LA sfârşitul XIX-lea secolul, atenția generală a fizicienilor a fost atrasă de o descărcare de gaz la presiune scăzută. În aceste condiții, s-au creat fluxuri de electroni foarte rapizi în tubul cu descărcare în gaz. Pe vremea aceea se numeau raze catodice. Natura acestor raze nu a fost încă stabilită cu certitudine. Se știa doar că aceste raze își au originea la catodul tubului.

În timp ce investiga razele catodice, Roentgen a observat că o placă fotografică din apropierea tubului de descărcare s-a dovedit a fi iluminată chiar și atunci când era învelită în hârtie neagră. După aceea, a reușit să observe un alt fenomen foarte frapant. Un ecran de hârtie umezit cu o soluție de bariu platină-cianură a început să strălucească dacă era înfășurat în jurul tubului de descărcare. Mai mult, atunci când radiografiile îi ținea mâna între tub și ecran, umbrele întunecate ale oaselor erau vizibile pe ecran pe fundalul contururilor mai deschise ale întregii mâini.

Omul de știință și-a dat seama că în timpul funcționării tubului de descărcare, apar niște radiații necunoscute anterior, puternic penetrante. El a numit-o raze X. Ulterior, termenul „raze X” a fost ferm stabilit în spatele acestei radiații.

Roentgen a descoperit că noi radiații au apărut în punctul în care razele catodice (fluxurile de electroni rapizi) s-au ciocnit cu peretele de sticlă al tubului. În acest loc, sticla strălucea cu o lumină verzuie.

Experimentele ulterioare au arătat că razele X apar atunci când electronii rapizi sunt încetiniți de orice obstacol, în special de electrozii metalici.

Razele descoperite de Roentgen au acționat pe o placă fotografică, au provocat ionizarea aerului, dar nu au fost reflectate într-un mod vizibil de nicio substanță și nu au experimentat refracția. Câmpul electromagnetic nu a avut niciun efect asupra direcției de propagare a acestora.

Imediat a existat o presupunere că razele X sunt unde electromagnetice care sunt emise în timpul unei decelerații bruște a electronilor. Spre deosebire de razele de lumină din spectrul vizibil și razele ultraviolete, razele X au o lungime de undă mult mai scurtă. Lungimea lor de undă este mai mică, cu atât energia electronilor care se ciocnesc cu un obstacol este mai mare. Puterea mare de penetrare a razelor X și celelalte caracteristici ale acestora au fost asociate tocmai cu o lungime de undă mică. Dar această ipoteză avea nevoie de dovezi, iar dovezile au fost obținute la 15 ani după moartea lui Roentgen.

Dacă razele X sunt unde electromagnetice, atunci ele trebuie să prezinte difracție, un fenomen comun tuturor tipurilor de unde. La început, razele X au fost trecute prin fante foarte înguste ale plăcilor de plumb, dar nu a putut fi detectat nimic asemănător cu difracția. Fizicianul german Max Laue a sugerat că lungimea de undă a razelor X este prea scurtă pentru a detecta difracția acestor unde de către obstacole create artificial. La urma urmei, este imposibil să faci goluri de 10-8 cm, deoarece aceasta este dimensiunea atomilor înșiși. Ce se întâmplă dacă razele X au aproximativ aceeași lungime de undă? Atunci singura opțiune rămasă este să folosești cristalele. Sunt structuri ordonate în care distanțele dintre atomi individuali sunt egale în ordinea mărimii cu dimensiunea atomilor înșiși, adică 10 sunt aproape de dimensiunea atomilor.

Un pic de istorie... 4 „Trimite-mi niște raze într-un plic” La un an de la descoperirea cu raze X, Roentgen a primit o scrisoare de la un marinar englez „Domnule, de la război am un glonț înfipt în piept, dar ei nu îl pot elimina deoarece nu este vizibil. Și apoi am auzit că ai găsit grinzile prin care îmi poate fi văzut glonțul. Dacă se poate, trimite-mi niște raze într-un plic, medicii vor găsi glonțul și îți trimit razele înapoi”. Răspunsul lui Roentgen a fost: acest moment Nu am atâtea raze. Dar dacă nu-ți este greu, trimite-mi pe a ta. cufărși voi găsi un glonț și-ți trimit pieptul înapoi.” Conţinut.

În corpul uman... 5 În corpul uman, razele X sunt cel mai mult absorbite de oase, care sunt relativ dense și conțin mulți atomi de calciu. Când razele trec prin oase, intensitatea radiației se înjumătățește la fiecare 1,5 cm.Sângele, mușchii, grăsimea și tractul gastrointestinal absorb mult mai puțin razele X. Cel mai puțin de toate întârzie radiația aerului în plămâni. Prin urmare, oasele din raze X aruncă o umbră pe film, iar în aceste locuri rămâne transparent. În același loc în care razele au reușit să ilumineze filmul, se întunecă, iar medicii văd pacientul „prin”. Conţinut

În vremea noastră... 6 În vremea noastră, examinările cu raze X au loc în majoritatea cazurilor fără peliculă fotografică, iar radiația care a trecut prin pacient este vizibilă cu ajutorul unor fosfori speciali. Această metodă, numită fluorografie, permite de mai multe ori reducerea intensității radiațiilor în timpul examinării și să o facă în siguranță. Conţinut

Daune și beneficii ... 8 Daune: Datele din multe studii arată că doar 1% dintre oameni pot fi afectați de raze X. Dacă o faci foarte des, atunci pot apărea tumori care se vor face simțite în câteva decenii. Cu toate acestea, pentru aceasta va trebui să treceți la această procedură de cel puțin mai multe ori pe săptămână timp de mulți ani la rând.

Daune și beneficii... 9 Daune: impactul razelor X asupra organismului este determinat de nivelul dozei de radiație și depinde de organul care a fost expus la radiații. De exemplu, bolile de sânge sunt cauzate de iradierea măduvei osoase, iar bolile genetice sunt cauzate de iradierea organelor genitale. Sunt posibile și modificări temporare ale compoziției sângelui după o expunere mică și modificări ireversibile ale compoziției acestuia la doze mari de radiații. Conţinut

Surse... 10 surse de raze X sunt tuburi cu raze X, unele izotopi radioactivi, acceleratoare (betatron - accelerator ciclic de electroni) și acumulatori de electroni (radiație sincrotron), lasere etc. Surse naturale de raze X Soarele și alte obiecte spațiale. Conţinut

Aplicații... 11 razele X au găsit multe aplicații practice foarte importante. În medicină, ele sunt folosite pentru a pune diagnosticul corect al bolii, precum și pentru a trata cancerul. Există multe aplicații ale razelor X în cercetare științifică. Cu ajutorul lor, este posibil să se determine aranjarea atomilor în spațiu - structura cristalelor, este posibil să se descifreze structura celor mai complecși compuși organici, inclusiv proteine.

Tub cu raze X... 15 Reprezentare schematică a unui tub cu raze X. Raze X, catod K, anod A (numit uneori anticatod), radiator C, tensiune filamentului catodic Uh, tensiune de accelerație Ua, intrare de răcire cu apă Win, ieșire de răcire cu apă Wout.

Tub de raze X... 16 Razele X sunt produse prin accelerarea puternică a particulelor încărcate (bremsstrahlung) sau prin tranziții de înaltă energie în învelișurile de electroni ale atomilor sau moleculelor. Ambele efecte sunt utilizate în tuburile cu raze X. Principalele elemente structurale ale unor astfel de tuburi sunt un catod metalic și un anod. Conţinut

Efecte biologice... 17 razele X sunt ionizante. Afectează țesuturile organismelor vii și poate provoca boală de radiații, arsuri de radiații și tumori maligne. Din acest motiv, atunci când lucrați cu raze X trebuie luate măsuri de protecție. Se crede că daunele sunt direct proporționale cu doza de radiație absorbită. Radiația cu raze X este un factor mutagen. Conţinut

slide 2

Evenimente istorice: Au trecut 110 ani de la descoperirea razelor X (1895-2005), acum 100 de ani s-a cunoscut despre razele X caracteristice (1906-2006). Semnificația descoperirii razelor X pentru dezvoltarea științei și înțelegerea structurii lumii nu poate fi supraestimată. Wilhelm Konrad Roentgen, fizician german.

slide 3

Plan:

Descoperirea razelor X Wilhelm Roentgen Proprietățile razelor X Difracția razelor X Dispozitivul unui tub cu raze X Aplicarea razelor X: Medicină Cercetare științifică Analiza structurală cu raze X Defectoscopie

slide 4

Descoperirea razelor X

În 1895, Wilhelm Roentgen a experimentat cu unul dintre tuburile cu vid ale lui Crookes. A observat brusc că unele cristale din apropiere străluceau puternic. Deoarece Roentgen știa că razele descoperite mai devreme nu pot pătrunde în sticlă pentru a produce acest efect, el a sugerat că trebuie să fie un nou tip de raze, pe care le-a numit raze X, subliniind astfel proprietățile lor neobișnuite.

slide 5

De fapt, razele invizibile pentru ochi au pătruns cu ușurință țesături opace, hârtie, lemn și chiar metale, luminând filmul fotografic atent ambalat. Celebra fotografie a mâinii soției sale, pe care a publicat-o în articolul său, a contribuit și ea la faima lui Roentgen. Pentru descoperirea razelor care îi poartă numele, V. Roentgen PRIMUL în istorie Premiul Nobelîn fizică (1901)

slide 6

Proprietățile razelor X

Razele descoperite de Roentgen au actionat asupra unei placi fotografice, au provocat ionizarea aerului, nu s-au reflectat, nu au refractat, dar nici nu au deviat intr-un camp magnetic.Razele X aveau o putere de patrundere extraordinara, care era incomparabila cu orice. Imediat a existat o presupunere că acestea sunt unde electromagnetice care sunt emise în timpul unei decelerații bruște a electronilor. Dovada în acest sens a fost obținută la numai 15 ani de la moartea lui Roentgen. Prima pagină a articolului lui V. Roentgen despre raze X

Slide 7

difracție cu raze X

Un fascicul îngust de raze X a fost îndreptat spre cristal, în spatele căruia se afla o placă fotografică. Pete mici distanțate în mod regulat au apărut în jurul punctului central al plăcii. Aspectul lor poate fi explicat doar prin difracția inerentă tuturor tipurilor de unde electromagnetice. Aceasta înseamnă că radiațiile X sunt electromagnetice.

Slide 8

TUBE DE RAZE X - ... un aparat electrovacuum pentru obtinerea de raze X. Cel mai simplu tub de raze X constă dintr-un recipient de sticlă cu electrozi lipiți - un catod și un anod.Electronii emiși de catod sunt accelerați de un puternic câmp electricîn spațiul dintre electrozi și bombardează anodul. Când electronii lovesc anodul, energia lor cinetică este parțial convertită în energie de raze X.

Slide 9

Reprezentarea schematică a unui tub cu raze X.

X - raze X, K - catod, A - anod, C - radiator, Uh - tensiunea filamentului catodic, Ua - tensiune de accelerare, Win - intrare de răcire cu apă, Wout - ieșire de răcire cu apă Slide-ul precedent

Slide 10

Forma generală tuburi cu raze X pentru analiză structurală(a), detectarea defectelor (b) și diagnosticarea cu raze X medicale (c).

diapozitivul 11

Impactul biologic

Razele X sunt ionizante. Afectează organismele vii și poate provoca radiații și cancer. Din acest motiv, atunci când lucrați cu raze X trebuie luate măsuri de protecție. Cancerul este cauzat de deteriorarea informațiilor genetice ADN. Se crede că daunele sunt direct proporționale cu doza de radiație absorbită. Radiația cu raze X este un factor mutagen.

slide 12

Utilizarea razelor X

În medicină În cercetarea științifică: Analiza difracției cu raze X Știința materialelor Cristalografie Chimie Biologie Defectoscopie

diapozitivul 13

Medicamentul

Razele X pot ilumina corpul uman, rezultând imagini ale oaselor și organelor interne. De asemenea, folosit pentru a trata cancerul.

Slide 14

Analiza difracției cu raze X

Conform modelului de difracție dat de razele X pe măsură ce trec prin cristale, este posibil să se stabilească ordinea în care atomii sunt aranjați în spațiu - structura cristalelor.

diapozitivul 15

În știința materialelor, cristalografie, chimie și biochimie, razele X sunt folosite pentru a elucida structura substanțelor pe nivel atomic folosind împrăștierea prin difracție a razelor X (analiza difracției cu raze X). exemplu celebru este de a determina structura ADN-ului.

slide 16

În plus, razele X pot fi folosite pentru a determina compoziție chimică substante. Într-un microscop cu fascicul de electroni, analitul este iradiat cu electroni sau raze X, în timp ce atomii sunt ionizați și emit raze X caracteristice. Această metodă analitică se numește analiză cu fluorescență cu raze X.

Slide 17

Detectarea defectelor cu raze X

Metoda de depistare a cavitatilor din piese turnate, fisurilor in sine, verificarea calitatii sudurilor etc. Se bazează pe o modificare a absorbției razelor X în produs în prezența unei cavități sau a incluziunilor străine în acesta. Detector de defecte cu raze X

Vizualizați toate diapozitivele

slide 2

Radiația cu raze X - unde electromagnetice a căror energie fotonică se află pe scara undelor electromagnetice dintre radiația ultravioletă și radiația gamma. Gamele de energie ale radiației X și ale radiației gamma se suprapun într-o gamă largă de energie. Ambele tipuri de radiații sunt radiatie electromagnetica iar la aceeași energie fotonică - sunt echivalente. Diferența terminologică constă în modul de apariție - razele X sunt emise cu participarea electronilor, în timp ce razele gamma sunt emise în procesele de dezexcitare. nuclee atomice

slide 3

Tuburi de raze X Razele X sunt produse prin accelerarea puternică a particulelor încărcate sau prin tranziții cu energie înaltă în învelișurile de electroni ale atomilor sau moleculelor. Ambele efecte sunt utilizate în tuburile cu raze X

slide 4

Principalele elemente structurale ale unor astfel de tuburi sunt un catod metalic și un anod. În tuburile cu raze X, electronii emiși de catod sunt accelerați de diferență potenţiale electriceîntre anod și catod și lovește anodul, unde sunt decelerate brusc. În acest caz, radiația cu raze X este generată din cauza bremsstrahlungului, iar electronii sunt eliminați simultan din interiorul învelișuri de electroni atomi de anod. Spațiile goale din învelișuri sunt ocupate de alți electroni ai atomului. În prezent, anozii sunt fabricați în principal din ceramică, iar partea în care electronii lovesc este din molibden sau cupru. În procesul de accelerare-decelerare, doar aproximativ 1% energie kinetică electronul trece la raze X, 99% din energie este transformată în căldură.

slide 5

Acceleratorii de particule Raze X pot fi obținute și în acceleratorii de particule. Așa-numita radiație sincrotron apare atunci când un fascicul de particule dintr-un câmp magnetic este deviat, în urma căruia acestea experimentează o accelerație într-o direcție perpendiculară pe mișcarea lor. Radiaţia sincrotron are spectru continuu cu marginea de sus. Cu parametri aleși corespunzător, razele X pot fi obținute și în spectrul radiației sincrotron

slide 6

Interacțiunea cu materia Lungimea de undă a razelor X este comparabilă cu dimensiunea atomilor, deci nu există niciun material din care să fie posibilă realizarea unei lentile pentru raze X. În plus, atunci când razele X sunt incidente perpendicular pe suprafață, aproape că nu sunt reflectate. În ciuda acestui fapt, în optica cu raze X s-au găsit metode de construire a elementelor optice pentru raze X. În special, sa dovedit că diamantul le reflectă bine.

Slide 7

Razele X pot pătrunde în materie și diverse substante le absorbi diferit. Absorbția razelor X este cea mai importantă proprietate a acestora în fotografia cu raze X. Intensitatea razelor X scade exponențial în funcție de calea parcursă în stratul absorbant (I = I0e-kd, unde d este grosimea stratului, coeficientul k este proporțional cu Z³λ³, Z este numărul atomic al elementului, λ este lungimea de undă).

Slide 8

Absorbția are loc ca urmare a fotoabsorbției (efect fotoelectric) și a împrăștierii Compton:

Slide 9

Razele X sunt ionizante. Afectează țesuturile organismelor vii și poate provoca boală de radiații, arsuri de radiații și tumori maligne. Din acest motiv, atunci când lucrați cu raze X trebuie luate măsuri de protecție. Se crede că daunele sunt direct proporționale cu doza de radiație absorbită. Radiația cu raze X este un factor mutagen. Impactul biologic

Descoperirea razelor X. În 1894, când Roentgen a fost ales rector al universității, a început cercetare experimentală descărcare electrică în tuburi vid de sticlă. În seara zilei de 8 noiembrie 1895, Roentgen lucra ca de obicei în laboratorul său, studiind razele catodice. Pe la miezul nopții, simțindu-se obosit, era pe cale să plece. După ce s-a uitat prin laborator, a stins lumina și era pe cale să închidă ușa, când a observat deodată un fel de pată luminoasă în întuneric. Se pare că un ecran din bariu sinergic strălucea. De ce strălucește? Soarele apusese de mult, lumina electrică nu putea produce o strălucire, tubul catodic era oprit și, în plus, era acoperit cu un capac de carton negru. Roentgen s-a uitat din nou la tubul catodic și și-a reproșat: se pare că a uitat să-l oprească. Simțind comutatorul, omul de știință a oprit receptorul. A dispărut și strălucirea ecranului; a pornit din nou receptorul - și strălucirea a apărut din nou. Aceasta înseamnă că strălucirea este cauzată de tubul catodic! Dar cum? La urma urmei, razele catodice sunt întârziate de un capac, iar spațiul de aer dintre tub și ecran pentru ele este armura. Astfel a început nașterea descoperirii.

Dimensiuni: 960 x 720 pixeli, format: jpg. Pentru a descărca un slide gratuit pentru utilizare pe lectie de fizica, faceți clic dreapta pe imagine și faceți clic pe „Salvare imagine ca...”. Puteți descărca întreaga prezentare „X-rays of physics.ppt” într-o arhivă zip de 576 KB.

radiatii ionizante

„Razele X ale unui fizician” - ianuarie 1896... Dar cum? Șef: Baeva Valentina Mikhailovna. Astfel a început nașterea descoperirii. Razele X au aceleași proprietăți ca razele de lumină. Descoperirea razelor X. raze X. A dispărut și strălucirea ecranului; a pornit din nou receptorul - și strălucirea a apărut din nou. În 1862, Wilhelm a intrat la școala tehnică din Utrecht.

„Radiații ultraviolete” - radiații ultraviolete. receptori de radiații. actiune biologica. Plasmă la temperatură ridicată. Proprietăți. Soarele, stele, nebuloase și alte obiecte spațiale. Radiația ultravioletă este subdivizată: pentru lungimi de undă mai mici de 105 nm, practic nu există materiale transparente. Istoria descoperirilor. Se folosesc receptoare fotoelectrice.

„Radiații infraroșii” - Aplicație. Cu cât obiectul este mai cald, cu atât radiază mai repede. Dozele mari pot provoca leziuni oculare și arsuri ale pielii. Puteți face fotografii în raze ultraviolete (vezi fig. 1). Pământul emite radiații infraroșii (termice) în spațiul înconjurător. 50% din energia radiației solare provine din razele infraroșii.

„Tipuri de fizica radiațiilor” - În dezintegrarea beta, un electron zboară din nucleu. Accident de la Cernobîl. Timpul necesar pentru ca jumătate dintre atomi să se descompună se numește timp de înjumătățire. Viziunea modernă asupra radioactivității. Există multe explicații diferite pentru cauzele accidentului de la Cernobîl. S-a dovedit că radiația este neomogenă, dar este un amestec de „raze”.