AGÊNCIA FEDERAL PARA EDUCAÇÃO DA FEDERAÇÃO RUSSA
INSTITUIÇÃO EDUCACIONAL DO ESTADO
FORMAÇÃO PROFISSIONAL SUPERIOR
INSTITUTO DE AÇO E LIGAS DO ESTADO DE MOSCOU
(UNIVERSIDADE DE TECNOLOGIA)
FILIAL NOVOTROITSKY
Departamento de OEND
TRABALHO DO CURSO
Disciplina: Física
Tópico: RAIO X
Aluno: Nedorezova N.A.
Grupo: EiU-2004-25, No. З.К.: 04Н036
Verificado por: Ozhegova S.M.
Introdução
Capítulo 1
1.1 Biografia de Roentgen Wilhelm Conrad
1.2 Descoberta de raios-X
Capítulo 2
2.1 fontes de raios-X
2.2 Propriedades dos raios X
2.3 Registro de raios-X
2.4 Uso de raios-X
Capítulo 3
3.1 Análise de imperfeições da estrutura cristalina
3.2 Análise de espectro
Conclusão
Lista de fontes usadas
Formulários
Introdução
Uma pessoa rara não passou por uma sala de raios-x. Fotos tiradas em raios-x são familiares para todos. Em 1995, esta descoberta tinha 100 anos. É difícil imaginar o grande interesse que despertou um século atrás. Nas mãos de um homem acabou por ser um aparelho com o qual era possível ver o invisível.
Essa radiação invisível capaz de penetrar, ainda que em graus variados, em todas as substâncias, que é a radiação eletromagnética com comprimento de onda de cerca de 10 -8 cm, foi chamada de radiação de raios X, em homenagem a Wilhelm Roentgen, que a descobriu.
Assim como a luz visível, os raios X causam escurecimento do filme fotográfico. Esta propriedade é de grande importância para a medicina, a indústria e a investigação científica. Passando pelo objeto em estudo e depois caindo sobre o filme, a radiação de raios X retrata sua estrutura interna sobre ele. Uma vez que o poder de penetração da radiação de raios X é diferente para diferentes materiais, partes do objeto que são menos transparentes a ela fornecem áreas mais claras na fotografia do que aquelas através das quais a radiação penetra bem. Assim, os tecidos ósseos são menos transparentes aos raios X do que os tecidos que compõem a pele e os órgãos internos. Portanto, na radiografia, os ossos serão indicados como áreas mais claras e o local da fratura, que é menos transparente para a radiação, pode ser facilmente detectado. A imagem de raios-X também é usada em odontologia para detectar cáries e abscessos nas raízes dos dentes, bem como na indústria para detectar rachaduras em fundidos, plásticos e borrachas, em química para analisar compostos e em física para estudar a estrutura de cristais .
A descoberta de Roentgen foi seguida por experimentos de outros pesquisadores que descobriram muitas novas propriedades e possibilidades de uso dessa radiação. Uma contribuição importante foi feita por M. Laue, W. Friedrich e P. Knipping, que em 1912 demonstraram a difração de raios X ao passarem por um cristal; W. Coolidge, que em 1913 inventou um tubo de raios X de alto vácuo com um cátodo aquecido; G. Moseley, que estabeleceu em 1913 a relação entre o comprimento de onda da radiação e o número atômico de um elemento; G. e L. Braggi, que receberam o Prêmio Nobel em 1915 por desenvolver os fundamentos da análise de difração de raios X.
O objetivo deste trabalho de curso é estudar o fenômeno da radiação de raios-x, a história da descoberta, propriedades e identificar o escopo de sua aplicação.
Capítulo 1
1.1 Biografia de Roentgen Wilhelm Conrad
Wilhelm Conrad Roentgen nasceu em 17 de março de 1845 na região fronteiriça da Alemanha com a Holanda, na cidade de Lenepe. Ele recebeu sua educação técnica em Zurique na mesma Escola Técnica Superior (Politécnica) onde Einstein estudou mais tarde. A paixão pela física obrigou-o depois de deixar a escola em 1866 a continuar a educação física.
Em 1868 defendeu sua dissertação para o grau de Doutor em Filosofia, trabalhou como assistente no Departamento de Física, primeiro em Zurique, depois em Giessen e depois em Estrasburgo (1874-1879) com Kundt. Aqui Roentgen passou por uma boa escola experimental e se tornou um experimentador de primeira classe. Roentgen realizou parte da importante pesquisa com seu aluno, um dos fundadores da física soviética, A.F. Ioffe.
A pesquisa científica está relacionada ao eletromagnetismo, física dos cristais, óptica, física molecular.
Em 1895, ele descobriu a radiação com um comprimento de onda menor que o comprimento de onda dos raios ultravioleta (raios X), mais tarde chamados de raios X, e investigou suas propriedades: a capacidade de refletir, absorver, ionizar o ar, etc. Ele propôs o desenho correto do tubo para a obtenção de raios-X - um anticátodo de platina inclinado e um cátodo côncavo: ele foi o primeiro a tirar fotografias usando raios-X. Ele descobriu em 1885 o campo magnético de um dielétrico movendo-se em um campo elétrico (a chamada "corrente roentgen"). Sua experiência mostrou claramente que o campo magnético é criado por cargas em movimento e foi importante para a criação do X. Um número significativo de trabalhos de Roentgen são dedicados ao estudo das propriedades de líquidos, gases, cristais, fenômenos eletromagnéticos, descobriu a relação entre fenômenos elétricos e ópticos em cristais.Para a descoberta dos raios que levam seu nome, Roentgen em 1901 foi o primeiro entre os físicos a receber o Prêmio Nobel.
De 1900 até os últimos dias de sua vida (morreu em 10 de fevereiro de 1923) trabalhou na Universidade de Munique.
1.2 Descoberta de raios-X
Final do século 19 foi marcado pelo aumento do interesse pelos fenômenos da passagem da eletricidade através dos gases. Mesmo Faraday estudou seriamente esses fenômenos, descreveu várias formas de descarga, descobriu um espaço escuro em uma coluna luminosa de gás rarefeito. O espaço escuro de Faraday separa o brilho azulado do cátodo do brilho rosado do ânodo.
Um aumento adicional na rarefação do gás altera significativamente a natureza do brilho. O matemático Plücker (1801-1868) descobriu em 1859, numa rarefação suficientemente forte, um feixe de raios fracamente azulado que emana do cátodo, atinge o ânodo e faz brilhar o vidro do tubo. O aluno de Plücker, Gittorf (1824-1914), em 1869, continuou a pesquisa de seu professor e mostrou que uma sombra distinta aparece na superfície fluorescente do tubo se um corpo sólido for colocado entre o cátodo e essa superfície.
Goldstein (1850-1931), estudando as propriedades dos raios, chamou-os de raios catódicos (1876). Três anos depois, William Crookes (1832-1919) provou a natureza material dos raios catódicos e os chamou de "matéria radiante" - uma substância em um quarto estado especial. Sua evidência foi convincente e clara. Experimentos com o "tubo de Crookes" foram posteriormente demonstrado em todas as salas de aula físicas. A deflexão do feixe catódico por um campo magnético em um tubo de Crookes tornou-se uma demonstração clássica da escola.
No entanto, experimentos sobre a deflexão elétrica dos raios catódicos não foram tão convincentes. Hertz não encontrou tal desvio e chegou à conclusão de que o raio catódico é um processo oscilatório no éter. F. Lenard, aluno de Hertz, fazendo experiências com raios catódicos, mostrou em 1893 que eles passam por uma janela coberta com papel alumínio e causam um brilho no espaço atrás da janela. Hertz dedicou seu último artigo, publicado em 1892, ao fenômeno da passagem de raios catódicos através de corpos metálicos finos, começando com as palavras:
“Os raios catódicos diferem da luz de maneira significativa em termos de sua capacidade de penetrar em sólidos.” Descrevendo os resultados de experimentos sobre a passagem de raios catódicos através de folhas de ouro, prata, platina, alumínio etc., Hertz observa que não observe quaisquer diferenças especiais nos fenômenos Os raios não passam pelas folhas em linha reta, mas são espalhados por difração. A natureza dos raios catódicos ainda não estava clara.
Foi com esses tubos de Crookes, Lenard e outros que o professor de Würzburg Wilhelm Conrad Roentgen experimentou no final de 1895. Certa vez, após o término do experimento, ele fechou o tubo com uma tampa de papelão preto, apagou a luz, mas não desligou o indutor que alimentava o tubo, ele notou o brilho da tela do cianogênio de bário localizado próximo ao tubo. Atingido por essa circunstância, Roentgen começou a experimentar a tela. Em sua primeira comunicação "Sobre um novo tipo de raios", datada de 28 de dezembro de 1895, ele escreveu sobre esses primeiros experimentos: a cada descarga ele pisca com uma luz brilhante: começa a fluorescer. A fluorescência é visível com escurecimento suficiente e não depende de trazermos o papel com o lado revestido com sinerógeno de bário ou não revestido com sinerógeno de bário. A fluorescência é perceptível mesmo a uma distância de dois metros do tubo.”
Um exame cuidadoso mostrou a Roentgen “que o papelão preto, transparente nem aos raios visíveis e ultravioletas do sol, nem aos raios de um arco elétrico, é penetrado por algum tipo de agente que causa fluorescência”. agente”, que ele chamou para abreviar "raios X", para várias substâncias. Ele descobriu que os raios passam livremente através de papel, madeira, ebonite, camadas finas de metal, mas são fortemente retardados pelo chumbo.
Ele então descreve a experiência sensacional:
“Se você segurar sua mão entre o tubo de descarga e a tela, poderá ver as sombras escuras dos ossos nos contornos tênues da sombra da própria mão.” Este foi o primeiro exame de raio-x do corpo humano. também recebeu os primeiros raios-x, prendendo-os à mão.
Essas fotos causaram uma grande impressão; a descoberta ainda não havia sido concluída, e o diagnóstico de raios-X já havia começado sua jornada. “Meu laboratório estava inundado de médicos trazendo pacientes que suspeitavam ter agulhas em várias partes do corpo”, escreveu o físico inglês Schuster.
Já após os primeiros experimentos, Roentgen estabeleceu firmemente que os raios X diferem dos catódicos, eles não carregam uma carga e não são desviados por um campo magnético, mas são excitados por raios catódicos. "Os raios X não são idênticos aos catódicos. raios, mas são excitados por eles nas paredes de vidro do tubo de descarga”, escreveu Roentgen.
Ele também estabeleceu que eles são excitados não apenas em vidro, mas também em metais.
Mencionando a hipótese de Hertz-Lenard de que os raios catódicos “são um fenômeno que ocorre no éter”, Roentgen aponta que “podemos dizer algo semelhante sobre nossos raios”. No entanto, ele não conseguiu detectar as propriedades ondulatórias dos raios, eles “se comportam de maneira diferente dos raios ultravioleta, visíveis e infravermelhos até então conhecidos”. , ele expressou a suposição deixada mais tarde de que podem ser ondas longitudinais no éter.
A descoberta de Roentgen despertou grande interesse no mundo científico. Seus experimentos foram repetidos em quase todos os laboratórios do mundo. Em Moscou, eles foram repetidos por P.N. Lebedev. Em São Petersburgo, o inventor do rádio A.S. Popov experimentou raios-X, demonstrou-os em palestras públicas, recebendo vários raios-X. Em Cambridge D. D. Thomson aplicou imediatamente o efeito ionizante dos raios X para estudar a passagem da eletricidade através dos gases. Sua pesquisa levou à descoberta do elétron.
Capítulo 2
Radiação de raios X - radiação ionizante eletromagnética, ocupando a região espectral entre a radiação gama e ultravioleta em comprimentos de onda de 10 -4 a 10 3 (de 10 -12 a 10 -5 cm).R. eu. com comprimento de onda λ< 2 условно называются жёсткими, с λ >2 - macio.
2.1 fontes de raios-X
A fonte mais comum de raios X é o tubo de raios X.
Os tubos de raios X são usados na análise estrutural de raios X
As principais características dos tubos de raios X são a tensão de aceleração máxima permitida (1-500 kV), corrente eletrônica (0,01 mA - 1A), potência específica dissipada pelo ânodo (10-10 4 W / mm 2), consumo total de energia (0,002 W - 60 kW) e tamanhos de foco (1 µm - 10 mm). A eficiência do tubo de raios X é de 0,1-3%.
Alguns isótopos radioativos também podem servir como fontes de raios-X.
Síncrotrons e anéis de armazenamento de elétrons com energias de vários GeV podem servir como fontes de raios X moles com λ da ordem de dezenas e centenas. Em intensidade, a radiação de raios X dos síncrotrons excede a radiação de um tubo de raios X na região especificada do espectro em 2-3 ordens de magnitude.
Fontes naturais de raios-X - o Sol e outros objetos espaciais.
2.2 Propriedades dos raios X
Dependendo do mecanismo de origem dos raios X, seus espectros podem ser contínuos (bremsstrahlung) ou lineares (característico). Um espectro contínuo de raios X é emitido por partículas de carga rápida como resultado de sua desaceleração ao interagir com átomos alvo; este espectro atinge uma intensidade significativa apenas quando o alvo é bombardeado com elétrons. A intensidade dos raios X de bremsstrahlung é distribuída em todas as frequências até o limite de alta frequência 0 , no qual a energia do fóton h 0 (h é a constante de Planck
A radiação de linha ocorre após a ionização de um átomo com a ejeção de um elétron de uma de suas camadas internas. Tal ionização pode ser o resultado da colisão de um átomo com uma partícula rápida, como um elétron (raios X primários), ou a absorção de um fóton por um átomo (raios X fluorescentes). O átomo ionizado encontra-se no estado quântico inicial em um dos níveis de alta energia e após 10 -16 -10 -15 segundos passa para o estado final com uma energia mais baixa. Nesse caso, um átomo pode emitir um excesso de energia na forma de um fóton de determinada frequência. As frequências das linhas do espectro de tal radiação são características dos átomos de cada elemento, portanto a linha do espectro de raios X é chamada de característica. A dependência da frequência de linha deste espectro no número atômico Z é determinada pela lei de Moseley.
lei de Moseley, a lei que relaciona a frequência das linhas espectrais da emissão de raios X característica de um elemento químico com seu número de série. G. Moseley instalado experimentalmente
onde R é a constante de Rydberg
A lei de Moseley era uma prova irrefutável da colocação correta dos elementos na tabela periódica dos elementos
De acordo com a lei de Moseley, os espectros característicos de raios X não exibem os padrões periódicos inerentes aos espectros ópticos. Isso indica que as camadas eletrônicas internas dos átomos de todos os elementos que aparecem nos espectros de raios X característicos têm uma estrutura semelhante.
Experimentos posteriores revelaram alguns desvios de uma dependência linear para os grupos de transição de elementos associados a uma mudança na ordem de preenchimento das camadas externas de elétrons, bem como para átomos pesados, resultantes de efeitos relativísticos (explicados condicionalmente pelo fato de que as velocidades dos internos são comparáveis à velocidade da luz).
Dependendo de vários fatores - do número de nucleons no núcleo (deslocamento isotônico), do estado das camadas eletrônicas externas (desvio químico), etc. - a posição das linhas espectrais no diagrama de Moseley pode mudar um pouco. O estudo desses deslocamentos permite obter informações detalhadas sobre o átomo.
Os raios X de Bremsstrahlung emitidos por alvos muito finos são completamente polarizados perto de 0; à medida que 0 diminui, o grau de polarização diminui. A radiação característica, como regra, não é polarizada.
Quando os raios X interagem com a matéria, o efeito fotoelétrico pode ocorrer.
Quando os raios X passam através de uma camada de substância com espessura x, sua intensidade inicial I 0 diminui para o valor I = I 0 e - μ x onde μ é o coeficiente de atenuação. A atenuação do I ocorre devido a dois processos: a absorção dos fótons de raios X pela matéria e a mudança de direção deles após o espalhamento. Na região de comprimentos de onda longos do espectro, predomina a absorção dos raios X, na região de comprimentos de onda curtos, seu espalhamento. O grau de absorção aumenta rapidamente com o aumento de Z e λ. Por exemplo, raios-X duros penetram livremente através de uma camada de ar ~ 10 cm; uma placa de alumínio com 3 cm de espessura atenua os raios X com λ = 0,027 pela metade; os raios X moles são significativamente absorvidos no ar e seu uso e estudo só são possíveis no vácuo ou em um gás de absorção fraca (por exemplo, He). Quando os raios X são absorvidos, os átomos de uma substância são ionizados.
O efeito dos raios X nos organismos vivos pode ser benéfico ou prejudicial, dependendo da ionização que causam nos tecidos. Como a absorção dos raios X depende de λ, sua intensidade não pode servir como medida do efeito biológico dos raios X. As medições de raios X são usadas para medir o efeito dos raios X sobre a matéria.
O espalhamento de raios X na região de grandes Z e λ ocorre principalmente sem alteração em λ e é chamado de espalhamento coerente, e na região de pequenos Z e λ, via de regra, aumenta (espalhamento incoerente). Existem 2 tipos de espalhamento incoerente de raios X - Compton e Raman. No espalhamento Compton, que tem o caráter de espalhamento corpuscular inelástico, um elétron de recuo voa para fora da camada atômica devido à energia parcialmente perdida pelo fóton de raios X. Nesse caso, a energia do fóton diminui e sua direção muda; a mudança em λ depende do ângulo de espalhamento. Durante o espalhamento Raman de um fóton de raios X de alta energia por um átomo de luz, uma pequena parte de sua energia é gasta na ionização do átomo e a direção do movimento do fóton muda. A mudança de tais fótons não depende do ângulo de espalhamento.
O índice de refração n para raios X difere de 1 por uma quantidade muito pequena δ = 1-n ≈ 10 -6 -10 -5 . A velocidade de fase dos raios X em um meio é maior que a velocidade da luz no vácuo. O desvio dos raios X durante a transição de um meio para outro é muito pequeno (alguns minutos de arco). Quando os raios X caem do vácuo na superfície de um corpo em um ângulo muito pequeno, ocorre sua reflexão externa total.
2.3 Registro de raios-X
O olho humano não é sensível aos raios X. Raio X
os raios são registrados usando um filme especial de raios X contendo uma quantidade aumentada de Ag, Br. Na região λ<0,5 чувствительность этих плёнок быстро падает и может быть
искусственно повышена плотно прижатым к плёнке флуоресцирующим экраном. В
области λ>5, a sensibilidade do filme positivo comum é bastante alta e seus grãos são muito menores que os grãos do filme de raios-X, o que aumenta a resolução. Em λ da ordem de dezenas e centenas, os raios X atuam apenas na camada superficial mais fina da emulsão fotográfica; para aumentar a sensibilidade do filme, ele é sensibilizado com óleos luminescentes. No diagnóstico de raios-X e detecção de falhas, a eletrofotografia às vezes é usada para registrar raios-X.
Raios-X de alta intensidade podem ser registrados usando uma câmara de ionização
2.4 Uso de raios-X
Os raios-X são mais amplamente utilizados na medicina para diagnósticos de raios-X.
Análise estrutural de raios-X
Microscopia de raios X
Os raios X vindos do espaço carregam informações sobre a composição química dos corpos cósmicos e sobre os processos físicos que ocorrem no espaço. A astronomia de raios X lida com o estudo dos raios X cósmicos
Capítulo 3
Uma das principais tarefas da análise de difração de raios X é a determinação da composição real ou de fase de um material. O método de difração de raios X é direto e é caracterizado por alta confiabilidade, rapidez e baixo custo relativo. O método não requer uma grande quantidade de substância, a análise pode ser realizada sem destruir a peça. As áreas de aplicação da análise qualitativa de fase são muito diversas tanto para a pesquisa científica quanto para o controle da produção. Você pode verificar a composição das matérias-primas da produção metalúrgica, produtos de síntese, processamento, o resultado das mudanças de fase durante o tratamento térmico e químico-térmico, analisar vários revestimentos, filmes finos, etc.
Cada fase, tendo sua própria estrutura cristalina, é caracterizada por um certo conjunto de valores discretos de distâncias interplanares d/n do máximo e abaixo, inerentes apenas a esta fase. Como segue da equação de Wulf-Bragg, cada valor da distância interplanar corresponde a uma linha no padrão de raios X de uma amostra policristalina em um determinado ângulo θ (em um determinado valor do comprimento de onda λ). Assim, um certo sistema de linhas (máximo de difração) corresponderá a um certo conjunto de distâncias interplanares para cada fase no padrão de difração de raios-X. A intensidade relativa dessas linhas no padrão de raios X depende principalmente da estrutura da fase. Portanto, determinando a localização das linhas na imagem de raios-X (seu ângulo θ) e conhecendo o comprimento de onda da radiação em que a imagem de raios-X foi tirada, é possível determinar os valores das distâncias interplanares d/n usando a fórmula de Wulf-Bragg:
/n = λ/ (2sen θ). (1)
Determinado o conjunto de d/n para o material em estudo e comparando-o com os dados d/n previamente conhecidos para substâncias puras, seus diversos compostos, é possível estabelecer em qual fase esse material constitui. Deve-se enfatizar que são as fases que são determinadas, e não a composição química, mas esta última pode às vezes ser deduzida se houver dados adicionais sobre a composição elementar de uma determinada fase. A tarefa de análise qualitativa de fases é muito facilitada se a composição química do material em estudo for conhecida, pois assim é possível fazer suposições preliminares sobre as possíveis fases neste caso.
A chave para a análise de fase é medir com precisão d/n e a intensidade da linha. Embora isso seja em princípio mais fácil de conseguir usando um difratômetro, o fotométodo para análise qualitativa tem algumas vantagens, principalmente em termos de sensibilidade (a capacidade de detectar a presença de uma pequena quantidade de fase na amostra), bem como a simplicidade de a técnica experimental.
O cálculo de d/n do padrão de raios X é realizado usando a equação de Wulf-Bragg.
Como o valor de λ nesta equação, λ α cf K-series é geralmente usado:
λ α cf = (2λ α1 + λ α2) /3 (2)
Às vezes, a linha K α1 é usada. Determinar os ângulos de difração θ para todas as linhas de raios X permite calcular d / n de acordo com a equação (1) e separar as linhas β (se não houver filtro para (raios β).
3.1 Análise de imperfeições da estrutura cristalina
Todos os materiais monocristalinos reais e ainda mais policristalinos contêm certas imperfeições estruturais (defeitos pontuais, deslocamentos, vários tipos de interfaces, micro e macrotensões), que têm um efeito muito forte em todas as propriedades e processos sensíveis à estrutura.
As imperfeições estruturais causam distorções da rede cristalina de natureza diferente e, como resultado, diferentes tipos de mudanças no padrão de difração: uma mudança nas distâncias interatômicas e interplanares causa uma mudança nos máximos de difração, microtensões e dispersão da subestrutura levam a um alargamento de máximos de difração, microdistorções de rede - para uma mudança na intensidade desses máximos, a presença de deslocamentos causa fenômenos anômalos durante a passagem de raios X e, consequentemente, heterogeneidades locais de contraste em topogramas de raios X, etc.
Como resultado, a análise de difração de raios X é um dos métodos mais informativos para estudar imperfeições estruturais, seu tipo e concentração e a natureza de sua distribuição.
O método tradicional direto de difração de raios X, que é implementado em difratômetros estacionários, devido às suas características de projeto, permite a determinação quantitativa de tensões e deformações apenas em pequenas amostras cortadas de peças ou objetos.
Portanto, atualmente, há uma transição de difratômetros de raios X estacionários para portáteis de pequeno porte, que fornecem uma avaliação de tensões no material de peças ou objetos sem destruição nas etapas de sua fabricação e operação.
Os difratômetros de raios X portáteis da série DRP * 1 possibilitam o controle de tensões residuais e efetivas em peças, produtos e estruturas de grande porte sem destruição
O programa em ambiente Windows permite não só determinar as tensões usando o método "sin 2 ψ" em tempo real, mas também monitorar a mudança na composição e textura das fases. O detector de coordenadas lineares fornece registro simultâneo em ângulos de difração 2θ = 43°. tubos de raios X de pequeno porte do tipo "Fox" com alta luminosidade e baixa potência (5 W) garantem a segurança radiológica do aparelho, em que a uma distância de 25 cm da área irradiada, o nível de radiação é igual a o nível de fundo natural. Os dispositivos da série DRP são usados na determinação de tensões em várias etapas de conformação de metais, corte, retificação, tratamento térmico, soldagem, endurecimento de superfícies para otimizar essas operações tecnológicas. O controle da queda do nível de tensões compressivas residuais induzidas em produtos e estruturas especialmente críticas durante sua operação permite retirar o produto de serviço antes de sua destruição, evitando possíveis acidentes e catástrofes.
3.2 Análise de espectro
Juntamente com a determinação da estrutura cristalina atômica e composição de fases do material, para sua completa caracterização, é obrigatória a determinação de sua composição química.
Cada vez mais, vários métodos chamados instrumentais de análise espectral são usados na prática para esses propósitos. Cada um deles tem suas próprias vantagens e aplicações.
Um dos requisitos importantes em muitos casos é que o método utilizado garanta a segurança do objeto analisado; São esses métodos de análise que são discutidos nesta seção. O próximo critério segundo o qual os métodos de análise descritos nesta seção foram escolhidos é sua localidade.
O método de análise espectral de raios X de fluorescência baseia-se na penetração de radiação de raios X bastante dura (de um tubo de raios X) no objeto analisado, penetrando em uma camada com espessura da ordem de vários micrômetros. A radiação de raios X característica que surge neste caso no objeto permite obter dados médios sobre sua composição química.
Para determinar a composição elementar de uma substância, pode-se usar a análise do espectro de raios X característico de uma amostra colocada no ânodo de um tubo de raios X e submetida a bombardeio de elétrons - o método de emissão, ou a análise do espectro de radiação de raios X secundária (fluorescente) de uma amostra submetida a irradiação com raios X duros de um tubo de raios X ou outra fonte - método fluorescente.
A desvantagem do método de emissão é, em primeiro lugar, a necessidade de colocar a amostra no ânodo do tubo de raios X, seguida de evacuação com bombas de vácuo; obviamente, este método é inadequado para substâncias fusíveis e voláteis. A segunda desvantagem está relacionada ao fato de que mesmo objetos refratários são danificados pelo bombardeio de elétrons. O método fluorescente está livre dessas deficiências e, portanto, tem uma aplicação muito mais ampla. A vantagem do método fluorescente também é a ausência de bremsstrahlung, o que melhora a sensibilidade da análise. A comparação dos comprimentos de onda medidos com tabelas de linhas espectrais de elementos químicos é a base de uma análise qualitativa, e as intensidades relativas das linhas espectrais de diferentes elementos que formam a substância da amostra formam a base de uma análise quantitativa. A partir de uma consideração do mecanismo de excitação da radiação característica de raios X, fica claro que as radiações de uma ou outra série (K ou L, M, etc.) constante. Portanto, a presença deste ou daquele elemento é estabelecida não por linhas individuais, mas por uma série de linhas como um todo (exceto as mais fracas, levando em consideração o conteúdo desse elemento). Para elementos relativamente leves, utiliza-se a análise das linhas da série K, para elementos pesados, as linhas da série L; sob diferentes condições (dependendo do equipamento utilizado e dos elementos analisados), diferentes regiões do espectro característico podem ser mais convenientes.
As principais características da análise espectral de raios-X são as seguintes.
Simplicidade dos espectros característicos de raios-X mesmo para elementos pesados (comparados aos espectros ópticos), o que simplifica a análise (pequeno número de linhas; semelhança em seu arranjo mútuo; com um aumento no número ordinal, um deslocamento regular do espectro para o região de comprimento de onda curto ocorre; simplicidade comparativa da análise quantitativa).
Independência dos comprimentos de onda do estado dos átomos do elemento analisado (livre ou em um composto químico). Isso se deve ao fato de que a ocorrência de radiação de raios X característica está associada à excitação dos níveis eletrônicos internos, que na maioria dos casos praticamente não mudam com o grau de ionização dos átomos.
A possibilidade de separação na análise de terras raras e alguns outros elementos que apresentam pequenas diferenças nos espectros na faixa óptica devido à semelhança da estrutura eletrônica das camadas externas e diferem muito pouco em suas propriedades químicas.
A espectroscopia de fluorescência de raios X é "não destrutiva", por isso tem uma vantagem sobre a espectroscopia óptica convencional ao analisar amostras finas - folha de metal fina, folha metálica, etc.
Espectrômetros de fluorescência de raios X, entre eles espectrômetros multicanal ou quantômetros, fornecem análise quantitativa expressa de elementos (de Na ou Mg a U) com um erro inferior a 1% do valor determinado, um limite de sensibilidade de 10 -3 ... 10 -4%.
feixe de raios-x
Métodos para determinar a composição espectral de raios-x
Os espectrômetros são divididos em dois tipos: cristal-difração e cristalino.
A decomposição de raios X em um espectro usando uma grade de difração natural - um cristal - é essencialmente semelhante à obtenção de um espectro de raios de luz comuns usando uma grade de difração artificial na forma de traços periódicos no vidro. A condição para a formação de um máximo de difração pode ser escrita como a condição de "reflexão" de um sistema de planos atômicos paralelos separados por uma distância d hkl.
Ao realizar uma análise qualitativa, pode-se julgar a presença de um elemento em uma amostra por uma linha - geralmente a linha mais intensa da série espectral adequada para um determinado cristal analisador. A resolução dos espectrômetros de difração de cristal é suficiente para separar as linhas características mesmo de elementos adjacentes em posição na tabela periódica. No entanto, também é necessário levar em conta a imposição de diferentes linhas de diferentes elementos, bem como a imposição de reflexos de diferentes ordens. Essa circunstância deve ser levada em consideração na escolha das linhas analíticas. Ao mesmo tempo, é necessário utilizar as possibilidades de melhorar a resolução do instrumento.
Conclusão
Assim, os raios X são radiações eletromagnéticas invisíveis com comprimento de onda de 10 5 - 10 2 nm. Os raios X podem penetrar em alguns materiais que são opacos à luz visível. Eles são emitidos durante a desaceleração de elétrons rápidos na matéria (espectro contínuo) e durante as transições de elétrons das camadas eletrônicas externas do átomo para as camadas internas (espectro linear). As fontes de radiação de raios X são: tubo de raios X, alguns isótopos radioativos, aceleradores e acumuladores de elétrons (radiação síncrotron). Receptores - filme, telas luminescentes, detectores de radiação nuclear. Os raios X são usados na análise de difração de raios X, medicina, detecção de falhas, análise espectral de raios X, etc.
Tendo considerado os aspectos positivos da descoberta de V. Roentgen, é necessário observar seu efeito biológico prejudicial. Descobriu-se que os raios X podem causar algo como uma queimadura solar grave (eritema), acompanhada, no entanto, por danos mais profundos e permanentes na pele. O aparecimento de úlceras muitas vezes se transforma em câncer. Em muitos casos, dedos ou mãos tiveram que ser amputados. Também houve mortes.
Verificou-se que os danos à pele podem ser evitados reduzindo o tempo e a dose de exposição, usando blindagem (por exemplo, chumbo) e controles remotos. Mas gradualmente foram revelados outros efeitos de longo prazo da exposição aos raios X, que foram então confirmados e estudados em animais experimentais. Os efeitos devidos aos raios X e outras radiações ionizantes (como raios gama emitidos por materiais radioativos) incluem:
) mudanças temporárias na composição do sangue após uma exposição excessiva relativamente pequena;
) alterações irreversíveis na composição do sangue (anemia hemolítica) após exposição excessiva prolongada;
) aumento da incidência de câncer (incluindo leucemia);
) envelhecimento mais rápido e morte precoce;
) a ocorrência de cataratas.
O impacto biológico dos raios X no corpo humano é determinado pelo nível de dose de radiação, bem como por qual órgão específico do corpo foi exposto à radiação.
O acúmulo de conhecimento sobre os efeitos da radiação de raios X no corpo humano levou ao desenvolvimento de normas nacionais e internacionais para doses de radiação permissíveis, publicadas em diversas publicações de referência.
Para evitar os efeitos nocivos dos raios X, são utilizados métodos de controle:
) disponibilidade de equipamentos adequados,
) monitorar o cumprimento das normas de segurança,
) uso correto do equipamento.
Lista de fontes usadas
1) Blokhin M.A., Physics of X-rays, 2a ed., M., 1957;
) Blokhin M.A., Methods of X-ray spectral studies, M., 1959;
) raios-X. Sentado. ed. M.A. Blokhin, trad. com ele. e English, M., 1960;
) Kharaja F., General course of X-ray engineering, 3ª ed., M.-L., 1966;
) Mirkin L.I., Handbook of X-ray difraction analysis of polycrystals, M., 1961;
) Weinstein E.E., Kakhana M.M., Reference tables on X-ray spectroscopy, M., 1953.
) Raio-X e análise eletro-óptica. Gorelik S.S., Skakov Yu.A., Rastorguev L.N.: Proc. Subsídio para universidades. - 4ª edição. Adicionar. E um retrabalhador. - M.: "MISiS", 2002. - 360 p.
Formulários
Anexo 1
Visão geral dos tubos de raios X
Anexo 2
Esquema de tubo de raios X para análise estrutural
Esquema de um tubo de raios X para análise estrutural: 1 - vidro ânodo metálico (geralmente aterrado); 2 - janelas feitas de berílio para saída de raios-x; 3 - cátodo termiônico; 4 - bulbo de vidro, isolando a parte do ânodo do tubo do cátodo; 5 - terminais catódicos, aos quais é aplicada a tensão do filamento, bem como alta tensão (em relação ao ânodo); 6 - sistema eletrostático para focalização de elétrons; 7 - ânodo (anticátodo); 8 - tubos de derivação para entrada e saída de água corrente refrigerando o vidro anódico.
Anexo 3
Diagrama de Moseley
Diagrama de Moseley para as séries K, L e M de raios X característicos. A abcissa mostra o número de série do elemento Z, a ordenada - ( Comé a velocidade da luz).
Apêndice 4
Câmara de ionização.
Figura 1. Seção de uma câmara de ionização cilíndrica: 1 - corpo cilíndrico da câmara, que serve como eletrodo negativo; 2 - haste cilíndrica servindo como eletrodo positivo; 3 - isoladores.
Arroz. 2. Esquema de ligação da câmara de ionização atual: V - tensão nos eletrodos da câmara; G é um galvanômetro que mede a corrente de ionização.
Arroz. 3. Característica de corrente-tensão da câmara de ionização.
Arroz. 4. Esquema de acionamento da câmara de ionização pulsada: C - capacitância do eletrodo coletor; R é resistência.
Apêndice 5
Contador de cintilação.
Esquema de um contador de cintilação: quanta de luz (fótons) "elimina" elétrons do fotocátodo; movendo-se de dínodo para dínodo, a avalanche de elétrons se multiplica.
Apêndice 6
contador Geiger-Muller.
Arroz. 1. Esquema de um contador Geiger-Muller de vidro: 1 - tubo de vidro hermeticamente fechado; 2 - cátodo (uma fina camada de cobre em um tubo de aço inoxidável); 3 - saída do cátodo; 4 - ânodo (fio esticado).
Arroz. 2. Esquema de ativação do contador Geiger-Muller.
Arroz. 3. A característica de contagem do contador Geiger-Muller.
Apêndice 7
contador proporcional.
Esquema de um contador proporcional: a - região de deriva de elétrons; b - área de amplificação do gás.
Anexo 8
Detectores de semicondutores
Detectores de semicondutores; a área sensível é destacada por hachura; n - região de um semicondutor com condutividade eletrônica, p - com furo, i - com condução intrínseca; a - detector de barreira de superfície de silício; b - detector planar de germânio-lítio de deriva; c - detector coaxial germânio-lítio.
PALESTRA
RADIAÇÃO DE RAIOS X
2. Raio-X de Bremsstrahlung, suas propriedades espectrais.
3. Radiação de raios-x característica (para revisão).
4. Interação da radiação de raios X com a matéria.
5. Bases físicas para o uso de raios X em medicina.
Os raios X (raios X) foram descobertos por K. Roentgen, que em 1895 se tornou o primeiro ganhador do Prêmio Nobel em física.
1. A natureza dos raios X
radiação de raios-x - ondas eletromagnéticas com comprimento de 80 a 10 -5 nm. A radiação de raios X de onda longa é bloqueada pela radiação UV de onda curta, onda curta - pela radiação G de onda longa.
Os raios X são produzidos em tubos de raios X. Figura 1.
K - cátodo
1 - feixe de elétrons
2 - Radiação de raios-X
Arroz. 1. Dispositivo de tubo de raios-X.
O tubo é um frasco de vidro (com um possível alto vácuo: a pressão é de cerca de 10 -6 mm Hg) com dois eletrodos: ânodo A e cátodo K, aos quais é aplicada uma alta tensão você (vários milhares de volts). O cátodo é uma fonte de elétrons (devido ao fenômeno da emissão termiônica). O ânodo é uma haste de metal que possui uma superfície inclinada para direcionar a radiação de raios X resultante em um ângulo em relação ao eixo do tubo. É feito de um material altamente condutor de calor para remover o calor gerado durante o bombardeio de elétrons. Na extremidade chanfrada há uma placa feita de metal refratário (por exemplo, tungstênio).
O forte aquecimento do ânodo se deve ao fato de que o principal número de elétrons no feixe do cátodo, tendo atingido o ânodo, sofre inúmeras colisões com os átomos da substância e transfere uma grande quantidade de energia para eles.
Sob a ação da alta voltagem, os elétrons emitidos pelo filamento de cátodo quente são acelerados a altas energias. A energia cinética de um elétron é MV 2 /2. É igual à energia que adquire movendo-se no campo eletrostático do tubo:
mv 2 /2 = eU(1)
onde m, e são a massa e a carga do elétron, você é a tensão de aceleração.
Os processos que levam ao aparecimento dos raios X de bremsstrahlung são devidos à intensa desaceleração dos elétrons no material do ânodo pelo campo eletrostático do núcleo atômico e dos elétrons atômicos.
O mecanismo de origem pode ser representado da seguinte forma. Os elétrons em movimento são algum tipo de corrente que forma seu próprio campo magnético. A desaceleração do elétron é uma diminuição na força da corrente e, consequentemente, uma mudança na indução do campo magnético, que causará o aparecimento de um campo elétrico alternado, ou seja, aparecimento de uma onda eletromagnética.
Assim, quando uma partícula carregada voa para a matéria, ela desacelera, perde sua energia e velocidade e emite ondas eletromagnéticas.
2. Propriedades espectrais de raios-X bremsstrahlung .
Então, no caso de desaceleração de elétrons no material do ânodo, radiação de bremsstrahlung.
O espectro de bremsstrahlung é contínuo . A razão para isso é a seguinte.
Quando os elétrons desaceleram, cada um deles tem uma parte da energia usada para aquecer o ânodo (E 1 = Q ), a outra parte para criar um fóton de raios X (E 2 = hv ), caso contrário, eU = hv + Q . A relação entre essas partes é aleatória.
Assim, um espectro contínuo de raios-X de bremsstrahlung é formado devido à desaceleração de muitos elétrons, cada um dos quais emite um quantum de raios-X. hv(h ) de um valor estritamente definido. O valor desse quantum diferentes para diferentes elétrons. Dependência do fluxo de energia de raios X no comprimento de onda eu , ou seja o espectro de raios-X é mostrado na Fig.2.
 |
Figura 2. Espectro de Bremsstrahlung: a) em diferentes voltagens você no tubo; b) a diferentes temperaturas T do cátodo.
A radiação de onda curta (dura) tem um poder de penetração maior do que a radiação de onda longa (suave). A radiação suave é mais fortemente absorvida pela matéria.
Do lado dos comprimentos de onda curtos, o espectro termina abruptamente em um determinado comprimento de onda eu n . Esse bremsstrahlung de comprimento de onda curto ocorre quando a energia adquirida por um elétron em um campo acelerado é completamente convertida em energia de fótons. Q = 0):
eU = hv max = hc/l min, l min = hc/(eU), (2)
l min (nm) = 1,23 / U kV
A composição espectral da radiação depende da tensão no tubo de raios X, com o aumento da tensão, o valor eu n desloca para comprimentos de onda curtos (Fig. 2 uma).
Quando a temperatura T da incandescência do cátodo muda, a emissão de elétrons aumenta. Portanto, a corrente aumenta EU no tubo, mas a composição espectral da radiação não muda (Fig. 2b).
Fluxo de energia Ф * bremsstrahlung é diretamente proporcional ao quadrado da tensão você entre ânodo e cátodo, força atual EU em tubo e número atômico Materiais do ânodo Z:
F \u003d kZU 2 I. (3)
onde k \u003d 10 -9 W / (V 2 A).
3. Raios X característicos (para familiarização).
Aumentar a tensão no tubo de raios X leva ao fato de que, no fundo de um espectro contínuo, aparece uma linha, que corresponde à radiação característica de raios X. Esta radiação é específica para o material do ânodo.
O mecanismo de sua ocorrência é o seguinte. Em alta voltagem, elétrons acelerados (com alta energia) penetram profundamente no átomo e expulsam elétrons de suas camadas internas. Os elétrons dos níveis superiores passam para lugares livres, como resultado da emissão de fótons de radiação característica.
Os espectros de radiação de raios X característica diferem dos espectros ópticos.
- Uniformidade.
A uniformidade dos espectros característicos deve-se ao fato de que as camadas internas de elétrons de diferentes átomos são as mesmas e diferem apenas energeticamente devido ao efeito da força dos núcleos, que aumenta com o aumento do número de elementos. Portanto, os espectros característicos mudam para frequências mais altas com o aumento da carga nuclear. Isso foi confirmado experimentalmente por um funcionário da Roentgen - Moseley, que mediu as frequências de transição de raios-X para 33 elementos. Eles fizeram a lei.
LEI DE MOSELY – a raiz quadrada da frequência da radiação característica é uma função linear do número ordinal do elemento:
A × (Z – B ), (4)
onde v é a frequência da linha espectral, Z é o número atômico do elemento emissor. A, B são constantes.
A importância da lei de Moseley reside no fato de que essa dependência pode ser usada para determinar com precisão o número atômico do elemento em estudo a partir da frequência medida da linha de raios X. Isso desempenhou um grande papel na colocação dos elementos na tabela periódica.
– Independência de um composto químico.
Os espectros de raios X característicos de um átomo não dependem do composto químico no qual o átomo do elemento entra. Por exemplo, o espectro de raios X de um átomo de oxigênio é o mesmo para O 2, H 2 O, enquanto os espectros ópticos desses compostos diferem. Esta característica do espectro de raios X do átomo foi a base para o nome " radiação característica".
4. Interação da radiação de raios X com a matéria
O impacto da radiação de raios-X em objetos é determinado pelos processos primários de interação de raios-X. fóton com elétronsátomos e moléculas da matéria.
Radiação de raios X na matéria absorvido ou dissipa. Nesse caso, vários processos podem ocorrer, que são determinados pela razão da energia do fóton de raios X hv e energia de ionização A e (energia de ionização A e - a energia necessária para remover os elétrons internos do átomo ou molécula).
a) Dispersão coerente(espalhamento de radiação de onda longa) ocorre quando a relação
hv< А и.
Para fótons, devido à interação com elétrons, apenas a direção do movimento muda (Fig. 3a), mas a energia hv e o comprimento de onda não mudam (daí este espalhamento é chamado coerente). Como as energias de um fóton e de um átomo não mudam, o espalhamento coerente não afeta os objetos biológicos, mas ao criar proteção contra a radiação de raios X, deve-se levar em consideração a possibilidade de alterar a direção primária do feixe.
b) efeito fotoelétrico acontece quando
hv³ A e .
Neste caso, dois casos podem ser realizados.
1. O fóton é absorvido, o elétron é separado do átomo (Fig. 3b). Ocorre ionização. O elétron separado adquire energia cinética: E k \u003d hv - A e . Se a energia cinética for grande, então o elétron pode ionizar átomos vizinhos por colisão, formando novos. secundário elétrons.
2. O fóton é absorvido, mas sua energia não é suficiente para separar o elétron, e excitação de um átomo ou molécula(Fig. 3c). Isso geralmente leva à emissão subsequente de um fóton na região da radiação visível (luminescência de raios X) e nos tecidos - à ativação de moléculas e reações fotoquímicas. O efeito fotoelétrico ocorre principalmente nos elétrons das camadas internas dos átomos com alta Z.
dentro) Dispersão incoerente(efeito Compton, 1922) ocorre quando a energia do fóton é muito maior do que a energia de ionização
hv » A e.
Neste caso, o elétron é separado do átomo (esses elétrons são chamados de elétrons de recuo), adquire alguma energia cinética E para , a energia do próprio fóton diminui (Fig. 4d):
hv=hv" + A e + E k. (5)
A radiação resultante com uma frequência alterada (comprimento) é chamada secundário, ele se espalha em todas as direções.
Os elétrons de recuo, se tiverem energia cinética suficiente, podem ionizar átomos vizinhos por colisão. Assim, como resultado do espalhamento incoerente, a radiação de raios X espalhada secundária é formada e os átomos da substância são ionizados.
Esses processos (a, b, c) podem causar vários processos subsequentes. Por exemplo (Fig. 3d), se durante o efeito fotoelétrico os elétrons são destacados do átomo nas camadas internas, então elétrons de níveis mais altos podem passar em seu lugar, o que é acompanhado por radiação de raios-x característica secundária dessa substância. Fótons de radiação secundária, interagindo com elétrons de átomos vizinhos, podem, por sua vez, causar fenômenos secundários.
espalhamento coerente
hv< А И
| |
efeito fotoelétrico
fóton é absorvido, e - separado do átomo - ionização
hv \u003d A e + E para
átomo A excitado pela absorção de um fóton, R - Luminescência de raios X
espalhamento incoerente
hv » A e
hv \u003d hv "+ A e + E para
processos secundários no efeito fotoelétrico
 |
Arroz. 3 Mecanismos de interação dos raios X com a matéria
Base física para o uso de raios X na medicina
Quando os raios X incidem sobre um corpo, ele é levemente refletido de sua superfície, mas principalmente passa profundamente, enquanto é parcialmente absorvido e espalhado e passa parcialmente.
A lei do enfraquecimento.
O fluxo de raios X é atenuado na matéria de acordo com a lei:
F \u003d F 0 e - m × x (6)
onde m – linear fator de atenuação, que depende essencialmente da densidade da substância. É igual à soma de três termos correspondentes ao espalhamento coerente m 1, m 2 incoerente e efeito fotoelétrico m 3:
m \u003d m 1 + m 2 + m 3. (7)
A contribuição de cada termo é determinada pela energia do fóton. Abaixo estão as proporções desses processos para os tecidos moles (água).
Energia, keV | efeito fotoelétrico | Compton - efeito |
| 100 % |
desfrutar coeficiente de atenuação de massa, que não depende da densidade da substância r:
m m = m/r. (oito)
O coeficiente de atenuação de massa depende da energia do fóton e do número atômico da substância absorvente:
m m = kl 3 Z 3 . (9)
Coeficientes de atenuação de massa de osso e tecido mole (água) diferem: m m ossos / m m água = 68.
Se um corpo não homogêneo é colocado no caminho dos raios X e uma tela fluorescente é colocada na frente dele, então esse corpo, absorvendo e atenuando a radiação, forma uma sombra na tela. Pela natureza dessa sombra, pode-se julgar a forma, densidade, estrutura e, em muitos casos, a natureza dos corpos. Aqueles. uma diferença significativa na absorção de radiação de raios-x por diferentes tecidos permite que você veja a imagem dos órgãos internos na projeção da sombra.
Se o órgão em estudo e os tecidos circundantes atenuam igualmente os raios X, então os agentes de contraste são usados. Assim, por exemplo, encher o estômago e os intestinos com uma massa pastosa de sulfato de bário ( BAS 0 4), você pode ver sua imagem de sombra (a proporção dos coeficientes de atenuação é 354).
Uso em medicina.
Na medicina, a radiação de raios X com energia de fótons de 60 a 100-120 keV é usada para diagnóstico e 150-200 keV para terapia.
Diagnóstico de raios-X – Reconhecimento de doenças transiluminando o corpo com raios-X.
O diagnóstico de raios-X é usado em várias opções, que são fornecidas abaixo.
 |
1. Com fluoroscopia o tubo de raios X está localizado atrás do paciente. Na frente dele há uma tela fluorescente. Há uma imagem de sombra (positiva) na tela. Em cada caso individual, a dureza apropriada da radiação é selecionada para que ela passe pelos tecidos moles, mas seja suficientemente absorvida pelos densos. Caso contrário, obtém-se uma sombra uniforme. Na tela, o coração, as costelas são visíveis escuros, os pulmões são claros.
2. Quando a radiografia o objeto é colocado em um cassete, que contém um filme com uma emulsão fotográfica especial. O tubo de raios X é colocado sobre o objeto. A radiografia resultante dá uma imagem negativa, ou seja, o oposto em contraste com a imagem observada durante a transiluminação. Neste método, há uma maior clareza da imagem do que em (1), portanto, observam-se detalhes que são difíceis de ver quando transiluminados.
Uma variante promissora deste método é o raio-X tomografia e "versão da máquina" - computador tomografia.
3. Com fluoroscopia, Em um filme sensível de pequeno formato, a imagem da tela grande é fixa. Quando visualizadas, as imagens são examinadas em uma lupa especial.
Terapia de raios-X - o uso de raios X para destruir tumores malignos.
O efeito biológico da radiação é interromper a atividade vital, especialmente as células que se multiplicam rapidamente.
TOMOGRAFIA COMPUTADORIZADA (CT)
O método de tomografia computadorizada de raios X é baseado na reconstrução de imagensde uma determinada seção do corpo do paciente, registrando um grande número de projeções de raios X dessa seção, feitas em diferentes ângulos. As informações dos sensores que registram essas projeções entram no computador, que, de acordo com um programa especial calcula distribuição apertado tamanho da amostrana seção investigada e a exibe na tela de exibição. A imagem resultanteseção do corpo do paciente é caracterizada por excelente clareza e alto conteúdo de informações. O programa permite que vocêaumentar contraste da imagem dentro dezenas e até centenas de vezes. Isso expande os recursos de diagnóstico do método.
Videógrafos (dispositivos com processamento digital de imagens de raios X) na odontologia moderna.
Na odontologia, o exame radiográfico é o principal método diagnóstico. No entanto, uma série de características organizacionais e técnicas tradicionais do diagnóstico por raios-X não o tornam muito confortável para o paciente e para as clínicas odontológicas. Trata-se, antes de mais nada, da necessidade de o paciente entrar em contato com a radiação ionizante, que muitas vezes gera uma carga de radiação significativa no corpo, é também a necessidade de um fotoprocesso e, consequentemente, a necessidade de fotorreagentes, incluindo os tóxicos. Trata-se, enfim, de um arquivo volumoso, pastas pesadas e envelopes com filmes radiográficos.
Além disso, o atual nível de desenvolvimento da odontologia torna insuficiente a avaliação subjetiva das radiografias pelo olho humano. Como se viu, da variedade de tons de cinza contidos na imagem de raio-x, o olho percebe apenas 64.
Obviamente, para obter uma imagem clara e detalhada dos tecidos duros do sistema dentoalveolar com exposição mínima à radiação, outras soluções são necessárias. A busca levou à criação dos chamados sistemas radiográficos, videógrafos - sistemas de radiografia digital.
Sem detalhes técnicos, o princípio de operação de tais sistemas é o seguinte. A radiação de raios X entra através do objeto não em um filme fotossensível, mas em um sensor intraoral especial (matriz eletrônica especial). O sinal correspondente da matriz é transmitido para um dispositivo de digitalização (conversor analógico-digital, ADC) que o converte em formato digital e é conectado ao computador. Um software especial cria uma imagem de raio-x na tela do computador e permite processá-la, salvá-la em um meio de armazenamento rígido ou flexível (disco rígido, disquetes), imprimi-la como uma imagem como um arquivo.
Em um sistema digital, uma imagem de raio-x é uma coleção de pontos com diferentes valores de escala de cinza digital. A otimização da exibição de informações fornecida pelo programa permite obter um quadro ideal em termos de brilho e contraste com uma dose de radiação relativamente baixa.
Em sistemas modernos criados, por exemplo, por empresas Troféu (França) ou Schick (EUA) ao formar um quadro, são utilizados 4096 tons de cinza, o tempo de exposição depende do objeto de estudo e, em média, é centésimos - décimos de segundo, redução da exposição à radiação em relação ao filme - até 90% para sistemas intraorais, até 70% para cinegrafistas panorâmicos.
Ao processar imagens, os cinegrafistas permitem:
1. Obtenha imagens positivas e negativas, imagens de cores falsas, imagens em relevo.
2. Aumente o contraste e amplie a área de interesse na imagem.
3. Avalie as mudanças na densidade dos tecidos dentários e estruturas ósseas, controle a uniformidade da obturação do canal.
4. Em endodontia para determinar o comprimento do canal de qualquer curvatura, e em cirurgia para selecionar o tamanho do implante com precisão de 0,1 mm.
5. Sistema único detector de cárie com elementos de inteligência artificial na análise da imagem permite detectar cáries na fase de mancha, cáries radiculares e cáries ocultas.
* « Ф" na fórmula (3) refere-se a toda a gama de comprimentos de onda emitidos e é muitas vezes referido como "Fluxo de Energia Integral".
Ministério da Educação e Ciência da Federação Russa
Agência Federal de Educação
GOU VPO SUSU
Departamento de Físico-Química
no curso KSE: “Radiação de raios-X”
Concluído:
Naumova Daria Gennadievna
Verificado:
Professor Associado, K.T.N.
Tanklevskaya N.M.
Chelyabinsk 2010
Introdução
Capítulo I. Descoberta de raios-X
Recibo
Interação com a matéria
Impacto biológico
Cadastro
Inscrição
Como é feito um raio-x
raios-x naturais
Capítulo II. Radiografia
Inscrição
Método de aquisição de imagem
Benefícios da radiografia
Desvantagens da radiografia
Fluoroscopia
Princípio de recebimento
Benefícios da Fluoroscopia
Desvantagens da Fluoroscopia
Tecnologias digitais em fluoroscopia
Método de digitalização multilinha
Conclusão
Lista de literatura usada
Introdução
Radiação de raios-X - ondas eletromagnéticas, cuja energia do fóton é determinada pela faixa de energia da radiação ultravioleta à radiação gama, que corresponde à faixa de comprimento de onda de 10−4 a 10² Å (de 10−14 a 10−8 m).
Assim como a luz visível, os raios X causam escurecimento do filme fotográfico. Esta propriedade é de grande importância para a medicina, a indústria e a investigação científica. Passando pelo objeto em estudo e depois caindo sobre o filme, a radiação de raios X retrata sua estrutura interna sobre ele. Uma vez que o poder de penetração da radiação de raios X é diferente para diferentes materiais, partes do objeto que são menos transparentes a ela fornecem áreas mais claras na fotografia do que aquelas através das quais a radiação penetra bem. Assim, os tecidos ósseos são menos transparentes aos raios X do que os tecidos que compõem a pele e os órgãos internos. Portanto, na radiografia, os ossos serão indicados como áreas mais claras e o local da fratura, que é mais transparente para a radiação, pode ser facilmente detectado. A imagem de raios X também é usada na odontologia para detectar cáries e abscessos nas raízes dos dentes, bem como na indústria para detectar rachaduras em fundidos, plásticos e borrachas.
Os raios X são usados na química para analisar compostos e na física para estudar a estrutura dos cristais. Um feixe de raios X que passa por um composto químico causa uma radiação secundária característica, cuja análise espectroscópica permite ao químico determinar a composição do composto. Ao incidir sobre uma substância cristalina, um feixe de raios X é espalhado pelos átomos do cristal, dando um padrão claro e regular de manchas e listras em uma chapa fotográfica, o que possibilita estabelecer a estrutura interna do cristal.
O uso de raios-X no tratamento do câncer é baseado no fato de que ele mata as células cancerígenas. No entanto, também pode ter um efeito indesejável nas células normais. Portanto, extremo cuidado deve ser exercido neste uso de raios-X.
Capítulo I. Descoberta de raios-X
A descoberta dos raios X é atribuída a Wilhelm Conrad Roentgen. Ele foi o primeiro a publicar um artigo sobre raios-X, que chamou de raios-x (raio-x). Um artigo de Roentgen intitulado "Sobre um novo tipo de raios" foi publicado em 28 de dezembro de 1895 no jornal da Sociedade Físico-Médica de Würzburg. Considera-se, no entanto, comprovado que os raios X já foram obtidos anteriormente. O tubo de raios catódicos que Roentgen usou em seus experimentos foi desenvolvido por J. Hittorf e W. Kruks. Este tubo produz raios-X. Isso foi demonstrado nos experimentos de Crookes e, a partir de 1892, nos experimentos de Heinrich Hertz e seu aluno Philipp Lenard através do escurecimento de chapas fotográficas. No entanto, nenhum deles percebeu o significado de sua descoberta e não publicou seus resultados. Além disso, Nikola Tesla, a partir de 1897, experimentou tubos de raios catódicos, recebeu raios-x, mas não publicou seus resultados.
Por esse motivo, Roentgen não sabia das descobertas feitas antes dele e descobriu os raios, mais tarde batizados em sua homenagem, de forma independente - enquanto observava a fluorescência que ocorre durante a operação de um tubo de raios catódicos. Roentgen estudou raios X por pouco mais de um ano (de 8 de novembro de 1895 a março de 1897) e publicou apenas três artigos relativamente pequenos sobre eles, mas eles forneceram uma descrição tão abrangente dos novos raios que centenas de artigos de seus seguidores, então publicado ao longo de 12 anos, não poderia acrescentar nem mudar nada de essencial. Roentgen, que havia perdido o interesse em raios-X, disse a seus colegas: "Já escrevi tudo, não perca seu tempo". Também contribuiu para a fama de Roentgen a famosa fotografia da mão de sua esposa, que ele publicou em seu artigo (veja a imagem à direita). Tal fama rendeu a Roentgen, em 1901, o primeiro Prêmio Nobel de Física, e o Comitê Nobel enfatizou a importância prática de sua descoberta. Em 1896, o nome "raios-X" foi usado pela primeira vez. Em alguns países, o nome antigo permanece - raios-X. Na Rússia, os raios começaram a ser chamados de "raios-X" por sugestão de um estudante V.K. Roentgen - Abram Fedorovich Ioffe.
Posição na escala de ondas eletromagnéticas
As faixas de energia dos raios X e dos raios gama se sobrepõem em uma ampla faixa de energia. Ambos os tipos de radiação são radiação eletromagnética e são equivalentes para a mesma energia de fótons. A diferença terminológica está no modo de ocorrência - os raios X são emitidos com a participação de elétrons (seja em átomos ou livres), enquanto a radiação gama é emitida nos processos de desexcitação de núcleos atômicos. Os fótons de raios X têm energias de 100 eV a 250 keV, o que corresponde a uma radiação com frequência de 3 1016 Hz a 6 1019 Hz e comprimento de onda de 0,005 - 10 nm (não há uma definição geralmente aceita do limite inferior do X gama de raios na escala de comprimento de onda). Os raios X moles são caracterizados pela menor energia de fótons e frequência de radiação (e o comprimento de onda mais longo), enquanto os raios X duros têm a maior energia de fótons e frequência de radiação (e o menor comprimento de onda).
(fotografia de raio-X (roentgenogram) da mão de sua esposa, tirada por V.K. Roentgen)
)Recibo
Os raios X são produzidos pela forte aceleração de partículas carregadas (principalmente elétrons) ou por transições de alta energia nas camadas eletrônicas de átomos ou moléculas. Ambos os efeitos são usados em tubos de raios X, nos quais os elétrons emitidos de um cátodo quente são acelerados (nenhum raio X é emitido, porque a aceleração é muito baixa) e atingem o ânodo, onde são fortemente desacelerados (os raios X são emitido: o chamado .bremsstrahlung) e, ao mesmo tempo, elimina os elétrons das camadas eletrônicas internas dos átomos do metal do qual o ânodo é feito. Os espaços vazios nas camadas são ocupados por outros elétrons do átomo. Nesse caso, a radiação de raios X é emitida com uma certa energia característica do material do ânodo (radiação característica, as frequências são determinadas pela lei de Moseley:
,onde Z é o número atômico do elemento ânodo, A e B são constantes para um certo valor do número quântico principal n da camada eletrônica). Atualmente, os ânodos são feitos principalmente de cerâmica, e a parte onde os elétrons atingem é feita de molibdênio. No processo de aceleração-desaceleração, apenas 1% da energia cinética do elétron vai para os raios X, 99% da energia é convertida em calor.
Os raios X também podem ser obtidos em aceleradores de partículas. assim chamado. A radiação síncrotron ocorre quando um feixe de partículas é desviado em um campo magnético, como resultado do qual eles experimentam aceleração em uma direção perpendicular ao seu movimento. A radiação síncrotron tem um espectro contínuo com um limite superior. Com parâmetros adequadamente escolhidos (a magnitude do campo magnético e a energia das partículas), os raios X também podem ser obtidos no espectro da radiação síncrotron.
Representação esquemática de um tubo de raios X. X - raios-x, K - cátodo, A - ânodo (às vezes chamado de anticátodo), C - dissipador de calor, Uh - tensão do filamento do cátodo, Ua - tensão de aceleração, Win - entrada de resfriamento de água, Wout - saída de resfriamento de água (consulte x- tubo de raios).
Interação com a matéria
O índice de refração de quase qualquer substância para raios X difere pouco da unidade. Uma consequência disso é o fato de que não há material a partir do qual uma lente de raios X possa ser feita. Além disso, quando os raios X incidem perpendicularmente à superfície, eles quase não são refletidos. Apesar disso, em óptica de raios-X, foram encontrados métodos para a construção de elementos ópticos para raios-X.
Os raios X podem penetrar na matéria e diferentes substâncias os absorvem de maneira diferente. A absorção de raios X é sua propriedade mais importante na fotografia de raios X. A intensidade dos raios X diminui exponencialmente dependendo do caminho percorrido na camada absorvente (I = I0e-kd, onde d é a espessura da camada, o coeficiente k é proporcional a Z3λ3, Z é o número atômico do elemento, λ é o comprimento de onda).
A absorção ocorre como resultado da fotoabsorção e do espalhamento Compton:
A fotoabsorção é entendida como o processo de nocautear um elétron da casca de um átomo por um fóton, o que requer que a energia do fóton seja maior que um determinado valor mínimo. Se considerarmos a probabilidade do ato de absorção dependendo da energia do fóton, quando uma certa energia é atingida, ela (probabilidade) aumenta acentuadamente até seu valor máximo. Para energias mais altas, a probabilidade diminui continuamente. Devido a esta dependência, diz-se que existe um limite de absorção. O lugar do elétron nocauteado durante o ato de absorção é ocupado por outro elétron, enquanto é emitida uma radiação com menor energia do fóton, o chamado. processo de fluorescência.
A radiação de raios X desempenha um papel enorme na medicina moderna; a história da descoberta dos raios X remonta ao século XIX.
Os raios X são ondas eletromagnéticas que são produzidas com a participação de elétrons. Com forte aceleração de partículas carregadas, são criados raios-x artificiais. Ele passa por equipamentos especiais:
- aceleradores de partículas.
Histórico de descobertas
Esses raios foram inventados em 1895 pelo cientista alemão Roentgen: enquanto trabalhava com um tubo de raios catódicos, ele descobriu o efeito de fluorescência do cianeto de bário e platina. Em seguida, houve uma descrição de tais raios e sua incrível capacidade de penetrar nos tecidos do corpo. Os raios começaram a ser chamados de raios-x (raios-x). Mais tarde, na Rússia, eles começaram a ser chamados de raios-X.
Os raios X são capazes de penetrar mesmo através das paredes. Então Roentgen percebeu que havia feito a maior descoberta no campo da medicina. Foi a partir dessa época que seções separadas na ciência começaram a se formar, como radiologia e radiologia.
Os raios são capazes de penetrar nos tecidos moles, mas são retardados, seu comprimento é determinado pelo obstáculo de uma superfície dura. Os tecidos moles do corpo humano são a pele e os tecidos duros são os ossos. Em 1901, o cientista recebeu o Prêmio Nobel.
No entanto, mesmo antes da descoberta de Wilhelm Conrad Roentgen, outros cientistas também se interessavam por um tema semelhante. Em 1853, o físico francês Antoine-Philiber Mason estudou uma descarga de alta voltagem entre eletrodos em um tubo de vidro. O gás contido nele a baixa pressão começou a emitir um brilho avermelhado. Bombear o excesso de gás do tubo levou ao decaimento do brilho em uma sequência complexa de camadas luminosas individuais, cuja tonalidade dependia da quantidade de gás.
Em 1878, William Crookes (físico inglês) sugeriu que a fluorescência ocorre devido ao impacto dos raios na superfície de vidro do tubo. Mas todos esses estudos não foram publicados em nenhum lugar, então Roentgen não sabia dessas descobertas. Após a publicação de suas descobertas em 1895 em uma revista científica, onde o cientista escreveu que todos os corpos são transparentes a esses raios, embora em um grau muito diferente, outros cientistas se interessaram por experimentos semelhantes. Eles confirmaram a invenção de Roentgen, e o desenvolvimento e aprimoramento dos raios X começaram.
O próprio Wilhelm Roentgen publicou mais dois artigos científicos sobre o tema dos raios X em 1896 e 1897, após os quais assumiu outras atividades. Assim, vários cientistas inventaram, mas foi Roentgen quem publicou artigos científicos sobre esse assunto.
Princípios de imagem
As características desta radiação são determinadas pela própria natureza de sua aparência. A radiação ocorre devido a uma onda eletromagnética. Suas principais propriedades incluem:
- Reflexão. Se a onda atingir a superfície perpendicularmente, ela não será refletida. Em algumas situações, um diamante tem a propriedade de reflexão.
- A capacidade de penetrar no tecido. Além disso, os raios podem passar através de superfícies opacas de materiais como madeira, papel e similares.
- absorção. A absorção depende da densidade do material: quanto mais denso, mais raios X o absorvem.
- Algumas substâncias fluorescem, ou seja, brilham. Assim que a radiação para, o brilho também desaparece. Se continuar após a cessação da ação dos raios, esse efeito é chamado de fosforescência.
- Os raios X podem iluminar o filme fotográfico, assim como a luz visível.
- Se o feixe passou pelo ar, a ionização ocorre na atmosfera. Este estado é chamado eletricamente condutor, e é determinado usando um dosímetro, que define a taxa de dosagem de radiação.
Radiação - danos e benefícios
Quando a descoberta foi feita, o físico Roentgen não conseguia nem imaginar o quão perigosa era sua invenção. Antigamente, todos os aparelhos que produziam radiação estavam longe de ser perfeitos e, como resultado, eram obtidas grandes doses de raios emitidos. As pessoas não entendiam os perigos de tal radiação. Embora alguns cientistas até então apresentem versões sobre os perigos dos raios-x.
Os raios X, penetrando nos tecidos, têm um efeito biológico sobre eles. A unidade de medida da dose de radiação é roentgen por hora. A principal influência está nos átomos ionizantes que estão dentro dos tecidos. Esses raios atuam diretamente na estrutura do DNA de uma célula viva. As consequências da radiação descontrolada incluem:
- mutação celular;
- o aparecimento de tumores;
- queimaduras por radiação;
- doença de radiação.
Contra-indicações para exames de raio-X:
- Os pacientes estão em estado crítico.
- Período de gravidez devido a efeitos negativos sobre o feto.
- Pacientes com sangramento ou pneumotórax aberto.
Como os raios-x funcionam e onde são usados
- Em medicina. O diagnóstico de raios-X é usado para translúcidos tecidos vivos para identificar certos distúrbios dentro do corpo. A terapia de raios-X é realizada para eliminar formações tumorais.
- Em ciência. A estrutura das substâncias e a natureza dos raios X são reveladas. Essas questões são tratadas por ciências como química, bioquímica, cristalografia.
- Na industria. Para detectar violações em produtos metálicos.
- Para a segurança da população. Feixes de raios X são instalados em aeroportos e outros locais públicos para escanear bagagem.
Uso médico da radiação de raios X. Os raios X são amplamente utilizados na medicina e na odontologia para as seguintes finalidades:
- Para diagnosticar doenças.
- Para monitorar processos metabólicos.
- Para o tratamento de muitas doenças.
O uso de raios X para fins médicos
Além de detectar fraturas ósseas, os raios X são amplamente utilizados para fins médicos. A aplicação especializada de raios X visa atingir os seguintes objetivos:
- Para destruir as células cancerosas.
- Para reduzir o tamanho do tumor.
- Para reduzir a dor.
Por exemplo, o iodo radioativo, usado em doenças endocrinológicas, é usado ativamente no câncer de tireoide, ajudando muitas pessoas a se livrar dessa terrível doença. Atualmente, para diagnosticar doenças complexas, os raios X são conectados a computadores, com isso, surgem os métodos de pesquisa mais recentes, como a tomografia axial computadorizada.
Essa varredura fornece aos médicos imagens coloridas que mostram os órgãos internos de uma pessoa. Para detectar o trabalho dos órgãos internos, uma pequena dose de radiação é suficiente. Os raios X também são amplamente utilizados na fisioterapia.
Propriedades básicas dos raios X
- capacidade de penetração. Todos os corpos são transparentes ao raio-x, e o grau de transparência depende da espessura do corpo. É devido a essa propriedade que o feixe começou a ser utilizado na medicina para detectar o funcionamento de órgãos, a presença de fraturas e corpos estranhos no corpo.
- Eles são capazes de causar o brilho de alguns objetos. Por exemplo, se o bário e a platina forem aplicados ao papelão, depois de passar pela varredura do feixe, ele brilhará amarelo-esverdeado. Se você colocar a mão entre o tubo de raios X e a tela, a luz penetrará mais no osso do que no tecido, de modo que o tecido ósseo brilhará mais na tela e o tecido muscular ficará menos brilhante.
- Ação no filme. Os raios X podem, como a luz, escurecer o filme, o que possibilita fotografar o lado da sombra obtido quando os objetos são examinados por raios X.
- Os raios X podem ionizar gases. Isso torna possível não apenas encontrar raios, mas também revelar sua intensidade medindo a corrente de ionização no gás.
- Eles têm um efeito bioquímico no corpo dos seres vivos. Graças a essa propriedade, os raios X encontraram sua ampla aplicação na medicina: podem tratar doenças da pele e doenças dos órgãos internos. Neste caso, a dosagem desejada de radiação e a duração dos raios são selecionadas. O uso prolongado e excessivo de tal tratamento é muito prejudicial e prejudicial ao corpo.
A consequência do uso de raios X foi a salvação de muitas vidas humanas. A radiografia ajuda não apenas a diagnosticar a doença em tempo hábil, mas os métodos de tratamento com radioterapia aliviam pacientes de várias patologias, desde hiperfunção da glândula tireoide até tumores malignos dos tecidos ósseos.
A ação da radiação de raios X sobre uma substância é determinada pelos processos primários de interação de um fóton de raios X com os elétrons dos átomos e moléculas da substância.
3. tomografia computadorizada de raios X.
O método de tomografia computadorizada de raios-X baseia-se na reconstrução de uma imagem de um determinado corte (secção) do corpo do paciente através do registro de um grande número de projeções de raios-X desse corte, feitas em diferentes ângulos (Fig. 5) . As informações dos sensores que registram essas projeções entram no computador, que, de acordo com um programa especial, calcula distribuição densidade da amostra na seção investigada e a exibe na tela de exibição. A imagem da seção do corpo do paciente obtida dessa maneira é caracterizada por excelente clareza e alto conteúdo de informações. O programa permite que você aumentar o contraste da imagem dezenas ou mesmo centenas de vezes. Isso expande os recursos de diagnóstico do método.
Arroz. Fig. 5. Esquema de transiluminação radiológica de um corte do órgão em estudo (ponto 1 e ponto 2 - duas posições consecutivas da fonte de raios X)
4. Com fluorografia uma imagem de uma tela grande é gravada em um filme sensível de pequeno formato (Fig. 6). Durante a análise, as imagens são examinadas em uma lupa especial.
Este método é usado para levantamento em massa da população. Neste caso, a carga de radiação no paciente é muito menor do que na fluoroscopia convencional.
Terapia de raios-X- o uso de raios X para destruir tumores malignos.
O efeito biológico da radiação é interromper a atividade vital das células tumorais que se multiplicam rapidamente. Neste caso, a energia dos fótons R - é de 150-200 keV.
Visiógrafos (dispositivos com processamento digital de imagens de raios X) na odontologia moderna
Na odontologia, o exame radiográfico é o principal método diagnóstico. No entanto, uma série de características organizacionais e técnicas tradicionais do diagnóstico por raios-X não o tornam muito confortável para o paciente e para as clínicas odontológicas. Trata-se, antes de mais nada, da necessidade de o paciente entrar em contato com a radiação ionizante, que muitas vezes gera uma carga de radiação significativa no corpo, é também a necessidade de um fotoprocesso e, consequentemente, a necessidade de fotorreagentes, incluindo os tóxicos. Trata-se, enfim, de um arquivo volumoso, pastas pesadas e envelopes com filmes radiográficos.
Além disso, o atual nível de desenvolvimento da odontologia torna insuficiente a avaliação subjetiva das radiografias pelo olho humano. Como se viu, da variedade de tons de cinza contidos na imagem de raio-x, o olho percebe apenas 64.
Obviamente, para obter uma imagem clara e detalhada dos tecidos duros do sistema dento-maxilar com exposição mínima à radiação, outras soluções são necessárias. Hoje, a pesquisa levou à criação dos chamados sistemas radiográficos, videógrafos - sistemas de radiografia digital (1987, empresa Trophy).
Sem detalhes técnicos, o princípio de operação de tais sistemas é o seguinte. A radiação de raios X entra através do objeto não em um filme fotossensível, mas em um sensor intraoral especial (matriz eletrônica especial). O sinal correspondente da matriz é transmitido para um dispositivo de digitalização (conversor analógico-digital, ADC) que o converte em formato digital e é conectado ao computador. Um software especial cria uma imagem de raio-x na tela do computador e permite processá-la, salvá-la em um meio de armazenamento rígido ou flexível (disco rígido, disco), imprimi-la como uma imagem como um arquivo.
Em um sistema digital, uma imagem de raio-x é uma coleção de pontos, que correspondem a diferentes tons de cinza. A otimização da exibição de informações fornecida pelo programa permite obter um quadro ideal em termos de brilho e contraste com uma dose de radiação relativamente baixa.
Nos sistemas modernos, criados, por exemplo, pela Trophy (França) ou Schick (EUA), 4096 tons de cinza são usados na formação de um quadro, o tempo de exposição depende do objeto de estudo e, em média, é centésimos - décimos de um segundo, uma diminuição na exposição à radiação em relação ao filme - até 90% para sistemas intraorais, até 70% para cinegrafistas panorâmicos.
Ao processar imagens, os cinegrafistas permitem:
1. Obtenha imagens positivas e negativas, imagens em cores falsas, imagens em relevo.
2. Aumente o contraste e amplie a parte da imagem de interesse.
3. Avaliar a mudança na densidade dos tecidos dentários e estruturas ósseas, controlar a uniformidade de preenchimento dos canais.
4. Na endodontia, determine o comprimento do canal de qualquer curvatura e, na cirurgia, selecione o tamanho do implante com precisão de 0,1 mm.
O exclusivo sistema de detecção de cárie com elementos de inteligência artificial durante a análise da imagem permite detectar cáries na fase de coloração, cáries radiculares e cáries ocultas.
Resolver problemas:
1. Quantas vezes é a energia máxima de um quantum de raios X bremsstrahlung que ocorre a uma tensão de tubo de 80 kV maior que a energia de um fóton correspondente à luz verde com comprimento de onda de 500 nm?
2. Determinar o comprimento de onda mínimo no espectro de radiação resultante da desaceleração no alvo de elétrons acelerados no betatron para uma energia de 60 MeV.
3. A camada de meia atenuação da radiação monocromática de raios X em alguma substância é de 10 mm. Encontre a atenuação dessa radiação na substância dada.
[*] Φ l - a razão de energia emitida em uma estreita faixa de comprimentos de onda para 1s. para a largura deste intervalo
* "F" na fórmula (4) refere-se a toda a gama de comprimentos de onda irradiados e é muitas vezes referido como "Fluxo de Energia Integral".
