Rendgenske zrake: razlika između inačica

Izbrisani sadržaj Dodani sadržaj
m zamijenio granice tako da je manja granica sa lijeve strane
m ispravci using AWB
Redak 4:
'''Rentgenske''' ili '''rendgenske zrake''', poznate i kao '''X-zrake''', područje su [[elektromagnetsko zračenje|elektromagnetskog zračenja]] s [[valna duljina|valnim duljinama]] između 0,01 i 10 [[nanometar|nm]], što približno odgovara području između [[ultraljubičasto zračenje|ultraljubičastog]] i [[gama zračenje|gama zračenja]]. Najpoznatija njihova primjena je u dijagnostičkoj [[Radiologija|radiografiji]] i [[kristalografija|kristalografiji]]. Zbog svoje [[energija|energije]] ubrajaju se u [[ionizirajuće zračenje]].
 
Rendgenske zrake se dijele na tvrde i mekane rendgenske zrake s obzirom na mogućnost prodiranja kroz razne materijale. '''Mekane rendgenske zrake''' imaju [[valna duljina|valnu duljinu]] od 0,1 [[metar|nm]] do 10 &nbsp;nm (0,12 do 12 [[elektronvolt|keV]]). '''Tvrde rendgenske zrake''' imaju valnu duljinu od 0,01 &nbsp;nm do 0,1 &nbsp;nm (12 do 120 keV). Osnovna razlika između rendgenskih i [[Gama-čestica|gama zraka]] je u načinu njihovog nastajanja. Rendgenske zrake nastaju u vanjskom [[elektron]]skom omotaču [[atom]]a, dok gama zrake nastaju u [[Atomska jezgra|jezgri atoma]]. <ref> Holman Gordon, Benedict Sarah: "Hard X-Rays", publisher = Goddard Space Flight Center, [http://hesperia.gsfc.nasa.gov/sftheory/xray.htm] 2011.</ref> Tvrde rendgenske zrake prolaze kroz [[metal]]e i na mjestima gdje su pukotine nailaze na manji otpor. Prema tome čine na [[fotografija|fotografskoj ploči]] svjetlije ili tamnije slike. Na taj način se vrši ispitivanje ispravnosti [[Lijevanje|lijeva]], [[Valjanje|valjanih predmeta]], [[Zavareni spoj|zavarenih spojeva]] i tako dalje.
 
Rendgenske zrake proizvode jako [[Fiziologija|fiziološko]] djelovanje jer razaraju [[Stanica|stanice]] čovječjeg organizma. Na tome se osniva njihovo ljekovito djelovanje. Ako se na bolesno mjesto u tijelu uprave rendgenske zrake, one mogu izazvati raspadanje stanica, koje prouzrokuju bolest, i dovesti do ozdravljenja. Međutim, prekomjerna upotreba tih zraka vrši štetan uticaj na zdrave stanice. Stoga se za zaštitu od rendgenskih zraka upotrebljavaju [[Olovo (element)|olovne]] ploče koje ih ne propuštaju. <ref> Velimir Kruz: "Tehnička fizika za tehničke škole", "Školska knjiga" Zagreb, 1969.</ref>
 
== Otkriće ==
[[Wilhelm Conrad Röntgen]] objavljuje [[1895]]. da je u modificiranoj [[Crookesova cijev|Crookesovoj cijevi]] otkrio nevidljive zrake koje izazivaju [[fluorescencija|fluorescenciju]], prolaze kroz [[materija|materiju]], te se ne otklanjaju u [[magnetsko polje|magnetskom polju]]. Röntgen je te zrake nazvao ''X-zrake'' zbog njihove nepoznate prirode. Iako se poslije pokazalo da su takve zrake već bile uočene u nekim pokusima, na primjer [[Nikola Tesla]] proizveo ih je djelovanjem [[električno polje|električnog polja]] visoke frekvencije, Röntgen ih je prvi istražio{{Nedostaje izvor}}, primijenio i shvatio njihovu prirodu. Te se zrake proizvode u posebnim cijevima koje se zovu [[Rendgenska cijev|rendgenske cijevi]].
 
Röntgen je odmah uočio mnoge sličnosti s [[svjetlost|vidljivom svjetlošću]]. Rendgenske zrake se šire u pravcima, bacaju oštre sjene, djeluju na [[Fotografija|fotografsku]] ploču i u nekim tvarima izazivaju [[Fluorescencija|fluorescenciju]]. Ali po nekim svojstvima činilo se da se razlikuju od vidljive svjetlosti. Zapazio je njihovu izvanrednu prodornost, i nije ih mogao sabiti s [[Leća (optika)|lećom]] u [[Žarište|žarište]], a pokusi s lomom svjetlosti ([[Indeks prelamanja|refleksija]]) i [[Refrakcija|refrakcijom]] novih zraka nisu mu uspjeli. Tek kada je 1912. [[Max von Laue]] dokazao da rendgenske zrake mogu ogibati ([[Ogib|difrakcija]]), postalo je jasno da su one transverzalni [[Elektromagnetsko zračenje|elektromagnetski valovi]], kao i vidljiva svjetlost, od koje se razlikuju po mnogo kraćim valnim duljinama. <ref> "The history, development, and impact of computed imaging in neurological diagnosis and neurosurgery: CT, MRI, DTI" [http://precedings.nature.com/documents/3267/version/5 Nature Precedings DOI: 10.1038/npre.2009.3267.5].</ref>
 
== Dobivanje ==
Rendgensko zračenje nastaje kada [[elektroni]] velikom brzinom udaraju u [[metal]], pri čemu dolazi do njihovog naglog usporavanja i izbijanja elektrona iz unutarnjih ljuski [[atom]]a metala. Pri bombardiranju [[Kovine|metala]] brzim [[elektron]]ima nastaju dvije različite komponente rendgenskog zračenja. Naglim kočenjem brzih elektrona u metalu nastaje '''[[zakočno zračenje]]''' ([[Njemački jezik|njem]]. ''bremsstrahlung''), s kontinuiranim spektrom intenziteta po različitim valnim duljinama. Izbacivanjem elektrona iz atomskih ljuski nižih energetskih razina brzim elektronima koji udaraju u metal, te popunjavanjem tih praznih mjesta elektronima iz viših energetskih razina, nastaje rendgensko zračenje sa samo nekoliko valnih duljina, karakterističnih za [[kemijski element]] (metal) od kojeg je [[anoda]]. To je '''[[karakteristično zračenje]]''' s linijskim spektrom.
 
Uobičajeni način dobivanja je u rendgenskoj cijevi. To je [[vakuum]]ska cijev u kojoj se s jedne strane nalazi [[anoda]], a s druge [[katoda]] uz koju se nalazi žarna nit. Katoda je na visokom [[napon]]u u odnosu na anodu. Kada žarnom niti teče [[električna struja]] ona se užari ([[volfram]] se užari na oko 2 600 [[Kelvin|K]]), pa katoda izbacuje elektrone koji se ubrzavaju u [[električno polje|električnom polju]] između katode i anode. Elektroni udaraju u u anodu koja je načinjena od materijala koji su otporni na visoku [[temperatura|temperaturu]], poput [[molibden]]a i [[volfram]]a, a ujedno se i vrti kako bi imala što bolje hlađenje. Pri tome se 99 % energije elektrona pretvara u [[toplina|toplinu]], a samo 1 % odlazi u obliku ionizirajućeg zračenja koje pod pravim kutem izlazi kroz mali otvor na rendgenskoj cijevi. <ref> Bushburg Jerrold, Anthony Seibert, Edwin Leidholdt, John Boone: "The Essential Physics of Medical Imaging", publisher = Lippincott Williams & Wilkins, 2002., [http://books.google.com/?id=VZvqqaQ5DvoC&pg=PT33&dq=radiography+kerma+rem+Sievert] </ref>
 
U prirodi rendgensko značenje može nastati kod plinskog kovitlaca oko [[crna jama|crne jame]]. Rendgenske zrake nastaju kad se sudare brzi [[elektron]]i i mikrovalni [[foton]]i. Pri tome nastaju mlazevi rendgenskog zračenja dugi i po 10 svjetlosnih godina. Tako [[kvazar]]i svemirskim teleskopima daju dodatne informacije, jer osim što se na snimkama vidi kvazar, rendgensko zračenje koje prođe kroz objekte na putu napravi jednu drukčiju, rendgensku sliku tih objekata, koji neke pute nisu dijelom ljudskom oku vidljiva spektra. <ref>[http://free-st.t-com.hr/Zoran_Knez/Nebeske/All/05.htm Nebeske staze] Zoran Knez: Galaktika na rendgenu</ref>
 
===Zakočno rendgensko zračenje===
Redak 32:
gdje je: ''λ'' – [[valna duljina]] i ''c'' – [[brzina svjetlosti]] u [[vakuum]]u. Intenzitet zračenja ovisi i o materijalu anode, i što je veći [[atomski broj]] ''Z'' metala od kojeg je anoda, to je veći i intenzitet zračenja. Intenzitet zračenja ovisi još i o anodnom [[napon]]u i o anodnoj [[električna struja|jačini električne struje]] (jer je ona pokazatelj broja elektrona koji bombardiraju anodu). Mjerenja su pokazala da je intenzitet zračenja proporcionalan kvadratu anodnog napona.
{| class="wikitable" style="float:right; margin-left:1em"
|+ Spektralne valne duljine K-serija rendgenskih zraka (nm) za neke metale anoda.<ref> "CRC Handbook of Chemistry and Physics", 75th edition, editor=David R. Lide, publisher=CRC Press, 1994.</ref>
 
! Anoda
Redak 114:
|900 kV || 51,0&nbsp;mm
|}
Kod '''[[klasično raspršenje|klasičnog raspršenja]]''' [[foton]] mijenja smjer, pa dio zračenja napušta osnovni snop. Pri takvom raspršenju ne mijenja se [[frekvencija]] raspršenog zračenja. I taj je koeficijent klasičnog raspršenja proporcionalan atomskom broju i valnoj duljini. Za valne duljine kraće od 0,03 &nbsp;nm koeficijent klasičnog raspršenja ne ovisi o valnoj duljini.
 
Kod '''[[Comptonovo raspršenje|Comptonova raspršenja]]''' primarni foton velike energije oslobađa elektron iz vanjske ljuske ([[Comptonov elektron]]), koji će imati frekvenciju nižu od primarnog elektrona.
 
[[Olovo (element)|Olovo]] je najčešći materijal za zaštitu od rendgenskog zračenja, zbog svoje velike gustoće, jednostavne ugradnje, velikog atomskog broja i relativno niske cijene. U tablici imamo preporuke za zaštitu s olovom, u ovisnosti od anodnog napona rendgenske cijevi.
Redak 129:
Za rendgenski fotomaterijal se uglavnom upotrebljava fotosloj sa [[srebro|srebrnim]] [[brom]]idom (AgBr), jer je spoj srebra s bromom postojaniji i za oko 20 do 30 % osjetljiviji na rendgensko zračenje od ostalih srebrnih halogenida. Kristali srebrnog bromida su kuboidne forme. Ako se [[kristal]]izacija odvija u idealnim uvjetima, kristalna je rešetka pravilna, ali je pri tome fotosenzibilnost kristala manja. Stoga se tehnološki kontroliranim poremećajem procesa kristalizacije proizvode defektni kristali (substrukture), što omogućava ulazak nečistoća u kristalnu rešetku. Kristale srebrnog bromida se kontaminira atomima [[sumpor]]a. Ove nečistoće se nazivaju '''[[klica osjetljivosti|klice osjetljivosti]]''' ili centri onečišćenja kristala ([[Engleski jezik|engl]]. ''sensitivity specks''). Nastanak latentne slike na rendgenskom filmu se temelji na nakupljanje elementarnog srebra upravo u ovim centrima onečišćenja, budući da se u njima [[kation]]i srebra reduciraju u elektroneutralno metalno srebro.
 
Drugi važan sastavni dio fotosloja je '''želatina''' u kojoj su raspršeni srebrni halogenidi. Želatina je polipeptid životinjskog podrijetla koji služi kao nosač fotosenzibilnih kristala zrna [[Emulzija|emulzije]]. Želatina ima nekoliko jedinstvenih svojstava koja ju i danas, u doba velikog napretka sintetičke kemije, čine dragocjenom u fotoindustriji.
 
Fotografske i radiografske podloge su različite debljine: 0,21 [[metar|mm]] za planfilm, 0,08 – 0,13 &nbsp;mm za rol – film. U [[Radiologija|radiologiji]] je u početku kao podloga fotonanosu upotrebljavano prozirno [[staklo]], dok danas upotrebljavaju poliesterske podloge.
 
Obično svjetlo, zbog slabije prodornosti, djeluje samo na najpovršniji sloj fotonanosa filma. Rendgenske zrake, kao daleko prodornije zračenje od običnog svjetla, djeluju na cjelokupnu dubinu fotosloja jednakomjerno. Pri tome fotosloj apsorbira samo 1 % sveukupne količine rendgenskih zraka koje su emitirane kod snimanja. Poznato je da samo apsorbirano zračenje djeluje na fotosloj, prema tome gotovo 99 % rendgenskog zračenja prolazi kroz film bez ikakvog fotografskog učinka.
bez ikakvog fotografskog učinka.
 
S '''dvoslojni rendgenskim filmovima''' se postigla bolja iskoristivost djelovanja rendgenskog zračenja. Na takvim filmovima jednom ekspozicijom dobijemo rendgensku snimku na oba sloja fotonanosa, čime se postiže isti stupanj zacrnjenja kao da je takav film bio izložen djelovanju dvostruko veće količine zračenja. Stoga, dvostruki fotonanos rendgenskog filma omogućuje dvostruko kraću ekspoziciju. Kod upola kraće ekspozicije oba fotosloja samo posive no kad ih zajedno promatramo na negatoskopu, sivilo jednog fotosloja se točno poklapa sa sivilom drugog fotosloja, pa dobivamo dojam većeg zacrnjenja. Na taj način se i smanjuje doza rendgenskog zračenja kojoj je izložen bolesnik kod snimanja.
 
Dvoslojni rendgenski film ima ukupno sedam slojeva. Fotosloj debljine 0,013 do 0,020 &nbsp;mm vezan je na podlogu vezivnim ili ljepljivim slojem. Vezivni ili ljepljivi sloj filma veže fotosenzibilni sloj ili emulziju za podlogu. Građen je od [[Alkoholi|alkoholom]] omekšane želatine i vrlo je tanak. Zaštitni sloj prekriva fotosloj i štiti ga od mehaničkog oštećenja. Građen je od tvrde želatine i vrlo je tanak. <ref> Klinički bolnički centar Rijeka, Prof.dr.sc. Damir Miletić , dr. med: "Rendgenski fotomaterijal", [http://www.medri.uniri.hr/katedre/Radiologija/med.%20radiologija/film%20i%20obrada/1g_Film%20i%20obrada%20predavanja.pdf] </ref>
 
===Fluorescentni zastor===
[[Fluorescencija|Fluorescentni]] zastor se upotrebljava za direktno promatranje rendgenskog zračenja. Fluorescentni materijal apsorbira zračenje koje na njega pada i jedan dio pretvara u sekundarno zračenje druge valne duljine. Stokesovo pravilo kaže da je valna duljina sekundarnog emitiranog fluorescentnog zračenja uvijek veća od valne duljine primarnog zračenja. Na taj se način kod izbora odgovarajućih fluorescentnih materijala rendgenskog zračenje pretvara u zračenje u vidljivom dijelu spektra.
 
Kao fluorescentni materijal upotrebljava se [[cink]]ov sulfid, [[kadmij]]ev sulfid ili cinkov [[Silikati|silikat]]. Da bi došlo do fluorescencije, potrebno je u kristalnu strukturu tih fluorescentnih materijala ubaciti mjesta s izvjesnim defektom strukture ili centre fluorescencije, koji se dodaju kao 0,1 % primjesa srebra ili bakra.
 
Fluorescentni zastor sastoji se od podloge koja vrlo slabo apsorbira rendgensko zračenje, reflektirajućeg sloja i fluorescentnog sloja. Usmjeravajuća rešetka onemogućuje pristup zračenja iz drugih smjerova. Kao posljednji sloj upotrebljavaju se prozračno staklo ili plastična folija s primjesom [[Olovo (element)|olova]] koje zastićuje promatrača. <ref> Klinički bolnički centar Rijeka, Prof.dr.sc. Damir Miletić , dr. med: "Digitalni zapis u radiologiji", [http://www.medri.uniri.hr/katedre/Radiologija/med.%20radiologija/dig.%20zapis%20u%20radio/3g-Dig.zap.rad-pred.pdf] </ref>
 
===Fosforescentni zaslon===
Line 155 ⟶ 154:
===Scintilator===
[[Datoteka:SGCat24454-scint-gris.noirEtBlanc.jpg|mini|desno|250px|Scintilatorski kristal okružen s različitim scintilatorskim detektorima]]
Scintilator upotrebljava[[gadolinij]]ev oksisulfid ili [[cezij]]ev [[jod]]id kao pretvorbeni sloj koji apsorbira rendgensko zračenje. Taj se sustav naziva neizravnim (engl. ''indirect digital'') jer rabi intermedijarni korak stvaranja vidljive svjetlosti. Ravni detektor predstavlja kombinaciju detektorskog niza amorfnog [[silicij]]a i medija osjetljivog na rendgensko zračenje. Detektorski niz je povezan s vanjskom [[elektronika|elektronikom]] koja pojačava (multiplicira) signal, sinkronizira uključivanje/isključivanje linija očitavanja i digitalizira signal. U konačnici se mjeri [[električna struja]]. Nakon završetka ekspozicije, elektronika usmjerava tu struju prema pojačalima i analogno-digitalnim pretvaračima koji stvaraju sirovu digitalnu sliku.
 
===Poluvodički detektor===
[[Poluvodič]]ki [[detektor]] primjenjuje amorfni [[selen]] kao pretvorbeni sloj koji apsorbira rendgensko zračenje. Taj se sustav naziva izravnim (engl. ''direct digital'') sustavom.
 
==Primjena==
Line 167 ⟶ 166:
Primjer analogne slike je standardni radiografski zapis na rendgenskom filmu. Ako ga se želi digitalizirati, sliku treba podijeliti u mrežu kvadratnih elemenata ([[piksel]]i) i svakom kvadratiću pridijeliti jednu nijansu sive skale izraženu numeričkom vrijednošću. Tek tada je slika spremna za kompjutorsku obradu, distribuciju ili reprodukciju.
 
Projekcijska radiografija i dijaskopija prikazuju snimani dio tijela kao sumaciju sjena nastalu projekcijom iz jedne točke, žarišta rendgenske cijevi. Nejednakim slabljenjem rendgenskog snopa u različitim organima i tkivima nastaje virtualna slika snimanog dijela tijela koju receptor slike pretvara u vidljivi radiogram. Receptor slike može biti analogni, primjerice film-folijski sustav, odnosno luminiscentno pojačalo na dijaskopskim uređajima ili digitalni.
 
===Računalna tomografija===
Line 179 ⟶ 178:
 
==Štetnost rendgenskog zračenja==
Spoznaja o štetnosti rendgenskog zračenja kasni za ogromnim entuzijazmom zbog novih dijagnostičkih mogućnosti i prvi liječnici koji primjenjuju rendgensko zračenje obolijevaju od njega, odnosno od njegovih posljedica. Danas radiološka dijagnostika predstavlja najveći umjetni izvor zračenja prosječne populacije u medicini. Mjera zaštite od [[ionizirajuće zračenje|ionizirajućeg zračenja]] mora se pridržavati profesionalno osoblje koje to zračenje primjenjuje. Najbolja je zaštita za bolesnika smanjivanje rendgenskih pretraga na razumnu mjeru.
 
U [[Radiologija|radiološkoj dijagnostici]] zrače uređaji za rendgensko snimanje (primjerice, za snimanje [[kost]]iju ili [[pluća]]), uređaji za dijaskopiju (primjerice za pregled [[Želudac|želuca]], irigografija) i uređaji za [[Računalna tomografija|računalna tomografiju]] (CT). [[Magnetska rezonancija]] i [[ultrazvuk]] ne rabe štetno ionizirajuće zračenje za oslikavanje ljudskoga tijela. Ipak, magnetska rezonancija može biti opasna kod metalnih stranih tijela ili ugrađenog pace-makera. Nažalost, niti jedna od metoda ne pokriva sve dijagnostičke potrebe. Odabir dijagnostičke pretrage treba prepustiti liječniku koji će odrediti najkraći put do točne dijagnoze, uz najmanju štetu za zdravlje bolesnika.
 
Logičan nastavak na konvencionalnu radiografiju i dijaskopiju su složeniji uređaji koji upotrebljavaju rendgensko zračenje: uređaj za angiografiju i računalnu tomografiju. Slijede magnetska rezonancija i ultrazvuk, kao slikovna dijagnostička metoda u suvremenoj medicinskoj praksi koja se najčešće primjenjuje. <ref> Narodni zdravstveni list, Mr.sc. Davor Petranović, dr.med: "Aparati u radiološkoj dijagnostici i njihov utjecaj na zdravlje ljudi", [http://www.zzjzpgz.hr/nzl/31/aparati.htm] </ref>
 
== Poveznice==
Line 190 ⟶ 189:
== Izvori ==
{{izvori|3}}
 
 
[[Kategorija:Elektromagnetsko zračenje]]