Podsjetnik: ŠTA SU TO RENDGENSKE ZRAKE ?
Rentgenske ili rendgenske zrake, poznate i kao X-zrake, područje su elektromagnetskog zračenja s valnim duljinama između 10 i 0,01 nm, što približno odgovara području između ultraljubičastog i gama zračenja. Najpoznatija njihova primjena je u
dijagnostičkoj radiografiji i kristalografiji. Zbog svoje energije ubrajaju se u ionizirajuće zračenje.
Rendgenske zrake se dijele
na tvrde i mekane rendgenske zrake s obzirom na mogućnost prodiranja kroz razne
materijale. Mekane rendgenske
zrake imaju valnu duljinu od 0,1 nm do
10 nm (0,12 do 12 keV). Tvrde rendgenske zrake imaju
valnu duljinu od 0,01 nm do 0,1 nm (12 do 120 keV). Osnovna razlika između
rendgenskih i gama zraka je u
načinu njihovog nastajanja. Rendgenske zrake nastaju u vanjskom elektronskom omotaču atoma,
dok gama zrake nastaju u jezgri atoma. [1] Tvrde rendgenske zrake prolaze kroz metale i
na mjestima gdje su pukotine nailaze na manji otpor. Prema tome čine na fotografskoj ploči svjetlije ili tamnije slike. Na taj
način se vrši ispitivanje ispravnosti lijeva, valjanih predmeta, zavarenih spojeva i tako dalje.
Rendgenske zrake proizvode
jako fiziološko djelovanje
jer razaraju stanice čovječjeg organizma. Na tome
se osniva njihovo ljekovito djelovanje. Ako se na bolesno mjesto u tijelu
uprave rendgenske zrake, one mogu izazvati raspadanje stanica, koje prouzrokuju
bolest, i dovesti do ozdravljenja. Međutim, prekomjerna upotreba tih zraka vrši
štetan uticaj na zdrave stanice. Stoga se za zaštitu od rendgenskih zraka
upotrebljavaju olovne ploče koje ih
ne propuštaju.
Wilhelm Conrad Röntgen objavljuje 1895.
da je u modificiranoj Crookesovoj cijevi otkrio nevidljive zrake koje
izazivaju fluorescenciju, prolaze
kroz materiju, te se ne otklanjaju u magnetskom polju. Röntgen je te zrake nazvao X-zrake zbog
njihove nepoznate prirode. Iako se poslije pokazalo da su takve zrake već bile
uočene u nekim pokusima, na primjer Nikola Tesla proizveo ih je djelovanjem električnog polja visoke
frekvencije, Röntgen ih je prvi istražio, primijenio i shvatio njihovu prirodu.
Te se zrake proizvode u posebnim cijevima koje se zovu rendgenske cijevi.
Röntgen je odmah uočio
mnoge sličnosti s vidljivom svjetlošću. Rendgenske zrake se
šire u pravcima, bacaju oštre sjene, djeluju na fotografsku ploču i u nekim tvarima izazivaju fluorescenciju. Ali po nekim svojstvima činilo se da se
razlikuju od vidljive svjetlosti. Zapazio je njihovu izvanrednu prodornost, i
nije ih mogao sabiti s lećom u žarište, a pokusi s lomom svjetlosti (refleksija) i refrakcijom novih zraka nisu mu uspjeli. Tek kada je
1912. Max von Laue dokazao
da rendgenske zrake mogu ogibati (difrakcija), postalo je jasno da su one
transverzalni elektromagnetski valovi,
kao i vidljiva svjetlost, od koje se razlikuju po mnogo kraćim valnim
duljinama.
Dobivanje x zraka
Rendgensko zračenje
nastaje kada elektroni velikom brzinom udaraju
u metal, pri čemu dolazi do njihovog naglog usporavanja i
izbijanja elektrona iz unutarnjih ljuski atoma metala.
Pri bombardiranju metala brzim elektronima nastaju dvije različite komponente
rendgenskog zračenja. Naglim kočenjem brzih elektrona u metalu nastaje zakočno zračenje (njem. bremsstrahlung), s kontinuiranim spektrom
intenziteta po različitim valnim duljinama. Izbacivanjem elektrona iz atomskih
ljuski nižih energetskih razina brzim elektronima koji udaraju u metal, te
popunjavanjem tih praznih mjesta elektronima iz viših energetskih razina,
nastaje rendgensko zračenje sa samo nekoliko valnih duljina, karakterističnih
za kemijski element (metal)
od kojeg je anoda. To je karakteristično
zračenje s linijskim spektrom.
Uobičajeni način dobivanja
je u rendgenskoj cijevi. To je vakuumska cijev u kojoj se s jedne strane nalazi anoda,
a s druge katoda uz koju se nalazi žarna nit. Katoda je na
visokom naponu u odnosu na anodu. Kada žarnom niti teče električna struja ona
se užari (volfram se užari na oko 2 600 K),pa katoda izbacuje elektrone koji se ubrzavaju u električnom polju između
katode i anode. Elektroni udaraju u u anodu koja je načinjena od materijala
koji su otporni na visoku temperaturu, poput molibdena i volframa, a ujedno se i vrti kako bi imala što bolje hlađenje.
Pri tome se 99 % energije elektrona pretvara u toplinu, a samo 1 % odlazi u obliku ionizirajućeg
zračenja koje pod pravim kutem izlazi kroz mali otvor na rendgenskoj cijevi.
U prirodi rendgensko
značenje može nastati kod plinskog kovitlaca oko crne jame. Rendgenske zrake nastaju kad se sudare brzi elektroni i mikrovalni fotoni.
Pri tome nastaju mlazevi rendgenskog zračenja dugi i po 10 svjetlosnih godina.
Tako kvazari svemirskim teleskopima daju dodatne informacije,
jer osim što se na snimkama vidi kvazar, rendgensko zračenje koje prođe kroz
objekte na putu napravi jednu drukčiju, rendgensku sliku tih objekata, koji
neke pute nisu dijelom ljudskom oku vidljiva spektra.
Prolaskom elektrona u neposrednoj blizini atomske jezgre, on se naglo usporava i brzina mu se smanjuje. Posljedica toga je i veliko
smanjenje početne energije, a razlika energije se pretvara u foton
elektromagnetskog zračenja.
Intenzitet zračenja ovisi
još i o anodnom naponu i o anodnoj jačini električne struje (jer
je ona pokazatelj broja elektrona koji bombardiraju anodu). Mjerenja su
pokazala da je intenzitet zračenja proporcionalan kvadratu anodnog napona.
Tek uz visok anodni napon
(oko 400 000 V) i velik atomski broj Z metala na anodi,
može se postići visok stupanj iskorištenja, a on
je oko 3 % rendgenskog zračenja, a 97 % odlazi na zagrijavanje anode.
Karakteristično
rendgensko zračenje
Neki
od elektrona koji bombardiraju anodu izbacuju elektrone iz
atomskih ljuski najnižih energetskih razina. Popunjavanjem tih praznih mjesta
elektronima s viših energetskih razina, zrači se razlika energije viših i nižih
razina u obliku fotona ili karakterističnog rendgenskog zračenja. Na taj
način nastaje zračenje točno određene frekvencije ili valne duljine
(linijski spektar), karakteristično
za kemijski element od kojeg je anoda. Uz karakteristično rendgensko zračenje
uvijek nastaje i zakočno rendgensko zračenje.
Spoznaja o štetnosti
rendgenskog zračenja kasni za ogromnim entuzijazmom zbog novih dijagnostičkih
mogućnosti i prvi liječnici koji primjenjuju rendgensko zračenje obolijevaju od
njega, odnosno od njegovih posljedica. Danas radiološka dijagnostika
predstavlja najveći umjetni izvor zračenja prosječne populacije u medicini.
Mjera zaštite od ionizirajućeg zračenja mora
se pridržavati profesionalno osoblje koje to zračenje primjenjuje. Najbolja je
zaštita za bolesnika smanjivanje rendgenskih pretraga na razumnu mjeru.
U radiološkoj dijagnostici zrače uređaji za rendgensko
snimanje (primjerice, za snimanje kostiju ili pluća), uređaji za dijaskopiju (primjerice za pregled želuca, irigografija) i uređaji za računalna tomografiju (CT). Magnetska rezonancija i ultrazvuk ne rabe štetno ionizirajuće zračenje za
oslikavanje ljudskoga tijela. Ipak, magnetska rezonancija može biti opasna kod
metalnih stranih tijela ili ugrađenog pace-makera. Nažalost, niti jedna od
metoda ne pokriva sve dijagnostičke potrebe. Odabir dijagnostičke pretrage
treba prepustiti liječniku koji će odrediti najkraći put do točne dijagnoze, uz
najmanju štetu za zdravlje bolesnika.
Logičan nastavak na
konvencionalnu radiografiju i dijaskopiju su složeniji uređaji koji
upotrebljavaju rendgensko zračenje: uređaj za angiografiju i računalnu
tomografiju. Slijede magnetska rezonancija i ultrazvuk, kao slikovna
dijagnostička metoda u suvremenoj medicinskoj praksi koja se najčešće
primjenjuje.
Comments
Post a Comment