में बड़ी भूमिका आधुनिक दवाईएक्स-रे खेलता है, एक्स-रे की खोज का इतिहास 19वीं शताब्दी का है।
एक्स-रे विद्युत चुम्बकीय तरंगें हैं जो इलेक्ट्रॉनों की भागीदारी से उत्पन्न होती हैं। आवेशित कणों के तीव्र त्वरण से कृत्रिम एक्स-रे बनते हैं। यह विशेष उपकरणों से होकर गुजरता है:
- एक्स-रे ट्यूब;
- कण त्वरक।
डिस्कवरी इतिहास
इन किरणों का आविष्कार 1895 में जर्मन वैज्ञानिक रोएंटजेन ने किया था: कैथोड रे ट्यूब के साथ काम करते हुए, उन्होंने बेरियम प्लैटिनम साइनाइड के प्रतिदीप्ति प्रभाव की खोज की। फिर ऐसी किरणों और शरीर के ऊतकों में घुसने की उनकी अद्भुत क्षमता का वर्णन हुआ। किरणों को एक्स-रे (एक्स-रे) कहा जाने लगा। बाद में रूस में उन्हें एक्स-रे कहा जाने लगा।
एक्स-रे दीवारों के माध्यम से भी घुसने में सक्षम हैं। इसलिए रोएंटजेन को एहसास हुआ कि उन्होंने चिकित्सा के क्षेत्र में सबसे बड़ी खोज की है। उसी समय से विज्ञान में अलग-अलग खंड बनने लगे, जैसे रेडियोलॉजी और रेडियोलॉजी।
किरणें कोमल ऊतकों में प्रवेश करने में सक्षम होती हैं, लेकिन विलंबित होती हैं, उनकी लंबाई एक कठोर सतह की बाधा से निर्धारित होती है। मुलायम ऊतकमानव शरीर में यह त्वचा है, और कठोर हड्डियाँ हैं। 1901 में, वैज्ञानिक को सम्मानित किया गया नोबेल पुरुस्कार.
हालांकि, विल्हेम कॉनराड रोएंटजेन की खोज से पहले भी, अन्य वैज्ञानिक भी इसी तरह के विषय में रुचि रखते थे। 1853 में, फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी एंटोनी-फिलीबर मेसन ने एक ग्लास ट्यूब में इलेक्ट्रोड के बीच एक उच्च-वोल्टेज निर्वहन का अध्ययन किया। कम दाब पर उसमें मौजूद गैस से लाल रंग की चमक निकलने लगी। ट्यूब से अतिरिक्त गैस को बाहर निकालने से चमक का क्षय अलग-अलग चमकदार परतों के एक जटिल अनुक्रम में हो गया, जिसका रंग गैस की मात्रा पर निर्भर करता था।
1878 में, विलियम क्रुक्स (अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी) ने सुझाव दिया कि ट्यूब की कांच की सतह पर किरणों के प्रभाव के कारण प्रतिदीप्ति होती है। लेकिन ये सभी अध्ययन कहीं भी प्रकाशित नहीं हुए थे, इसलिए रोएंटजेन को ऐसी खोजों के बारे में पता नहीं था। 1895 में एक वैज्ञानिक पत्रिका में उनकी खोजों के प्रकाशन के बाद, जहां वैज्ञानिक ने लिखा कि सभी शरीर इन किरणों के लिए पारदर्शी हैं, हालांकि बहुत अलग डिग्री के लिए, अन्य वैज्ञानिक इसी तरह के प्रयोगों में रुचि रखते हैं। उन्होंने रोएंटजेन के आविष्कार की पुष्टि की, और एक्स-रे का और विकास और सुधार शुरू हुआ।
1896 और 1897 में स्वयं विल्हेम रॉन्टगन ने एक्स-रे के विषय पर दो और वैज्ञानिक पत्र प्रकाशित किए, जिसके बाद उन्होंने अन्य गतिविधियों को शुरू किया। इस प्रकार, कई वैज्ञानिकों ने एक्स-रे का आविष्कार किया, लेकिन यह रोएंटजेन ही थे जिन्होंने इस विषय पर वैज्ञानिक पत्र प्रकाशित किए।
इमेजिंग सिद्धांत
इस विकिरण की विशेषताएं उनकी उपस्थिति की प्रकृति से निर्धारित होती हैं। विकिरण विद्युत चुम्बकीय तरंग के कारण होता है। इसके मुख्य गुणों में शामिल हैं:
- प्रतिबिंब। यदि तरंग सतह पर लंबवत रूप से टकराती है, तो वह परावर्तित नहीं होगी। कुछ स्थितियों में हीरे में परावर्तन का गुण होता है।
- ऊतक में प्रवेश करने की क्षमता। इसके अलावा, किरणें लकड़ी, कागज, और इसी तरह की सामग्री की अपारदर्शी सतहों से गुजर सकती हैं।
- अवशोषण। अवशोषण सामग्री के घनत्व पर निर्भर करता है: यह जितना सघन होता है, उतना ही अधिक एक्स-रे इसे अवशोषित करता है।
- कुछ पदार्थ प्रतिदीप्त होते हैं, अर्थात् वे चमकते हैं। जैसे ही विकिरण रुकता है, चमक भी गायब हो जाती है। यदि यह किरणों की क्रिया की समाप्ति के बाद भी जारी रहती है, तो इस प्रभाव को स्फुरदीप्ति कहते हैं।
- एक्स-रे दृश्य प्रकाश की तरह ही फोटोग्राफिक फिल्म को रोशन कर सकते हैं।
- यदि बीम हवा से होकर गुजरती है, तो वातावरण में आयनीकरण होता है। इस राज्य को विद्युत प्रवाहकीय कहा जाता है, और यह एक डोसीमीटर का उपयोग करके निर्धारित किया जाता है, जो विकिरण खुराक की दर निर्धारित करता है।
विकिरण - हानि और लाभ
जब खोज की गई थी, भौतिक विज्ञानी रोएंटजेन कल्पना भी नहीं कर सकते थे कि उनका आविष्कार कितना खतरनाक था। पुराने दिनों में, विकिरण उत्पन्न करने वाले सभी उपकरण परिपूर्ण नहीं थे, और परिणामस्वरूप, उत्सर्जित किरणों की बड़ी खुराक प्राप्त की जाती थी। लोग ऐसे विकिरण के खतरों को नहीं समझ पाए। हालांकि कुछ वैज्ञानिकों ने तब भी एक्स-रे के खतरों के बारे में संस्करण सामने रखे थे।
ऊतकों में प्रवेश करने वाले एक्स-रे का उन पर जैविक प्रभाव पड़ता है। विकिरण खुराक की माप की इकाई प्रति घंटे roentgen है। मुख्य प्रभाव उन आयनकारी परमाणुओं पर होता है जो ऊतकों के अंदर होते हैं। ये किरणें सीधे जीवित कोशिका की डीएनए संरचना पर कार्य करती हैं। अनियंत्रित विकिरण के परिणामों में शामिल हैं:
- कोशिका उत्परिवर्तन;
- ट्यूमर की उपस्थिति;
- विकिरण जलता है;
- विकिरण बीमारी।
एक्स-रे परीक्षाओं के लिए मतभेद:
- मरीजों की हालत नाजुक बनी हुई है.
- भ्रूण पर नकारात्मक प्रभाव के कारण गर्भावस्था की अवधि।
- रक्तस्राव या खुले न्यूमोथोरैक्स वाले रोगी।
एक्स-रे कैसे काम करता है और इसका उपयोग कहाँ किया जाता है
- चिकित्सा में। शरीर के भीतर कुछ विकारों की पहचान करने के लिए जीवित ऊतकों को पारभासी करने के लिए एक्स-रे डायग्नोस्टिक्स का उपयोग किया जाता है। ट्यूमर के गठन को खत्म करने के लिए एक्स-रे थेरेपी की जाती है।
- विज्ञान में। पदार्थों की संरचना और एक्स-रे की प्रकृति का पता चलता है। इन मुद्दों को रसायन विज्ञान, जैव रसायन, क्रिस्टलोग्राफी जैसे विज्ञानों द्वारा निपटाया जाता है।
- उद्योग में। धातु उत्पादों में उल्लंघन का पता लगाने के लिए।
- जनता की सुरक्षा के लिए। सामान को स्कैन करने के लिए हवाई अड्डों और अन्य सार्वजनिक स्थानों पर एक्स-रे बीम लगाए जाते हैं।
एक्स-रे विकिरण का चिकित्सा उपयोग। निम्नलिखित उद्देश्यों के लिए एक्स-रे का व्यापक रूप से दवा और दंत चिकित्सा में उपयोग किया जाता है:
- रोगों के निदान के लिए।
- चयापचय प्रक्रियाओं की निगरानी के लिए।
- कई बीमारियों के इलाज के लिए।
चिकित्सा प्रयोजनों के लिए एक्स-रे का उपयोग
हड्डी के फ्रैक्चर का पता लगाने के अलावा, एक्स-रे का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है औषधीय प्रयोजनों. निम्नलिखित लक्ष्यों को प्राप्त करने के लिए एक्स-रे का विशेष अनुप्रयोग है:
- कैंसर कोशिकाओं को नष्ट करने के लिए।
- ट्यूमर के आकार को कम करने के लिए।
- दर्द कम करने के लिए।
उदाहरण के लिए, एंडोक्रिनोलॉजिकल रोगों में प्रयुक्त रेडियोधर्मी आयोडीन, कैंसर में सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है। थाइरॉयड ग्रंथि, इस प्रकार कई लोगों को इससे छुटकारा पाने में मदद मिलती है भयानक रोग. वर्तमान में, एक्स-रे जटिल रोगों के निदान के लिए कंप्यूटर से जुड़े हुए हैं, जिसके परिणामस्वरूप नवीनतम शोध विधियों का उदय हुआ है, जैसे कि सीटी स्कैनऔर कंप्यूटेड अक्षीय टोमोग्राफी।
इस तरह के स्कैन से डॉक्टरों को रंगीन छवियां मिलती हैं जो किसी व्यक्ति के आंतरिक अंगों को दिखाती हैं। काम की पहचान करने के लिए आंतरिक अंगविकिरण की एक छोटी खुराक पर्याप्त है। भी विस्तृत आवेदनफिजियोथैरेपी में भी एक्स-रे मिले।
एक्स-रे के मूल गुण
- भेदन क्षमता। सभी निकाय एक्स-रे के लिए पारदर्शी हैं, और पारदर्शिता की डिग्री शरीर की मोटाई पर निर्भर करती है। यह इस संपत्ति के लिए धन्यवाद है कि अंगों के कामकाज, फ्रैक्चर की उपस्थिति का पता लगाने के लिए बीम का उपयोग दवा में किया जाने लगा और विदेशी संस्थाएंजीव में।
- वे कुछ वस्तुओं की चमक पैदा करने में सक्षम हैं। उदाहरण के लिए, यदि बेरियम और प्लेटिनम को कार्डबोर्ड पर लगाया जाता है, तो, बीम स्कैनिंग से गुजरने के बाद, यह हरे-पीले रंग में चमकेगा। यदि आप एक्स-रे ट्यूब और स्क्रीन के बीच अपना हाथ रखते हैं, तो प्रकाश ऊतक की तुलना में हड्डी में अधिक प्रवेश करेगा, इसलिए हड्डी के ऊतकों को स्क्रीन पर सबसे अधिक उज्ज्वल रूप से हाइलाइट किया जाएगा, और मांसपेशी ऊतक कम उज्ज्वल होगा .
- फिल्म पर कार्रवाई। एक्स-रे, प्रकाश की तरह, फिल्म को काला कर सकते हैं, जिससे एक्स-रे द्वारा वस्तुओं की जांच करने पर प्राप्त होने वाले छाया पक्ष की तस्वीर लेना संभव हो जाता है।
- एक्स-रे गैसों को आयनित कर सकते हैं। इससे न केवल किरणों का पता लगाना संभव हो जाता है, बल्कि गैस में आयनीकरण धारा को मापकर उनकी तीव्रता को भी प्रकट करना संभव हो जाता है।
- जीवों के शरीर पर उनका जैव रासायनिक प्रभाव पड़ता है। इस संपत्ति के लिए धन्यवाद, एक्स-रे ने दवा में अपना व्यापक आवेदन पाया है: वे दोनों का इलाज कर सकते हैं चर्म रोगऔर आंतरिक अंगों के रोग। इस मामले में, विकिरण की वांछित खुराक और किरणों की अवधि का चयन किया जाता है। इस तरह के उपचार का लंबे समय तक और अत्यधिक उपयोग शरीर के लिए बहुत हानिकारक और हानिकारक है।
एक्स-रे के उपयोग का परिणाम कई मानव जीवन की बचत थी। एक्स-रे न केवल समय पर ढंग से रोग का निदान करने में मदद करता है, उपचार विधियों का उपयोग कर रेडियोथेरेपीहाइपरथायरायडिज्म से शुरू होने और समाप्त होने वाले विभिन्न रोगों के रोगियों को राहत देता है घातक ट्यूमरअस्थि ऊतक।
एक्स-रे विकिरण विद्युत चुम्बकीय तरंगों द्वारा दर्शाया जाता है। एक्स-रे विकिरण की तरंग दैर्ध्य एक सौ से 10-3 एनएम तक हो सकती है। विद्युत चुम्बकीय तरंगों के साथ एक विशेष पैमाने के अनुसार, एक्स-रे गामा विकिरण और यूवी के बीच स्थित होते हैं। उन्नीसवीं शताब्दी के अंत में एक्स-रे दिखाई दिया, नोबेल पुरस्कार विजेता के. रोएंटजेन के लिए धन्यवाद।
संक्षिप्त जानकारी
एक्स-रे की प्रकृति को 1895 में पहचाना गया था। इतिहास के अनुसार, एक्स-रे के गुणों की खोज भौतिक विज्ञानी वी. के. रोएंटजेन के अंतर्गत आती है। ऐसी खोज इतिहास में एक ऐसी खोज थी, जिसने मनुष्य को चिकित्सा में एक्स-रे का उपयोग करने का अवसर दिया। इसका मानव शरीर पर एक निश्चित प्रभाव पड़ता है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इस तरह की खोज ने सभी दवाओं के भविष्य के विकास में एक अमूल्य योगदान दिया।
इस तरह के विकिरण में समान विद्युत चुम्बकीय तरंगें होती हैं, जिनकी लंबाई एक सौ से 10-3 एनएम तक होती है। शॉर्टवेव विकिरण लॉन्गवेव विकिरण के साथ ओवरलैप होता है, और इसके विपरीत।
ध्यान केंद्रित करने के लिए, इसके लिए बहुपरत दर्पणों का उपयोग किया जाता है, जो 40% तक विकिरण को प्रतिबिंबित करने में सक्षम होते हैं। सबसे अधिक बार, मानव शरीर पर विकिरण एक कठोर प्रभाव पैदा करता है। हालाँकि, अवतल दर्पण होते हैं, वे ऑप्टिकल वाले के समान होते हैं, लेकिन उनके पास डिश का एक बाहरी हिस्सा होता है, जो एक्स-रे को दर्शाता है, जिसका एक नरम प्रभाव होता है। ध्यान एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है जो शरीर पर कठोर प्रभावों को रोकने में मदद करेगा।
एक्स-रे संबंधित ट्यूबों में प्राप्त होते हैं। एक ट्यूब एक विशेष ग्लास फ्लास्क है जिसमें एक उच्च वैक्यूम होता है। ट्यूब इलेक्ट्रोड से सुसज्जित है, अर्थात् K (कैथोड) और A (एनोड), उनसे उच्च वोल्टेज जुड़ा हुआ है। कैथोड इलेक्ट्रॉनों का एक स्रोत है, एनोड एक झुकी हुई सतह वाली धातु की छड़ है। ऐसी संरचना में एक सामग्री होती है जिसके गुण गर्मी-संचालन होते हैं। ये इलेक्ट्रॉन बमबारी के समय बनते हैं। बेवेल्ड एंड टंगस्टन मेटल प्लेट से लैस है।
एक्स-रे विकिरण के विकिरण के अपने स्रोत होते हैं, जो प्राकृतिक (रेडियोधर्मी समस्थानिक), साथ ही कृत्रिम (ट्यूब) हो सकते हैं। ट्यूब में एक वैक्यूम और दो इलेक्ट्रोड होते हैं। कैथोड द्वारा इलेक्ट्रॉनों को गर्म किया जाता है, क्षेत्र के कारण काफी सभ्य गति प्राप्त करता है। इन इलेक्ट्रॉनों के उपयोग के लिए धन्यवाद, एक्स-रे विकिरण निर्वात में पदार्थ के साथ संपर्क करता है। नतीजतन, इस तरह के विकिरण के 2 मुख्य प्रकार हैं।
एक्स-रे के प्रकार:
- विशेषता;
- ब्रेक।
सभी इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा का लगभग एक प्रतिशत किरणों में परिवर्तित हो जाता है। शेष ऊर्जा ऊष्मा के प्रवाह के रूप में निकलती है। यह इस उद्देश्य के लिए है कि आग रोक सामग्री का उपयोग करके एनोड की कामकाजी सतह बनाई जाती है।
विशेषता विकिरण
जब एनोड परमाणु कैथोड इलेक्ट्रॉनों के संपर्क में आते हैं, तो ब्रेम्सस्ट्रालंग के साथ, एक्स-रे बनते हैं, जिसकी सीमा में अलग-अलग रेखाएँ होती हैं। इस तरह के विकिरण, अर्थात् विशेषता एक्स-रे विकिरण, की एक विशेष उत्पत्ति होती है।
सरल शब्दों में, कैथोड इलेक्ट्रॉन परमाणु में गुजरते हैं। खाली स्थान उन इलेक्ट्रॉनों से भरा होता है जो ऊपरी कोश में थे, इसलिए आप उत्सर्जन की गणना कर सकते हैं। इसमें आवृत्तियों का एक सेट होता है, जिसे विशेषता एक्स-रे विकिरण कहा जाता है।
मोसले का नियम एक विशिष्ट कानून है जो रासायनिक तत्वों की संख्या के साथ विशेषता के अध्ययन की वर्णक्रमीय रेखाओं की आवृत्ति को संयोजित करने में सक्षम है। कानून की खोज 1913 में जी. मोसले की बदौलत हुई। इस तरह की खोज इस बात का स्पष्ट प्रमाण है कि आवर्त सारणी के सभी तत्व सही ढंग से स्थित हैं, जिन्होंने भौतिक अर्थ की व्युत्पत्ति में योगदान दिया।
मोसले के नियम में कहा गया है कि विशिष्ट श्रेणी ऑप्टिकल स्पेक्ट्रम में निहित आवधिक पैटर्न का पता लगाने में असमर्थ है। सरल शब्दों में, मोसले एक रासायनिक तत्व की संख्या निर्धारित करने में मदद करता है, जो कि विशेषता विकिरण सीमा का उपयोग करते समय तालिका में तत्वों की व्यवस्था में एक महत्वपूर्ण भूमिका थी।
ब्रेम्सस्ट्रॉलंग
जब एक इलेक्ट्रॉन एक निश्चित माध्यम में गति करता है, तो वह अपनी गति खो देता है। एक नकारात्मक त्वरण है। एनोड में इलेक्ट्रॉनों के मंदी के दौरान उत्पन्न विकिरण को ब्रेम्सस्ट्रालंग कहा जाता है। इसके गुण विशेष कारकों के आधार पर निर्धारित होते हैं, अर्थात्:
- विकिरण कुछ क्वांटा में होता है, उनकी ऊर्जा सूत्र की आवृत्ति से संबंधित होती है;
- एनोड तक पहुँचने वाले इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा किसके बराबर होती है;
- ऊर्जा को पदार्थ में स्थानांतरित किया जा सकता है, इसे गर्म करें।
कमजोर करने का नियम
कोई पदार्थ किसी पदार्थ के संपर्क में दो तरह से आ सकता है:
- फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव - एक फोटॉन का अवशोषण;
- बिखरना
बिखराव इस प्रकार है:
- लोचदार या सुसंगत। इस तरह का प्रकीर्णन तब होता है जब परमाणु के आयनीकरण की प्रक्रिया को पूरा करने के लिए फोटॉन में पर्याप्त ऊर्जा नहीं होती है। सुसंगत प्रकीर्णन में गति के विभिन्न तरीकों का उपयोग शामिल है, लेकिन ऊर्जा अपरिवर्तित रहती है। इसलिए इस प्रकार के प्रकीर्णन को सुसंगत कहा जाता है।
- कॉम्पटन या असंगत प्रकीर्णन। इस प्रकार का प्रकीर्णन संभव है यदि फोटॉन में आंतरिक आयनीकरण ऊर्जा स्तर की तुलना में बहुत अधिक ऊर्जा हो। ऐसे प्रकीर्णन से गति की दिशा बदल जाती है और ऊर्जा कम हो जाती है।
एक्स-रे क्षीणन के नियम के बारे में कुछ शब्द कहना आवश्यक है। जब ऐसा होता है, तो फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव और एक्स-रे का प्रकीर्णन, जो विकिरण की किरण को कमजोर करता है। इस प्रकार, एक कमजोर था। क्षीणन के नियम की खोज का एक घातीय चरित्र है। विशेष परमाणुओं द्वारा विकिरण के क्षीणन में योगात्मकता के गुण होते हैं। उदाहरण के लिए, यदि आप अलग-अलग घटकों के लिए द्रव्यमान क्षीणन कारक का उपयोग करते हैं, तो आप अधिक जटिल तत्वों के लिए द्रव्यमान क्षीणन पा सकते हैं। इस मामले में, आपको उपयुक्त सूत्र का उपयोग करने की आवश्यकता होगी।
सूत्र का उपयोग आपको रैखिक क्षीणन गुणांक की विशेषताओं का पता लगाने की अनुमति देगा, जो कि फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव और बिखरने की सलाह देते हुए 3 शब्दों के योग के बराबर है। क्षीणन गुणांक का मान विकिरण सीमा पर निर्भर करता है। जिस दर पर क्षीणन कारक की गणना की जाती है वह द्रव्यमान क्षीणन कारक के प्रभाव पर निर्भर करता है, जो तत्व के घनत्व के लिए एक रैखिक कारक के बराबर होता है। जटिल पदार्थों के गुणांक को निर्धारित करने के लिए, आपको एक रासायनिक सूत्र की आवश्यकता होती है।
मोनोक्रोमैटिक विकिरण
मोनोक्रोमैटिक विकिरण एक क्रिस्टल जाली पर पड़ता है, विवर्तित होता है, फिर प्रसार और प्रकीर्णन होता है। ऐसी किरणें हस्तक्षेप कर सकती हैं। एक तरंग दैर्ध्य के साथ मोनोक्रोमैटिक एक्स-रे विकिरण ग्रेफाइट द्वारा फैलता है। इस विद्युत चुम्बकीय विकिरण की एक आवृत्ति होती है।
इसे निम्नलिखित तरीकों से प्राप्त किया जा सकता है:
- डिफ़्रैक्शन ग्रेटिंग;
- लेजर;
- प्रिज्मीय प्रणाली;
- विभिन्न प्रकाश स्रोत;
- गैस डिस्चार्ज लैंप।
अल्फा विकिरण की विशेषताएं
अल्फा विकिरण एक विशिष्ट धारा है जिसमें धनात्मक आवेशित कण होते हैं, उनकी गति की गति 20 हजार किमी / सेकंड होती है। बड़ी क्रम संख्या वाले नाभिक के क्षय के बाद अल्फा किरणें उत्पन्न होती हैं। प्रवाह में 2-11 MeV की ऊर्जा होती है। जहां तक अल्फा कणों के पलायन का सवाल है, सब कुछ पदार्थ की प्रकृति और उसकी गति पर निर्भर करता है।
यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि अल्फा कण बड़े पैमाने पर ऊर्जावान होते हैं, और आयनीकरण का कारण बनते हैं।
अल्फा कणों का परिणामी प्रवाह (एक्स-रे का प्रवाह नहीं) है नकारात्मक प्रभावमानव शरीर पर। कागज का एक टुकड़ा अल्फा कणों को रोक सकता है ताकि वे मानव त्वचा में प्रवेश न कर सकें।
अल्फा विकिरण मानव शरीर के लिए तब तक खतरा पैदा नहीं करता जब तक कि अल्फा कणों के विकिरण में शामिल रेडियोधर्मी पदार्थ घाव के माध्यम से शरीर में प्रवेश नहीं करते। यदि अल्फा विकिरण वायु, भोजन के साथ मानव शरीर में प्रवेश करता है, गंभीर खतरास्वास्थ्य।
रिसीवर की किस्में
दवा में उपलब्ध एक्स-रे रिसीवर कई प्रकार के होते हैं:
- डोसिमेट्रिक काउंटर;
- फिल्म;
- प्रकाश संवेदनशील प्लेट;
- फ्लोरोसेंट स्क्रीन;
- इलेक्ट्रॉन-ऑप्टिकल कनवर्टर।
इनमें से प्रत्येक रिसीवर का मानव शरीर पर एक अलग प्रभाव पड़ता है, क्योंकि एक अलग रेंज काम करती है। इन रिसीवरों के आधार पर, एक्स-रे परीक्षा के निम्नलिखित तरीके विकसित किए गए हैं:
- फ्लोरोस्कोपी;
- रेडियोग्राफी;
- विद्युत रेडियोग्राफी;
- रेडियोग्राफी डिजिटल;
- एक्स-रे टेलीविजन फ्लोरोस्कोपी।
मानव शरीर पर प्रभाव
चिकित्सा में एक्स-रे के अत्यधिक लाभों के बावजूद, यह पाया गया है कि शरीर पर उनका प्रभाव काफी गंभीर होता है। इसलिए, चिकित्सा में विशेष सुरक्षात्मक उपकरणों का उपयोग करना महत्वपूर्ण है।
एक्स-रे के बाद मानव शरीर:
- विकिरण त्वचा में परिवर्तन, जलन पैदा कर सकता है जो ठीक होने में बहुत लंबा समय लेता है;
- एक्स-रे के गुणों को देखते हुए, अध्ययन से होने वाले नुकसान, साथ ही साथ अवरक्त, पराबैंगनी, दीर्घकालिक प्रकृति के हो सकते हैं। उदाहरण के लिए: उम्र बढ़ने की दर बढ़ जाती है, रक्त की संरचना बदल जाती है, ल्यूकेमिया विकसित होने का खतरा होता है;
- विशेष एक्स-रे सुरक्षा इस तरह के नुकसान से बचने में मदद करेगी, इसलिए आपको सीसा परिरक्षण, साथ ही प्रक्रिया के रिमोट कंट्रोल की आवश्यकता होगी;
- परिणाम इस बात पर निर्भर करते हैं कि कौन सा अंग विकिरण के संपर्क में है, साथ ही खुराक भी। उदाहरण के लिए, बांझपन प्रकट हो सकता है;
- व्यवस्थित जोखिम आनुवंशिक उत्परिवर्तन का कारण बनता है।
कई प्रयोगों, अध्ययनों के लिए धन्यवाद, विशेषज्ञ उचित सुरक्षा तैयार करने में सक्षम थे, साथ ही विकिरण खुराक के लिए एक अंतरराष्ट्रीय मानक विकसित करने में सक्षम थे।
मौजूद निम्नलिखित तरीकेसुरक्षा:
- एक विशेष उपकरण जो कर्मियों को बचा सकता है;
- सामूहिक सुरक्षा, अर्थात्: मोबाइल, स्थिर;
- रोगियों के लिए धन;
- प्रत्यक्ष एक्स-रे से पदार्थ।
सभी आवश्यक उपायों का पालन करके आप अपने स्वास्थ्य की रक्षा स्वयं कर सकते हैं।
विभिन्न विकिरणों की विशेषताएं
विकिरण कई प्रकार के होते हैं, जिनमें से प्रत्येक की क्रिया की एक निश्चित सीमा होती है, अर्थात्:
- पराबैंगनी;
- अवरक्त;
- एक्स-रे।
यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि अवरक्त विकिरण 3 1011 - 3.75 1014 हर्ट्ज की सीमा में संचालित होता है। स्रोत एक गर्म शरीर है। उदाहरण के लिए, अवरक्त विकिरण रेडिएटर, स्टोव, हीटर और लैंप में पाया जाता है। यही कारण है कि अक्सर अवरक्त तरंगों को थर्मल कहा जाता है।
पराबैंगनी विकिरण एक निश्चित सीमा में संचालित होता है, अर्थात् 8 1014 से 3 1016 हर्ट्ज। पराबैंगनी विकिरण में बहुत अधिक रासायनिक गतिविधि होती है। वे दृश्य छवियों का कारण बन सकते हैं, क्योंकि वे अदृश्य हैं।
एक्स-रे विकिरण के लिए, इसकी सीमा 3 1016 से 3 1020 हर्ट्ज तक है। इन किरणों के नकारात्मक प्रभावों से खुद को बचाना बहुत जरूरी है, क्योंकि इसके परिणाम दुखद हो सकते हैं!
एक्स-रे विकिरण
अदृश्य विकिरण, अलग-अलग डिग्री तक, सभी पदार्थों को भेदने में सक्षम। यह लगभग 10-8 सेमी की तरंग दैर्ध्य के साथ विद्युत चुम्बकीय विकिरण है। दृश्य प्रकाश की तरह, एक्स-रे फोटोग्राफिक फिल्म को काला कर देते हैं। चिकित्सा, उद्योग और वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए इस संपत्ति का बहुत महत्व है। अध्ययनाधीन वस्तु से गुजरते हुए और फिर फिल्म पर पड़ने से, एक्स-रे विकिरण उस पर इसकी आंतरिक संरचना को दर्शाता है। चूंकि एक्स-रे विकिरण की मर्मज्ञ शक्ति विभिन्न सामग्रियों के लिए अलग-अलग होती है, इसलिए वस्तु के कुछ हिस्से जो इसके लिए कम पारदर्शी होते हैं, फोटोग्राफ में उन क्षेत्रों की तुलना में उज्जवल क्षेत्र देते हैं जिनके माध्यम से विकिरण अच्छी तरह से प्रवेश करता है। इसलिए, हड्डी का ऊतकत्वचा और आंतरिक अंगों को बनाने वाले ऊतकों की तुलना में एक्स-रे के लिए कम पारदर्शी। इसलिए, रेडियोग्राफ़ पर, हड्डियों को हल्के क्षेत्रों के रूप में इंगित किया जाएगा और फ्रैक्चर साइट, जो विकिरण के लिए अधिक पारदर्शी है, का पता आसानी से लगाया जा सकता है। एक्स-रे इमेजिंग का उपयोग दंत चिकित्सा में दांतों की जड़ों में क्षरण और फोड़े का पता लगाने के लिए किया जाता है, साथ ही उद्योग में कास्टिंग, प्लास्टिक और घिसने में दरार का पता लगाने के लिए भी किया जाता है। एक्स-रे का उपयोग रसायन विज्ञान में यौगिकों का विश्लेषण करने के लिए और भौतिकी में क्रिस्टल की संरचना का अध्ययन करने के लिए किया जाता है। एक रासायनिक यौगिक से गुजरने वाला एक्स-रे बीम एक विशिष्ट माध्यमिक विकिरण का कारण बनता है, जिसका स्पेक्ट्रोस्कोपिक विश्लेषण रसायनज्ञ को यौगिक की संरचना निर्धारित करने की अनुमति देता है। क्रिस्टलीय पदार्थ पर गिरने पर, एक एक्स-रे किरण क्रिस्टल के परमाणुओं द्वारा बिखरी हुई होती है, जो एक फोटोग्राफिक प्लेट पर धब्बे और धारियों का एक स्पष्ट, नियमित पैटर्न देती है, जिससे क्रिस्टल की आंतरिक संरचना को स्थापित करना संभव हो जाता है। कैंसर के उपचार में एक्स-रे का उपयोग इस तथ्य पर आधारित है कि यह मारता है कैंसर की कोशिकाएं. हालांकि, यह सामान्य कोशिकाओं पर अवांछनीय प्रभाव भी डाल सकता है। इसलिए, एक्स-रे के इस प्रयोग में अत्यधिक सावधानी बरतनी चाहिए। एक्स-रे विकिरण की खोज जर्मन भौतिक विज्ञानी डब्ल्यू रोएंटजेन (1845-1923) ने की थी। इस विकिरण से जुड़े कुछ अन्य भौतिक शब्दों में उनका नाम अमर है: आयनकारी विकिरण की खुराक की अंतर्राष्ट्रीय इकाई को रेंटजेन कहा जाता है; एक्स-रे मशीन से ली गई तस्वीर को रेडियोग्राफ़ कहा जाता है; रेडियोलॉजिकल चिकित्सा का वह क्षेत्र जो रोगों के निदान और उपचार के लिए एक्स-रे का उपयोग करता है, रेडियोलॉजी कहलाता है। रोएंटजेन ने 1895 में वुर्जबर्ग विश्वविद्यालय में भौतिकी के प्रोफेसर के रूप में विकिरण की खोज की। कैथोड किरणों (निर्वहन ट्यूबों में इलेक्ट्रॉन प्रवाह) के साथ प्रयोग करते हुए, उन्होंने देखा कि वैक्यूम ट्यूब के पास स्थित एक स्क्रीन, क्रिस्टलीय बेरियम साइनोप्लाटिनाइट से ढकी हुई है, चमकदार चमकती है, हालांकि ट्यूब स्वयं काले कार्डबोर्ड से ढकी हुई है। रोएंटजेन ने आगे स्थापित किया कि अज्ञात किरणों की भेदन शक्ति, जिसे उन्होंने एक्स-रे कहा, अवशोषित सामग्री की संरचना पर निर्भर करती है। उन्होंने कैथोड रे डिस्चार्ज ट्यूब और बेरियम साइनोप्लाटिनाइट के साथ लेपित एक स्क्रीन के बीच रखकर अपने हाथ की हड्डियों को भी चित्रित किया। रोएंटजेन की खोज के बाद अन्य शोधकर्ताओं द्वारा प्रयोग किए गए जिन्होंने इस विकिरण के उपयोग के लिए कई नए गुणों और संभावनाओं की खोज की। एम. लाउ, डब्ल्यू. फ्रेडरिक और पी. निपिंग द्वारा एक महान योगदान दिया गया था, जिन्होंने 1912 में एक्स-रे के विवर्तन का प्रदर्शन किया जब यह एक क्रिस्टल से होकर गुजरता है; डब्ल्यू कूलिज, जिन्होंने 1913 में एक गर्म कैथोड के साथ एक उच्च-वैक्यूम एक्स-रे ट्यूब का आविष्कार किया था; जी. मोसले, जिन्होंने 1913 में विकिरण की तरंग दैर्ध्य और एक तत्व की परमाणु संख्या के बीच संबंध स्थापित किया; जी. और एल. ब्रैगी, जिन्हें एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण के मूल सिद्धांतों को विकसित करने के लिए 1915 में नोबेल पुरस्कार मिला था।
एक्स-रे विकिरण प्राप्त करना
एक्स-रे विकिरण तब होता है जब उच्च गति पर चलने वाले इलेक्ट्रॉन पदार्थ के साथ परस्पर क्रिया करते हैं। जब इलेक्ट्रॉन किसी पदार्थ के परमाणुओं से टकराते हैं, तो वे अपनी गतिज ऊर्जा जल्दी खो देते हैं। इस मामले में, इसका अधिकांश भाग गर्मी में परिवर्तित हो जाता है, और एक छोटा अंश, आमतौर पर 1% से कम, एक्स-रे ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है। यह ऊर्जा क्वांटा के रूप में निकलती है - फोटॉन नामक कण जिनमें ऊर्जा होती है लेकिन शून्य विश्राम द्रव्यमान होता है। एक्स-रे फोटॉन उनकी ऊर्जा में भिन्न होते हैं, जो उनकी तरंग दैर्ध्य के व्युत्क्रमानुपाती होते हैं। एक्स-रे प्राप्त करने की पारंपरिक विधि के साथ, तरंग दैर्ध्य की एक विस्तृत श्रृंखला प्राप्त की जाती है, जिसे एक्स-रे स्पेक्ट्रम कहा जाता है। स्पेक्ट्रम में स्पष्ट घटक होते हैं, जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है। 1. एक विस्तृत "सातत्य" को एक सतत स्पेक्ट्रम या सफेद विकिरण कहा जाता है। इस पर आरोपित तेज चोटियों को विशिष्ट एक्स-रे उत्सर्जन रेखाएं कहा जाता है। यद्यपि संपूर्ण स्पेक्ट्रम पदार्थ के साथ इलेक्ट्रॉनों के टकराव का परिणाम है, इसके विस्तृत भाग और रेखाओं के प्रकट होने की क्रियाविधि भिन्न है। पदार्थ से बना है एक बड़ी संख्या मेंपरमाणु, जिनमें से प्रत्येक में इलेक्ट्रॉन के गोले से घिरा एक नाभिक होता है, और किसी दिए गए तत्व के परमाणु के खोल में प्रत्येक इलेक्ट्रॉन एक निश्चित असतत ऊर्जा स्तर पर होता है। आमतौर पर इन कोशों, या ऊर्जा स्तरों को, K, L, M, आदि प्रतीकों द्वारा दर्शाया जाता है, जो नाभिक के निकटतम कोश से शुरू होते हैं। जब पर्याप्त रूप से उच्च ऊर्जा वाला एक घटना इलेक्ट्रॉन परमाणु से बंधे इलेक्ट्रॉनों में से एक से टकराता है, तो वह उस इलेक्ट्रॉन को उसके खोल से बाहर निकाल देता है। खाली स्थान कोश से एक अन्य इलेक्ट्रॉन द्वारा कब्जा कर लिया जाता है, जो एक उच्च ऊर्जा से मेल खाती है। यह बाद वाला एक्स-रे फोटॉन उत्सर्जित करके अतिरिक्त ऊर्जा देता है। चूंकि शेल इलेक्ट्रॉनों में असतत ऊर्जा मान होते हैं, परिणामी एक्स-रे फोटॉन में एक असतत स्पेक्ट्रम भी होता है। यह कुछ तरंग दैर्ध्य के लिए तेज चोटियों से मेल खाती है, जिनमें से विशिष्ट मूल्य लक्ष्य तत्व पर निर्भर करते हैं। विशेषता रेखाएँ K-, L- और M-श्रृंखला बनाती हैं, जिसके आधार पर इलेक्ट्रॉन को किस शेल (K, L या M) से हटाया गया था। एक्स-रे की तरंग दैर्ध्य और परमाणु संख्या के बीच के संबंध को मोसले का नियम कहा जाता है (चित्र 2)।
यदि एक इलेक्ट्रॉन अपेक्षाकृत भारी नाभिक से टकराता है, तो यह धीमा हो जाता है, और इसकी गतिज ऊर्जा लगभग उसी ऊर्जा के एक्स-रे फोटॉन के रूप में निकलती है। यदि वह नाभिक के ऊपर से उड़ता है, तो वह अपनी ऊर्जा का केवल एक हिस्सा खो देगा, और बाकी को उसके रास्ते में आने वाले अन्य परमाणुओं में स्थानांतरित कर दिया जाएगा। ऊर्जा हानि के प्रत्येक कार्य से कुछ ऊर्जा के साथ एक फोटॉन का उत्सर्जन होता है। एक निरंतर एक्स-रे स्पेक्ट्रम दिखाई देता है, जिसकी ऊपरी सीमा सबसे तेज इलेक्ट्रॉन की ऊर्जा से मेल खाती है। यह एक सतत स्पेक्ट्रम के निर्माण के लिए तंत्र है, और अधिकतम ऊर्जा (या न्यूनतम तरंग दैर्ध्य) जो निरंतर स्पेक्ट्रम की सीमा को ठीक करती है, त्वरित वोल्टेज के समानुपाती होती है, जो घटना इलेक्ट्रॉनों की गति निर्धारित करती है। वर्णक्रमीय रेखाएँ बमबारी वाले लक्ष्य की सामग्री की विशेषता होती हैं, जबकि निरंतर स्पेक्ट्रम इलेक्ट्रॉन बीम की ऊर्जा से निर्धारित होता है और व्यावहारिक रूप से लक्ष्य सामग्री पर निर्भर नहीं करता है। एक्स-रे न केवल इलेक्ट्रॉन बमबारी द्वारा प्राप्त किया जा सकता है, बल्कि किसी अन्य स्रोत से एक्स-रे के साथ लक्ष्य को विकिरणित करके भी प्राप्त किया जा सकता है। इस मामले में, हालांकि, घटना बीम की अधिकांश ऊर्जा विशेषता एक्स-रे स्पेक्ट्रम में जाती है, और इसका एक बहुत छोटा अंश निरंतर स्पेक्ट्रम में आता है। जाहिर है, आपतित एक्स-रे बीम में ऐसे फोटॉन होने चाहिए जिनकी ऊर्जा बमबारी वाले तत्व की विशिष्ट रेखाओं को उत्तेजित करने के लिए पर्याप्त हो। प्रति विशिष्ट स्पेक्ट्रम में ऊर्जा का उच्च प्रतिशत वैज्ञानिक अनुसंधान के लिए एक्स-रे उत्तेजना की इस पद्धति को सुविधाजनक बनाता है।
एक्स-रे ट्यूब।पदार्थ के साथ इलेक्ट्रॉनों की बातचीत के कारण एक्स-रे विकिरण प्राप्त करने के लिए, इलेक्ट्रॉनों का एक स्रोत होना आवश्यक है, उन्हें उच्च गति तक तेज करने के साधन, और एक लक्ष्य जो इलेक्ट्रॉन बमबारी को झेलने और एक्स-रे विकिरण का उत्पादन करने में सक्षम हो आवश्यक तीव्रता। जिस उपकरण में यह सब होता है उसे एक्स-रे ट्यूब कहते हैं। शुरुआती खोजकर्ताओं ने "डीप वैक्यूम" ट्यूब का इस्तेमाल किया, जैसे कि आज की डिस्चार्ज ट्यूब। उनमें शून्यता बहुत अधिक नहीं थी। डिस्चार्ज ट्यूब में थोड़ी मात्रा में गैस होती है, और जब ट्यूब के इलेक्ट्रोड पर एक बड़ा संभावित अंतर लागू होता है, तो गैस परमाणु सकारात्मक और नकारात्मक आयनों में बदल जाते हैं। सकारात्मक लोग नकारात्मक इलेक्ट्रोड (कैथोड) की ओर बढ़ते हैं और उस पर गिरते हुए, इलेक्ट्रॉनों को इससे बाहर निकालते हैं, और वे बदले में, सकारात्मक इलेक्ट्रोड (एनोड) की ओर बढ़ते हैं और उस पर बमबारी करते हुए, एक्स-रे फोटॉन की एक धारा बनाते हैं। . कूलिज (चित्र 3) द्वारा विकसित आधुनिक एक्स-रे ट्यूब में, इलेक्ट्रॉनों का स्रोत एक टंगस्टन कैथोड है जिसे गर्म किया जाता है उच्च तापमान. एनोड (या एंटीकैथोड) और कैथोड के बीच उच्च संभावित अंतर से इलेक्ट्रॉनों को उच्च गति के लिए त्वरित किया जाता है। चूंकि इलेक्ट्रॉनों को परमाणुओं से टकराए बिना एनोड तक पहुंचना चाहिए, एक बहुत ही उच्च वैक्यूम की आवश्यकता होती है, जिसके लिए ट्यूब को अच्छी तरह से खाली किया जाना चाहिए। यह शेष गैस परमाणुओं और संबंधित पक्ष धाराओं के आयनीकरण की संभावना को भी कम करता है।
कैथोड के चारों ओर एक विशेष आकार के इलेक्ट्रोड द्वारा इलेक्ट्रॉनों को एनोड पर केंद्रित किया जाता है। इस इलेक्ट्रोड को फोकसिंग इलेक्ट्रोड कहा जाता है और कैथोड के साथ मिलकर ट्यूब की "इलेक्ट्रॉनिक सर्चलाइट" बनाता है। इलेक्ट्रॉन बमबारी के अधीन एनोड एक दुर्दम्य सामग्री से बना होना चाहिए, क्योंकि बमबारी करने वाले इलेक्ट्रॉनों की अधिकांश गतिज ऊर्जा गर्मी में परिवर्तित हो जाती है। इसके अलावा, यह वांछनीय है कि एनोड उच्च परमाणु संख्या वाली सामग्री से बना हो, क्योंकि परमाणु क्रमांक बढ़ने से एक्स-रे की उपज बढ़ती है। टंगस्टन, जिसकी परमाणु संख्या 74 है, को अक्सर एनोड सामग्री के रूप में चुना जाता है। आवेदन की शर्तों और आवश्यकताओं के आधार पर एक्स-रे ट्यूबों का डिज़ाइन भिन्न हो सकता है।
एक्स-रे डिटेक्शन
एक्स-रे का पता लगाने के सभी तरीके पदार्थ के साथ उनकी बातचीत पर आधारित हैं। डिटेक्टर दो प्रकार के हो सकते हैं: वे जो एक छवि देते हैं, और दूसरे जो नहीं देते हैं। पूर्व में एक्स-रे फ्लोरोग्राफी और फ्लोरोस्कोपी उपकरण शामिल हैं, जिसमें एक्स-रे बीम अध्ययन के तहत वस्तु से गुजरता है, और संचरित विकिरण ल्यूमिनसेंट स्क्रीन या फिल्म में प्रवेश करता है। छवि इस तथ्य के कारण प्रकट होती है कि अध्ययन के तहत वस्तु के विभिन्न भाग विकिरण को अलग-अलग तरीकों से अवशोषित करते हैं - पदार्थ की मोटाई और इसकी संरचना के आधार पर। ल्यूमिनसेंट स्क्रीन वाले डिटेक्टरों में, एक्स-रे ऊर्जा को सीधे देखने योग्य छवि में परिवर्तित किया जाता है, जबकि रेडियोग्राफी में इसे एक संवेदनशील इमल्शन पर रिकॉर्ड किया जाता है और फिल्म के विकसित होने के बाद ही इसे देखा जा सकता है। दूसरे प्रकार के डिटेक्टरों में विभिन्न प्रकार के उपकरण शामिल होते हैं जिनमें एक्स-रे ऊर्जा को विद्युत संकेतों में परिवर्तित किया जाता है जो विकिरण की सापेक्ष तीव्रता को दर्शाता है। इनमें आयनीकरण कक्ष, एक गीजर काउंटर, एक आनुपातिक काउंटर, एक जगमगाहट काउंटर और कैडमियम सल्फाइड और सेलेनाइड पर आधारित कुछ विशेष डिटेक्टर शामिल हैं। वर्तमान में, जगमगाहट काउंटरों को सबसे कुशल डिटेक्टर माना जा सकता है, जो एक विस्तृत ऊर्जा रेंज में अच्छी तरह से काम करते हैं।
यह सभी देखेंकण डिटेक्टर। डिटेक्टर को समस्या की स्थितियों को ध्यान में रखते हुए चुना जाता है। उदाहरण के लिए, यदि विवर्तित एक्स-रे विकिरण की तीव्रता को सटीक रूप से मापना आवश्यक है, तो काउंटरों का उपयोग किया जाता है जो माप को प्रतिशत के अंशों की सटीकता के साथ करने की अनुमति देता है। यदि बहुत सारे विवर्तित बीम को पंजीकृत करना आवश्यक है, तो एक्स-रे फिल्म का उपयोग करना उचित है, हालांकि इस मामले में समान सटीकता के साथ तीव्रता का निर्धारण करना असंभव है।
एक्स-रे और गामा डिफेक्टोस्कोपी
उद्योग में एक्स-रे के सबसे आम अनुप्रयोगों में से एक सामग्री गुणवत्ता नियंत्रण और दोष का पता लगाना है। एक्स-रे विधि गैर-विनाशकारी है, ताकि परीक्षण की जा रही सामग्री, यदि आवश्यक आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए पाई जाती है, तो इसका उपयोग अपने इच्छित उद्देश्य के लिए किया जा सकता है। एक्स-रे और गामा दोष दोनों का पता लगाना एक्स-रे की मर्मज्ञ शक्ति और सामग्री में इसके अवशोषण की विशेषताओं पर आधारित है। पेनेट्रेटिंग पावर एक्स-रे फोटॉन की ऊर्जा से निर्धारित होती है, जो एक्स-रे ट्यूब में त्वरित वोल्टेज पर निर्भर करती है। इसलिए, मोटे नमूने और नमूने भारी धातुओं, जैसे सोना और यूरेनियम, को उनके अध्ययन के लिए उच्च वोल्टेज वाले एक्स-रे स्रोत की आवश्यकता होती है, और पतले नमूनों के लिए, कम वोल्टेज वाला स्रोत पर्याप्त होता है। बहुत बड़ी कास्टिंग और बड़े रोल्ड उत्पादों के गामा-रे दोष का पता लगाने के लिए, बीटाट्रॉन और रैखिक त्वरक का उपयोग किया जाता है, कणों को 25 MeV और अधिक की ऊर्जा में गति प्रदान करता है। एक सामग्री में एक्स-रे का अवशोषण अवशोषक डी की मोटाई और अवशोषण गुणांक एम पर निर्भर करता है और सूत्र I = I0e-md द्वारा निर्धारित किया जाता है, जहां I अवशोषक के माध्यम से प्रसारित विकिरण की तीव्रता है, I0 है आपतित विकिरण की तीव्रता, और e = 2.718 प्राकृतिक लघुगणक का आधार है। किसी दिए गए पदार्थ के लिए, एक्स-रे की दी गई तरंग दैर्ध्य (या ऊर्जा) पर, अवशोषण गुणांक एक स्थिरांक होता है। लेकिन एक्स-रे स्रोत का विकिरण मोनोक्रोमैटिक नहीं होता है, लेकिन इसमें तरंग दैर्ध्य की एक विस्तृत श्रृंखला होती है, जिसके परिणामस्वरूप अवशोषक की समान मोटाई पर अवशोषण विकिरण की तरंग दैर्ध्य (आवृत्ति) पर निर्भर करता है। दबाव द्वारा धातुओं के प्रसंस्करण से जुड़े सभी उद्योगों में एक्स-रे विकिरण का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इसका उपयोग तोपखाने के बैरल को नियंत्रित करने के लिए भी किया जाता है, खाद्य उत्पाद, प्लास्टिक, इलेक्ट्रॉनिक इंजीनियरिंग में जटिल उपकरणों और प्रणालियों के परीक्षण के लिए। (न्यूट्रोनोग्राफी, जिसमें एक्स-रे के बजाय न्यूट्रॉन बीम का उपयोग किया जाता है, इसी तरह के उद्देश्यों के लिए उपयोग किया जाता है।) एक्स-रे का उपयोग अन्य उद्देश्यों के लिए भी किया जाता है, जैसे कि उनकी प्रामाणिकता निर्धारित करने के लिए चित्रों की जांच करना या मुख्य परत के ऊपर पेंट की अतिरिक्त परतों का पता लगाना। .
एक्स - रे विवर्तन
एक्स-रे विवर्तन ठोस पदार्थों के बारे में महत्वपूर्ण जानकारी प्रदान करता है - उनकी परमाणु संरचना और क्रिस्टल रूप - साथ ही तरल पदार्थ, अनाकार निकायों और बड़े अणुओं के बारे में। विवर्तन विधि का उपयोग सटीक (10-5 से कम की त्रुटि के साथ) अंतर-परमाणु दूरियों के निर्धारण, तनावों और दोषों का पता लगाने और एकल क्रिस्टल के उन्मुखीकरण को निर्धारित करने के लिए भी किया जाता है। विवर्तन पैटर्न अज्ञात सामग्रियों की पहचान कर सकता है, साथ ही नमूने में अशुद्धियों की उपस्थिति का पता लगा सकता है और उन्हें निर्धारित कर सकता है। आधुनिक भौतिकी की प्रगति के लिए एक्स-रे विवर्तन पद्धति के महत्व को शायद ही कम करके आंका जा सकता है, क्योंकि पदार्थ के गुणों की आधुनिक समझ अंततः विभिन्न रासायनिक यौगिकों में परमाणुओं की व्यवस्था, बंधों की प्रकृति पर डेटा पर आधारित है। उनके बीच, और संरचनात्मक दोषों पर। इस जानकारी को प्राप्त करने का मुख्य उपकरण एक्स-रे विवर्तन विधि है। एक्स-रे विवर्तन क्रिस्टलोग्राफी जटिल बड़े अणुओं की संरचनाओं को निर्धारित करने के लिए आवश्यक है, जैसे कि डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड (डीएनए), जीवित जीवों की आनुवंशिक सामग्री। एक्स-रे की खोज के तुरंत बाद, वैज्ञानिक और चिकित्सा रुचि इस विकिरण की निकायों के माध्यम से प्रवेश करने की क्षमता और इसकी प्रकृति दोनों पर केंद्रित थी। स्लिट्स और विवर्तन झंझरी पर एक्स-रे के विवर्तन पर प्रयोगों से पता चला है कि यह विद्युत चुम्बकीय विकिरण से संबंधित है और इसकी तरंग दैर्ध्य 10-8-10-9 सेमी है। पहले भी, वैज्ञानिकों ने, विशेष रूप से डब्ल्यू बार्लो ने अनुमान लगाया था कि प्राकृतिक क्रिस्टल का नियमित और सममित आकार क्रिस्टल बनाने वाले परमाणुओं की क्रमबद्ध व्यवस्था के कारण होता है। कुछ मामलों में, बार्लो क्रिस्टल की संरचना का सही अनुमान लगाने में सक्षम था। अनुमानित अंतर-परमाणु दूरियों का मान 10-8 सेमी था। तथ्य यह है कि अंतर-परमाणु दूरियां एक्स-रे तरंग दैर्ध्य के क्रम की निकलीं, जिससे सैद्धांतिक रूप से उनके विवर्तन का निरीक्षण करना संभव हो गया। परिणाम भौतिकी के इतिहास में सबसे महत्वपूर्ण प्रयोगों में से एक के लिए विचार था। एम. लाउ ने इस विचार का एक प्रायोगिक परीक्षण आयोजित किया, जिसे उनके सहयोगियों डब्ल्यू. फ्रेडरिक और पी. निपिंग ने अंजाम दिया। 1912 में, उन तीनों ने एक्स-रे विवर्तन के परिणामों पर अपना काम प्रकाशित किया। एक्स-रे विवर्तन के सिद्धांत। एक्स-रे विवर्तन की घटना को समझने के लिए, किसी को क्रम में विचार करना चाहिए: पहला, एक्स-रे का स्पेक्ट्रम, दूसरा, क्रिस्टल संरचना की प्रकृति और तीसरा, विवर्तन की घटना। जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, विशेषता एक्स-रे विकिरण में वर्णक्रमीय रेखाओं की एक श्रृंखला होती है उच्च डिग्रीएनोड सामग्री द्वारा निर्धारित मोनोक्रोमैटिकिटी। फिल्टर की मदद से आप उनमें से सबसे तीव्र का चयन कर सकते हैं। इसलिए, एनोड सामग्री को उचित तरीके से चुनकर, बहुत सटीक परिभाषित तरंग दैर्ध्य मान के साथ लगभग मोनोक्रोमैटिक विकिरण का स्रोत प्राप्त करना संभव है। विशिष्ट विकिरण की तरंग दैर्ध्य आमतौर पर क्रोमियम के लिए 2.285 से लेकर चांदी के लिए 0.558 तक होती है (विभिन्न तत्वों के मान छह महत्वपूर्ण आंकड़ों के लिए जाने जाते हैं)। एनोड में घटना इलेक्ट्रॉनों के मंदी के कारण, विशेषता स्पेक्ट्रम बहुत कम तीव्रता के निरंतर "सफेद" स्पेक्ट्रम पर आरोपित होता है। इस प्रकार, प्रत्येक एनोड से दो प्रकार के विकिरण प्राप्त किए जा सकते हैं: विशेषता और ब्रेम्सस्ट्रालंग, जिनमें से प्रत्येक अपने तरीके से एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। क्रिस्टल संरचना में परमाणु नियमित अंतराल पर स्थित होते हैं, जो समान कोशिकाओं का एक क्रम बनाते हैं - एक स्थानिक जाली। कुछ जाली (उदाहरण के लिए, अधिकांश के लिए सामान्य धातु) काफी सरल हैं, जबकि अन्य (उदाहरण के लिए, प्रोटीन अणुओं के लिए) काफी जटिल हैं। क्रिस्टल संरचना निम्नलिखित द्वारा विशेषता है: यदि कोई एक सेल के किसी दिए गए बिंदु से पड़ोसी सेल के संबंधित बिंदु पर स्थानांतरित हो जाता है, तो ठीक वैसा ही परमाणु वातावरण मिलेगा। और यदि कोई परमाणु एक कोशिका के एक या दूसरे बिंदु पर स्थित है, तो वही परमाणु किसी भी पड़ोसी कोशिका के समतुल्य बिंदु पर स्थित होगा। यह सिद्धांत एक आदर्श, आदर्श रूप से व्यवस्थित क्रिस्टल के लिए सख्ती से मान्य है। हालांकि, कई क्रिस्टल (उदाहरण के लिए, धातु ठोस समाधान) कुछ हद तक अव्यवस्थित हैं; क्रिस्टलोग्राफिक रूप से समकक्ष स्थानों पर विभिन्न परमाणुओं का कब्जा हो सकता है। इन मामलों में, यह प्रत्येक परमाणु की स्थिति निर्धारित नहीं है, लेकिन केवल परमाणु की स्थिति "सांख्यिकीय रूप से औसत" से अधिक है एक बड़ी संख्या में कण (या कोशिकाएं)। विवर्तन की घटना पर ऑप्टिक्स लेख में चर्चा की गई है और पाठक आगे बढ़ने से पहले इस लेख का उल्लेख कर सकते हैं। यह वहाँ दिखाया गया है कि यदि तरंगें (उदाहरण के लिए, ध्वनि, प्रकाश, एक्स-रे) एक छोटे से भट्ठा या छेद से गुजरती हैं, तो बाद वाले को तरंगों का द्वितीयक स्रोत माना जा सकता है, और भट्ठा या छेद की छवि में शामिल हैं बारी-बारी से हल्की और गहरी धारियाँ। इसके अलावा, यदि छिद्रों या स्लॉट्स की आवधिक संरचना होती है, तो विभिन्न छिद्रों से आने वाली किरणों के प्रवर्धन और क्षीणन हस्तक्षेप के परिणामस्वरूप, एक स्पष्ट विवर्तन पैटर्न उत्पन्न होता है। एक्स-रे विवर्तन एक सामूहिक प्रकीर्णन घटना है जिसमें क्रिस्टल संरचना के समय-समय पर व्यवस्थित परमाणुओं द्वारा छिद्रों और प्रकीर्णन केंद्रों की भूमिका निभाई जाती है। कुछ कोणों पर उनकी छवियों का पारस्परिक प्रवर्धन उसी के समान विवर्तन पैटर्न देता है जो त्रि-आयामी विवर्तन झंझरी पर प्रकाश के विवर्तन के परिणामस्वरूप होता है। क्रिस्टल में इलेक्ट्रॉनों के साथ आपतित एक्स-रे विकिरण की परस्पर क्रिया के कारण प्रकीर्णन होता है। इस तथ्य के कारण कि एक्स-रे विकिरण की तरंग दैर्ध्य परमाणु के आयामों के समान क्रम की होती है, बिखरी हुई एक्स-रे विकिरण की तरंग दैर्ध्य घटना के समान होती है। यह प्रक्रिया आपतित एक्स-रे की क्रिया के तहत इलेक्ट्रॉनों के जबरन दोलनों का परिणाम है। अब एक परमाणु पर विचार करें जिसमें बाध्य इलेक्ट्रॉनों (नाभिक के चारों ओर) का एक बादल है, जिस पर एक्स-रे आपतित होते हैं। सभी दिशाओं में इलेक्ट्रॉन एक साथ घटना को बिखेरते हैं और एक ही तरंग दैर्ध्य के अपने स्वयं के एक्स-रे उत्सर्जित करते हैं, हालांकि अलग-अलग तीव्रता के होते हैं। प्रकीर्णित विकिरण की तीव्रता तत्व के परमाणु क्रमांक से संबंधित होती है, क्योंकि परमाणु क्रमांक उन कक्षीय इलेक्ट्रॉनों की संख्या के बराबर होता है जो प्रकीर्णन में भाग ले सकते हैं। (प्रकीर्णन तत्व की परमाणु संख्या पर तीव्रता की यह निर्भरता और जिस दिशा में तीव्रता को मापा जाता है, वह परमाणु प्रकीर्णन कारक की विशेषता है, जो क्रिस्टल की संरचना के विश्लेषण में एक अत्यंत महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।) आइए हम क्रिस्टल संरचना में एक दूसरे से समान दूरी पर स्थित परमाणुओं की एक रैखिक श्रृंखला चुनें, और उनके विवर्तन पैटर्न पर विचार करें। यह पहले ही नोट किया जा चुका है कि एक्स-रे स्पेक्ट्रम में एक निरंतर भाग ("निरंतर") और तत्व की अधिक तीव्र रेखाओं का एक सेट होता है जो कि एनोड सामग्री है। मान लीजिए कि हमने निरंतर स्पेक्ट्रम को फ़िल्टर किया और परमाणुओं की हमारी रैखिक श्रृंखला पर निर्देशित लगभग मोनोक्रोमैटिक एक्स-रे बीम प्राप्त किया। यदि पड़ोसी परमाणुओं द्वारा बिखरी हुई तरंगों का पथ अंतर तरंगदैर्घ्य का गुणक हो तो प्रवर्धन स्थिति (प्रवर्धक व्यतिकरण) संतुष्ट होती है। यदि बीम कोण a0 पर अंतराल a (अवधि) द्वारा अलग किए गए परमाणुओं की एक पंक्ति पर घटना है, तो विवर्तन कोण के लिए लाभ के अनुरूप पथ अंतर a(cos a - cosa0) = hl के रूप में लिखा जाएगा, जहां l तरंग दैर्ध्य है और h पूर्णांक है (चित्र 4 और 5)।
इस दृष्टिकोण को त्रि-आयामी क्रिस्टल तक विस्तारित करने के लिए, क्रिस्टल में दो अन्य दिशाओं में परमाणुओं की पंक्तियों को चुनना और तीन समीकरणों को हल करना आवश्यक है, इस प्रकार तीन क्रिस्टल अक्षों के लिए संयुक्त रूप से ए, बी और सी अवधि के साथ प्राप्त किया जाता है। अन्य दो समीकरण हैं
एक्स-रे विवर्तन के लिए ये तीन मौलिक ल्यू समीकरण हैं, संख्या एच, के और सी विवर्तन विमान के लिए मिलर सूचकांक हैं।
यह सभी देखेंक्रिस्टल और क्रिस्टलोग्राफी। लाउ समीकरणों में से किसी को ध्यान में रखते हुए, उदाहरण के लिए पहला, कोई यह देख सकता है कि चूंकि ए, ए 0, एल स्थिरांक हैं, और एच = 0, 1, 2, ..., इसके समाधान को शंकु के एक सेट के रूप में दर्शाया जा सकता है एक उभयनिष्ठ अक्ष a (चित्र। 5)। दिशाओं बी और सी के लिए भी यही सच है। त्रि-आयामी प्रकीर्णन (विवर्तन) के सामान्य मामले में, तीन ल्यू समीकरणों में होना चाहिए सामान्य निर्णय, अर्थात। प्रत्येक कुल्हाड़ी पर स्थित तीन विवर्तन शंकु को प्रतिच्छेद करना चाहिए; चौराहे की सामान्य रेखा अंजीर में दिखाई गई है। 6. समीकरणों का संयुक्त समाधान ब्रैग-वुल्फ कानून की ओर जाता है:
l = 2(d/n)sinq, जहां d, h, k और c (अवधि), n = 1, 2, ... पूर्णांक (विवर्तन क्रम) वाले विमानों के बीच की दूरी है, और q कोण है क्रिस्टल के समतल के साथ आपतित किरण (साथ ही विवर्तन) द्वारा निर्मित होता है जिसमें विवर्तन होता है। मोनोक्रोमैटिक एक्स-रे बीम के पथ में स्थित एकल क्रिस्टल के लिए ब्रैग-वोल्फ कानून के समीकरण का विश्लेषण करते हुए, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि विवर्तन का निरीक्षण करना आसान नहीं है, क्योंकि l और q स्थिर हैं, और sinq विवर्तन विश्लेषण के तरीके
लौ विधि।लाउ विधि एक्स-रे के निरंतर "सफेद" स्पेक्ट्रम का उपयोग करती है, जिसे एक स्थिर एकल क्रिस्टल के लिए निर्देशित किया जाता है। अवधि d के एक विशिष्ट मूल्य के लिए, ब्रैग-वुल्फ़ स्थिति के अनुरूप तरंग दैर्ध्य स्वचालित रूप से पूरे स्पेक्ट्रम से चुना जाता है। इस तरह से प्राप्त लाउ पैटर्न विवर्तित बीम की दिशाओं का न्याय करना संभव बनाता है और, परिणामस्वरूप, क्रिस्टल विमानों के उन्मुखीकरण, जो समरूपता, क्रिस्टल के अभिविन्यास और उपस्थिति के बारे में महत्वपूर्ण निष्कर्ष निकालना संभव बनाता है। उसमें दोषों का। इस मामले में, हालांकि, स्थानिक अवधि d के बारे में जानकारी खो जाती है। अंजीर पर। 7 एक लौग्राम का उदाहरण दिखाता है। एक्स-रे फिल्म उस क्रिस्टल के किनारे पर स्थित थी जिस पर स्रोत से एक्स-रे बीम घटना हुई थी।
डेबी-शेरर विधि (पॉलीक्रिस्टलाइन नमूनों के लिए)।पिछली विधि के विपरीत, यहाँ मोनोक्रोमैटिक विकिरण (l = const) का उपयोग किया जाता है, और कोण q भिन्न होता है। यह एक पॉलीक्रिस्टलाइन नमूने का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है जिसमें यादृच्छिक अभिविन्यास के कई छोटे क्रिस्टल होते हैं, जिनमें से ऐसे होते हैं जो ब्रैग-वुल्फ़ की स्थिति को संतुष्ट करते हैं। विवर्तित बीम शंकु बनाते हैं, जिसकी धुरी एक्स-रे बीम के साथ निर्देशित होती है। इमेजिंग के लिए, एक्स-रे फिल्म की एक संकीर्ण पट्टी आमतौर पर एक बेलनाकार कैसेट में उपयोग की जाती है, और एक्स-रे को फिल्म में छेद के माध्यम से व्यास के साथ प्रचारित किया जाता है। इस तरह से प्राप्त डिबायग्राम (चित्र 8) में अवधि d के बारे में सटीक जानकारी होती है, अर्थात। क्रिस्टल की संरचना के बारे में, लेकिन वह जानकारी नहीं देता है जो लाउग्राम में शामिल है। इसलिए, दोनों विधियां एक दूसरे के पूरक हैं। आइए हम डेबी-शेरर पद्धति के कुछ अनुप्रयोगों पर विचार करें।
रासायनिक तत्वों और यौगिकों की पहचान। डिबेग्राम से निर्धारित कोण q से, कोई किसी दिए गए तत्व या यौगिक की इंटरप्लानर दूरी d विशेषता की गणना कर सकता है। वर्तमान में, d मानों की कई तालिकाएँ संकलित की गई हैं, जो न केवल एक या दूसरे रासायनिक तत्व या यौगिक की पहचान करना संभव बनाती हैं, बल्कि एक ही पदार्थ के विभिन्न चरण राज्यों को भी पहचानना संभव बनाती हैं, जो हमेशा रासायनिक विश्लेषण नहीं देते हैं। एकाग्रता पर अवधि d की निर्भरता से उच्च सटीकता के साथ प्रतिस्थापन मिश्र धातुओं में दूसरे घटक की सामग्री को निर्धारित करना भी संभव है।
तनाव विश्लेषण।क्रिस्टल में विभिन्न दिशाओं के लिए इंटरप्लानर स्पेसिंग में मापा अंतर से, सामग्री के लोचदार मापांक को जानकर, उच्च सटीकता के साथ इसमें छोटे तनावों की गणना करना संभव है।
क्रिस्टल में तरजीही अभिविन्यास का अध्ययन।यदि पॉलीक्रिस्टलाइन नमूने में छोटे क्रिस्टलीय पूरी तरह से यादृच्छिक रूप से उन्मुख नहीं होते हैं, तो डेबीग्राम के छल्ले में अलग-अलग तीव्रताएं होंगी। एक स्पष्ट पसंदीदा अभिविन्यास की उपस्थिति में, तीव्रता मैक्सिमा छवि में अलग-अलग स्थानों पर केंद्रित होती है, जो एकल क्रिस्टल के लिए छवि के समान हो जाती है। उदाहरण के लिए, गहरी कोल्ड रोलिंग के दौरान, एक धातु शीट एक बनावट प्राप्त करती है - क्रिस्टलीय का एक स्पष्ट अभिविन्यास। देबग्राम के अनुसार, कोई भी सामग्री के ठंडे कामकाज की प्रकृति का न्याय कर सकता है।
अनाज के आकार का अध्ययन।यदि पॉलीक्रिस्टल के दाने का आकार 10-3 सेमी से अधिक है, तो डेबीग्राम की रेखाओं में अलग-अलग धब्बे होंगे, क्योंकि इस मामले में कोणों के मूल्यों की पूरी श्रृंखला को कवर करने के लिए क्रिस्टलीय की संख्या पर्याप्त नहीं है। क्यू। यदि क्रिस्टलीय आकार 10-5 सेमी से कम है, तो विवर्तन रेखाएँ चौड़ी हो जाती हैं। उनकी चौड़ाई क्रिस्टलीय के आकार के व्युत्क्रमानुपाती होती है। चौड़ीकरण उसी कारण से होता है कि स्लिट्स की संख्या में कमी से विवर्तन झंझरी का रिज़ॉल्यूशन कम हो जाता है। एक्स-रे विकिरण 10-7-10-6 सेमी की सीमा में अनाज के आकार को निर्धारित करना संभव बनाता है।
एकल क्रिस्टल के लिए तरीके।क्रिस्टल द्वारा विवर्तन के लिए न केवल स्थानिक अवधि के बारे में जानकारी प्रदान करने के लिए, बल्कि विवर्तन विमानों के प्रत्येक सेट के उन्मुखीकरण के बारे में भी, एक घूर्णन एकल क्रिस्टल के तरीकों का उपयोग किया जाता है। क्रिस्टल पर एकवर्णी एक्स-रे किरण आपतित होती है। क्रिस्टल मुख्य अक्ष के चारों ओर घूमता है, जिसके लिए ल्यू समीकरण संतुष्ट होते हैं। इस मामले में, कोण q, जो ब्रैग-वुल्फ़ सूत्र में शामिल है, बदल जाता है। विवर्तन मैक्सिमा फिल्म की बेलनाकार सतह के साथ लाउ विवर्तन शंकु के चौराहे पर स्थित हैं (चित्र 9)। परिणाम अंजीर में दिखाए गए प्रकार का एक विवर्तन पैटर्न है। 10. हालांकि, एक बिंदु पर विभिन्न विवर्तन आदेशों के ओवरलैप के कारण जटिलताएं संभव हैं। विधि में काफी सुधार किया जा सकता है यदि, साथ ही साथ क्रिस्टल के घूर्णन के साथ, फिल्म भी एक निश्चित तरीके से स्थानांतरित हो जाती है।
तरल पदार्थ और गैसों का अध्ययन।यह ज्ञात है कि तरल पदार्थ, गैसों और अनाकार निकायों में सही क्रिस्टल संरचना नहीं होती है। लेकिन यहाँ भी अणुओं में परमाणुओं के बीच एक रासायनिक बंधन होता है, जिसके कारण उनके बीच की दूरी लगभग स्थिर रहती है, हालाँकि अणु स्वयं अंतरिक्ष में बेतरतीब ढंग से उन्मुख होते हैं। ऐसी सामग्री अपेक्षाकृत कम संख्या में स्मीयर मैक्सिमा के साथ एक विवर्तन पैटर्न भी देती है। ऐसी तस्वीर को संसाधित करना आधुनिक तरीकेऐसी गैर-क्रिस्टलीय सामग्री की संरचना के बारे में भी जानकारी प्राप्त करना संभव बनाता है।
स्पेक्ट्रोकेमिकल एक्स-रे विश्लेषण
एक्स-रे की खोज के कुछ वर्षों बाद, Ch. बरकला (1877-1944) ने पाया कि जब एक उच्च-ऊर्जा एक्स-रे फ्लक्स किसी पदार्थ पर कार्य करता है, तो द्वितीयक फ्लोरोसेंट एक्स-रे विकिरण उत्पन्न होता है, जो कि तत्व की विशेषता है। अध्ययन के तहत। इसके तुरंत बाद, जी। मोसले ने अपने प्रयोगों की एक श्रृंखला में, विभिन्न तत्वों के इलेक्ट्रॉन बमबारी द्वारा प्राप्त प्राथमिक विशेषता एक्स-रे विकिरण की तरंग दैर्ध्य को मापा, और तरंग दैर्ध्य और परमाणु संख्या के बीच संबंध को घटाया। इन प्रयोगों और एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटर के ब्रैग के आविष्कार ने स्पेक्ट्रोकेमिकल एक्स-रे विश्लेषण की नींव रखी। रासायनिक विश्लेषण के लिए एक्स-रे की संभावनाओं को तुरंत पहचान लिया गया। स्पेक्ट्रोग्राफ एक फोटोग्राफिक प्लेट पर पंजीकरण के साथ बनाए गए थे, जिसमें अध्ययन के तहत नमूना एक्स-रे ट्यूब के एनोड के रूप में कार्य करता था। दुर्भाग्य से, यह तकनीक बहुत श्रमसाध्य साबित हुई, और इसलिए इसका उपयोग केवल तभी किया गया जब रासायनिक विश्लेषण के सामान्य तरीके अनुपयुक्त थे। विश्लेषणात्मक एक्स-रे स्पेक्ट्रोस्कोपी के क्षेत्र में अभिनव अनुसंधान का एक उत्कृष्ट उदाहरण 1923 में जी। हेवेसी और डी। कॉस्टर द्वारा एक नए तत्व, हेफ़नियम की खोज थी। द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान रेडियोग्राफी और रेडियोकेमिकल मापन के लिए संवेदनशील डिटेक्टरों के लिए उच्च शक्ति वाले एक्स-रे ट्यूबों के विकास ने बड़े पैमाने पर बाद के वर्षों में एक्स-रे स्पेक्ट्रोग्राफी के तेजी से विकास में योगदान दिया। विश्लेषण की गति, सुविधा, गैर-विनाशकारी प्रकृति और पूर्ण या आंशिक स्वचालन की संभावना के कारण यह विधि व्यापक हो गई है। यह 11 (सोडियम) से अधिक परमाणु संख्या वाले सभी तत्वों के मात्रात्मक और गुणात्मक विश्लेषण की समस्याओं में लागू होता है। और यद्यपि एक्स-रे स्पेक्ट्रोकेमिकल विश्लेषण आमतौर पर एक नमूने में सबसे महत्वपूर्ण घटकों (0.1-100% से) को निर्धारित करने के लिए उपयोग किया जाता है, कुछ मामलों में यह 0.005% और उससे भी कम की सांद्रता के लिए उपयुक्त है।
एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटर।एक आधुनिक एक्स-रे स्पेक्ट्रोमीटर में तीन मुख्य प्रणालियाँ होती हैं (चित्र 11): उत्तेजना प्रणाली, अर्थात। टंगस्टन या अन्य अपवर्तक सामग्री और बिजली की आपूर्ति से बने एनोड के साथ एक्स-रे ट्यूब; विश्लेषण प्रणाली, अर्थात्। दो मल्टी-स्लिट कोलिमीटर के साथ एक विश्लेषक क्रिस्टल, साथ ही ठीक समायोजन के लिए एक स्पेक्ट्रोगोनियोमीटर; और एक गीजर या आनुपातिक या जगमगाहट काउंटर के साथ पंजीकरण प्रणाली, साथ ही एक रेक्टिफायर, एम्पलीफायर, काउंटर और एक चार्ट रिकॉर्डर या अन्य रिकॉर्डिंग डिवाइस।
एक्स-रे फ्लोरोसेंट विश्लेषण।विश्लेषण किया गया नमूना रोमांचक एक्स-रे के मार्ग में स्थित है। जांच किए जाने वाले नमूने के क्षेत्र को आमतौर पर वांछित व्यास के एक छेद के साथ एक मुखौटा द्वारा अलग किया जाता है, और विकिरण एक समानांतर बीम बनाने वाले कोलाइमर से होकर गुजरता है। विश्लेषक क्रिस्टल के पीछे, एक भट्ठा कोलिमेटर डिटेक्टर के लिए विवर्तित विकिरण उत्सर्जित करता है। आमतौर पर, अधिकतम कोण q 80-85° तक सीमित होता है, ताकि केवल एक्स-रे जिनकी तरंग दैर्ध्य l असमानता l द्वारा इंटरप्लानर दूरी d से संबंधित है, विश्लेषक क्रिस्टल पर विवर्तित हो सकें। एक्स-रे सूक्ष्म विश्लेषण।ऊपर वर्णित फ्लैट विश्लेषक क्रिस्टल स्पेक्ट्रोमीटर को माइक्रोएनालिसिस के लिए अनुकूलित किया जा सकता है। यह या तो प्राथमिक एक्स-रे बीम या नमूने द्वारा उत्सर्जित द्वितीयक बीम को संकुचित करके प्राप्त किया जाता है। हालांकि, नमूने के प्रभावी आकार या विकिरण एपर्चर में कमी से रिकॉर्ड किए गए विवर्तन विकिरण की तीव्रता में कमी आती है। एक घुमावदार क्रिस्टल स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग करके इस पद्धति में सुधार प्राप्त किया जा सकता है, जो कि अलग-अलग विकिरण के शंकु को पंजीकृत करना संभव बनाता है, न कि केवल कोलाइमर की धुरी के समानांतर विकिरण। ऐसे स्पेक्ट्रोमीटर से 25 माइक्रोन से छोटे कणों की पहचान की जा सकती है। विश्लेषण किए गए नमूने के आकार में और भी अधिक कमी आर. कास्टन द्वारा आविष्कृत एक्स-रे इलेक्ट्रॉन जांच माइक्रोएनालिज़र में हासिल की गई है। यहां, एक अत्यधिक केंद्रित इलेक्ट्रॉन बीम नमूने के विशिष्ट एक्स-रे उत्सर्जन को उत्तेजित करता है, जिसका विश्लेषण एक बेंट-क्रिस्टल स्पेक्ट्रोमीटर द्वारा किया जाता है। इस तरह के एक उपकरण का उपयोग करके, 1 माइक्रोन के व्यास वाले नमूने में 10-14 ग्राम के क्रम के पदार्थ की मात्रा का पता लगाना संभव है। नमूने के इलेक्ट्रॉन बीम स्कैनिंग के साथ प्रतिष्ठान भी विकसित किए गए हैं, जिसकी सहायता से उस तत्व के नमूने पर वितरण का द्वि-आयामी पैटर्न प्राप्त करना संभव है, जिसकी विशेषता विकिरण स्पेक्ट्रोमीटर से ट्यून की जाती है।
मेडिकल एक्स-रे निदान
एक्स-रे तकनीक के विकास ने एक्सपोज़र के समय को काफी कम कर दिया है और छवियों की गुणवत्ता में सुधार किया है, जिससे कोमल ऊतकों की भी जांच की जा सकती है।
फ्लोरोग्राफी।इस निदान पद्धति में एक पारभासी स्क्रीन से एक छाया छवि को चित्रित करना शामिल है। रोगी को एक्स-रे स्रोत और फॉस्फोर (आमतौर पर सीज़ियम आयोडाइड) की एक फ्लैट स्क्रीन के बीच रखा जाता है, जो एक्स-रे के संपर्क में आने पर चमकता है। घनत्व की अलग-अलग डिग्री के जैविक ऊतक तीव्रता की अलग-अलग डिग्री के साथ एक्स-रे विकिरण की छाया बनाते हैं। एक रेडियोलॉजिस्ट एक फ्लोरोसेंट स्क्रीन पर एक छाया छवि की जांच करता है और निदान करता है। अतीत में, एक रेडियोलॉजिस्ट एक छवि का विश्लेषण करने के लिए दृष्टि पर निर्भर करता था। अब विभिन्न प्रणालियाँ हैं जो छवि को बढ़ाती हैं, इसे टेलीविज़न स्क्रीन पर प्रदर्शित करती हैं या कंप्यूटर की मेमोरी में डेटा रिकॉर्ड करती हैं।
रेडियोग्राफी।फोटोग्राफिक फिल्म पर सीधे एक्स-रे छवि की रिकॉर्डिंग को रेडियोग्राफी कहा जाता है। इस मामले में, अध्ययन के तहत अंग एक्स-रे स्रोत और फिल्म के बीच स्थित है, जो एक निश्चित समय में अंग की स्थिति के बारे में जानकारी प्राप्त करता है। बार-बार रेडियोग्राफी से इसके आगे के विकास का न्याय करना संभव हो जाता है। रेडियोग्राफी आपको हड्डी के ऊतकों की अखंडता की बहुत सटीक जांच करने की अनुमति देती है, जिसमें मुख्य रूप से कैल्शियम होता है और एक्स-रे के लिए अपारदर्शी होता है, साथ ही साथ मांसपेशियों के ऊतकों का टूटना भी होता है। इसकी मदद से, स्टेथोस्कोप या सुनने से बेहतर, सूजन, तपेदिक या तरल पदार्थ की उपस्थिति के मामले में फेफड़ों की स्थिति का विश्लेषण किया जाता है। रेडियोग्राफी की मदद से हृदय के आकार और आकार के साथ-साथ हृदय रोग से पीड़ित रोगियों में इसके परिवर्तनों की गतिशीलता निर्धारित की जाती है।
विपरीत एजेंट।शरीर के अंग और अलग-अलग अंगों के गुहाएं जो एक्स-रे विकिरण के लिए पारदर्शी होते हैं, वे तब दिखाई देते हैं जब वे एक विपरीत एजेंट से भरे होते हैं जो शरीर के लिए हानिरहित होता है, लेकिन किसी को आंतरिक अंगों के आकार की कल्पना करने और उनके कामकाज की जांच करने की अनुमति देता है। रोगी या तो विपरीत एजेंटों को मौखिक रूप से लेता है (उदाहरण के लिए, अध्ययन में बेरियम लवण जठरांत्र पथ), या उन्हें अंतःशिर्ण रूप से प्रशासित किया जाता है (जैसे, उदाहरण के लिए, गुर्दे के अध्ययन में आयोडीन युक्त समाधान और मूत्र पथ) वी पिछले साल काहालांकि, इन विधियों को रेडियोधर्मी परमाणुओं और अल्ट्रासाउंड के उपयोग के आधार पर नैदानिक विधियों द्वारा प्रतिस्थापित किया जा रहा है।
सीटी स्कैन। 1970 के दशक में, यह विकसित हुआ नई विधिएक्स-रे डायग्नोस्टिक्स, शरीर या उसके अंगों के संपूर्ण सर्वेक्षण के आधार पर। पतली परतों ("स्लाइस") की छवियों को कंप्यूटर द्वारा संसाधित किया जाता है, और अंतिम छवि मॉनिटर स्क्रीन पर प्रदर्शित होती है। इस विधि को कंप्यूटर कहा जाता है एक्स-रे टोमोग्राफी. यह घुसपैठ, ट्यूमर और अन्य मस्तिष्क विकारों के निदान के साथ-साथ शरीर के अंदर कोमल ऊतकों के रोगों के निदान के लिए आधुनिक चिकित्सा में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। इस तकनीक में विदेशी कंट्रास्ट एजेंटों की शुरूआत की आवश्यकता नहीं है और इसलिए पारंपरिक तकनीकों की तुलना में तेज़ और अधिक प्रभावी है।
एक्स-रे विकिरण की जैविक क्रिया
एक्स-रे विकिरण के हानिकारक जैविक प्रभाव की खोज रोएंटजेन द्वारा इसकी खोज के तुरंत बाद की गई थी। यह पता चला कि नया विकिरण एक मजबूत की तरह कुछ पैदा कर सकता है धूप की कालिमा(एरिथेमा), हालांकि, त्वचा को गहरी और अधिक लगातार क्षति के साथ। दिखने वाले अल्सर अक्सर कैंसर में बदल जाते हैं। कई मामलों में, उंगलियों या हाथों को काटना पड़ता था। मौतें भी हुईं। यह पाया गया है कि परिरक्षण (जैसे सीसा) और रिमोट कंट्रोल का उपयोग करके जोखिम समय और खुराक को कम करके त्वचा की क्षति से बचा जा सकता है। लेकिन अन्य, अधिक दीर्घकालिक परिणाम धीरे-धीरे सामने आए। एक्स-रे एक्सपोजर, जिनकी तब पुष्टि की गई और प्रायोगिक जानवरों में अध्ययन किया गया। एक्स-रे, साथ ही अन्य आयनकारी विकिरणों (जैसे रेडियोधर्मी पदार्थों द्वारा उत्सर्जित गामा विकिरण) की क्रिया के कारण होने वाले प्रभावों में शामिल हैं: 1) अपेक्षाकृत कम अतिरिक्त जोखिम के बाद रक्त की संरचना में अस्थायी परिवर्तन; 2) लंबे समय तक अत्यधिक जोखिम के बाद रक्त की संरचना में अपरिवर्तनीय परिवर्तन (हेमोलिटिक एनीमिया); 3) कैंसर की घटनाओं में वृद्धि (ल्यूकेमिया सहित); 4) तेज बुढ़ापा और जल्दी मौत; 5) मोतियाबिंद की घटना। इसके अलावा, चूहों, खरगोशों और मक्खियों (ड्रोसोफिला) पर जैविक प्रयोगों से पता चला है कि बड़ी आबादी के व्यवस्थित विकिरण की छोटी खुराक भी उत्परिवर्तन की दर में वृद्धि के कारण हानिकारक आनुवंशिक प्रभाव पैदा करती है। अधिकांश आनुवंशिकीविद् मानव शरीर पर इन आंकड़ों की प्रयोज्यता को पहचानते हैं। एक्स-रे के जैविक प्रभाव के संबंध में मानव शरीर, तो यह विकिरण खुराक के स्तर के साथ-साथ शरीर के किस विशेष अंग द्वारा विकिरण के संपर्क में आया था, द्वारा निर्धारित किया जाता है। उदाहरण के लिए, रक्त रोग विकिरण के कारण होते हैं हेमटोपोइएटिक अंग, मुख्य रूप से अस्थि मज्जा, और आनुवंशिक परिणाम - जननांग अंगों का विकिरण, जिससे बाँझपन भी हो सकता है। मानव शरीर पर एक्स-रे विकिरण के प्रभावों के बारे में ज्ञान के संचय ने विभिन्न संदर्भ प्रकाशनों में प्रकाशित अनुमेय विकिरण खुराक के लिए राष्ट्रीय और अंतर्राष्ट्रीय मानकों का विकास किया है। एक्स-रे के अलावा, जो मनुष्यों द्वारा उद्देश्यपूर्ण रूप से उपयोग किया जाता है, तथाकथित बिखरा हुआ, पार्श्व विकिरण भी होता है जो विभिन्न कारणों से होता है, उदाहरण के लिए, लीड सुरक्षात्मक स्क्रीन की अपूर्णता के कारण बिखरने के कारण, जो नहीं करता है इस विकिरण को पूरी तरह से अवशोषित कर लेते हैं। इसके अलावा, कई विद्युत उपकरण जो एक्स-रे का उत्पादन करने के लिए डिज़ाइन नहीं किए गए हैं, फिर भी एक्स-रे को उप-उत्पाद के रूप में उत्पन्न करते हैं। इस तरह के उपकरणों में इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप, हाई-वोल्टेज रेक्टिफायर लैंप (केनोट्रॉन), साथ ही पुराने रंगीन टेलीविजन के किनेस्कोप शामिल हैं। कई देशों में आधुनिक रंगीन किनेस्कोप का उत्पादन अब सरकारी नियंत्रण में है।
एक्स-रे विकिरण के खतरनाक कारक
लोगों के लिए एक्स-रे एक्सपोजर के खतरे के प्रकार और डिग्री विकिरण के संपर्क में आने वाले लोगों के दल पर निर्भर करते हैं।
एक्स-रे उपकरण के साथ काम करने वाले पेशेवर।इस श्रेणी में रेडियोलॉजिस्ट, दंत चिकित्सक, साथ ही वैज्ञानिक और तकनीकी कर्मचारी और एक्स-रे उपकरण का रखरखाव और उपयोग करने वाले कर्मचारी शामिल हैं। विकिरण के स्तर को कम करने के लिए प्रभावी उपाय किए जा रहे हैं जिनसे उन्हें निपटना है।
मरीज़।यहां कोई सख्त मानदंड नहीं हैं, और रोगियों को उपचार के दौरान प्राप्त होने वाले विकिरण का सुरक्षित स्तर उपस्थित चिकित्सकों द्वारा निर्धारित किया जाता है। चिकित्सकों को सलाह दी जाती है कि वे मरीजों को अनावश्यक रूप से एक्स-रे के संपर्क में न लाएं। गर्भवती महिलाओं और बच्चों की जांच करते समय विशेष सावधानी बरती जानी चाहिए। इस मामले में, विशेष उपाय किए जाते हैं।
नियंत्रण के तरीके।इसके तीन पहलू हैं:
1) पर्याप्त उपकरणों की उपलब्धता, 2) सुरक्षा नियमों के अनुपालन की निगरानी, 3) सही उपयोगउपकरण। एक्स-रे परीक्षा में, केवल वांछित क्षेत्र विकिरण के संपर्क में होना चाहिए, चाहे वह दंत परीक्षण हो या फेफड़ों की परीक्षा। ध्यान दें कि एक्स-रे उपकरण बंद करने के तुरंत बाद, प्राथमिक और द्वितीयक विकिरण दोनों गायब हो जाते हैं; कोई अवशिष्ट विकिरण भी नहीं होता है, जो हमेशा उन लोगों को भी नहीं पता होता है जो अपने काम में इससे सीधे जुड़े होते हैं।
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