Cum Funcționează Razele X

{h1}

Mașinile cu raze x par să facă imposibilul: se văd direct prin îmbrăcăminte, carne și chiar metal datorită unor principii științifice foarte cool la locul de muncă. Aflați cum vă văd aparatele cu raze x direct la oase.

Ca și în cazul multor descoperiri monumentale ale omenirii, Tehnologie cu raze X a fost inventat complet întâmplător. În 1895, un fizician german pe nume Wilhelm Roentgen a făcut descoperirea în timp ce experimenta fascicule de electroni într-o tub de descărcare a gazului. Roentgen a observat că un ecran fluorescent din laboratorul său a început să strălucească atunci când fasciculul de electroni a fost pornit. Acest răspuns în sine nu a fost atât de surprinzător - materialul fluorescent în mod normal strălucește în reacție la radiațiile electromagnetice, dar tubul lui Roentgen era înconjurat de carton negru greu. Roentgen a presupus că acest lucru ar fi blocat cea mai mare parte a radiațiilor.

Roentgen a plasat diverse obiecte între tub și ecran, iar ecranul încă strălucea. În cele din urmă, a pus mâna în fața tubului și a văzut silueta oaselor sale proiectată pe ecranul fluorescent. Imediat după ce a descoperit ei înșiși razele X, el a descoperit aplicația lor cea mai benefică.

Descoperirea remarcabilă a lui Roentgen a precipitat unul dintre cele mai importante progrese medicale din istoria umană. Tehnologia cu raze X permite medicilor să vadă direct prin țesutul uman pentru a examina oasele rupte, cavitățile și obiectele înghițite cu o ușurință extraordinară. Procedurile modificate cu raze X pot fi utilizate pentru a examina țesutul mai moale, cum ar fi plămânii, vasele de sânge sau intestinele.

În acest articol, vom afla exact modul în care aparatele cu raze X elimină acest truc incredibil. După cum se dovedește, procesul de bază este într-adevăr foarte simplu.

Ce este o radiografie?

Razele X sunt practic același lucru ca și razele de lumină vizibile. Ambele sunt forme de undă ale energie electromagnetică purtate de particule numite fotoni (a se vedea Cum funcționează lumina pentru detalii). Diferența dintre razele X și razele de lumină vizibile este nivel de energie a fotonilor individuali. Aceasta este, de asemenea, exprimată sub forma lungime de undă a razelor.

Ochii noștri sunt sensibili la lungimea de undă particulară a luminii vizibile, dar nu la lungimea de undă mai scurtă a undelor cu raze X cu energie mai mare sau la lungimea de undă mai lungă a undelor radio cu energie mai mică.

Fotonii luminoși vizibili și fotonii cu raze X sunt produși atât prin mișcarea electroni în atomi. Electronii ocupă diferite niveluri de energie, sau orbitali, în jurul nucleului unui atom. Când un electron coboară într-un orbital inferior, trebuie să elibereze o anumită energie - eliberează energia suplimentară sub forma unui foton. Nivelul de energie al fotonului depinde de cât de mult a căzut electronul între orbitali. (Consultați această pagină pentru o descriere detaliată a acestui proces.)

Când un foton se ciocnește cu un alt atom, atomul poate absorbi energia fotonului prin creșterea unui electron la un nivel superior. Pentru ca acest lucru să se întâmple, nivelul de energie al fotonului trebuie să Meci diferența energetică dintre cele două poziții ale electronilor. Dacă nu, fotonul nu poate schimba electronii între orbitali.

Cum funcționează razele X: funcționează


Atomii care alcătuiesc țesutul corpului absoarbe foarte bine fotoni de lumină vizibili. Nivelul de energie al fotonului se potrivește cu diferite diferențe energetice între pozițiile electronilor. Undele radio nu au suficientă energie pentru a muta electronii între orbitali în atomi mai mari, așa că trec prin majoritatea materialelor. Fotonii cu raze X trec de asemenea prin majoritatea lucrurilor, dar din motivul opus: Au prea multă energie.

Alte utilizări ale razelor X Cele mai importante contribuții ale tehnologiei cu raze X au fost în lumea medicinii, dar razele X au jucat un rol crucial și în alte domenii. Razele X au fost esențiale în cercetarea care implică teoria mecanicii cuantice, cristalografia și cosmologia. În lumea industrială, scanerele cu raze X sunt adesea folosite pentru a detecta defecte minute în echipamentele din metale grele. Și scanerele cu raze X au devenit desigur echipamente standard pentru securitatea aeroportului.

Cu toate acestea, pot distrage un electron departe de un atom. O parte din energia din fotonul cu raze X lucrează pentru a separa electronul de atom, iar restul trimite electronul care zboară prin spațiu. Un atom mai mare este mai probabil să absoarbă un foton cu raze X în acest fel, deoarece atomii mai mari au diferențe energetice mai mari între orbitali - nivelul de energie se potrivește mai mult cu energia fotonului. Atomi mai mici, unde orbitalii electroni sunt separați prin salturi relativ mici de energie, sunt mai puțin susceptibili să absoarbă fotoni cu raze X.

Țesutul moale din corpul tău este compus din atomi mai mici și, prin urmare, nu absoarbe fotonii cu raze X deosebit de bine. Atomii de calciu care vă alcătuiesc oasele sunt mult mai mari, deci sunt mai buni absorbind fotoni cu raze X.

În următoarea secțiune, vom vedea modul în care mașinile cu raze X funcționează acest efect.

Aparatul cu raze X

Inima unei mașini cu raze X este un pereche de electrozi - un catod și un anod - care se află în interiorul unui tub de vid de sticlă. Catodul este a filament încălzit, cum ați putea găsi într-o lampă fluorescentă mai veche. Mașina trece curentul prin filament, încălzindu-l. Căldura pulverizează electroni de pe suprafața filamentului. Anodul încărcat pozitiv, un disc plat format din tungsten, atrage electronii peste tub.

Cum funcționează razele X: sunt


Diferența de tensiune între catod și anod este extrem de mare, astfel încât electronii zboară prin tub cu o mare forță. Când un electron în viteză se ciocnește cu un atom de tungsten, acesta pierde un electron într-unul dintre orbitalii inferiori ai atomului. Un electron dintr-un orbital superior cade imediat la nivelul energetic mai scăzut, eliberându-și energia suplimentară sub forma unui foton. Este o picătură mare, deci fotonul are un nivel ridicat de energie - este un foton cu raze X.

Cum funcționează razele X: sunt


Electronul liber se ciocnește cu atomul de tungsten, bătând un electron dintr-un orbital inferior. Un electron orbital mai mare umple poziția goală, eliberându-și excesul de energie ca foton.

De asemenea, electronii liberi pot genera fotoni fără a lovi un atom. Nucleul unui atom poate atrage un electron de viteză suficient pentru a-și modifica cursul. Ca o cometă care bate în jurul soarelui, electronul încetinește și schimbă direcția pe măsură ce trece cu viteza pe lângă atom. Această acțiune de „frânare” face ca electronul să emită exces de energie sub forma unui foton cu raze X.

Cum funcționează razele X: razele


Electronul liber este atras de nucleul atomului de tungsten. Pe măsură ce electronii trec cu viteză, nucleul își modifică cursul. Electronul pierde energie, pe care îl eliberează sub forma unui foton cu raze X.

Medii de contrast Într-o imagine cu raze X normale, majoritatea țesuturilor moi nu apar clar. Pentru a se concentra pe organe sau pentru a examina vasele de sânge care alcătuiesc sistemul circulator, medicii trebuie să introducă medii de contrast în corp.
Mediile de contrast sunt lichide care absorb razele X mai eficient decât țesutul din jur. Pentru a pune în foc organele digestive și endocrine, un pacient va înghiți un amestec de medii de contrast, de obicei un compus de bariu. Dacă medicii doresc să examineze vasele de sânge sau alte elemente din sistemul circulator, vor injecta medii de contrast în fluxul sanguin al pacientului.
Mediile de contrast sunt adesea utilizate împreună cu a fluoroscop. În fluoroscopie, razele X trec prin corp pe un ecran fluorescent, creând o imagine cu raze X în mișcare. Medicii pot folosi fluoroscopie pentru a urmări trecerea mediilor de contrast prin corp. De asemenea, medicii pot înregistra imagini cu raze X în mișcare pe film sau video.

Coliziunile cu impact mare implicate în producerea de raze X generează multă căldură. Un motor roteste anodul pentru a nu-l topi (fasciculul de electroni nu este întotdeauna concentrat pe aceeași zonă). O baie răcoroasă de ulei care înconjoară plicul absoarbe, de asemenea, căldura.

Întregul mecanism este înconjurat de un scut gros de plumb. Acest lucru împiedică razele X să scape în toate direcțiile. O fereastră mică din scut permite ca o parte din fotoni cu raze X să scape într-un fascicul îngust. Fasciculul trece printr-o serie de filtre în drumul către pacient.

O cameră din partea cealaltă a pacientului înregistrează modelul luminii cu raze X care trece pe tot corpul pacientului. Camera cu raze X folosește aceeași tehnologie de film ca o cameră obișnuită, dar lumina cu raze X declanșează reacția chimică în loc de lumina vizibilă. (Vezi cum funcționează filmul fotografic pentru a afla despre acest proces.)

În general, medicii păstrează imaginea filmului ca negativ. Adică, zonele care sunt expuse la mai multă lumină par mai întunecate, iar zonele care sunt expuse la mai puțină lumină par mai deschise. Materialul dur, cum ar fi osul, apare alb, iar materialul mai moale apare negru sau gri. Medicii pot aduce diferite materiale în focar prin modificarea intensității fasciculului de raze X.

Razele X sunt rele pentru tine?

Razele X sunt un plus minunat în lumea medicinei; ei îi lasă pe medici să se uite în interiorul unui pacient fără nici o intervenție chirurgicală. Este mult mai ușor și mai sigur să privești un os rupt folosind radiografii decât să deschizi un pacient.

Dar razele X pot fi, de asemenea, dăunătoare. În primele zile ale științei razelor X, o mulțime de medici ar expune pacienții și ei înșiși la fascicule pentru perioade lungi de timp. În cele din urmă, medicii și pacienții au început să se dezvolte boală prin radiațiiși comunitatea medicală știa că ceva nu este în regulă.

Problema este că razele X sunt o formă de radiații ionizante. Când lumina normală lovește un atom, nu poate schimba atomul într-un mod semnificativ. Dar atunci când o radiografie lovește un atom, poate să doboare electroni de pe atom pentru a crea un ion, un atom încărcat electric. Electronii liberi se ciocnesc apoi cu alți atomi pentru a crea mai mulți ioni.

Sarcina electrică a unui ion poate duce la reacții chimice nefirești în interiorul celulelor. Printre altele, acuzația poate rupe lanțurile de ADN. O celulă cu un fir de rupt de ADN va muri fie ADN-ul va dezvolta o mutație. Dacă o mulțime de celule mor, organismul poate dezvolta diferite boli. Dacă ADN-ul mută, o celulă poate deveni canceroasă, iar acest cancer se poate răspândi. Dacă mutația se află într-o spermă sau într-o celulă de ou, poate duce la defecte la naștere. Din cauza tuturor acestor riscuri, medicii folosesc astăzi raze X cu mod redus.

Chiar și cu aceste riscuri, scanarea cu raze X este încă o opțiune mai sigură decât intervenția chirurgicală. Mașinile cu raze X sunt un instrument neprețuit în medicină, precum și un atu în securitatea și cercetarea științifică. Ele sunt cu adevărat una dintre cele mai utile invenții din toate timpurile.

Pentru mai multe informații despre echipamentele cu raze X și cu raze X, consultați linkurile de pe pagina următoare.

Articole similare

  • Chestiunea ultimă a corpului uman
  • Cum funcționează lumina
  • Cum funcționează atomii
  • Cum funcționează RMN-ul
  • Cum funcționează medicina nucleară
  • Cum funcționează ultrasunetele
  • Anumite frecvențe de unde radio prezintă riscuri pentru sănătate?
  • Cât de departe pătrunde lumina ultravioletă în corp?

Mai multe legături grozave

  • Raze X: o altă formă de lumină
  • Un aparat de raze X ieftin
  • Interacțiunea radiației cu materia
  • Generarea și proprietățile razelor X
  • Prezentare generală a radiografiei computerizate cu raze X
  • Expertul în radiații avertizează asupra pericolului cauzat de utilizarea excesivă a radiografiilor medicale






Descoperiri Științifice

Cercetare


Science News


Care Sunt Efectele Pe Termen Lung Ale Ebola?
Care Sunt Efectele Pe Termen Lung Ale Ebola?

Crikey! „Unluckiest Man In Australia” Obține 2 Mușcături De Păianjen În Penis
Crikey! „Unluckiest Man In Australia” Obține 2 Mușcături De Păianjen În Penis

Meteor „Nevăzut”, Care A Explodat Peste Marea Bering, Prins După Aparatul Foto
Meteor „Nevăzut”, Care A Explodat Peste Marea Bering, Prins După Aparatul Foto

Ocean Garchage Patch Rasa Bugs
Ocean Garchage Patch Rasa Bugs

Câinii Cântă Pianul În Videoclip Nou
Câinii Cântă Pianul În Videoclip Nou


RO.WordsSideKick.com
Toate Drepturile Rezervate!
Reproducerea Oricăror Materiale Permise Prostanovkoy Doar Link-Ul Activ La Site-Ul RO.WordsSideKick.com

© 2005–2020 RO.WordsSideKick.com