Рентгеновское излучение Введение

Томография компьютерная – метод рентгеновского исследования, заключающийся в круговом просвечивании объекта рентгеновским излучением и последующем построении с помощью быстродействующей ЭВМ послойного изображения этого объекта.

Математические принципы метода были обоснованы Кормаком в 60-х годах XX века. Первое официальное сообщение о применении компьютерной томографии для исследования головы человека сделано Хаунсфилдом и Амброусом в 1972г. Первый компьютерный томограф для всего тела был создан Ледли в 1974г. За разработку метода компьютерной томографии в 1979г. Хаунсфилду и Кормаку была присуждена Нобелевская премия.

1. Характеристическое и тормозное рентгеновское излучение. Спектр тормозного излучения и его граница.

Рентгеновским излучением называется электромагнитные волны с длиной ~ от 80нм до 10^-5нм (в медицине 10  510^-3нм). По способу возбуждения рентгеновское излучение подразделяют на тормозное и характеристическое. Рентгеновское излучение возникает при бомбардировке быстрыми электронами твердых мишеней. Источником рентгеновского излучения является рентгеновская трубка (рис.1).

Поток электронов

Рентгеновское излучение emission

Анод

Катодная спираль

Мишень

Вакуумный баллон

Рис.1. Рентгеновская трубка

Рентгеновская трубка состоит из подогреваемого катода и анода, заключенных в баллон с высоким вакуумом (10^-7мм рт. ст.). Между катодом и анодом приложено напряжение порядка 10⁵В. Освобожденные из катода электроны, ускоряются электрическим полем и, двигаясь к аноду, достигают скоростей порядка сотен тысяч км/с (в зависимости от величины напряжения между анодом и катодом). Достигнув анода, электроны резко затормаживают при взаимодействии с веществом анода. При этом происходит превращение части кинетической энергии электронов в энергию электромагнитного излучения; однако большая часть энергии электронов превращается в энергию молекулярно-теплового движения частиц анода, что вызывает его сильное нагревание (поэтому анод изготавливают из хорошо теплопроводящего материала, например, меди). Возникающее электромагнитное излучение называют тормозным рентгеновским излучением. Его механизм объясняют следующим образом. С движущимся электрическим зарядом связано магнитное поле, индукция которого зависит от скорости электрона. При торможении уменьшается магнитная индукция и, в соответствии с теорией Максвелла, появляется электромагнитная волна.

Тормозное рентгеновское излучение имеет сплошной спектр.

Возникновение непрерывного спектра тормозного рентгеновского излучения объясняется тем, что одни электроны тормозятся быстрее, другие медленнее, что и приводит к возникновению электромагнитного излучения с различными длинами волн.

1. b )

c)

Рис.2. a, b

Когда электрон теряет энергию в этом процессе, вся или часть энергии переходит в фотон. Таким образом, каждый электрон теряет свою энергию в виде фотона излучения. Максимум энергии непрерывного спектра возникает, когда электрон теряет всю энергию в результате отдельного взаимодействия, эта энергия излучается в виде фотона. Рентгеновское излучение, возникающее при торможении потока электронов электростатическим полем атома называется тормозным, его спектр является непрерывным. В каждом из спектров наиболее коротковолновое тормозное излучение _min возникает тогда, когда энергия, приобретенная электроном в ускоряющем поле, полностью переходит в энергию кванта: