Вероятные вопросы WAEC 2025, производство и введение в рентгеновское излучение.

Рентгеновские лучи — это форма электромагнитного излучения с длиной волны от 0,01 до 10 нанометров. В диагностической радиологии рентгеновские лучи давно используются для визуализации тканей организма и помогают в диагностике заболеваний. Проще говоря, генерация рентгеновских лучей происходит, когда электроны ускоряются под действием разности потенциалов и превращаются в электромагнитное излучение. Рентгеновская трубка с соответствующими компонентами, помещенными в вакуум, и генератор составляют основные компоненты системы генерации рентгеновских лучей. К основным компонентам рентгеновской трубки относятся катод и анод, расположенные на небольшом расстоянии друг от друга, вакуумный корпус и высоковольтные кабели, образующие рентгеновский генератор и подключенные к катоду и аноду. При генерации рентгеновского излучения активируется катодная нить, выточенная в катодной чашке, что приводит к интенсивному нагреву катодной нити. Нагрев нити приводит к высвобождению электронов в процессе, называемом термоэлектронной эмиссией. Высвобожденные электроны образуют электронное облако на поверхности нити, и силы отталкивания препятствуют выбиванию электронов из этого отрицательно заряженного облака. При подаче высокого напряжения рентгеновским генератором на катод и анод происходит ускорение электронов, выбиваемых к электрически положительному аноду. Путь этого ускорения определяется нитью и фокусирующей чашкой. Количество электронов измеряется в миллиамперах (мА), где 1 миллиампер равен 6,24 × 10¹⁵ электронам/с. Кинетическая энергия электронов (измеряемая в кэВ) связана с приложенным напряжением. Напряжение на трубке, ток на трубке и длительность экспозиции (измеряемая в секундах) регулируются пользователем. Как только электроны с высокой кинетической энергией достигают анодной мишени, начинается процесс генерации рентгеновского излучения. В качестве анодной мишени часто используется вольфрам, хотя применяются и другие материалы. Электроны приближаются к ядру мишени на очень близкое расстояние, вызывая замедление и изменение направления, преобразуя кинетическую энергию в электромагнитное излучение в процессе, известном как «тормозное излучение» или тормозное излучение. Выходным сигналом является спектр энергий рентгеновского излучения. Падающие электроны также могут вызывать ионизацию, при которой приближающийся электрон может удалить второй электрон, принадлежащий атому анодной мишени, теряя свою энергию в результате ионизации или возбуждения. Этот процесс приводит к испусканию фотона, поскольку вакансия на электронной орбите заполняется электроном с более удаленной орбитальной оболочки. Учитывая, что энергии орбиталей и их различия уникальны для атомов, это приводит к образованию «характеристического рентгеновского излучения» с энергиями, которые могут служить уникальным «отпечатком пальца» для каждой анодной мишени. Однако тормозное рентгеновское излучение составляет большую часть рентгеновского излучения, образующегося в этом процессе. Прежде чем понять конечный процесс получения рентгеновского изображения, необходимо понять взаимодействие рентгеновских лучей с людьми, подвергшимися облучению. Существует три важных типа взаимодействия между рентгеновскими лучами и тканями нашего тела. «Классическое» или «когерентное» взаимодействие происходит, когда рентгеновский луч сталкивается с орбитальным электроном, а затем отражается и меняет направление. Эти рентгеновские лучи имеют низкую энергию, не вызывают ионизации и добавляют лишь небольшую дозу облучения пациенту. При «комптоновском» рассеянии рентгеновские лучи с более высокой энергией сталкиваются с электроном внешней оболочки и достаточно сильны, чтобы удалить его из оболочки, вызывая ионизацию атома. Это явление способствует дозе, а также рассеянию. Фотоэлектрические взаимодействия происходят, когда падающий рентгеновский луч сталкивается с электроном внутренней оболочки, удаляя его из оболочки и вызывая нисходящий каскад электронов внешней оболочки, заполняющих вакансии на внутренней орбите, что приводит к дальнейшему высвобождению вторичных рентгеновских лучей. Этот тип взаимодействия способствует контрасту изображения. Наконец, дифференциальное поглощение рентгеновских лучей в тканях тела впоследствии способствует получению конечного изображения. Ослабление рентгеновских лучей в конечном итоге зависит от эффективного атомного номера в ткани, энергии рентгеновского пучка и плотности ткани. Детекторы изображений бывают в виде цифровых и аналоговых пленочных детекторов.[9] Одним из ограничений аналоговых систем является ограниченный диапазон интенсивностей экспозиции, которые они могут точно регистрировать; это приводит к необходимости получения множества изображений для адекватного и интерпретируемого исследования, и, следовательно, впоследствии приводит к увеличению радиационного облучения пациента. Цифровые системы позволяют пользователю регулировать контрастность и яркость, а также предоставляют более широкие возможности постобработки изображений. #рент...