Презентация по физике "рентгеновское излучение". Рентгеновское излучение

Открытие рентгеновских лучей Рентгеновские лучи были открыты в 1895 г. немецким физиком Вильгельмом Рентгеном. Рентген умел наблюдать, умел замечать новое там, где многие ученые до него не обнаруживали ничего примечательного. Этот особый дар помог ему сделать замечательное открытие. В конце XIX века всеобщее внимание физиков привлек газовый разряд при малом давлении. При этих условиях в газоразрядной трубке создавались потоки очень быстрых электронов. В то время их называли катодными лучами. Природа этих лучей еще не была с достоверностью установлена. Известно было лишь, что эти лучи берут начало на катоде трубки. Занявшись исследованием катодных лучей, Рентген скоро заметил, что фотопластинка вблизи разрядной трубки оказывалась засвеченной даже в том случае, когда она была завернута в черную бумагу. После этого ему удалось наблюдать еще одно очень поразившее его явление. Бумажный экран, смоченный раствором платиносинеродистого бария, начинал светиться, если им обертывалась разрядная трубка. Причем когда Рентген держал руку между трубкой и экраном, то на экране были видны темные тени костей на фоне более светлых очертаний всей кисти руки.

Открытие рентгеновских лучей Ученый понял, что при работе разрядной трубки возникает какоето неизвестное ранее сильно проникающее излучение. Он назвал его Х-лучами. Впоследствии за этим излучением прочно укрепился термин «рентгеновские лучи» . Рентген обнаружил, что новое излучение появлялось в том месте, где катодные лучи (потоки быстрых электронов) сталкивались со стеклянной стенкой трубки. В этом месте стекло светилось зеленоватым светом. Последующие опыты показали, что Х-лучи возникают при торможении быстрых электронов любым препятствием, в частности металлическими электродами.

Свойства рентгеновских лучей Лучи, открытые Рентгеном, действовали на фотопластинку, вызывали ионизацию воздуха, но заметным образом не отражались от какихлибо веществ и не испытывали преломления. Электромагнитное поле не оказывало никакого влияния на направление их распространения.

Свойства рентгеновских лучей Сразу же возникло предположение, что рентгеновские лучи - это электромагнитные волны, которые излучаются при резком торможении электронов. В отличие от световых лучей видимого участка спектра и ультрафиолетовых лучей рентгеновские лучи имеют гораздо меньшую длину волны. Их длина волны тем меньше, чем больше энергия электронов, сталкивающихся с препятствием. Большая проникающая способность рентгеновских лучей и прочие их особенности связывались именно с малой длиной волны. Но эта гипотеза нуждалась в доказательствах, и доказательства были получены спустя 15 лет после смерти Рентгена.

Дифракция рентгеновских лучей Если рентгеновское излучение представляет собой электромагнитные волны, то оно должно обнаруживать дифракцию - явление, присущее всем видам волн. Сначала пропускали рентгеновские лучи через очень узкие щели в свинцовых пластинках, но ничего похожего на дифракцию обнаружить не удавалось. Немецкий физик Макс Лауэ предположил, что длина волны рентгеновских лучей слишком мала для того, чтобы можно было обнаружить дифракцию этих волн на искусственно созданных препятствиях. Ведь нельзя сделать щели размером 10 -8 см, поскольку таков размер самих атомов. А что если рентгеновские лучи имеют примерно такую же длину полны? Тогда остается единственная возможность - использовать кристаллы. Они представляют собой упорядоченные структуры, в которых расстояния между отдельными атомами по порядку величины равны размеру самих атомов, т. е. 10 -8 см. Кристалл с его периодической структурой и есть то естественное устройство, которое неизбежно должно вызвать заметную дифракцию волн, если длина их близка к размерам атомов.

Дифракция рентгеновских лучей И вот узкий пучок рентгеновских лучей был направлен на кристалл, за которым была расположена фотопластинка. Результат полностью согласовался с самыми оптимистическими ожиданиями. Наряду с большим центральным пятном, которое давали лучи, распространяющиеся по прямой, возникли регулярно расположенные небольшие пятнышки вокруг центрального пятна (рис. 50). Появление этих пятнышек можно было объяснить только дифракцией рентгеновских лучей на упорядоченной структуре кристалла. Исследование дифракционной картины позволило определить длину волны рентгеновских лучей. Она оказалась меньше длины волны ультрафиолетового излучения и по порядку величины была равна размерам атома (10 -8 см).

Применение рентгеновских лучей Рентгеновские лучи нашли себе много очень важных практических применений. В медицине они применяются для постановки правильного диагноза заболевания, а также для лечения раковых заболеваний. Весьма обширны применения рентгеновских лучей в научных исследованиях. По дифракционной картине, даваемой рентгеновскими лучами при их прохождении сквозь кристаллы, удается установить порядок расположения атомов в пространстве - структуру кристаллов. Сделать это для неорганических кристаллических веществ оказалось не очень сложно. Но с помощью рентгеноструктурного анализа удается расшифровать строение сложнейших органических соединений, включая белки. В частности, была определена структура молекулы гемоглобина, содержащей десятки тысяч атомов.

Слайд 1

Рентгеновское излучение

Электромагнитные волны, энергия фотонов, которых лежит на школе электромагнитных волн между ультрафиолетовым излучением и гамма-излучением. - не видимое глазом электромагнитное излучение с длиной волн 10−7-10−12м.

Слайд 2

История открытия

Рентгеновское излучение было открыто Вильгельмом Конрадом Рёнтгеном. Он был первым, кто опубликовал статью о рентгеновских лучах, которые он назвал икс-лучами (x-ray). Статья Рентгена под названием «О новом типе лучей» была опубликована 28-го декабря 1895 года в журнале физико-медицинского общества. В некоторых кругах утверждается, что рентгеновские лучи были уже получены до этого. Однако никто из них не осознал значения сделанного ими открытия и не опубликовал своих результатов. По этой причине Рентген не знал о сделанных до него открытиях и открыл лучи независимо - при наблюдении флюоресценции, возникающей при работе катодолучевой трубки

Слайд 3

Лабораторные источники -Рентгеновская трубка

Схематическое изображение рентгеновской трубки. X - рентгеновские лучи, K - катод, А - анод (иногда называемый антикатодом), С - теплоотвод, Uh -напряжение накала катода, Ua - ускоряющее напряжение, Win - впуск водяного охлаждения, Wout - выпуск водяного охлаждения

Слайд 4

Рентгеновская трубка

Рентгеновские лучи возникают при сильном ускорении заряженных частиц (тормозное излучение), либо при высокоэнергетических переходах в электронных оболочках атомов или молекул. Оба эффекта используются в рентгеновских трубках. Основными конструктивными элементами таких трубок являются металлические катод и анод.

Слайд 5

Трубка Крукса

Слайд 6

Современная рентгеновская трубка

Слайд 7

Лабораторные источники -Ускорители частиц

Рентгеновское излучение можно получать также и на ускорителях заряженных частиц. Так называемое синхротронное излучение возникает при отклонении пучка частиц в магнитном поле, в результате чего они испытывают ускорение в направлении, перпендикулярном их движению

Слайд 8

Линейный ускоритель электронов для Австралийского синхротрона.

Слайд 9

Биологическое воздействие

Рентгеновское излучение является ионизирующим. Оно воздействует на ткани живых организмов и может быть причиной лучевой болезни, лучевых ожогов и злокачественных опухолей. По причине этого при работе с рентгеновским излучением необходимо соблюдать меры защиты. Считается, что поражение прямо пропорционально поглощённой дозе излучения. Рентгеновское излучение является мутагенным фактором.

Слайд 10

Применение

При помощи рентгеновских лучей можно «просветить» человеческое тело, в результате чего можно получить изображение костей, а в современных приборах и внутренних органов

Слайд 12

В материаловедении, кристаллограф и, химии и биохимии рентгеновские лучи используются для выяснения структуры веществ на атомном уровне при помощи дифракционного рассеяния рентгеновского излучения (рентгеноструктурный анализ). Известным примером является определение структуры ДНК. Кроме того, при помощи рентгеновских лучей может быть определён химический состав вещества.

Слайд 13

В аэропортах активно применяются рентгенотелевизионные интроскопы, позволяющие просматривать содержимое ручной клади и багажа в целях визуального обнаружения на экране монитора предметов, представляющих опасность.

Слайд 14

Рентгенотерапия - раздел лучевой терапии, охватывающий теорию и практику лечебного применения рентгеновских лучей. Рентгенотерапию проводят преимущественно при поверхностно расположенных опухолях и при некоторых других заболеваниях, в том числе заболеваниях кожи.

Лекция 11 для студентов 1 курса, обучающихся по специальности Педиатрия К.п.н., доцент Шилина Н.Г. Красноярск, 2012 Рентгеновское излучение. Радиоактивность Тема: Рентгеновское излучение. Радиоактивность Кафедра медицинской и биологической физики

Рентгеновское излучение Рентгеновское излучение - электромагнитные волны с длиной от 80 до нм.

> Ав (эффект Комптона) hν = Ав + Ek+ hν" – уравнение Комптона" title="Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом Когерентное рассеяние ФотоэффектНекогерентное рассеяние hν> Ав (эффект Комптона) hν = Ав + Ek+ hν" – уравнение Комптона" class="link_thumb"> 8 Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом Когерентное рассеяние ФотоэффектНекогерентное рассеяние hν> Ав (эффект Комптона) hν = Ав + Ek+ hν" – уравнение Комптона > Ав (эффект Комптона) hν = Ав + Ek+ hν" – уравнение Комптона"> > Ав (эффект Комптона) hν = Ав + Ek+ hν" – уравнение Комптона"> > Ав (эффект Комптона) hν = Ав + Ek+ hν" – уравнение Комптона" title="Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом Когерентное рассеяние ФотоэффектНекогерентное рассеяние hν> Ав (эффект Комптона) hν = Ав + Ek+ hν" – уравнение Комптона"> – уравнение Комптона" title="Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом Когерентное рассеяние ФотоэффектНекогерентное рассеяние hν> Ав (эффект Комптона) hν = Ав + Ek+ hν" – уравнение Комптона">

Применение рентгеновского излучения Рентгенодиагностика (до 120 кэВ) Рентгенография Изображение на фотопленке Рентгеноскопия Изображение на рентгенолюминесцирующем экране Рентгенотерапия кэВ

Линейная плотность ионизации – это отношение ионов одного знака, dn образованных заряженной ионизирующей частицей на элементарном пути dL, к длине этого пути. I = dn/dL Линейная тормозная способность – это отношение энергии dE, теряемой заряженной ионизирующей частицей при прохождении элементарного пути dL, к длине этого пути. S = dE/dL

Характеристикиα- излучение - излучение Скорость, см/с2 · · Энергия, МэВ70,01 3 Пробег (воздух)2 9 см см Пробег (ткань)0,01 см1 1,5 см Плотность ионизации (пар ионов/см) 50 · Взаимодействие с веществом

Элементы дозиметрии Доза излучения (поглощенная доза) – отношение энергии, переданной веществу, к его массе. 1 рад = Гр

Элементы дозиметрии Экспозиционная доза Х – мера ионизации воздуха рентгеновским или гамма-излучением 1 рентген – экспозиционная доза рентгеновского или гамма-излучения, при которой в результате полной ионизации 1см 3 сухого воздуха при н.у. образуются ионы, несущие заряд, равный 1 ед.СГС каждого знака. 1Р = 2,58·10 -4 Кл/кг; D = fX

Эквивалентная доза Позволяет сравнивать биологические эффекты, вызванные различными радиоактивными излучениями К – коэффициент качества (ОБЭ) показывает во сколько раз эффективность биологического действия данного вида излучения больше, чем рентгеновского или гамма-излучения. Н = КD [Н] = Зиверт (Зв) 1бэр = 0,01 Зв

ДозаСИВнесистемные ПоглощеннаяДж/кг=Гр 1Гр = 100 рад рад 1 рад = 0,01 Гр Мощность поглощенной Вт/кг=Гр/срад/c ЭкспозиционнаяКл/кг Кл/кг=3876 Р Р(рентген) · 1 Р=2,58 · Кл/кг Мощность экспозиционной Кл/(кг·с) = А / кг (ампер на кг) Р/сР/с ЭквивалентнаяДж/кг=Зв 1Зв = 100 бэр бэр 1 бэр = 0,01 Зв Мощность эквивалентной Зв/c=Дж/(кг·с)бэр/c Соотношения между единицами доз

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА Обязательная: Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика: учебник. -М.: Дрофа, Дополнительная: Федорова В.Н. Краткий курс медицинской и биологической физики с элементами реабилитологии: учебное пособие. -М.: Физматлит, Антонов В.Ф. Физика и биофизика. Курс лекций: учебное пособие.-М.: ГЭОТАР-Медиа, Богомолов В.М. Общая физиотерапия: учебник. -М.: Медицина, Самойлов В.О. Медицинская биофизика: учебник. -СПб.: Спецлит, Руководство к лабораторным работам по медицинской и биологической физике для самост. работы студентов /сост. О.Д. Барцева и др. Красноярск: Литера-принт, Сборник задач по медицинской и биологической физике: учебное пособие для самост. работы студентов / сост. О.П.Квашнина и др. -Красноярск: тип.КрасГМА, Физика. Физические методы исследования в биологии и медицине: метод. указания к внеаудит. работе студентов по спец. – педиатрия / сост. О.П.Квашнина и др. -Красноярск: тип.КрасГМУ, Электронные ресурсы: ЭБС КрасГМУ Ресурсы интернет Электронная медицинская библиотека. Т.4. Физика и биофизика.- М.: Русский врач, 2004.

Открытие рентгена. В 1894 году, когда Рентген был избран ректором университета, он приступил к экспериментальным исследованиям электрического разряда в стеклянных вакуумных трубках. Вечером 8 ноября 1895 года Рентген, как обычно, работал в своей лаборатории, занимаясь изучением катодных лучей. Около полуночи, почувствовав усталость, он собрался уходить, Окинув взглядом лабораторию, погасил свет и хотел было закрыть дверь, как вдруг заметил в темноте какое-то светящееся пятно. Оказывается, светился экран из синеродистого бария. Почему он светится? Солнце давно зашло, электрический свет не мог вызвать свечения, катодная трубка выключена, да и вдобавок закрыта черным чехлом из картона. Рентген еще раз посмотрел на катодную трубку и упрекнул себя: оказывается, он забыл ее выключить. Нащупав рубильник, ученый выключил трубку. Исчезло и свечение экрана; включил трубку вновь - и вновь появилось свечение. Значит, свечение вызывает катодная трубка! Но каким образом? Ведь катодные лучи задерживаются чехлом, да и воздушный метровый промежуток между трубкой и экраном для них является броней. Так началось рождение открытия.

Слайд 5 из презентации «Рентгеновские лучи физика» к урокам физики на тему «Ионизирующее излучение»

Размеры: 960 х 720 пикселей, формат: jpg. Чтобы бесплатно скачать слайд для использования на уроке физики, щёлкните на изображении правой кнопкой мышки и нажмите «Сохранить изображение как...». Скачать всю презентацию «Рентгеновские лучи физика.ppt» можно в zip-архиве размером 576 КБ.

Скачать презентацию

Ионизирующее излучение

«Рентгеновские лучи физика» - Январь, 1896 год… Но каким образом? Руководитель: Баева Валентина Михайловна. Так началось рождение открытия. Рентгеновские лучи обладают такими же свойствами, как световые лучи. Открытие рентгена. Рентгеновские лучи. Исчезло и свечение экрана; включил трубку вновь - и вновь появилось свечение. В 1862 году Вильгельм поступил в Утрехтскую техническую школу.

«Ультрафиолетовое излучение» - Ультрафиолетовое излучение. Приёмники излучения. Биологическое действие. Высокотемпературная плазма. Свойства. Солнце, звёзды, туманности и другие космические объекты. Ультрафиолетовое излучение подразделяется: Для длины волны меньше 105 нм прозрачных материалов практически нет. История открытия. Применяют фотоэлектрические приёмники.

«Инфракрасное излучение» - Применение. Чем теплее объект, тем быстрее он излучает. Большие дозы могут вызывать повреждения глаз и ожог кожи. Можно получать фотографии в ультрафиолетовых лучах (см.рис.1). Земля излучает в окружающее пространство инфракрасное (тепловое) излучение. 50% энергии излучения Солнца приходится именно на инфракрасные лучи.

«Виды излучений физика» - При бета распаде из ядра вылетает электрон. Чернобыльская авария. Время, за которое распадается половина атомов, называется периодом полураспада. Современные взгляды на радиоактивность. Различных объяснений причин Чернобыльской аварии много. Оказалось, что излучение неоднородно, а представляет собой смесь «лучей».