บรรยาย
รังสีเอกซ์
ลักษณะของรังสีเอกซ์
Bremsstrahlung X-ray คุณสมบัติของสเปกตรัม
ลักษณะรังสีเอกซ์ (สำหรับตรวจสอบ)
ปฏิกิริยาของรังสีเอกซ์กับสสาร
พื้นฐานทางกายภาพสำหรับการใช้รังสีเอกซ์ในทางการแพทย์
K. Roentgen ค้นพบรังสีเอกซ์ (รังสีเอกซ์) ซึ่งในปี 2438 ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์คนแรก
ลักษณะของรังสีเอกซ์
รังสีเอกซ์ - คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาว 80 ถึง 10 -5 นาโนเมตร รังสีเอกซ์คลื่นยาวปกคลุมด้วยรังสี UV คลื่นสั้น และรังสีคลื่นสั้นโดยรังสีคลื่นยาว
รังสีเอกซ์ถูกผลิตขึ้นในหลอดเอ็กซ์เรย์ รูปที่ 1
K - แคโทด
1 - ลำแสงอิเล็กตรอน
2 - รังสีเอกซ์
ข้าว. 1. อุปกรณ์หลอดเอ็กซ์เรย์
หลอดนี้เป็นกระติกน้ำแก้ว (อาจมีสุญญากาศสูง: ความดันในขวดนั้นอยู่ที่ประมาณ 10-6 มม. ปรอท) โดยมีอิเล็กโทรดสองขั้ว: แอโนด A และแคโทด K ซึ่งใช้ไฟฟ้าแรงสูง U (หลายพันโวลต์) แคโทดเป็นแหล่งอิเล็กตรอน (เนื่องจากปรากฏการณ์การปล่อยความร้อน) ขั้วบวกเป็นแท่งโลหะที่มีพื้นผิวลาดเอียงเพื่อกำหนดทิศทางการแผ่รังสีเอกซ์ที่เกิดขึ้นในมุมหนึ่งไปยังแกนของท่อ มันทำจากวัสดุที่นำความร้อนได้สูงเพื่อขจัดความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการทิ้งระเบิดด้วยอิเล็กตรอน ที่ปลายมุมเอียงจะมีแผ่นโลหะทนไฟ (เช่น ทังสเตน)
ความร้อนสูงของแอโนดเกิดจากการที่อิเล็กตรอนจำนวนหลักในลำแคโทดเมื่อชนกับแอโนดประสบกับการชนกันหลายครั้งกับอะตอมของสารและถ่ายโอนพลังงานจำนวนมากไปยังพวกมัน
ภายใต้การกระทำของไฟฟ้าแรงสูง อิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจากไส้หลอดแคโทดร้อนจะถูกเร่งให้มีพลังงานสูง พลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนเท่ากับ mv 2 /2 เท่ากับพลังงานที่ได้รับจากการเคลื่อนที่ในสนามไฟฟ้าสถิตของหลอด:
mv 2 /2 = อียู(1)
โดยที่ m, e คือมวลอิเล็กตรอนและประจุ U คือแรงดันเร่ง
กระบวนการที่นำไปสู่การปรากฏตัวของรังสีเอกซ์ bremsstrahlung เกิดจากการชะลอตัวของอิเล็กตรอนในวัสดุแอโนดอย่างรุนแรงโดยสนามไฟฟ้าสถิตของนิวเคลียสของอะตอมและอิเล็กตรอนของอะตอม
กลไกการกำเนิดสามารถแสดงได้ดังนี้ อิเล็กตรอนเคลื่อนที่เป็นกระแสชนิดหนึ่งที่สร้างสนามแม่เหล็กของตัวเอง การชะลอตัวของอิเล็กตรอนเป็นการลดลงในความแรงของกระแสและดังนั้นการเปลี่ยนแปลงในการเหนี่ยวนำสนามแม่เหล็กซึ่งจะทำให้เกิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้ากระแสสลับ กล่าวคือ การปรากฏตัวของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
ดังนั้น เมื่ออนุภาคที่มีประจุบินเข้าสู่สสาร มันจะช้าลง สูญเสียพลังงานและความเร็ว และปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมา
สมบัติทางสเปกตรัมของรังสีเอกซ์ bremsstrahlung .
ดังนั้น ในกรณีของการชะลอตัวของอิเล็กตรอนในวัสดุแอโนด รังสีเบรมสตราลุง
สเปกตรัมเบรมสตราลุงมีความต่อเนื่อง. เหตุผลสำหรับเรื่องนี้มีดังนี้
เมื่ออิเล็กตรอนชะลอตัวลง อิเล็กตรอนแต่ละตัวจะมีพลังงานส่วนหนึ่งที่ใช้ให้ความร้อนแก่ขั้วบวก (E 1 \u003d Q) อีกส่วนหนึ่งเพื่อสร้างโฟตอนเอ็กซ์เรย์ (E 2 \u003d hv) มิฉะนั้น eU \u003d hv + Q. อัตราส่วนระหว่างส่วนเหล่านี้เป็นแบบสุ่ม
ดังนั้นสเปกตรัมต่อเนื่องของรังสีเอกซ์ bremsstrahlung จึงเกิดขึ้นเนื่องจากการชะลอตัวของอิเล็กตรอนจำนวนมาก ซึ่งแต่ละอิเล็กตรอนจะปล่อยควอนตัม hv (h) เอ็กซ์เรย์หนึ่งตัวของค่าที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด ค่าของควอนตัมนี้ ต่างกันไปตามอิเลคตรอนต่างๆการพึ่งพาฟลักซ์พลังงานเอ็กซ์เรย์กับความยาวคลื่น กล่าวคือ สเปกตรัมเอ็กซ์เรย์แสดงในรูปที่ 2
รูปที่ 2 สเปกตรัม Bremsstrahlung: a) ที่แรงดันไฟฟ้าต่างกัน U ในหลอด; b) ที่อุณหภูมิต่างกัน T ของแคโทด
รังสีคลื่นสั้น (แข็ง) มีพลังทะลุทะลวงมากกว่ารังสีคลื่นยาว (อ่อน) รังสีอ่อนถูกดูดซับโดยสสารมากขึ้น
จากด้านของความยาวคลื่นสั้น สเปกตรัมจะสิ้นสุดลงอย่างกะทันหันที่ความยาวคลื่นหนึ่ง ม ฉัน n . bremsstrahlung ที่มีความยาวคลื่นสั้นดังกล่าวเกิดขึ้นเมื่อพลังงานที่ได้รับจากอิเล็กตรอนในสนามเร่งความเร็วถูกแปลงเป็นพลังงานโฟตอนอย่างสมบูรณ์ (Q = 0):
eU = hv max = hc/ min , min = hc/(eU), (2)
นาที (นาโนเมตร) = 1.23/UkV
องค์ประกอบสเปกตรัมของการแผ่รังสีขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าบนหลอดเอ็กซ์เรย์ เมื่อแรงดันไฟเพิ่มขึ้น ค่าของ m i n จะเลื่อนไปทางความยาวคลื่นสั้น (รูปที่ 2a)
เมื่ออุณหภูมิ T ของหลอดไส้แคโทดเปลี่ยนแปลง การปล่อยอิเล็กตรอนจะเพิ่มขึ้น ดังนั้นกระแส I ในหลอดจะเพิ่มขึ้น แต่องค์ประกอบสเปกตรัมของรังสีไม่เปลี่ยนแปลง (รูปที่ 2b)
ฟลักซ์พลังงาน Ф ของ bremsstrahlung เป็นสัดส่วนโดยตรงกับกำลังสองของแรงดันไฟฟ้า U ระหว่างแอโนดและแคโทด ความแรงของกระแส I ในหลอดและเลขอะตอม Z ของสารแอโนด:
Ф = kZU 2 I. (3)
โดยที่ k \u003d 10 -9 W / (V 2 A)
ลักษณะเอกซเรย์ (เพื่อความคุ้นเคย).
การเพิ่มแรงดันไฟฟ้าบนหลอดเอ็กซ์เรย์นำไปสู่ความจริงที่ว่าเส้นปรากฏขึ้นซึ่งสอดคล้องกับพื้นหลังของสเปกตรัมต่อเนื่องซึ่งสอดคล้องกับลักษณะการแผ่รังสีเอกซ์ การแผ่รังสีนี้จำเพาะต่อวัสดุแอโนด
กลไกการเกิดขึ้นมีดังนี้ ที่ไฟฟ้าแรงสูง อิเลคตรอนเร่ง (ที่มีพลังงานสูง) เจาะลึกเข้าไปในอะตอมและผลักอิเล็กตรอนออกจากชั้นในของมัน อิเล็กตรอนจากระดับบนผ่านไปยังที่ว่างซึ่งเป็นผลมาจากโฟตอนของการแผ่รังสีลักษณะเฉพาะ
สเปกตรัมของรังสีเอกซ์มีลักษณะเฉพาะแตกต่างจากสเปกตรัมแสง
- ความสม่ำเสมอ
ความสม่ำเสมอของสเปกตรัมลักษณะเฉพาะนั้นเกิดจากการที่ชั้นอิเล็กตรอนภายในของอะตอมที่แตกต่างกันนั้นเหมือนกันและแตกต่างกันอย่างกระฉับกระเฉงเท่านั้นเนื่องจากแรงกระทำจากนิวเคลียสซึ่งเพิ่มขึ้นตามจำนวนองค์ประกอบที่เพิ่มขึ้น ดังนั้นสเปกตรัมลักษณะเฉพาะจะเปลี่ยนไปสู่ความถี่ที่สูงขึ้นพร้อมกับประจุนิวเคลียร์ที่เพิ่มขึ้น สิ่งนี้ได้รับการยืนยันจากการทดลองโดยพนักงานของ Roentgen - โมสลีย์ซึ่งวัดความถี่การเปลี่ยนภาพด้วยรังสีเอกซ์สำหรับ 33 องค์ประกอบ พวกเขาสร้างกฎหมาย
กฎของโมเซลี – รากที่สองของความถี่ของการแผ่รังสีลักษณะเฉพาะคือฟังก์ชันเชิงเส้นของเลขลำดับขององค์ประกอบ:
= A (Z - B), (4)
โดยที่ v คือความถี่ของเส้นสเปกตรัม Z คือเลขอะตอมของธาตุที่เปล่งแสง A, B เป็นค่าคงที่
ความสำคัญของกฎของโมสลีย์อยู่ที่ข้อเท็จจริงที่ว่าการพึ่งพาอาศัยกันนี้สามารถใช้เพื่อกำหนดเลขอะตอมของธาตุได้อย่างถูกต้องภายใต้การศึกษาจากความถี่ที่วัดได้ของเส้นเอ็กซ์เรย์ สิ่งนี้มีบทบาทสำคัญในการจัดวางองค์ประกอบในตารางธาตุ
ความเป็นอิสระจากสารเคมี
สเปกตรัมเอ็กซ์เรย์ที่เป็นลักษณะเฉพาะของอะตอมไม่ได้ขึ้นอยู่กับสารประกอบทางเคมีที่อะตอมของธาตุเข้าไป ตัวอย่างเช่น สเปกตรัมเอ็กซ์เรย์ของอะตอมออกซิเจนจะเหมือนกันสำหรับ O 2, H 2 O ในขณะที่สเปกตรัมแสงของสารประกอบเหล่านี้ต่างกัน คุณลักษณะของสเปกตรัมเอ็กซ์เรย์ของอะตอมนี้เป็นพื้นฐานสำหรับชื่อ " รังสีลักษณะเฉพาะ".
ปฏิกิริยาของรังสีเอกซ์กับสสาร
ผลกระทบของรังสีเอกซ์ต่อวัตถุถูกกำหนดโดยกระบวนการหลักของปฏิกิริยาเอ็กซ์เรย์ โฟตอนกับอิเล็กตรอนอะตอมและโมเลกุลของสสาร
รังสีเอกซ์ในสสาร ดูดซึมหรือ สลายไป. ในกรณีนี้ กระบวนการต่างๆ สามารถเกิดขึ้นได้ ซึ่งกำหนดโดยอัตราส่วนของพลังงานโฟตอนเอ็กซ์เรย์ hv และพลังงานไอออไนเซชัน Аu (พลังงานไอออไนเซชัน Аu คือพลังงานที่จำเป็นในการกำจัดอิเล็กตรอนภายในออกจากอะตอมหรือโมเลกุล)
ก) การกระเจิงที่สอดคล้องกัน(การกระเจิงของรังสีคลื่นยาว) เกิดขึ้นเมื่อความสัมพันธ์
สำหรับโฟตอนเนื่องจากการมีปฏิสัมพันธ์กับอิเล็กตรอนเพียงทิศทางของการเคลื่อนที่เท่านั้นที่เปลี่ยนไป (รูปที่ 3a) แต่พลังงาน hv และความยาวคลื่นไม่เปลี่ยนแปลง (ดังนั้น การกระเจิงนี้เรียกว่า สอดคล้องกัน). เนื่องจากพลังงานของโฟตอนและอะตอมไม่เปลี่ยนแปลง การกระเจิงที่สอดคล้องกันจึงไม่ส่งผลกระทบต่อวัตถุทางชีววิทยา แต่เมื่อสร้างการป้องกันรังสีเอกซ์ เราควรคำนึงถึงความเป็นไปได้ในการเปลี่ยนทิศทางหลักของลำแสงด้วย
ข) ตาแมวผลเกิดขึ้นเมื่อ
ในกรณีนี้สามารถรับรู้ได้สองกรณี
โฟตอนถูกดูดซับอิเล็กตรอนถูกแยกออกจากอะตอม (รูปที่ 3b) ไอออนไนซ์เกิดขึ้น อิเล็กตรอนที่แยกออกมาจะได้รับพลังงานจลน์: E k \u003d hv - A และ หากพลังงานจลน์มีขนาดใหญ่ อิเล็กตรอนก็สามารถแตกตัวเป็นไอออนของอะตอมเพื่อนบ้านได้โดยการชนกัน ก่อตัวเป็นอะตอมใหม่ รองอิเล็กตรอน
โฟตอนถูกดูดซับ แต่พลังงานของมันไม่เพียงพอที่จะแยกอิเล็กตรอนออกและ การกระตุ้นของอะตอมหรือโมเลกุล(รูปที่ 3c). ซึ่งมักนำไปสู่การปล่อยโฟตอนในบริเวณรังสีที่มองเห็นได้ (การเรืองแสงด้วยรังสีเอกซ์) และในเนื้อเยื่อเพื่อกระตุ้นโมเลกุลและปฏิกิริยาเคมีแสง เอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริกเกิดขึ้นส่วนใหญ่ในอิเล็กตรอนของเปลือกชั้นในของอะตอมที่มีค่า Z สูง
ใน) การกระเจิงไม่ต่อเนื่อง(Compton effect, 1922) เกิดขึ้นเมื่อพลังงานโฟตอนมากกว่าพลังงานไอออไนเซชันมาก
ในกรณีนี้อิเล็กตรอนจะถูกแยกออกจากอะตอม (อิเล็กตรอนดังกล่าวเรียกว่า อิเล็กตรอนหดตัว), ได้รับพลังงานจลน์ E k พลังงานของโฟตอนเองลดลง (รูปที่ 4d):
hv=hv" + A และ + E k. (5)
รังสีที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงความถี่ (ความยาว) เรียกว่า รองมันกระจัดกระจายไปทุกทิศทุกทาง
หากอิเล็กตรอนมีพลังงานจลน์เพียงพอ อิเล็กตรอนสามารถแตกตัวเป็นไอออนได้โดยการชนกัน ดังนั้น อันเป็นผลมาจากการกระเจิงที่ไม่ต่อเนื่องกัน รังสีเอกซ์ที่กระจัดกระจายรองจึงเกิดขึ้น และอะตอมของสารจะถูกแตกตัวเป็นไอออน
กระบวนการ (a, b, c) เหล่านี้สามารถทำให้เกิดกระบวนการที่ตามมาได้หลายอย่าง ตัวอย่างเช่น (รูปที่ 3d) ถ้าในระหว่างการผลโฟโตอิเล็กตริกอิเล็กตรอนถูกแยกออกจากอะตอมบนเปลือกด้านในอิเล็กตรอนจากระดับที่สูงขึ้นสามารถผ่านเข้ามาแทนที่ได้ซึ่งมาพร้อมกับรังสีเอกซ์ลักษณะรองของสารนี้ โฟตอนของรังสีทุติยภูมิซึ่งมีปฏิสัมพันธ์กับอิเล็กตรอนของอะตอมใกล้เคียงสามารถทำให้เกิดปรากฏการณ์รองได้
การกระเจิงที่สอดคล้องกัน
เอ่อ 
พลังงานและความยาวคลื่นยังคงไม่เปลี่ยนแปลง
ตาแมวผล
โฟตอนถูกดูดซับ e - แยกออกจากอะตอม - แตกตัวเป็นไอออน
hv \u003d A และ + E ถึง
อะตอม A ตื่นเต้นเมื่อดูดซับโฟตอน R คือ X-ray luminescence
การกระเจิงไม่ต่อเนื่องกัน
hv \u003d hv "+ A และ + E ถึง
กระบวนการรองในเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริก
ข้าว. 3 กลไกของปฏิกิริยาเอ็กซ์เรย์กับสสาร
พื้นฐานทางกายภาพสำหรับการใช้รังสีเอกซ์ในการแพทย์
เมื่อรังสีเอกซ์ตกบนร่างกาย รังสีเอกซ์จะสะท้อนจากพื้นผิวเล็กน้อย แต่ส่วนใหญ่จะผ่านเข้าลึกเข้าไป ในขณะที่รังสีเอกซ์ถูกดูดกลืนและกระจายไปบางส่วน และทะลุผ่านบางส่วน
กฎแห่งการอ่อนตัว
ฟลักซ์ของรังสีเอกซ์ถูกทำให้อ่อนลงในเรื่องตามกฎหมาย:
F \u003d F 0 e - x (6)
โดยที่ เป็นเส้นตรง ปัจจัยการลดทอนซึ่งขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของสารเป็นหลัก มีค่าเท่ากับผลรวมของคำสามคำที่สอดคล้องกับการกระเจิงที่สอดคล้องกัน 1, ไม่ต่อเนื่องกัน 2 และเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริก 3:
= 1 + 2 + 3 . (7)
การมีส่วนร่วมของแต่ละเทอมถูกกำหนดโดยพลังงานโฟตอน ด้านล่างนี้คืออัตราส่วนของกระบวนการเหล่านี้สำหรับเนื้อเยื่ออ่อน (น้ำ)
|
พลังงาน keV |
ตาแมวผล |
คอมป์ตัน - ผล |
เพลิดเพลิน ค่าสัมประสิทธิ์การลดทอนมวลซึ่งไม่ขึ้นกับความหนาแน่นของสาร :
m = /. (แปด)
ค่าสัมประสิทธิ์การลดทอนมวลขึ้นอยู่กับพลังงานของโฟตอนและเลขอะตอมของสารดูดซับ:
m = k 3 Z 3 . (9)
ค่าสัมประสิทธิ์การลดทอนมวลของกระดูกและเนื้อเยื่ออ่อน (น้ำ) แตกต่างกัน: m กระดูก / m น้ำ = 68
หากวางวัตถุที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันในเส้นทางของรังสีเอกซ์และวางหน้าจอเรืองแสงไว้ข้างหน้าร่างกายนี้ซึ่งดูดซับและลดทอนรังสีจะสร้างเงาบนหน้าจอ โดยธรรมชาติของเงานี้ เราสามารถตัดสินรูปร่าง ความหนาแน่น โครงสร้าง และในหลายกรณีธรรมชาติของร่างกาย เหล่านั้น. ความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในการดูดกลืนรังสีเอกซ์โดยเนื้อเยื่อต่าง ๆ ช่วยให้คุณเห็นภาพของอวัยวะภายในในการฉายเงา
หากอวัยวะที่ศึกษาและเนื้อเยื่อรอบข้างลดทอนรังสีเอกซ์อย่างเท่าเทียมกัน ก็จะใช้สารตัดกัน ตัวอย่างเช่น การเติมแบเรียมซัลเฟตในกระเพาะอาหารและลำไส้ที่อ่อนนุ่ม (BaSO 4 ) เราสามารถมองเห็นเงาของพวกมันได้ (อัตราส่วนของสัมประสิทธิ์การลดทอนคือ 354)
ใช้ในทางการแพทย์
ในทางการแพทย์ รังสีเอกซ์ที่มีพลังงานโฟตอนตั้งแต่ 60 ถึง 100-120 keV ใช้สำหรับการวินิจฉัยและ 150-200 keV สำหรับการรักษา
การตรวจเอ็กซ์เรย์ – การรับรู้โรคโดยการฉายแสงให้ร่างกายด้วยรังสีเอกซ์
การวินิจฉัยด้วย X-ray ใช้ในตัวเลือกต่างๆ ซึ่งแสดงไว้ด้านล่าง
ด้วยฟลูออโรสโคปีหลอดเอ็กซ์เรย์อยู่ด้านหลังผู้ป่วย ด้านหน้าเป็นจอเรืองแสง มีภาพเงา (บวก) บนหน้าจอ ในแต่ละกรณีจะเลือกความแข็งที่เหมาะสมของรังสีเพื่อให้ผ่านเนื้อเยื่ออ่อน แต่ถูกดูดซับโดยความหนาแน่นเพียงพอ มิฉะนั้นจะได้เงาที่สม่ำเสมอ บนหน้าจอ หัวใจ ซี่โครงจะมืด ปอดจะสว่าง
เมื่อการถ่ายภาพรังสีวัตถุถูกวางลงบนตลับเทปซึ่งมีฟิล์มที่มีอิมัลชั่นถ่ายภาพพิเศษ วางหลอดเอ็กซ์เรย์ไว้เหนือวัตถุ ภาพรังสีที่ได้จะให้ภาพเชิงลบ กล่าวคือ ตรงกันข้ามกับภาพที่สังเกตได้ระหว่างการเปลี่ยนแสง ในวิธีนี้ ภาพจะมีความชัดเจนมากกว่าใน (1) ดังนั้นจึงสังเกตรายละเอียดที่มองเห็นได้ยากเมื่อถ่ายผ่านแสง
ตัวแปรที่มีแนวโน้มของวิธีนี้คือ X-ray เอกซเรย์และ "รุ่นเครื่อง" - คอมพิวเตอร์ เอกซเรย์
3. ด้วยฟลูออโรสโคปีสำหรับฟิล์มขนาดเล็กที่มีความละเอียดอ่อน ภาพจากหน้าจอขนาดใหญ่จะได้รับการแก้ไข เมื่อดูรูปภาพจะถูกตรวจสอบด้วยแว่นขยายแบบพิเศษ
เอกซเรย์บำบัด- การใช้รังสีเอกซ์เพื่อทำลายเนื้องอกร้าย
ผลกระทบทางชีวภาพของรังสีคือการทำลายกิจกรรมที่สำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการเพิ่มจำนวนเซลล์อย่างรวดเร็ว
เอกซเรย์คอมพิวเตอร์ (CT)
วิธีการเอกซเรย์คอมพิวเตอร์เอกซ์เรย์คำนวณโดยอาศัยการสร้างภาพของส่วนใดส่วนหนึ่งของร่างกายของผู้ป่วยขึ้นใหม่โดยการลงทะเบียนการฉายรังสีเอกซ์จำนวนมากในส่วนนี้ ซึ่งทำขึ้นจากมุมต่างๆ ข้อมูลจากเซ็นเซอร์ที่ลงทะเบียนการฉายภาพเหล่านี้เข้าสู่คอมพิวเตอร์ซึ่งตามโปรแกรมพิเศษ คำนวณการกระจาย แน่นขนาดตัวอย่างในส่วนที่ตรวจสอบและแสดงบนหน้าจอแสดงผล ภาพของส่วนของร่างกายของผู้ป่วยที่ได้รับในลักษณะนี้มีความชัดเจนที่ยอดเยี่ยมและมีเนื้อหาข้อมูลสูง โปรแกรมช่วยให้คุณ เพิ่ม ความคมชัดของภาพใน หลายสิบหรือหลายร้อยครั้ง ซึ่งจะขยายขีดความสามารถในการวินิจฉัยของวิธีการ
ช่างวิดีโอ (อุปกรณ์ที่มีการประมวลผลภาพเอ็กซ์เรย์ดิจิตอล) ในทันตกรรมสมัยใหม่
ในทางทันตกรรม การตรวจเอ็กซ์เรย์เป็นวิธีการวินิจฉัยหลัก อย่างไรก็ตาม คุณสมบัติเชิงองค์กรและทางเทคนิคแบบดั้งเดิมหลายประการของการวินิจฉัยด้วย X-ray ทำให้ไม่สะดวกสำหรับทั้งผู้ป่วยและคลินิกทันตกรรม ประการแรกคือ ความจำเป็นที่ผู้ป่วยจะต้องสัมผัสกับรังสีไอออไนซ์ ซึ่งมักจะสร้างภาระการแผ่รังสีที่สำคัญในร่างกาย มันยังมีความจำเป็นสำหรับกระบวนการถ่ายภาพ และด้วยเหตุนี้ ความต้องการสารโฟโตรีเอเจนต์ ได้แก่ สารพิษ ท้ายที่สุด นี่คือไฟล์เก็บถาวรขนาดใหญ่ โฟลเดอร์ขนาดใหญ่ และซองจดหมายที่มีฟิล์มเอ็กซเรย์
นอกจากนี้ ระดับการพัฒนาทันตกรรมในปัจจุบันทำให้การประเมินภาพเอ็กซ์เรย์ด้วยสายตามนุษย์ไม่เพียงพอ เมื่อปรากฏว่า ความหลากหลายของเฉดสีเทาที่มีอยู่ในภาพเอ็กซ์เรย์ ตารับรู้เพียง 64 เฉดเท่านั้น
เห็นได้ชัดว่า เพื่อให้ได้ภาพที่ชัดเจนและมีรายละเอียดของเนื้อเยื่อแข็งของระบบ dentoalveolar โดยได้รับรังสีน้อยที่สุด จำเป็นต้องใช้วิธีแก้ปัญหาอื่นๆ การค้นหานำไปสู่การสร้างระบบการถ่ายภาพรังสีที่เรียกว่าช่างถ่ายวิดีโอ - ระบบการถ่ายภาพรังสีดิจิตอล
หากไม่มีรายละเอียดทางเทคนิค หลักการทำงานของระบบดังกล่าวมีดังนี้ รังสีเอกซ์เข้าสู่วัตถุไม่ใช่บนฟิล์มไวแสง แต่เข้าในเซ็นเซอร์ภายในช่องปากแบบพิเศษ (เมทริกซ์อิเล็กทรอนิกส์พิเศษ) สัญญาณที่สอดคล้องกันจากเมทริกซ์จะถูกส่งไปยังอุปกรณ์แปลงเป็นดิจิทัล (ตัวแปลงแอนะล็อกเป็นดิจิทัล, ADC) ที่แปลงเป็นรูปแบบดิจิทัลและเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ ซอฟต์แวร์พิเศษสร้างภาพเอ็กซ์เรย์บนหน้าจอคอมพิวเตอร์และให้คุณประมวลผล บันทึกลงในสื่อบันทึกข้อมูลแบบแข็งหรือแบบยืดหยุ่น (ฮาร์ดไดรฟ์ ฟลอปปีดิสก์) พิมพ์เป็นรูปภาพเป็นไฟล์
ในระบบดิจิทัล ภาพเอ็กซ์เรย์คือชุดของจุดที่มีค่าระดับสีเทาแบบดิจิทัลต่างกัน การเพิ่มประสิทธิภาพการแสดงข้อมูลโดยโปรแกรมทำให้ได้เฟรมที่เหมาะสมที่สุดในแง่ของความสว่างและคอนทราสต์ด้วยปริมาณรังสีที่ค่อนข้างต่ำ
ในระบบสมัยใหม่ที่สร้างขึ้นโดยยกตัวอย่างเช่น Trophy (France) หรือ Schick (USA) ใช้สีเทา 4096 เฉดในการสร้างเฟรมเวลาเปิดรับแสงขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของการศึกษาและโดยเฉลี่ยแล้วคือหนึ่งในร้อย - สิบของ วินาที การลดการสัมผัสรังสีที่สัมพันธ์กับฟิล์ม - มากถึง 90% สำหรับระบบในช่องปาก มากถึง 70% สำหรับช่างถ่ายวิดีโอพาโนรามา
เมื่อประมวลผลภาพ ช่างถ่ายวิดีโออนุญาตให้:
รับภาพบวกและลบ, ภาพสีเท็จ, ภาพนูน
เพิ่มความคมชัดและขยายพื้นที่ที่สนใจในภาพ
ประเมินการเปลี่ยนแปลงความหนาแน่นของเนื้อเยื่อฟันและโครงสร้างกระดูก ควบคุมความสม่ำเสมอของการอุดคลอง
ในการจัดฟัน ให้กำหนดความยาวของคลองที่มีความโค้ง และในการผ่าตัด ให้เลือกขนาดของรากฟันเทียมที่มีความแม่นยำ 0.1 มม.
ระบบตรวจจับฟันผุที่ไม่เหมือนใครพร้อมองค์ประกอบของปัญญาประดิษฐ์ในระหว่างการวิเคราะห์ภาพ ช่วยให้คุณตรวจจับฟันผุในระยะคราบ ฟันผุ และฟันผุที่ซ่อนอยู่
"F" ในสูตร (3) หมายถึงช่วงความยาวคลื่นที่แผ่ออกมาทั้งหมด และมักเรียกกันว่า "Integral Energy Flux"
พวกมันถูกปล่อยออกมาด้วยการมีส่วนร่วมของอิเล็กตรอนซึ่งแตกต่างจากรังสีแกมมาซึ่งเป็นนิวเคลียร์ รังสีเอกซ์ประดิษฐ์ถูกสร้างขึ้นโดยการเร่งอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าอย่างรวดเร็ว และโดยการย้ายอิเล็กตรอนจากระดับพลังงานหนึ่งไปยังอีกระดับหนึ่ง โดยปล่อยพลังงานจำนวนมาก อุปกรณ์ที่สามารถรับได้คือหลอดเอ็กซ์เรย์และเครื่องเร่งอนุภาค แหล่งธรรมชาติของมันคืออะตอมและวัตถุอวกาศที่ไม่เสถียรทางกัมมันตภาพรังสี
ประวัติการค้นพบ
ผลิตขึ้นในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2438 โดยเรินต์เกน นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน ผู้ค้นพบผลการเรืองแสงของแบเรียมแพลตตินัมไซยาไนด์ระหว่างการทำงานของหลอดรังสีแคโทด เขาอธิบายลักษณะของรังสีเหล่านี้โดยละเอียด รวมถึงความสามารถในการเจาะเนื้อเยื่อที่มีชีวิต นักวิทยาศาสตร์เรียกว่ารังสีเอกซ์ชื่อ "เอ็กซ์เรย์" ได้หยั่งรากในรัสเซียในภายหลัง
รังสีชนิดนี้มีลักษณะเฉพาะอย่างไร
มีเหตุผลที่คุณสมบัติของรังสีนี้เกิดจากธรรมชาติของมัน คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าคือสิ่งที่รังสีเอกซ์เป็น คุณสมบัติของมันคือ:
รังสีเอกซ์ - อันตราย
แน่นอนว่าในช่วงเวลาของการค้นพบและหลายปีหลังจากนั้น ไม่มีใครคิดว่ามันอันตรายแค่ไหน
เอ็กซเรย์ใช้ที่ไหน?
- ยา. การวินิจฉัยด้วยรังสีเอกซ์ - "การถ่ายทอด" ของสิ่งมีชีวิต การบำบัดด้วยรังสีเอกซ์ - ผลต่อเซลล์เนื้องอก
- วิทยาศาสตร์. ผลึกศาสตร์ เคมี และชีวเคมีใช้เพื่อเปิดเผยโครงสร้างของสสาร
- อุตสาหกรรม. การตรวจจับข้อบกพร่องในชิ้นส่วนโลหะ
- ความปลอดภัย. อุปกรณ์เอ็กซเรย์ใช้เพื่อตรวจจับสิ่งของอันตรายในกระเป๋าเดินทางที่สนามบินและที่อื่นๆ
ในปี 1895 นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน Roentgen ในขณะที่ทำการทดลองเกี่ยวกับกระแสระหว่างสองขั้วในสุญญากาศพบว่าหน้าจอที่เคลือบด้วยสารเรืองแสง (เกลือแบเรียม) เรืองแสงแม้ว่าท่อระบายจะปิดด้วยหน้าจอกระดาษแข็งสีดำ - นี่คือวิธีที่ค้นพบรังสีที่แทรกซึมผ่านสิ่งกีดขวางทึบแสงที่เรียกว่า X-ray X-rays พบว่ารังสีเอกซ์ที่มนุษย์มองไม่เห็นถูกดูดกลืนในวัตถุทึบแสงยิ่งแรงยิ่งมีเลขอะตอม (ความหนาแน่น) ของสิ่งกีดขวางมากขึ้น ดังนั้นรังสีเอกซ์จะผ่านเนื้อเยื่ออ่อนของร่างกายมนุษย์ได้ง่ายแต่คงไว้ โดยกระดูกของโครงกระดูก แหล่งที่มาของรังสีเอกซ์ทรงพลังได้รับการออกแบบ ซึ่งทำให้สามารถส่องผ่านชิ้นส่วนโลหะและพบข้อบกพร่องภายในได้
นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน Laue แนะนำว่ารังสีเอกซ์เป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าแบบเดียวกับรังสีแสงที่มองเห็นได้ แต่มีความยาวคลื่นที่สั้นกว่าและกฎของทัศนศาสตร์ทั้งหมดมีผลบังคับใช้ รวมถึงการเลี้ยวเบนที่เป็นไปได้ ในทัศนศาสตร์ของแสงที่มองเห็น การเลี้ยวเบนที่ระดับพื้นฐานสามารถแสดงได้เป็นการสะท้อนของแสงจากระบบร่อง - ตะแกรงเลี้ยวเบนซึ่งเกิดขึ้นเฉพาะในบางมุมในขณะที่มุมสะท้อนของรังสีสัมพันธ์กับมุมตกกระทบ ระยะห่างระหว่างร่องของตะแกรงเลี้ยวเบนกับความยาวคลื่นของรังสีตกกระทบ สำหรับการเลี้ยวเบน ระยะห่างระหว่างจังหวะจะเท่ากับความยาวคลื่นของแสงตกกระทบโดยประมาณ
ลอว์แนะนำว่ารังสีเอกซ์มีความยาวคลื่นใกล้กับระยะห่างระหว่างอะตอมแต่ละอะตอมในผลึก กล่าวคือ อะตอมในคริสตัลทำให้เกิดตะแกรงเลี้ยวเบนสำหรับรังสีเอกซ์ รังสีเอกซ์พุ่งไปที่พื้นผิวของคริสตัลสะท้อนบนแผ่นภาพถ่ายตามที่คาดการณ์ไว้ในทฤษฎี
การเปลี่ยนแปลงใดๆ ในตำแหน่งของอะตอมจะส่งผลต่อรูปแบบการเลี้ยวเบน และโดยการศึกษาการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ เราสามารถค้นหาการจัดเรียงของอะตอมในคริสตัลและการเปลี่ยนแปลงของการจัดเรียงนี้ภายใต้อิทธิพลทางกายภาพ เคมี และทางกลบนคริสตัล .
ตอนนี้การวิเคราะห์ด้วยเอ็กซ์เรย์ถูกนำมาใช้ในหลายสาขาของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ด้วยความช่วยเหลือจากการวิเคราะห์นี้ พวกเขาได้เรียนรู้การจัดเรียงอะตอมในวัสดุที่มีอยู่ และสร้างวัสดุใหม่ด้วยโครงสร้างและคุณสมบัติที่กำหนด ความก้าวหน้าล่าสุดในสาขานี้ (วัสดุนาโน โลหะอสัณฐาน วัสดุคอมโพสิต) ทำให้เกิดกิจกรรมสำหรับคนรุ่นต่อไปทางวิทยาศาสตร์
การเกิดขึ้นและคุณสมบัติของรังสีเอกซ์
แหล่งที่มาของรังสีเอกซ์คือหลอดเอ็กซ์เรย์ซึ่งมีอิเล็กโทรดสองขั้ว - แคโทดและแอโนด เมื่อแคโทดถูกทำให้ร้อน การปล่อยอิเล็กตรอนจะเกิดขึ้น อิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจากแคโทดจะถูกเร่งโดยสนามไฟฟ้าและชนกับพื้นผิวแอโนด หลอดเอ็กซ์เรย์แตกต่างจากหลอดวิทยุทั่วไป (ไดโอด) ส่วนใหญ่โดยแรงดันไฟฟ้าเร่งที่สูงกว่า (มากกว่า 1 kV)
เมื่ออิเล็กตรอนบินออกจากแคโทด สนามไฟฟ้าจะทำให้มันบินเข้าหาขั้วบวก ในขณะที่ความเร็วของอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง อิเล็กตรอนจะมีสนามแม่เหล็ก ซึ่งความแรงจะเพิ่มขึ้นตามความเร็วของอิเล็กตรอน เมื่อไปถึงพื้นผิวแอโนด อิเล็กตรอนจะชะลอตัวลงอย่างรวดเร็ว และชีพจรแม่เหล็กไฟฟ้าเกิดขึ้นที่ความยาวคลื่นในช่วงหนึ่ง (bremsstrahlung) การกระจายความเข้มของการแผ่รังสีตามความยาวคลื่นขึ้นอยู่กับวัสดุของขั้วบวกของหลอดเอ็กซ์เรย์และแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ ในขณะที่ด้านข้างของคลื่นสั้น เส้นโค้งนี้เริ่มต้นด้วยความยาวคลื่นต่ำสุดตามเกณฑ์ที่กำหนด ซึ่งขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ ชุดของรังสีที่มีความยาวคลื่นที่เป็นไปได้ทั้งหมดสร้างสเปกตรัมที่ต่อเนื่องกัน และความยาวคลื่นที่สอดคล้องกับความเข้มสูงสุดคือ 1.5 เท่าของความยาวคลื่นต่ำสุด
ด้วยแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น สเปกตรัมเอ็กซ์เรย์จะเปลี่ยนแปลงอย่างมากเนื่องจากปฏิกิริยาของอะตอมกับอิเล็กตรอนพลังงานสูงและควอนตาของรังสีเอกซ์ปฐมภูมิ อะตอมประกอบด้วยเปลือกอิเล็กตรอนภายใน (ระดับพลังงาน) ซึ่งจำนวนจะขึ้นอยู่กับเลขอะตอม (แสดงด้วยตัวอักษร K, L, M เป็นต้น) อิเล็กตรอนและรังสีเอกซ์ปฐมภูมิจะผลักอิเล็กตรอนจากระดับพลังงานหนึ่งไปยังอีกระดับหนึ่ง . สถานะ metastable เกิดขึ้นและการกระโดดของอิเล็กตรอนไปในทิศทางตรงกันข้ามเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการเปลี่ยนไปสู่สถานะเสถียร การกระโดดครั้งนี้มาพร้อมกับการปล่อยพลังงานควอนตัมและการปรากฏของรังสีเอกซ์ รังสีนี้มีช่วงความยาวคลื่นที่แคบมากและมีความเข้มสูง (ลักษณะการแผ่รังสี) ต่างจากรังสีเอกซ์สเปกตรัมต่อเนื่อง ( ซม. ข้าว.). จำนวนอะตอมที่กำหนดความเข้มของการแผ่รังสีลักษณะเฉพาะนั้นมีขนาดใหญ่มาก ตัวอย่างเช่น สำหรับหลอดเอ็กซ์เรย์ที่มีขั้วบวกทองแดงที่แรงดันไฟฟ้า 1 kV กระแส 15 mA 10 14–10 15 อะตอมให้การแผ่รังสีลักษณะเฉพาะ เป็นเวลา 1 วินาที ค่านี้คำนวณเป็นอัตราส่วนของกำลังเอ็กซ์เรย์ทั้งหมดต่อพลังงานของควอนตัมเอ็กซ์เรย์จากเปลือก K (ซีรีส์ K ของการแผ่รังสีลักษณะเอ็กซ์เรย์) พลังงานทั้งหมดของรังสีเอกซ์ในกรณีนี้เป็นเพียง 0.1% ของพลังงานที่ใช้ไป ส่วนที่เหลือจะสูญหายไป ส่วนใหญ่เกิดจากการเปลี่ยนเป็นความร้อน
เนื่องจากความเข้มสูงและช่วงความยาวคลื่นที่แคบ รังสีเอกซ์ที่เป็นลักษณะเฉพาะจึงเป็นรังสีประเภทหลักที่ใช้ในการวิจัยทางวิทยาศาสตร์และการควบคุมกระบวนการ คานซีรีส์ K จะถูกสร้างขึ้นพร้อมกันกับบีมซีรีส์ K ซึ่งมีความยาวคลื่นที่ยาวกว่ามาก แต่การใช้งานมีจำกัด ซีรี่ส์ K มีส่วนประกอบสองส่วนโดยมีความยาวคลื่นใกล้เคียง a และ b ในขณะที่ความเข้มขององค์ประกอบ b น้อยกว่า a 5 เท่า ในทางกลับกัน องค์ประกอบ a นั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยความยาวคลื่นที่ใกล้เคียงกันสองช่วง ความเข้มของหนึ่งในนั้นมากกว่าอีก 2 เท่า เพื่อให้ได้รังสีที่มีความยาวคลื่นเดียว (รังสีเอกรงค์) ได้มีการพัฒนาวิธีการพิเศษขึ้นโดยอาศัยการดูดกลืนและการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ต่อความยาวคลื่น การเพิ่มขึ้นของเลขอะตอมของธาตุนั้นสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงในลักษณะของเปลือกอิเล็กตรอน และยิ่งจำนวนอะตอมของวัสดุแอโนดหลอดเอ็กซ์เรย์มากเท่าใด ความยาวคลื่นของซีรีย์ K ก็จะสั้นลงเท่านั้น หลอดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดที่มีขั้วบวกจากธาตุที่มีเลขอะตอมตั้งแต่ 24 ถึง 42 (Cr, Fe, Co, Cu, Mo) และความยาวคลื่นตั้งแต่ 2.29 ถึง 0.712 A (0.229 - 0.712 nm)
นอกจากหลอดเอ็กซ์เรย์แล้ว ไอโซโทปกัมมันตภาพรังสียังสามารถเป็นแหล่งของรังสีเอกซ์ บางชนิดสามารถฉายรังสีเอกซ์ได้โดยตรง บางชนิดก็ปล่อยอิเล็กตรอนและอนุภาค a ที่สร้างรังสีเอกซ์เมื่อทิ้งระเบิดเป้าหมายที่เป็นโลหะ ความเข้มของรังสีเอกซ์ของแหล่งกำเนิดกัมมันตภาพรังสีมักจะน้อยกว่าหลอดเอ็กซ์เรย์มาก (ยกเว้นโคบอลต์กัมมันตภาพรังสี ซึ่งใช้ในการตรวจหาข้อบกพร่องและให้การแผ่รังสีที่มีความยาวคลื่นน้อยมาก - รังสี g) พวกมันคือ ขนาดเล็กและไม่ต้องใช้ไฟฟ้า รังสีเอกซ์ซิงโครตรอนได้รับในเครื่องเร่งอิเล็กตรอนความยาวคลื่นของรังสีนี้สูงกว่าที่ได้รับในหลอดเอ็กซ์เรย์มาก (รังสีเอกซ์แบบอ่อน) ความเข้มของมันสูงกว่าความเข้มของหลอดเอ็กซ์เรย์หลายเท่า นอกจากนี้ยังมีแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์จากธรรมชาติ มีการค้นพบสิ่งเจือปนกัมมันตภาพรังสีในแร่ธาตุหลายชนิด และมีการบันทึกรังสีเอกซ์จากวัตถุในอวกาศ รวมทั้งดาวฤกษ์
ปฏิกิริยาของรังสีเอกซ์กับผลึก
ในการศึกษา X-ray ของวัสดุที่มีโครงสร้างผลึก รูปแบบการรบกวนที่เกิดจากการกระเจิงของรังสีเอกซ์โดยอิเล็กตรอนที่เป็นของอะตอมของโครงตาข่ายคริสตัลจะถูกวิเคราะห์ อะตอมถือว่าเคลื่อนที่ไม่ได้ การสั่นสะเทือนจากความร้อนจะไม่ถูกนำมาพิจารณา และอิเล็กตรอนทั้งหมดของอะตอมเดียวกันจะถือว่ามีความเข้มข้น ณ จุดหนึ่ง ซึ่งเป็นโหนดของผลึกตาข่าย
เพื่อให้ได้สมการพื้นฐานของการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ในผลึก ให้พิจารณาการรบกวนของรังสีที่กระจัดกระจายโดยอะตอมที่อยู่ตามแนวเส้นตรงในโครงผลึก คลื่นระนาบของรังสีเอกซ์แบบเอกรงค์ตกลงบนอะตอมเหล่านี้ในมุมที่มีโคไซน์เท่ากับ 0 กฎการแทรกสอดของรังสีที่กระจัดกระจายโดยอะตอมมีความคล้ายคลึงกับกฎที่มีอยู่สำหรับตะแกรงการเลี้ยวเบนที่กระจายรังสีแสงในช่วงความยาวคลื่นที่มองเห็นได้ เพื่อให้แอมพลิจูดของการแกว่งทั้งหมดรวมกันเป็นระยะทางไกลจากอนุกรมอะตอม จึงมีความจำเป็นและเพียงพอที่ความแตกต่างในเส้นทางของรังสีที่มาจากอะตอมที่อยู่ใกล้เคียงแต่ละคู่จะมีความยาวคลื่นเป็นจำนวนเต็ม เมื่อระยะห่างระหว่างอะตอม เอเงื่อนไขนี้ดูเหมือนว่า:
เอ(a – ก) = hล ,
โดยที่ a คือโคไซน์ของมุมระหว่างอนุกรมอะตอมกับลำแสงเบี่ยง ชม-จำนวนเต็ม. ในทุกทิศทางที่ไม่เป็นไปตามสมการนี้ รังสีจะไม่แพร่กระจาย ดังนั้นคานที่กระจัดกระจายจึงสร้างระบบโคแอกเซียลโคแอกเซียลซึ่งมีแกนร่วมคือแถวอะตอม ร่องรอยของกรวยบนระนาบขนานกับแถวอะตอมคือไฮเปอร์โบลา และวงกลมบนระนาบตั้งฉากกับแถว
เมื่อรังสีตกที่มุมคงที่ รังสีหลายสี (สีขาว) จะสลายตัวเป็นสเปกตรัมของรังสีที่เบี่ยงเบนในมุมคงที่ ดังนั้น อนุกรมอะตอมจึงเป็นสเปกโตรกราฟสำหรับรังสีเอกซ์
ลักษณะทั่วไปของโครงข่ายอะตอมแบบสองมิติ (แบน) และจากนั้นไปยังโครงข่ายผลึกคริสตัลเชิงปริมาตร (เชิงพื้นที่) สามมิติจะให้สมการที่คล้ายคลึงกันอีกสองสมการ ซึ่งรวมถึงมุมตกกระทบและการสะท้อนของรังสีเอกซ์และระยะห่างระหว่างอะตอมในสาม ทิศทาง. สมการเหล่านี้เรียกว่าสมการ Laue และรองรับการวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์
แอมพลิจูดของรังสีที่สะท้อนจากระนาบอะตอมคู่ขนานรวมกัน และตั้งแต่ จำนวนอะตอมมีมาก รังสีสะท้อนสามารถแก้ไขได้ในการทดลอง สภาพการสะท้อนอธิบายโดยสมการ Wulff-Bragg2d sinq = nl โดยที่ d คือระยะห่างระหว่างระนาบอะตอมที่อยู่ติดกัน q คือมุมการมองระหว่างทิศทางของลำแสงตกกระทบกับระนาบเหล่านี้ในผลึก l คือรังสีเอกซ์ ความยาวคลื่น และ n เป็นจำนวนเต็มที่เรียกว่าลำดับการสะท้อน มุม q คือมุมตกกระทบเทียบกับระนาบอะตอม ซึ่งไม่จำเป็นต้องตรงกับทิศทางกับพื้นผิวของตัวอย่างที่ทำการศึกษา
มีการพัฒนาวิธีการวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์หลายวิธี โดยใช้ทั้งการแผ่รังสีที่มีสเปกตรัมต่อเนื่องและการแผ่รังสีเอกรงค์ ในกรณีนี้ วัตถุที่อยู่ระหว่างการศึกษาสามารถอยู่นิ่งหรือหมุนได้ สามารถประกอบด้วยคริสตัลหนึ่งชิ้น (ผลึกเดี่ยว) หรือหลายชิ้น (คริสตัลหลายชิ้น) รังสีที่กระจายตัวสามารถบันทึกได้โดยใช้ฟิล์มเอ็กซ์เรย์แบบแบนหรือทรงกระบอก หรือเครื่องตรวจจับเอ็กซ์เรย์เคลื่อนที่ รอบเส้นรอบวง อย่างไรก็ตาม ในทุกกรณี ในระหว่างการทดลองและการตีความผลลัพธ์ สมการวูลฟ์-แบร็กก์ถูกนำมาใช้
การวิเคราะห์เอ็กซ์เรย์ในวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
ด้วยการค้นพบการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ นักวิจัยได้ใช้วิธีการที่ช่วยให้พวกเขาศึกษาการจัดเรียงของอะตอมแต่ละตัวและการเปลี่ยนแปลงในการจัดเรียงนี้ภายใต้อิทธิพลภายนอกโดยไม่ต้องใช้กล้องจุลทรรศน์
การประยุกต์ใช้รังสีเอกซ์หลักในวิทยาศาสตร์พื้นฐานคือการวิเคราะห์เชิงโครงสร้าง กล่าวคือ การสร้างการจัดเรียงเชิงพื้นที่ของอะตอมแต่ละตัวในคริสตัล เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ผลึกเดี่ยวจะเติบโตและทำการวิเคราะห์ด้วยรังสีเอกซ์ โดยศึกษาทั้งตำแหน่งและความเข้มของการสะท้อน ตอนนี้โครงสร้างของโลหะไม่เพียงเท่านั้น แต่ยังรวมถึงสารอินทรีย์ที่ซับซ้อนซึ่งในเซลล์ระดับประถมศึกษามีอะตอมหลายพันอะตอมได้รับการพิจารณาแล้ว
ในวิทยาแร่วิทยา โครงสร้างของแร่ธาตุหลายพันชนิดถูกกำหนดโดยการวิเคราะห์ด้วยเอ็กซ์เรย์และได้จัดทำวิธีด่วนสำหรับการวิเคราะห์วัตถุดิบแร่ขึ้น
โลหะมีโครงสร้างผลึกที่ค่อนข้างเรียบง่าย และวิธีการเอ็กซ์เรย์ทำให้สามารถศึกษาการเปลี่ยนแปลงในระหว่างการบำบัดทางเทคโนโลยีต่างๆ และสร้างพื้นฐานทางกายภาพของเทคโนโลยีใหม่
องค์ประกอบเฟสของโลหะผสมถูกกำหนดโดยการจัดเรียงของเส้นบนรูปแบบเอ็กซ์เรย์ จำนวน ขนาด และรูปร่างของผลึกถูกกำหนดโดยความกว้าง การวางแนวของผลึก (พื้นผิว) ถูกกำหนดโดยการกระจายความเข้มในกรวยเลี้ยวเบน
เทคนิคเหล่านี้ใช้เพื่อศึกษากระบวนการในระหว่างการเปลี่ยนรูปของพลาสติก รวมถึงการบดของผลึก การเกิดขึ้นของความเค้นภายใน และความไม่สมบูรณ์ในโครงสร้างผลึก (ความคลาดเคลื่อน) เมื่อวัสดุที่เสียรูปได้รับความร้อน จะมีการศึกษาการบรรเทาความเครียดและการเติบโตของผลึก (การตกผลึกใหม่)
เมื่อการวิเคราะห์ด้วยเอ็กซ์เรย์ของโลหะผสมจะกำหนดองค์ประกอบและความเข้มข้นของสารละลายที่เป็นของแข็ง เมื่อสารละลายที่เป็นของแข็งปรากฏขึ้น ระยะห่างระหว่างอะตอมและดังนั้น ระยะห่างระหว่างระนาบอะตอมจึงเปลี่ยนไป การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้มีขนาดเล็ก ดังนั้นจึงได้มีการพัฒนาวิธีการที่มีความแม่นยำพิเศษขึ้นสำหรับการวัดคาบของผลึกแลตทิซที่มีความแม่นยำถึงสองลำดับที่สูงกว่าความแม่นยำในการวัดด้วยวิธีเอ็กซเรย์ทั่วไป การรวมกันของการวัดที่แม่นยำของคาบต่าง ๆ ของผลึกแลตทิซและการวิเคราะห์เฟสทำให้สามารถสร้างขอบเขตของขอบเขตเฟสบนไดอะแกรมสถานะได้ วิธีการเอ็กซเรย์ยังสามารถตรวจจับสถานะตรงกลางระหว่างสารละลายที่เป็นของแข็งและสารประกอบเคมี - สารละลายที่เป็นของแข็งที่เรียงลำดับซึ่งอะตอมของสิ่งเจือปนจะไม่ถูกจัดเรียงแบบสุ่ม เช่นเดียวกับในสารละลายที่เป็นของแข็ง และในขณะเดียวกันก็ไม่มีลำดับสามมิติ เช่นเดียวกับในสารเคมี สารประกอบ มีเส้นเพิ่มเติมเกี่ยวกับรูปแบบ X-ray ของสารละลายที่เป็นของแข็งที่ได้รับคำสั่ง การตีความรูปแบบ X-ray แสดงให้เห็นว่าอะตอมของสิ่งเจือปนครอบครองบางตำแหน่งในตะแกรงผลึก เช่น ที่จุดยอดของลูกบาศก์
ในระหว่างการดับของโลหะผสมที่ไม่ผ่านการแปลงเฟส สารละลายของแข็งที่มีความเข้มข้นสูงที่สุดอาจเกิดขึ้นได้ และเมื่อให้ความร้อนเพิ่มเติมหรือเก็บไว้ที่อุณหภูมิห้อง สารละลายที่เป็นของแข็งจะสลายตัวด้วยการปล่อยอนุภาคของสารประกอบเคมี นี่คือผลกระทบของอายุและปรากฏบนภาพรังสีเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งและความกว้างของเส้น การศึกษาการเสื่อมสภาพมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับโลหะผสมที่ไม่ใช่เหล็ก เช่น การเสื่อมสภาพจะเปลี่ยนอลูมิเนียมอัลลอยด์ที่อ่อนนุ่มและชุบแข็งให้เป็นวัสดุโครงสร้างที่ทนทาน ดูราลูมิน
การศึกษาเอ็กซ์เรย์ของการอบชุบด้วยความร้อนจากเหล็กมีความสำคัญทางเทคโนโลยีมากที่สุด ในระหว่างการชุบแข็ง (การทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็ว) ของเหล็ก การเปลี่ยนเฟสออสเทนไนต์-มาร์เทนไซต์แบบกระจายจะเกิดขึ้น ซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างจากลูกบาศก์เป็นสี่เหลี่ยมจัตุรัส กล่าวคือ เซลล์หน่วยจะอยู่ในรูปปริซึมสี่เหลี่ยม ในการถ่ายภาพรังสี สิ่งนี้จะปรากฏเป็นการขยายเส้นและการแยกบางเส้นออกเป็นสองเส้น สาเหตุของผลกระทบนี้ไม่ได้เป็นเพียงการเปลี่ยนแปลงในโครงสร้างผลึกเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการเกิดความเค้นภายในขนาดใหญ่อันเนื่องมาจากความไม่สมดุลทางอุณหพลศาสตร์ของโครงสร้างมาร์เทนซิติกและการระบายความร้อนอย่างรวดเร็ว ในระหว่างการแบ่งเบาบรรเทา (การให้ความร้อนของเหล็กชุบแข็ง) เส้นบนรูปแบบเอ็กซ์เรย์จะแคบลง ซึ่งเกิดจากการกลับสู่โครงสร้างสมดุล
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การศึกษาเอ็กซ์เรย์เกี่ยวกับการประมวลผลวัสดุที่มีการไหลของพลังงานเข้มข้น (ลำแสงเลเซอร์ คลื่นกระแทก นิวตรอน พัลส์ของอิเล็กตรอน) ได้รับความสนใจอย่างมาก พวกเขาต้องการเทคนิคใหม่และให้ผลเอ็กซ์เรย์ใหม่ ตัวอย่างเช่น ภายใต้การกระทำของลำแสงเลเซอร์บนโลหะ ความร้อนและความเย็นเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วจนในโลหะเมื่อถูกทำให้เย็นลง ผลึกจะมีเวลาเติบโตได้เพียงขนาดเซลล์หลายหน่วย (นาโนคริสตัล) หรือไม่มีเวลาก่อตัว เลย โลหะดังกล่าวหลังจากการระบายความร้อนดูเหมือนเป็นโลหะธรรมดา แต่ไม่ได้ให้เส้นที่ชัดเจนบนรูปแบบเอ็กซ์เรย์ และรังสีเอกซ์ที่สะท้อนจะกระจายไปทั่วช่วงของมุมการมองทั้งหมด
หลังจากการฉายรังสีนิวตรอน จุดเพิ่มเติม (diffuse maxima) จะปรากฏบนรูปแบบเอ็กซ์เรย์ การสลายตัวของกัมมันตภาพรังสียังทำให้เกิดผลเอ็กซ์เรย์เฉพาะที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง เช่นเดียวกับความจริงที่ว่าตัวอย่างภายใต้การศึกษาเองก็กลายเป็นแหล่งกำเนิดของรังสีเอกซ์
รังสีวิทยาเป็นส่วนหนึ่งของรังสีวิทยาที่ศึกษาผลกระทบของรังสีเอกซ์ต่อร่างกายของสัตว์และมนุษย์ที่เกิดจากโรคนี้ การรักษาและการป้องกัน ตลอดจนวิธีการวินิจฉัยโรคต่างๆ โดยใช้รังสีเอกซ์ (การวินิจฉัยด้วยรังสีเอกซ์) . เครื่องตรวจเอ็กซ์เรย์ทั่วไปประกอบด้วยแหล่งจ่ายไฟ (หม้อแปลงไฟฟ้า) วงจรเรียงกระแสไฟฟ้าแรงสูงที่แปลงกระแสสลับของเครือข่ายไฟฟ้าให้เป็นกระแสตรง แผงควบคุม ขาตั้งสามขา และหลอดเอ็กซ์เรย์
รังสีเอกซ์เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่เกิดขึ้นในหลอดเอ็กซ์เรย์ในระหว่างการลดความเร็วของอิเล็กตรอนเร่งอย่างรวดเร็วในขณะที่ชนกับอะตอมของสารแอโนด ปัจจุบัน ทัศนะคติเป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปว่า รังสีเอกซ์โดยธรรมชาติทางกายภาพของรังสีเอกซ์เป็นพลังงานการแผ่รังสีชนิดหนึ่ง สเปกตรัมประกอบด้วยคลื่นวิทยุ รังสีอินฟราเรด แสงที่มองเห็น รังสีอัลตราไวโอเลต และรังสีแกมมาของ ธาตุกัมมันตภาพรังสี รังสีเอกซ์สามารถจำแนกได้เป็นชุดของอนุภาคที่เล็กที่สุด - ควอนตั้มหรือโฟตอน
ข้าว. 1 - เครื่องเอ็กซ์เรย์เคลื่อนที่:
เอ - หลอดเอ็กซ์เรย์;
B - แหล่งจ่ายไฟ;
B - ขาตั้งกล้องแบบปรับได้
ข้าว. 2 - แผงควบคุมเครื่องเอ็กซ์เรย์ (เครื่องกล - ด้านซ้ายและอิเล็กทรอนิกส์ - ด้านขวา): เอ - แผงสำหรับปรับระดับแสงและความแข็ง
B - ปุ่มจ่ายไฟแรงสูง
ข้าว. 3 เป็นแผนภาพบล็อกของเครื่องเอกซเรย์ทั่วไป 1 - เครือข่าย;
2 - ตัวแปลงอัตโนมัติ;
3 - หม้อแปลงไฟฟ้าแบบสเต็ปอัพ;
4 - หลอดเอ็กซ์เรย์;
5 - แอโนด;
6 - แคโทด;
7 - หม้อแปลงสเต็ปดาวน์
กลไกการสร้างเอกซเรย์
รังสีเอกซ์เกิดขึ้นในขณะที่เกิดการชนกันของกระแสอิเล็กตรอนเร่งด้วยวัสดุแอโนด เมื่ออิเล็กตรอนมีปฏิสัมพันธ์กับเป้าหมาย 99% ของพลังงานจลน์ของพวกมันจะถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อนและมีเพียง 1% เป็นรังสีเอกซ์
หลอดเอ็กซ์เรย์ประกอบด้วยภาชนะแก้วซึ่งมีอิเล็กโทรดบัดกรี 2 ขั้ว ได้แก่ แคโทดและแอโนด อากาศถูกสูบออกจากกระบอกสูบแก้ว: การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนจากแคโทดไปยังแอโนดเป็นไปได้เฉพาะภายใต้สภาวะสุญญากาศสัมพัทธ์ (10 -7 -10 -8 มม. ปรอท) บนแคโทดมีไส้หลอดซึ่งเป็นไส้หลอดทังสเตนบิดอย่างแน่นหนา เมื่อกระแสไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับเส้นใย การปล่อยอิเล็กตรอนจะเกิดขึ้น ซึ่งอิเล็กตรอนจะถูกแยกออกจากเกลียวและก่อตัวเป็นเมฆอิเล็กตรอนใกล้กับแคโทด เมฆนี้กระจุกตัวอยู่ที่ถ้วยโฟกัสของแคโทด ซึ่งกำหนดทิศทางการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน ถ้วย - ภาวะซึมเศร้าเล็กน้อยในแคโทด ในทางกลับกันขั้วบวกมีแผ่นโลหะทังสเตนที่เน้นอิเล็กตรอน - นี่คือที่ตั้งของการก่อตัวของรังสีเอกซ์
ข้าว. 4 - อุปกรณ์หลอดเอ็กซ์เรย์: เอ - แคโทด; 
B - แอโนด;
B - ไส้หลอดทังสเตน;
G - ถ้วยโฟกัสของแคโทด;
D - กระแสอิเล็กตรอนเร่ง
E - เป้าหมายทังสเตน;
G - กระติกน้ำ
З - หน้าต่างจากเบริลเลียม;
และ - เกิดรังสีเอกซ์;
K - ตัวกรองอลูมิเนียม
หม้อแปลง 2 ตัวเชื่อมต่อกับหลอดอิเล็กตรอน: สเต็ปดาวน์และสเต็ปอัพ หม้อแปลงไฟฟ้าแบบสเต็ปดาวน์ทำให้ขดลวดทังสเตนร้อนด้วยแรงดันไฟต่ำ (5-15 โวลต์) ส่งผลให้เกิดการปล่อยอิเล็กตรอน หม้อแปลงไฟฟ้าแรงสูงแบบสเต็ปอัพหรือไฟฟ้าแรงสูงจะส่งตรงไปยังแคโทดและแอโนดซึ่งมีแรงดันไฟฟ้า 20–140 กิโลโวลต์ หม้อแปลงทั้งสองวางอยู่ในบล็อกไฟฟ้าแรงสูงของเครื่องเอ็กซ์เรย์ ซึ่งเต็มไปด้วยน้ำมันหม้อแปลง ซึ่งให้ความเย็นแก่หม้อแปลงไฟฟ้าและฉนวนที่เชื่อถือได้
หลังจากที่เมฆอิเล็กตรอนก่อตัวขึ้นโดยใช้หม้อแปลงแบบสเต็ปดาวน์ หม้อแปลงแบบสเต็ปอัพจะเปิดขึ้น และแรงดันไฟฟ้าแรงสูงถูกนำไปใช้กับเสาทั้งสองของวงจรไฟฟ้า: ชีพจรบวกกับแอโนด และขั้วลบ ชีพจรไปที่แคโทด อิเล็กตรอนที่มีประจุลบจะถูกขับออกจากแคโทดที่มีประจุลบและมีแนวโน้มที่จะเป็นขั้วบวกที่มีประจุบวก - เนื่องจากความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นทำให้สามารถเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงได้ - 100,000 km / s ที่ความเร็วนี้ อิเล็กตรอนจะพุ่งชนแผ่นขั้วบวกทังสเตน ทำให้วงจรไฟฟ้าสมบูรณ์ ส่งผลให้เกิดรังสีเอกซ์และพลังงานความร้อน
รังสีเอกซ์แบ่งออกเป็น bremsstrahlung และลักษณะเฉพาะ Bremsstrahlung เกิดขึ้นเนื่องจากการชะลอตัวของความเร็วของอิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจากไส้หลอดทังสเตน การแผ่รังสีลักษณะเฉพาะเกิดขึ้นในช่วงเวลาของการจัดเรียงใหม่ของเปลือกอิเล็กตรอนของอะตอม ทั้งสองประเภทนี้เกิดขึ้นในหลอดเอ็กซ์เรย์ในขณะที่เกิดการชนกันของอิเล็กตรอนเร่งกับอะตอมของวัสดุแอโนด สเปกตรัมการแผ่รังสีของหลอดเอ็กซ์เรย์เป็นการทับซ้อนของเบรมสตราลุงและเอ็กซ์เรย์ที่มีลักษณะเฉพาะ
ข้าว. 5 - หลักการก่อตัวของรังสีเอกซ์ bremsstrahlung
ข้าว. 6 - หลักการก่อตัวของรังสีเอกซ์
คุณสมบัติพื้นฐานของรังสีเอกซ์
- รังสีเอกซ์ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า
- รังสีเอกซ์มีพลังทะลุทะลวงผ่านอวัยวะและเนื้อเยื่อของสิ่งมีชีวิตได้อย่างดีเยี่ยม เช่นเดียวกับโครงสร้างที่หนาแน่นของธรรมชาติที่ไม่มีชีวิต ซึ่งไม่ส่งรังสีแสงที่มองเห็นได้
- รังสีเอกซ์ทำให้สารเคมีบางชนิดเรืองแสง เรียกว่าฟลูออเรสเซนซ์
- สังกะสีและแคดเมียมซัลไฟด์เรืองแสงสีเหลือง-เขียว
- ผลึกของแคลเซียมทังสเตท - ม่วง - น้ำเงิน
มาตราส่วนของการสั่นของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า
รังสีเอกซ์มีความยาวคลื่นและความถี่ของการสั่นที่เฉพาะเจาะจง ความยาวคลื่น (λ) และความถี่การสั่น (ν) สัมพันธ์กันโดยความสัมพันธ์: λ ν = c โดยที่ c คือความเร็วของแสง ปัดเศษเป็น 300,000 กม. ต่อวินาที พลังงานของรังสีเอกซ์ถูกกำหนดโดยสูตร E = h ν โดยที่ h คือค่าคงที่ของพลังค์ ค่าคงที่สากลเท่ากับ 6.626 10 -34 J⋅s ความยาวคลื่นของรังสี (λ) สัมพันธ์กับพลังงาน (E) โดยความสัมพันธ์: λ = 12.4 / E.
รังสีเอกซ์แตกต่างจากการสั่นของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าประเภทอื่นในความยาวคลื่น (ดูตาราง) และพลังงานควอนตัม ยิ่งความยาวคลื่นสั้น ความถี่ พลังงาน และกำลังเจาะก็จะสูงขึ้น ความยาวคลื่นเอ็กซ์เรย์อยู่ในช่วง
. ด้วยการเปลี่ยนความยาวคลื่นของรังสีเอกซ์ คุณสามารถควบคุมกำลังการทะลุทะลวงของรังสีเอกซ์ได้ รังสีเอกซ์มีความยาวคลื่นสั้นมาก แต่มีความถี่ของการสั่นสูง จึงไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตามนุษย์ เนื่องจากพลังงานมหาศาลของพวกมัน ควอนตัมจึงมีกำลังการทะลุทะลวงสูง ซึ่งเป็นหนึ่งในคุณสมบัติหลักที่รับประกันการใช้รังสีเอกซ์ในทางการแพทย์และวิทยาศาสตร์อื่นๆลักษณะเอ็กซ์เรย์
ความเข้ม- ลักษณะเชิงปริมาณของรังสีเอกซ์ซึ่งแสดงโดยจำนวนรังสีที่ปล่อยออกมาจากหลอดต่อหน่วยเวลา ความเข้มของรังสีเอกซ์วัดเป็นมิลลิแอมป์ เปรียบเทียบกับความเข้มของแสงที่มองเห็นได้จากหลอดไส้ธรรมดา เราสามารถเปรียบเทียบได้: ตัวอย่างเช่น หลอดไฟ 20 วัตต์จะส่องแสงด้วยความเข้มหนึ่งหรือกำลัง และหลอดไฟ 200 วัตต์จะส่องแสงร่วมกับอีกหลอดหนึ่ง ในขณะที่ คุณภาพของแสงเอง (สเปกตรัม) ก็เหมือนกัน อันที่จริงความเข้มของรังสีเอกซ์คือปริมาณของมัน อิเล็กตรอนแต่ละตัวสร้างควอนตัมการแผ่รังสีหนึ่งตัวหรือมากกว่าบนแอโนด ดังนั้นปริมาณรังสีเอ็กซ์ในระหว่างการสัมผัสวัตถุจะถูกควบคุมโดยการเปลี่ยนจำนวนอิเล็กตรอนที่พุ่งไปที่แอโนดและจำนวนปฏิกิริยาของอิเล็กตรอนกับอะตอมของเป้าหมายทังสเตน ซึ่งสามารถทำได้สองวิธี:
- โดยการเปลี่ยนระดับการเรืองแสงของเกลียวแคโทดโดยใช้หม้อแปลงแบบสเต็ปดาวน์ (จำนวนอิเล็กตรอนที่สร้างขึ้นระหว่างการปล่อยก๊าซจะขึ้นอยู่กับความร้อนของเกลียวทังสเตน และจำนวนควอนตัมการแผ่รังสีจะขึ้นอยู่กับจำนวนอิเล็กตรอน)
- โดยการเปลี่ยนค่าของไฟฟ้าแรงสูงที่จ่ายโดยสเต็ปอัพหม้อแปลงให้เป็นขั้วของหลอด - แคโทดและแอโนด (ยิ่งแรงดันไฟฟ้าถูกนำไปใช้กับขั้วของหลอดเท่าใดอิเล็กตรอนก็จะยิ่งได้รับพลังงานจลน์มากขึ้นซึ่ง เนื่องจากพลังงานของพวกมัน สามารถโต้ตอบกับอะตอมของสารแอโนดได้หลายอะตอม - ดูรูปที่ ข้าว. 5; อิเล็กตรอนที่มีพลังงานต่ำจะสามารถเข้าสู่ปฏิกิริยาโต้ตอบได้น้อยลง)
ความเข้มของรังสีเอกซ์ (กระแสแอโนด) คูณด้วยความเร็วชัตเตอร์ (เวลาในหลอด) สอดคล้องกับปริมาณรังสีเอกซ์ ซึ่งวัดเป็น mA (มิลลิแอมป์ต่อวินาที) การเปิดรับแสงเป็นพารามิเตอร์ที่กำหนดลักษณะปริมาณของรังสีที่ปล่อยออกมาจากหลอดเอ็กซ์เรย์ เช่นเดียวกับความเข้ม ข้อแตกต่างเพียงอย่างเดียวคือการเปิดรับแสงคำนึงถึงเวลาการทำงานของหลอดด้วย (เช่น หากหลอดทำงาน 0.01 วินาที จำนวนรังสีจะเท่ากับหนึ่ง และหาก 0.02 วินาที จำนวนรังสีจะเป็น ต่างกัน - มากกว่าสองเท่า) การเปิดรับรังสีถูกกำหนดโดยนักรังสีวิทยาบนแผงควบคุมของเครื่องเอ็กซ์เรย์ ขึ้นอยู่กับประเภทของการศึกษา ขนาดของวัตถุที่กำลังศึกษา และงานการวินิจฉัย
ความแข็งแกร่ง- ลักษณะเชิงคุณภาพของรังสีเอกซ์ มันถูกวัดโดยไฟฟ้าแรงสูงบนท่อ - ในหน่วยกิโลโวลต์ กำหนดกำลังการทะลุทะลวงของรังสีเอกซ์ มันถูกควบคุมโดยไฟฟ้าแรงสูงที่จ่ายให้กับหลอดเอ็กซ์เรย์โดยหม้อแปลงแบบสเต็ปอัพ ยิ่งความต่างศักย์สูงถูกสร้างขึ้นบนอิเล็กโทรดของหลอด แรงที่อิเล็กตรอนจะขับออกจากแคโทดและพุ่งไปที่แอโนด และยิ่งชนกับแอโนดมากขึ้นเท่านั้น ยิ่งเกิดการชนกันมากขึ้น ความยาวคลื่นของรังสีเอกซ์ที่เกิดขึ้นก็จะสั้นลง และพลังการทะลุทะลวงของคลื่นก็จะยิ่งสูงขึ้น (หรือความแข็งของรังสี ซึ่งเช่นเดียวกับความเข้ม จะถูกควบคุมบนแผงควบคุมโดยพารามิเตอร์แรงดันไฟฟ้าบน หลอด - กิโลโวลต์)
λ - ความยาวคลื่น; 
ข้าว. 7 - การพึ่งพาความยาวคลื่นกับพลังงานของคลื่น:
E - คลื่นพลังงาน 
ข้าว. 8 - อัตราส่วนของแรงดันไฟฟ้าบนหลอดเอ็กซ์เรย์และความยาวคลื่นของการแผ่รังสีเอ็กซ์เรย์ที่ได้:
การจำแนกประเภทของหลอดเอ็กซ์เรย์
- โดยได้รับการแต่งตั้ง
- การวินิจฉัย
- การรักษา
- สำหรับการวิเคราะห์โครงสร้าง
- สำหรับ transillumination
- โดยการออกแบบ
- โดยโฟกัส
- โฟกัสเดี่ยว (หนึ่งเกลียวบนแคโทดและหนึ่งจุดโฟกัสบนแอโนด)
- Bifocal (เกลียวสองขนาดต่างกันบนแคโทดและจุดโฟกัสสองจุดบนขั้วบวก)
- ตามชนิดของแอโนด
- เครื่องเขียน (คงที่)
- หมุน
รังสีเอกซ์ไม่เพียงใช้เพื่อวัตถุประสงค์ในการวินิจฉัยด้วยรังสีเท่านั้น แต่ยังใช้เพื่อการรักษาอีกด้วย ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น ความสามารถของรังสีเอกซ์ในการยับยั้งการเจริญเติบโตของเซลล์เนื้องอกทำให้สามารถใช้รังสีรักษาโรคมะเร็งได้ นอกเหนือจากการใช้งานทางการแพทย์แล้ว รังสีเอกซ์ยังพบการนำไปใช้อย่างกว้างขวางในด้านวิศวกรรมและเทคนิค วัสดุศาสตร์ ผลึกศาสตร์ เคมี และชีวเคมี เช่น การระบุข้อบกพร่องเชิงโครงสร้างในผลิตภัณฑ์ต่างๆ (ราง รอยเชื่อม) เป็นต้น) โดยใช้รังสีเอกซ์ ประเภทของการวิจัยดังกล่าวเรียกว่าการส่องกล้องตรวจ และที่สนามบิน สถานีรถไฟ และสถานที่อื่นๆ ที่มีผู้คนพลุกพล่าน กล้องเอ็กซ์เรย์โทรทัศน์ถูกใช้อย่างแข็งขันเพื่อสแกนกระเป๋าถือและสัมภาระเพื่อความปลอดภัย
การออกแบบหลอดเอ็กซ์เรย์แตกต่างกันไปตามชนิดของแอโนด เนื่องจากความจริงที่ว่า 99% ของพลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อน ในระหว่างการทำงานของหลอด ขั้วบวกจะถูกให้ความร้อนอย่างมีนัยสำคัญ - เป้าหมายทังสเตนที่ละเอียดอ่อนมักจะถูกเผาไหม้ ขั้วบวกถูกทำให้เย็นลงในหลอดเอ็กซ์เรย์สมัยใหม่โดยการหมุน แอโนดหมุนมีรูปร่างของดิสก์ ซึ่งกระจายความร้อนอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งพื้นผิว ป้องกันความร้อนสูงเกินไปของเป้าหมายทังสเตน
การออกแบบหลอดเอ็กซ์เรย์ก็มีจุดโฟกัสต่างกัน จุดโฟกัส - ส่วนของขั้วบวกที่สร้างลำแสงเอ็กซ์เรย์ที่ทำงาน มันถูกแบ่งออกเป็นจุดโฟกัสจริงและจุดโฟกัสที่มีประสิทธิภาพ ( ข้าว. 12). เนื่องจากมุมของแอโนด จุดโฟกัสที่มีประสิทธิภาพจึงเล็กกว่าของจริง ขนาดจุดโฟกัสต่างๆ จะถูกใช้โดยขึ้นอยู่กับขนาดของพื้นที่ภาพ ยิ่งพื้นที่ภาพใหญ่เท่าใด จุดโฟกัสก็ยิ่งกว้างขึ้นเท่านั้นเพื่อครอบคลุมพื้นที่ภาพทั้งหมด อย่างไรก็ตาม จุดโฟกัสที่เล็กกว่าจะให้ความคมชัดของภาพที่ดีกว่า ดังนั้นเมื่อสร้างภาพขนาดเล็ก เส้นใยสั้นจึงถูกใช้และอิเล็กตรอนจะถูกส่งไปยังพื้นที่เล็ก ๆ ของเป้าหมายขั้วบวก ทำให้เกิดจุดโฟกัสที่เล็กลง
ข้าว. 9 - หลอดเอ็กซ์เรย์พร้อมขั้วบวกนิ่ง
ข้าว. 10 - หลอดเอ็กซ์เรย์ที่มีขั้วบวกหมุน
ข้าว. 11 - อุปกรณ์หลอดเอ็กซ์เรย์ที่มีขั้วบวกหมุน
ข้าว. 12 เป็นไดอะแกรมของการก่อตัวของจุดโฟกัสที่แท้จริงและมีประสิทธิภาพ
รังสีเอกซ์
รังสีที่มองไม่เห็นสามารถทะลุผ่านสารได้ทั้งหมด เป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความยาวคลื่นประมาณ 10-8 ซม. เช่นเดียวกับแสงที่มองเห็นได้ รังสีเอกซ์ทำให้ฟิล์มถ่ายภาพกลายเป็นสีดำ คุณสมบัตินี้มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการวิจัยทางการแพทย์ อุตสาหกรรม และวิทยาศาสตร์ เมื่อผ่านวัตถุที่อยู่ระหว่างการศึกษาแล้วตกลงมาบนแผ่นฟิล์ม รังสีเอกซ์จะแสดงให้เห็นโครงสร้างภายในของมัน เนื่องจากพลังการทะลุทะลวงของรังสีเอกซ์นั้นแตกต่างกันไปสำหรับวัสดุต่างๆ ส่วนของวัตถุที่มีความโปร่งใสน้อยกว่าจะให้พื้นที่ในภาพถ่ายที่สว่างกว่าส่วนที่รังสีทะลุผ่านได้ดี ดังนั้นเนื้อเยื่อกระดูกจึงมีความโปร่งใสในการเอ็กซ์เรย์น้อยกว่าเนื้อเยื่อที่ประกอบเป็นผิวหนังและอวัยวะภายใน ดังนั้นในการถ่ายภาพรังสี กระดูกจะถูกระบุว่าเป็นบริเวณที่เบากว่า และสามารถตรวจพบตำแหน่งที่แตกหักซึ่งโปร่งใสกว่าสำหรับการแผ่รังสีได้ค่อนข้างง่าย การถ่ายภาพเอ็กซ์เรย์ยังใช้ในทางทันตกรรมเพื่อตรวจหาฟันผุและฝีในรากฟัน เช่นเดียวกับในอุตสาหกรรมเพื่อตรวจหารอยแตกในการหล่อ พลาสติก และยาง รังสีเอกซ์ใช้ในเคมีเพื่อวิเคราะห์สารประกอบและในฟิสิกส์เพื่อศึกษาโครงสร้างของผลึก ลำแสงเอ็กซ์เรย์ที่ลอดผ่านสารประกอบทางเคมีทำให้เกิดการแผ่รังสีทุติยภูมิซึ่งมีลักษณะเฉพาะ การวิเคราะห์ทางสเปกโตรสโกปีซึ่งช่วยให้นักเคมีสามารถกำหนดองค์ประกอบของสารประกอบได้ เมื่อตกลงไปบนสารที่เป็นผลึก ลำแสงเอ็กซ์เรย์จะกระจัดกระจายไปตามอะตอมของคริสตัล ทำให้เกิดจุดและลายบนแผ่นภาพถ่ายที่ชัดเจนและสม่ำเสมอ ซึ่งทำให้สามารถสร้างโครงสร้างภายในของคริสตัลได้ การใช้รังสีเอกซ์ในการรักษามะเร็งขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่ว่ามันฆ่าเซลล์มะเร็ง อย่างไรก็ตาม มันสามารถมีผลที่ไม่พึงประสงค์ต่อเซลล์ปกติ ดังนั้นต้องใช้ความระมัดระวังอย่างยิ่งในการใช้รังสีเอกซ์นี้ รังสีเอกซ์ถูกค้นพบโดยนักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน W. Roentgen (1845-1923) ชื่อของเขาถูกทำให้เป็นอมตะในแง่ทางกายภาพอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับการแผ่รังสีนี้: หน่วยสากลของปริมาณรังสีไอออไนซ์เรียกว่าเรินต์เกน ภาพที่ถ่ายด้วยเครื่องเอ็กซ์เรย์เรียกว่าภาพรังสี สาขาเวชศาสตร์รังสีที่ใช้เอ็กซ์เรย์ในการวินิจฉัยและรักษาโรคเรียกว่ารังสีวิทยา เรินต์เกนค้นพบรังสีในปี พ.ศ. 2438 ขณะที่ศาสตราจารย์วิชาฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยเวิร์ซบวร์ก ขณะทำการทดลองด้วยรังสีแคโทด (การไหลของอิเล็กตรอนในท่อระบาย) เขาสังเกตเห็นว่าหน้าจอที่อยู่ใกล้กับหลอดสุญญากาศซึ่งปกคลุมไปด้วยแบเรียมไซยาโนพลาติไนต์ที่เป็นผลึกจะเรืองแสงเป็นประกาย แม้ว่าตัวหลอดจะปกคลุมด้วยกระดาษแข็งสีดำก็ตาม เรินต์เกนระบุเพิ่มเติมว่าพลังการทะลุทะลวงของรังสีที่ไม่รู้จักที่เขาค้นพบ ซึ่งเขาเรียกว่ารังสีเอกซ์ ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของวัสดุดูดซับ นอกจากนี้ เขายังถ่ายภาพกระดูกของมือของเขาเองด้วยการวางมันไว้ระหว่างท่อปล่อยรังสีแคโทดและตะแกรงที่เคลือบด้วยแบเรียม ไซยาโนพลาติไนต์ การค้นพบของ Roentgen ตามมาด้วยการทดลองโดยนักวิจัยคนอื่นๆ ที่ค้นพบคุณสมบัติและความเป็นไปได้ใหม่ๆ มากมายสำหรับการใช้รังสีนี้ M. Laue, W. Friedrich และ P. Knipping มีส่วนสนับสนุนอย่างมาก ซึ่งแสดงให้เห็นในปี 1912 การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์เมื่อผ่านคริสตัล W. Coolidge ซึ่งในปี 1913 ได้คิดค้นหลอดเอ็กซ์เรย์สุญญากาศสูงพร้อมแคโทดที่ให้ความร้อน G. Moseley ผู้ก่อตั้งความสัมพันธ์ระหว่างความยาวคลื่นของรังสีกับเลขอะตอมของธาตุในปี 1913 G. และ L. Braggy ผู้ได้รับรางวัลโนเบลในปี 1915 จากการพัฒนาพื้นฐานของการวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์
การได้รับรังสีเอกซ์
รังสีเอกซ์เกิดขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงทำปฏิกิริยากับสสาร เมื่ออิเล็กตรอนชนกับอะตอมของสารใดๆ อิเล็กตรอนจะสูญเสียพลังงานจลน์ไปอย่างรวดเร็ว ในกรณีนี้ ส่วนใหญ่จะถูกแปลงเป็นความร้อน และเศษเล็กเศษน้อยซึ่งมักจะน้อยกว่า 1% จะถูกแปลงเป็นพลังงานเอ็กซ์เรย์ พลังงานนี้ถูกปล่อยออกมาในรูปของอนุภาคควอนตัมที่เรียกว่าโฟตอนซึ่งมีพลังงานแต่ไม่มีมวลพัก โฟตอนเอ็กซ์เรย์มีพลังงานต่างกัน ซึ่งแปรผกผันกับความยาวคลื่นของพวกมัน ด้วยวิธีทั่วไปในการรับรังสีเอกซ์ จะได้ช่วงความยาวคลื่นที่หลากหลาย ซึ่งเรียกว่าสเปกตรัมเอ็กซ์เรย์ สเปกตรัมประกอบด้วยองค์ประกอบที่เด่นชัด ดังแสดงในรูปที่ 1. "ความต่อเนื่อง" ที่กว้างเรียกว่าสเปกตรัมต่อเนื่องหรือการแผ่รังสีสีขาว ยอดเขาที่แหลมคมซ้อนทับอยู่บนนั้นเรียกว่าเส้นเอ็กซ์เรย์ที่มีลักษณะเฉพาะ แม้ว่าสเปกตรัมทั้งหมดเป็นผลมาจากการชนกันของอิเล็กตรอนกับสสาร แต่กลไกสำหรับการปรากฏตัวของส่วนกว้างและเส้นก็ต่างกัน สารประกอบด้วยอะตอมจำนวนมาก ซึ่งแต่ละอะตอมมีนิวเคลียสล้อมรอบด้วยเปลือกอิเล็กตรอน และอิเล็กตรอนแต่ละตัวในเปลือกของอะตอมของธาตุที่กำหนดจะมีระดับพลังงานที่ไม่ต่อเนื่อง โดยปกติเปลือกเหล่านี้หรือระดับพลังงานจะแสดงด้วยสัญลักษณ์ K, L, M เป็นต้น โดยเริ่มจากเปลือกที่อยู่ใกล้นิวเคลียสมากที่สุด เมื่ออิเล็กตรอนตกกระทบซึ่งมีพลังงานสูงเพียงพอชนกับอิเล็กตรอนตัวใดตัวหนึ่งที่จับกับอะตอม อิเล็กตรอนตัวนั้นก็จะหลุดออกจากเปลือก พื้นที่ว่างถูกครอบครองโดยอิเล็กตรอนอีกตัวจากเปลือกซึ่งสอดคล้องกับพลังงานที่สูงขึ้น หลังนี้ให้พลังงานส่วนเกินโดยการปล่อยโฟตอนเอ็กซ์เรย์ เนื่องจากอิเล็กตรอนของเปลือกโลกมีค่าพลังงานที่ไม่ต่อเนื่อง โฟตอนเอ็กซ์เรย์ที่ได้จึงมีสเปกตรัมที่ไม่ต่อเนื่อง ซึ่งสอดคล้องกับยอดแหลมสำหรับความยาวคลื่นบางค่า ซึ่งค่าเฉพาะจะขึ้นอยู่กับองค์ประกอบเป้าหมาย เส้นลักษณะเฉพาะของซีรีส์ K-, L- และ M ขึ้นอยู่กับเปลือก (K, L หรือ M) ที่อิเล็กตรอนถูกกำจัดออกไป ความสัมพันธ์ระหว่างความยาวคลื่นของรังสีเอกซ์และเลขอะตอมเรียกว่ากฎของโมสลีย์ (รูปที่ 2)
หากอิเล็กตรอนชนกับนิวเคลียสที่ค่อนข้างหนัก มันก็จะช้าลง และพลังงานจลน์ของอิเล็กตรอนจะถูกปลดปล่อยออกมาในรูปของโฟตอนเอ็กซ์เรย์ที่มีพลังงานใกล้เคียงกัน ถ้าเขาบินผ่านนิวเคลียส เขาจะสูญเสียพลังงานเพียงบางส่วน และส่วนที่เหลือจะถูกส่งไปยังอะตอมอื่นที่ขวางทางเขา การสูญเสียพลังงานแต่ละครั้งนำไปสู่การปล่อยโฟตอนด้วยพลังงานบางส่วน สเปกตรัมเอ็กซ์เรย์ต่อเนื่องปรากฏขึ้น ขีด จำกัด บนซึ่งสอดคล้องกับพลังงานของอิเล็กตรอนที่เร็วที่สุด นี่คือกลไกสำหรับการก่อตัวของสเปกตรัมต่อเนื่อง และพลังงานสูงสุด (หรือความยาวคลื่นต่ำสุด) ที่กำหนดขอบเขตของสเปกตรัมต่อเนื่องนั้นเป็นสัดส่วนกับแรงดันไฟเร่ง ซึ่งกำหนดความเร็วของอิเล็กตรอนตกกระทบ เส้นสเปกตรัมกำหนดลักษณะของวัสดุของเป้าหมายที่ถูกทิ้งระเบิด ในขณะที่สเปกตรัมต่อเนื่องจะถูกกำหนดโดยพลังงานของลำอิเล็กตรอนและในทางปฏิบัติไม่ได้ขึ้นอยู่กับวัสดุเป้าหมาย สามารถรับรังสีเอกซ์ได้ไม่เฉพาะจากการทิ้งระเบิดด้วยอิเล็กตรอนเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการฉายรังสีเอกซ์ไปยังเป้าหมายด้วยรังสีเอกซ์จากแหล่งอื่นด้วย อย่างไรก็ตาม ในกรณีนี้ พลังงานส่วนใหญ่ของลำแสงตกกระทบจะเข้าสู่สเปกตรัมเอ็กซ์เรย์ที่มีลักษณะเฉพาะ และส่วนเล็ก ๆ ของลำแสงตกกระทบจะตกลงไปในสเปกตรัมต่อเนื่อง เห็นได้ชัดว่าลำแสงเอ็กซ์เรย์ที่ตกกระทบจะต้องมีโฟตอนซึ่งมีพลังงานเพียงพอที่จะกระตุ้นเส้นลักษณะเฉพาะขององค์ประกอบที่ถูกทิ้งระเบิด เปอร์เซ็นต์พลังงานที่สูงต่อสเปกตรัมลักษณะเฉพาะทำให้วิธีการกระตุ้นด้วยรังสีเอกซ์นี้สะดวกสำหรับการวิจัยทางวิทยาศาสตร์
หลอดเอ็กซ์เรย์เพื่อให้ได้รังสีเอกซ์อันเนื่องมาจากปฏิสัมพันธ์ของอิเล็กตรอนกับสสาร จำเป็นต้องมีแหล่งกำเนิดของอิเล็กตรอน วิธีการเร่งความเร็วพวกมันให้เร็วขึ้น และเป้าหมายที่สามารถทนต่อการทิ้งระเบิดของอิเล็กตรอนและผลิตรังสีเอกซ์ของ ความเข้มที่ต้องการ อุปกรณ์ที่มีทั้งหมดนี้เรียกว่าหลอดเอ็กซ์เรย์ นักสำรวจยุคแรกใช้หลอด "สุญญากาศลึก" เช่น ท่อระบายของเหลวในปัจจุบัน สูญญากาศในตัวพวกเขาไม่สูงมาก ท่อระบายมีก๊าซจำนวนเล็กน้อย และเมื่อความต่างศักย์สูงถูกนำไปใช้กับอิเล็กโทรดของท่อ อะตอมของแก๊สจะเปลี่ยนเป็นไอออนบวกและลบ ขั้วบวกเคลื่อนเข้าหาขั้วลบ (แคโทด) และตกลงบนนั้น กระแทกอิเล็กตรอนออกมา และในทางกลับกัน พวกมันจะเคลื่อนไปยังขั้วบวก (แอโนด) และทำการทิ้งระเบิดสร้างกระแสของโฟตอนเอ็กซ์เรย์ . ในหลอดเอ็กซ์เรย์สมัยใหม่ที่พัฒนาโดยคูลิดจ์ (รูปที่ 3) แหล่งที่มาของอิเล็กตรอนคือแคโทดทังสเตนที่ให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูง อิเล็กตรอนจะถูกเร่งให้มีความเร็วสูงโดยความต่างศักย์สูงระหว่างแอโนด (หรือแอนติแคโทด) กับแคโทด เนื่องจากอิเล็กตรอนต้องไปถึงขั้วบวกโดยไม่ชนกับอะตอม จึงจำเป็นต้องมีสุญญากาศที่สูงมาก ซึ่งหลอดจะต้องถูกอพยพออกไปอย่างดี สิ่งนี้ยังลดความน่าจะเป็นของการแตกตัวเป็นไอออนของอะตอมของก๊าซที่เหลือและกระแสด้านข้างที่เกี่ยวข้อง
อิเล็กตรอนจะมุ่งความสนใจไปที่แอโนดด้วยอิเล็กโทรดที่มีรูปร่างพิเศษรอบๆ แคโทด อิเล็กโทรดนี้เรียกว่าอิเล็กโทรดการโฟกัส และเมื่อรวมกับแคโทดจะทำให้เกิด "ไฟฉายอิเล็กทรอนิกส์" ของหลอด ขั้วบวกที่ถูกกระแทกด้วยอิเล็กตรอนจะต้องทำจากวัสดุทนไฟ เนื่องจากพลังงานจลน์ส่วนใหญ่ของอิเล็กตรอนที่ทิ้งระเบิดจะถูกแปลงเป็นความร้อน นอกจากนี้ยังเป็นที่พึงปรารถนาที่ขั้วบวกจะทำจากวัสดุที่มีเลขอะตอมสูงตั้งแต่ ผลผลิตเอ็กซ์เรย์จะเพิ่มขึ้นตามจำนวนอะตอมที่เพิ่มขึ้น ทังสเตนซึ่งมีเลขอะตอม 74 มักถูกเลือกให้เป็นวัสดุขั้วบวก การออกแบบหลอด X-ray อาจแตกต่างกันไปตามเงื่อนไขการใช้งานและข้อกำหนด
การตรวจเอ็กซ์เรย์
วิธีการทั้งหมดในการตรวจจับรังสีเอกซ์นั้นขึ้นอยู่กับปฏิสัมพันธ์กับสสาร ตัวตรวจจับสามารถเป็นได้สองประเภท: ตัวตรวจจับที่ให้ภาพและตัวตรวจจับที่ไม่มี แบบแรกรวมถึงเครื่องเอ็กซ์เรย์ฟลูออโรกราฟีและอุปกรณ์ฟลูออโรสโคปี ซึ่งลำแสงเอ็กซ์เรย์ผ่านวัตถุที่อยู่ภายใต้การศึกษา และรังสีที่ส่งผ่านเข้าสู่หน้าจอหรือฟิล์มเรืองแสง ภาพปรากฏขึ้นเนื่องจากส่วนต่างๆ ของวัตถุภายใต้การศึกษาดูดซับรังสีในรูปแบบต่างๆ - ขึ้นอยู่กับความหนาของสารและองค์ประกอบของสาร ในเครื่องตรวจจับที่มีหน้าจอเรืองแสง พลังงานเอ็กซ์เรย์จะถูกแปลงเป็นภาพที่สังเกตได้โดยตรง ในขณะที่ในการถ่ายภาพรังสี จะถูกบันทึกบนอิมัลชันที่มีความละเอียดอ่อน และจะสังเกตได้หลังจากฟิล์มได้รับการพัฒนาแล้วเท่านั้น เครื่องตรวจจับประเภทที่สองประกอบด้วยอุปกรณ์หลากหลายประเภทซึ่งพลังงานเอ็กซ์เรย์ถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าซึ่งระบุลักษณะความเข้มสัมพัทธ์ของรังสี ซึ่งรวมถึงห้องไอออไนเซชัน ตัวนับ Geiger ตัวนับตามสัดส่วน ตัวนับการเรืองแสงวาบ และเครื่องตรวจจับพิเศษบางตัวที่ใช้แคดเมียมซัลไฟด์และซีลีไนด์ ในปัจจุบัน ตัวนับการเรืองแสงวาบถือเป็นเครื่องตรวจจับที่มีประสิทธิภาพสูงสุด ซึ่งทำงานได้ดีในช่วงพลังงานที่กว้าง
ดูสิ่งนี้ด้วยเครื่องตรวจจับอนุภาค เครื่องตรวจจับถูกเลือกโดยคำนึงถึงเงื่อนไขของปัญหา ตัวอย่างเช่น หากจำเป็นต้องวัดความเข้มของการแผ่รังสีเอ็กซ์เรย์แบบเลี้ยวเบนอย่างแม่นยำ ระบบจะใช้ตัวนับที่ช่วยให้ทำการวัดได้อย่างแม่นยำด้วยเศษส่วนของเปอร์เซ็นต์ หากจำเป็นต้องลงทะเบียนคานที่มีการเลี้ยวเบนจำนวนมาก ขอแนะนำให้ใช้ฟิล์มเอ็กซ์เรย์ แม้ว่าในกรณีนี้จะเป็นไปไม่ได้ที่จะกำหนดความเข้มด้วยความแม่นยำเท่ากัน
การตรวจเอกซเรย์และรังสีแกมมา
หนึ่งในการใช้งานทั่วไปของรังสีเอกซ์ในอุตสาหกรรมคือการควบคุมคุณภาพวัสดุและการตรวจจับข้อบกพร่อง วิธีการเอ็กซเรย์แบบไม่ทำลายล้าง ดังนั้นวัสดุที่ทำการทดสอบหากพบว่าตรงตามข้อกำหนดที่กำหนด ก็จะสามารถนำมาใช้ตามวัตถุประสงค์ที่ตั้งใจไว้ได้ การตรวจจับจุดบกพร่องทั้งรังสีเอกซ์และแกมมาขึ้นอยู่กับพลังการทะลุทะลวงของรังสีเอกซ์และลักษณะเฉพาะของการดูดซับในวัสดุ พลังงานทะลุทะลวงถูกกำหนดโดยพลังงานของโฟตอนเอ็กซ์เรย์ ซึ่งขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าเร่งในหลอดเอ็กซ์เรย์ ดังนั้น ตัวอย่างที่มีความหนาและตัวอย่างจากโลหะหนัก เช่น ทองและยูเรเนียม จำเป็นต้องมีแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงกว่าสำหรับการศึกษา และสำหรับตัวอย่างที่บาง แหล่งกำเนิดที่มีแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่าก็เพียงพอแล้ว สำหรับการตรวจจับข้อบกพร่องของรังสีแกมมาของการหล่อขนาดใหญ่มากและผลิตภัณฑ์แผ่นรีดขนาดใหญ่ จะใช้เบตาตรอนและตัวเร่งเชิงเส้นเพื่อเร่งอนุภาคให้มีพลังงาน 25 MeV และอื่นๆ การดูดกลืนรังสีเอกซ์ในวัสดุขึ้นอยู่กับความหนาของตัวดูดซับ d และสัมประสิทธิ์การดูดกลืน m และถูกกำหนดโดยสูตร I = I0e-md โดยที่ I คือความเข้มของรังสีที่ส่งผ่านตัวดูดซับ I0 คือ ความเข้มของรังสีตกกระทบ และ e = 2.718 เป็นฐานของลอการิทึมธรรมชาติ สำหรับวัสดุที่กำหนด ที่ความยาวคลื่น (หรือพลังงาน) ของรังสีเอกซ์ที่กำหนด ค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนจะเป็นค่าคงที่ แต่การแผ่รังสีของแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ไม่ใช่แบบเอกรงค์ แต่มีความยาวคลื่นหลากหลาย อันเป็นผลมาจากการดูดกลืนแสงที่ความหนาเท่ากันของตัวดูดซับขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น (ความถี่) ของรังสี รังสีเอกซ์ใช้กันอย่างแพร่หลายในทุกอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับการแปรรูปโลหะด้วยแรงดัน นอกจากนี้ยังใช้ในการทดสอบถังปืนใหญ่ อาหาร พลาสติก เพื่อทดสอบอุปกรณ์และระบบที่ซับซ้อนในวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์ (Neutronography ซึ่งใช้ลำแสงนิวตรอนแทนรังสีเอกซ์ ใช้สำหรับวัตถุประสงค์ที่คล้ายกัน) รังสีเอกซ์ยังใช้เพื่อวัตถุประสงค์อื่น เช่น การตรวจสอบภาพวาดเพื่อตรวจสอบความถูกต้องหรือการตรวจจับชั้นสีเพิ่มเติมที่ด้านบนของเลเยอร์หลัก .
การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์
การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ให้ข้อมูลที่สำคัญเกี่ยวกับของแข็ง—โครงสร้างอะตอมและรูปแบบผลึก—เช่นเดียวกับของเหลว วัตถุอสัณฐาน และโมเลกุลขนาดใหญ่ วิธีการเลี้ยวเบนยังใช้สำหรับการกำหนดระยะห่างระหว่างอะตอมที่แม่นยำ (โดยมีข้อผิดพลาดน้อยกว่า 10-5) การตรวจจับความเค้นและข้อบกพร่อง และสำหรับการกำหนดทิศทางของผลึกเดี่ยว รูปแบบการเลี้ยวเบนสามารถระบุวัสดุที่ไม่รู้จัก รวมทั้งตรวจจับการมีอยู่ของสิ่งเจือปนในตัวอย่างและกำหนดได้ ความสำคัญของวิธีการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์สำหรับความก้าวหน้าของฟิสิกส์สมัยใหม่นั้นแทบจะไม่สามารถประเมินค่าสูงไปได้เลย เนื่องจากความเข้าใจสมัยใหม่เกี่ยวกับคุณสมบัติของสสารจะขึ้นอยู่กับข้อมูลการจัดเรียงตัวของอะตอมในสารประกอบเคมีต่างๆ ในลักษณะของพันธะ ระหว่างกันและข้อบกพร่องของโครงสร้าง เครื่องมือหลักในการรับข้อมูลนี้คือวิธีการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์ ผลึกศาสตร์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการกำหนดโครงสร้างของโมเลกุลขนาดใหญ่ที่ซับซ้อน เช่น โครงสร้างของกรดดีออกซีไรโบนิวคลีอิก (DNA) ซึ่งเป็นสารพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต ทันทีหลังจากการค้นพบรังสีเอกซ์ ความสนใจทางวิทยาศาสตร์และการแพทย์ได้จดจ่ออยู่กับความสามารถของรังสีนี้ในการเจาะผ่านร่างกายและธรรมชาติของมัน การทดลองเกี่ยวกับการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์บนรอยกรีดและการเลี้ยวเบนของเกรตติ้งพบว่ามันเป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าและมีความยาวคลื่น 10-8-10-9 ซม. ก่อนหน้านี้นักวิทยาศาสตร์โดยเฉพาะ W. Barlow เดาว่า รูปร่างปกติและสมมาตรของผลึกธรรมชาติเกิดจากการเรียงตัวของอะตอมที่สร้างคริสตัล ในบางกรณี บาร์โลว์สามารถทำนายโครงสร้างของคริสตัลได้อย่างถูกต้อง ค่าของระยะทางระหว่างอะตอมที่คาดการณ์ไว้คือ 10-8 ซม. ความจริงที่ว่าระยะทางระหว่างอะตอมกลายเป็นลำดับของความยาวคลื่นเอ็กซ์เรย์ทำให้สามารถสังเกตการเลี้ยวเบนของแสงในหลักการได้ ผลที่ได้คือแนวคิดสำหรับการทดลองที่สำคัญที่สุดเรื่องหนึ่งในประวัติศาสตร์ฟิสิกส์ M. Laue จัดการทดสอบทดลองของแนวคิดนี้ ซึ่งดำเนินการโดย W. Friedrich และ P. Knipping เพื่อนร่วมงานของเขา ในปีพ.ศ. 2455 ทั้งสามคนได้ตีพิมพ์ผลงานของพวกเขาเกี่ยวกับผลการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ หลักการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ เพื่อทำความเข้าใจปรากฏการณ์ของการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ เราต้องพิจารณาตามลำดับ: ประการแรกสเปกตรัมของรังสีเอกซ์ ประการที่สอง ธรรมชาติของโครงสร้างผลึก และประการที่สาม ปรากฏการณ์ของการเลี้ยวเบนเอง ดังที่กล่าวไว้ข้างต้น การแผ่รังสีเอกซ์ในลักษณะเฉพาะประกอบด้วยชุดของเส้นสเปกตรัมที่มีความเป็นเอกรงค์ในระดับสูง ซึ่งกำหนดโดยวัสดุแอโนด ด้วยความช่วยเหลือของฟิลเตอร์ คุณสามารถเลือกฟิลเตอร์ที่เข้มข้นที่สุดได้ ดังนั้น โดยการเลือกวัสดุแอโนดในวิธีที่เหมาะสม จึงเป็นไปได้ที่จะได้แหล่งกำเนิดรังสีเอกรงค์เกือบทั้งสีด้วยค่าความยาวคลื่นที่กำหนดไว้อย่างแม่นยำมาก ความยาวคลื่นของการแผ่รังสีลักษณะเฉพาะโดยทั่วไปจะอยู่ในช่วง 2.285 สำหรับโครเมียมถึง 0.558 สำหรับเงิน (ค่าสำหรับองค์ประกอบต่างๆ เป็นที่รู้จักถึงตัวเลขสำคัญหกตัว) สเปกตรัมลักษณะเฉพาะถูกซ้อนทับบนสเปกตรัม "สีขาว" ที่ต่อเนื่องกันซึ่งมีความเข้มต่ำกว่ามาก เนื่องจากการชะลอตัวของอิเล็กตรอนตกกระทบในแอโนด ดังนั้นสามารถรับรังสีได้สองประเภทจากแต่ละขั้วบวก: ลักษณะเฉพาะและ bremsstrahlung ซึ่งแต่ละประเภทมีบทบาทสำคัญในแบบของตัวเอง อะตอมในโครงสร้างผลึกจะอยู่ในช่วงเวลาปกติ ก่อตัวเป็นลำดับของเซลล์ที่เหมือนกัน - โครงข่ายเชิงพื้นที่ โครงตาข่ายบางชนิด (เช่น สำหรับโลหะทั่วไปส่วนใหญ่) ค่อนข้างเรียบง่าย ในขณะที่โครงตาข่ายอื่นๆ (เช่น สำหรับโมเลกุลโปรตีน) ค่อนข้างซับซ้อน โครงสร้างผลึกมีลักษณะดังนี้: หากเปลี่ยนจากจุดที่กำหนดของเซลล์หนึ่งไปยังจุดที่สอดคล้องกันของเซลล์ข้างเคียง ก็จะพบสภาพแวดล้อมของอะตอมที่เหมือนกันทุกประการ และถ้าอะตอมบางอะตอมอยู่ที่จุดใดจุดหนึ่งของเซลล์หนึ่ง อะตอมเดียวกันก็จะอยู่ที่จุดที่เท่ากันของเซลล์ข้างเคียง หลักการนี้มีผลบังคับใช้อย่างเคร่งครัดสำหรับคริสตัลที่สั่งสมมาอย่างสมบูรณ์แบบ อย่างไรก็ตาม คริสตัลจำนวนมาก (เช่น สารละลายที่เป็นของแข็งของโลหะ) มีความผิดปกติในระดับหนึ่ง ตำแหน่งที่เทียบเท่าผลึกศาสตร์สามารถครอบครองโดยอะตอมที่แตกต่างกัน ในกรณีเหล่านี้ มันไม่ใช่ตำแหน่งของแต่ละอะตอมที่กำหนด แต่เฉพาะตำแหน่งของอะตอม "ค่าเฉลี่ยทางสถิติ" เหนืออนุภาค (หรือเซลล์จำนวนมาก) จำนวนมากเท่านั้น มีการกล่าวถึงปรากฏการณ์ของการเลี้ยวเบนในบทความ OPTICS และผู้อ่านอาจอ้างอิงถึงบทความนี้ก่อนที่จะดำเนินการต่อ แสดงว่าหากคลื่น (เช่น เสียง แสง รังสีเอกซ์) ลอดผ่านร่องหรือรูเล็กๆ ก็ถือได้ว่าเป็นแหล่งกำเนิดคลื่นทุติยภูมิ และภาพของรอยกรีดหรือรูประกอบด้วยแสงสลับกัน และลายทางสีเข้ม นอกจากนี้ หากมีโครงสร้างเป็นช่วงๆ ของรูหรือช่องสัญญาณ อันเป็นผลมาจากการขยายและลดทอนสัญญาณรบกวนของรังสีที่มาจากรูต่างๆ จะเกิดรูปแบบการเลี้ยวเบนที่ชัดเจน การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์เป็นปรากฏการณ์การกระเจิงแบบรวมซึ่งบทบาทของรูและศูนย์กลางการกระเจิงนั้นเล่นโดยอะตอมของโครงสร้างผลึกที่จัดเรียงเป็นระยะ การขยายภาพร่วมกันในบางมุมทำให้เกิดรูปแบบการเลี้ยวเบนที่คล้ายกับผลจากการเลี้ยวเบนของแสงบนตะแกรงเลี้ยวเบนสามมิติ การกระเจิงเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาของรังสีเอกซ์ที่ตกกระทบกับอิเล็กตรอนในผลึก เนื่องจากความยาวคลื่นของรังสีเอกซ์มีค่าเท่ากันกับมิติของอะตอม ความยาวคลื่นของรังสีเอกซ์ที่กระจัดกระจายจึงเท่ากับความยาวคลื่นของเหตุการณ์ กระบวนการนี้เป็นผลมาจากการบังคับสั่นของอิเล็กตรอนภายใต้การกระทำของรังสีเอกซ์ตกกระทบ ให้พิจารณาอะตอมที่มีกลุ่มเมฆอิเล็กตรอน (ล้อมรอบนิวเคลียส) ซึ่งเกิดรังสีเอกซ์ อิเล็กตรอนในทุกทิศทางจะกระเจิงเหตุการณ์พร้อมกันและปล่อยรังสีเอ็กซ์เรย์ของพวกมันเองที่ความยาวคลื่นเท่ากัน แม้ว่าจะมีความเข้มต่างกัน ความเข้มของรังสีที่กระจัดกระจายนั้นสัมพันธ์กับเลขอะตอมของธาตุตั้งแต่ เลขอะตอมเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอนในวงโคจรที่สามารถมีส่วนร่วมในการกระเจิง (การพึ่งพาความเข้มของเลขอะตอมขององค์ประกอบกระเจิงและทิศทางที่วัดความเข้มนั้นมีลักษณะเฉพาะโดยปัจจัยการกระเจิงของอะตอมซึ่งมีบทบาทสำคัญในการวิเคราะห์โครงสร้างของผลึก) เลือกโครงสร้างผลึกในสายโซ่เชิงเส้นของอะตอมซึ่งอยู่ห่างจากกันและกันเท่ากัน และพิจารณารูปแบบการเลี้ยวเบนของพวกมัน เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าสเปกตรัมเอ็กซ์เรย์ประกอบด้วยส่วนที่ต่อเนื่องกัน ("ต่อเนื่อง") และชุดของลักษณะเส้นที่เข้มกว่าขององค์ประกอบที่เป็นวัสดุแอโนด สมมติว่าเรากรองสเปกตรัมที่ต่อเนื่องกันออกไปแล้วและได้รับลำแสงเอ็กซ์เรย์แบบเอกรงค์ซึ่งมุ่งเป้าไปที่สายโซ่เชิงเส้นของอะตอมของเรา เงื่อนไขการขยายสัญญาณ (การรบกวนกำลังขยาย) จะเป็นไปตามเงื่อนไขถ้าความแตกต่างของเส้นทางของคลื่นที่กระจัดกระจายโดยอะตอมที่อยู่ใกล้เคียงเป็นทวีคูณของความยาวคลื่น หากลำแสงตกกระทบที่มุม a0 กับเส้นของอะตอมที่คั่นด้วยช่วง a (จุด) ดังนั้นสำหรับมุมการเลี้ยวเบน ความแตกต่างของเส้นทางที่สอดคล้องกับอัตราขยายจะเขียนเป็น a(cos a - cosa0) = hl โดยที่ l คือความยาวคลื่นและ h เป็นจำนวนเต็ม (รูปที่ 4 และ 5)
ในการขยายแนวทางนี้ไปสู่ผลึกสามมิติ จำเป็นต้องเลือกแถวของอะตอมในอีกสองทิศทางในผลึกเท่านั้น และแก้สมการทั้งสามที่ได้มาร่วมกันสำหรับแกนผลึกสามแกนที่มีคาบ a, b และ c อีกสองสมการคือ
นี่คือสมการลอว์พื้นฐานสามสมการสำหรับการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ โดยตัวเลข h, k และ c เป็นดัชนีของมิลเลอร์สำหรับระนาบการเลี้ยวเบน
ดูสิ่งนี้ด้วยคริสตัลและคริสตัลวิทยา เมื่อพิจารณาสมการของ Laue ใดๆ เช่น สมการแรก เราจะสังเกตได้ว่าเนื่องจาก a, a0, l เป็นค่าคงที่ และ h = 0, 1, 2, ... คำตอบของสมการนี้จึงแสดงเป็นเซตของกรวยได้ด้วย แกนร่วม a (รูปที่ 5) เช่นเดียวกับทิศทาง b และ c ในกรณีทั่วไปของการกระเจิงสามมิติ (การเลี้ยวเบน) สมการ Laue ทั้งสามสมการต้องมีคำตอบร่วมกัน กล่าวคือ กรวยเลี้ยวเบนสามอันที่อยู่บนแกนแต่ละแกนต้องตัดกัน เส้นแบ่งทั่วไปแสดงในรูปที่ 6. การแก้ปัญหาร่วมกันของสมการนำไปสู่กฎแบรกก์-วูลฟ์:
l = 2(d/n)sinq โดยที่ d คือระยะห่างระหว่างระนาบที่มีดัชนี h, k และ c (จุด), n = 1, 2, ... เป็นจำนวนเต็ม (ลำดับการเลี้ยวเบน) และ q คือมุม เกิดขึ้นจากลำแสงตกกระทบ (เช่นเดียวกับการเลี้ยวเบน) กับระนาบของผลึกซึ่งเกิดการเลี้ยวเบน การวิเคราะห์สมการของกฎแบรกก์ - วูล์ฟสำหรับผลึกเดี่ยวที่อยู่ในเส้นทางของลำแสงเอกซเรย์แบบเอกรงค์ เราสามารถสรุปได้ว่าการเลี้ยวเบนไม่ง่ายที่จะสังเกตเพราะ l และ q ได้รับการแก้ไขแล้ว และ sinq วิธีการวิเคราะห์การเลี้ยวเบน
วิธีการลออวิธีการของ Laue ใช้สเปกตรัม "สีขาว" อย่างต่อเนื่องของรังสีเอกซ์ ซึ่งมุ่งไปที่ผลึกเดี่ยวที่อยู่กับที่ สำหรับค่าเฉพาะของคาบ d ความยาวคลื่นที่สอดคล้องกับเงื่อนไขแบรกก์-วูลฟ์จะถูกเลือกโดยอัตโนมัติจากสเปกตรัมทั้งหมด รูปแบบ Laue ที่ได้รับในลักษณะนี้ทำให้สามารถตัดสินทิศทางของลำแสงที่เลี้ยวเบนได้ และด้วยเหตุนี้ ทิศทางของระนาบผลึกจึงทำให้สามารถสรุปข้อสรุปที่สำคัญเกี่ยวกับความสมมาตร การวางแนวของคริสตัล และการมีอยู่ได้ ของข้อบกพร่องในนั้น อย่างไรก็ตาม ในกรณีนี้ ข้อมูลเกี่ยวกับคาบเชิงพื้นที่ d จะหายไป ในรูป 7 แสดงตัวอย่างของ Lauegram ฟิล์มเอ็กซ์เรย์ตั้งอยู่ด้านข้างของคริสตัลตรงข้ามกับที่ลำแสงเอ็กซ์เรย์ตกกระทบจากแหล่งกำเนิด
วิธี Debye-Scherrer (สำหรับตัวอย่างคริสตัลไลน์)ต่างจากวิธีก่อนหน้านี้ รังสีเอกรงค์ (l = const) ถูกใช้ที่นี่ และมุม q จะแปรผัน ซึ่งทำได้โดยการใช้ตัวอย่างโพลีคริสตัลไลน์ที่ประกอบด้วยผลึกขนาดเล็กจำนวนมากที่มีการจัดเรียงแบบสุ่ม โดยมีตัวอย่างที่ตรงตามเงื่อนไขแบรกก์–วูลฟ์ ลำแสงที่เลี้ยวเบนทำให้เกิดรูปกรวย ซึ่งแกนจะพุ่งไปตามลำแสงเอ็กซ์เรย์ สำหรับการถ่ายภาพ ฟิล์มเอ็กซ์เรย์แบบแถบแคบมักจะใช้ในตลับเทปทรงกระบอก และรังสีเอกซ์จะแพร่กระจายไปตามเส้นผ่านศูนย์กลางผ่านรูในฟิล์ม debyegram ที่ได้รับในลักษณะนี้ (รูปที่ 8) มีข้อมูลที่แน่นอนเกี่ยวกับช่วงเวลา d เช่น เกี่ยวกับโครงสร้างของคริสตัล แต่ไม่ได้ให้ข้อมูลที่ลอว์แกรมมีอยู่ ดังนั้นทั้งสองวิธีจึงเสริมซึ่งกันและกัน ให้เราพิจารณาการใช้งานบางส่วนของวิธี Debye-Scherrer
การระบุองค์ประกอบทางเคมีและสารประกอบ จากมุม q ที่กำหนดจาก Debyegram เราสามารถคำนวณลักษณะระยะระนาบ d ขององค์ประกอบหรือสารประกอบที่กำหนดได้ ปัจจุบันมีการรวบรวมตารางค่า d หลายตารางซึ่งทำให้สามารถระบุองค์ประกอบหรือสารประกอบทางเคมีได้ไม่เฉพาะอย่างใดอย่างหนึ่งเท่านั้น แต่ยังรวมถึงสถานะเฟสต่าง ๆ ของสารเดียวกันซึ่งไม่ได้ให้การวิเคราะห์ทางเคมีเสมอไป. นอกจากนี้ยังสามารถกำหนดเนื้อหาขององค์ประกอบที่สองในโลหะผสมทดแทนด้วยความแม่นยำสูงจากการพึ่งพาคาบ d ต่อความเข้มข้น
การวิเคราะห์ความเครียดจากความแตกต่างที่วัดได้ของระยะห่างระหว่างระนาบสำหรับทิศทางต่างๆ ของผลึก เมื่อทราบโมดูลัสยืดหยุ่นของวัสดุแล้ว ก็สามารถคำนวณความเค้นขนาดเล็กในนั้นได้อย่างแม่นยำด้วยความแม่นยำสูง
การศึกษาการวางแนวพิเศษในผลึกหากผลึกขนาดเล็กในตัวอย่างพอลิคริสตัลไลน์ไม่ได้ถูกจัดเรียงแบบสุ่มอย่างสมบูรณ์ วงแหวนบนเดเบแกรมจะมีความเข้มต่างกัน เมื่อมีการวางแนวที่ต้องการอย่างเด่นชัด ความเข้มข้นสูงสุดของความเข้มจะกระจุกตัวในแต่ละจุดในภาพ ซึ่งจะคล้ายกับภาพของคริสตัลก้อนเดียว ตัวอย่างเช่น ในระหว่างการรีดเย็นแบบลึก แผ่นโลหะจะได้พื้นผิว ซึ่งเป็นทิศทางที่เด่นชัดของผลึก ตาม debaygram เราสามารถตัดสินธรรมชาติของการทำงานที่เย็นของวัสดุได้
ศึกษาขนาดเกรนหากขนาดของเม็ดคริสตัลมากกว่า 10-3 ซม. เส้นบน Debyegram จะประกอบด้วยจุดแยกกันเนื่องจากในกรณีนี้จำนวนผลึกไม่เพียงพอที่จะครอบคลุมช่วงทั้งหมดของค่ามุม ถาม หากขนาดผลึกน้อยกว่า 10-5 ซม. เส้นเลี้ยวเบนจะกว้างขึ้น ความกว้างแปรผกผันกับขนาดของผลึก การขยายเกิดขึ้นด้วยเหตุผลเดียวกันกับที่การลดจำนวนช่องกรีดจะลดความละเอียดของตะแกรงเลี้ยวเบน การแผ่รังสีเอกซ์ทำให้สามารถกำหนดขนาดเกรนในช่วง 10-7-10-6 ซม.
วิธีการสำหรับผลึกเดี่ยวเพื่อให้การเลี้ยวเบนของคริสตัลให้ข้อมูลไม่เฉพาะเกี่ยวกับคาบเชิงพื้นที่ แต่ยังเกี่ยวกับทิศทางของระนาบการเลี้ยวเบนแต่ละชุดด้วย วิธีการของผลึกเดี่ยวที่หมุนได้ถูกนำมาใช้ มีการฉายรังสีเอกซ์แบบเอกรงค์บนคริสตัล คริสตัลหมุนรอบแกนหลักซึ่งเป็นไปตามสมการของลอว์ ในกรณีนี้ มุม q ซึ่งรวมอยู่ในสูตร Bragg-Wulf จะเปลี่ยนไป ค่าสูงสุดของการเลี้ยวเบนอยู่ที่จุดตัดของโคนการเลี้ยวเบนของ Laue กับพื้นผิวทรงกระบอกของฟิล์ม (รูปที่ 9) ผลที่ได้คือรูปแบบการเลี้ยวเบนของประเภทที่แสดงในรูปที่ 10. อย่างไรก็ตาม อาจเกิดภาวะแทรกซ้อนได้เนื่องจากการทับซ้อนกันของคำสั่งการเลี้ยวเบนที่ต่างกัน ณ จุดหนึ่ง วิธีการนี้สามารถปรับปรุงได้อย่างมากหากพร้อมกันกับการหมุนของคริสตัล ฟิล์มก็เคลื่อนไปในทางใดทางหนึ่งด้วย
การศึกษาของเหลวและก๊าซเป็นที่ทราบกันว่าของเหลว ก๊าซ และวัตถุอสัณฐานไม่มีโครงสร้างผลึกที่ถูกต้อง แต่ที่นี่ก็เช่นกัน มีพันธะเคมีระหว่างอะตอมในโมเลกุล เนื่องจากระยะห่างระหว่างพวกมันยังคงเกือบคงที่ แม้ว่าตัวโมเลกุลเองจะถูกสุ่มวางในอวกาศก็ตาม วัสดุดังกล่าวยังให้รูปแบบการเลี้ยวเบนด้วยจำนวนสูงสุดของรอยเปื้อนที่ค่อนข้างน้อย การประมวลผลภาพดังกล่าวด้วยวิธีการที่ทันสมัยทำให้สามารถรับข้อมูลเกี่ยวกับโครงสร้างของวัสดุที่ไม่ใช่ผลึกได้
การวิเคราะห์เอ็กซ์เรย์ทางสเปกโตรเคมี
ไม่กี่ปีหลังจากการค้นพบรังสีเอกซ์ Ch. Barkla (1877-1944) ค้นพบว่าเมื่อฟลักซ์รังสีเอกซ์ที่มีพลังงานสูงทำปฏิกิริยากับสารจะเกิดรังสีเอกซ์ฟลูออเรสเซนต์ทุติยภูมิซึ่งเป็นลักษณะขององค์ประกอบ อยู่ระหว่างการศึกษา หลังจากนั้นไม่นาน G. Moseley ในชุดการทดลองของเขาได้วัดความยาวคลื่นของรังสีเอกซ์ลักษณะเฉพาะหลักที่ได้จากการทิ้งระเบิดอิเล็กตรอนของธาตุต่างๆ และอนุมานความสัมพันธ์ระหว่างความยาวคลื่นกับเลขอะตอม การทดลองเหล่านี้ และการประดิษฐ์เครื่องเอ็กซ์เรย์สเปกโตรมิเตอร์ของแบร็กก์ ได้วางรากฐานสำหรับการวิเคราะห์เอ็กซ์เรย์ทางสเปกโตรเคมี ความเป็นไปได้ของรังสีเอกซ์สำหรับการวิเคราะห์ทางเคมีได้รับการยอมรับในทันที สเปกโตรกราฟถูกสร้างขึ้นด้วยการลงทะเบียนบนจานภาพถ่าย ซึ่งตัวอย่างที่อยู่ระหว่างการศึกษาทำหน้าที่เป็นขั้วบวกของหลอดเอ็กซ์เรย์ น่าเสียดายที่เทคนิคนี้ใช้ความพยายามอย่างมาก ดังนั้นจึงใช้เฉพาะเมื่อวิธีปกติของการวิเคราะห์ทางเคมีไม่สามารถใช้งานได้ ตัวอย่างที่โดดเด่นของการวิจัยเชิงนวัตกรรมในสาขา X-ray spectroscopy คือการค้นพบในปี 1923 โดย G. Hevesy และ D. Coster ขององค์ประกอบใหม่คือ hafnium การพัฒนาหลอดเอ็กซ์เรย์กำลังสูงสำหรับการถ่ายภาพด้วยรังสีและเครื่องตรวจจับที่มีความละเอียดอ่อนสำหรับการตรวจวัดเคมีกัมมันตภาพรังสีในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2 มีส่วนอย่างมากต่อการเติบโตอย่างรวดเร็วของเอ็กซ์เรย์สเปกโตรกราฟีในปีต่อๆ มา วิธีนี้แพร่หลายเนื่องจากความเร็ว ความสะดวก ลักษณะการวิเคราะห์ที่ไม่ทำลายล้าง และความเป็นไปได้ของระบบอัตโนมัติทั้งหมดหรือบางส่วน ใช้ได้กับปัญหาการวิเคราะห์เชิงปริมาณและเชิงคุณภาพของธาตุทั้งหมดที่มีเลขอะตอมมากกว่า 11 (โซเดียม) และแม้ว่าโดยทั่วไปแล้วการวิเคราะห์ด้วยเอ็กซ์เรย์สเปกโตรเคมีจะใช้เพื่อกำหนดส่วนประกอบที่สำคัญในตัวอย่าง (จาก 0.1-100%) ในบางกรณีก็เหมาะสำหรับความเข้มข้น 0.005% และต่ำกว่านั้นอีก
เอ็กซ์เรย์สเปกโตรมิเตอร์เอ็กซ์เรย์สเปกโตรมิเตอร์ที่ทันสมัยประกอบด้วยสามระบบหลัก (รูปที่ 11): ระบบกระตุ้น ได้แก่ หลอดเอ็กซ์เรย์ที่มีขั้วบวกที่ทำด้วยทังสเตนหรือวัสดุทนไฟอื่น ๆ และแหล่งจ่ายไฟ ระบบวิเคราะห์ เช่น คริสตัลของเครื่องวิเคราะห์ที่มีคอลลิเมเตอร์แบบหลายช่องหลายช่องสองตัว เช่นเดียวกับสเปกโตรโกนิโอมิเตอร์สำหรับการปรับแบบละเอียด และระบบการลงทะเบียนด้วยเครื่องนับ Geiger หรือแบบสัดส่วนหรือแบบเรืองแสง เช่นเดียวกับเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้า เครื่องขยายเสียง ตัวนับ และเครื่องบันทึกแผนภูมิหรืออุปกรณ์บันทึกอื่น ๆ
การวิเคราะห์เอ็กซ์เรย์ฟลูออเรสเซนต์ตัวอย่างที่วิเคราะห์จะอยู่ในเส้นทางของรังสีเอกซ์ที่น่าตื่นเต้น บริเวณของตัวอย่างที่จะตรวจสอบมักจะถูกแยกโดยหน้ากากที่มีรูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางที่ต้องการ และการแผ่รังสีจะไหลผ่านคอลลิเมเตอร์ที่สร้างลำแสงคู่ขนาน ด้านหลังคริสตัลของตัววิเคราะห์นั้น คอลลิเมเตอร์แบบกรีดจะปล่อยรังสีแบบกระจายสำหรับเครื่องตรวจจับ โดยปกติ มุมสูงสุด q จะจำกัดไว้ที่ 80–85° ดังนั้นเฉพาะรังสีเอกซ์ที่มีความยาวคลื่น l สัมพันธ์กับระยะห่างระหว่างระนาบ d โดยอสมการ l เท่านั้นที่สามารถเลี้ยวเบนบนผลึกของตัววิเคราะห์ ไมโครวิเคราะห์เอ็กซ์เรย์คริสตัลสเปกโตรมิเตอร์เครื่องวิเคราะห์แบบแบนที่อธิบายข้างต้นสามารถปรับใช้สำหรับการวิเคราะห์ระดับไมโคร ซึ่งทำได้โดยการจำกัดลำแสงเอกซเรย์หลักหรือลำแสงทุติยภูมิที่ปล่อยออกมาจากตัวอย่าง อย่างไรก็ตาม ขนาดที่มีประสิทธิภาพของตัวอย่างหรือช่องรับแสงที่ลดลงจะทำให้ความเข้มของการแผ่รังสีที่บันทึกไว้ลดลง การปรับปรุงวิธีการนี้สามารถทำได้โดยใช้คริสตัลสเปกโตรมิเตอร์แบบโค้ง ซึ่งทำให้สามารถลงทะเบียนกรวยของการแผ่รังสีที่แตกต่างกันได้ และไม่เพียงแต่การแผ่รังสีที่ขนานกับแกนของคอลลิเมเตอร์เท่านั้น ด้วยสเปกโตรมิเตอร์ดังกล่าว สามารถระบุอนุภาคที่มีขนาดเล็กกว่า 25 µm ได้ การลดขนาดของตัวอย่างที่วิเคราะห์นั้นทำได้สำเร็จในเครื่องวิเคราะห์ไมโครเอ็กซ์เรย์โพรบอิเล็กตรอนที่คิดค้นโดย R. Kasten ในที่นี้ ลักษณะเฉพาะของการแผ่รังสีเอ็กซ์เรย์ของตัวอย่างจะตื่นเต้นด้วยลำแสงอิเล็กตรอนที่มีความเข้มข้นสูง ซึ่งวิเคราะห์ด้วยสเปกโตรมิเตอร์แบบคริสตัลโค้งงอ การใช้อุปกรณ์ดังกล่าวทำให้สามารถตรวจจับปริมาณของสารในลำดับ 10–14 กรัมในตัวอย่างที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1 ไมโครเมตรได้ นอกจากนี้ยังมีการพัฒนาการติดตั้งด้วยการสแกนลำแสงอิเล็กตรอนของตัวอย่าง ด้วยความช่วยเหลือซึ่งเป็นไปได้ที่จะได้รับรูปแบบการกระจายแบบสองมิติบนตัวอย่างขององค์ประกอบที่มีการปรับการแผ่รังสีลักษณะเฉพาะไปยังสเปกโตรมิเตอร์
การวินิจฉัย X-RAY ทางการแพทย์
การพัฒนาเทคโนโลยีเอ็กซเรย์ช่วยลดเวลาการรับแสงและปรับปรุงคุณภาพของภาพได้อย่างมาก ทำให้สามารถศึกษาเนื้อเยื่ออ่อนได้
การถ่ายภาพรังสีวิธีการวินิจฉัยนี้ประกอบด้วยการถ่ายภาพเงาจากหน้าจอโปร่งแสง ผู้ป่วยถูกวางไว้ระหว่างแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์และจอแบนของสารเรืองแสง (โดยปกติคือซีเซียมไอโอไดด์) ซึ่งจะเรืองแสงเมื่อสัมผัสกับรังสีเอกซ์ เนื้อเยื่อชีวภาพที่มีระดับความหนาแน่นต่างกันจะสร้างเงาของรังสีเอกซ์ที่มีระดับความเข้มต่างกันไป นักรังสีวิทยาตรวจสอบภาพเงาบนหน้าจอเรืองแสงและทำการวินิจฉัย ในอดีต นักรังสีวิทยาอาศัยการมองเห็นในการวิเคราะห์ภาพ ขณะนี้มีหลายระบบที่ขยายภาพ แสดงผลบนหน้าจอโทรทัศน์ หรือบันทึกข้อมูลในหน่วยความจำของคอมพิวเตอร์
การถ่ายภาพรังสีการบันทึกภาพเอ็กซ์เรย์โดยตรงบนฟิล์มถ่ายภาพเรียกว่าการถ่ายภาพรังสี ในกรณีนี้ อวัยวะที่อยู่ระหว่างการศึกษาจะอยู่ระหว่างแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์กับภาพยนตร์ ซึ่งจะรวบรวมข้อมูลเกี่ยวกับสถานะของอวัยวะในช่วงเวลาหนึ่ง การถ่ายภาพรังสีซ้ำๆ ทำให้สามารถตัดสินวิวัฒนาการต่อไปได้ การถ่ายภาพรังสีช่วยให้คุณตรวจสอบความสมบูรณ์ของเนื้อเยื่อกระดูกได้อย่างแม่นยำมาก ซึ่งประกอบด้วยแคลเซียมเป็นส่วนใหญ่ และทึบแสงต่อรังสีเอกซ์ เช่นเดียวกับการแตกของเนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อ ด้วยความช่วยเหลือของมัน ดีกว่าหูฟังหรือการฟัง วิเคราะห์สภาพของปอดในกรณีที่มีการอักเสบ วัณโรค หรือมีของเหลว ด้วยความช่วยเหลือของการถ่ายภาพรังสีขนาดและรูปร่างของหัวใจรวมถึงการเปลี่ยนแปลงของการเปลี่ยนแปลงในผู้ป่วยที่เป็นโรคหัวใจ
ตัวแทนความคมชัดส่วนต่างๆ ของร่างกายและโพรงของอวัยวะแต่ละส่วนที่โปร่งใสต่อรังสีเอกซ์จะมองเห็นได้หากเต็มไปด้วยสารตัดกันที่ไม่เป็นอันตรายต่อร่างกาย แต่ช่วยให้มองเห็นรูปร่างของอวัยวะภายในและตรวจสอบการทำงานได้ ผู้ป่วยอาจใช้ยาคอนทราสต์ทางปาก (เช่น เกลือแบเรียมในการศึกษาทางเดินอาหาร) หรือให้ทางหลอดเลือดดำ (เช่น สารละลายที่ประกอบด้วยไอโอดีนในการศึกษาไตและทางเดินปัสสาวะ) อย่างไรก็ตาม ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา วิธีการเหล่านี้ได้ถูกแทนที่ด้วยวิธีการวินิจฉัยโดยอาศัยอะตอมกัมมันตภาพรังสีและอัลตราซาวนด์
ซีทีสแกน.ในปี 1970 ได้มีการพัฒนาวิธีการใหม่ในการวินิจฉัยด้วย X-ray โดยอาศัยภาพถ่ายร่างกายหรือส่วนต่างๆ ของร่างกายที่สมบูรณ์ คอมพิวเตอร์ประมวลผลรูปภาพของเลเยอร์บาง ("ชิ้น") และรูปภาพสุดท้ายจะแสดงบนหน้าจอมอนิเตอร์ วิธีนี้เรียกว่าเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการแพทย์แผนปัจจุบันในการวินิจฉัยการแทรกซึม เนื้องอก และความผิดปกติของสมองอื่นๆ รวมถึงการวินิจฉัยโรคของเนื้อเยื่ออ่อนภายในร่างกาย เทคนิคนี้ไม่ต้องการการนำคอนทราสต์เอเจนต์แปลกปลอมมาใช้ ดังนั้นจึงเร็วและมีประสิทธิภาพมากกว่าเทคนิคดั้งเดิม
การกระทำทางชีวภาพของรังสีเอกซ์
ผลกระทบทางชีวภาพที่เป็นอันตรายของรังสีเอกซ์ถูกค้นพบไม่นานหลังจากเรินต์เกนค้นพบ ปรากฎว่ารังสีใหม่อาจทำให้เกิดอาการผิวไหม้แดดอย่างรุนแรง (เกิดผื่นแดง) ตามมาด้วยความเสียหายที่ลึกและถาวรต่อผิวหนัง แผลพุพองมักกลายเป็นมะเร็ง ในหลายกรณี ต้องตัดนิ้วหรือมือ มีผู้เสียชีวิตด้วย พบว่าสามารถหลีกเลี่ยงรอยโรคที่ผิวหนังได้โดยการลดเวลาและปริมาณการรับสัมผัส โดยใช้เกราะป้องกัน (เช่น ตะกั่ว) และรีโมทคอนโทรล แต่ค่อยๆ เปิดเผยผลกระทบอื่นๆ ในระยะยาวมากขึ้นจากการได้รับรังสีเอกซ์ ซึ่งได้รับการยืนยันและศึกษาในสัตว์ทดลองแล้ว ผลกระทบอันเนื่องมาจากการกระทำของรังสีเอกซ์ เช่นเดียวกับการแผ่รังสีอื่นๆ (เช่น รังสีแกมมาที่ปล่อยออกมาจากวัสดุกัมมันตภาพรังสี) รวมถึง: 1) การเปลี่ยนแปลงชั่วคราวในองค์ประกอบของเลือดหลังจากได้รับสารมากเกินไปเล็กน้อย; 2) การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของเลือดที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ (โรคโลหิตจาง hemolytic) หลังจากได้รับสารมากเกินไปเป็นเวลานาน 3) การเพิ่มขึ้นของอุบัติการณ์ของโรคมะเร็ง (รวมถึงมะเร็งเม็ดเลือดขาว); 4) แก่เร็วขึ้นและตายเร็ว 5) การเกิดต้อกระจก นอกจากนี้ การทดลองทางชีววิทยากับหนู กระต่าย และแมลงวัน (แมลงหวี่) ได้แสดงให้เห็นว่าแม้การฉายรังสีอย่างเป็นระบบในประชากรจำนวนมากแม้เพียงเล็กน้อยอย่างเป็นระบบ เนื่องจากอัตราการกลายพันธุ์ที่เพิ่มขึ้น ก็นำไปสู่ผลกระทบทางพันธุกรรมที่เป็นอันตราย นักพันธุศาสตร์ส่วนใหญ่ยอมรับการบังคับใช้ข้อมูลเหล่านี้กับร่างกายมนุษย์ สำหรับผลกระทบทางชีวภาพของรังสีเอกซ์ต่อร่างกายมนุษย์นั้น จะพิจารณาจากระดับของปริมาณรังสี เช่นเดียวกับอวัยวะเฉพาะของร่างกายที่ได้รับรังสี ตัวอย่างเช่น โรคเลือดเกิดจากการฉายรังสีของอวัยวะสร้างเม็ดเลือด ส่วนใหญ่เป็นไขกระดูก และผลที่ตามมาทางพันธุกรรม - โดยการฉายรังสีของอวัยวะสืบพันธุ์ ซึ่งอาจนำไปสู่การเป็นหมัน การสะสมความรู้เกี่ยวกับผลกระทบของรังสีเอกซ์ต่อร่างกายมนุษย์ได้นำไปสู่การพัฒนามาตรฐานระดับชาติและระดับสากลสำหรับปริมาณรังสีที่อนุญาต ซึ่งตีพิมพ์ในเอกสารอ้างอิงต่างๆ นอกจากรังสีเอกซ์ที่มนุษย์ใช้อย่างตั้งใจแล้ว ยังมีการแผ่รังสีปลอมที่เรียกว่ากระจัดกระจายซึ่งเกิดขึ้นจากหลายสาเหตุ เช่น เนื่องจากการกระเจิงเนื่องจากความไม่สมบูรณ์ของหน้าจอป้องกันตะกั่วซึ่งไม่ ดูดซับรังสีนี้อย่างสมบูรณ์ นอกจากนี้ อุปกรณ์ไฟฟ้าจำนวนมากที่ไม่ได้ออกแบบมาเพื่อผลิตรังสีเอกซ์ยังสร้างรังสีเอกซ์เป็นผลพลอยได้ อุปกรณ์ดังกล่าว ได้แก่ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน หลอดไฟเรียงกระแสไฟแรงสูง (คีโนตรอน) และกล้องส่องทางไกลของโทรทัศน์สีที่ล้าสมัย การผลิตกล้องส่องทางไกลสีที่ทันสมัยในหลายประเทศอยู่ภายใต้การควบคุมของรัฐบาล
ปัจจัยที่เป็นอันตรายของการแผ่รังสีเอกซ์
ประเภทและระดับอันตรายของการได้รับรังสีเอกซ์ในคนขึ้นอยู่กับกลุ่มคนที่ได้รับรังสี
ผู้เชี่ยวชาญที่ทำงานกับอุปกรณ์เอ็กซ์เรย์หมวดหมู่นี้รวมถึงนักรังสีวิทยา ทันตแพทย์ ตลอดจนผู้ปฏิบัติงานด้านวิทยาศาสตร์และเทคนิค และบุคลากรที่ดูแลรักษาและใช้อุปกรณ์เอ็กซ์เรย์ กำลังดำเนินมาตรการที่มีประสิทธิภาพเพื่อลดระดับรังสีที่ต้องรับมือ
ผู้ป่วย.ไม่มีเกณฑ์ที่เข้มงวดที่นี่ และระดับการฉายรังสีที่ปลอดภัยที่ผู้ป่วยได้รับระหว่างการรักษาจะถูกกำหนดโดยแพทย์ที่เข้าร่วม แพทย์ไม่ควรให้ผู้ป่วยได้รับรังสีเอกซ์โดยไม่จำเป็น ควรใช้ความระมัดระวังเป็นพิเศษในการตรวจสตรีมีครรภ์และเด็ก ในกรณีนี้จะใช้มาตรการพิเศษ
วิธีการควบคุมมีสามด้านนี้:
1) มีอุปกรณ์เพียงพอ 2) การบังคับใช้กฎระเบียบด้านความปลอดภัย 3) การใช้อุปกรณ์อย่างเหมาะสม ในการตรวจเอ็กซ์เรย์ ควรได้รับรังสีเฉพาะบริเวณที่ต้องการเท่านั้น ไม่ว่าจะเป็นการตรวจฟันหรือการตรวจปอด โปรดทราบว่าทันทีหลังจากปิดอุปกรณ์เอ็กซ์เรย์ รังสีทั้งปฐมภูมิและทุติยภูมิจะหายไป นอกจากนี้ยังไม่มีรังสีตกค้างซึ่งไม่เป็นที่รู้จักแม้แต่กับผู้ที่เกี่ยวข้องโดยตรงกับงานของพวกเขา
ดูสิ่งนี้ด้วย
โครงสร้างอะตอม
