპოზიციებმაც კი, მაგრამ ხანგრძლივი დროის განმავლობაში, შეიძლება გამოიწვიოს ცვლილებები გენეტიკურ დონეზე.

რა თქმა უნდა, ყველა კვლევა ჩატარდა ცხოველებზე, მაგრამ მეცნიერებმა დაამტკიცეს, რომ პათოლოგიური ცვლილებები ადამიანებზეც გავრცელდება.

ᲛᲜᲘᲨᲕᲜᲔᲚᲝᲕᲐᲜᲘ! მიღებული მონაცემების საფუძველზე შემუშავდა რენტგენის ზემოქმედების სტანდარტები, რომლებიც ერთგვაროვანია მთელ მსოფლიოში.

რენტგენის დოზები დიაგნოზისთვის

ალბათ ყველას, ვინც რენტგენის შემდეგ ტოვებს ექიმის კაბინეტს, აინტერესებს, როგორ იმოქმედებს ეს პროცედურა მათ მომავალ ჯანმრთელობაზე?

რადიაციის ზემოქმედება ბუნებაშიც არსებობს და მას ყოველდღიურად ვაწყდებით. იმისათვის, რომ გავიგოთ, თუ როგორ მოქმედებს რენტგენი ჩვენს სხეულზე, ჩვენ შევადარებთ ამ პროცედურას მიღებულ ბუნებრივ გამოსხივებას:

• გულმკერდის რენტგენზე ადამიანი იღებს რადიაციის დოზას, რომელიც ექვივალენტურია 10 დღის ფონზე, ხოლო კუჭი ან ნაწლავები - 3 წელი;
• მუცლის ღრუს ან მთელი სხეულის კომპიუტერზე ტომოგრაფია - 3 წლის გამოსხივების ტოლფასი;
• გამოკვლევა გულმკერდის რენტგენზე - 3 თვე;
• კიდურები დასხივებულია, პრაქტიკულად ჯანმრთელობისთვის ზიანის მიყენების გარეშე;
• სტომატოლოგიური რენტგენი სხივის ზუსტი მიმართულების და ექსპოზიციის მინიმალური დროის გამო ასევე საშიში არ არის.

ᲛᲜᲘᲨᲕᲜᲔᲚᲝᲕᲐᲜᲘ! მიუხედავად იმისა, რომ მოცემული მონაცემები, რაც არ უნდა საშინლად ჟღერდეს, აკმაყოფილებს საერთაშორისო მოთხოვნებს. თუმცა, პაციენტს აქვს სრული უფლება მოითხოვოს დამატებითი დაცვის საშუალებები მისი კეთილდღეობის ძლიერი შიშის შემთხვევაში.

ყველა ჩვენგანის წინაშე დგას რენტგენოლოგიური გამოკვლევა და არაერთხელ. თუმცა, დადგენილი პროცედურების მიღმა ადამიანების ერთი კატეგორია ორსული ქალები არიან.

ფაქტია, რომ რენტგენი უკიდურესად მოქმედებს არ დაბადებული ბავშვის ჯანმრთელობაზე. ამ ტალღებმა შეიძლება გამოიწვიოს საშვილოსნოსშიდა მალფორმაციები ქრომოსომებზე ზემოქმედების შედეგად.

ᲛᲜᲘᲨᲕᲜᲔᲚᲝᲕᲐᲜᲘ! რენტგენისთვის ყველაზე საშიში პერიოდი ორსულობაა 16 კვირამდე. ამ პერიოდში ყველაზე დაუცველია ბავშვის მენჯის, მუცლის და ხერხემლის არეები.

იცოდნენ რენტგენის ამ უარყოფითი თვისების შესახებ, ექიმები მთელ მსოფლიოში ცდილობენ თავიდან აიცილონ მისი დანიშვნა ორსულებისთვის.

მაგრამ არსებობს რადიაციის სხვა წყაროები, რომლებსაც ორსული შეიძლება შეხვდეს:

• ელექტროენერგიით მომუშავე მიკროსკოპები;
• ფერადი ტელევიზორის მონიტორები.

ვინც დედობისთვის ემზადება, უნდა იცოდეს, რა საფრთხე ელის მათ. ლაქტაციის პერიოდში რენტგენი არ წარმოადგენს საფრთხეს მეძუძურისა და ბავშვის ორგანიზმისთვის.

რაც შეეხება რენტგენის შემდეგ?

რენტგენის სხივების ზემოქმედების ყველაზე უმნიშვნელო შედეგებიც კი შეიძლება მინიმუმამდე შემცირდეს რამდენიმე მარტივი რეკომენდაციის დაცვით:

• დალიეთ რძე პროცედურის დასრულებისთანავე. მოგეხსენებათ, მას შეუძლია რადიაციის მოცილება;
• იგივე თვისებები აქვს მშრალ თეთრ ღვინოს ან ყურძნის წვენს;
• თავდაპირველად სასურველია მეტი იოდის შემცველი საკვების მიღება.

ᲛᲜᲘᲨᲕᲜᲔᲚᲝᲕᲐᲜᲘ! რენტგენის ოთახის მონახულების შემდეგ არ უნდა მიმართოთ რაიმე სამედიცინო პროცედურას და არ გამოიყენოთ სამედიცინო მეთოდები.

რაც არ უნდა უარყოფითი იყოს ოდესღაც აღმოჩენილი რენტგენის თვისებები, მათი გამოყენების სარგებელი ბევრად აღემატება ზიანს. სამედიცინო დაწესებულებებში ტრანსილუმინაციის პროცედურა ტარდება სწრაფად და მინიმალური დოზებით.

1895 წელს გერმანელმა ფიზიკოსმა ვ. რენტგენმა აღმოაჩინა ელექტრომაგნიტური გამოსხივების ახალი, მანამდე უცნობი სახეობა, რომელსაც მისი აღმომჩენის პატივსაცემად რენტგენი დაარქვეს. W. Roentgen გახდა მისი აღმოჩენის ავტორი 50 წლის ასაკში, ეკავა ვიურცბურგის უნივერსიტეტის რექტორის პოსტი და თავისი დროის ერთ-ერთი საუკეთესო ექსპერიმენტატორის რეპუტაციით. ერთ-ერთი პირველი, ვინც იპოვა ტექნიკური აპლიკაცია რენტგენის აღმოჩენისთვის, იყო ამერიკელი ედისონი. მან შექმნა მოსახერხებელი საჩვენებელი აპარატი და უკვე 1896 წლის მაისში მოაწყო რენტგენის გამოფენა ნიუ-იორკში, სადაც მნახველებს შეეძლოთ საკუთარი ხელის დათვალიერება მანათობელ ეკრანზე. მას შემდეგ, რაც ედისონის თანაშემწე გარდაიცვალა მუდმივი დემონსტრაციების შედეგად მიღებული მძიმე დამწვრობისგან, გამომგონებელმა შეაჩერა რენტგენის სხივების შემდგომი ექსპერიმენტები.

რენტგენის გამოსხივება დაიწყო მედიცინაში მისი მაღალი შეღწევადობის გამო. თავდაპირველად რენტგენი გამოიყენებოდა ძვლის მოტეხილობების შესამოწმებლად და ადამიანის სხეულში უცხო სხეულების დასადგენად. ამჟამად რენტგენზე დაფუძნებული რამდენიმე მეთოდი არსებობს. მაგრამ ამ მეთოდებს აქვთ თავისი ნაკლი: რადიაციამ შეიძლება გამოიწვიოს კანის ღრმა დაზიანება. გაჩენილი წყლულები ხშირად გადაიქცევა კიბოდ. ხშირ შემთხვევაში თითების ან ხელების ამპუტაცია იყო საჭირო. ფლუოროსკოპია(გამჭვირვალობის სინონიმი) არის რენტგენის გამოკვლევის ერთ-ერთი მთავარი მეთოდი, რომელიც შედგება შესასწავლი ობიექტის პლანზედა დადებითი გამოსახულების მიღებაში გამჭვირვალე (ფლუორესცენტულ) ეკრანზე. ფლუოროსკოპიის დროს სუბიექტი არის გამჭვირვალე ეკრანსა და რენტგენის მილს შორის. თანამედროვე რენტგენის გამჭვირვალე ეკრანებზე გამოსახულება ჩნდება რენტგენის მილის ჩართვის მომენტში და ქრება მისი გამორთვისთანავე. ფლუოროსკოპია შესაძლებელს ხდის ორგანოს ფუნქციის შესწავლას - გულის პულსაცია, ნეკნების, ფილტვების, დიაფრაგმის სუნთქვითი მოძრაობები, საჭმლის მომნელებელი ტრაქტის პერისტალტიკა და ა.შ. ფლუოროსკოპია გამოიყენება კუჭის, კუჭ-ნაწლავის ტრაქტის, თორმეტგოჯა ნაწლავის, ღვიძლის, ნაღვლის ბუშტისა და სანაღვლე გზების დაავადებების სამკურნალოდ. ამავდროულად, სამედიცინო ზონდი და მანიპულატორები შეჰყავთ ქსოვილის დაზიანების გარეშე, ხოლო ოპერაციის დროს მოქმედებები კონტროლდება ფლუოროსკოპიით და ჩანს მონიტორზე.
რენტგენოგრაფია -რენტგენის დიაგნოსტიკის მეთოდი ფოტომგრძნობიარე მასალაზე ფიქსირებული გამოსახულების აღრიცხვით - სპეციალური. ფოტოგრაფიული ფილმი (რენტგენის ფილმი) ან ფოტო ქაღალდი შემდგომი ფოტო დამუშავებით; ციფრული რენტგენოგრაფიით გამოსახულება ფიქსირდება კომპიუტერის მეხსიერებაში. იგი ტარდება რენტგენოლოგიურ დიაგნოსტიკურ მოწყობილობებზე - სტაციონარული, დამონტაჟებული სპეციალურად აღჭურვილ რენტგენოლოგიურ ოთახებში, ან მობილური და პორტატული - პაციენტის საწოლთან ან საოპერაციო ოთახში. რენტგენოგრაფიაზე, სხვადასხვა ორგანოს სტრუქტურის ელემენტები ბევრად უფრო ნათლად არის ნაჩვენები, ვიდრე ფლუორესცენტურ ეკრანზე. რენტგენოგრაფია ტარდება სხვადასხვა დაავადების გამოვლენისა და პრევენციის მიზნით, მისი მთავარი მიზანია დაეხმაროს სხვადასხვა სპეციალობის ექიმებს სწორი და სწრაფი დიაგნოზის დასმაში. რენტგენის გამოსახულება აღბეჭდავს ორგანოს ან ქსოვილის მდგომარეობას მხოლოდ ექსპოზიციის დროს. თუმცა, ერთი რენტგენოგრაფია გარკვეულ მომენტში აღბეჭდავს მხოლოდ ანატომიურ ცვლილებებს, ის იძლევა პროცესის სტატიკას; გარკვეული ინტერვალებით გადაღებული რენტგენოგრაფიების სერიის მეშვეობით შესაძლებელია პროცესის დინამიკის, ანუ ფუნქციური ცვლილებების შესწავლა. ტომოგრაფია.სიტყვა ტომოგრაფია შეიძლება ითარგმნოს ბერძნულიდან როგორც ნაჭერი სურათი.ეს ნიშნავს, რომ ტომოგრაფიის მიზანია კვლევის ობიექტის შიდა სტრუქტურის ფენიანი გამოსახულების მიღება. კომპიუტერული ტომოგრაფია ხასიათდება მაღალი გარჩევადობით, რაც შესაძლებელს ხდის განასხვავოს რბილი ქსოვილების დახვეწილი ცვლილებები. კომპიუტერული ტომოგრაფიის საშუალებით შესაძლებელია გამოვლინდეს ისეთი პათოლოგიური პროცესები, რომლებიც სხვა მეთოდებით შეუძლებელია. გარდა ამისა, კომპიუტერული ტომოგრაფიის გამოყენება შესაძლებელს ხდის დიაგნოსტიკური პროცესის დროს პაციენტების მიერ მიღებული რენტგენის გამოსხივების დოზის შემცირებას.
ფლუოროგრაფია- დიაგნოსტიკური მეთოდი, რომელიც საშუალებას გაძლევთ მიიღოთ ორგანოებისა და ქსოვილების გამოსახულება, შემუშავდა მე-20 საუკუნის ბოლოს, რენტგენის აღმოჩენიდან ერთი წლის შემდეგ. სურათებზე შეგიძლიათ იხილოთ სკლეროზი, ფიბროზი, უცხო საგნები, ნეოპლაზმები, ანთებები, რომლებსაც აქვთ განვითარებული ხარისხი, გაზების არსებობა და ღრუებში ინფილტრატი, აბსცესები, კისტები და ა.შ. ყველაზე ხშირად ტარდება გულმკერდის რენტგენი, რომელიც საშუალებას იძლევა გამოავლინოს ტუბერკულოზი, ფილტვებში ან გულმკერდის ავთვისებიანი სიმსივნე და სხვა პათოლოგიები.
რენტგენოთერაპია- ეს არის თანამედროვე მეთოდი, რომლითაც ხდება სახსრების გარკვეული პათოლოგიების მკურნალობა. ამ მეთოდით ორთოპედიული დაავადებების მკურნალობის ძირითადი მიმართულებებია: ქრონიკული. სახსრების ანთებითი პროცესები (ართრიტი, პოლიართრიტი); დეგენერაციული (ოსტეოართრიტი, ოსტეოქონდროზი, დეფორმირებული სპონდილოზი). რადიოთერაპიის მიზანიარის პათოლოგიურად შეცვლილი ქსოვილების უჯრედების სასიცოცხლო აქტივობის დათრგუნვა ან მათი სრული განადგურება. არასიმსივნური დაავადებების დროს რენტგენოთერაპია მიზნად ისახავს ანთებითი რეაქციის ჩახშობას, პროლიფერაციული პროცესების დათრგუნვას, ტკივილის მგრძნობელობის შემცირებას და ჯირკვლების სეკრეტორულ აქტივობას. გასათვალისწინებელია, რომ რენტგენის მიმართ ყველაზე მგრძნობიარეა სასქესო ჯირკვლები, სისხლმბადი ორგანოები, ლეიკოციტები და ავთვისებიანი სიმსივნური უჯრედები. რადიაციის დოზა თითოეულ შემთხვევაში განისაზღვრება ინდივიდუალურად.

რენტგენის სხივების აღმოჩენისთვის 1901 წელს რენტგენს მიენიჭა პირველი ნობელის პრემია ფიზიკაში და ნობელის კომიტეტმა ხაზი გაუსვა მისი აღმოჩენის პრაქტიკულ მნიშვნელობას.
ამრიგად, რენტგენის სხივები არის უხილავი ელექტრომაგნიტური გამოსხივება, რომლის ტალღის სიგრძეა 105 - 102 ნმ. რენტგენის სხივებს შეუძლიათ შეაღწიონ ზოგიერთ მასალას, რომლებიც გაუმჭვირვალეა ხილული სინათლისთვის. ისინი გამოიყოფა მატერიაში სწრაფი ელექტრონების შენელების დროს (უწყვეტი სპექტრი) და ელექტრონების ატომის გარე ელექტრონული გარსებიდან შიდაზე გადასვლისას (წრფივი სპექტრი). რენტგენის გამოსხივების წყაროებია: რენტგენის მილი, ზოგიერთი რადიოაქტიური იზოტოპი, ელექტრონების ამაჩქარებლები და აკუმულატორები (სინქროტრონის გამოსხივება). მიმღები - ფილმი, ლუმინესცენტური ეკრანები, ბირთვული გამოსხივების დეტექტორები. რენტგენი გამოიყენება რენტგენის დიფრაქციულ ანალიზში, მედიცინაში, ხარვეზების გამოვლენაში, რენტგენის სპექტრულ ანალიზში და ა.შ.

თანამედროვე მედიცინა ბევრ ექიმს იყენებს დიაგნოსტიკისა და თერაპიისთვის. ზოგიერთი მათგანი შედარებით ცოტა ხნის წინ იქნა გამოყენებული, ზოგი კი ათეულზე მეტი ან თუნდაც ასობით წლის განმავლობაში გამოიყენება. ასევე, ას ათი წლის წინ უილიამ კონრად რენტგენმა აღმოაჩინა საოცარი რენტგენის სხივები, რამაც მნიშვნელოვანი რეზონანსი გამოიწვია სამეცნიერო და სამედიცინო სამყაროში. ახლა კი ექიმები მთელს პლანეტაზე იყენებენ მათ თავიანთ პრაქტიკაში. ჩვენი დღევანდელი საუბრის თემა იქნება რენტგენი მედიცინაში, ცოტა უფრო დეტალურად განვიხილავთ მათ გამოყენებას.

რენტგენი ელექტრომაგნიტური გამოსხივების ერთ-ერთი სახეობაა. მათ ახასიათებთ მნიშვნელოვანი შეღწევადი თვისებები, რაც დამოკიდებულია რადიაციის ტალღის სიგრძეზე, ასევე დასხივებული მასალების სიმკვრივესა და სისქეზე. გარდა ამისა, რენტგენის სხივებს შეუძლიათ გამოიწვიონ მთელი რიგი ნივთიერებების სიკაშკაშე, გავლენა მოახდინოს ცოცხალ ორგანიზმებზე, ატომების იონიზაცია და ასევე ზოგიერთი ფოტოქიმიური რეაქციის კატალიზება.

რენტგენის გამოყენება მედიცინაში

დღეისათვის რენტგენის თვისებები საშუალებას აძლევს მათ ფართოდ გამოიყენონ რენტგენის დიაგნოსტიკაში და რენტგენოთერაპიაში.

რენტგენის დიაგნოსტიკა

რენტგენის დიაგნოსტიკა გამოიყენება:

რენტგენი (გადაცემა);
- რენტგენოგრაფია (სურათი);
- ფლუოროგრაფია;
- რენტგენი და კომპიუტერული ტომოგრაფია.

ფლუოროსკოპია

ასეთი კვლევის ჩასატარებლად პაციენტი უნდა განთავსდეს რენტგენის მილსა და სპეციალურ ფლუორესცენტულ ეკრანს შორის. სპეციალისტი რენტგენოლოგი ირჩევს რენტგენის საჭირო სიმტკიცეს, იღებს ეკრანზე შინაგანი ორგანოების, ასევე ნეკნების სურათს.

რადიოგრაფია

ამ კვლევისთვის, პაციენტი მოთავსებულია კასეტაზე, რომელიც შეიცავს სპეციალურ ფილმს. რენტგენის აპარატი მოთავსებულია უშუალოდ ობიექტის ზემოთ. შედეგად, ფილმზე ჩნდება შინაგანი ორგანოების უარყოფითი გამოსახულება, რომელიც შეიცავს უამრავ წვრილ დეტალს, უფრო დეტალურს, ვიდრე ფლუოროსკოპიის დროს.

ფლუოროგრაფია

ეს კვლევა ტარდება მოსახლეობის მასობრივი სამედიცინო გამოკვლევების დროს, მათ შორის ტუბერკულოზის გამოვლენის მიზნით. ამავდროულად, დიდი ეკრანიდან სურათი გადადის სპეციალურ ფილმზე.

ტომოგრაფია

ტომოგრაფიის ჩატარებისას კომპიუტერული სხივები ხელს უწყობს ორგანოების გამოსახულების მიღებას ერთდროულად რამდენიმე ადგილას: ქსოვილის სპეციალურად შერჩეულ განივი მონაკვეთებში. რენტგენის ამ სერიას ტომოგრაფია ეწოდება.

კომპიუტერული ტომოგრაფია

ასეთი კვლევა საშუალებას გაძლევთ დაარეგისტრიროთ ადამიანის სხეულის მონაკვეთები რენტგენის სკანერის გამოყენებით. კომპიუტერში მონაცემების შეტანის შემდეგ, ერთი სურათის მიღება ხდება ჯვარედინი განყოფილებაში.

თითოეული ჩამოთვლილი დიაგნოსტიკური მეთოდი ემყარება რენტგენის სხივის თვისებებს ფილმის გასანათებლად, ისევე როგორც იმ ფაქტს, რომ ადამიანის ქსოვილები და ძვლის ჩონჩხი განსხვავდება მათი ეფექტის განვლადობით.

რენტგენოთერაპია

რენტგენის უნარი ქსოვილებზე ზემოქმედების სპეციალური გზით გამოიყენება სიმსივნური წარმონაქმნების სამკურნალოდ. ამავდროულად, ამ გამოსხივების მაიონებელი თვისებები განსაკუთრებით აქტიურად შესამჩნევია უჯრედების ზემოქმედებისას, რომლებსაც შეუძლიათ სწრაფი გაყოფა. სწორედ ეს თვისებები განასხვავებს ავთვისებიანი ონკოლოგიური წარმონაქმნების უჯრედებს.

თუმცა, აღსანიშნავია, რომ რენტგენოთერაპიამ შეიძლება გამოიწვიოს მრავალი სერიოზული გვერდითი მოვლენა. ასეთი ზემოქმედება აგრესიულად მოქმედებს ჰემატოპოეზური, ენდოკრინული და იმუნური სისტემების მდგომარეობაზე, რომელთა უჯრედებიც ძალიან სწრაფად იყოფა. მათზე აგრესიულმა ზემოქმედებამ შეიძლება გამოიწვიოს რადიაციული ავადმყოფობის ნიშნები.

რენტგენის გამოსხივების გავლენა ადამიანებზე

რენტგენის შესწავლისას ექიმებმა დაადგინეს, რომ მათ შეუძლიათ გამოიწვიონ ცვლილებები კანში, რომელიც წააგავს მზის დამწვრობას, მაგრამ თან ახლავს კანის ღრმა დაზიანება. ასეთი წყლულები ძალიან დიდხანს იკურნება. მეცნიერებმა დაადგინეს, რომ ასეთი დაზიანებების თავიდან აცილება შესაძლებელია რადიაციის დროისა და დოზის შემცირებით, ასევე სპეციალური დამცავი და დისტანციური მართვის მეთოდების გამოყენებით.

რენტგენის აგრესიული გავლენა შეიძლება გრძელვადიან პერსპექტივაშიც გამოვლინდეს: სისხლის შემადგენლობის დროებითი ან მუდმივი ცვლილებები, ლეიკემიისადმი მიდრეკილება და ადრეული დაბერება.

რენტგენის ზემოქმედება ადამიანზე ბევრ ფაქტორზეა დამოკიდებული: რომელი ორგანოს დასხივება ხდება და რამდენ ხანს. სისხლმბადი ორგანოების დასხივებამ შეიძლება გამოიწვიოს სისხლის დაავადებები, ხოლო სასქესო ორგანოების ზემოქმედებამ შეიძლება გამოიწვიოს უნაყოფობა.

სისტემატური დასხივების ჩატარება სავსეა ორგანიზმში გენეტიკური ცვლილებების განვითარებით.

რენტგენის სხივების რეალური ზიანი რენტგენის დიაგნოსტიკაში

გამოკვლევის დროს ექიმები იყენებენ რენტგენის მინიმალურ შესაძლო რაოდენობას. რადიაციის ყველა დოზა აკმაყოფილებს გარკვეულ მისაღებ სტანდარტებს და არ შეუძლია ზიანი მიაყენოს ადამიანს. რენტგენოლოგიური დიაგნოსტიკა მნიშვნელოვან საფრთხეს უქმნის მხოლოდ იმ ექიმებს, რომლებიც ახორციელებენ მას. შემდეგ კი დაცვის თანამედროვე მეთოდები ხელს უწყობს სხივების აგრესიის მინიმუმამდე შემცირებას.

რადიოდიაგნოსტიკის ყველაზე უსაფრთხო მეთოდებს მიეკუთვნება კიდურების რენტგენოგრაფია, ასევე სტომატოლოგიური რენტგენი. ამ რეიტინგის შემდეგ ადგილზე მამოგრაფიაა, მას მოსდევს კომპიუტერული ტომოგრაფია, შემდეგ კი რენტგენოგრაფია.

იმისთვის, რომ მედიცინაში რენტგენის გამოყენებამ მხოლოდ სარგებელი მოიტანოს ადამიანს, აუცილებელია მათი დახმარებით კვლევების ჩატარება მხოლოდ ჩვენებების მიხედვით.

1895 წელს გერმანელმა ფიზიკოსმა რენტგენმა, ვაკუუმში ორ ელექტროდს შორის დენის გავლისას ექსპერიმენტების დროს, აღმოაჩინა, რომ ლუმინესცენტური ნივთიერებით (ბარიუმის მარილი) დაფარული ეკრანი ანათებს, თუმცა გამონადენის მილი დახურულია შავი მუყაოს ეკრანით - ასე აღმოაჩინეს რადიაცია, რომელიც აღწევს გაუმჭვირვალე ბარიერებში, რომელსაც რენტგენის სხივები ეწოდება. აღმოჩნდა, რომ ადამიანისთვის უხილავი რენტგენის სხივები შეიწოვება გაუმჭვირვალე ობიექტებში, რაც უფრო ძლიერია, მით მეტია ბარიერის ატომური ნომერი (სიმკვრივე), ამიტომ რენტგენის სხივები ადვილად გადის ადამიანის სხეულის რბილ ქსოვილებში, მაგრამ ინახება. ჩონჩხის ძვლებით. შეიქმნა ძლიერი რენტგენის წყაროები, რამაც შესაძლებელი გახადა ლითონის ნაწილების გაბრწყინება და მათში შიდა დეფექტების აღმოჩენა.

გერმანელი ფიზიკოსი ლაუე ვარაუდობს, რომ რენტგენის სხივები იგივე ელექტრომაგნიტური გამოსხივებაა, როგორც ხილული სინათლის სხივები, მაგრამ უფრო მოკლე ტალღის სიგრძით და მათზე ვრცელდება ოპტიკის ყველა კანონი, მათ შორის დიფრაქცია შესაძლებელია. ხილული სინათლის ოპტიკაში, დიფრაქცია ელემენტარულ დონეზე შეიძლება იყოს წარმოდგენილი, როგორც სინათლის არეკვლა ღარებითა სისტემიდან - დიფრაქციული ბადე, რომელიც ხდება მხოლოდ გარკვეულ კუთხით, ხოლო სხივების ასახვის კუთხე დაკავშირებულია დაცემის კუთხესთან. მანძილი დიფრაქციული ბადეების ღარებსა და დაცემის გამოსხივების ტალღის სიგრძეს შორის. დიფრაქციისთვის აუცილებელია, რომ დარტყმებს შორის მანძილი იყოს დაახლოებით შემთხვევის სინათლის ტალღის სიგრძის ტოლი.

ლაუმ ვარაუდობს, რომ რენტგენის ტალღის სიგრძე ახლოს არის კრისტალებში ცალკეულ ატომებს შორის მანძილთან, ე.ი. ატომები კრისტალში ქმნიან დიფრაქციულ ბადეს რენტგენის სხივებისთვის. კრისტალის ზედაპირზე მიმართული რენტგენის სხივები აისახა ფოტოგრაფიულ ფირფიტაზე, როგორც ამას თეორია იწინასწარმეტყველა.

ატომების პოზიციის ნებისმიერი ცვლილება გავლენას ახდენს დიფრაქციის შაბლონზე და რენტგენის სხივების დიფრაქციის შესწავლით შეიძლება გაირკვეს ატომების განლაგება კრისტალში და ამ განლაგების ცვლილება კრისტალზე ნებისმიერი ფიზიკური, ქიმიური და მექანიკური გავლენის ქვეშ. .

ახლა რენტგენის ანალიზი გამოიყენება მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების ბევრ სფეროში, მისი დახმარებით მათ ისწავლეს ატომების განლაგება არსებულ მასალებში და შექმნეს ახალი მასალები მოცემული სტრუქტურითა და თვისებებით. ბოლოდროინდელი მიღწევები ამ სფეროში (ნანომასალები, ამორფული ლითონები, კომპოზიტური მასალები) ქმნის საქმიანობის სფეროს მომდევნო სამეცნიერო თაობებისთვის.

რენტგენის სხივების წარმოქმნა და თვისებები

რენტგენის წყარო არის რენტგენის მილი, რომელსაც აქვს ორი ელექტროდი - კათოდი და ანოდი. როდესაც კათოდი თბება, ხდება ელექტრონების ემისია, კათოდიდან გამოსხივებული ელექტრონები აჩქარდებიან ელექტრული ველით და ხვდებიან ანოდის ზედაპირს. რენტგენის მილი განსხვავდება ჩვეულებრივი რადიონათურისგან (დიოდისგან) ძირითადად უფრო მაღალი აჩქარების ძაბვით (1 კვ-ზე მეტი).

როდესაც ელექტრონი გაფრინდება კათოდიდან, ელექტრული ველი მას ანოდისკენ აფრინავს, ხოლო მისი სიჩქარე განუწყვეტლივ იზრდება, ელექტრონი ატარებს მაგნიტურ ველს, რომლის ინტენსივობა იზრდება ელექტრონის სიჩქარესთან ერთად. ანოდის ზედაპირთან მიღწევისას ელექტრონი მკვეთრად ნელდება და წარმოიქმნება ელექტრომაგნიტური პულსი ტალღის სიგრძით გარკვეულ დიაპაზონში (bremsstrahlung). გამოსხივების ინტენსივობის განაწილება ტალღის სიგრძეზე დამოკიდებულია რენტგენის მილის ანოდის მასალაზე და დაყენებულ ძაბვაზე, ხოლო მოკლე ტალღის მხარეს ეს მრუდი იწყება გარკვეული ზღურბლის მინიმალური ტალღის სიგრძიდან, რომელიც დამოკიდებულია გამოყენებული ძაბვაზე. სხივების სიმრავლე ყველა შესაძლო ტალღის სიგრძით ქმნის უწყვეტ სპექტრს, ხოლო მაქსიმალური ინტენსივობის შესაბამისი ტალღის სიგრძე 1,5-ჯერ აღემატება მინიმალურ ტალღის სიგრძეს.

ძაბვის მატებასთან ერთად, რენტგენის სპექტრი მკვეთრად იცვლება ატომების მაღალი ენერგიის ელექტრონებთან და პირველადი რენტგენის სხივების კვანტებთან ურთიერთქმედების გამო. ატომი შეიცავს შიდა ელექტრონულ გარსებს (ენერგეტიკული დონეები), რომელთა რაოდენობა დამოკიდებულია ატომურ რიცხვზე (აღნიშნულია ასოებით K, L, M და ა.შ.) ელექტრონები და პირველადი რენტგენის სხივები ელექტრონებს ერთი ენერგეტიკული დონიდან მეორეზე აგდებს. . წარმოიქმნება მეტასტაბილური მდგომარეობა და სტაბილურ მდგომარეობაში გადასასვლელად აუცილებელია ელექტრონების ნახტომი საპირისპირო მიმართულებით. ამ ნახტომს თან ახლავს ენერგეტიკული კვანტის გათავისუფლება და რენტგენის სხივების გამოჩენა. უწყვეტი სპექტრის რენტგენისგან განსხვავებით, ამ გამოსხივებას აქვს ძალიან ვიწრო ტალღის სიგრძის დიაპაზონი და მაღალი ინტენსივობა (დამახასიათებელი გამოსხივება) სმ. ბრინჯი.). ატომების რაოდენობა, რომლებიც განსაზღვრავენ დამახასიათებელი გამოსხივების ინტენსივობას, ძალიან დიდია, მაგალითად, რენტგენის მილისთვის სპილენძის ანოდით 1 კვ ძაბვაზე, დენი 15 mA, 10 14–10 15 ატომები იძლევა დამახასიათებელ გამოსხივებას. 1 წმ. ეს მნიშვნელობა გამოითვლება, როგორც მთლიანი რენტგენის სიმძლავრის თანაფარდობა K-ჭურვიდან რენტგენის კვანტის ენერგიასთან (რენტგენის დამახასიათებელი გამოსხივების K სერია). რენტგენის გამოსხივების ჯამური სიმძლავრე ამ შემთხვევაში არის მოხმარებული ენერგიის მხოლოდ 0,1%, დანარჩენი იკარგება, ძირითადად სითბოზე გადასვლის გამო.

მაღალი ინტენსივობისა და ტალღის სიგრძის ვიწრო დიაპაზონის გამო, დამახასიათებელი რენტგენის გამოსხივება არის გამოსხივების ძირითადი ტიპი, რომელიც გამოიყენება სამეცნიერო კვლევებსა და პროცესების კონტროლში. K-სერიის სხივებთან ერთად წარმოიქმნება L და M სერიის სხივები, რომლებსაც აქვთ ბევრად უფრო გრძელი ტალღის სიგრძე, მაგრამ მათი გამოყენება შეზღუდულია. K-სერიას აქვს ორი კომპონენტი ახლო ტალღის სიგრძით a და b, ხოლო b კომპონენტის ინტენსივობა 5-ჯერ ნაკლებია a-ზე. თავის მხრივ, a-კომპონენტს ახასიათებს ორი ძალიან ახლო ტალღის სიგრძე, რომელთაგან ერთის ინტენსივობა 2-ჯერ მეტია მეორეზე. ერთი ტალღის სიგრძის რადიაციის მისაღებად (მონოქრომატული გამოსხივება) შემუშავებულია სპეციალური მეთოდები, რომლებიც იყენებენ რენტგენის სხივების შთანთქმის და დიფრაქციის დამოკიდებულებას ტალღის სიგრძეზე. ელემენტის ატომური რიცხვის ზრდა დაკავშირებულია ელექტრონული გარსების მახასიათებლების ცვლილებასთან და რაც უფრო დიდია რენტგენის მილის ანოდის მასალის ატომური რიცხვი, მით უფრო მოკლეა K-სერიის ტალღის სიგრძე. ყველაზე ფართოდ გამოყენებული მილები ანოდებით ელემენტებიდან ატომური ნომრებით 24-დან 42-მდე (Cr, Fe, Co, Cu, Mo) და ტალღის სიგრძე 2,29-დან 0,712 A-მდე (0,229 - 0,712 ნმ).

რენტგენის მილის გარდა, რადიოაქტიური იზოტოპები შეიძლება იყოს რენტგენის სხივების წყარო, ზოგიერთს შეუძლია პირდაპირ ასხივოს რენტგენის სხივები, სხვები ასხივებენ ელექტრონებს და a-ნაწილაკებს, რომლებიც წარმოქმნიან რენტგენის სხივებს ლითონის სამიზნეების დაბომბვისას. რადიოაქტიური წყაროების რენტგენის ინტენსივობა, როგორც წესი, გაცილებით ნაკლებია, ვიდრე რენტგენის მილის (გარდა რადიოაქტიური კობალტისა, რომელიც გამოიყენება ხარვეზების აღმოსაჩენად და იძლევა ძალიან მცირე ტალღის სიგრძის გამოსხივებას - g- გამოსხივებას). მცირე ზომის და არ საჭიროებს ელექტროენერგიას. სინქროტრონის რენტგენის სხივები წარმოიქმნება ელექტრონის ამაჩქარებლებში, ამ გამოსხივების ტალღის სიგრძე ბევრად აღემატება რენტგენის მილებში მიღებულს (რბილი რენტგენის სხივები), მისი ინტენსივობა რენტგენის მილების ინტენსივობაზე რამდენიმე რიგით აღემატება. ასევე არსებობს რენტგენის სხივების ბუნებრივი წყაროები. რადიოაქტიური მინარევები აღმოჩენილია ბევრ მინერალში და დაფიქსირდა რენტგენის სხივები კოსმოსური ობიექტებიდან, მათ შორის ვარსკვლავებიდან.

რენტგენის სხივების ურთიერთქმედება კრისტალებთან

კრისტალური სტრუქტურის მქონე მასალების რენტგენოლოგიური შესწავლისას გაანალიზებულია კრისტალური ბადის ატომების კუთვნილი ელექტრონების მიერ რენტგენის სხივების გაფანტვის შედეგად მიღებული ინტერფერენციული შაბლონები. ატომები განიხილება უმოძრაოდ, მათი თერმული ვიბრაციები არ არის გათვალისწინებული და ერთი და იგივე ატომის ყველა ელექტრონი ითვლება კონცენტრირებულად ერთ წერტილში - კრისტალური მედის კვანძი.

კრისტალში რენტგენის დიფრაქციის ძირითადი განტოლებების გამოსატანად განიხილება კრისტალური გისოსის სწორი ხაზის გასწვრივ მდებარე ატომების მიერ მიმოფანტული სხივების ჩარევა. მონოქრომატული რენტგენის გამოსხივების სიბრტყე ტალღა ეცემა ამ ატომებს კუთხით, რომლის კოსინუსი უდრის 0-ს. ატომების მიერ მიმოფანტული სხივების ჩარევის კანონები მსგავსია დიფრაქციული ბადეებისთვის, რომელიც აფანტავს სინათლის გამოსხივებას ხილული ტალღის სიგრძის დიაპაზონში. იმისთვის, რომ ყველა რხევის ამპლიტუდა დაემატოს ატომური სერიიდან დიდ მანძილზე, აუცილებელია და საკმარისია, რომ მეზობელი ატომების თითოეული წყვილიდან გამომავალი სხივების გზის განსხვავება შეიცავდეს ტალღის სიგრძის მთელ რიცხვს. როდესაც ატომებს შორის მანძილი აეს მდგომარეობა ასე გამოიყურება:

ა(ა – a0) = სთმე,

სადაც a არის კუთხის კოსინუსი ატომურ სერიასა და გადახრილ სხივს შორის, თ-მთელი რიცხვი. ყველა მიმართულებით, რომელიც არ აკმაყოფილებს ამ განტოლებას, სხივები არ ვრცელდება. ამრიგად, გაფანტული სხივები ქმნიან კოაქსიალური კონუსების სისტემას, რომლის საერთო ღერძი არის ატომური რიგი. კონუსების კვალი ატომური მწკრივის პარალელურ სიბრტყეზე არის ჰიპერბოლები, ხოლო მწკრივის პერპენდიკულარულ სიბრტყეზე წრეები.

როდესაც სხივები მუდმივი კუთხით ეცემა, პოლიქრომატული (თეთრი) გამოსხივება იშლება ფიქსირებული კუთხით გადახრილი სხივების სპექტრად. ამრიგად, ატომური სერია არის რენტგენის სხივების სპექტროგრაფი.

განზოგადება ორგანზომილებიანი (ბრტყელი) ატომური მედისკენ, შემდეგ კი სამგანზომილებიანი მოცულობითი (სივრცითი) კრისტალური მედისკენ იძლევა კიდევ ორ მსგავს განტოლებას, რომელიც მოიცავს რენტგენის სხივების დაცემის და ასახვის კუთხეებს და ატომებს შორის მანძილებს სამში. მიმართულებები. ამ განტოლებებს უწოდებენ ლაუს განტოლებებს და ემყარება რენტგენის დიფრაქციის ანალიზს.

პარალელური ატომური სიბრტყეებიდან ასახული სხივების ამპლიტუდები ემატება და მას შემდეგ ატომების რაოდენობა ძალიან დიდია, ასახული გამოსხივება შეიძლება დაფიქსირდეს ექსპერიმენტულად. არეკვლის მდგომარეობა აღწერილია ვულფ-ბრაგის განტოლებით 2d sinq = nl, სადაც d არის მანძილი მიმდებარე ატომურ სიბრტყეებს შორის, q არის შეხედვის კუთხე კრისტალში სხივის მიმართულებასა და ამ სიბრტყეს შორის, l არის რენტგენის სხივი. ტალღის სიგრძე და n არის მთელი რიცხვი, რომელსაც ეწოდება ასახვის რიგი. კუთხე q არის დაცემის კუთხე ატომურ სიბრტყეებთან მიმართებაში, რომლებიც სულაც არ ემთხვევა მიმართულებით შესასწავლი ნიმუშის ზედაპირს.

შემუშავებულია რენტგენის დიფრაქციული ანალიზის რამდენიმე მეთოდი, როგორც უწყვეტი სპექტრით გამოსხივების, ასევე მონოქრომატული გამოსხივების გამოყენებით. ამ შემთხვევაში, შესწავლილი ობიექტი შეიძლება იყოს სტაციონარული ან მბრუნავი, შეიძლება შედგებოდეს ერთი კრისტალისგან (ერთკრისტალი) ან მრავალი (პოლიკრისტალი), დიფრაქციული გამოსხივება შეიძლება ჩაიწეროს ბრტყელი ან ცილინდრული რენტგენის ფირის ან მოძრავი რენტგენის დეტექტორის გამოყენებით. გარშემოწერილობის გარშემო, თუმცა, ყველა შემთხვევაში, ექსპერიმენტისა და შედეგების ინტერპრეტაციის დროს გამოიყენება ვულფ-ბრაგის განტოლება.

რენტგენის ანალიზი მეცნიერებასა და ტექნოლოგიაში

რენტგენის დიფრაქციის აღმოჩენით, მკვლევარებს ხელთ აქვთ მეთოდი, რომელიც საშუალებას აძლევს მათ შეისწავლონ ცალკეული ატომების განლაგება და ამ განლაგების ცვლილებები გარე გავლენის ქვეშ მიკროსკოპის გარეშე.

რენტგენის ძირითადი გამოყენება ფუნდამენტურ მეცნიერებაში არის სტრუქტურული ანალიზი, ე.ი. კრისტალში ცალკეული ატომების სივრცითი განლაგების დადგენა. ამისათვის იზრდებიან ერთკრისტალები და ტარდება რენტგენის ანალიზი, სწავლობს არეკვლის ადგილსა და ინტენსივობას. ახლა დადგენილია არა მხოლოდ ლითონების, არამედ რთული ორგანული ნივთიერებების სტრუქტურები, რომლებშიც ელემენტარული უჯრედები შეიცავს ათასობით ატომს.

მინერალოგიაში ათასობით მინერალის სტრუქტურა განისაზღვრა რენტგენის ანალიზით და შეიქმნა მინერალური ნედლეულის ანალიზის ექსპრეს მეთოდები.

ლითონებს აქვთ შედარებით მარტივი კრისტალური სტრუქტურა და რენტგენის მეთოდი შესაძლებელს ხდის სხვადასხვა ტექნოლოგიური დამუშავების დროს მისი ცვლილებების შესწავლას და ახალი ტექნოლოგიების ფიზიკური საფუძვლის შექმნას.

შენადნობების ფაზური შემადგენლობა განისაზღვრება ხაზების განლაგებით რენტგენის ნიმუშებზე, კრისტალების რაოდენობა, ზომა და ფორმა განისაზღვრება მათი სიგანით, კრისტალების ორიენტაცია (ფაქტურა) განისაზღვრება დიფრაქციულ კონუსში ინტენსივობის განაწილებით.

ეს ტექნიკა გამოიყენება პლასტიკური დეფორმაციის დროს პროცესების შესასწავლად, მათ შორის კრისტალების დამსხვრევა, შიდა სტრესების წარმოქმნა და ბროლის სტრუქტურაში ნაკლოვანებები (დისლოკაციები). დეფორმირებული მასალების გაცხელებისას შესწავლილია სტრესის შემსუბუქება და კრისტალების ზრდა (რეკრისტალიზაცია).

როდესაც შენადნობების რენტგენოლოგიური ანალიზი განსაზღვრავს მყარი ხსნარების შემადგენლობას და კონცენტრაციას. როდესაც მყარი ხსნარი ჩნდება, იცვლება ატომთაშორისი მანძილი და, შესაბამისად, მანძილი ატომურ სიბრტყეებს შორის. ეს ცვლილებები მცირეა, ამიტომ შემუშავებულია სპეციალური სიზუსტის მეთოდები ბროლის გისოსების პერიოდების გასაზომად ორი რიგის სიზუსტით, ვიდრე გაზომვის სიზუსტე ჩვეულებრივი რენტგენის მეთოდებით. ბროლის გისოსების პერიოდების ზუსტი გაზომვების კომბინაცია და ფაზური ანალიზი შესაძლებელს ხდის ფაზური რეგიონების საზღვრების გამოსახვას მდგომარეობის დიაგრამაზე. რენტგენის მეთოდს ასევე შეუძლია გამოავლინოს შუალედური მდგომარეობა მყარ ხსნარებსა და ქიმიურ ნაერთებს შორის - მოწესრიგებული მყარი ხსნარები, რომლებშიც მინარევების ატომები არ არის მოწყობილი შემთხვევით, როგორც მყარ ხსნარებში და ამავე დროს არა სამგანზომილებიანი რიგით, როგორც ქიმიურში. ნაერთები. მოწესრიგებული მყარი ხსნარების რენტგენის შაბლონებზე არის დამატებითი ხაზები; რენტგენის შაბლონების ინტერპრეტაცია გვიჩვენებს, რომ მინარევების ატომები იკავებენ გარკვეულ ადგილებს ბროლის ბადეში, მაგალითად, კუბის წვეროებზე.

შენადნობის ჩაქრობისას, რომელიც არ განიცდის ფაზურ გარდაქმნებს, შეიძლება წარმოიქმნას ზეგაჯერებული მყარი ხსნარი და შემდგომი გაცხელებისას ან თუნდაც ოთახის ტემპერატურაზე შენახვისას, მყარი ხსნარი იშლება ქიმიური ნაერთის ნაწილაკების გამოთავისუფლებით. ეს არის დაბერების ეფექტი და რენტგენოგრაფიაზე ვლინდება ხაზების პოზიციისა და სიგანის ცვლილების სახით. დაძველების შესწავლა განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია ფერადი შენადნობებისთვის, მაგალითად, დაძველება აქცევს რბილ გამაგრებულ ალუმინის შენადნობას ძლიერ სტრუქტურულ მასალად დურალუმინად.

ფოლადის თერმული დამუშავების რენტგენოლოგიურ კვლევებს უდიდესი ტექნოლოგიური მნიშვნელობა აქვს. ფოლადის გამკვრივების (სწრაფი გაგრილების) დროს ხდება დიფუზიური აუსტენიტ-მარტენზიტის ფაზური გადასვლა, რაც იწვევს სტრუქტურის შეცვლას კუბურიდან ტეტრაგონალურზე, ე.ი. ერთეული უჯრედი იღებს მართკუთხა პრიზმის ფორმას. რენტგენოგრაფიაზე ეს ვლინდება როგორც ხაზების გაფართოება და ზოგიერთი ხაზის ორად დაყოფა. ამ ეფექტის მიზეზებია არა მხოლოდ კრისტალური სტრუქტურის ცვლილება, არამედ დიდი შიდა სტრესების წარმოქმნა მარტენზიტული სტრუქტურის თერმოდინამიკური არათანაბარი და სწრაფი გაგრილების გამო. წრთობისას (გამაგრებული ფოლადის გათბობა) ხაზები რენტგენის ნიმუშებზე ვიწროვდება, ეს არის წონასწორობის სტრუქტურაში დაბრუნების გამო.

ბოლო წლებში დიდი მნიშვნელობა შეიძინა კონცენტრირებული ენერგიის ნაკადებით მასალების (ლაზერის სხივები, დარტყმის ტალღები, ნეიტრონები და ელექტრონული პულსები) დამუშავების რენტგენოლოგიურმა კვლევებმა, მათ მოითხოვეს ახალი ტექნიკა და წარმოიქმნა ახალი რენტგენის ეფექტები. მაგალითად, ლითონებზე ლაზერის სხივების ზემოქმედებით, გათბობა და გაგრილება ხდება ისე სწრაფად, რომ მეტალში გაციებისას კრისტალებს აქვთ დრო, რომ გაიზარდონ მხოლოდ რამდენიმე ერთეული უჯრედის (ნანოკრისტალების) ზომამდე, ან არ აქვთ დრო, რომ ჩამოყალიბდნენ. საერთოდ. ასეთი ლითონი გაციების შემდეგ ჰგავს ჩვეულებრივს, მაგრამ არ იძლევა მკაფიო ხაზებს რენტგენის ნიმუშზე და ასახული რენტგენის სხივები ნაწილდება შეხედვის კუთხეების მთელ დიაპაზონში.

ნეიტრონული დასხივების შემდეგ, რენტგენის ნიმუშებზე ჩნდება დამატებითი ლაქები (დიფუზური მაქსიმა). რადიოაქტიური დაშლა ასევე იწვევს სპეციფიკურ რენტგენის ეფექტებს, რომლებიც დაკავშირებულია სტრუქტურის ცვლილებასთან, ისევე როგორც იმ ფაქტს, რომ შესწავლილი ნიმუში თავად ხდება რენტგენის სხივების წყარო.