Ի՞նչ գիտենք ռենտգենյան ճառագայթների մասին:

2024 Հեղինակ: Seth Attwood | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-16 16:07

19-րդ դարում մարդու աչքին անտեսանելի ճառագայթումը, որն ընդունակ էր անցնել մսի և այլ նյութերի միջով, թվում էր միանգամայն ֆանտաստիկ բան: Այժմ ռենտգենյան ճառագայթները լայնորեն օգտագործվում են բժշկական պատկերներ ստեղծելու, ճառագայթային թերապիա անցկացնելու, արվեստի գործերը վերլուծելու և միջուկային էներգիայի խնդիրները լուծելու համար։

Ինչպես է հայտնաբերվել ռենտգենյան ճառագայթումը և ինչպես է այն օգնում մարդկանց, պարզում ենք ֆիզիկոս Ալեքսանդր Նիկոլաևիչ Դոլգովի հետ միասին։

Ռենտգենյան ճառագայթների բացահայտումը

19-րդ դարի վերջից գիտությունը սկսեց սկզբունքորեն նոր դեր խաղալ աշխարհի պատկերը ձևավորելու գործում։ Մեկ դար առաջ գիտնականների գործունեությունը կրում էր սիրողական և մասնավոր բնույթ։ Սակայն 18-րդ դարի վերջում գիտատեխնիկական հեղափոխության արդյունքում գիտությունը վերածվեց համակարգված գործունեության, որտեղ յուրաքանչյուր հայտնագործություն հնարավոր դարձավ բազմաթիվ մասնագետների ներդրման շնորհիվ։

Սկսեցին ի հայտ գալ գիտահետազոտական ինստիտուտներ, պարբերական գիտական ամսագրեր, առաջացավ մրցակցություն և պայքար գիտական նվաճումների և տեխնիկական նորարարությունների հեղինակային իրավունքի ճանաչման համար։ Այս բոլոր գործընթացները տեղի են ունեցել Գերմանական կայսրությունում, որտեղ 19-րդ դարի վերջին Կայզերը խրախուսում էր գիտական նվաճումները, որոնք բարձրացնում էին երկրի հեղինակությունը համաշխարհային ասպարեզում։

Այս ընթացքում եռանդով աշխատած գիտնականներից մեկը ֆիզիկայի պրոֆեսոր, Վյուրցբուրգի համալսարանի ռեկտոր Վիլհելմ Կոնրադ Ռենտգենն էր։ 1895 թվականի նոյեմբերի 8-ին նա ուշ մնաց լաբորատորիայում, ինչպես հաճախ էր պատահում, և որոշեց փորձարարական հետազոտություն անցկացնել ապակե վակուումային խողովակներում էլեկտրական լիցքաթափման վերաբերյալ։ Նա մթնեց սենյակը և խողովակներից մեկը փաթաթեց անթափանց սև թղթի մեջ, որպեսզի հեշտացներ դիտարկել օպտիկական երևույթները, որոնք ուղեկցում են արտանետմանը: Ի զարմանս ինձ

Ռենտգենը տեսավ լյումինեսցենտային ժապավեն մոտակա էկրանի վրա, որը ծածկված էր բարիումի ցիանոպլատինիտի բյուրեղներով: Դժվար թե գիտնականն այդ ժամանակ պատկերացնի, որ ինքը կանգնած է իր ժամանակի գիտական ամենակարևոր հայտնագործություններից մեկի շեմին: Հաջորդ տարի ռենտգենյան ճառագայթների մասին հազարից ավելի հրապարակումներ կգրվեն, բժիշկներն անմիջապես շահագործման կհանձնեն գյուտը, դրա շնորհիվ ապագայում կբացահայտվի ռադիոակտիվությունը և կհայտնվեն գիտության նոր ուղղություններ։

Ռենտգենը հաջորդ մի քանի շաբաթները նվիրեց անհասկանալի փայլի բնույթը ուսումնասիրելուն և պարզեց, որ լյումինեսցենցիան հայտնվում է ամեն անգամ, երբ նա հոսանք է կիրառում խողովակի վրա: Ճառագայթման աղբյուրը խողովակն էր, այլ ոչ թե էլեկտրական շղթայի որևէ այլ մաս: Չիմանալով, թե ինչի է բախվել, Ռենտգենը որոշեց այս երևույթը անվանել ռենտգենյան ճառագայթներ կամ ռենտգենյան ճառագայթներ: Հետագայում Ռենտգենը հայտնաբերեց, որ այս ճառագայթումը կարող է թափանցել գրեթե բոլոր առարկաները տարբեր խորություններով՝ կախված օբյեկտի հաստությունից և նյութի խտությունից:

Այսպիսով, արտանետվող խողովակի և էկրանի միջև ընկած փոքրիկ կապարային սկավառակը պարզվեց, որ անթափանց է ռենտգենյան ճառագայթներից, և ձեռքի ոսկորները ավելի մուգ ստվեր են գցում էկրանի վրա՝ շրջապատված փափուկ հյուսվածքներից ավելի բաց ստվերով: Շուտով գիտնականը պարզեց, որ ռենտգենյան ճառագայթներն առաջացնում են ոչ միայն բարիումի ցիանոպլատինիտով պատված էկրանի փայլը, այլև լուսանկարչական թիթեղների մգացումը (մշակումից հետո) այն վայրերում, որտեղ ռենտգենյան ճառագայթներն ընկել են լուսանկարչական էմուլսիայի վրա։

Իր փորձերի ընթացքում Ռենտգենը համոզված էր, որ հայտնաբերել է գիտությանը անհայտ ճառագայթում։ 1895 թվականի դեկտեմբերի 28-ին նա զեկուցեց հետազոտության արդյունքների մասին «Նոր ճառագայթման նոր տեսակի մասին» հոդվածում, որը հրապարակվել է Annals of Physics and Chemistry ամսագրում։Միաժամանակ նա գիտնականներին ուղարկեց իր կնոջ՝ Աննա Բերտա Լյուդվիգի ձեռքի նկարները, որոնք հետագայում հայտնի դարձան։

Ռենտգենի վաղեմի ընկերոջ՝ ավստրիացի ֆիզիկոս Ֆրանց Էքսների շնորհիվ Վիեննայի բնակիչներն առաջինն են տեսել այս լուսանկարները 1896 թվականի հունվարի 5-ին Die Presse թերթի էջերում։ Հենց հաջորդ օրը բացման մասին տեղեկությունը փոխանցվել է London Chronicle թերթին։ Այսպիսով, Ռենտգենի բացահայտումը աստիճանաբար սկսեց մտնել մարդկանց առօրյա կյանք: Գործնական կիրառումը հայտնաբերվեց գրեթե անմիջապես. 1896 թվականի հունվարի 20-ին Նյու Հեմփշիրում բժիշկները բուժեցին ձեռքի կոտրվածքով տղամարդուն՝ օգտագործելով նոր ախտորոշիչ մեթոդ՝ ռենտգեն:

Ռենտգենյան ճառագայթների վաղ օգտագործումը

Մի քանի տարիների ընթացքում ռենտգենյան պատկերները սկսել են ակտիվորեն օգտագործվել ավելի ճշգրիտ վիրահատությունների համար: Դրանց բացումից արդեն 14 օր անց Ֆրիդրիխ Օտտո Վալխոֆն արեց առաջին ատամնաբուժական ռենտգենը։ Եվ դրանից հետո Ֆրից Գիզելի հետ նրանք հիմնեցին աշխարհում առաջին ատամնաբուժական ռենտգեն լաբորատորիան։

1900 թվականին՝ հայտնաբերումից 5 տարի անց, ախտորոշման մեջ ռենտգենյան ճառագայթների օգտագործումը համարվում էր բժշկական պրակտիկայի անբաժանելի մասը:

Փենսիլվանիայի ամենահին հիվանդանոցի կողմից կազմված վիճակագրությունը կարելի է համարել ռենտգենյան ճառագայթման վրա հիմնված տեխնոլոգիաների տարածման ցուցիչ։ Նրա խոսքով, 1900 թվականին հիվանդների միայն մոտ 1-2%-ն էր օգնություն ստանում ռենտգենյան ճառագայթներով, մինչդեռ 1925 թվականին արդեն կար 25%:

Ռենտգենյան ճառագայթներն այն ժամանակ օգտագործվում էին շատ անսովոր կերպով: Օրինակ՝ դրանք օգտագործվել են մազահեռացման ծառայություններ մատուցելու համար։ Երկար ժամանակ այս մեթոդը նախընտրելի էր համարվում՝ համեմատած ավելի ցավոտների՝ ֆորսպսի կամ մոմերի հետ։ Բացի այդ, ռենտգենյան ճառագայթները օգտագործվել են կոշիկի կցամասերի ապարատներում՝ փորձարկվող ֆտորոսկոպներում (pedoscopes): Սրանք ռենտգեն ապարատներ էին ոտքերի համար հատուկ կտրվածքով, ինչպես նաև պատուհաններ, որոնց միջոցով հաճախորդը և վաճառողները կարող էին գնահատել, թե ինչպես են կոշիկները նստում:

Ռենտգենյան պատկերների վաղ օգտագործումը ժամանակակից անվտանգության տեսանկյունից բազմաթիվ հարցեր է առաջացնում: Խնդիրն այն էր, որ ռենտգենյան ճառագայթների հայտնաբերման ժամանակ գործնականում ոչինչ հայտնի չէր ճառագայթման և դրա հետևանքների մասին, ինչի պատճառով նոր գյուտն օգտագործած ռահվիրաները բախվեցին դրա վնասակար հետևանքների հետ իրենց փորձով: Ավելացված ազդեցության բացասական հետևանքները. զանգվածային երևույթ դարձավ 19-րդ դարի սկզբին, XX դարերում, և մարդիկ սկսեցին աստիճանաբար գիտակցել ռենտգենյան ճառագայթների անմիտ օգտագործման վտանգները:

Ռենտգենյան ճառագայթների բնույթը

Ռենտգենյան ճառագայթումը էլեկտրամագնիսական ճառագայթում է՝ ֆոտոնների էներգիայով ~ 100 ԷՎ-ից մինչև 250 կՎ, որը գտնվում է էլեկտրամագնիսական ալիքների սանդղակի վրա՝ ուլտրամանուշակագույն ճառագայթման և գամմա ճառագայթման միջև: Այն բնական ճառագայթման մի մասն է, որը տեղի է ունենում ռադիոիզոտոպներում, երբ տարրերի ատոմները գրգռվում են էլեկտրոնների, ալֆա մասնիկների կամ գամմա քվանտների հոսքով, որոնցում էլեկտրոնները դուրս են մղվում ատոմի էլեկտրոնային թաղանթներից: Ռենտգենյան ճառագայթումը տեղի է ունենում, երբ լիցքավորված մասնիկները շարժվում են արագացումով, մասնավորապես, երբ էլեկտրոնները դանդաղում են նյութի ատոմների էլեկտրական դաշտում:

Տարբերում են փափուկ և կոշտ ռենտգենյան ճառագայթները, որոնց միջև պայմանական սահմանը ալիքի երկարության սանդղակով մոտ 0,2 նմ է, որը համապատասխանում է մոտ 6 կՎ ֆոտոն էներգիայի։ Ռենտգենյան ճառագայթումը և՛ ներթափանցող է իր կարճ ալիքի երկարության պատճառով, և՛ իոնացնող, քանի որ նյութի միջով անցնելիս այն փոխազդում է էլեկտրոնների հետ՝ դուրս մղելով դրանք ատոմներից, դրանով իսկ կոտրելով դրանք իոնների և էլեկտրոնների և փոխելով նյութի կառուցվածքը։ որը գործում է։

Ռենտգենյան ճառագայթները առաջացնում են քիմիական միացության փայլ, որը կոչվում է ֆլուորեսցենտ:Նմուշի ատոմների ճառագայթումը բարձր էներգիայի ֆոտոններով առաջացնում է էլեկտրոնների արտանետում՝ նրանք հեռանում են ատոմից։ Մեկ կամ մի քանի էլեկտրոնային ուղեծրերում առաջանում են «անցքեր»՝ թափուր տեղեր, որոնց պատճառով ատոմները անցնում են գրգռված վիճակի, այսինքն՝ դառնում են անկայուն։ Միլիոներորդական վայրկյան անց ատոմները վերադառնում են կայուն վիճակի, երբ ներքին ուղեծրերի թափուր տեղերը լցվում են արտաքին ուղեծրերի էլեկտրոններով։

Այս անցումը ուղեկցվում է էներգիայի արտանետմամբ երկրորդային ֆոտոնի տեսքով, հետևաբար առաջանում է ֆլյուորեսցենտ:

Ռենտգենյան աստղագիտություն

Երկրի վրա մենք հազվադեպ ենք հանդիպում ռենտգենյան ճառագայթների, բայց այն բավականին հաճախ հանդիպում է տիեզերքում: Այնտեղ այն բնականաբար տեղի է ունենում տիեզերական բազմաթիվ օբյեկտների գործունեության շնորհիվ: Սա հնարավոր դարձրեց ռենտգենյան աստղագիտությունը: Ռենտգենյան ֆոտոնների էներգիան շատ ավելի բարձր է, քան օպտիկականները, հետևաբար, ռենտգենյան տիրույթում այն արտանետում է չափազանց բարձր ջերմաստիճանների տաքացվող նյութ։

Ռենտգենյան ճառագայթման այս տիեզերական աղբյուրները մեզ համար բնական ֆոնային ճառագայթման նկատելի մաս չեն և հետևաբար ոչ մի կերպ չեն սպառնում մարդկանց: Միակ բացառությունը կարող է լինել կոշտ էլեկտրամագնիսական ճառագայթման այնպիսի աղբյուր, ինչպիսին է գերնոր աստղի պայթյունը, որը տեղի է ունեցել Արեգակնային համակարգին բավական մոտ:

Ինչպե՞ս արհեստականորեն ռենտգենյան ճառագայթներ ստեղծել:

Ռենտգեն սարքերը դեռ լայնորեն օգտագործվում են ոչ կործանարար ինտրոսկոպիայի համար (ռենտգեն պատկերներ բժշկության մեջ, թերությունների հայտնաբերում տեխնոլոգիայում): Դրանց հիմնական բաղադրիչը ռենտգենյան խողովակն է, որը բաղկացած է կաթոդից և անոդից։ Խողովակների էլեկտրոդները միացված են բարձր լարման աղբյուրին, սովորաբար տասնյակ կամ նույնիսկ հարյուր հազարավոր վոլտ: Տաքացման ժամանակ կաթոդը արտանետում է էլեկտրոններ, որոնք արագանում են կաթոդի և անոդի միջև առաջացած էլեկտրական դաշտի միջոցով։

Անոդի հետ բախվելով՝ էլեկտրոնները դանդաղում են և կորցնում էներգիայի մեծ մասը։ Այս դեպքում հայտնվում է ռենտգենյան տիրույթի bremsstrahlung ճառագայթումը, սակայն էլեկտրոնի էներգիայի գերակշռող մասը վերածվում է ջերմության, ուստի անոդը սառչում է։

Մշտական կամ իմպուլսային գործողության ռենտգենյան խողովակը դեռևս ռենտգենյան ճառագայթման ամենատարածված աղբյուրն է, բայց հեռու է միակից: Բարձր ինտենսիվության ճառագայթման իմպուլսներ ստանալու համար օգտագործվում են բարձր հոսանքի արտանետումներ, որոնցում հոսող հոսանքի պլազմային ալիքը սեղմվում է հոսանքի սեփական մագնիսական դաշտով, այսպես կոչված, քորոցով:

Եթե լիցքաթափումը տեղի է ունենում թեթև տարրերի միջավայրում, օրինակ՝ ջրածնային միջավայրում, ապա այն կատարում է էլեկտրոնների արդյունավետ արագացուցիչի դեր՝ բուն լիցքաթափման մեջ առաջացող էլեկտրական դաշտի միջոցով։ Այս արտանետումը կարող է զգալիորեն գերազանցել արտաքին հոսանքի աղբյուրի կողմից առաջացած դաշտը: Այս կերպ ստացվում են առաջացած քվանտների (հարյուրավոր կիլոէլեկտրոնվոլտ) բարձր էներգիայով կոշտ ռենտգենյան ճառագայթման իմպուլսներ, որոնք ունեն բարձր թափանցող հզորություն։

Լայն սպեկտրային տիրույթում ռենտգենյան ճառագայթներ ստանալու համար օգտագործվում են էլեկտրոնային արագացուցիչներ՝ սինքրոտրոններ։ Դրանցում ճառագայթումը ձևավորվում է օղակաձև վակուումային խցիկի ներսում, որի մեջ շրջանաձև ուղեծրով շարժվում է բարձր էներգիայի էլեկտրոնների նեղ ուղղորդված ճառագայթը, որը արագանում է լույսի արագությանը: Պտտման ժամանակ մագնիսական դաշտի ազդեցության տակ թռչող էլեկտրոնները լայն սպեկտրի ուղեծրին շոշափող ֆոտոնների ճառագայթներ են արձակում, որոնց առավելագույնը ընկնում է ռենտգենյան ճառագայթների տիրույթում։

Ինչպես են հայտնաբերվում ռենտգենյան ճառագայթները

Երկար ժամանակ ֆոսֆորի կամ լուսանկարչական էմուլսիայի բարակ շերտը, որը կիրառվում էր ապակե ափսեի կամ թափանցիկ պոլիմերային թաղանթի վրա, օգտագործվում էր ռենտգենյան ճառագայթումը հայտնաբերելու և չափելու համար:Առաջինը փայլեց սպեկտրի օպտիկական տիրույթում ռենտգենյան ճառագայթման ազդեցության տակ, մինչդեռ ծածկույթի օպտիկական թափանցիկությունը փոխվեց ֆիլմում քիմիական ռեակցիայի ազդեցության տակ:

Ներկայումս ռենտգենյան ճառագայթումը գրանցելու համար առավել հաճախ օգտագործվում են էլեկտրոնային դետեկտորներ. սարքեր, որոնք առաջացնում են էլեկտրական իմպուլս, երբ ճառագայթման քվանտը ներծծվում է դետեկտորի զգայուն ծավալում: Նրանք տարբերվում են ներծծվող ճառագայթման էներգիան էլեկտրական ազդանշանների վերածելու սկզբունքով։

Էլեկտրոնային գրանցմամբ ռենտգենյան դետեկտորները կարելի է բաժանել իոնացման, որի գործողությունը հիմնված է նյութի իոնացման վրա, և ռադիոլյումինեսցենտ, ներառյալ ցինտիլացիա, օգտագործելով նյութի լյումինեսցենտությունը իոնացնող ճառագայթման ազդեցության տակ: Իոնացման դետեկտորներն իրենց հերթին բաժանվում են գազով լցված և կիսահաղորդչային՝ կախված հայտնաբերման միջավայրից։

Գազով լցված դետեկտորների հիմնական տեսակներն են իոնացման խցիկները, Գեյգեր հաշվիչներ (Geiger-Muller հաշվիչներ) և գազի արտանետման համաչափ հաշվիչներ։ Հաշվիչի աշխատանքային միջավայր մտնող ռադիացիոն քվանտան առաջացնում է գազի իոնացում և հոսանքի հոսք, որը գրանցվում է։ Կիսահաղորդչային դետեկտորում ճառագայթային քվանտների ազդեցությամբ ձևավորվում են էլեկտրոն-անցք զույգեր, որոնք նաև հնարավորություն են տալիս էլեկտրական հոսանքի հոսել դետեկտորի մարմնի միջով։

Վակուումային սարքում ցինտիլացիոն հաշվիչների հիմնական բաղադրիչը ֆոտոբազմապատկիչ խողովակն է (PMT), որն օգտագործում է ֆոտոէլեկտրական էֆեկտը՝ ճառագայթումը լիցքավորված մասնիկների հոսքի վերածելու համար և երկրորդային էլեկտրոնների արտանետման երևույթը՝ առաջացած լիցքավորված մասնիկների հոսանքը բարձրացնելու համար: Ֆոտոմուլտիպլիկատորն ունի ֆոտոկաթոդ և հաջորդական արագացնող էլեկտրոդների համակարգ՝ դինոդներ, որոնց վրա ազդելու դեպքում արագացված էլեկտրոնները բազմապատկվում են:

Երկրորդական էլեկտրոնների բազմապատկիչը բաց վակուումային սարք է (գործում է միայն վակուումային պայմաններում), որի մուտքային ռենտգենյան ճառագայթումը վերածվում է առաջնային էլեկտրոնների հոսքի և այնուհետև ուժեղանում է էլեկտրոնների երկրորդային արտանետման պատճառով, երբ դրանք տարածվում են բազմապատկիչ ալիքում։.

Նույն սկզբունքով են աշխատում միկրոալիքային թիթեղները, որոնք հսկայական քանակությամբ առանձին մանրադիտակային ալիքներ են, որոնք թափանցում են թիթեղների դետեկտորը։ Նրանք կարող են լրացուցիչ ապահովել տարածական լուծում և ռենտգենյան ճառագայթման դետեկտորի վրա հոսքի խաչմերուկի օպտիկական պատկերի ձևավորում՝ ռմբակոծելով կիսաթափանցիկ էկրանի ելքային էլեկտրոնի հոսքը դրա վրա դրված ֆոսֆորով:

Ռենտգենյան ճառագայթները բժշկության մեջ

Ռենտգենյան ճառագայթների՝ նյութական առարկաների միջով փայլելու ունակությունը ոչ միայն մարդկանց տալիս է պարզ ռենտգենյան ճառագայթներ ստեղծելու ունակություն, այլև հնարավորություն է բացում ավելի առաջադեմ ախտորոշիչ գործիքների համար: Օրինակ, այն գտնվում է համակարգչային տոմոգրաֆիայի (CT) հիմքում:

Ռենտգենի աղբյուրը և ստացողը պտտվում են օղակի ներսում, որի մեջ պառկած է հիվանդը: Ստացված տվյալները, թե ինչպես են մարմնի հյուսվածքները կլանում ռենտգենյան ճառագայթները, համակարգիչը վերածում է 3D պատկերի։ CT-ն հատկապես կարևոր է ինսուլտի ախտորոշման համար, և չնայած այն ավելի քիչ ճշգրիտ է, քան ուղեղի մագնիսական ռեզոնանսային պատկերումը, այն շատ ավելի քիչ ժամանակ է պահանջում:

Համեմատաբար նոր ուղղություն, որն այժմ զարգանում է մանրէաբանության և բժշկության մեջ, փափուկ ռենտգեն ճառագայթման օգտագործումն է։ Երբ կենդանի օրգանիզմը կիսաթափանցիկ է, դա հնարավորություն է տալիս ստանալ արյունատար անոթների պատկեր, մանրակրկիտ ուսումնասիրել փափուկ հյուսվածքների կառուցվածքը և նույնիսկ մանրէաբանական հետազոտություններ կատարել բջջային մակարդակում։

Ռենտգենյան մանրադիտակը, որն օգտագործում է ծանր տարրերի պլազմայում պտղունց տիպի արտանետման ճառագայթումը, հնարավորություն է տալիս տեսնել կենդանի բջջի կառուցվածքի նման մանրամասներ,որը հնարավոր չէ տեսնել էլեկտրոնային մանրադիտակով նույնիսկ հատուկ պատրաստված բջջային կառուցվածքում:

Չարորակ ուռուցքների բուժման համար օգտագործվող ճառագայթային թերապիայի տեսակներից մեկն օգտագործում է կոշտ ռենտգենյան ճառագայթներ, ինչը հնարավոր է դառնում նրա իոնացնող ազդեցության շնորհիվ, որը քայքայում է կենսաբանական օբյեկտի հյուսվածքը։ Այս դեպքում որպես ճառագայթման աղբյուր օգտագործվում է էլեկտրոնային արագացուցիչ։

Ռադիոգրաֆիան տեխնոլոգիայի մեջ

Փափուկ ռենտգենյան ճառագայթները օգտագործվում են վերահսկվող ջերմամիջուկային միաձուլման խնդրի լուծմանն ուղղված հետազոտություններում։ Գործընթացը սկսելու համար դուք պետք է ստեղծեք հետադարձ հարվածային ալիք՝ փոքր դեյտերիումի և տրիտիումի թիրախը ճառագայթելով փափուկ ռենտգենյան ճառագայթներով էլեկտրական լիցքաթափումից և ակնթարթորեն տաքացնելով այս թիրախի կեղևը մինչև պլազմային վիճակ:

Այս ալիքը սեղմում է թիրախային նյութը մինչև պինդ մարմնի խտությունից հազարավոր անգամ ավելի բարձր խտություն և տաքացնում այն մինչև ջերմամիջուկային ջերմաստիճան: Ջերմամիջուկային միաձուլման էներգիայի արտազատումը տեղի է ունենում կարճ ժամանակում, մինչդեռ տաք պլազման ցրվում է իներցիայով։

Կիսաթափանցիկ լինելու ունակությունը հնարավոր է դարձնում ռադիոգրաֆիան՝ պատկերային տեխնիկա, որը թույլ է տալիս ցուցադրել, օրինակ, մետաղից պատրաստված անթափանց առարկայի ներքին կառուցվածքը: Անհնար է աչքով որոշել, թե արդյոք կամրջի կառույցները ամուր եռակցված են, արդյոք գազատարի կարը հերմետիկ է և արդյոք ռելսերը սերտորեն կպչում են միմյանց:

Հետևաբար, արդյունաբերության մեջ ռենտգենն օգտագործվում է թերությունների հայտնաբերման համար՝ վերահսկելով օբյեկտի կամ նրա առանձին տարրերի հիմնական աշխատանքային հատկությունների և պարամետրերի հուսալիությունը, ինչը չի պահանջում օբյեկտը շահագործումից հանել կամ ապամոնտաժել:

Ռենտգենյան ֆլուորեսցենտային սպեկտրոմետրիան հիմնված է ֆլյուորեսցենցիայի ազդեցության վրա. վերլուծության մեթոդ է, որն օգտագործվում է տարբեր ծագման նյութերում 0,0001-ից մինչև 100% տարրերի կոնցենտրացիաները որոշելու համար:

Երբ նմուշը ճառագայթվում է ռենտգենյան խողովակի ճառագայթման հզոր հոսքով, առաջանում է ատոմների բնորոշ լյումինեսցենտ ճառագայթում, որը համաչափ է նմուշում դրանց կոնցենտրացիայի հետ: Ներկայումս գործնականում յուրաքանչյուր էլեկտրոնային մանրադիտակ հնարավորություն է տալիս առանց որևէ դժվարության որոշել ուսումնասիրված միկրոօբյեկտների մանրամասն տարրական կազմը ռենտգենյան ֆլուորեսցենտային անալիզի մեթոդով։

Ռենտգենյան ճառագայթները արվեստի պատմության մեջ

Ռենտգենյան ճառագայթների միջոցով փայլելու և ֆլյուորեսցենտային էֆեկտ ստեղծելու ունակությունը օգտագործվում է նաև նկարներն ուսումնասիրելու համար: Այն, ինչ թաքնված է ներկի վերին շերտի տակ, կարող է շատ բան պատմել կտավի ստեղծման պատմության մասին։ Օրինակ, ներկի մի քանի շերտերով հմուտ աշխատանքի մեջ է, որ պատկերը եզակի է նկարչի աշխատանքում: Կարևոր է նաև հաշվի առնել նկարի շերտերի կառուցվածքը կտավի պահպանման համար առավել հարմար պայմաններ ընտրելիս։

Այս ամենի համար ռենտգենյան ճառագայթումն անփոխարինելի է, որը թույլ է տալիս նայել պատկերի վերին շերտերի տակ՝ առանց դրա վնասելու։

Այս ուղղությամբ կարևոր զարգացումները արվեստի գործերի հետ աշխատելու մասնագիտացված նոր մեթոդներն են։ Մակրոսկոպիկ ֆլյուորեսցենտը ռենտգենյան ֆլուորեսցենտային վերլուծության տարբերակ է, որը լավ հարմար է հիմնական տարրերի, հիմնականում մետաղների բաշխման կառուցվածքը պատկերացնելու համար, որոնք առկա են մոտ 0,5-1 քառակուսի մետր և ավելի տարածքներում:

Մյուս կողմից, ռենտգեն լամինոգրաֆիան, որը համակարգչային ռենտգեն տոմոգրաֆիայի տարբերակն է, որն ավելի հարմար է հարթ մակերեսների ուսումնասիրության համար, խոստումնալից է թվում նկարի առանձին շերտերի պատկերներ ստանալու համար: Այս մեթոդները կարող են օգտագործվել նաև ներկերի շերտի քիմիական բաղադրությունը ուսումնասիրելու համար: Սա թույլ է տալիս կտավը թվագրել, այդ թվում՝ կեղծիք հայտնաբերելու նպատակով:

Ռենտգենյան ճառագայթները թույլ են տալիս պարզել նյութի կառուցվածքը

Ռենտգենյան բյուրեղագրությունը գիտական ուղղություն է, որը կապված է ատոմային և մոլեկուլային մակարդակներում նյութի կառուցվածքի նույնականացման հետ: Բյուրեղային մարմինների տարբերակիչ հատկանիշը միևնույն տարրերի (բջիջների) տարածական կառուցվածքում բազմակի կարգավորված կրկնությունն է, որը բաղկացած է ատոմների, մոլեկուլների կամ իոնների որոշակի շարքից:

Հետազոտության հիմնական մեթոդը բաղկացած է բյուրեղային նմուշը ռենտգենյան ճառագայթների նեղ ճառագայթի տակ ռենտգեն տեսախցիկի միջոցով: Ստացված լուսանկարը ցույց է տալիս բյուրեղի միջով անցնող ցրված ռենտգենյան ճառագայթների նկարը, որից գիտնականները կարող են այնուհետև տեսողականորեն ցուցադրել դրա տարածական կառուցվածքը, որը կոչվում է բյուրեղային ցանց: Այս մեթոդի իրականացման տարբեր եղանակներ կոչվում են ռենտգենյան կառուցվածքային վերլուծություն:

Բյուրեղային նյութերի ռենտգենյան կառուցվածքային վերլուծությունը բաղկացած է երկու փուլից

1. Բյուրեղի միավոր բջջի չափի, միավոր բջջի մասնիկների (ատոմների, մոլեկուլների) քանակի և մասնիկների դասավորվածության համաչափության որոշում։ Այս տվյալները ստացվում են դիֆրակցիոն մաքսիմումների տեղակայման երկրաչափության վերլուծությամբ։
2. Միավոր բջջի ներսում էլեկտրոնային խտության հաշվարկ և ատոմային կոորդինատների որոշում, որոնք նույնացվում են էլեկտրոնային խտության առավելագույն դիրքի հետ: Այս տվյալները ստացվում են դիֆրակցիոն մաքսիմումների ինտենսիվության վերլուծությամբ։

Որոշ մոլեկուլային կենսաբաններ կանխատեսում են, որ ամենամեծ և ամենաբարդ մոլեկուլները պատկերելիս ռենտգենյան բյուրեղագրությունը կարող է փոխարինվել նոր տեխնիկայով, որը կոչվում է կրիոգեն էլեկտրոնային մանրադիտակ:

Քիմիական վերլուծության նորագույն գործիքներից մեկը Հենդերսոնի ֆիլմի սկաներն էր, որը նա օգտագործեց կրիոգեն էլեկտրոնային մանրադիտակի իր պիոներական աշխատանքում: Այնուամենայնիվ, այս մեթոդը դեռևս բավականին թանկ է և, հետևաբար, դժվար թե մոտ ապագայում ամբողջությամբ փոխարինի ռենտգենյան բյուրեղագրությանը:

Ռենտգենյան ճառագայթների օգտագործման հետ կապված հետազոտական և տեխնիկական կիրառությունների համեմատաբար նոր ոլորտը ռենտգենյան մանրադիտակն է: Այն նախագծված է իրական տարածության մեջ ուսումնասիրվող օբյեկտի ընդլայնված պատկերը ստանալու համար երկու կամ երեք հարթություններում՝ օգտագործելով կենտրոնացման օպտիկա:

Ռենտգենյան մանրադիտակի տարածական լուծաչափի դիֆրակցիոն սահմանը, որը պայմանավորված է օգտագործվող ճառագայթման փոքր ալիքի երկարությամբ, մոտ 1000 անգամ ավելի լավ է, քան օպտիկական մանրադիտակի համապատասխան արժեքը: Բացի այդ, ռենտգենյան ճառագայթման թափանցող ուժը հնարավորություն է տալիս ուսումնասիրել նմուշների ներքին կառուցվածքը, որոնք ամբողջովին անթափանց են տեսանելի լույսի համար:

Եվ չնայած էլեկտրոնային մանրադիտակն ունի մի փոքր ավելի բարձր տարածական լուծաչափի առավելություն, այն հետազոտման ոչ կործանարար մեթոդ չէ, քանի որ այն պահանջում է վակուում և նմուշներ մետաղական կամ մետաղացված մակերեսներով, ինչը լիովին կործանարար է, օրինակ, կենսաբանական օբյեկտների համար: