RADIAȚII RX
radiații invizibile capabile să pătrundă, deși în grade diferite, toate substanțele. Este o radiație electromagnetică cu o lungime de undă de aproximativ 10-8 cm.Ca și lumina vizibilă, razele X provoacă înnegrirea filmului fotografic. Această proprietate este de mare importanță pentru medicină, industrie și cercetarea științifică. Trecând prin obiectul studiat și apoi căzând pe film, radiația cu raze X își descrie structura internă pe acesta. Deoarece puterea de penetrare a radiației X este diferită pentru diferite materiale, părțile obiectului care sunt mai puțin transparente pentru acesta oferă zone mai luminoase în fotografie decât cele prin care radiația pătrunde bine. Astfel, țesuturile osoase sunt mai puțin transparente la razele X decât țesuturile care alcătuiesc pielea și organele interne. Prin urmare, pe radiografie, oasele vor fi indicate ca zone mai ușoare, iar locul fracturii, care este mai transparent pentru radiații, poate fi detectat destul de ușor. Imagistica cu raze X este, de asemenea, utilizată în stomatologie pentru a detecta carii și abcese la rădăcinile dinților, precum și în industrie pentru a detecta fisuri în piese turnate, materiale plastice și cauciucuri. Razele X sunt folosite în chimie pentru a analiza compuși și în fizică pentru a studia structura cristalelor. Un fascicul de raze X care trece printr-un compus chimic provoacă o radiație secundară caracteristică, a cărei analiză spectroscopică permite chimistului să determine compoziția compusului. Când cade pe o substanță cristalină, un fascicul de raze X este împrăștiat de atomii cristalului, dând un model clar, regulat de pete și dungi pe o placă fotografică, ceea ce face posibilă stabilirea structurii interne a cristalului. Utilizarea razelor X în tratamentul cancerului se bazează pe faptul că ucide celulele canceroase. Cu toate acestea, poate avea și un efect nedorit asupra celulelor normale. Prin urmare, trebuie avută o precauție extremă în această utilizare a razelor X. Radiația cu raze X a fost descoperită de fizicianul german W. Roentgen (1845-1923). Numele său este imortalizat în alți termeni fizici asociați cu această radiație: unitatea internațională a dozei de radiații ionizante se numește roentgen; o fotografie făcută cu un aparat cu raze X se numește radiografie; Domeniul medicinei radiologice care utilizează raze X pentru a diagnostica și trata bolile se numește radiologie. Roentgen a descoperit radiația în 1895 în timp ce era profesor de fizică la Universitatea din Würzburg. În timp ce efectua experimente cu raze catodice (fluxurile de electroni în tuburile cu descărcare), el a observat că un ecran situat în apropierea tubului vidat, acoperit cu cianoplatinită de bariu cristalin, strălucește puternic, deși tubul în sine este acoperit cu carton negru. Roentgen a mai stabilit că puterea de penetrare a razelor necunoscute pe care le-a descoperit, pe care le-a numit raze X, depindea de compoziția materialului absorbant. De asemenea, și-a imaginat oasele propriei mâini, plasându-l între un tub cu descărcare cu raze catodice și un ecran acoperit cu cianoplatinită de bariu. Descoperirea lui Roentgen a fost urmată de experimente ale altor cercetători care au descoperit multe proprietăți și aplicații noi ale acestei radiații. O mare contribuție au avut-o M. Laue, W. Friedrich și P. Knipping, care au demonstrat în 1912 difracția razelor X atunci când aceasta trece printr-un cristal; W. Coolidge, care în 1913 a inventat un tub cu raze X cu vid înalt cu catod încălzit; G. Moseley, care a stabilit în 1913 relația dintre lungimea de undă a radiației și numărul atomic al unui element; G. și L. Braggy, care au primit Premiul Nobel în 1915 pentru dezvoltarea bazelor analizei difracției cu raze X.
OBȚINEREA RADIAȚIILOR X
Radiația de raze X apare atunci când electronii care se mișcă la viteze mari interacționează cu materia. Când electronii se ciocnesc cu atomii oricărei substanțe, ei își pierd rapid energia cinetică. În acest caz, cea mai mare parte este transformată în căldură, iar o mică fracțiune, de obicei mai mică de 1%, este transformată în energie de raze X. Această energie este eliberată sub formă de cuante - particule numite fotoni care au energie, dar au masa de repaus zero. Fotonii cu raze X diferă în ceea ce privește energia lor, care este invers proporțională cu lungimea de undă. Cu metoda convențională de obținere a razelor X se obține o gamă largă de lungimi de undă, care se numește spectru de raze X. Spectrul conține componente pronunțate, așa cum se arată în Fig. 1. Un „continuum” larg se numește spectru continuu sau radiație albă. Vârfurile ascuțite suprapuse pe acesta se numesc linii caracteristice de emisie de raze X. Deși întregul spectru este rezultatul ciocnirilor electronilor cu materia, mecanismele de apariție a părții sale largi și a liniilor sunt diferite. O substanță este formată dintr-un număr mare de atomi, fiecare având un nucleu înconjurat de învelișuri de electroni, iar fiecare electron din învelișul unui atom al unui element dat ocupă un anumit nivel de energie discret. De obicei, aceste învelișuri, sau niveluri de energie, sunt notate prin simbolurile K, L, M etc., începând de la învelișul cel mai apropiat de nucleu. Când un electron incident de energie suficient de mare se ciocnește cu unul dintre electronii legați de atom, acesta scoate acel electron din învelișul său. Spațiul gol este ocupat de un alt electron din înveliș, ceea ce corespunde unei energii superioare. Acesta din urmă emite energie în exces prin emiterea unui foton de raze X. Deoarece electronii învelișului au valori de energie discrete, fotonii de raze X rezultați au, de asemenea, un spectru discret. Aceasta corespunde unor vârfuri ascuțite pentru anumite lungimi de undă, ale căror valori specifice depind de elementul țintă. Liniile caracteristice formează seriile K, L și M, în funcție de învelișul (K, L sau M) din care a fost îndepărtat electronul. Relația dintre lungimea de undă a razelor X și numărul atomic se numește legea lui Moseley (Fig. 2).

Dacă un electron se ciocnește cu un nucleu relativ greu, atunci acesta încetinește, iar energia sa cinetică este eliberată sub forma unui foton cu raze X de aproximativ aceeași energie. Dacă zboară pe lângă nucleu, el își va pierde doar o parte din energia, iar restul va fi transferat altor atomi care îi cad în cale. Fiecare act de pierdere de energie duce la emisia unui foton cu ceva energie. Apare un spectru continuu de raze X, a cărui limită superioară corespunde energiei celui mai rapid electron. Acesta este mecanismul de formare a unui spectru continuu, iar energia maximă (sau lungimea de undă minimă) care fixează limita spectrului continuu este proporțională cu tensiunea de accelerare, care determină viteza electronilor incidenti. Liniile spectrale caracterizează materialul țintei bombardate, în timp ce spectrul continuu este determinat de energia fasciculului de electroni și practic nu depinde de materialul țintă. Razele X pot fi obținute nu numai prin bombardarea cu electroni, ci și prin iradierea țintei cu raze X din altă sursă. În acest caz, totuși, cea mai mare parte a energiei fasciculului incident intră în spectrul caracteristic de raze X și o fracțiune foarte mică din acesta intră în spectrul continuu. Evident, fasciculul de raze X incident trebuie să conţină fotoni a căror energie este suficientă pentru a excita liniile caracteristice ale elementului bombardat. Procentul mare de energie pe spectru caracteristic face ca această metodă de excitare cu raze X să fie convenabilă pentru cercetarea științifică.
tuburi cu raze X. Pentru a obține radiații de raze X datorită interacțiunii electronilor cu materia, este necesar să existe o sursă de electroni, mijloace de accelerare a acestora la viteze mari și o țintă capabilă să reziste la bombardamentul cu electroni și să producă radiații de raze X de intensitatea dorită. Aparatul care are toate acestea se numește tub cu raze X. Exploratorii timpurii au folosit tuburi cu „vid adânc”, cum ar fi tuburile cu descărcare de astăzi. Vidul din ele nu era foarte mare. Tuburile de descărcare de gaze conțin un numar mare de gaz, iar când se aplică o diferență mare de potențial electrozilor tubului, atomii de gaz se transformă în ioni pozitivi și negativi. Cei pozitivi se deplasează spre electrodul negativ (catod) și, căzând peste el, scot electroni din el, iar ei, la rândul lor, se deplasează către electrodul pozitiv (anod) și, bombardându-l, creează un flux de fotoni de raze X. . În tubul modern cu raze X dezvoltat de Coolidge (Fig. 3), sursa de electroni este un catod de wolfram încălzit la o temperatură ridicată. Electronii sunt accelerați la viteze mari de diferența mare de potențial dintre anod (sau anticatod) și catod. Deoarece electronii trebuie să ajungă la anod fără a se ciocni cu atomii, este necesar un vid foarte mare, pentru care tubul trebuie bine evacuat. Acest lucru reduce, de asemenea, probabilitatea de ionizare a atomilor de gaz rămași și a curenților laterali asociați.

Electronii sunt focalizați pe anod printr-un electrod cu formă specială care înconjoară catodul. Acest electrod se numește electrod de focalizare și împreună cu catodul formează „proiectorul electronic” al tubului. Anodul supus bombardamentului electronic trebuie să fie realizat dintr-un material refractar, deoarece cea mai mare parte a energiei cinetice a electronilor de bombardare este transformată în căldură. În plus, este de dorit ca anodul să fie realizat dintr-un material cu număr atomic ridicat, deoarece randamentul razelor X crește odată cu creșterea numărului atomic. Cel mai adesea este ales wolfram, al cărui număr atomic este 74. Designul tuburilor cu raze X poate fi diferit în funcție de condițiile și cerințele de aplicare.
DETECȚIA RACII X
Toate metodele de detectare a razelor X se bazează pe interacțiunea lor cu materia. Detectoarele pot fi de două tipuri: cele care dau o imagine și cele care nu. Primele includ dispozitive de fluorografie și fluoroscopie cu raze X, în care fasciculul de raze X trece prin obiectul studiat, iar radiația transmisă intră în ecranul sau filmul luminescent. Imaginea apare datorită faptului că diferite părți ale obiectului studiat absorb radiația în moduri diferite - în funcție de grosimea substanței și de compoziția acesteia. În detectoarele cu ecran luminiscent, energia razelor X este transformată într-o imagine direct observabilă, în timp ce în radiografie este înregistrată pe o emulsie sensibilă și poate fi observată doar după ce filmul a fost dezvoltat. Al doilea tip de detectoare include o mare varietate de dispozitive în care energia razelor X este convertită în semnale electrice care caracterizează intensitatea relativă a radiației. Acestea includ camere de ionizare, un contor Geiger, un contor proporțional, un contor de scintilație și niște detectoare speciali bazate pe sulfură și seleniră de cadmiu. În prezent, contoarele de scintilație pot fi considerate cele mai eficiente detectoare, care funcționează bine într-o gamă largă de energie.
Vezi si DETECTOARE DE PARTICULE . Detectorul este selectat ținând cont de condițiile problemei. De exemplu, dacă este necesar să se măsoare cu precizie intensitatea radiației de raze X difractate, atunci se folosesc contoare care permit măsurătorile cu o precizie de fracțiuni de procent. Dacă este necesar să se înregistreze o mulțime de fascicule difractate, atunci este recomandabil să se utilizeze film cu raze X, deși în acest caz este imposibil să se determine intensitatea cu aceeași precizie.
DEFECTOSCOPIE CU RAZE X ȘI GAMMA
Una dintre cele mai comune aplicații ale razelor X în industrie este controlul calității materialelor și detectarea defectelor. Metoda cu raze X este nedistructivă, astfel încât materialul testat, dacă se constată că îndeplinește cerințele cerute, poate fi apoi utilizat în scopul propus. Atât detectarea cu raze X, cât și pe defectele gamma se bazează pe puterea de penetrare a razelor X și pe caracteristicile absorbției acestora în materiale. Puterea de penetrare este determinată de energia fotonilor de raze X, care depinde de tensiunea de accelerare din tubul de raze X. Prin urmare, probele groase și probele din metale grele, precum aurul și uraniul, necesită o sursă de raze X cu o tensiune mai mare pentru studiul lor, iar pentru probele subțiri este suficientă o sursă cu o tensiune mai mică. Pentru detectarea defectelor cu raze gamma a piesei turnate foarte mari și a produselor laminate mari, se folosesc betatroni și acceleratori liniari, care accelerează particulele la energii de 25 MeV și mai mult. Absorbția razelor X într-un material depinde de grosimea absorbantului d și de coeficientul de absorbție m și este determinată de formula I = I0e-md, unde I este intensitatea radiației transmise prin absorbant, I0 este intensitatea radiației incidente, iar e = 2,718 este baza logaritmilor naturali. Pentru un material dat, la o lungime de undă (sau energie) dată a razelor X, coeficientul de absorbție este o constantă. Dar radiația unei surse de raze X nu este monocromatică, ci conține o gamă largă de lungimi de undă, drept urmare absorbția la aceeași grosime a absorbantului depinde de lungimea de undă (frecvența) radiației. Radiația cu raze X este utilizată pe scară largă în toate industriile asociate cu prelucrarea metalelor prin presiune. De asemenea, este folosit pentru a testa butoaie de artilerie, produse alimentare, materiale plastice, pentru a testa dispozitive și sisteme complexe în inginerie electronică. (Neutronografia, care folosește fascicule de neutroni în loc de raze X, este folosită în scopuri similare.) Razele X sunt, de asemenea, utilizate în alte scopuri, cum ar fi examinarea picturilor pentru a determina autenticitatea lor sau detectarea straturi suplimentare de vopsea deasupra stratului principal. .
DIFRACȚIE CU RAZE X
Difracția cu raze X oferă informații importante despre solide - structura lor atomică și forma cristalină - precum și despre lichide, corpuri amorfe și molecule mari. Metoda difracției este, de asemenea, utilizată pentru determinarea precisă (cu o eroare mai mică de 10-5) a distanțelor interatomice, detectarea tensiunilor și a defectelor și pentru determinarea orientării monocristalelor. Modelul de difracție poate identifica materiale necunoscute, precum și detecta prezența impurităților în probă și le poate determina. Importanța metodei de difracție cu raze X pentru progresul fizicii moderne poate fi cu greu supraestimată, deoarece înțelegerea modernă a proprietăților materiei se bazează în cele din urmă pe date despre aranjarea atomilor în diverși compuși chimici, despre natura legăturilor. între ele și pe defecte structurale. Instrumentul principal pentru obținerea acestor informații este metoda difracției cu raze X. Cristalografia cu difracție de raze X este esențială pentru determinarea structurilor moleculelor mari complexe, cum ar fi cele ale acidului dezoxiribonucleic (ADN), materialul genetic al organismelor vii. Imediat după descoperirea radiațiilor cu raze X, interesul științific și medical s-a concentrat atât asupra capacității acestei radiații de a pătrunde prin corpuri, cât și asupra naturii sale. Experimentele privind difracția razelor X pe fante și rețele de difracție au arătat că aceasta aparține radiației electromagnetice și are o lungime de undă de ordinul 10-8-10-9 cm Chiar și mai devreme, oamenii de știință, în special W. Barlow, au ghicit că forma regulată și simetrică a cristalelor naturale se datorează dispunerii ordonate a atomilor care formează cristalul. În unele cazuri, Barlow a reușit să prezică corect structura unui cristal. Valoarea distantelor interatomice prezise a fost de 10-8 cm Faptul ca distantele interatomice s-au dovedit a fi de ordinul lungimii de unda a razelor X a facut posibila in principiu observarea difractiei lor. Rezultatul a fost ideea unuia dintre cele mai importante experimente din istoria fizicii. M. Laue a organizat un test experimental al acestei idei, care a fost realizat de colegii săi W. Friedrich și P. Knipping. În 1912, cei trei și-au publicat lucrările despre rezultatele difracției cu raze X. Principiile difracției de raze X. Pentru a înțelege fenomenul difracției cu raze X, trebuie să luăm în considerare în ordine: în primul rând, spectrul razelor X, în al doilea rând, natura structurii cristaline și, în al treilea rând, fenomenul de difracție în sine. După cum s-a menționat mai sus, radiația caracteristică de raze X constă dintr-o serie de linii spectrale cu un grad ridicat de monocromaticitate, determinate de materialul anodului. Cu ajutorul filtrelor, puteți selecta cel mai intens dintre ele. Prin urmare, prin alegerea materialului anodic într-un mod adecvat, se poate obține o sursă de radiație aproape monocromatică cu o valoare a lungimii de undă foarte precis definită. Lungimile de undă ale radiației caracteristice variază de obicei de la 2,285 pentru crom până la 0,558 pentru argint (valorile pentru diferitele elemente sunt cunoscute de șase cifre semnificative). Spectrul caracteristic se suprapune unui spectru continuu „alb” de intensitate mult mai redusa, datorita decelerarii electronilor incidenti in anod. Astfel, din fiecare anod se pot obține două tipuri de radiații: caracteristică și bremsstrahlung, fiecare dintre ele joacă un rol important în felul său. Atomii din structura cristalină sunt localizați la intervale regulate, formând o secvență de celule identice - o rețea spațială. Unele rețele (de exemplu, pentru majoritatea metalelor obișnuite) sunt destul de simple, în timp ce altele (de exemplu, pentru moleculele de proteine) sunt destul de complexe. Structura cristalină se caracterizează prin următoarele: dacă se trece de la un punct dat al unei celule la punctul corespunzător al celulei vecine, atunci se va găsi exact același mediu atomic. Și dacă un atom este situat într-unul sau altul punct al unei celule, atunci același atom va fi localizat în punctul echivalent al oricărei celule învecinate. Acest principiu este strict valabil pentru un cristal perfect, ordonat ideal. Cu toate acestea, multe cristale (de exemplu, soluții solide metalice) sunt dezordonate într-o oarecare măsură; locuri echivalente cristalografic pot fi ocupate de diferiți atomi. În aceste cazuri, nu poziția fiecărui atom este determinată, ci doar poziția unui atom „mediată statistic” pe un număr mare de particule (sau celule). Fenomenul difracției este discutat în articolul OPTICS și cititorul se poate referi la acest articol înainte de a trece mai departe. Arată că, dacă undele (de exemplu, sunet, lumină, raze X) trec printr-o fantă sau o gaură mică, atunci aceasta din urmă poate fi considerată o sursă secundară de unde, iar imaginea fantei sau a găurii constă în lumină alternativă. și dungi întunecate. În plus, dacă există o structură periodică de găuri sau fante, atunci ca rezultat al interferenței de amplificare și atenuare a razelor care provin din diferite găuri, apare un model de difracție clar. Difracția cu raze X este un fenomen colectiv de împrăștiere în care rolul găurilor și al centrelor de împrăștiere este jucat de atomii aranjați periodic ai structurii cristaline. Amplificarea reciprocă a imaginilor lor la anumite unghiuri dă un model de difracție similar cu cel care ar rezulta din difracția luminii pe un rețele de difracție tridimensionale. Imprăștirea are loc datorită interacțiunii radiației X incidente cu electronii din cristal. Datorită faptului că lungimea de undă a radiației de raze X este de aceeași ordine cu dimensiunile atomului, lungimea de undă a radiației de raze X împrăștiate este aceeași cu cea a incidentului. Acest proces este rezultatul oscilațiilor forțate ale electronilor sub acțiunea razelor X incidente. Luați în considerare acum un atom cu un nor de electroni legați (în jurul nucleului) pe care incid razele X. Electronii în toate direcțiile împrăștie simultan incidentul și emit propriile lor raze X de aceeași lungime de undă, deși de intensitate diferită. Intensitatea radiației împrăștiate este legată de numărul atomic al elementului, deoarece numărul atomic este egal cu numărul de electroni orbitali care pot participa la împrăștiere. (Această dependență a intensității de numărul atomic al elementului de împrăștiere și de direcția în care se măsoară intensitatea este caracterizată de factorul de împrăștiere atomică, care joacă un rol extrem de important în analiza structurii cristalelor.) Să ne alegeți în structura cristalină un lanț liniar de atomi situati la aceeași distanță unul de celălalt și luați în considerare modelul lor de difracție. S-a remarcat deja că spectrul de raze X constă dintr-o parte continuă („continuum”) și un set de linii mai intense caracteristice elementului care este materialul anodic. Să presupunem că am filtrat spectrul continuu și am obținut un fascicul de raze X aproape monocromatic îndreptat către lanțul nostru liniar de atomi. Condiția de amplificare (interferența de amplificare) este îndeplinită dacă diferența de cale a undelor împrăștiate de atomii vecini este un multiplu al lungimii de undă. Dacă fasciculul incide într-un unghi a0 cu o linie de atomi separați prin intervale a (perioada), atunci pentru unghiul de difracție a diferența de cale corespunzătoare câștigului se va scrie ca a(cos a - cosa0) = hl, unde l este lungimea de undă și h este întreg (Fig. 4 și 5).

Pentru a extinde această abordare la un cristal tridimensional, este necesar doar să alegeți șiruri de atomi în alte două direcții din cristal și să rezolvați cele trei ecuații astfel obținute împreună pentru trei axe de cristal cu perioadele a, b și c. Celelalte două ecuații sunt

Acestea sunt cele trei ecuații Laue fundamentale pentru difracția cu raze X, numerele h, k și c fiind indicii Miller pentru planul de difracție.
Vezi si CRISTALELE ȘI CRISTALGRAFIA. Luând în considerare oricare dintre ecuațiile Laue, de exemplu prima, se poate observa că, deoarece a, a0, l sunt constante și h = 0, 1, 2, ..., soluția ei poate fi reprezentată ca o mulțime de conuri cu o axă comună a (Fig. . 5). Același lucru este valabil și pentru direcțiile b și c. În cazul general al împrăștierii tridimensionale (difracție), cele trei ecuații Laue trebuie să aibă o soluție comună, i.e. trei conuri de difracție situate pe fiecare dintre axe trebuie să se intersecteze; linia comună de intersecție este prezentată în fig. 6. Rezolvarea comună a ecuațiilor conduce la legea Bragg-Wulf:

l = 2(d/n)sinq, unde d este distanța dintre planele cu indicii h, k și c (perioada), n = 1, 2, ... sunt numere întregi (ordinea de difracție), iar q este unghiul format prin fascicul incident (precum și prin difracție) cu planul cristalului în care are loc difracția. Analizând ecuația legii Bragg - Wolfe pentru un singur cristal situat pe calea unui fascicul de raze X monocromatic, putem concluziona că difracția nu este ușor de observat, deoarece l și q sunt fixe și sinq METODE DE ANALIZĂ A DIFRACȚIEI
metoda Laue. Metoda Laue folosește un spectru continuu „alb” de raze X, care este direcționat către un singur cristal staționar. Pentru o anumită valoare a perioadei d, lungimea de undă corespunzătoare condiției Bragg-Wulf este selectată automat din întregul spectru. Modelele Laue astfel obținute fac posibilă aprecierea direcțiilor fasciculelor difractate și, în consecință, a orientărilor planurilor cristaline, ceea ce permite, de asemenea, să se tragă concluzii importante despre simetria, orientarea cristalului și prezența. de defecte ale acestuia. În acest caz, totuși, informațiile despre perioada spațială d se pierd. Pe fig. 7 arată un exemplu de Lauegram. Filmul cu raze X a fost situat pe partea opusă a cristalului cu cea pe care a fost incident fasciculul de raze X de la sursă.

Metoda Debye-Scherrer (pentru probe policristaline). Spre deosebire de metoda anterioară, aici se utilizează radiația monocromatică (l = const), iar unghiul q este variat. Acest lucru se realizează prin utilizarea unei probe policristaline constând din numeroase cristalite mici de orientare aleatorie, printre care se numără și cele care satisfac condiția Bragg-Wulf. Fasciculele difractate formează conuri, a căror axă este îndreptată de-a lungul fasciculului de raze X. Pentru imagini, o bandă îngustă de film cu raze X este de obicei utilizată într-o casetă cilindrică, iar razele X sunt propagate de-a lungul diametrului prin găurile din film. Debyegrama obtinuta in acest fel (Fig. 8) contine informatii exacte despre perioada d, i.e. despre structura cristalului, dar nu oferă informațiile pe care le conține Lauegrama. Prin urmare, ambele metode se completează reciproc. Să luăm în considerare câteva aplicații ale metodei Debye-Scherrer.

Identificarea elementelor și compușilor chimici. Din unghiul q determinat din Debyegramă, se poate calcula distanța interplanară d caracteristică unui element sau compus dat. În prezent, au fost întocmite multe tabele cu valorile d, care fac posibilă identificarea nu numai a unui element sau compus chimic, ci și a diferitelor stări de fază ale aceleiași substanțe, care nu oferă întotdeauna o analiză chimică. De asemenea, este posibil să se determine conținutul celui de-al doilea component în aliaje de substituție cu mare precizie din dependența perioadei d de concentrație.
Analiza stresului. Din diferența măsurată a distanțelor interplanare pentru diferite direcții în cristale, cunoscând modulul elastic al materialului, este posibil să se calculeze tensiuni mici în acesta cu mare precizie.
Studii de orientare preferenţială în cristale. Dacă cristaliții mici dintr-o probă policristalină nu sunt orientați complet aleatoriu, atunci inelele de pe Debyegram vor avea intensități diferite. În prezența unei orientări preferate pronunțate, maximele de intensitate sunt concentrate în puncte individuale din imagine, care devine similară cu imaginea pentru un singur cristal. De exemplu, în timpul laminarii adânci la rece, o foaie de metal capătă o textură - o orientare pronunțată a cristalitelor. Conform debaygramului, se poate judeca natura prelucrării la rece a materialului.
Studiul granulometriei. Dacă dimensiunea granulelor policristalui este mai mare de 10-3 cm, atunci liniile de pe Debyegram vor consta din pete individuale, deoarece în acest caz numărul de cristaliți nu este suficient pentru a acoperi întreaga gamă de valori ale unghiurilor. q. Dacă dimensiunea cristalitului este mai mică de 10-5 cm, atunci liniile de difracție devin mai largi. Lățimea lor este invers proporțională cu dimensiunea cristalitelor. Lărgirea are loc din același motiv că o scădere a numărului de fante reduce rezoluția unui rețele de difracție. Radiația cu raze X face posibilă determinarea dimensiunilor granulelor în intervalul 10-7-10-6 cm.
Metode pentru monocristale. Pentru ca difracția unui cristal să ofere informații nu numai despre perioada spațială, ci și despre orientarea fiecărui set de planuri de difracție, se folosesc metode ale unui singur cristal rotativ. Un fascicul de raze X monocromatic este incident pe cristal. Cristalul se rotește în jurul axei principale, pentru care ecuațiile Laue sunt satisfăcute. În acest caz, unghiul q, care este inclus în formula Bragg-Wulf, se modifică. Maximele de difracție sunt situate la intersecția conurilor de difracție Laue cu suprafața cilindrică a filmului (Fig. 9). Rezultatul este un model de difracție de tipul prezentat în Fig. 10. Cu toate acestea, complicațiile sunt posibile datorită suprapunerii diferitelor ordine de difracție la un moment dat. Metoda poate fi îmbunătățită semnificativ dacă, concomitent cu rotirea cristalului, filmul este de asemenea mutat într-un anumit mod.

Studii de lichide și gaze. Se știe că lichidele, gazele și corpurile amorfe nu au structura cristalină corectă. Dar și aici există o legătură chimică între atomii din molecule, datorită căreia distanța dintre ei rămâne aproape constantă, deși moleculele în sine sunt orientate aleatoriu în spațiu. Asemenea materiale oferă, de asemenea, un model de difracție cu un număr relativ mic de maxime întinse. Prelucrarea unei astfel de imagini prin metode moderne face posibilă obținerea de informații despre structura chiar și a unor astfel de materiale necristaline.
ANALIZA SPECTROCHIMICĂ A RAZE X
La câțiva ani după descoperirea razelor X, Ch. Barkla (1877-1944) a descoperit că atunci când un flux de raze X de mare energie acționează asupra unei substanțe, se generează radiație secundară de raze X fluorescente, care este caracteristică elementului. în studiu. La scurt timp după aceea, G. Moseley, într-o serie de experimente ale sale, a măsurat lungimile de undă ale radiației de raze X caracteristice primare obținute prin bombardarea cu electroni a diferitelor elemente și a dedus relația dintre lungimea de undă și numărul atomic. Aceste experimente, precum și invenția lui Bragg a spectrometrului cu raze X, au pus bazele analizei spectrochimice cu raze X. Posibilitățile razelor X pentru analize chimice au fost imediat recunoscute. Spectrografele au fost create cu înregistrare pe o placă fotografică, în care proba studiată a servit drept anod al unui tub cu raze X. Din păcate, această tehnică s-a dovedit a fi foarte laborioasă și, prin urmare, a fost utilizată numai atunci când metodele obișnuite de analiză chimică au fost inaplicabile. Un exemplu remarcabil de cercetare inovatoare în domeniul spectroscopiei analitice cu raze X a fost descoperirea în 1923 de către G. Hevesy și D. Coster a unui nou element, hafniul. Dezvoltarea tuburilor cu raze X de mare putere pentru radiografie și a detectorilor sensibili pentru măsurători radiochimice în timpul celui de-al Doilea Război Mondial a contribuit în mare măsură la creșterea rapidă a spectrografiei cu raze X în următorii ani. Această metodă a devenit larg răspândită datorită vitezei, confortului, caracterului nedistructiv al analizei și posibilității de automatizare totală sau parțială. Este aplicabil în problemele de analiză cantitativă și calitativă a tuturor elementelor cu număr atomic mai mare de 11 (sodiu). Și deși analiza spectrochimică cu raze X este de obicei folosită pentru a determina cele mai importante componente dintr-o probă (de la 0,1-100%), în unele cazuri este potrivită pentru concentrații de 0,005% și chiar mai mici.
spectrometru cu raze X. Un spectrometru modern de raze X este format din trei sisteme principale (Fig. 11): sisteme de excitație, adică. tub cu raze X cu un anod din wolfram sau alt material refractar și o sursă de alimentare; sisteme de analiză, adică un cristal analizor cu două colimatoare cu mai multe fante, precum și un spectrogoniometru pentru reglare fină; și sisteme de înregistrare cu un contor Geiger sau proporțional sau cu scintilație, precum și un redresor, amplificator, contoare și un înregistrator grafic sau alt dispozitiv de înregistrare.

Analiza fluorescentă cu raze X. Proba analizată este situată pe calea razelor X excitante. Regiunea probei de examinat este de obicei izolată de o mască cu o gaură de diametrul dorit, iar radiația trece printr-un colimator care formează un fascicul paralel. În spatele cristalului analizorului, un colimator cu fantă emite radiații difractate pentru detector. De obicei, unghiul maxim q este limitat la 80–85°, astfel încât numai razele X a căror lungime de undă l este legată de distanța interplanară d prin inegalitatea l pot difracta pe cristalul analizorului. Microanaliza cu raze X. Spectrometrul cu cristal analizor plat descris mai sus poate fi adaptat pentru microanaliză. Acest lucru se realizează prin constrângerea fie a fasciculului de raze X primar, fie a fasciculului secundar emis de probă. Cu toate acestea, o scădere a dimensiunii efective a probei sau a deschiderii de radiație duce la o scădere a intensității radiației difractate înregistrate. O îmbunătățire a acestei metode poate fi realizată prin utilizarea unui spectrometru cu cristal curbat, care face posibilă înregistrarea unui con de radiație divergentă, și nu numai a radiației paralele cu axa colimatorului. Cu un astfel de spectrometru, pot fi identificate particule mai mici de 25 µm. O reducere și mai mare a dimensiunii probei analizate este realizată în microanalizatorul cu sondă de electroni cu raze X inventat de R. Kasten. Aici, un fascicul de electroni foarte focalizat excită emisia caracteristică de raze X a probei, care este apoi analizată de un spectrometru cu cristal îndoit. Folosind un astfel de dispozitiv, este posibil să se detecteze cantități de substanță de ordinul 10-14 g într-o probă cu un diametru de 1 μm. Au fost dezvoltate și instalații cu scanare cu fascicul de electroni a probei, cu ajutorul cărora se poate obține un model bidimensional al distribuției pe eșantion a elementului a cărui radiație caracteristică este reglată la spectrometru.
DIAGNOSTIC MEDICAL RENTAJ
Dezvoltarea tehnologiei cu raze X a redus semnificativ timpul de expunere și a îmbunătățit calitatea imaginilor, permițând studierea chiar și a țesuturilor moi.
Fluorografie. Această metodă de diagnosticare constă în fotografiarea unei imagini în umbră de pe un ecran translucid. Pacientul este plasat între o sursă de raze X și un ecran plat de fosfor (de obicei iodură de cesiu), care strălucește atunci când este expus la raze X. Țesuturile biologice de diferite grade de densitate creează umbre de radiație cu raze X cu diferite grade de intensitate. Un radiolog examinează o imagine în umbră pe un ecran fluorescent și pune un diagnostic. În trecut, un radiolog se baza pe viziune pentru a analiza o imagine. Acum există diverse sisteme care amplifică imaginea, o afișează pe ecranul unui televizor sau înregistrează date în memoria computerului.
Radiografie.Înregistrarea unei imagini cu raze X direct pe film fotografic se numește radiografie. În acest caz, organul studiat este situat între sursa de raze X și film, care captează informații despre starea organului la un moment dat. Radiografia repetată face posibilă aprecierea evoluției sale ulterioare. Radiografia vă permite să examinați foarte precis integritatea țesutului osos, care constă în principal din calciu și este opac la raze X, precum și la rupturile țesutului muscular. Cu ajutorul lui, mai bine decât un stetoscop sau ascultare, se analizează starea plămânilor în caz de inflamație, tuberculoză, sau prezența lichidului. Cu ajutorul radiografiei, se determină dimensiunea și forma inimii, precum și dinamica modificărilor acesteia la pacienții care suferă de boli de inimă.
agenţi de contrast. Părțile corpului și cavitățile organelor individuale care sunt transparente pentru razele X devin vizibile dacă sunt umplute cu un agent de contrast care este inofensiv pentru organism, dar care permite vizualizarea formei organelor interne și verificarea funcționării acestora. Pacientul fie ia substanțe de contrast pe cale orală (cum ar fi sărurile de bariu în studiul tractului gastrointestinal), fie sunt administrate intravenos (cum ar fi soluțiile care conțin iod în studiul rinichilor și tractului urinar). În ultimii ani însă, aceste metode au fost înlocuite de metode de diagnostic bazate pe utilizarea atomilor radioactivi și a ultrasunetelor.
scanare CT.În anii 1970, a fost dezvoltată o nouă metodă de diagnosticare cu raze X, bazată pe o fotografie completă a corpului sau a părților sale. Imaginile cu straturi subțiri ("slices") sunt procesate de un computer, iar imaginea finală este afișată pe ecranul monitorului. Această metodă se numește tomografie computerizată cu raze X. Este utilizat pe scară largă în medicina modernă pentru diagnosticarea infiltratelor, tumorilor și a altor tulburări ale creierului, precum și pentru diagnosticarea bolilor țesuturilor moi din interiorul corpului. Această tehnică nu necesită introducerea de agenți de contrast străini și, prin urmare, este mai rapidă și mai eficientă decât tehnicile tradiționale.
ACȚIUNEA BIOLOGICĂ A RADIAȚIILOR X
Efectul biologic dăunător al radiațiilor X a fost descoperit la scurt timp după descoperirea sa de către Roentgen. S-a dovedit că noile radiații pot provoca ceva de genul unei arsuri solare severe (eritem), însoțită, totuși, de leziuni mai profunde și mai permanente ale pielii. Ulcerele care apar adesea s-au transformat în cancer. În multe cazuri, degetele sau mâinile au trebuit amputate. Au fost și morți. S-a constatat că deteriorarea pielii poate fi evitată prin reducerea timpului de expunere și a dozei, folosind ecrane (de exemplu plumb) și telecomenzi. Dar treptat au fost dezvăluite și alte efecte, mai lungi, ale expunerii la raze X, care au fost apoi confirmate și studiate pe animale de experiment. Efectele datorate acțiunii razelor X, precum și a altor radiații ionizante (cum ar fi radiațiile gamma emise de materialele radioactive) includ: 1) modificări temporare ale compoziției sângelui după o expunere relativ mică în exces; 2) modificări ireversibile ale compoziției sângelui (anemie hemolitică) după expunere excesivă prelungită; 3) o creștere a incidenței cancerului (inclusiv leucemie); 4) îmbătrânire mai rapidă și moarte timpurie; 5) apariția cataractei. În plus, experimentele biologice pe șoareci, iepuri și muște (Drosophila) au arătat că chiar și doze mici de iradiere sistematică a populațiilor mari, datorită creșterii ratei de mutație, duc la efecte genetice dăunătoare. Majoritatea geneticienilor recunosc aplicabilitatea acestor date la corpul uman. În ceea ce privește efectul biologic al radiației cu raze X asupra corpului uman, acesta este determinat de nivelul dozei de radiație, precum și de ce anume organ al corpului a fost expus la radiații. De exemplu, bolile de sânge sunt cauzate de iradierea organelor hematopoietice, în principal a măduvei osoase, și de consecințe genetice - prin iradierea organelor genitale, care poate duce și la sterilitate. Acumularea de cunoștințe despre efectele radiațiilor X asupra organismului uman a condus la elaborarea unor standarde naționale și internaționale pentru dozele admisibile de radiații, publicate în diverse publicații de referință. Pe lângă razele X, care sunt utilizate în mod intenționat de oameni, există și așa-numita radiație laterală împrăștiată, care apare din diverse motive, de exemplu, din cauza împrăștierii din cauza imperfecțiunii ecranului de protecție cu plumb, care nu absorb complet această radiație. În plus, multe dispozitive electrice care nu sunt concepute pentru a produce raze X generează totuși raze X ca produs secundar. Astfel de dispozitive includ microscoape electronice, lămpi redresoare de înaltă tensiune (kenotroni), precum și kinescoape ale televizoarelor color învechite. Producția de kinescoape color moderne în multe țări este acum sub control guvernamental.
FACTORI PERICULOȘI AI RADIAȚIILOR X
Tipurile și gradul de pericol al expunerii la raze X pentru oameni depind de contingentele de persoane expuse la radiații.
Profesioniști care lucrează cu echipamente cu raze X. Această categorie include radiologi, stomatologi, precum și lucrătorii științifici și tehnici și personalul care întreține și utilizează echipamente cu raze X. Se iau măsuri eficiente pentru a reduce nivelurile de radiații cu care trebuie să facă față.
Pacienții. Nu există criterii stricte aici, iar nivelul de siguranță al radiațiilor pe care pacienții îl primesc în timpul tratamentului este determinat de medicii curant. Medicii sunt sfătuiți să nu expună pacienții în mod inutil la raze X. O atenție deosebită trebuie exercitată atunci când se examinează femeile însărcinate și copiii. În acest caz, se iau măsuri speciale.
Metode de control. Există trei aspecte în acest sens:
1) disponibilitatea echipamentului adecvat, 2) aplicarea reglementărilor de siguranță, 3) utilizarea corectă a echipamentului. La o examinare cu raze X, doar zona dorită trebuie expusă la radiații, fie că este vorba de examene dentare sau de plămâni. Rețineți că imediat după oprirea aparatului cu raze X, atât radiațiile primare, cât și cele secundare dispar; De asemenea, nu există radiații reziduale, care nu sunt întotdeauna cunoscute chiar și de cei care sunt conectați direct cu ea în munca lor.
Vezi si
STRUCTURA ATOMULUI;

Omul de știință german Wilhelm Conrad Roentgen poate fi considerat pe bună dreptate fondatorul radiografiei și descoperitorul caracteristicilor cheie ale razelor X.

Apoi, în 1895, nici măcar nu bănuia amploarea aplicării și popularitatea radiațiilor X descoperite de el, deși chiar și atunci au ridicat o rezonanță largă în lumea științei.

Este puțin probabil ca inventatorul să fi putut ghici ce beneficiu sau prejudiciu ar aduce rodul activității sale. Dar astăzi vom încerca să aflăm ce efect are acest tip de radiații asupra corpului uman.

• Radiația X este înzestrată cu o putere de penetrare uriașă, dar depinde de lungimea de undă și densitatea materialului care este iradiat;
• sub influența radiațiilor, unele obiecte încep să strălucească;
• razele X afectează ființele vii;
• datorită razelor X, încep să apară unele reacții biochimice;
• Un fascicul de raze X poate prelua electroni de la unii atomi și, prin urmare, îi poate ioniza.

Chiar și inventatorul însuși era preocupat în primul rând de întrebarea care sunt exact razele pe care le-a descoperit.

După o serie întreagă de studii experimentale, omul de știință a aflat că razele X sunt unde intermediare între radiațiile ultraviolete și gama, a căror lungime este de 10 -8 cm.

Proprietățile fasciculului de raze X, care sunt enumerate mai sus, au proprietăți distructive, dar acest lucru nu împiedică utilizarea lor în scopuri utile.

Deci, unde în lumea modernă pot fi folosite razele X?

1. Ele pot fi folosite pentru a studia proprietățile multor molecule și formațiuni cristaline.
2. Pentru detectarea defectelor, adică pentru a verifica piesele și dispozitivele industriale pentru defecte.
3. În industria medicală și cercetarea terapeutică.

Datorită lungimii scurte ale întregii game a acestor unde și a proprietăților lor unice, cea mai importantă aplicare a radiației descoperite de Wilhelm Roentgen a devenit posibilă.

Deoarece subiectul articolului nostru se limitează la impactul razelor X asupra corpului uman, care le întâlnește doar atunci când merge la spital, atunci vom lua în considerare doar această ramură de aplicare.

Omul de știință care a inventat razele X le-a făcut un cadou de neprețuit pentru întreaga populație a Pământului, deoarece nu și-a brevetat descendenții pentru utilizare ulterioară.

De la primul război mondial, aparatele portabile cu raze X au salvat sute de vieți rănite. Astăzi, razele X au două aplicații principale:

1. Diagnosticul cu el.

Diagnosticarea cu raze X este utilizată în diferite opțiuni:

• raze X sau transiluminare;
• radiografie sau fotografie;
• studiu fluorografic;
• tomografie cu raze X.

Acum trebuie să înțelegem cum diferă aceste metode unele de altele:

1. Prima metodă presupune că subiectul este situat între un ecran special cu o proprietate fluorescentă și un tub cu raze X. Medicul, pe baza caracteristicilor individuale, selectează puterea necesară a razelor și primește o imagine a oaselor și a organelor interne pe ecran.
2. În a doua metodă, pacientul este plasat pe o peliculă specială cu raze X într-o casetă. În acest caz, echipamentul este plasat deasupra persoanei. Această tehnică vă permite să obțineți o imagine în negativ, dar cu detalii mai fine decât cu fluoroscopie.
3. Examinările în masă ale populației pentru boli pulmonare permit fluorografia. În momentul procedurii, imaginea este transferată de pe un monitor mare pe un film special.
4. Tomografia vă permite să obțineți imagini ale organelor interne în mai multe secțiuni. Sunt luate o serie întreagă de imagini, care sunt denumite în continuare tomogramă.
5. Dacă conectați ajutorul unui computer la metoda anterioară, atunci programele specializate vor crea o imagine completă realizată cu ajutorul unui scanner cu raze X.

Toate aceste metode de diagnosticare a problemelor de sănătate se bazează pe proprietatea unică a razelor X de a ilumina filmul fotografic. În același timp, capacitatea de penetrare a țesuturilor inerte și a altor țesuturi ale corpului nostru este diferită, ceea ce este afișat în imagine.

După ce a fost descoperită o altă proprietate a razelor X de a influența țesuturile din punct de vedere biologic, această caracteristică a început să fie utilizată activ în terapia tumorală.

Celulele, în special cele maligne, se divid foarte repede, iar proprietatea ionizantă a radiațiilor are un efect pozitiv asupra terapiei terapeutice și încetinește creșterea tumorii.

Dar cealaltă față a monedei este efectul negativ al razelor X asupra celulelor sistemului hematopoietic, endocrin și imunitar, care, de asemenea, se divid rapid. Ca urmare a influenței negative a razelor X, boala radiațiilor se manifestă.

Efectul razelor X asupra corpului uman

Literal, imediat după o descoperire atât de puternică în lumea științifică, a devenit cunoscut faptul că razele X pot afecta corpul uman:

1. În timpul cercetărilor privind proprietățile razelor X, s-a dovedit că acestea sunt capabile să provoace arsuri pe piele. Foarte asemănător cu termicul. Cu toate acestea, adâncimea leziunii a fost mult mai mare decât leziunile domestice și s-au vindecat mai rău. Mulți oameni de știință care se ocupă de aceste radiații insidioase și-au pierdut degetele.
2. Prin încercare și eroare, s-a constatat că dacă reduceți timpul și vița de înzestrare, atunci arsurile pot fi evitate. Ulterior, au început să fie folosite ecranele cu plumb și metoda de la distanță de iradiere a pacienților.
3. Perspectiva pe termen lung a nocivității razelor arată că modificările în compoziția sângelui după iradiere duc la leucemie și îmbătrânire timpurie.
4. Gradul de severitate al impactului razelor X asupra corpului uman depinde direct de organul iradiat. Deci, cu raze X ale pelvisului mic, poate apărea infertilitatea, iar cu diagnosticarea organelor hematopoietice - boli de sânge.
5. Chiar și cele mai nesemnificative expuneri, dar pe o perioadă lungă de timp, pot duce la modificări la nivel genetic.

Desigur, toate studiile au fost efectuate pe animale, dar oamenii de știință au demonstrat că modificările patologice se vor aplica și la oameni.

IMPORTANT! Pe baza datelor obținute, au fost elaborate standarde de expunere la raze X, care sunt uniforme în întreaga lume.

Doze de raze X pentru diagnostic

Probabil, toți cei care părăsesc cabinetul medicului după o radiografie se întreabă cum le va afecta această procedură sănătatea viitoare?

Expunerea la radiații există și în natură și o întâlnim zilnic. Pentru a înțelege mai ușor cum ne afectează razele X corpul, comparăm această procedură cu radiațiile naturale primite:

• pe o radiografie toracică, o persoană primește o doză de radiații echivalentă cu 10 zile de expunere de fundal, iar stomacul sau intestinele - 3 ani;
• tomograma pe computer a cavității abdominale sau a întregului corp - echivalentul a 3 ani de radiații;
• examinare la radiografie toracică - 3 luni;
• membrele sunt iradiate, practic fără a dăuna sănătății;
• radiografie dentară datorită direcției precise a fasciculului și a timpului minim de expunere nu este, de asemenea, periculoasă.

IMPORTANT! În ciuda faptului că datele furnizate, oricât de înfricoșătoare ar suna, îndeplinesc cerințele internaționale. Cu toate acestea, pacientul are tot dreptul să ceară mijloace suplimentare de protecție în caz de teamă puternică pentru bunăstarea lui.

Cu toții ne confruntăm cu examinarea cu raze X și de mai multe ori. Cu toate acestea, o categorie de persoane în afara procedurilor prescrise sunt femeile însărcinate.

Cert este că razele X afectează extrem de mult sănătatea copilului nenăscut. Aceste unde pot provoca malformații intrauterine ca urmare a efectului asupra cromozomilor.

IMPORTANT! Cea mai periculoasă perioadă pentru radiografii este sarcina înainte de 16 săptămâni. În această perioadă, cele mai vulnerabile sunt regiunile pelviane, abdominale și vertebrale ale bebelușului.

Știind despre această proprietate negativă a razelor X, medicii din întreaga lume încearcă să evite să o prescrie femeilor însărcinate.

Dar există și alte surse de radiații pe care o femeie însărcinată le poate întâlni:

• microscoape alimentate cu energie electrică;
• monitoare TV color.

Cei care se pregătesc să devină mamă trebuie să fie conștienți de pericolul care le așteaptă. În timpul alăptării, razele X nu reprezintă o amenințare pentru corpul alăptării și a copilului.

Dar după radiografie?

Chiar și cele mai minore efecte ale expunerii la raze X pot fi minimizate urmând câteva recomandări simple:

• beți lapte imediat după procedură. După cum știți, este capabil să elimine radiațiile;
• vinul alb sec sau sucul de struguri are aceleași proprietăți;
• este de dorit la început să mănânci mai multe alimente care conțin iod.

IMPORTANT! Nu trebuie să recurgeți la nicio procedură medicală sau să utilizați metode medicale după ce ați vizitat camera de radiografie.

Indiferent cât de negative ar fi proprietățile razelor X odată descoperite, beneficiile utilizării lor depășesc cu mult rău. În instituțiile medicale, procedura de transiluminare se efectuează rapid și cu doze minime.

În 1895, fizicianul german W. Roentgen a descoperit un nou tip de radiație electromagnetică, necunoscută anterior, care a fost numită cu raze X în onoarea descoperitorului său. W. Roentgen a devenit autorul descoperirii sale la vârsta de 50 de ani, deținând postul de rector al Universității din Würzburg și având o reputație de unul dintre cei mai buni experimentatori ai timpului său. Unul dintre primii care a găsit o aplicație tehnică pentru descoperirea lui Roentgen a fost americanul Edison. A creat un aparat demonstrativ la îndemână și deja în mai 1896 a organizat o expoziție de raze X la New York, unde vizitatorii își puteau privi propria mână pe un ecran luminos. După ce asistentul lui Edison a murit din cauza arsurilor grave pe care le-a primit în urma demonstrațiilor constante, inventatorul a oprit experimentele ulterioare cu raze X.

Radiațiile cu raze X au început să fie folosite în medicină datorită puterii sale mari de penetrare. Inițial, razele X au fost folosite pentru a examina fracturile osoase și pentru a localiza corpuri străine în corpul uman. În prezent, există mai multe metode bazate pe raze X. Dar aceste metode au dezavantajele lor: radiațiile pot provoca leziuni profunde ale pielii. Ulcerele care apar adesea s-au transformat în cancer. În multe cazuri, degetele sau mâinile au trebuit amputate. Fluoroscopie(sinonim cu translucidența) este una dintre principalele metode de examinare cu raze X, care constă în obținerea unei imagini pozitive plane a obiectului studiat pe un ecran translucid (fluorescent). În timpul fluoroscopiei, subiectul se află între un ecran translucid și un tub cu raze X. Pe ecranele moderne translucide cu raze X, imaginea apare în momentul în care tubul cu raze X este pornit și dispare imediat după ce este oprit. Fluoroscopia face posibilă studierea funcției organului - pulsația inimii, mișcările respiratorii ale coastelor, plămânilor, diafragmei, peristaltismul tractului digestiv etc. Fluoroscopia este utilizată în tratamentul bolilor stomacului, tractului gastrointestinal, duodenului, afecțiunilor ficatului, vezicii biliare și ale tractului biliar. În același timp, sonda medicală și manipulatoarele sunt introduse fără deteriorarea țesuturilor, iar acțiunile din timpul operației sunt controlate prin fluoroscopie și sunt vizibile pe monitor.
radiografie - metodă de diagnosticare cu raze X cu înregistrarea unei imagini fixe pe un material fotosensibil - specială. folie fotografică (film cu raze X) sau hârtie fotografică cu prelucrare ulterioară a fotografiilor; Cu radiografia digitală, imaginea este fixată în memoria computerului. Se efectuează pe aparate de diagnostic cu raze X - staționare, instalate în săli de radiografie special echipate, sau mobile și portabile - la patul pacientului sau în sala de operație. Pe radiografii, elementele structurilor diferitelor organe sunt afișate mult mai clar decât pe un ecran fluorescent. Radiografia este efectuată în scopul depistarii și prevenirii diferitelor boli, scopul său principal este de a ajuta medicii de diferite specialități în mod corect și rapid să pună un diagnostic. O imagine cu raze X surprinde starea unui organ sau a unui țesut numai în momentul expunerii. Totuși, o singură radiografie surprinde doar modificări anatomice la un moment dat, dă statica procesului; printr-o serie de radiografii efectuate la anumite intervale se poate studia dinamica procesului, adica modificari functionale. Tomografie. Cuvântul tomografie poate fi tradus din greacă ca felie imagine. Aceasta înseamnă că scopul tomografiei este de a obține o imagine stratificată a structurii interne a obiectului de studiu. Tomografia computerizată se caracterizează prin rezoluție înaltă, ceea ce face posibilă distingerea modificărilor subtile ale țesuturilor moi. CT permite detectarea unor astfel de procese patologice care nu pot fi detectate prin alte metode. În plus, utilizarea CT face posibilă reducerea dozei de radiații cu raze X primite de pacienți în timpul procesului de diagnosticare.
Fluorografie- o metodă de diagnosticare care vă permite să obțineți o imagine a organelor și țesuturilor, a fost dezvoltată la sfârșitul secolului al XX-lea, la un an după ce au fost descoperite razele X. În imagini se pot observa scleroză, fibroză, obiecte străine, neoplasme, inflamații care au un grad dezvoltat, prezența gazelor și infiltrate în cavități, abcese, chisturi etc. Cel mai adesea, se efectuează o radiografie toracică, care permite detectarea tuberculozei, a unei tumori maligne la plămâni sau a toracelui și a altor patologii.
Terapia cu raze X- Aceasta este o metodă modernă prin care se efectuează tratamentul anumitor patologii ale articulațiilor. Principalele direcții de tratare a bolilor ortopedice prin această metodă sunt: ​​cronice. Procese inflamatorii ale articulațiilor (artrita, poliartrita); Degenerative (osteoartrita, osteocondroza, spondiloza deformanta). Scopul radioterapiei este inhibarea activității vitale a celulelor țesuturilor alterate patologic sau distrugerea completă a acestora. În bolile non-tumorale, terapia cu raze X are ca scop suprimarea reacției inflamatorii, inhibarea proceselor proliferative, reducerea sensibilității la durere și a activității secretoare a glandelor. Trebuie avut în vedere faptul că glandele sexuale, organele hematopoietice, leucocitele și celulele tumorale maligne sunt cele mai sensibile la razele X. Doza de radiații în fiecare caz este determinată individual.

Pentru descoperirea razelor X, Roentgen a primit primul premiu Nobel pentru fizică în 1901, iar Comitetul Nobel a subliniat importanța practică a descoperirii sale.
Astfel, razele X sunt radiații electromagnetice invizibile cu o lungime de undă de 105 - 102 nm. Razele X pot pătrunde în unele materiale care sunt opace la lumina vizibilă. Ele sunt emise în timpul decelerației electronilor rapizi în materie (spectru continuu) și în timpul tranzițiilor electronilor de la învelișurile de electroni exterioare ale atomului la cele interioare (spectru liniar). Sursele de radiație de raze X sunt: ​​tubul de raze X, unii izotopi radioactivi, acceleratorii și acumulatorii de electroni (radiația sincrotron). Receptoare - peliculă, ecrane luminiscente, detectoare de radiații nucleare. Razele X sunt utilizate în analiza de difracție a razelor X, medicină, detectarea defectelor, analiza spectrală cu raze X etc.

Medicina modernă folosește mulți medici pentru diagnostic și terapie. Unele dintre ele au fost folosite relativ recent, în timp ce altele au fost practicate de mai bine de o duzină sau chiar sute de ani. De asemenea, în urmă cu o sută zece ani, William Conrad Roentgen a descoperit uimitoarea raze X, care au provocat o rezonanță semnificativă în lumea științifică și medicală. Și acum medicii de pe toată planeta le folosesc în practica lor. Subiectul conversației noastre de astăzi va fi razele X în medicină, vom discuta despre aplicarea lor puțin mai detaliat.

Razele X sunt una dintre varietățile de radiații electromagnetice. Ele se caracterizează prin calități de penetrare semnificative, care depind de lungimea de undă a radiației, precum și de densitatea și grosimea materialelor iradiate. În plus, razele X pot provoca strălucirea unui număr de substanțe, pot afecta organismele vii, ionizează atomii și, de asemenea, catalizează unele reacții fotochimice.

Utilizarea razelor X în medicină

Până în prezent, proprietățile razelor X le permit să fie utilizate pe scară largă în diagnosticarea cu raze X și terapia cu raze X.

Diagnosticare cu raze X

Diagnosticarea cu raze X este utilizată atunci când se efectuează:

radiografie (transmisie);
- radiografie (poza);
- fluorografie;
-Raze X și tomografie computerizată.

Fluoroscopie

Pentru a efectua un astfel de studiu, pacientul trebuie să se poziționeze între tubul cu raze X și un ecran fluorescent special. Un radiolog specialist selectează duritatea necesară a razelor X, primind pe ecran o imagine a organelor interne, precum și a coastelor.

Radiografie

Pentru acest studiu, pacientul este plasat pe o casetă care conține un film special. Aparatul cu raze X este plasat direct deasupra obiectului. Ca urmare, pe film apare o imagine negativă a organelor interne, care conține o serie de detalii fine, mai detaliate decât în ​​timpul unei examinări fluoroscopice.

Fluorografie

Acest studiu este efectuat în timpul examinărilor medicale în masă ale populației, inclusiv pentru depistarea tuberculozei. În același timp, o imagine de pe un ecran mare este proiectată pe un film special.

Tomografie

Atunci când se efectuează tomografie, razele computerizate ajută la obținerea de imagini ale organelor în mai multe locuri simultan: în secțiuni transversale de țesut special selectate. Această serie de raze X se numește tomogramă.

Tomografia computerizată

Un astfel de studiu vă permite să înregistrați secțiuni ale corpului uman folosind un scaner cu raze X. După ce datele sunt introduse în computer, obțineți o imagine în secțiune transversală.

Fiecare dintre metodele de diagnosticare enumerate se bazează pe proprietățile fasciculului de raze X pentru a ilumina filmul, precum și pe faptul că țesuturile umane și scheletul osos diferă în permeabilitate diferită la efectele lor.

Terapia cu raze X

Capacitatea razelor X de a influența țesuturile într-un mod special este utilizată pentru a trata formațiunile tumorale. În același timp, calitățile ionizante ale acestei radiații sunt deosebit de vizibile atunci când sunt expuse la celule care sunt capabile de diviziune rapidă. Aceste calități sunt cele care disting celulele formațiunilor oncologice maligne.

Cu toate acestea, merită remarcat faptul că terapia cu raze X poate provoca o mulțime de reacții adverse grave. Un astfel de impact afectează în mod agresiv starea sistemului hematopoietic, endocrin și imunitar, ale cărui celule se divid foarte repede. Influența agresivă asupra acestora poate provoca semne de boală de radiații.

Efectul radiațiilor X asupra oamenilor

În timpul studiului cu raze X, medicii au descoperit că acestea pot duce la modificări ale pielii care seamănă cu o arsură solară, dar sunt însoțite de leziuni mai profunde ale pielii. Astfel de ulcere se vindecă foarte mult timp. Oamenii de știință au descoperit că astfel de leziuni pot fi evitate prin reducerea timpului și a dozei de radiații, precum și prin utilizarea unor metode speciale de ecranare și control de la distanță.

Influența agresivă a razelor X se poate manifesta și pe termen lung: modificări temporare sau permanente ale compoziției sângelui, susceptibilitate la leucemie și îmbătrânire timpurie.

Efectul razelor X asupra unei persoane depinde de mulți factori: de ce organ este iradiat și pentru cât timp. Iradierea organelor hematopoietice poate duce la afecțiuni ale sângelui, iar expunerea la organele genitale poate duce la infertilitate.

Efectuarea iradierii sistematice este plină de dezvoltarea modificărilor genetice în organism.

Prejudiciul real al razelor X în diagnosticarea cu raze X

În timpul examinării, medicii folosesc cantitatea minimă posibilă de raze X. Toate dozele de radiații îndeplinesc anumite standarde acceptabile și nu pot dăuna unei persoane. Diagnosticul cu raze X prezintă un pericol semnificativ doar pentru medicii care o efectuează. Și apoi metodele moderne de protecție ajută la reducerea la minimum a agresiunii razelor.

Cele mai sigure metode de radiodiagnostic includ radiografia extremităților, precum și radiografiile dentare. Pe următorul loc al acestui rating este mamografia, urmată de tomografia computerizată, iar după aceasta este radiografia.

Pentru ca utilizarea razelor X în medicină să aducă numai beneficii unei persoane, este necesar să se efectueze cercetări cu ajutorul lor numai conform indicațiilor.

În 1895, fizicianul german Roentgen, în timp ce efectua experimente privind trecerea curentului între doi electrozi în vid, a descoperit că un ecran acoperit cu o substanță luminiscentă (sare de bariu) strălucește, deși tubul de descărcare este închis cu un ecran de carton negru - așa s-a descoperit radiația care pătrunde prin bariere opace, numite raze X cu raze X. S-a constatat că razele X, invizibile pentru om, sunt absorbite în obiectele opace, cu cât este mai puternică, cu atât numărul atomic (densitatea) barierei este mai mare, astfel încât razele X trec cu ușurință prin țesuturile moi ale corpului uman, dar sunt reținute. de oasele scheletului. Au fost proiectate surse de raze X puternice, care au făcut posibilă strălucirea prin piesele metalice și găsirea defectelor interne ale acestora.

Fizicianul german Laue a sugerat că razele X sunt aceleași radiații electromagnetice ca razele de lumină vizibilă, dar cu o lungime de undă mai scurtă și toate legile opticii le sunt aplicabile, inclusiv difracția este posibilă. În optica luminii vizibile, difracția la nivel elementar poate fi reprezentată ca reflexia luminii dintr-un sistem de șanțuri - o rețea de difracție, care are loc numai la anumite unghiuri, în timp ce unghiul de reflexie al razelor este legat de unghiul de incidență, distanța dintre șanțurile rețelei de difracție și lungimea de undă a radiației incidente. Pentru difracție, este necesar ca distanța dintre curse să fie aproximativ egală cu lungimea de undă a luminii incidente.

Laue a sugerat că razele X au o lungime de undă apropiată de distanța dintre atomii individuali din cristale, de exemplu. atomii dintr-un cristal creează o rețea de difracție pentru raze X. Razele X îndreptate către suprafața cristalului au fost reflectate pe placa fotografică, așa cum a prezis teorie.

Orice modificare a poziției atomilor afectează modelul de difracție și, studiind difracția razelor X, se poate afla aranjamentul atomilor într-un cristal și schimbarea acestui aranjament sub orice influențe fizice, chimice și mecanice asupra cristalului. .

Acum, analiza cu raze X este folosită în multe domenii ale științei și tehnologiei, cu ajutorul ei au învățat aranjarea atomilor în materialele existente și au creat noi materiale cu o structură și proprietăți date. Progresele recente în acest domeniu (nanomateriale, metale amorfe, materiale compozite) creează un domeniu de activitate pentru următoarele generații științifice.

Apariția și proprietățile razelor X

Sursa de raze X este un tub de raze X, care are doi electrozi - un catod și un anod. Când catodul este încălzit, are loc emisia de electroni, electronii emiși de catod sunt accelerați de câmpul electric și lovesc suprafața anodului. Un tub cu raze X se distinge de o lampă radio convențională (diodă) în principal printr-o tensiune de accelerare mai mare (mai mult de 1 kV).

Când un electron zboară din catod, câmpul electric îl face să zboare către anod, în timp ce viteza lui crește continuu, electronul poartă un câmp magnetic, a cărui putere crește odată cu viteza electronului. Ajungând la suprafața anodului, electronul este decelerat brusc și apare un impuls electromagnetic cu lungimi de undă într-un anumit interval (bremsstrahlung). Distribuția intensității radiației pe lungimi de undă depinde de materialul anodului tubului cu raze X și de tensiunea aplicată, în timp ce pe partea undelor scurte această curbă începe cu o anumită lungime de undă minimă de prag, care depinde de tensiunea aplicată. Setul de raze cu toate lungimile de undă posibile formează un spectru continuu, iar lungimea de undă corespunzătoare intensității maxime este de 1,5 ori lungimea de undă minimă.

Odată cu creșterea tensiunii, spectrul de raze X se schimbă dramatic datorită interacțiunii atomilor cu electronii de înaltă energie și a cuantelor de raze X primare. Un atom conține învelișuri de electroni interne (niveluri de energie), al căror număr depinde de numărul atomic (notat cu literele K, L, M etc.) Electronii și razele X primare scot electronii de la un nivel de energie la altul. . Apare o stare metastabilă și este necesar un salt de electroni în direcția opusă pentru trecerea la o stare stabilă. Acest salt este însoțit de eliberarea unui cuantum de energie și apariția razelor X. Spre deosebire de razele X cu spectru continuu, această radiație are o gamă de lungimi de undă foarte îngustă și o intensitate mare (radiație caracteristică) ( cm. orez.). Numărul de atomi care determină intensitatea radiației caracteristice este foarte mare, de exemplu, pentru un tub de raze X cu un anod de cupru la o tensiune de 1 kV, un curent de 15 mA, 10 14–10 15 atomi dau caracteristică radiație timp de 1 s. Această valoare este calculată ca raport dintre puterea totală a razelor X și energia cuantumului de raze X din carcasa K (seria K de radiații caracteristice de raze X). Puterea totală a radiației cu raze X în acest caz este de doar 0,1% din puterea consumată, restul se pierde, în principal din cauza trecerii la căldură.

Datorită intensității sale mari și a gamei de lungimi de undă înguste, radiația caracteristică cu raze X este principalul tip de radiație utilizat în cercetarea științifică și controlul procesului. Concomitent cu fasciculele din seria K se generează fascicule din seria L și M, care au lungimi de undă mult mai mari, dar aplicarea lor este limitată. Seria K are două componente cu lungimi de undă apropiate a și b, în ​​timp ce intensitatea componentei b este de 5 ori mai mică decât a. La rândul său, componenta a este caracterizată de două lungimi de undă foarte apropiate, intensitatea uneia fiind de 2 ori mai mare decât a celeilalte. Pentru a obține radiații cu o singură lungime de undă (radiație monocromatică), au fost dezvoltate metode speciale care folosesc dependența absorbției și difracției razelor X de lungimea de undă. O creștere a numărului atomic al unui element este asociată cu o schimbare a caracteristicilor învelișurilor de electroni și, cu cât numărul atomic al materialului anodic al tubului cu raze X este mai mare, cu atât lungimea de undă din seria K este mai scurtă. Cele mai utilizate tuburi cu anozi din elemente cu numere atomice de la 24 la 42 (Cr, Fe, Co, Cu, Mo) și lungimi de undă de la 2,29 la 0,712 A (0,229 - 0,712 nm).

Pe lângă tubul cu raze X, izotopii radioactivi pot fi surse de raze X, unii pot emite direct raze X, alții emit electroni și particule a care generează raze X atunci când bombardează ținte metalice. Intensitatea razelor X a surselor radioactive este de obicei mult mai mică decât cea a unui tub cu raze X (cu excepția cobaltului radioactiv, care este utilizat în detectarea defectelor și dă radiații cu o lungime de undă foarte mică - radiații g), acestea sunt de dimensiuni mici și nu necesită energie electrică. Razele X sincrotron sunt produse în acceleratoare de electroni, lungimea de undă a acestei radiații este mult mai mare decât cea obținută în tuburile de raze X (raze X moi), intensitatea acesteia este cu câteva ordine de mărime mai mare decât intensitatea tuburilor de raze X. Există și surse naturale de raze X. S-au găsit impurități radioactive în multe minerale, iar razele X de la obiecte spațiale, inclusiv stele, au fost înregistrate.

Interacțiunea razelor X cu cristalele

În studiul cu raze X al materialelor cu structură cristalină sunt analizate modelele de interferență rezultate din împrăștierea razelor X de către electronii aparținând atomilor rețelei cristaline. Atomii sunt considerați imobili, vibrațiile lor termice nu sunt luate în considerare și toți electronii aceluiași atom sunt considerați concentrați într-un punct - un nod al rețelei cristaline.

Pentru a deriva ecuațiile de bază ale difracției de raze X într-un cristal, se ia în considerare interferența razelor împrăștiate de atomii aflați de-a lungul unei linii drepte în rețeaua cristalină. O undă plană de radiație de raze X monocromatice cade asupra acestor atomi sub un unghi al cărui cosinus este egal cu 0 . Legile interferenței razelor împrăștiate de atomi sunt asemănătoare cu cele existente pentru un rețele de difracție care împrăștie radiația luminoasă în intervalul de lungimi de undă vizibile. Pentru ca amplitudinile tuturor vibratiilor sa se adune la o distanta mare de seria atomica, este necesar si suficient ca diferenta de traseu al razelor venite de la fiecare pereche de atomi vecini sa contina un numar intreg de lungimi de unda. Când distanța dintre atomi A această condiție arată astfel:

A(A – a0) = h eu

unde a este cosinusul unghiului dintre seria atomică și fasciculul deviat, h-întreg. În toate direcțiile care nu satisfac această ecuație, razele nu se propagă. Astfel, fasciculele împrăștiate formează un sistem de conuri coaxiale, a cărui axă comună este rândul atomic. Urmele de conuri pe un plan paralel cu rândul atomic sunt hiperbole, iar pe un plan perpendicular pe rând, cercuri.

Când razele cad la un unghi constant, radiația policromatică (albă) se descompune într-un spectru de raze deviate la unghiuri fixe. Astfel, seria atomică este un spectrograf pentru raze X.

Generalizarea la o rețea atomică bidimensională (plată) și apoi la o rețea cristalină volumetrică (spațială) tridimensională oferă încă două ecuații similare, care includ unghiurile de incidență și reflectare a razelor X și distanțele dintre atomi în trei. directii. Aceste ecuații sunt numite ecuații Laue și stau la baza analizei de difracție de raze X.

Amplitudinile razelor reflectate din planuri atomice paralele se adună, iar din moment ce numărul de atomi este foarte mare, radiația reflectată poate fi fixată experimental. Condiția de reflexie este descrisă de ecuația Wulff-Bragg2d sinq = nl, unde d este distanța dintre planurile atomice adiacente, q este unghiul de privire dintre direcția fasciculului incident și aceste plane din cristal, l este razele X lungime de undă, iar n este un număr întreg numit ordinea reflexiei. Unghiul q este unghiul de incidență față de planurile atomice, care nu coincid neapărat în direcția cu suprafața probei studiate.

Au fost dezvoltate mai multe metode de analiză a difracției cu raze X, folosind atât radiația cu spectru continuu, cât și radiația monocromatică. În acest caz, obiectul studiat poate fi staționar sau în rotație, poate consta dintr-un cristal (monocristal) sau mai multe (policristal), radiația difractată poate fi înregistrată folosind un film de raze X plat sau cilindric sau un detector de raze X în mișcare. în jurul circumferinței însă, în toate cazurile, în timpul experimentului și interpretării rezultatelor, se folosește ecuația Wulf-Bragg.

Analiza cu raze X în știință și tehnologie

Odată cu descoperirea difracției de raze X, cercetătorii au la dispoziție o metodă care le permite să studieze dispunerea atomilor individuali și modificările acestui aranjament sub influențe externe, fără microscop.

Principala aplicație a razelor X în știința fundamentală este analiza structurală, adică. stabilirea aranjamentului spațial al atomilor individuali într-un cristal. Pentru a face acest lucru, se cultivă monocristale și se efectuează analize cu raze X, studiind atât locația, cât și intensitatea reflexiilor. Acum au fost determinate nu numai structurile metalelor, ci și substanțele organice complexe, în care celulele elementare conțin mii de atomi.

În mineralogie, structurile a mii de minerale au fost determinate prin analiză cu raze X și au fost create metode exprese de analiză a materiilor prime minerale.

Metalele au o structură cristalină relativ simplă, iar metoda cu raze X face posibilă studierea modificărilor acesteia în timpul diferitelor tratamente tehnologice și crearea bazelor fizice ale noilor tehnologii.

Compoziția de fază a aliajelor este determinată de aranjarea liniilor pe modelele de raze X, numărul, dimensiunea și forma cristalelor sunt determinate de lățimea lor, orientarea cristalelor (textura) este determinată de distribuția intensității în con de difracție.

Aceste tehnici sunt folosite pentru a studia procesele din timpul deformării plastice, inclusiv zdrobirea cristalelor, apariția tensiunilor interne și a imperfecțiunilor structurii cristaline (dislocații). Când materialele deformate sunt încălzite, se studiază reducerea tensiunilor și creșterea cristalelor (recristalizare).

Când analiza cu raze X a aliajelor determină compoziția și concentrația soluțiilor solide. Când apare o soluție solidă, distanțele interatomice și, în consecință, distanțele dintre planurile atomice se modifică. Aceste modificări sunt mici, prin urmare, au fost dezvoltate metode speciale de precizie pentru măsurarea perioadelor rețelei cristaline cu o precizie de două ordine de mărime mai mare decât acuratețea măsurării cu metodele convenționale de cercetare cu raze X. Combinația de măsurători de precizie a perioadelor rețelei cristaline și analiza de fază face posibilă trasarea limitelor regiunilor de fază pe diagrama de stare. Metoda cu raze X poate detecta și stări intermediare între soluțiile solide și compușii chimici - soluții solide ordonate în care atomii de impurități nu sunt aranjați aleatoriu, ca în soluțiile solide și, în același timp, nu cu o ordine tridimensională, ca în chimie. compuși. Există linii suplimentare pe modelele de raze X ale soluțiilor solide ordonate; interpretarea modelelor de raze X arată că atomii de impurități ocupă anumite locuri în rețeaua cristalină, de exemplu, la vârfurile unui cub.

În timpul stingerii unui aliaj care nu suferă transformări de fază, poate apărea o soluție solidă suprasaturată, iar la încălzirea ulterioară sau chiar menținerea la temperatura camerei, soluția solidă se descompune cu eliberarea de particule dintr-un compus chimic. Acesta este efectul îmbătrânirii și apare pe radiografii ca o modificare a poziției și lățimii liniilor. Studiul îmbătrânirii este deosebit de important pentru aliajele neferoase, de exemplu, îmbătrânirea transformă un aliaj moale de aluminiu întărit într-un material structural puternic duraluminiu.

Studiile cu raze X ale tratamentului termic al oțelului sunt de cea mai mare importanță tehnologică. În timpul întăririi (răcirii rapide) a oțelului, are loc o tranziție de fază austenită-martensită fără difuzie, ceea ce duce la o schimbare a structurii de la cubic la tetragonal, adică. celula unitară ia forma unei prisme dreptunghiulare. Pe radiografii, aceasta apare ca o extindere a liniilor și separarea unor linii în două. Motivele acestui efect nu sunt doar o modificare a structurii cristaline, ci și apariția unor tensiuni interne mari din cauza dezechilibrului termodinamic al structurii martensitice și a răcirii rapide. În timpul călirii (încălzirea oțelului întărit), liniile de pe modelele de raze X se îngustează, acest lucru se datorează revenirii la structura de echilibru.

În ultimii ani, studiile cu raze X ale prelucrării materialelor cu fluxuri de energie concentrate (raze laser, unde de șoc, neutroni și impulsuri de electroni) au căpătat o mare importanță; au necesitat noi tehnici și au produs noi efecte de raze X. De exemplu, sub acțiunea fasciculelor laser asupra metalelor, încălzirea și răcirea au loc atât de repede încât în ​​metal, atunci când sunt răcite, cristalele au timp să crească doar la o dimensiune de mai multe celule unitare (nanocristale) sau nu au timp să se formeze. deloc. Un astfel de metal după răcire arată ca unul obișnuit, dar nu oferă linii clare pe modelul de raze X, iar razele X reflectate sunt distribuite pe întreaga gamă de unghiuri de privire.

După iradierea cu neutroni, pe modelele de raze X apar pete suplimentare (maxime difuze). Dezintegrarea radioactivă provoacă, de asemenea, efecte specifice de raze X asociate cu o modificare a structurii, precum și faptul că eșantionul studiat devine în sine o sursă de raze X.