რა ვიცით რენტგენის შესახებ?

2024 ავტორი: Seth Attwood | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2023-12-16 16:09

მე-19 საუკუნეში ადამიანის თვალისთვის უხილავი გამოსხივება, რომელსაც შეუძლია ხორცსა და სხვა მასალებში გასვლა, რაღაც სრულიად ფანტასტიურად ჩანდა. ახლა რენტგენი ფართოდ გამოიყენება სამედიცინო სურათების შესაქმნელად, რადიაციული თერაპიის ჩასატარებლად, ხელოვნების ნიმუშების გასაანალიზებლად და ბირთვული ენერგიის პრობლემების გადასაჭრელად.

როგორ აღმოაჩინეს რენტგენის გამოსხივება და როგორ ეხმარება ის ადამიანებს - ვიგებთ ფიზიკოს ალექსანდრე ნიკოლაევიჩ დოლგოვთან ერთად.

რენტგენის სხივების აღმოჩენა

XIX საუკუნის ბოლოდან მეცნიერებამ დაიწყო ფუნდამენტურად ახალი როლის თამაში სამყაროს სურათის ჩამოყალიბებაში. საუკუნის წინ მეცნიერთა საქმიანობას სამოყვარულო და კერძო ხასიათი ჰქონდა. თუმცა, მე-18 საუკუნის ბოლოს, სამეცნიერო და ტექნოლოგიური რევოლუციის შედეგად, მეცნიერება გადაიქცა სისტემურ საქმიანობად, რომელშიც ყველა აღმოჩენა შესაძლებელი გახდა მრავალი სპეციალისტის წვლილის წყალობით.

დაიწყო კვლევითი ინსტიტუტების, პერიოდული სამეცნიერო ჟურნალების გამოჩენა, გაჩნდა კონკურენცია და ბრძოლა სამეცნიერო მიღწევებისა და ტექნიკური სიახლეების საავტორო უფლებების აღიარებისთვის. ყველა ეს პროცესი მიმდინარეობდა გერმანიის იმპერიაში, სადაც მე-19 საუკუნის ბოლოს კაიზერი ხელს უწყობს სამეცნიერო მიღწევებს, რამაც ქვეყნის პრესტიჟი გაზარდა მსოფლიო ასპარეზზე.

ერთ-ერთი მეცნიერი, რომელიც ამ პერიოდში ენთუზიაზმით მუშაობდა, იყო ფიზიკის პროფესორი, ვიურცბურგის უნივერსიტეტის რექტორი ვილჰელმ კონრად რენტგენი. 1895 წლის 8 ნოემბერს იგი გვიან დარჩა ლაბორატორიაში, როგორც ხშირად ხდებოდა, და გადაწყვიტა ჩაეტარებინა ელექტრული გამონადენის ექსპერიმენტული კვლევა მინის ვაკუუმის მილებში. მან დააბნელა ოთახი და ერთ-ერთი მილი გაუმჭვირვალე შავ ქაღალდში გაახვია, რათა გაადვილებულიყო გამონადენის თანმხლები ოპტიკური ფენომენების დაკვირვება. ჩემდა გასაკვირად

რენტგენმა დაინახა ფლუორესცენციის ზოლი ახლომდებარე ეკრანზე, რომელიც დაფარული იყო ბარიუმის ციანოპლატინიტის კრისტალებით. ნაკლებად სავარაუდოა, რომ მეცნიერმა მაშინ წარმოიდგინა, რომ ის თავისი დროის ერთ-ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი სამეცნიერო აღმოჩენის ზღვარზე იყო. მომავალ წელს ათასზე მეტი პუბლიკაცია დაიწერება რენტგენის შესახებ, ექიმები გამოგონებას სასწრაფოდ შეასრულებენ ექსპლუატაციაში, ამის წყალობით მომავალში რადიოაქტიურობა აღმოჩნდება და მეცნიერების ახალი მიმართულებები გამოჩნდება.

რენტგენმა მომდევნო რამდენიმე კვირა მიუძღვნა გაუგებარი სიკაშკაშის ბუნების გამოკვლევას და აღმოაჩინა, რომ ფლუორესცენცია ჩნდებოდა, როდესაც ის დენს ატარებდა მილზე. მილი იყო რადიაციის წყარო და არა ელექტრული წრედის სხვა ნაწილი. რენტგენმა არ იცოდა რის წინაშე დგას, გადაწყვიტა ამ ფენომენის დასახელება როგორც რენტგენის სხივები, ან რენტგენის სხივები. შემდგომ რენტგენმა აღმოაჩინა, რომ ამ გამოსხივებას შეუძლია შეაღწიოს თითქმის ყველა ობიექტს სხვადასხვა სიღრმეში, რაც დამოკიდებულია ობიექტის სისქეზე და ნივთიერების სიმკვრივეზე.

ამრიგად, გამონადენის მილსა და ეკრანს შორის არსებული პატარა ტყვიის დისკი აღმოჩნდა რენტგენის სხივებისადმი გაუმტარი და ხელის ძვლები ეკრანზე უფრო მუქ ჩრდილს აყენებს, რომელიც გარშემორტყმულია რბილი ქსოვილების მსუბუქი ჩრდილით. მალე მეცნიერმა გაარკვია, რომ რენტგენის სხივები იწვევს არა მხოლოდ ბარიუმის ციანოპლატინით დაფარული ეკრანის სიკაშკაშეს, არამედ ფოტოგრაფიული ფირფიტების დაბნელებას (განვითარების შემდეგ) იმ ადგილებში, სადაც რენტგენის სხივები დაეცა ფოტოგრაფიულ ემულსიაზე.

ექსპერიმენტების დროს რენტგენი დარწმუნდა, რომ მან აღმოაჩინა მეცნიერებისთვის უცნობი რადიაცია. 1895 წლის 28 დეკემბერს მან გამოაქვეყნა კვლევის შედეგები სტატიაში "ახალი ტიპის რადიაციის შესახებ" ჟურნალში Annals of Physics and Chemistry.ამავდროულად, მან მეცნიერებს გაუგზავნა მისი მეუღლის, ანა ბერტა ლუდვიგის ხელის სურათები, რომელიც მოგვიანებით გახდა ცნობილი.

რენტგენის ძველი მეგობრის, ავსტრიელი ფიზიკოსის ფრანც ექსნერის წყალობით, ვენის მკვიდრებმა პირველებმა ნახეს ეს ფოტოები 1896 წლის 5 იანვარს გაზეთ Die Presse-ის ფურცლებზე. მეორე დღესვე ინფორმაცია გახსნის შესახებ ლონდონის ქრონიკულ გაზეთს გადასცეს. ასე რომ, რენტგენის აღმოჩენა თანდათან დაიწყო ხალხის ყოველდღიურ ცხოვრებაში. პრაქტიკული გამოყენება თითქმის მაშინვე იპოვეს: 1896 წლის 20 იანვარს ნიუ-ჰემფშირში ექიმებმა ხელის მოტეხილ კაცს ახალი დიაგნოსტიკური მეთოდის - რენტგენის გამოყენებით უმკურნალეს.

რენტგენის ადრეული გამოყენება

რამდენიმე წლის განმავლობაში რენტგენის გამოსახულებები აქტიურად გამოიყენება უფრო ზუსტი ოპერაციებისთვის. გახსნიდან უკვე 14 დღის შემდეგ ფრიდრიხ ოტო ვალხოფმა გადაიღო პირველი სტომატოლოგიური რენტგენი. და ამის შემდეგ ფრიც გიზელთან ერთად დააარსეს მსოფლიოში პირველი სტომატოლოგიური რენტგენის ლაბორატორია.

1900 წლისთვის, აღმოჩენიდან 5 წლის შემდეგ, რენტგენის გამოყენება დიაგნოსტიკაში ითვლებოდა სამედიცინო პრაქტიკის განუყოფელ ნაწილად.

პენსილვანიის უძველესი საავადმყოფოს მიერ შედგენილი სტატისტიკა შეიძლება ჩაითვალოს რენტგენის გამოსხივებაზე დაფუძნებული ტექნოლოგიების გავრცელების მანიშნებლად. მისი თქმით, 1900 წელს პაციენტების მხოლოდ 1-2% იღებდა დახმარებას რენტგენოლოგიურად, ხოლო 1925 წლისთვის უკვე 25%.

რენტგენი იმ დროისთვის ძალიან უჩვეულო გზით გამოიყენებოდა. მაგალითად, მათ იყენებდნენ თმის მოცილების სერვისების უზრუნველსაყოფად. დიდი ხნის განმავლობაში ეს მეთოდი უფრო მტკივნეულთან - ფორსპსთან ან ცვილთან შედარებით სასურველად ითვლებოდა. გარდა ამისა, რენტგენი გამოიყენებოდა ფეხსაცმლის დამაგრების აპარატებში - საცდელ ფლუოროსკოპებში (პედოსკოპები). ეს იყო რენტგენის აპარატები ფეხებისთვის სპეციალური ჭრილით, ასევე ფანჯრებით, რომლითაც კლიენტი და გამყიდველები შეაფასებდნენ, როგორ დაჯდა ფეხსაცმელი.

რენტგენის გამოსახულების ადრეული გამოყენება თანამედროვე უსაფრთხოების თვალსაზრისით ბევრ კითხვას ბადებს. პრობლემა ის იყო, რომ რენტგენის სხივების აღმოჩენის დროს პრაქტიკულად არაფერი იყო ცნობილი რადიაციისა და მისი შედეგების შესახებ, რის გამოც პიონერები, რომლებმაც გამოიყენეს ახალი გამოგონება, საკუთარ გამოცდილებაში შეექმნათ მისი მავნე ზემოქმედება. გაზრდილი ექსპოზიციის უარყოფითი შედეგები. მე-19 საუკუნის დასასრულს მასობრივ ფენომენად იქცა, XX საუკუნეში და ადამიანებმა თანდათანობით დაიწყეს რენტგენის სხივების უგუნური გამოყენების საშიშროების გაცნობიერება.

რენტგენის ბუნება

რენტგენის გამოსხივება არის ელექტრომაგნიტური გამოსხივება ფოტონების ენერგიით ~ 100 eV-დან 250 კევ-მდე, რომელიც მდებარეობს ელექტრომაგნიტური ტალღების მასშტაბზე ულტრაიისფერ გამოსხივებასა და გამა გამოსხივებას შორის. ეს არის ბუნებრივი გამოსხივების ნაწილი, რომელიც წარმოიქმნება რადიოიზოტოპებში, როდესაც ელემენტების ატომები აღგზნებულია ელექტრონების, ალფა ნაწილაკების ან გამა კვანტების ნაკადით, რომელშიც ელექტრონები გამოიდევნება ატომის ელექტრონული გარსებიდან. რენტგენის გამოსხივება ხდება მაშინ, როდესაც დამუხტული ნაწილაკები მოძრაობენ აჩქარებით, კერძოდ, როდესაც ელექტრონები შენელებულია ნივთიერების ატომების ელექტრულ ველში.

განასხვავებენ რბილ და მძიმე რენტგენის სხივებს, რომელთა პირობითი საზღვარი ტალღის სიგრძის მასშტაბით არის დაახლოებით 0,2 ნმ, რაც შეესაბამება ფოტონის ენერგიას დაახლოებით 6 კევ. რენტგენის გამოსხივება არის როგორც შეღწევადი, მისი მოკლე ტალღის სიგრძის გამო, ასევე მაიონიზებელი, რადგან ნივთიერებაში გავლისას ის ურთიერთქმედებს ელექტრონებთან, ატომებს ატომებს, რითაც არღვევს მათ იონებად და ელექტრონებად და ცვლის ნივთიერების სტრუქტურას. რომელიც მოქმედებს.

რენტგენის სხივები იწვევს ქიმიურ ნაერთს, რომელსაც ფლუორესცენცია ჰქვია.ნიმუშის ატომების მაღალი ენერგიის ფოტონებით დასხივება იწვევს ელექტრონების გამოყოფას – ისინი ტოვებენ ატომს. ერთ ან რამდენიმე ელექტრონულ ორბიტალში წარმოიქმნება „ხვრელები“– ვაკანსიები, რის გამოც ატომები გადადიან აღგზნებულ მდგომარეობაში, ანუ ხდებიან არასტაბილური. წამის მემილიონედი შემდეგ, ატომები უბრუნდებიან სტაბილურ მდგომარეობას, როდესაც შიდა ორბიტალებში ვაკანსიები ივსება გარე ორბიტალების ელექტრონებით.

ამ გადასვლას თან ახლავს ენერგიის გამოსხივება მეორადი ფოტონის სახით, შესაბამისად წარმოიქმნება ფლუორესცენცია.

რენტგენის ასტრონომია

დედამიწაზე იშვიათად ვხვდებით რენტგენის სხივებს, მაგრამ ის საკმაოდ ხშირად გვხვდება კოსმოსში. იქ ის ბუნებრივად ხდება მრავალი კოსმოსური ობიექტის აქტივობის გამო. ამან შესაძლებელი გახადა რენტგენის ასტრონომია. რენტგენის ფოტონების ენერგია გაცილებით მაღალია, ვიდრე ოპტიკური, შესაბამისად, რენტგენის დიაპაზონში ის ასხივებს უკიდურესად მაღალ ტემპერატურამდე გაცხელებულ ნივთიერებას.

რენტგენის გამოსხივების ეს კოსმოსური წყაროები ჩვენთვის ბუნებრივი ფონის გამოსხივების შესამჩნევი ნაწილი არ არის და ამიტომ არანაირად არ ემუქრება ადამიანებს. ერთადერთი გამონაკლისი შეიძლება იყოს მყარი ელექტრომაგნიტური გამოსხივების ისეთი წყარო, როგორიც არის სუპერნოვას აფეთქება, რომელიც მზის სისტემასთან საკმარისად ახლოს მოხდა.

როგორ შევქმნათ რენტგენის სხივები ხელოვნურად?

რენტგენის აპარატები ჯერ კიდევ ფართოდ გამოიყენება არადესტრუქციული ინტროსკოპისთვის (რენტგენის გამოსახულება მედიცინაში, ხარვეზის გამოვლენა ტექნოლოგიაში). მათი მთავარი კომპონენტია რენტგენის მილი, რომელიც შედგება კათოდისა და ანოდისგან. მილის ელექტროდები დაკავშირებულია მაღალი ძაბვის წყაროსთან, ჩვეულებრივ ათობით ან თუნდაც ასობით ათასი ვოლტით. გაცხელებისას კათოდი გამოყოფს ელექტრონებს, რომლებიც აჩქარებულია წარმოქმნილი ელექტრული ველით კათოდსა და ანოდს შორის.

ანოდთან შეჯახებისას ელექტრონები ნელდება და კარგავენ ენერგიის უმეტეს ნაწილს. ამ შემთხვევაში ჩნდება რენტგენის დიაპაზონის ბრემსტრაჰლუნგის გამოსხივება, მაგრამ ელექტრონის ენერგიის უპირატესი ნაწილი გარდაიქმნება სითბოდ, ამიტომ ანოდი გაცივდება.

მუდმივი ან იმპულსური მოქმედების რენტგენის მილი ჯერ კიდევ რენტგენის გამოსხივების ყველაზე გავრცელებული წყაროა, მაგრამ ის შორს არის ერთადერთისგან. მაღალი ინტენსივობის გამოსხივების იმპულსების მისაღებად გამოიყენება მაღალი დენის გამონადენი, რომლის დროსაც დენის პლაზმური არხი შეკუმშულია დენის საკუთარი მაგნიტური ველით - ე.წ.

თუ გამონადენი ხდება მსუბუქი ელემენტების გარემოში, მაგალითად, წყალბადის გარემოში, მაშინ ის ასრულებს ელექტრონების ეფექტური ამაჩქარებლის როლს ელექტრული ველის მიერ, რომელიც წარმოიქმნება თავად გამონადენში. ეს გამონადენი შეიძლება მნიშვნელოვნად აღემატებოდეს გარე დენის წყაროს მიერ წარმოქმნილ ველს. ამ გზით მიიღება წარმოქმნილი კვანტების (ასობით კილოელექტრონვოლტი) მაღალი ენერგიით მძიმე რენტგენის გამოსხივების პულსები, რომლებსაც აქვთ მაღალი შეღწევადობა.

ფართო სპექტრულ დიაპაზონში რენტგენის სხივების მისაღებად გამოიყენება ელექტრონული ამაჩქარებლები - სინქროტრონები. მათში გამოსხივება იქმნება რგოლოვანი ვაკუუმის კამერის შიგნით, რომელშიც წრიულ ორბიტაზე მოძრაობს მაღალი ენერგიის ელექტრონების ვიწრო მიმართული სხივი, რომელიც აჩქარებულია თითქმის სინათლის სიჩქარემდე. ბრუნვის დროს, მაგნიტური ველის გავლენის ქვეშ, მფრინავი ელექტრონები ასხივებენ ფოტონების სხივებს ორბიტაზე ტანგენციურად ფართო სპექტრით, რომელთა მაქსიმუმი მოდის რენტგენის დიაპაზონზე.

როგორ ვლინდება რენტგენი

დიდი ხნის განმავლობაში, რენტგენის გამოსხივების გამოსავლენად და გასაზომად გამოიყენებოდა ფოსფორის ან ფოტოგრაფიული ემულსიის თხელი ფენა მინის ფირფიტის ან გამჭვირვალე პოლიმერული ფილმის ზედაპირზე.პირველი ანათებდა სპექტრის ოპტიკურ დიაპაზონში რენტგენის გამოსხივების მოქმედებით, ხოლო საფარის ოპტიკური გამჭვირვალობა შეიცვალა ფილმში ქიმიური რეაქციის მოქმედებით.

ამჟამად ელექტრონული დეტექტორები ყველაზე ხშირად გამოიყენება რენტგენის გამოსხივების დასარეგისტრირებლად - მოწყობილობები, რომლებიც წარმოქმნიან ელექტრულ პულსს, როდესაც რადიაციის კვანტური შეიწოვება დეტექტორის მგრძნობიარე მოცულობაში. ისინი განსხვავდებიან შთანთქმის გამოსხივების ენერგიის ელექტრულ სიგნალებად გადაქცევის პრინციპით.

ელექტრონული რეგისტრაციით რენტგენის დეტექტორები შეიძლება დაიყოს იონიზაციად, რომლის მოქმედება ემყარება ნივთიერების იონიზაციას და რადიოლუმინესცენტურ, მათ შორის ცინტილაციას, ნივთიერების ლუმინესცენციის გამოყენებით მაიონებელი გამოსხივების მოქმედების ქვეშ. იონიზაციის დეტექტორები, თავის მხრივ, იყოფა გაზით სავსე და ნახევარგამტარებად, გამოვლენის საშუალების მიხედვით.

გაზით სავსე დეტექტორების ძირითადი ტიპებია იონიზაციის კამერები, გეიგერის მრიცხველები (Geiger-Muller მრიცხველები) და პროპორციული გაზის გამონადენის მრიცხველები. მრიცხველის სამუშაო გარემოში შემავალი რადიაციული კვანტები იწვევს გაზის იონიზაციას და დენის გადინებას, რაც ფიქსირდება. ნახევარგამტარულ დეტექტორში გამოსხივების კვანტების ზემოქმედებით წარმოიქმნება ელექტრონ-ხვრელების წყვილი, რაც ასევე შესაძლებელს ხდის დეტექტორის სხეულში ელექტრული დენის გადინებას.

ვაკუუმურ მოწყობილობაში სცინტილაციის მრიცხველების ძირითადი კომპონენტია ფოტოგამრავლების მილი (PMT), რომელიც იყენებს ფოტოელექტრული ეფექტის გადაქცევას რადიაციის დამუხტულ ნაწილაკების ნაკადად და ელექტრონის მეორადი ემისიის ფენომენს წარმოქმნილი დამუხტული ნაწილაკების დენის გასაძლიერებლად. ფოტომულტიპლიკატორს აქვს ფოტოკათოდი და თანმიმდევრული აჩქარების ელექტროდების სისტემა - დინოდები, რომლებზედაც აჩქარებული ელექტრონები მრავლდებიან.

მეორადი ელექტრონის მულტიპლიკატორი არის ღია ვაკუუმური მოწყობილობა (მუშაობს მხოლოდ ვაკუუმის პირობებში), რომელშიც რენტგენის გამოსხივება შესასვლელში გარდაიქმნება პირველადი ელექტრონების ნაკადად და შემდეგ ძლიერდება ელექტრონების მეორადი ემისიის გამო, როდესაც ისინი გამრავლდებიან გამრავლების არხში..

მიკროარხის ფირფიტები, რომლებიც წარმოადგენს დიდი რაოდენობით ცალკეულ მიკროსკოპულ არხებს, რომლებიც აღწევენ ფირფიტის დეტექტორში, მუშაობს იმავე პრინციპით. მათ შეუძლიათ დამატებით უზრუნველყონ სივრცითი გარჩევადობა და რენტგენის გამოსხივების დეტექტორზე ნაკადის კვეთის ოპტიკური გამოსახულების ფორმირება ნახევრად გამჭვირვალე ეკრანის გამავალი ელექტრონების ნაკადის დაბომბვით მასზე დეპონირებული ფოსფორით.

რენტგენი მედიცინაში

რენტგენის სხივების მატერიალურ ობიექტებში გაბრწყინების უნარი არა მხოლოდ აძლევს ადამიანებს მარტივი რენტგენის სხივების შექმნის შესაძლებლობას, არამედ უხსნის შესაძლებლობებს უფრო მოწინავე დიაგნოსტიკური საშუალებებისთვის. მაგალითად, ის არის კომპიუტერული ტომოგრაფიის (CT) ცენტრში.

რენტგენის წყარო და მიმღები ბრუნავს რგოლში, რომელშიც პაციენტი წევს. მიღებული მონაცემები იმის შესახებ, თუ როგორ შთანთქავს სხეულის ქსოვილები რენტგენის სხივებს, კომპიუტერის მიერ რეკონსტრუქცია ხდება 3D გამოსახულებად. CT განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია ინსულტის დიაგნოსტიკისთვის და მიუხედავად იმისა, რომ ის ნაკლებად ზუსტია ვიდრე ტვინის მაგნიტურ-რეზონანსული ტომოგრაფია, მას გაცილებით ნაკლები დრო სჭირდება.

შედარებით ახალი მიმართულება, რომელიც ახლა ვითარდება მიკრობიოლოგიასა და მედიცინაში, არის რბილი რენტგენის გამოსხივების გამოყენება. როდესაც ცოცხალი ორგანიზმი გამჭვირვალეა, ეს შესაძლებელს ხდის სისხლძარღვების გამოსახულების მიღებას, რბილი ქსოვილების სტრუქტურის დეტალურად შესწავლას და მიკრობიოლოგიური კვლევების ჩატარებასაც კი უჯრედულ დონეზე.

რენტგენის მიკროსკოპი, რომელიც იყენებს მძიმე ელემენტების პლაზმაში პინჩის ტიპის გამონადენის გამოსხივებას, შესაძლებელს ხდის ცოცხალი უჯრედის სტრუქტურის ასეთი დეტალების დანახვას,რომლის დანახვა ელექტრონული მიკროსკოპით სპეციალურად მომზადებულ უჯრედულ სტრუქტურაშიც კი შეუძლებელია.

ავთვისებიანი სიმსივნის სამკურნალოდ გამოყენებული სხივური თერაპიის ერთ-ერთი სახეობა იყენებს მძიმე რენტგენის სხივებს, რაც შესაძლებელი ხდება მისი მაიონებელი ეფექტის გამო, რომელიც ანადგურებს ბიოლოგიური ობიექტის ქსოვილს. ამ შემთხვევაში გამოსხივების წყაროდ გამოიყენება ელექტრონული ამაჩქარებელი.

რენტგენოგრაფია ტექნოლოგიაში

რბილი რენტგენი გამოიყენება კვლევაში, რომელიც მიზნად ისახავს კონტროლირებადი თერმობირთვული შერწყმის პრობლემის გადაჭრას. პროცესის დასაწყებად, თქვენ უნდა შექმნათ უკუცემის დარტყმის ტალღა მცირე დეიტერიუმის და ტრიტიუმის სამიზნის დასხივებით ელექტრული გამონადენის რბილი რენტგენის სხივებით და ამ სამიზნის გარსის მყისიერად გაცხელებით პლაზმურ მდგომარეობაში.

ეს ტალღა შეკუმშავს სამიზნე მასალას მყარი ნივთიერების სიმკვრივეზე ათასჯერ მეტი სიმკვრივით და ათბობს მას თერმობირთვულ ტემპერატურამდე. თერმობირთვული შერწყმის ენერგიის გამოთავისუფლება ხდება მოკლე დროში, ხოლო ცხელი პლაზმა იფანტება ინერციით.

გამჭვირვალეობის უნარი შესაძლებელს ხდის რენტგენოგრაფიას - გამოსახულების ტექნიკას, რომელიც საშუალებას გაძლევთ აჩვენოთ, მაგალითად, ლითონისგან დამზადებული გაუმჭვირვალე ობიექტის შიდა სტრუქტურა. შეუძლებელია თვალით დადგინდეს, არის თუ არა ხიდის კონსტრუქციები მყარად შედუღებული, არის თუ არა გაზსადენის ნაკერი ჰერმეტულად და ჯდება თუ არა ლიანდაგები ერთმანეთთან მჭიდროდ.

ამიტომ, ინდუსტრიაში, რენტგენი გამოიყენება ხარვეზის აღმოსაჩენად - ობიექტის ან მისი ცალკეული ელემენტების ძირითადი სამუშაო თვისებებისა და პარამეტრების საიმედოობის მონიტორინგი, რაც არ საჭიროებს ობიექტის ექსპლუატაციიდან გაყვანას ან დემონტაჟს.

რენტგენის ფლუორესცენციული სპექტრომეტრია ეფუძნება ფლუორესცენციის ეფექტს - ანალიზის მეთოდი, რომელიც გამოიყენება ბერილიუმიდან ურანამდე ელემენტების კონცენტრაციების დასადგენად 0,0001-დან 100%-მდე დიაპაზონში სხვადასხვა წარმოშობის ნივთიერებებში.

როდესაც ნიმუში დასხივებულია რენტგენის მილიდან გამოსხივების ძლიერი ნაკადით, ჩნდება ატომების დამახასიათებელი ფლუორესცენტური გამოსხივება, რაც პროპორციულია ნიმუშში მათი კონცენტრაციისა. დღეისათვის პრაქტიკულად ყველა ელექტრონული მიკროსკოპი შესაძლებელს ხდის რენტგენის ფლუორესცენციული ანალიზის მეთოდით, ყოველგვარი სირთულის გარეშე დადგინდეს შესწავლილი მიკროობიექტების დეტალური ელემენტარული შემადგენლობა.

რენტგენი ხელოვნების ისტორიაში

რენტგენის სხივების გაბრწყინების და ფლუორესცენციის ეფექტის შექმნის უნარი ასევე გამოიყენება ნახატების შესასწავლად. ის, რაც იმალება საღებავის ზედა ფენის ქვეშ, ბევრი რამის თქმა შეუძლია ტილოს შექმნის ისტორიაზე. მაგალითად, საღებავის რამდენიმე ფენის ოსტატურ მუშაობაში შეიძლება აღმოჩნდეს, რომ სურათი უნიკალურია მხატვრის ნამუშევრებში. ასევე მნიშვნელოვანია ნახატის ფენების სტრუქტურის გათვალისწინება ტილოსთვის შესაფერისი შენახვის პირობების არჩევისას.

ამ ყველაფრისთვის, რენტგენის გამოსხივება შეუცვლელია, რაც საშუალებას გაძლევთ გამოიყურებოდეს სურათის ზედა ფენების ქვეშ, ზიანის მიყენების გარეშე.

ამ მიმართულებით მნიშვნელოვანი განვითარებაა ხელოვნების ნიმუშებთან მუშაობის სპეციალიზებული ახალი მეთოდები. მაკროსკოპული ფლუორესცენცია არის რენტგენის ფლუორესცენციის ანალიზის ვარიანტი, რომელიც კარგად არის შესაფერისი ძირითადი ელემენტების, ძირითადად ლითონების განაწილების სტრუქტურის ვიზუალიზაციისთვის, რომლებიც გვხვდება დაახლოებით 0,5-1 კვადრატულ მეტრზე ან მეტ ფართობზე.

მეორეს მხრივ, რენტგენის ლამინოგრაფია, კომპიუტერული რენტგენის ტომოგრაფიის ვარიანტი, რომელიც უფრო შესაფერისია ბრტყელი ზედაპირების შესასწავლად, პერსპექტიული ჩანს სურათის ცალკეული ფენების გამოსახულების მისაღებად. ეს მეთოდები ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას საღებავის ფენის ქიმიური შემადგენლობის შესასწავლად. ეს საშუალებას აძლევს ტილოს დათარიღდეს, მათ შორის ყალბის იდენტიფიცირების მიზნით.

რენტგენი საშუალებას გაძლევთ გაარკვიოთ ნივთიერების სტრუქტურა

რენტგენის კრისტალოგრაფია არის სამეცნიერო მიმართულება, რომელიც დაკავშირებულია მატერიის სტრუქტურის იდენტიფიკაციასთან ატომურ და მოლეკულურ დონეზე. კრისტალური სხეულების გამორჩეული თვისებაა იგივე ელემენტების (უჯრედების) სივრცულ სტრუქტურაში მრავალჯერადი მოწესრიგებული გამეორება, რომელიც შედგება ატომების, მოლეკულების ან იონების გარკვეული ნაკრებისგან.

კვლევის ძირითადი მეთოდი შედგება კრისტალური ნიმუშის რენტგენის სხივების ვიწრო სხივზე რენტგენის კამერის გამოყენებით. მიღებული ფოტო გვიჩვენებს კრისტალში გამავალი დიფრაქციული რენტგენის სურათს, საიდანაც მეცნიერებს შეუძლიათ ვიზუალურად აჩვენონ მისი სივრცითი სტრუქტურა, რომელსაც უწოდებენ ბროლის გისოსს. ამ მეთოდის განხორციელების სხვადასხვა ხერხს უწოდებენ რენტგენის სტრუქტურულ ანალიზს.

კრისტალური ნივთიერებების რენტგენის სტრუქტურული ანალიზი შედგება ორი ეტაპისგან:

1. ბროლის ერთეული უჯრედის ზომის, ერთეულ უჯრედში ნაწილაკების (ატომების, მოლეკულების) რაოდენობის და ნაწილაკების განლაგების სიმეტრიის განსაზღვრა. ეს მონაცემები მიიღება დიფრაქციის მაქსიმალური მდებარეობის გეომეტრიის ანალიზით.
2. ელექტრონის სიმკვრივის გამოთვლა ერთეული უჯრედის შიგნით და ატომური კოორდინატების განსაზღვრა, რომლებიც იდენტიფიცირებულია ელექტრონის სიმკვრივის მაქსიმუმის პოზიციასთან. ეს მონაცემები მიიღება დიფრაქციის მაქსიმუმების ინტენსივობის ანალიზით.

ზოგიერთი მოლეკულური ბიოლოგი ვარაუდობს, რომ ყველაზე დიდი და რთული მოლეკულების გამოსახულებისას, რენტგენის კრისტალოგრაფია შეიძლება შეიცვალოს ახალი ტექნიკით, რომელსაც ეწოდება კრიოგენული ელექტრონული მიკროსკოპია.

ქიმიური ანალიზის ერთ-ერთი უახლესი ინსტრუმენტი იყო ჰენდერსონის ფილმის სკანერი, რომელიც მან გამოიყენა თავის პიონერულ მუშაობაში კრიოგენულ ელექტრონულ მიკროსკოპში. თუმცა, ეს მეთოდი ჯერ კიდევ საკმაოდ ძვირია და, შესაბამისად, ნაკლებად სავარაუდოა, რომ უახლოეს მომავალში მთლიანად ჩაანაცვლოს რენტგენის კრისტალოგრაფია.

რენტგენის გამოყენებასთან დაკავშირებული კვლევისა და ტექნიკური აპლიკაციების შედარებით ახალი სფეროა რენტგენის მიკროსკოპია. იგი შექმნილია რეალურ სივრცეში შესასწავლი ობიექტის გაფართოებული გამოსახულების მისაღებად ორ ან სამ განზომილებაში ფოკუსირების ოპტიკის გამოყენებით.

სივრცითი გარჩევადობის დიფრაქციული ზღვარი რენტგენის მიკროსკოპში გამოყენებული გამოსხივების მცირე ტალღის სიგრძის გამო დაახლოებით 1000-ჯერ უკეთესია ოპტიკური მიკროსკოპის შესაბამის მნიშვნელობაზე. გარდა ამისა, რენტგენის გამოსხივების შეღწევადი ძალა შესაძლებელს ხდის იმ ნიმუშების შიდა სტრუქტურის შესწავლას, რომლებიც სრულიად გაუმჭვირვალეა ხილული სინათლისთვის.

და მიუხედავად იმისა, რომ ელექტრონულ მიკროსკოპს აქვს ოდნავ მაღალი სივრცითი გარჩევადობის უპირატესობა, ის არ არის გამოკვლევის არადესტრუქციული მეთოდი, რადგან ის მოითხოვს ვაკუუმს და ნიმუშებს მეტალის ან მეტალიზებული ზედაპირით, რაც სრულიად დამღუპველია, მაგალითად, ბიოლოგიური ობიექტებისთვის.