Что нам известно о рентгеновском излучении? (8 фото)

Рентген был против того, чтобы открытые им лучи называли его именем

Кстати, сам выдающийся физик, который был просто фантастически скромным человеком, был против того, чтобы открытое им излучение называли рентгеновским. Позже к Рентгену не раз обращались представители промышленных фирм с предложениями о выгодной покупке прав на использование изобретения. Но профессор каждый отказывался запатентовать свое открытие, так как не считал свои исследования источником дохода. И даже когда в 1901 году ученый стал первым нобелевским лауреатом по физике, то он, приняв награду, отказался присутствовать на церемонии (ибо терпеть не мог

  • поздравлений,
  • оваций
  • и прочих атрибутов признания,

считая все это чепухой).

Применение рентгеновских лучей в медицине

Первые рентгеновские аппараты давали возможность врачам изучать исключительно структуру костных тканей, определять их целостность, а также участки возможных повреждений. Развитие технического прогресса привело к сокращению продолжительности экспозиции при фотофиксации, а также улучшило качество съемки.

Современное рентгенологическое оборудование позволяет докторам изучать даже мягкие ткани, своевременно определять их патологии и начинать лечение. В медицинской практике электромагнитные волны рентгеновского типа используются в процессе проведения следующих диагностических процедур:

Флюорография

Этот метод исследования предусматривает фотофиксацию теневого изображения. Пациент занимает исходную позицию между источником излучения и специальным экраном, поверхность которого выполнена из иодида цезия. Под воздействием электромагнитного излучения указанный элемент начинает светиться.

Ткани внутренних органов, оказавшиеся на пути лучей, создают эффект тени, которые имеют разную степень затемненности. Врач-рентгенолог, который проводит обследование пациента, фиксирует снимок на люминесцентном экране, увеличивает изображение и определяет участки патологического состояния тканей легких и сердца.

Современное оборудование позволяет увеличить фотографию до максимальных пределов, чтобы доктор не полагался исключительно на остроту своего зрения. Также используются компьютеры, которые сохраняют данные об истории болезни конкретного пациента.

Рентгенография

Это процесс записи изображения на рентгеновскую пленку. В данном случае исследуемый участок тела находится между источником ионизирующего излучения и пленкой, которая закреплена в аппарате. Заряженные частицы лучей проходят сквозь тело пациента, после чего изображение внутренних органов, мягких тканей или костей, переносится на снимок.

Как и в случае с флюорографией, врач выполняет изучение полученной информации. Данный метод особенно эффективен при диагностике трещин, переломов, вывихов, определении воспалительных процессов в костной ткани.

Контрастные вещества

Отдельные внутренние органы человеческого организма имеют полую структуру, либо становятся бесцветными под воздействием ионизирующего излучения, не создают тени на снимке (например, кишечник, мочевой пузырь, почки).

В таком случае используют контрастные вещества, который пациент употребляет в желудочно-кишечный тракт (соли бария) или же ему их вводят внутривенно (иодсодержащий раствор). После этого выполняется рентгенологическая фиксация внутреннего органа, который имеет признаки болезни.

Компьютерная томография

Была разработана в 1970 г. Это разновидность рентгеновской диагностики. Принцип проведения обследования с использованием данного способа заключается в том, что пациент помещается в специальный бокс, а медицинское оборудование осуществляет съемку всего тела. Это компьютерная рентгеновская томография.

Позволяет обнаружить опухолевые процессы в тканях внутренних органов и костях, обнаружить вялотекущие и острые воспаления, внутренние кровотечения. Преимущество данного метода заключается в том, что в организм пациента не требуется вводить контрастные вещества и прочие растворы.

Открытие рентгеновских лучей

В конце XIX в. многие физики изучали потоки электронов в газоразрядных трубках. Электроны испускались раскаленным катодом, но сам электрон в то время еще не был открыт, поэтому такие потоки назывались катодными лучами.

При исследовании этих лучей в 1895 г. немецкий физик В. Рентген обнаружил, что рядом с катодной трубкой происходит засвечивание фотопластинки, даже если она не была освещена.

Рис. 1. В. Рентген.

Заинтересовавшись этим явлением, Рентген предположил, что катодная трубка — это источник невидимого излучения, которое и является причиной засветки фотоэмульсии (поскольку сами катодные лучи засветку не вызывают).

Одновременно выяснилось, что рядом с катодной трубкой начинают светиться бумажные экраны, пропитанные специальным составом, реагирующим на ультрафиолетовое излучение, — тетрацианоплатинатом бария (химическая формула $Ba$).

Но самое удивительное было то, что когда Рентген держал руку между экраном и катодной трубкой, на экране были видны четкие тени не только от руки, но и от костей кисти.

Стало ясно, что катодная трубка испускает невидимые глазом лучи, которые Рентген назвал X-лучами. Однако в дальнейшем за ними закрепилось название «рентгеновские лучи».

Источники рентгеновского излучения

Основным источником рентгеновского излучения является вакуумная трубка, в которой установлен катод и анод. Происходит нагрев катода и выработка электронов, которые ускоряются за счет образования электромагнитного поля, а затем ударяются об поверхность анода.

Подобными устройствами оборудованы рентгенологические аппараты, функциональным предназначением которых является исследование мягких тканей человека и элементов его опорно-двигательного аппарата.

В лабораторных условиях источником рентгеновского излучения могут быть специальные лампы, которые применяются в проведения биохимических реакций, требующих использования метода флуоресценции. Кроме устройств, созданных человеком для получения рентгеновского излучения в медицинских целях, существуют источники, образующие электромагнитные волны данного типа.

Они такие:

  • радиоактивные металлы в период их распада;
  • космические объекты, которые преодолели плотные слои атмосферы и попали на поверхность Земли;
  • минеральные породы и полезные ископаемые, содержащие в своем составе примеси радиоактивных металлов.

Природные источники электромагнитных волн рентгеновского типа встречаются в окружающей среде крайне редко, а частота их излучения значительно ниже, чем в искусственно созданной вакуумной трубке на основе катода и анода.

Описание свойств

В рамках исследования один из ключевых вопросов, которые ставил Рентген, касался природы новых лучей. В ходе экспериментов он установил, что они не являются катодными. Учитывая их интенсивное химическое воздействие и свечение, ученый предположил, что это разновидность ультрафиолетового света. Но в таком случае возникают некоторые неясности. В частности, если Х-лучи относятся к ультрафиолетовому свету, то они должны обладать рядом свойств:

  1. Не поляризоваться.
  2. При переходе в воду, алюминий, сероуглерод, каменную соль, цинк, стекло и прочие материалы из воздуха не испытывать заметного преломления.
  3. Не иметь сколько-нибудь заметного отражения от этих тел.

Кроме этого, их поглощение не должно зависеть ни от каких свойств материала, кроме его плотности. Основываясь на результатах исследований, таким образом, нужно было принять, что эти УФ-лучи ведут себя несколько иначе, чем уже известные инфракрасные и ультрафиолетовые. Но ученый не мог этого сделать и продолжил поиск объяснения.

Применение рентгеновских лучей

Первоначально особенности этого излучения были востребованы только в медицине. Уже через год рентгенологические лучи получили широкое распространение в травматологии и ортопедии.

Благодаря этим лучам, можно выяснить особенности и дефекты внутреннего строения желудка и всего ЖКТ. Так, учёный Ридер из Германии, выяснил, что если дать выпить больному кашицу с непроницаемым для рентгеновских лучей барием, то, будучи хорошо видным на снимке, он покажет все изгибы заполненного им внутреннего просвета ЖКТ и его дефекты. Также можно определить время, за которое барий покидает разные отделы ЖКТ, и судить, таким образом, о скорости его перистальтики.

Сферы применения рентгеновских лучей разнообразны

Позже рентгеновские лучи нашли своё применение и в других областях. Свойства рентгеновского света помогают установить подлинность картин, драгоценных камней, определять на таможне запрещённые к провозу предметы, не открывая чемоданов. Кроме того, оказалось, что благодаря свойствам рентгеновского света, лучи помогают заглянуть глубоко внутрь кристаллов, определять их особенности.
История развития и использования рентгеновских лучей не остановилась и на этом. Позже, возникла наука рентгеноастрономия. Оказалось, что процессы, происходящие на новых звёздах, тоже формируют интенсивные рентгеновские лучи. Изучая разные особенности излучения, ученые судят о происходящих на звёздах процессах.

Применения рентгеновского снимка

Наиболее важный вклад рентген лучей был в мире медицины, но они сыграли решающую роль и в ряде других областей. Рентген лучи играют ключевую роль в исследованиях, связанных с теорией квантовой механики, кристаллографией и космологией. В промышленном мире, блоки развертки рентгеновского снимка часто использованы для того чтобы обнаружить мельчайшие трещины в оборудовании тяжелого металла. Сканеры на этом эффекте стали стандартным оборудованием в службе безопасности аэропортов. Применение рентгеновского излучения практикуется в археологии, сельскохозяйственной отрасли, при изучении космоса, в быту.

Однако самое широкое применение в медицине.

Мягкая ткань в теле состоит из меньших атомов и поэтому не поглощает фотоны снимка хорошо. Атомы кальция, которые составляют кости, намного больше, поэтому они лучше поглощают рентгеновские лучи.

биография

Место рождения Вильгельма Рентгена в Ремшайд-Леннепе

Годы молодости

Единственный сын Фридриха Рентгена, фабриканта текстиля и Шарлотты Констанции Фровейн, родился 27 марта 1845 г.в Леннепе , в нынешнем муниципалитете Ремшайд ( Северный Рейн-Вестфалия , Германия ). Когда ей было 3 года, ее семья переехала в Апелдорн в Нидерландах , на родину ее матери, по финансовым причинам. Он поступил в институт Мартинуса Хермана ван Дорна, школу-интернат. Хотя у него, кажется, нет особых способностей, он любит природу и прогулки в лесу, он, кажется, очень хорошо строит механизмы, и эта предрасположенность сохранится на протяжении всей своей жизни.

В 1862 году поступив в техникум Утрехта , он был исключен: его обвинили в том, что он автор карикатуры на одного из своих учителей. В 1865 году он изучал физику в Утрехтском университете . У него нет уровня, чтобы быть обычным студентом: затем он сдает вступительные экзамены в Швейцарский федеральный технологический институт в Цюрихе, чтобы изучать машиностроение. Учение его учителей Кундта и Клаузиуса отметит его. В 1869 году он защитил диссертацию по физике и стал ассистентом Кундта. Он последовал за ним в Вюрцбург, а три года спустя — в Страсбург .

Мемориал в Гиссене

В 19 января 1872 г.в Апелдорне он женился на Анне Берте Людвиг (1839-1919), дочери владельца таверны из Цюриха, с которой он познакомился в заведении, которым руководил его отец. У них нет детей, но в 1887 году они удочерили Жозефину Берту Людвиг, 6-летнюю дочь брата Анны.

Учитель физики

В 1874 году он был лектором в Страсбургском университете, а в 1875 году получил звание профессора Сельскохозяйственной академии Хоэнхайма в Баден-Вюртемберге . В 1876 году он вернулся в Страсбург в качестве профессора физики и три года спустя принял кафедру в области физики в Университете Гиссен . В 1888 году он был назначен профессором Вюрцбургского университета, где в 1895 году открыл рентгеновские лучи.

В 1 — го апреля 1900по предложению баварского правительства он был назначен на кафедру физики в Университете Луи и Максимилиана в Мюнхене , которую он никогда не покидал.

В 1914 году он был одним из подписантов манифеста 93 поддерживающих милитаризм в Германской империи .

Через четыре года после смерти Анны умер и Рентген. 10 февраля 1923 г.в Мюнхене , от рака кишечника, который, однако, не имеет никакого отношения к его научной деятельности. Рентген был одним из первых, кто систематически использовал свинцовые экраны для защиты от этих лучей.

Открытие века

Вильгельм Рентген, будучи профессором физики и ректором одного из баварских университетов, часто оставался после работы в своей лаборатории и проводил различные эксперименты, изучая свойства тока и его взаимодействия с другими физическими инструментами и объектами. Работа шла тяжело. В один из таких дней он неожиданно и открыл те самые всепроникающие лучи, которые весь мир называет Х-лучами. В России они получили известность как рентгеновские лучи.

Эксперимент был таков: в 1895 году, 8 ноября, профессор работал в одиночестве, отпустив ассистентов домой. Он включил ток в катодной трубке, которая была закрыта со всех сторон плотной черной бумагой. В эксперименте случайным образом участвовали кристаллы платиноцианистого бария, которые оказались неподалеку и стали излучать зеленоватый цвет

Профессор обратил на это внимание и выключил ток. Зеленое свечение тут же прекратилось

Ученый произвел несколько попыток определить, каким образом ток и кристаллы взаимодействуют, ведь они ничем не связаны. И вывод был один: трубка производит неизвестное излучение. Те самые Х-лучи. Оказалось, что такие лучи могут беспрепятственно проникать через любые материалы.

Как сложилась судьба Алены, которую в 1957 году удочерил Николай Рыбников

Мистер Бин радует с 1990 года. Однако Роуэн Аткинсон недоволен своей ролью

Образование и культура: россияне назвали свои главные страхи в 2021 году

Эксперимент продолжился и через некоторое время был подробно описан. А в 1901 году, буквально через несколько месяцев после открытия и полного описания научного процесса, Вильгельму Рентгену была вручена первая в истории Нобелевская премия по физике. Это открытие остается важным по сей день.

Что такое рентгеновское излучение и лучи

Рентгеновское излучение состоит из электромагнитных волн направленного спектра действия. Это энергия фотонов, которая проходит между потоком ультрафиолета и гамма-излучением. Электромагнитные волны возникают в момент взаимодействия заряженных электронов катода с твердой поверхностью анода, которые находятся в полости вакуумной трубки.

В условиях закрытого пространства и быстро протекающего физического процесса – этот энергетический потенциал трансформируется в частицы кванты (фотоны). Так получают спектр волн с положительно заряженными элементами, с помощью которых можно просвечивать человеческое тело, а также предметы, обладающие невысокой степенью плотности.

Различают следующие виды рентгеновского излучения:

  • с широким спектром – возникает при масштабном рассеивании потоков электромагнитных волн, которые образуют пики и линии неправильной формы (чаще всего встречается в условиях неконтролируемых физических процессов между электронами и поверхностью анода);
  • с узким спектром – это целенаправленный поток электромагнитных волн с положительно заряженными частицами – фотонами, которые используются в медицине для определения патологических состояний отдельных участков тела и внутренних органов.

Рентгеновские лучи всех типов имеют оболочки, либо еще их называют энергетическими уровнями. Они маркируются символами – М, К и L в зависимости от близости расположения к центру электромагнитной оболочки.

Дальнейшее развитие рентген-аппаратов

Уже в начале ХХ века на смену громоздким установкам пришли мобильные агрегаты, созданные специально для флота и армии. Главный вклад в модернизацию оборудования внес Н.А. Вельяминов. Благодаря великому советскому деятелю компактные приборы быстро дополнили медицинское оснащение военно-полевых госпиталей.

Еще столетие назад с помощью рентген-аппаратов врачи на ранних стадиях могли диагностировать туберкулез и рак. Рентгенотерапия обретала все более широкое применение, и в некоторых моментах становилась модной блажью. Истории известно множество случаев, когда нецелесообразное и излишнее применение рентгеновского облучения становилось причиной громких скандалов. Но это неизбежная часть становления практически всех открытий, которые сегодня помогают врачам спасать миллионы жизней.

Защита от рентгеновских лучей

В связи с тем, что избыток рентгеновского излучения способен нарушать работу эпителиальных клеток и тканей внутренних органов, существуют следующие меры защиты от ионизирующего излучения, которые в обязательном порядке применяются в медицине.

Перечень мер:

  • фильтр-пластинка – устанавливается на выходе из вакуумной трубки, чтобы обеспечить поглощение мягких лучей, которые наносят вред верхнему слою кожи;
  • просвинцованный фартук – состоит из резины, внутри которой находятся свинцовые пластины, сквозь них не проходит ионизирующее излучение (одевается на врача-рентгенолога, а также с помощью него защищаются участки тела пациента, которые не обследуются);
  • металлический тубус – фиксируется непосредственно на вакуумной трубке, где происходит физическая реакция (обеспечивает эффективный контроль над пучками рентгеновских лучей, а также предотвращает их хаотическую ионизацию);
  • просвинцованное стекло – располагается на передней поверхности экрана, чтобы оградить тело от избыточного количества ионизирующего излучения;
  • передвижная ширма – это деревянная конструкция, внутри которой находятся свинцовые пластины, используется, как мобильный барьер от излучения (размеры защитного средства — 1,5 м высота и 1 м ширина).

Использование вышеперечисленных средств, предназначенных для защиты от рентгеновского излучения (в процессе обследования пациентов) – это обязательное условие сохранения здоровья врача-рентгенолога. Допустимая норма облучения, которая не опасна для здоровья и не влечет за собой негативных последствий – это 0,03 рентгена в день.

Рентгеновское излучение является физическим явлением, открытие которого изменило жизнь и дальнейшую историю человечества. Оно до сегодняшнего времени используется в медицине и позволяет диагностировать серьезнейшие патологии костной ткани и внутренних органов.

Оформление статьи: Лозинский Олег

Достижения в сфере производства рентгенов в СССР и РФ

В 60-70 были выпущены одни из лучших рентген-аппаратов отечественного производства: РУМ-15, РУМ-18, РУМ-22 и другие аналоги. Зарубежных деталей и запчастей у этого оборудования не было.

РУМ-20

РУМ-20 считается одним из самых удачных комплексов для лучевой диагностики отечественного производства. Над данной моделью работали лучшие специалисты.

Специально для РУМ-20 были использованы гибкие высоковольтные кабели, кремниевые выпрямители, электронный усилитель изображения, а также рентгеновские трубки с вращающимся анодом.

Электрорентгенография

В 70-е советские ученые предложили инновацию, которая позволила в дальнейшем существенно экономить на расходных средствах. Специалисты разработали особую тактику для формирования рентгеновского снимка: они использовали светочувствительные селеновые пластины на простой бумаге. Технология получила название «метод электрорентгенографии».

Маммографы для диагностики онкологических заболеваний

Позднее накануне 90-х был организован еще один революционный проект, благодаря которому появился первый микрофокусный маммографический комплекс «Электроника-М».

В 1989-ом году разработчики получили премию за это выдающееся изобретение. Данный аппарат стал прорывом в сфере отечественного производства медицинской техники. «Электроника-М» использовался для диагностики рака молочной железы.

Переход на импортные детали

Если во времена СССР все используемые детали и элементы были строго отечественного производства, то уже в конце ХХ века стало больше деталей импортного производства (примерно 20-70%).

Мир в рентгеновском свете

Так как во Вселенной всем управляет гравитация, она же доминирует в эволюции и формировании галактик. Как написано на сайте Института Макса Планка, «рентгеновские наблюдения скоплений галактик дают информацию о скорости расширения Вселенной, доле массы в видимом веществе и амплитуде первичных флуктуаций, являющихся источником скоплений галактик и всей структуры Вселенной.» Исследователи также сообщают, что инструмент eRosita, сканирующий глубины космоса и исследующий структуру Вселенной, получил новую карту ночного неба. Изображение фиксирует множество так называемых насильственных действий в космосе – случаев, когда материя ускоряется, нагревается и измельчается.

Передача первого набора данных, полученных eRosita, была завершена в середине июня. Рентгеновский телескоп регистрирует более миллиона источников рентгеновского излучения. Как пишут исследователи, это почти то же самое число, что было обнаружено за всю историю рентгеновской астрономии. За шесть месяцев астрономам удвоили известное количество источников излучения. Напомню, что «Спектр-РГ» был запущен в июле прошлого года и отправлен на наблюдательную позицию примерно в 1,5 миллионах километров от Земли.

Сверхскопление галактик Шепли является одним из самых массивных во Вселенной

Технологический сектор

Используется открытие и в автомобильной индустрии. С помощью рентгена специалисты определяют и выявляют технические дефекты уже на стадии первичной сборки.

Наша ежедневная жизнь настолько наполнились различными умными устройствами с рентгеновским излучением, что мы уже не можем без них обходиться. А доза излучения настолько мала, что это не наносит организму никакого вреда. Так, с помощью рентгена контролируют качество электроники.

Пришел за вазой, украл часы. В США вор позарился на подарок бывшего президента

Микробиология и квантовая физика: девушка рисует милых жутковатых зверьков

Пара нашла идеальный способ избежать вируса: они живут на острове без соседей

В строительстве тоже невозможно обойтись без рентгена, потому что качественно проверить и выявить дефекты, скажем, у высотных многослойных зданий человеческому глазу не представляется возможным.

Рентген — очень качественный элемент визуального контроля за деятельностью человека. Для того чтобы рентгеновские лучи работали исправно и их можно было использовать во всех нужных областях, аппаратуру специально настраивают. Чем дальше расположен объект или, скажем, толще стены, тем длиннее должны быть Х-лучи.

Как это произошло?

Итак, год 1895, дата – восьмое ноября. Именно она считается днем открытия рентгеновского излучения. Недавно назначенный ректором Вюрцбургского университета Вильгельм Рентген по привычке задержался в своей физико-химической лаборатории почти до ночи. Выключив перед уходом электрические приборы, он обнаружил, что от одной из пробирок, в которой находилась прозрачная жидкость, исходит зеленоватое свечение. Ученый заметил, что не успел выключить один из опытных аппаратов – это была вакуумная трубка. Тут же исправив свою оплошность, физик увидел, что свечения – как не бывало. Самое интересное заключалось в том, что баночка с жидким содержимым находилась в противоположном конце лаборатории, а это означало, что от вакуумной трубки исходил неведомый доселе луч. Он решил удостовериться в верности своей догадки и стал выставлять на пути луча все, что попадалось под руку: тонкий бумажный лист, более плотный картон, затем стекло, наконец – деревянную доску. Эффект был один и тот же – эти удивительные лучи не признавали никаких преград! Тогда ученого осенило – он поставил еще один заслон, представляющий собой тару, в которой находились уже металлические гири, после чего замер от удивления: сквозь коробку абсолютно точно высвечивались контуры гирь! Забыв о том, что давно пора домой, ученый начал экспериментировать и с другими предметами, но когда случайным образом в зоне действия лучей оказалась его рука, он во всех деталях увидел внутреннюю ее часть – лишь костные структуры оставались непрозрачными. Так было обнаружено рентгеновское излучение – естественно, в дальнейшем ученый назвал таинственные лучи своим именем.