Рентген сәулелері қолданылу аймағы

Алмабаева Н.М., Бопанова А.О., Умирбекова З.К.

ҚазҰМУ-ның биофизика, информатика және математикалық статистика кафедрасы


Экспериментальные данные как отечественных, так и зарубежных исследователей свидетельствуют о высокой биологической активности электромагнитных полей во всех частотных диапазонах. При относительно высоких уровнях облучающего электромагнитного поля современная теория признает тепловой механизм воздействия. При относительно низком уровне – принято говорить о нетепловом или информационном характере воздействия на организм.


Biological activity of electromagnetic fields

Experimental information of both domestic and foreign researchers testify to high biological activity of the electromagnetic fields in all frequency ranges. At in relation to high levels of the exposing to rays electromagnetic field a modern theory acknowledges the thermal mechanism of influence. At relatively low level – it is accepted to talk about non-thermal or informative character of affecting organism.


Еліміздегі және шет ел зерттеушілерінің эксперименттерінен алынған мәліметтерінен барлық жиілік диапазонындағы электромагниттік өрістің жоғары биологиялық белсенділікке ие болатыны белгілі. Салыстырмалы жоғарғы деңгейдегі электромагниттік өріспен сәулеленуі жылулық әсер механизмін тудыратынын қазіргі теория көрсетеді. Ал салыстырмалы төменгі деңгейдегі сәулелену жылулық емес немесе ағзаға әсері ақпараттық сипат беретінін айтуға болады.

Рентген сәулелері ультракүлгін сәулелері мен гамма сәулелерінің энергетикалық шкалаларының арасында жататын электромагниттік толқындар. Рентген сәулелері мен гамма сәулелерінің энергетикалық диапазоны энергияның кең аймағында жатады.

Осы екі типті сәулелер электромагниттік сәулелер болып табылады және фотон энергиялары бірдей болғанда - эквивалентті. Терминологиялық ерекшелігі пайда болу тәсілінде - рентген сәулелері электрондар (не атомдарда, не еркін) қатысуымен шығарылса, ал гамма сәулелері атом ядроларының қайтадан қозған үрдісінде шығарылады. Рентген сәулелерінің фотондарының энергиясы 100 эВ-тан 250 эВ-қа жетсе, ал толқын ұзындығы аралықты қамтиды. Жұмсақ рентген сәулесі өте төмен фотон энергия мен сәуле шығару жиілігімен сипатталады (толқын ұзындығы өте жоғары), ал қатты рентген фотон энергиясы мен сәуле шығару жиілігі өте жоғары болуымен (және толқын ұзындығы өте төмен) сипатталады. Рентген сәулелері зарядталған бөлшектердің өте күшті үдетілген кезде (тежелген сәуле), не атомдар мен молекулалардың электрондық қабаттарындағы жоғары энергетикалық ауысулар пайда болады. Бұл екі эффекті де рентген түтігінде пайдаланылады.

Үдету және тежелу үрдісінде электроннның кинетикалық энергиясының 1% -ы ғана рентген сәулелерге, ал энергияның 99%-ы жылуға айналады. Рентген сәулелерін сонымен қатар зарядталған бөлшектердің үдеткіштерінде де алуға болады. Ал синхротронды сәуле бөлшек шоғының магнит өрісінде ауытқуынан пайда болады да, нәтижесінде олар қозғалысқа перпендикуляр бағытында үдеу алады. Бұл сәуле жоғары шекарасы бар тұтас спектрге ие. Таңдалған параметрлерге сәйкес (магнит өрісінің шамасы және бөлшектер энергясы) синхротронды сәуле спектрінде рентген сәулесін алынады. Рентген сәулелерінің толқын ұзындығы атом өлшемдерімен тең, сол себептен рентген сәулелері үшін линза жасайтын материал жоқ. Сонымен қатар бетке перпендикуляр түскен рентген сәулелері мүлдем шағылмайды. Осыған қарамастан рентген оптикасында рентген сәулелері үшін оптикалық элементтер салу мүмкіндіктері табылды.

Рентген сәулелері заттан өтіп кете алады, түрлі заттар оларды әртүрлі жұтады. Бұл сәулелердің жұтылуы рентгендік алмалы-салмалы (түсірілімде) кезінде өте маңызды қасиеті болып табылады. Рентген сәулелерінің қарқындылығы жұтылу қабатында жүрілген жолға тәуелді экспоненциалды кемиді (мұндағы d-қабат қалыңдығы, коэффициенті пропорционал, мұндағы Z-элементтің атомдық нөмері, толқын ұзындығы). Жұтылу фотожұтылу (фотоэффект) және комптондық шашырау нәтижесінде жүреді. Фотожұтылу кезінде атом қабатынан электронды фотон ыршытып шығарады, сол үшін фотон энергиясы қандай да бір минимал шамасынан көп болуы керек. Энергияның жоғарғы мәндері үшін ықтималдылық үздіксіз азаяды. Осы тәуелділік себебінен жұтылу шекарасы бар. Жұтылу кезінде ыршытып шыққан электронның орнына басқа электрон келеді, сонда фотон энергиясы аз сәуле шығарылады, флюоресценция үрдісі жүреді. Сонда бұл сәулелер кейбір заттарда жарық шығарады (флюоресценция). Бұл эффект медициналық диагностикада рентгеноскопияда (флюоресценциялық экранда кескінді бақылау) және рентген түсірілімінде (рентгенографияда) қолданылады.

Рентген фотоны тек байланыс электрондармен өзара әсерлесіп қана қоймай, еркін және әлсіз байланысқан электрондармен байланысады. Электрондарда фотондар шашырауы Комптон шашырауы пайда болады. Шашырау бұрышына байланысты фотонның толқын ұзындығы белгілі бір шамаға дейін артады, соған сәйкес энергиясы төмендейді. Комптон шашырауы фотожұтылумен салыстырғанда өте жоғары фотон энергиялар�