RENTGENSTARI, TO IZMANOŠANA UN IETEKME UZ CILVĒKA VESELĪBU
AUTORS: EVITA TUČE
RĒZEKNE
2009
Rentgenstari
Vācu fiziķis V. Rentgens 1895.gadā konstatēja kādus nezināmus starus, kuri turpmākajos gados izmainīja visu pasauli (lielākoties medicīnas jomu). V. Rentgens konstatēja, ka no caurules, kurā rodas katodstari, izplatās vēl nezināmi stari, kas iet cauri stiklam, gaisam, kā arī daudziem ķermeņiem, kas ir necaurspīdīgi parastajai gaismai. Šos starus vēlāk nosauca par rentgenstariem par godu šim slavenajam fiziķim.
Īpašības
Rentgenstari ir neredzami, bet tiem ir speciāla fiziska īpašība – tie ierosina daudzu vielu spīdēšanu un spēcīgi darbojas uz gaismu jutīgiem materiāliem. Tādēļ, lai spētu tos pētīt un konstatēt, lieto īpašus ekrānus, kas spīd rentgenstaru iedarbībā. Pateicoties šai īpašībai vācu fiziķis tos arī atklāja.
Rentgenstaru viļņa garums ir robežās no 10 nm līdz 100 pm (atbilstošās frekvences ir 30 PHz līdz 3 EHz). Tos sauc par mīkstajiem rentgenstariem un tos var iegūt ar rentgenlampām. Rentgenstarus ar viļņa garumu zem 100pm, sauc par cietajiem rengenstariem, un to iegūšanai ir nepieciešams elementārdaļiņu paātrinātājs. To viļņu garumi pārklājas ar gamma staru viļņu garumiem.
Rentgenstaru laušanas koeficients pat visblīvākajās vielās ir ~1, tapēc to virzienu praktiski nav iespējams izmainīt ar prizmām un lēcām. Rentgenstariem krītot mazā leņķī uz gludi pulētas virsmas ir iespējama atstarošanās, uz to bāzējas gandrīz visa rentgenstaru optika.
Mijiedarbībā ar vielu, rentgenstari daļēji absorbējas un izkliedējas. Vielas rentgenstaru absorbcijas koeficients (µ) ir atkarīgs no starojuma viļņa garuma un vielas atomu atomskaitļa (palielinās palielinoties abiem parametriem). Rentgenstarus ar viļņa garumu virs 300 pm, ievērojami absorbē gaiss.
Ieguve
Rentgenstari veidojas ātrām, lādētām daļiņām bremzējoties vielā vai elektromagnētiskajā laukā. Parasti šīs daļiņas ir elektroni. Parasti elektrons zaudē savu enerģiju saduroties ar vairākiem atomiem pēc kārtas, uz katru zaudējot daļu no enerģijas. Līdz ar to rodas vairāki fotoni ar atšķirīgiem viļņa garumiem. Šādam rentgenstarojumam, ir nepārtraukts spektrs (“baltais” rentgenstarojums). Starojuma spektrālo sadalījumu un intensitāti nosaka galvenokārt elektronu ātrums un intensitāte, kas savukārt ir atkarīgi no lampas anodsprieguma un strāvas. Līdzīgā veidā neliels daudzums rentgenstaru veidojas kineskopos (elektronu kūlim ietriecoties ekrānā), tapēc ekrāna daļu izgatavo no bieza svina stikla (lai absorbētu tos rentgenstarus). Rentgenstarojums var veidoties jebkurā elektronu lampā ar pietiekoši lielu anodspriegumu un sprieguma kritumu uz lampu (iekšējo pretestību). Elektronu lampas parasti konstruē, lai samazinātu šādu rentgenstarojuma veidošanos, taču ne vienmēr to ir iespējams pilnībā novērst (lielas jaudas raidītāju lampām). Medicīnā un defektoskopijai parasti lieto balto starojumu.
Ārējie elektroni var izsist vienu vai vairākus elektronus no anoda materiāla atomu iekšējām orbitālēm, jonizējot tos atomus. Elektronu pārejās no jonizēta atoma augstākiem enerģijas līmeņiem uz zemākiem, veidojas raksturīgais rentgenstarojums, kas sastāv no atsevišķām līnijām, kuru viļņu garumus nosaka tikai rentgenlampas anoda materiāls. Palielinot anodspriegumu, palielinās arī raksturīgā starojuma intensitāte, taču tā palielinās ievērojami mazāk nekā baltā starojuma intensitāte. Rentgendifraktometrijā parasti lieto raksturīgo starojumu.
.
Rentgenstaru iedalījums
Rentgenstarus iedala pēc to cietības: jo īsāks rentgenstaru viļņa garums, jo tie skaitās cietāki. Viscietākos rentgenstarus izstaro smagie atomi.
Detektēšana
Zemas intensitētes rentgenstarojums nav redzams ar aci. Intensīvs rentgenstarojums var būt redzams, ja acs ir adaptējusies tumsai, taču rentgenstari ir kaitīgi veselībai, tapēc mūsdienās šo parādību neviens sīkāk nav pētījis. Nav zināms vai rentgenstari iedarbojas tieši uz redzes šūnām, vai arī rada acābola fosforescenci.
Rentgenstari izraisa fotomateriālu nomelnējumu. Vēsturiski, šī ir bijusi ļoti plaši lietota detektēšanas metode. Šādiem mērķiem parasti lieto fotofilmu, jo to var saliekt. Dažos gadījumos ir lietotas arī fotoplates. Fotomateriālu nomelnējums ir atkarīgs no kopējā absorbētā starojuma daudzuma, tapēc te var iztikt ar mazāk stabiliem rentgenstarojuma avotiem (zemākas prasības rentgenlampas augstsprieguma barošanas blokam).
Rentgenstarus var detektēt arī ar radioaktīvā starojuma detektoriem. Sākotnēji šādiem mērķiem lietoja Geigera skaitītāju. Mūsdienās vairāk lieto scintilācijas skaitītājus, jo tie ir jutīgāki. Radiācijas detektori uztver starojumu relatīvi nelielā telpas tilpumā, lai iegūtu informāciju par starojuma sadalījumu telpā, tos nākas pārvietot.
Izmantošana
Rentgenstarus lieto medicīnā, lai apskatītu vai nav lauzti kauli. (Dažāda blīvuma audi rentgenstarus absorbē dažādi). Līdzīgā veidā rentgenstarus lieto arī nesagraujošām testēšanas metodēm (konstrukciju uzbūves noteikšanai). Rentgenstarus lieto arī rentgendifraktometrijā, lai noteiktu kristālu struktūru.
Rentgenstari traucē arī šūnu attīstību. To izmanto ļaundabīgo audzēju ārstēšanā. Tomēr šī paša iemesla dēļ rentgenstaru, īpaši cieto rentgenstaru, ilgstoša vai ļoti intensīva iedarbība uz organismu rada smagas slimības.