Razele Entgenovy au fost descoperite în 1895 de către un fizician german Roentgen Kim în timp ce lucrează cu instru-rom, reprezentând închis pe toate laturile tubului ing sticlă din care aerul este aproape complet eliminate.
Un tub similar este reprezentat în figura 3. În interior, două plăci metalice (electrozi) sunt armate, din care se scurg firele subțiri, lipite în sticlă.
Dacă un astfel de tub este inclus în circuitul electric, atunci, în anumite condiții, un curent electric poate curge prin el. Curentul electric din tub este un curent al celor mai mici particule încărcate, dintre care toate materiile sunt compuse: electroni și ioni. Un astfel de tub este denumit tub de evacuare *). •
Roentgen în lucrarea sa era interesat de proprietățile curentului electric care curgea prin gaz. Avea tuburi de diferite forme și dimensiuni, iar omul de știință dorea să afle cum se reflectă forma și dimensiunea tuburilor pe curentul electric.
În acea noapte, omul de știință nu sa dus acasă. El a început să afle de ce în camera în care funcționează tubul de evacuare, bariul de cianură de platină strălucește.
Curând, Roentgen a reușit să stabilească cauza acestei străluciri. Sa dovedit că unul dintre electrozii tubului a devenit o sursă de raze invizibile, care avea multe proprietăți remarcabile; și cel mai surprinzător a fost capacitatea lor de a trece prin corpuri care sunt opace la lumina vizibilă!
Sa dovedit că, sub influența unui aer nou, necunoscut, luciul a devenit un bun conducător al electricității. Corpurile electrificate și-au pierdut rapid sarcina dacă în apropierea lor a lucrat sursa de raze X.
Razele necunoscute, după cum sa dovedit, au avut un efect asupra unei plăci fotografice, similar cu acțiunea luminii vizibile.
Descoperirea razelor X a fost de mare interes. Mulți oameni de știință au început să studieze raze noi, încercând să afle natura lor fizică.
Unul dintre primii care a început să lucreze cu un necunoscut lu-chami a fost faimosul om de știință rus, inventatorul radioului, A. S. Popov, care a construit primul tub original în Rusia pentru a primi raze noi. Prima dată când natura acestor raze părea complet misterioasă și inexplicabilă. De aceea au fost chemați
Fig. 4. Diagrama dispozitivului unui bec electric.
În primul rând, "raze X" (raze X), adică "necunoscute lu-chami". În prezent, totuși, aceste raze se numesc raze X sau raze X.
Lămpile cu raze X moderne sunt aranjate oarecum diferit decât tubul cu care au fost folosite raze X.
Cum funcționează tubul cu raze X și cum funcționează?
Pentru a înțelege mai bine acest lucru, comparați-l cu un bec obișnuit, prezentat în Figura 4.
Se compune dintr-un balon de sticlă cu pereți subțiri (bule), la care se atașează ferm un capac metalic, numit capac. În interiorul cilindrului într-un picior de sticlă sunt lipite două fire, sub curent de conducere; ele sunt conectate printr-o spirală metalică, care este realizată din cel mai bun fir de tungsten. Tungsten este un metal rare și foarte refractar. Se topește numai la o temperatură care depășește 3 000 de grade. Aerul este complet epuizat de becul becului electric, după care
Cilindrul este sigilat. Pentru a "aprinde" un bec electric trebuie să treci prin el un curent electric. Mișcarea curentului electric prin fire seamănă cu fluxul de lichid prin țevi, numai firele nu curg cu lichid, ci cu electroni în mișcare, adică cele mai fine particule care poartă o sarcină negativă.
De obicei, electronii se află în interiorul atomului, din care sunt compuse toate corpurile înconjurătoare. În interiorul atomilor, electronii sunt ținuți de forța electrică de atracție la nucleul încărcat pozitiv al atomului. Dar, în anumite materiale, cum ar fi metale „atomi Ras se bazează, astfel încât conexiunea separat - noi nuclee electrice cu electroni slăbite devin libertăți-TION, adică, se poate mișca liber între atomii de metal.
Acestea sunt astfel de "electroni liberi" și formează un curent electric în metal.
Conductorul, prin care electronii curg spre filamentul tungsten al lămpii, este numit negativ. dar - cel prin care ei pleacă - este POZITIV.
Atomii de metal nu participă la această mișcare a electronilor de-a lungul conductorului, rămân în locurile lor și formează o lattică atomică, nucleul dirijorului.
Cu mișcarea ei de-a lungul conductorului, electronii încep să se întindă cu atomii din zăbrele.
Ca urmare a acestor numeroase coliziuni, fluxul neted al electronilor de-a lungul conductorului este întrerupt. Electronii separați la impact influențează brusc direcția mișcării lor. Există o mișcare aleatorie a acestora în diferite direcții în interiorul metalului.
Etapele electronice leagă atomii, care pornesc. Toată lumea este pe cale să-și ia locul în re-racket.
Energia oscilațiilor atomilor este energia termică eliberată atunci când trece un curent electric printr-un conductor.
La temperatura obișnuită, electronii metalului, care se mișcă liber în el, nu pot, în același timp, să iasă. Atomii care au pierdut electroni,
Încărcate pozitiv, ele - atrag înapoi în metal acele electroni care cad pe suprafață.
Dar, la o temperatură suficient de ridicată, vitezele de electroni cresc atât de rapid încât astfel de electroni rapizi sunt capabili să depășească forțele de atracție și să scape din metal în afară.
Prin urmare, un corp fierbinte și, în cazul nostru, un filament de tungsten, va emite electroni în toate direcțiile.
În jurul filamentului strălucitor al unui bec obișnuit se formează un întreg nori de electroni care zboară din el.
Fig. 5. Diagrama tubului cu raze X.
Să analizăm acum Figura 5. Aici este o diagramă a dispozitivului tubului cu raze X.
Într-un astfel de tub există și un fir fierbinte, care emite electroni. Dar, spre deosebire de lampa obișnuită, filamentul de tungsten este conectat la firul negativ al sursei de tensiune. În același timp, firul pozitiv este introdus în interiorul lămpii sub forma unui electrod special, care se numește anod.
Un anod încărcat pozitiv atrage electroni, emise de un filament (catod). În acest fel, electronii care au ieșit din catod nu mai formează un nor de electroni în apropierea suprafeței, ci se fixează la anod. Ele înlocuiesc firul fierbinte cu altele noi. Într-o astfel de lampă va merge electric
Curent - fluxul de electroni, cu o viteză mare de zbor de la catod la anod.
Pentru ca firul să rămână încălzit tot timpul, se utilizează o sursă de curent electric specială, prezentată în figura 5 '.
Deci, tuburile cu raze X sunt aranjate. Sursa de raze X este un anod bombardat de curentul de electroni rapizi. În tuburile cu raze X, electronii se mișcă cu viteză mare, de multe ori mai repede decât viteza unei cochilii de tun. Dacă un electron cu o asemenea viteză să înceapă să se miște în jurul Pământului, ar face o călătorie în lume mai puțin decât o secundă.
Suprafața anodului tubului cu raze X în timpul funcționării sale este supusă bombardării continue de către electrozii care curg din catod. La fel ca atunci când un metal lovește un metal, metalul se încălzește, suprafața anodului tubului cu raze X este încălzită, în special partea care este trasă de electroni. În acest loc, numit punct focal, metalul se poate topi chiar parțial. Aici, după cum a descoperit Roentgen, razele X sunt generate în plus față de căldura în evoluție. S-au răspândit din punctul focal în toate direcțiile.
Știm acum că razele X apar când electronii care zboară rapid, se ciocnesc cu atomii de materie, își pierd energia în aceste ciocniri. O parte din energia electronului merge în același timp pentru a construi atomii substanței, apoi pentru a-și mări temperatura, iar o parte din energie este emisă sub formă de raze X, sub formă de energie radiantă.
Ori de câte ori un electron se mișcă cu accelerație sau decelerare, acesta emite unde electromagnetice. Cu cât accelerația sau decelerarea electronului este mai mare, cu atât lungimea undelor electromagnetice emise este mai scurtă.
După cum sa stabilit acum, lumina vizibilă este, de asemenea, emisă. electroni, oscilând în interiorul atomilor.
Un electron rapid, care lovește suprafața anodului, se oprește aproape imediat. În acest caz, decelerația electronică este foarte mare și, prin urmare, undele electromagnetice emise sunt razele X # 9632 - oferă o lungime de undă de aproximativ 1 LLC ori mai mică decât lungimea de undă a luminii vizibile.
Cu cât electronul se deplasează mai repede înainte de impact, cu cât va avea loc mai mult pierderea de viteză, cu atât lungimea de undă a razelor X va fi mai scurtă.
Dar depinde de viteza unui electron. a tensiunii electrice care se aplică între catod. și o diodă, această tensiune accelerează electronul [3]).
Prin urmare, în funcție de tipul de tensiune pe care îl aplicăm tubului cu raze X, vom obține diferite raze. Mai puțin stresul ne dă raze moi (valuri mai lungi) și mai mult - raze dure (undele mai scurte).
Figura 6 prezintă un tub de raze X utilizat în camere medicale cu raze X. Este alcătuită dintr-un tub de sticlă, lung de aproximativ 70 de centimetri. Partea din mijloc a tubului este umflat sub forma unei mingi. În interior sunt lipite pe o parte - catodul (marcat cu litera K) (sârmă de tungsten), pe cealaltă parte - anodul (A). Catodul, care de obicei se termină într-un soclu ca un bec electric, are un curent de alimentare cu sârmă și o spiră de tungsten mai groasă decât un bec normal. Anodul și catodul tubului cu raze X sunt conectate la o sursă de tensiune electrică. Spirala catodică este încălzită cu ajutorul unei surse de curent auxiliare separate.
Pentru funcționarea tubului cu raze X, curentul de joasă tensiune, utilizat pe scară largă în viața de zi cu zi și la locul de muncă,
• Spinning. Tensiunea acestuia este de 120 sau 220 volți (volți - # 9632; unitate de măsură a tensiunii).
Pentru a activa tubul cu raze X, aveți nevoie de un curent cu o tensiune de 50.000-500.000 și un volti de volți, adică un curent de tensiune foarte mare. Pentru a transforma curentul de joasă tensiune în curent de înaltă tensiune, sunt utilizate dispozitive speciale numite transformatoare electrice *.
De transformator de înaltă tensiune este aplicat pe tubul de raze X sau prin fire metalice - pneu, fortificat cu distanțe suficiente, în afară de tavan prin intermediul unor materiale de etanșare speciale, sau pentru cablu special de înaltă tensiune.
O vedere generală asupra unei mașini moderne cu raze X cu tub de raze X într-o carcasă de protecție - carcasa este prezentată în figura 7.
Razele de la Roentgen descoperite la sfârșitul secolului trecut au fost utilizate pe scară largă în timpul nostru. Uniunea Co-sovietică există o rețea mare de rentgenoz - sisteme Sgiach și departamentele de raze X - să rănească Zach, spitale, instituții de cercetare, spitale veterinare și fabrici. În Mobkva, Leningrad și alte centre mari din țara dvs. sunt organizate institute speciale cu raze X.
*) La transformatoare, a se vedea aceeași carte de E.I Adirovich "Electric SK".
În aceste instituții, un studiu aprofundat al naturii raze X, precum și metodele de utilizare a acestora.
Când studiază razele X, se pune imediat întrebarea despre descoperirea lor. De fapt, cum sunt observate razele invizibile?
Pentru a face acest lucru, utilizați proprietățile lor diferite. Una dintre proprietățile radiografiilor este aceea că acestea produc emisii de anumite substanțe chimice. Din cauza acestei proprietăți, Roentgen a descoperit aceste raze.
Dacă deschideți o cutie cu o astfel de substanță în întuneric, atunci nu vom vedea nimic. Dar unul are doar pentru a intra în camera ei, unde lucreaza masina cu raze X, și o tratează, astfel încât razele X a lovit structura stralucitoare, ambele în același moment, el va străluci o lumină strălucitoare, culoarea care depinde de o ve-există am luat , și va străluci până când razele X vor cădea pe ea. În acest caz, substanța auto-luminoasă rămâne rece. Este necesar doar să activați curentul în tub, deoarece lumina se oprește.
Stralucirea se intensifică dacă aduceți cutia cu o compoziție umplute cu lumină mai aproape de tubul cu raze X.
Această strălucire rece a corpurilor sub acțiunea unei iradieri se numește fluorescență. Această abilitate a unui număr de substanțe să strălucească sub acțiunea razelor X și este folosită pentru a le detecta. Cu toate acestea, este inconvenient să se utilizeze o pulbere pentru a observa radiația cu raze X. Prin urmare, ecrane fluorescente speciale sunt fabricate pentru a observa emisia de substanțe chimice sub acțiunea razelor X.
Pentru a produce un astfel de ecran, luați o foaie mare de carton și acoperiți-l cu un strat subțire de clei, în care se amestecă o pulbere de compoziție luminată, de exemplu zincul sulfuric. În acest fel, o parte a cartonului va fi uniform acoperită cu un strat de lumină. Tonul auto este introdus în cadrul din lemn, iar pe partea cu care este observată strălucirea, acoperă cu o bucată de sticlă de plumb.
Sticla de plumb este transparentă pentru sticla lu-che vizibilă, care include metale grele - # 9632; plumb. Acest pahar vă permite să vedeți strălucirea sulfurii de zinc, dar în același timp întârzie razele X, astfel încât acestea să nu cadă asupra medicilor și a personalului camerei cu raze X. Înainte de depozitarea personalului de întreținere de la expunerea prelungită la raze X este necesară, deoarece aceste raze pot provoca arsuri periculoase asupra corpului uman.
Am scris deja că una dintre proprietățile remarcabile ale raze X este capacitatea lor de a trece prin corpuri care sunt opace la lumina vizibilă. Dar substanțele diferite nu trec razele în același grad. Radiațiile sunt absorbite, întârziate de corp. Acest lucru se datorează faptului că undele electromagnetice ale fasciculelor cu raze X interacționează cu încărcăturile electrice situate în interiorul atomilor materiei. Acest lucru este ușor de văzut în următorul experiment. Dacă se plasează o placă de aluminiu între tubul de raze X și ecranul fluorescent, strălucirea ecranului va deveni mai slabă; cu cât plastina este mai groasă în picioare în calea razelor X, cu atât ecranul va fi mai slab. Dacă tăiați litere sau o anumită formă în această placă, atunci razele trec mai ușor prin locul sculptat, iar ecranul va străluci mai strălucitor în locul corespunzător. Acest loc luminos va arăta forma și poziția decupajului. Decupajul poate să nu fie prins și chiar să-l puteți face într-o bucată de metal și apoi să-l blocați cu un alt strat de aluminiu. Apoi, cu ajutorul unor raze vizibile de lumină, această decupare nu va fi vizibilă. Dar pe ecran, strălucind sub acțiunea razelor X, va apărea din nou un loc mai strălucitor, deoarece aici trebuie să treacă o rază mai mică a materialului. Pe această metodă se bazează transmisia corpurilor opace prin raze X. Un ecran strălucitor poate fi înlocuit cu o placă fotografică.
Primele experimente pentru obținerea fotografiilor cu raze X au fost făcute de Roentgen la scurt timp după descoperirea razelor X. Experimentele sale au arătat că sub acțiunea fasciculelor cu raze X placa fotografică devine negru și sub influența soarelui. Acest lucru a permis dezvoltarea unei metode de fotografiere a imaginilor cu raze X.
Figura 8 arată cum se obține o imagine cu raze X dintr-o bucată de metal în interiorul căreia există o cochilie (goliciune). O bucată de metal translucid cu o cochilie este plasată pe calea radiografiei
Razele. Razele, trecând printr-o piesă, cad mai departe. placă fotografică pe care, și se pare, o fotografie a metalului.