Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

"Рентгенівські промені: природа, джерела, характер негативної дії на організм людини"

рентгенівський промінь організм людина

Вступ

На самому початку 1896 року всі університети і академії світу були розбурхані сенсаційною новиною: якийсь Вільгельм Конрад Рентген, мало кому відомий німецький професор, відкрив якесь нове проміння, яке володіло чудовими властивостями.

Людське око не помічало їх, але вони діяли на фотографічну пластинку, і з їх допомогою вдавалося робити знімки навіть в цілковитій темряві. Крім того, про присутність цього проміння можна було дізнатися ще от яким чином: якщо на їх шляху ставили паперовий або скляний екран, покритий особливим хімічним складом, то екран починав яскраво світитися -- фосфоресціювати. А найдивніше було те, що нове проміння більш чи менш вільно проходило через будь-які предмети, як світло через скло. Вони проникали крізь щільно закриті двері, крізь глухі перегородки, крізь одяг і людське тіло. Якщо їм перегороджували шлях кистю руки, то на екрані, що світиться, з'являлися темні контури кісток -- рука скелета, що ворушить пальцями!

Рис. Рентгенівський знімок скриньки з і кистю руки

Знайшлися зразу ж люди, які здогадалися застосувати нове проміння для практичної мети. В Америці, наприклад, вже на четвертий день після того, як стало відомо про відкриття Рентгена, якийсь лікар скористався цим промінням, щоб встановити, чи застрягла куля в тілі пораненого, його пацієнта. Але фізиків відкриття Рентгена зацікавило ще більше, ніж лікарів. Фізики хотіли знати, що це за проміння, чи схожі вони по своїй природі із звичайним світловим промінням, чи ні, і яким чином вони виникають, що викликає їх появу. З вуст у вуста передавалися подробиці про те, як Рентген зробив своє відкриття. Він вивчав у себе в лабораторії явища, що відбуваються в трубці Крукса.

Одного разу Рентген працював з круксовою трубкою, обернувши її зовні чорним картоном. Коли він, йдучи з лабораторії, погасив світло, то знайшов, що забув вимкнути індукційну катушку, приєднану до трубки Крукса. Не запалюючи світла, він повернувся до столу, щоб виправити свою помилку. В цей час він помітив, що осторонь, на одному з сусідніх столів, щось світиться неяскравим холодним світлом. В тому місці, де спалахувало світло, лежав лист паперу, покритий платиносинеродним барієм. Ця речовина володіє здатністю фосфоресціювати: коли на неї зі сторони спрямовують сильне світло, воно починає випромінювати власне холодне світло.

Але ж в лабораторії було темно! Слабке холодне світло круксової трубки не могло викликати фосфоресценції складу, що світиться. Крім того, трубка була закрита чорним картоном. Що ж примушувало спалахувати фосфоресціюючий екран в темряві? Згодом Рентгена питали:

-- Що ви думали, коли набрели на ці загадкові явища?

-- Я не думав, я експериментував, -- відповів він. Він експериментував, він настирно і майстерно допитував природу і врешті-решт знайшов нове проміння.

Скромний Рентген назвав їх ікс-променями, щоб підкреслити, що він ще сам точно не знає істинної їх природи. І от десятки його товаришів по науці в різних країнах заквапилися доповнити те, чого не доказав Рентген. В наукових журналах з'явилися незліченні звіти про досліди з ікс-променями -- про їх властивості і про їх походження. В поспіху і запалі збудження деяким дослідникам показалося навіть, ніби вони відкрили ще нове проміння. Посипалися повідомлення про якесь «зет-проміння», «чорне світло». «Променева» лихоманка охопила всі наукові лабораторії Європи і Америки.

Природа та джерела рентгенівських променів

Рис.1. Рентгенівська трубка з обертаючим анодом: 1 - скляний балон; 2 - стрижень анода; 3 - диск анода; 4 - фокусна пляма анода; 5 - фокусуюча система спіралі нагрівання катода; 6 - потік електронів; 7 - потік рентгенівських квантів.

Слово “промінь” або випромінювання в нашому уявленні, як правило, пов'язують зі світлом, яке ми бачимо. Але є проміння, яке ми не можемо бачити. Це залежить від його особливих якостей. При загальній природі рентгенівське випромінювання відрізняється від променів видимого спектру, ультрафіолетових та інфрачервоних променів механізмом утворення. Якщо останні виникають при переміщенні зовнішніх електронів на більш нижчий енергетичний рівень, то рентгенівські промені утворюються при переміщенні електронів, розміщених ближче до ядра, які мають більш вищу енергію зв'язку, або при гальмуванні розігнаного електрона в магнітному полі важких ядер атомів. Враховуючи вищесказане, робимо висновок, що рентгенівське випромінювання належить до електромагнітних, виникає в результаті гальмування електронів, які швидко рухаються, в момент їх зіткнення з анодом рентгенівської трубки. Остання являє собою електровакуумний прилад, що перетворює електричну енергію в енергію рентгенівського випромінювання. Будь-яка рентгенівська трубка (рентгенівський випромінювач) складається із скляного балона з високим рівнем розрідження та двох електродів: катода і анода. Катод рентгенівського випромінювача має вигляд спіралі лінійної форми і підключається до негативного полюса джерела високої напруги. Анод виготовляється у вигляді масивного мідного стрижня. Його поверхня, що звернена до катода (так зване дзеркало), скошена під кутом 15-20? і покрита тугоплавким металом - вольфрамом або молібденом.

Анод підключений до позитивного полюса джерела високої напруги. Напруга на трубці в основному впливає на якість випромінювання і разом з тим у значній мірі - й на його інтенсивність. Інтенсивність випромінювання зростає пропорційно квадрату прикладеної напруги. Це значить, що якщо напруга збільшується в два рази, то інтенсивність випромінювання зростає в чотири рази. Чим вища напруга, тим із більшою енергією (а значить, і швидкістю) електрони рухаються, б'ючись об дзеркало анода, тим більше енергії звільняється при гальмуванні, тим більше і жосткість випромінювання, а значить, - коротша довжина його хвилі. Чим більша жосткість випромінювання, тим вища його проникаюча здатність. Жостке випромінювання легше, ніж м'яке, проникає крізь частини тіла та органи, що досліджуються. М'яке випромінювання утворюється при 40-60 кВ, середньої жорсткості - при 60-110 кВ і підвищеної жорсткості - при 120-150 кВ. Чим менша довжина хвилі, тим легше променю “проскочити” між атомами речовини, через яку він проходить. Навпаки, м'яке випромінювання, що має більшу довжину хвилі, швидко “наштовхується” на атоми речовини. Це спрощене уявлення, проте воно відображає сутність процесу проникнення випромінювання крізь непрозорі для видимого світла предмети.

Найбільш поширене джерело -- рентгенівська трубка. Як джерела можуть служити також деякі радіоактивні ізотопи: одні з них безпосередньо випускають рентгенівські промені, ядерні випромінювання інших (електрони або а-частки) бомбардують металеву мішень, яка випускає рентгенівські прмені. Інтенсивність рентгенівського випромінювання ізотопних джерел на декілька порядків менше інтенсивності випромінювання рентгенівської трубки, але габарити, вага і вартість ізотопних джерел незрівнянно менше, ніж установки з рентгенівською трубкою.

Джерелами м'яких рентгенівські променів з l порядка десятки і сотні можуть служити синхротрони і накопичувачі електронів з енергіями в декілька Гев. По інтенсивності рентгенівське випромінювання синхротронів перевершує у вказаної області спектру випромінювання рентгенівської трубки на 2--3 порядки.

Природні джерела рентгенівських променів -- Сонце і інші космічні об'єкти.

Негативна дія на організм людини

Біологічна дія рентгенівських променів

Одним із механізмів поглинання променів речовиною є іонізація, що викликає зміни хімічної структури речовини та утворення нових зв'язків. Це приводить до того, що клітини різних тканин і хімічні речовини, які ними виробляються, руйнуються. При значних дозах випромінення такий процес може наступити досить швидко. Малі ж дози можуть змінювати властивості клітин у наступних поколіннях, коли втрачається їх функція і життєздатність. Найбільш чутливими до випромінювання є клітини кісткового мозку, що виробляють форменні елементи крові, статеві клітини, що знаходяться в статевих залозах (гонадах), клітини слизової оболонки кишечнику і кришталика ока. Це - так звані “критичні органи”. При рентгенологічному дослідженні опромінення організму проходить у незначних дозах, причому на обмеженій ділянці - в якійсь частині тіла. Проте оскільки існують тканини з високочутливими клітинами, для пошкодження яких достатньо невеликих доз (кількості випромінення), необхідно постійно намагатися захистити ці критичні органи. З двох існуючих видів рентгенологічного дослідження - рентгеноскопії і рентгенографії - перша супроводжується значно більшим променевим навантаженням через триваліший час дослідження і, як правило, більших об'ємів тіла, що піддаються опроміненню. Рентгенорафія, завдяки короткому часу (інколи протягом сотих чи, навіть, тисячних доль секунди), незважаючи на високі параметри потужності трубки, проводиться при меншому променевому навантаженні. Про це слід завжди пам'ятати, як і про вторинне випромінювання, що потрапляє на персонал рентгенівських кабінетів. Це випромінення виникає при потраплянні первинного пучка променів із трубки на частини апарата, стіни і підлогу, а від цих поверхонь, - так же, як і від тіла людини або тварини - на персонал.

Захист від рентгенівського випромінювання

При виконанні рентгенівських досліджень у всіх випадках необхідно намагатися максимально обмежити променеве навантаження на персонал рентген-кабінету, де проводиться дослідження. Це необхідно для виключення променевих уражень, які хоча і вкрай рідко, але інколи зустрічаються при грубих порушеннях методики й техніки рентгенологічного дослідження, а також для зменшення ризику негативного впливу невеликих доз випромінення на генетичний апарат клітин.

При проведенні рентгенологічних досліджень повинні застосовуватися оптимальні фізико-технічні умови та методичні прийоми, які гарантують найменше опромінення. Для цього необхідно, перш за все, максимально діафрагмувати робочий пучок рентгенівського випромінювання, пам'ятаючи, що площа опромінення не може бути більшою величини, що забезпечує необхідний розмір площі дослідження. У всіх випадках необхідно застосовувати фільтрацію робочого пучка випромінювання. Використання додаткових фільтрів забезпечує відносну однорідність рентгенівського випромінювання й оптимальну дозу вихідної експозиційної дози. Радіаційний захист персоналу рентгенівських кабінетів забезпечується раціональним плануванням кабінетів, справністю рентгенодіагностичної апаратури, використанням засобів індивідуального захисту і виконанням встановлених правил роботи з джерелами іонізуючих випромінювань. Важливу роль у забезпеченні радіаційної безпеки відіграє коректний контроль за дозами випромінювання на робочих місцях та індивідуальним опроміненням осіб, які працюють у рентген-кабінеті, а також медичне спостереження за станом їх здоров'я. У кожному рентген-кабінеті необхідно мати такі засоби індивідуального захисту:

· фартухи нагрудні з просвинцованої гуми для захисту передніх відділів тулуба та нижніх кінцівок (до проксимальних відділів гомілок);

· спідниці захисні з просвинцованої гуми для захисту ділянки тазу та статевих органів;

· рукавиці гумові захисні з просвинцованої гуми для роботи поблизу робочого пучка.

Свинцевий еквівалент для зазначених засобів захисту повинен складати не менше, ніж 0,3 мм. При проведенні рентгенологічних досліджень необхідно застосовувати лише справні засоби захисту.

Захист відстанню ґрунтується на законі просторового ослаблення рентгенівського випромінювання; інтенсивність випромінювання, що випускається крапковим джерелом, зворотно пропорційна квадрату відстані від цього джерела (закон “зворотних квадратів”). Так, наприклад, якщо збільшити відстань від рентгенівської трубки з 0,5 до 2 м (у 4 рази), то інтенсивність випромінювання зменшиться в 16 разів. Із метою контролю за ступенем опромінення персоналу рентген-кабінетів, осіб, присутніх при дослідженнях (власники тварин), а також осіб, які знаходяться в суміжних приміщеннях, необхідно регулярно проводити дозиметричний контроль.

Висновки

Прогрес не стоїть на місці і вже сьогодні ми можемо використовувати безпечний рентген. Російські учені розробили і запатентували новий спосіб отримання рентгенівських знімків. Унікальність методу в тому, що він дозволяє бачити внутрішню структуру м'яких органів, сильно зменшує час опромінювання рентгеном, при цьому не треба використовувати дорогі контрастні речовини.

Безпечна для людини доза складає 5 рентген в рік, а при кожній процедурі флюорографії ми одержуємо 1 рентген, що не дуже-то корисне для організму. Новий метод дозволяє одержувати контрастні знімки всіх м'яких внутрішніх органів і кровоносних судин, а час опромінювання при цьому знижується в 300 разів, в порівнянні із звичайним способом. Крім того, учені пропонують використовувати більш м'який рентген (довжина хвилі 1 ангстрем), що саме по собі безпечніше для живого організму.

Новий метод пройшов перевірку на безлічі зразків. Наприклад, дослідники одержали рентгенівські знімки ракової пухлини жіночих грудей. Звичайно, щоб побачити ракову тканину, її необхідно підфарбовувати - це довга і складна операція. А тут просто просвітили і одержали зображення.

Більш того, за допомогою математичних методів учені зуміли вирішити зворотну задачу - обчислити коефіцієнти світлозаломлення (величина, яка показує, як сильно заломлюється проміння) об'єкту, що вивчається. А ці коефіцієнти індивідуальні для кожної біологічної тканини: наприклад, вони різні для здорових клітин якого-небудь органу і ракових утворень. Тому, обчисливши коефіцієнт світлозаломлення для, скажімо, кровоносної судини, учені порівнюють його з вже наперед відомою величиною для здорового капіляра і роблять висновок, чи все з ним в порядку.

А зараз про неприємне. На жаль, відповідне устаткування ви не знайдете ні в одній клініці, оскільки через нестачу фінансування впровадити цей винахід у виробництво не вдалося.

Список літератури

1.Линденбратен Л.Д. Этапы диагностического анализа рентгенограмм. «Вестник рентгенологии и радиологии». -- 1972, №2.

2.Блохин М.А. Физика рентгеновских лучей. -- М., 1957.

3.Кудряшов Н.Н. Специальные киносъемки. -- М., 1979.

4.Майзель А., Леонхардт Г., Сарган Р. Рентгеновские спектры и химическая связь / Перевод с нем. -- К., 1981.

5.Махайлов А.Н. Справочник по рентгенодиагностике. -- Минск, 1980.

6.Медведев А. А. Методика и техника рентгенологического исследования. -- М., 1969.

7.Рабкин И.Х., Ермаков Н.П. Электронно-оптическое усиление, рентгенотелевидение, рентгено-кинематография. -- М., 1969

8.www.ntdc.com.ua/ua/theory01.html

9. http://www.xray.com.ua/animals.php?act=rg&acti=biodija

Размещено на Allbest.ru