Рентгеновская трубка
Назначением рентгеновской трубки является генерация рентгеновских лучей. По сути своей она является двухэлектродным электровакуумным прибором — диодом.
Существуют разные конструкции рентгеновских трубок, но почти все они имеют типовую электронную схему. В классическом исполнении трубка представляет собой стеклянную колбу определённой формы, в которую впаяны металлические электроды: катод и анод.
Катодом служит вольфрамовая спираль, подключённая к накальной цепи источника тока и заключённая в фокусирующее устройство, которое и формирует поток электронов.
Анод выполняется из меди и делается достаточно массивным для обеспечения хорошего теплообмена. Та часть анода, которая обращена к катоду, имеет косой срез под острым углом 45° – 70°. В центре скошенного среза закрепляется вольфрамовая мишень с фокусным пятном анода, на которой происходит генерация рентгеновского излучения.
Процесс генерации рентгеновского излучения.
При включении тока накала спираль катода разогревается, при этом вокруг неё образуется облако свободных электронов; чем больше напряжение, тем выше температура нагрева, тем плотнее облако.
При подаче на электроды трубки высокого напряжения — порядка десятков и сотен киловольт — проявляется свойство разноимённых зарядов притягиваться друг к другу. В результате отрицательно заряженные электроны с большой скоростью устремляются к положительному аноду. Чем выше анодное напряжение, тем больше скорость электронного пучка.
Достигнув фокусного пятна, электроны резко тормозятся на нём, и их кинетическая энергия преобразуется в «лучи торможения», что и является рентгеновским излучением. На данное явление впервые обратил внимание немецкий учёный В. К. Рентген в результате эксперимента.
Типы рентгеновских трубок
К настоящему времени разработано большое количество видов рентгеновских трубок в соответствии с условиями их эксплуатации. Они различаются:
Применение
Рентгеновские трубки широко применяются:
Рентгеновская трубка (схема как работает)
Рентгеновская трубка это электрический прибор, применяется для получения рентгеновского излучения, этот эффект добивается за счет тормозного излучения которое образуется при торможении электронов в поле атомов.
Это достигается облучением металлического анода ускоренной энергией от 10 кэВ.
Что такое рентгеновская трубка
Устройство рентгеновской трубки показано схематически на рис. 2, а. В связи с тем что только примерно 1 —2% энергии, которую имеют электроны, превращается в энергию излучения, а остальная часть — в теплоту, анод при работе трубки сильно нагревается.
Поэтому он делается из толстого медного стержня, на скошенном торце которого приварена пластинка из тугоплавкого металла — вольфрама. На другом конце стержня, снаружи трубки, имеются ребра Р для воздушного охлаждения.
Участок вольфрамовой пластинки А, называемый зеркальцем трубки, на который падает основная часть электронов (для концентрации электронов катод имеет направляющий колпачок), называется фокусом трубки.
Чем «острее» фокусировка электронов, тем уже пучок излучения. В средней части трубка имеет две защитные свинцовые оболочки: внутреннюю Э и внешнюю С. Они поглощают побочное излучение, которое может распространяться от анода по всем направлениям.
Рабочий пучок излучения проходит через окошечко О. Общий вид трубки показан на рис. 2, б (трубка — диагностическая, имеет наибольшее рабочее напряжение порядка 100—120 кв и острый фокус).
Диагностическая рентгеновская трубка с вращающимся анодом
На рис. 2, в показана диагностическая трубка с вращающимся анодом. Торец анода А имеет форму широкой пластинки, которая с помощью электромоторчика (обмотка его расположена снаружи трубки, а ротором служит стержень, на котором укреплена пластинка) приводится в быстрое вращение.
Благодаря этому электроны падают все время на различные места рабочей поверхности анода, что снижает нагревание его и дает возможность повысить мощность трубки. особенно важно при рентгенографии.
На рис. 2, г показана трубка для терапии. Она имеет рабочее напряжение порядка 160-200 кв и бо лее тупой фокус. При работе анод трубки нагревается меньше и может иметь приспособлений для охлаждения.
Для питания трубки требуется два источника напряжения: высокое напряжение для анодной цепи и низкое (10—12 в) для питания цепи накала.
Оба источника должны иметь независимую регулировку напряжения: в первом случае для изменения жесткости, во-втором, интенсивности (мощности) излучения.
Поглощение рентгеновского излучения
При падении рентгеновского излучения на какое-либо тело оно частично отражается от поверхности, остальное излучение проходит вглубь, причем часть его поглощается и рассеивается в массе тела, а часть проходит насквозь.
Проходя через тело, фотоны рентгеновского излучения соударяются (взаимодействуют) с электронами атомов и молекул вещества, из которого состоит тело.
При этом в зависимости от соотношения энергии фотона и работы, которую необходимо совершить при отрыве электрона от атома или молекулы вещества, могут происходить следующие процессы.
1. Взаимодействие фотонов с внутренними, крепко связанными с ядрами электронами происходит таким образом, что фотоны изменяют направление движения, но сохраняют неизменной энергию, а следовательно, и длину волны (рис. 3, а).
Явление называется когерентным рассеянием излучения.
2. Если энергия фотона по величине близка к работе по отрыву электрона, то при взаимодействии фотон поглощается, а электрон отрывается от атома (рис. 3, б).
Если энергия фотона hv больше работы А по отрыву электро на, то электрон при этом приобретает кинетическую энергию (m υ 2 э)/2.
Явление называется фотоэффектом и может быть описано соответст вующим уравнением:
Фотоэффект сопровождается истинным поглощением излучения и имеет следствием ионизацию вещества.
Если энергия фотона меньше, чем работа по отрыву электрона, то при поглощении фотона происходит возбуждение атома или молекулы (переход электрона на более высокий энергетический уровень).
У некоторых веществ это приводит к последующему излучению фотонов в области видимого излучения (рентгенолюминесценция), у других веществ, и в частности в тканях организма, — к активации молекул и фотохимическим реакциям.
3. Если энергия фотона значительно превышает работу по отрыву электрона, что более характерно для жесткого, коротковолнового излучения и внешних электронов атома, то при взаимодействии фотон отдает электрону только часть энергии.
Энергия фотона уменьшается, соответственно увеличивается его длина волны, также изменяется и направление его движения (рис. 3, в).
Это явление называется некогерентным рассеянием или комптон-эффектом. Излучение с большей длиной волны называется вторичным излучением.
Электроны, оторвавшиеся от атомов вещества и получившие при этом определенный запас кинетической энергии, называются электронами отдачи. При этом также имеет место ионизация вещества.
Комптон-эффект
Комптон-эффект можно описать формулой
В формуле v — частота первичного фотона, v’ — фотона рассеяния, (m υ 2 э)/2 кинетическая энергия электрона отдачи. Так как работой А по отрыву электрона в этом случае можно пренебречь, тем более, что комптон-эффект происходит и на свободных электронах, то формула принимает вид:
Эти первичные процессы вызывают ряд вторичных процессов.
Например, если при фотоэффекте происходит отрыв внутренних электронов, то на их место переходят электроны из внешних слоев, что сопровождается вторичным характеристическим излучением данного вещества (рис. 3, г).
Фотоэлектроны и электроны отдачи, если они имеют достаточно высокую кинетическую энергию, соударяясь с соседними атомами, будут их ионизировать, при этом может происходить образование вторичных, третичных и т. д. электронов отдачи.
Фотоны вторичного излучения
Фотоны вторичного излучения, сталкиваясь с электронами соседних атомов, могут в свою очередь вызывать вторичные явления фотоэффекта или комптон-эффекта и т. п.
При этом, так как в процессе взаимодействия излучения с веществом участвует огромное число фотонов, то в разных атомах могут происходить одновременно различные процессы.
В результате всех этих процессов, во-первых, происходит ионизация вещества и, во-вторых, возникает вторичное рентгеновское излучение с большей длиной волны, рассеиваемое по всевозможным направлениям.
Таким образом, ослабление рентгеновского излучения при прохождении через вещество происходит вследствие как собственно поглощения, так и рассеяния первичного излучения.
В целом процесс подчиняется за кону Бугера, согласно которому каждый последующий слой однородного вещества одинаковой толщины ослабляет параллельный пучок монохроматического излучения на одинаковую часть падающего на этот слой потока.
В соответствии с законом Бугера поток Фd рентгеновского излучения, достигающий слоя, на глубине d от поверхности вещества может быть выражен через поток Ф0, падающий на его поверхность.
где μ — коэффициент, характеризующий интенсивность ослабления потока излучения в данных условиях, и называется линейным коэффициентом ослабления. Он зависит как от природы вещества, так и от энергии фотонов, т. е. длины волны излучения.
При некоторой постоянной длине волны коэффициент μ ослабления излучения вследствие фотоэффекта прямо пропорционален четвертой степени атомного номера Z 4 вещества, а вследствие когерентного рассеяния и комптон-эффекта его первой степени.
Какое рентгеновское излучение применяют в медицине
В медицине используется рентгеновское излучение с энергией фотонов в среднем от 60 до 100—120 кэв при диагностике и 150—200 кэв при глубокой терапии.
Оно взаимодействует с веществом, состоящим из элементов с порядковым номером до 6—8 (мягкие ткани: Н, С, N, О) и 15—20 (минеральное вещество кости: Р и Са).
В этих условиях при энергии фотонов ниже 100 кэв основное значение в ослаблении излучении имеет фотоэффект, а при энергии свыше 100 кэв — комптон-эффект.
Учитывая это, в среднем принимают, что линейный коэффициент ослабления прямо пропорционален плотности р, третей степени длины волны λ 3 и третьей степени порядкового номера Z 3 элементов вещества:
μ = k ρλ 3 Z 3
где k — некоторый коэффициент пропорциональности.
Если на пути рентгеновского излучения поместить какое-нибудь тело, а перед ним поставить флуоресцирующий экран, то тело, поглощая или ослабляя излучение, образует на экране тень.
Наблюдая полученное теневое изображение, можно судить о форме, а по густоте тени в какой-то мере и о природе этого тела.
Тело человека состоит из тканей и органов с различной поглощающей способностью по отношению к рентгеновскому излучению.
Поэтому теневое изображение тела при просвечивании его рентгеновским излучением дает картину формы и расположения тканей и внутренних органов.
Во многих случаях по этим признакам можно судить о нормальном или патологическом их состоянии.
Распознавание заболеваний при помощи просвечивания тела рентгеновским излучением называется рентгенодиагностикой.
Рентгенодиагностика
Рентгенодиагностика использует два основных метода: рентгеноскопию (просвечивание) и рентгенографию (снимок).
При просвечивании больной становится в специальный штатив Ш (рис, 4), позади которого расположена рентгеновская трубка Т и перед ней — раздвижная свинцовая диафрагма Д, ограничивающая ширину пучка излучения.
Перед больным помещается флуоресцирующий экран Э, на котором наблюдается теневая картина (исследование ведется в затемненном помещении).
Трубка вместе с экраном может перемещаться вдоль штатива, что позволяет врачу обследовать любые области организма.
В зависимости от области наблюдения подбираются необходимая жесткость излучения (слишком жесткие лучи не оставят контрастной тени, слишком мягкие, наоборот, могут не проникнуть сквозь объект).
Так как изображение на экране теневое, то наиболее плотные, поглощающие излучение ткани (сердце, крупные сосуды и ребра) видны темными, мало поглощающие ткани (например, легочные поля) — светлыми.
При рентгенографии объект снимка (в данном случае коленный сустав) помещается на кассете К, в которую вложена пленка со специальной чувствительной к рентгеновскому излучению фотоэмульсией.
Часто поверх пленки накладывается флуоресцирующий экран, свечение которого усиливает действие излучения на фотоэмульсию. Трубка Т располагается над объектом.
Снимок дает негативное изображение, т. е. обратное по контрасту с картиной, наблюдаемой на экране при просвечивании того же объекта. Преимуществом рентгенографии является значительно более высокая четкость изображения, позволяющая рассматривать детали, ускользающие от взгляда при просвечивании.
Применение в медицине
Рентгено-диагностическое исследование может производиться и для органов, которые не дают теневого изображения (например, желудок, кишечник и др.). Для получения изображения в таких случаях орган наполняют контрастной массой, хорошо поглощающей рентгеновское излучение.
Рентгеновское излучение используется также для лечебных целей. Биологическое действие излучения заключается в нарушении жизнедеятельности клеток, особенно малодифференцированных и быстро размножающихся. В связи с этим рентгенотерапия применяется для борьбы со злокачественными опухолями.
Устройство рентгеновской трубки
На рис. 5 приведена принципиальная электрическая схема простейшего рентгеновского аппарата.
В связи с этим изменяется и напряжение вторичной обмотки трансформатора, подаваемое на трубку.
Ток накала трубки регулируется реостатом R, включенным в цепь первичной обмотки трансформатора Т2. Ток анодной цепи измеряется миллиамперметром тА. О величине напряжения на зажимах трубки судят по положению переключателя П.
В этих аппаратах рентгеновская трубка питается переменным током и следовательно, служит одновременно не только генератором рентгеновского излучения, но и выпрямителем.
Однако выпрямительные свойства двухэлектродной электронной лампы нарушаются при значительном нагревании анода, что неизбежно происходит при работе рентгеновской трубки, поэтому мощность трубки при питании переменным током допускается значительно меньшая, чем при питании выпрямленным током.
Для лучшего использования трубки ее питают выпрямленным током. Для этого последовательно с трубкой включают электронный выпрямитель — кенотрон (старое название). Он устроен сходно с рентгеновской трубкой, но имеет более простой анод в виде пластинки.
При одном кенотроне обеспечивается однополупериодное выпрямлю тока. Следовательно, трубка Р при этом генерирует излучение прерывистого. Поскольку глаз этого не замечает, во многих случаях этим ограничиваются.
Для полного использования мощности трубки необходимо питать ее током, выпрямленным по двухполупериодной схеме. Такая схема применяется в мощных стационарных аппаратах.
Кенотроны К включены по схеме моста, к одной диагонали которого включена рентгеновская трубка Р, к другой — трансформатор Тt высокого напряжения, питающий схему (автотрансформатор для регулировки высокого напряжения на трубке, так же как и реостат для регулировки тока накала, на схеме не показаны).
Большое усовершенствование в технику рентгеноскопии вносит применение электронно-оптического преобразователя. При этом значительно повышается яркость изображения.
Вместе с тем в практику внедряется метод передачи рентгеновского изображения на экран телевизора. При этом оно может наблюдаться в значительном отдалении от места просвечивания, а также без необходимости полного затемнения помещения.
Подобная установка состоит из рентгеновского аппарата с трубкой Т, которая дает изображение объекта О на приемном экране электронно-оптического преобразователя У. Вторичное изображение от усилителя воспринимается телевизионной камерой К и передается на экран телевизора В.
Статья на тему Рентгеновская трубка
Похожие страницы:
Понравилась статья поделись ей
Рентгеновская трубка: принцип работы
Рентгеновская трубка – это электровакуумный прибор, генерирующий рентгеновское излучение. Сфера использования рентгеновских трубок:
Как устроена рентгеновская трубка?
Современные трубки имеют следующее устройство: внутри стеклянной колбы с вакуумом впаяны электроды – катод и анод. Они находятся напротив друг друга.
Катод представляет собой спираль из вольфрамовой нити. При подаче на нее тока катод начинает испускать поток электронов, который ускоряется и двигается в сторону анода за счет разности потенциалов между ними. Процесс отрыва электронов с катода называется электронной эмиссией.
Анод действует как мишень для электронов. Попадая на анод, электроны резко тормозятся, и большая часть их кинетической энергии преобразуется в тепловую энергию, а наименьшая часть (около 1%) – в рентгеновское излучение. Оно направлено перпендикулярно оси движению электронов – за счет скошенной поверхности анода.
Для материала анода подбирается тугоплавкий сплав, который, с одной стороны, быстро рассеивает тепло, с другой стороны – максимально эффективно преобразует энергию в рентгеновское излучение. Чаще всего – используется вольфрам, который имеет высокую температуру плавления и сохраняет свою прочность при нагреве.
Участок анода, куда попадают электроны, называется фокусным* пятном. От его размера зависит качество получаемых изображений – чем он меньше, тем резче получается рисунок. Обратной стороной является более быстрое повреждение анода. Чтобы избежать этого, рентгеновские трубки снабжают вращающимся анодом и конструируют с двумя фокусами – большим и малым.
Так как очень большое количество энергии преобразуется в нежелательное тепло, то рентгеновскую трубку снабжают системой охлаждения – водным, воздушным или масляным.
Рентгеновская трубка: принцип работы
Трубки для медицинских рентгеновских аппаратов поставляются с различными характеристиками. При этом трубки для разных видов диагностики и для терапии будут иметь разные показатели.
Путем изменения электрических параметров (напряжение, ток трубки) и времени воздействия можно менять количество и качество рентгеновского излучения, добиваясь тем самым необходимого воздействия на биологические ткани или требуемого качества получаемых изображений.
Например, рентген трубки, используемые для диагностических целей, работают при максимальном напряжении до 150 кВ, а для терапевтических – до 400 кВ. Фокусное пятно трубок для маммографии меньше, чем у трубок для рентгеновских аппаратов.
Большое значение имеют оптические характеристики трубки – размер фокусного пятна определяет разрешающую способность получаемых снимков. При его уменьшении возникает ограничение на максимальную мощность трубки: даже при использовании в качестве мишени анода очень тугоплавкого вольфрама при площади фокуса 1 кв. мм и односекундной экспозиции рассеяться без повреждений анода может не более 200 Вт.
Для продления срока службы анода в практической рентгенографии используют специальные таблицы и графики зависимости размера фокусного пятна, времени экспозиции и мощности, подаваемой на трубку.
*Фокусное пятно – распространенный перевод термина «focal spot» в отечественной литературе. Но более правильным является употребление термина – фокальное пятно.
Рентгеновская трубка: устройство и принцип работы
Рентгеновская трубка — это специальное электровакуумное приспособление, которое генерирует рентгеновские лучи, и используется, например, в рентгеновских аппаратах. Такой прибор применяется в разных сферах:
Устройство рентгеновской трубки
Главные элементы рентгеновской трубки — катод и анод. Они находятся внутри стеклянной колбы друг напротив друга.
Если детальнее разобраться в устройстве катода, то окажется, что это спираль из вольфрамовой нити. Когда ток начинает поступать на нить, она испускает поток электронов. Электроны с высокой скоростью устремляются к аноду (а их отрыв с катода называется электронной эмиссией). Такое желание электронов попасть на анод вызвано разностью потенциалов между катодом и анодом.
Когда электроны достигают своей цели (анода), они резко тормозятся. В результате этого торможения большая часть кинетической энергии электронов превращается в тепловую, оставшаяся часть — в рентгеновское излучение.
Материал, из которого сделан анод, должен быстро рассеивать тепло и очень эффективно превращать энергию в рентгеновское излучение. В большинстве случаев для изготовления анода используют вольфрам. Этот металл не плавится при высоких температурах, сохраняя свою прочность.
Также на аноде можно выделить фокусное пятно (это место, в которое стремятся попасть электроны). Чем меньше это пятно, тем резче будет рисунок. Но маленький размер может сказаться на времени работы трубки, поэтому для предотвращения быстрой поломки в трубку помещают вращающийся анод с двумя фокусами (маленьким и большим).
Трубка сильно нагревается при работе, поэтому в ее состав обязательно входит водная, воздушная или масляная система охлаждения.
Принцип работы рентгеновской трубки
Для медицинского оборудования поставляются совершенно разные трубки. Характеристики трубки зависят от того, для какого вида диагностики или лечения она будет применяться.
Нужное действие на ткани организма или необходимое качество изображения можно получить путем регулирования напряжения, тока трубки и времени ее работы. Здесь будет регулироваться самое главное — количество и качество излучения.
К примеру, для диагностики заболеваний врач использует устройство с трубкой, которые работают под напряжением до 150 кВ. Для лечения используются приборы с трубкой, работают под напряжением до 400 кВ.
Кроме напряжения может быть отличие и в размере фокусного (фокального) пятна, ведь именно этот параметр определяет разрешающую способность получаемых снимков. При его уменьшении возникает ограничение на максимальную мощность трубки: даже при использовании в качестве мишени анода очень тугоплавкого вольфрама при площади фокуса 1 кв. мм и односекундной экспозиции рассеяться без повреждений анода может не более 200 Вт.
Чтобы продлить жизнь аноду врачи-рентгенологи ведут специальные таблицы и графики, где фиксируют размер фокусного пятна, время работы и мощность рентгеновских трубок.
И это всё о нём. Место рентгеновского излучения среди других видов ионизирующих излучений Е. В. Штрыкова (№2, 2013)
Главный специалист-эксперт отдела специализированного надзора за радиационной безопасностью Межрегионального управления № 153 Федерального медико-биологического агентства Е.В. Штрыкова
Радиоактивность – это спонтанный (самопроизвольный) распад ядер со строго определенной вероятностью, сопровождающийся ядерным (ионизирующим) излучением.
Рентгеновское излучение по своей природе относится к волновому (фотонному) излучению, которое в шкале электромагнитных излучений (ЭМИ) следует за ультрафиолетовым излучением и имеет меньшую длину волны.
По способу взаимодействия с облучаемым объектом все ионизирующие излучения можно разделить на три вида: корпускулярное излучение с массой покоя и зарядом (альфа-, бета-, протонное, мезонное и пр.); корпускулярное излучение с массой покоя, но без заряда (нейтронное) и электромагнитное излучение (гамма- и рентгеновское).
Что отличает генерируемые ионизирующие излучения от ионизирующих излучений ядерного происхождения? Эти излучения различны по своему происхождению (по способу генерирования) со всеми вытекающими из этого последствиями. Характеристики ядерного излучения (такие как: вид излучения, энергия, период полураспада, ионизирующая и проникающая способности и многие другие) зависят исключительно от свойств распадающегося ядра и не могут быть изменены по желанию человека.
То есть, рентгеновское излучение, также как и ядерные излучения, относится к ионизирующему излучению (ИИ). Общим свойством всех ионизирующих излучений является их характер действия на окружающую среду, через которую проходит излучение, а именно, способность излучения при взаимодействии со средой передавать ей свою энергию. Эта энергия достаточно велика, чтобы в процессе взаимодействия со средой ядерного излучения (независимо от его вида) и рентгеновского излучения произвести ионизацию и (или) возбуждение атомов среды. По этой причине все излучения, взаимодействие которых со средой приводит к образованию ионов разных знаков, называются ионизирующими.
Удельная ионизация (линейная плотность ионизации ЛПИ) – число ионных пар на единице длины пробега. Сравним удельную ионизацию альфа-, бета- и рентгеновского излучений. Например, в воздухе на 1 см пробега альфа-частиц с энергией 1 МэВ образуется 40 тысяч пар ионов, для бета-частиц такой же энергии – примерно в 800 раз меньше. Плотность ионизации фотонного излучения примерно на два порядка меньше, чем бета-излучения. К примеру, при поглощении фотона с энергией 100 кэВ в воздухе образуется примерно 3 тыс. пар ионов, при длине пробега порядка 50 м.
Виды ионизирующих излучений
Все свойства ИИ спонтанны
Все свойства ИИ регулируемы
Электромагнитные волны (ЭМВ)
Нет массы покоя и заряда
Нет массы покоя и заряда
К примеру, ускорен-ные электроны
Моноэнергетические
(С одинаковой начальной энергией)
Тормозное (непрерывный энергетический спектр)
Характеристи-ческое (диск-ретный спектр энергии)
Нейтронное
(масса покоя, нет заряда).
Корпускулярное, но косвенно ионизирующее
Механизмы ионизации облучаемой среды каждым из трех вышеназванных видов ИИ различны. Корпускулярное излучение (к примеру, альфа- и бета-) относится к классу непосредственно ионизирующего излучения, в то время как нейтроны (частицы без заряда) и фотоны сами не производят ионизации, поэтому относятся к косвенно ионизирующему излучению. При их попадании в среду на первом этапе должно появиться непосредственно ионизирующее излучение, которое и производит ионизацию. В среде, пронизываемой фотонами, конечные эффекты (ионизация и возбуждение) происходят не за счет прямого взаимодействия фотонов со средой, а через посредство вторичных электронов и позитронов. Фотон является слабо ионизирующей частицей, испытывающей редкие взаимодействия (но теряющей при каждом взаимодействии значительную часть своей энергии).
Своеобразно, косвенным образом, ионизируют среду нейтроны. Нейтроны различных энергий могут создавать в облучаемой среде разнообразные непосредственно ионизирующие частицы: протоны, альфа-частицы, ядра отдачи и пр., а также могут образовывать новые радиоизотопы (наведенная активность).
Для каждого вида излучений пространственное распределение поглощенной энергии, затраченной на «производство» пар ионов по всей длине пробега излучения в облучаемой среде и последствия этого, в том числе радиобиологические эффекты, имеют явно выраженную специфику. Чем больше потери энергии на единице пути пробега излучения, тем меньше пробег. Очень малую длину пробега в среде имеет альфа-излучение в силу того, что оно обладает самой большой удельной ионизацией или плотностью ионизации. Это значит, что альфа-частицы расходуют (на ионизацию) всю свою энергию на очень малой длине пробега; иными словами, альфа-излучение имеет самую большую величину линейной передачи энергии (ЛПЭ–пространственное распределение энергии вдоль траектории частицы), (кэВ/мкм). Отметим, что гамма- и рентгеновское излучения имеют самую низкую величину ЛПЭ.
Таким образом, при равенстве энергий длина пробега в среде бета-излучения будет значительно больше, чем альфа-излучения. Особенностью рентгеновского и гамма-излучений является их самая большая проникающая способность (при малой плотности ионизации).
Физические свойства рентгеновского излучения
ЛПЭ – это энергия, локально переданная среде движущейся заряженной частицей при перемещении ее на некоторое расстояние, к этому расстоянию: ЛПЭ=dE/dl.
Все электромагнитное излучение может быть представлено как непрерывный спектр от низкого энергетического уровня до высокого: от радиоволн (волн Герца) до космического излучения (или излучения, получаемого в мощных ускорителях). Не все типы электромагнитных излучений (ЭМИ) относятся к категории ионизирующих. Среди ЭМИ только те способны вызвать ионизацию атомов облучаемой среды, энергетические кванты которых по меньшей мере равны энергии связи электронов в атоме. Эта энергия связи для некоторых металлов порядка 4 эВ и УФ-излучение с длинами волн ниже 3000 Å способны вызвать ионизацию этих металлов. Между тем название «ионизирующее излучение» сохраняется только за излучением, способным ионизировать воздух, то есть кванты которых имеют энергию выше чем 15 эВ.
Согласно этому, ионизирующими свойствами обладают излучения, расположенные в шкале ЭМИ правее УФ-излучения.
Переход от одного вида электромагнитного излучения к другому достаточно условен. В представленном выше спектре ЭМИ рентгеновское
и гамма-излучение одной длины волны – это одни и те же фотоны, различие состоит, во-первых, в их происхождении и, во-вторых, в том, что рентгеновское излучение состоит из двух компонент (тормозное и характеристическое излучение). Несмотря на то, что поглощающие свойства рентгеновского и гамма-излучения при равных энергиях одинаковы, но распределение его в теле из-за разной однородности (по энергии) различно.
Сравнительные данные для различных электромагнитных излучений
| Область спектра | Длина волны (l), нм | Частота (n), герц | Энергия кванта (hn), эВ |
| Видимые лучи |
