[ Fizica si Chimie ] - Radiatie X

[PePe]

Multi dintre noi am auzit, am rostit si am interactionat cu Razele X, dar cati dintre noi stim despre ce este vorba mai exact?
Va invit in articolul ce urmeaza sa va hraniti curiozitatea!

Radiatia (razele) X sau radiatia (razele) Röntgen sunt radiatii electromagnetice ionizante, cu lungimi de unda mici, cuprinse intre 0,01 si 100 Å (ångström). Razele X formeaza radiatia X, o forma de radiatie electromagnetica. Cele mai multe raze X au o lungime de unda cuprinsa intre 0,01 si 10 nanometri, corespunzand frecventelor cuprinse intre 30 petahertz si 30 exahertz (3 × 1016 Hz pana la 3 × 1019 Hz) si energii cuprinse intre 100 si 100 keV. Lungimile de unda cu raze X sunt mai scurte decat cele ale razelor UV si de obicei sunt mai lungi decat cele ale radiatiilor gamma. In multe limbi, radiatia X este mentionata cu termeni care denota radiatia Röntgen, dupa ce omul de stiinta german Wilhelm Röntgen, care de obicei este creditat ca descoperitor, si care l-a numit radiatia X pentru a indica un tip de radiatie necunoscut.

 

[ 1 ] - ISTORIC

Spoiler

 

Descoperirea razelor X
In timpul unor experimente, fizicianul german Wilhelm Conrad Röntgen, bombardand un corp metalic cu electroni rapizi, a descoperit ca acesta emite radiatii foarte penetrante, radiatii pe care le-a denumit raze X (descoperire realizata in anul 1895). Radiatiile X au fost numite mai tarziu radiatii Roentgen sau Röntgen.

Fizicianul german Wilhelm Röntgen este de obicei creditat ca descoperitor de raze X in 1895, deoarece el a fost primul care le studiaza sistematic, desi nu este primul care a si observat efectele. El este si cel care le-a dat denumirea de "raze X" (care semnifica o cantitate necunoscuta), desi multe altele le-au denumit "raze Röntgen" (si radiografiile asociate cu raze X ca "Röntgenograme") pentru la cateva decenii dupa descoperirea lor si chiar si pana in prezent in unele limbi, inclusiv in limba germana a lui Röntgen.

S-au gasit raze X provenind din tuburile Crookes, tuburi experimentale de descarcare inventate in jurul anului 1875, de catre oamenii de stiinta care investigau razele catodice, adica grinzile electronice energetice, create mai intai in tuburi. Tuburile Crookes au creat electroni liberi prin ionizarea aerului rezidual in tub printr-o tensiune DC ridicata de oriunde intre cativa kilovolti si 100 kV. Aceasta tensiune a accelerat electronii proveniti de la catod la o viteza suficient de mare incat au creat raze X atunci cand au lovit anodul sau peretele de sticla al tubului. Multe dintre tuburile timpurii ale Crookes au radiat, fara indoiala, raze X, deoarece cercetatorii timpurii au observat efecte care le puteau fi atribuite, dupa cum este detaliat mai jos. Wilhelm Röntgen a fost primul care le studiaza sistematic, in 1895. 

Descoperirea razelor X a stimulat o adevarata senzatie. Biograful Röntgen, Otto Glasser, a estimat ca numai in 1896 au fost publicate 49 de eseuri si 1044 articole despre noile raze.  Aceasta a fost probabil o estimare conservatoare, daca se considera ca aproape fiecare lucrare din intreaga lume a raportat in mod extensiv despre noua descoperire, cu o revista, cum ar fi Stiinta, dedicandu-i numai 23 de articole in acel an. Reactiile senzationiste la noua descoperire includ publicatii care leaga noul tip de raze de teoriile oculte si paranormale, cum ar fi telepatia.

Cercetarea timpurie
Utilizarea razelor X in scopuri medicale (care a evoluat in domeniul radioterapiei) a fost pioniera de catre maiorul John Hall-Edwards din Birmingham, Anglia. Apoi, in 1908, el a trebuit sa aiba bratul stang amputat din cauza raspandirii dermatitei cu raze X pe bratul lui.

In 1914 Marie Curie a dezvoltat masini radiologice pentru a sprijini soldati raniti in primul razboi mondial Masinile ar permite imagistica rapida cu raze X de soldati raniti pe campul de lupta, astfel chirurgii ar putea rapid si sa opereze cu mai multa acuratete. 

Din anii 1920 pana in anii 1950, masinile cu raze X au fost dezvoltate pentru a ajuta la montarea incaltamintei si au fost vandute la magazinele de incaltaminte comerciale. Preocuparile privind impactul utilizarii frecvente sau prost controlate au fost exprimate in anii 1950, care au dus la sfarsitul final al practicii in deceniul respectiv. Microscopul cu raze X a fost dezvoltat in anii 1950.

Observatorul de raze X din Chandra, lansat pe 23 iulie 1999, a permis explorarea proceselor foarte violente din univers care produc raze X. Spre deosebire de lumina vizibila, care ofera o imagine relativ stabila asupra universului, universul cu raze X este instabil. Ea prezinta stele care sunt rupte de gauri negre, coliziuni galactice si novae si stele neutronice care creeaza straturi de plasma care apoi explodeaza in spatiu.

Un dispozitiv cu laser cu raze X a fost propusa ca parte a Initiativa de Aparare Strategica Administratiei Reagan in 1980, dar singurul test al dispozitivului (un fel de laser „blaster“ sau raza a mortii, alimentat de o explozie termonucleara) a dat rezultate neconcludente. Din motive tehnice si politice, proiectul general (inclusiv cel cu laser cu raze X) a fost de-finantat (desi a fost ulterior reinviat de catre administratia Bush ca o aparare nationala antiracheta folosind diferite tehnologii).

Imagistica cu raze X cu contrast de faza se refera la o varietate de tehnici care utilizeaza informatia de faza a unui fascicul de raze X coerent pentru a imagina tesuturile moi. A devenit o metoda importanta pentru vizualizarea structurilor celulare si histologice intr-o gama larga de studii biologice si medicale. Exista mai multe tehnologii utilizate pentru imagistica cu contrast de faza cu raze X, toate folosind principii diferite pentru a converti variatiile de faza in razele X care apar din obiect in variatii de intensitate. Acestea includ contrast de faza bazat pe propagare, interferometrie cu talbot, imagistica imbunatatita prin refractie, si interferometrie cu raze X. Aceste metode ofera un contrast mai mare comparativ cu imagistica cu raze X de absorbtie normala, ceea ce face posibila vizualizarea detaliilor mai mici. Un dezavantaj este ca aceste metode necesita un echipament mai sofisticat, cum ar fi sursele de raze X de sincrotron sau microfoc, optica cu raze X si detectoarele cu raze X de inalta rezolutie.

[ 2 ] - INTERVALE DE ENERGIE

Spoiler

 

Razele X moi si dure
Razele X cu energii fotonice ridicate (mai mari de 5-10 keV, sub lungimea de unda de 0,2-0,1 nm) se numesc raze X dure, in timp ce cele cu energie mai mica se numesc raze X moi. Datorita capacitatii lor de penetrare, razele X sunt utilizate pe scara larga pentru a imagina interiorul obiectelor, de exemplu in radiografia medicala si securitatea aeroportului. Termenul de raze X este folosit metonimic pentru a se referi la o imagine radiografica produsa utilizand aceasta metoda, in plus fata de metoda in sine. Deoarece lungimile de unda ale razelor X sunt similare cu dimensiunile atomilor, ele sunt, de asemenea, utile pentru determinarea structurilor de cristal prin cristalografie cu raze X. Prin contrast, razele X moi sunt usor absorbite in aer; lungimea atenuarii a 600 de eV (~ 2 nm) raze X in apa este mai mica de 1 micrometru.

Razele Gamma
Nu exista un consens pentru definirea unei distinctii intre razele X si razele gamma. O practica obisnuita consta in a face distinctia intre cele doua tipuri de radiatii bazate pe sursa lor: razele X sunt emise de electroni, in timp ce razele gamma sunt emise de nucleul atomic. Aceasta definitie are mai multe probleme: alte procese pot, de asemenea, genera aceste fotoni de mare energie sau, uneori, metoda de generare nu este cunoscuta. O alternativa comuna este distingerea radiatiei X si gamma pe baza lungimii de unda (sau, echivalent, a frecventei sau a energiei fotonice), cu radiatii mai scurte decat unele lungimi de unda arbitrare, cum ar fi 10-11 m (0,1 Å), definite ca radiatii gamma. Acest criteriu atribuie un foton unei categorii neechivoce, dar este posibila numai daca este cunoscuta lungimea de unda. (Unele tehnici de masurare nu fac distinctia intre lungimile de unda detectate.) Cu toate acestea, aceste doua definitii coincid deseori, deoarece radiatiile electromagnetice emise de tuburile cu raze X au in general o lungime de unda mai mare si o energie fotonica mai mica decat radiatia emisa de nucleele radioactive. Ocazional, un termen sau altul este utilizat in contexte specifice datorita precedentului istoric, bazat pe tehnica de masurare (de detectie) sau pe baza utilizarii intentionate, mai degraba decat a lungimii de unda sau a sursei. Astfel, razele gama generate pentru utilizari medicale si industriale, cum ar fi radioterapia, in intervalul de 6-20 MeV, pot fi, in acest context, mentionate si ca raze X.

 

[ 3 ] - PROPRIETATI

Spoiler

 

Fotonii cu raze X transporta suficienta energie pentru a ioniza atomii si pentru a intrerupe legaturile moleculare. Aceasta face ca acesta sa fie un tip de radiatie ionizanta si, prin urmare, daunatoare tesutului viu. O doza foarte ridicata de radiatii intr-o perioada scurta de timp provoaca boala prin radiatii, in timp ce dozele mai mici pot da un risc crescut de cancer indus de radiatii. In imagistica medicala, acest risc crescut de cancer este, in general, mult mai mare decat beneficiile examinarii. Capacitatea ionizanta a razelor X poate fi utilizata in tratamentul cancerului pentru a ucide celulele maligne folosind radioterapia. De asemenea, este utilizat pentru caracterizarea materialelor utilizand spectroscopia cu raze X.

Lungimea de atenuare a razelor X in apa aratand marginea de absorbtie a oxigenului la 540 eV, dependenta de energia 3 a fotosaborbtiei, precum si o nivelare la energii fotonice mai mari din cauza imprastierii Compton. Lungimea atenuarii este de aproximativ patru ordine de marime mai mare pentru razele X (jumatatea dreapta), comparativ cu razele X moi (jumatatea stanga).

Razele X pot traversa obiecte relativ groase fara a fi mult absorbite sau imprastiate. Din acest motiv, razele X sunt utilizate pe scara larga pentru a imagina interiorul obiectelor opace vizuale. Cele mai des intalnite aplicatii sunt in radiografia medicala si in scanerele de securitate ale aeroportului, dar tehnicile similare sunt de asemenea importante in industrie (de exemplu, radiografia industriala si scanarea CT industriala) si cercetarea (de exemplu CT de animale mici). Adancimea de penetrare variaza cu cateva ordini de marime pe spectrul de raze X. Aceasta permite ajustarea energiei fotonice pentru aplicatie astfel incat sa asigure o transmisie suficienta prin obiect si in acelasi timp sa asigure un contrast bun in imagine.

Razele X au lungimi de unda mult mai scurte decat lumina vizibila, ceea ce face posibila cercetarea structurilor mult mai mici decat se poate vedea utilizand un microscop normal. Aceasta proprietate este folosita in microscopia cu raze X pentru a obtine imagini de inalta rezolutie si, de asemenea, in cristalografia cu raze X pentru a determina pozitiile atomilor in cristale.

 

[ 4 ] - INTERACTIUNEA CU MATERIA

Spoiler

Razele X interactioneaza cu materia in trei moduri principale, prin fotoabsorbtie, imprastiere Compton si imprastiere Rayleigh. Rezistenta acestor interactiuni depinde de energia razelor X si de compozitia elementara a materialului, dar nu si de proprietatile chimice, deoarece energia fotonilor cu raze X este mult mai mare decat energiile de legare chimice. Absorbtia fotoabsorbtiei sau fotoelectrica este mecanismul de interactiune dominant in regimul cu raze X moi si pentru energiile mai joase ale raze X. La energii mai mari, imprastierea Compton domina.

Absorbtie fotoelectrica
Probabilitatea unei absorbtii fotoelectrice pe unitatea de masa este aproximativ proportionala cu Z3 / E3, unde Z este numarul atomic si E este energia fotonului incident. Aceasta regula nu este valabila in apropierea energiilor de legare electronica ale coajelor electronice, unde exista schimbari bruste in probabilitatea de interactiune, asa numite margini de absorbtie. Cu toate acestea, tendinta generala a coeficientilor de absorbtie ridicat si, prin urmare, adancimile de penetrare scurte pentru energiile fotonice scazute si numerele atomice ridicate este foarte puternica. Pentru tesuturile moi, fotoabsorbtia domina pana la energia fotonica de aproximativ 26 keV in cazul in care imprastierea Compton preia. Pentru substantele cu numarul atomic mai mare, aceasta limita este mai mare. Cantitatea mare de calciu (Z = 20) din oase, impreuna cu densitatea lor ridicata, este ceea ce le face sa apara atat de clar pe radiografiile medicale.

Un foton fotosabsorbit transfera toata energia catre electronul cu care acesta interactioneaza, ionizand astfel atomul la care era legat electronul si producand un fotoelectron care este probabil sa ionizeze mai multi atomi pe calea sa. Un electron exterior va umple pozitia de electron liber si va produce fie un foton caracteristic [clarificare necesara], fie un electron Auger. Aceste efecte pot fi utilizate pentru detectarea elementara prin spectroscopie cu raze X sau spectroscopie electronica Auger.

Imprastierea Compton
Imprastierea Compton este interactiunea predominanta intre razele X si tesutul moale in imagistica medicala. Imprastierea Compton este o dispersie inelastica a fotonului cu raze X de catre un electron de coaja exterior. O parte din energia fotonului este transferata la electronul de imprastiere, ionizand astfel atomul si marind lungimea de unda a razelor X. Fotonul imprastiat poate merge in orice directie, dar o directie similara cu directia originala este mai probabila, mai ales pentru raze X de inalta energie. Probabilitatea pentru diferite unghiuri de imprastiere este descrisa de formula Klein-Nishina. Energia transferata poate fi obtinuta direct din unghiul de imprastiere din conservarea energiei si a impulsului.

Imprastierea Rayleigh
Imprastierea Rayleigh este mecanismul dominant de imprastiere elastica in regimul cu raze X. Dimpotriva, imprastierea spre inainte inegala da nastere la indicele de refractie, care pentru raze X este doar putin sub 1.

[ 5 ] - OBTINEREA RAZELOR X

Spoiler

 

In laborator
Razele X se pot obtine in tuburi electronice vidate, in care electronii emisi de un catod incandescent sunt accelerati de campul electric dintre catod si anod (anticatod). Electronii cu viteza mare ciocnesc anticatodul care emite radiatii X. Electronii rapizi care ciocnesc anticatodul interactioneaza cu atomii acestuia in doua moduri:

• Electronii, avand viteza mare, trec prin invelisul de electroni al atomilor anticatodului si se apropie de nucleu. Nucleul, fiind pozitiv, ii deviaza de la directia lor initiala. Cand electronii se indeparteaza de nucleu, ei sunt franati de campul electric al nucleului; in acest proces se emit radiatii X.
• La trecerea prin invelisul de electroni al atomilor anticatodului, electronii rapizi pot ciocni electronii atomilor acestuia. In urma ciocnirii, un electron de pe un strat interior (de exemplu de pe stratul K) poate fi dislocat. Locul ramas vacant este ocupat de un electron aflat pe straturile urmatoare (de exemplu de pe straturile L, M sau N). Rearanjarea electronilor atomilor anticatodului este insotita de emisia radiatiilor X.

La un sincrotron
Electroni cu o energie de ordinul GeV sunt constransi la o orbita aproximativ circulara intr-un inel de acumulare, emitand raze X cu un flux deosebit de ridicat.

Producerea de catre electroni
Razele X pot fi generate de un tub de raze X, un tub de vid care utilizeaza o tensiune ridicata pentru a accelera electronii eliberati de un catod fierbinte la o viteza mare. Electronii cu viteza mare se ciocnesc cu o tinta metalica, anodul, creand raze X. In tuburile medicale cu raze X, tinta este, de obicei, tungsten sau un aliaj mai rezistent la fisuri de rhenium (5%) si tungsten (95%), dar uneori molibden pentru aplicatii mai specializate, cum ar fi atunci cand sunt necesare raze X mai moi mamografie. In cristalografie, o tinta de cupru este cea mai obisnuita, iar cobaltul este adesea utilizat atunci cand fluorescenta din continutul de fier din esantion ar putea altfel sa prezinte o problema.

Caracteristica liniilor de emisie cu raze X pentru unele materiale anodice obisnuite.

 

Energia maxima a fotonului cu raze X produse este limitata de energia electronului incident, care este egala cu tensiunea pe tubul de timp a incarcaturii electronice, astfel incat un tub de 80 kV nu poate crea raze X cu o energie mai mare de 80 keV. Cand electronii ating tinta, razele X sunt create de doua procese atomice diferite:

1. Caracteristica emisie de raze X (fluorescenta cu raze X): Daca electronul are suficienta energie, el poate dobori un electron orbital din carcasa electronica interioara a unui atom de metal si, in consecinta, electronii de la niveluri mai mari de energie vor umple postul vacant si Fotonii cu raze X sunt emise. Acest proces produce un spectru de emisii de raze X la cateva frecvente discrete, uneori denumite linii spectrale. Liniile spectrale generate depind de elementul tinta (anod) folosit si astfel se numesc linii caracteristice. De obicei, acestea sunt tranzitii de la cochiliile superioare in cochilia K (numite K lines), in cochilie L (numite linii L) si asa mai departe.
2. Bremsstrahlung: Aceasta este radiatia emisa de electroni, deoarece este imprastiata de campul electric puternic, in apropierea nucleelor cu numar mare de protoni. Aceste raze X au un spectru continuu. Intensitatea razelor X creste liniar cu o frecventa descrescatoare, de la zero la energia electronilor incidente, tensiunea pe tubul cu raze X.

Deci rezultatul rezultat dintr-un tub consta dintr-un spectru continuu de bremsstrahlung care scade la zero la tensiunea tubului, plus mai multe varfuri la liniile caracteristice. Tensiunile utilizate in tuburile de diagnosticare cu raze X variaza de la aproximativ 20 kV la 150 kV si astfel energiile cele mai ridicate ale fotonilor cu raze X variaza de la aproximativ 20 keV la 150 keV.

Ambele procese de producere a raze X sunt ineficiente, cu o eficienta de productie de numai aproximativ un procent si astfel cea mai mare parte a energiei electrice consumate de tub este eliberata ca caldura reziduala. Atunci cand se produce un flux de raze X utilizabile, tubul cu raze X trebuie proiectat pentru a disipa caldura in exces.

Distrugeri scurte de nanosecunde de raze X care ating maximul de 15 keV in energie pot fi obtinute in mod fiabil prin indepartarea benzii adezive sensibile la presiune din suportul ei intr-un vid moderat. Acest lucru este probabil sa fie rezultatul recombinarii incarcarilor electrice produse de incarcarea triboelectrica. Intensitatea triboluminiscentei cu raze X este suficienta pentru a fi utilizata ca sursa pentru imagistica cu raze X. 

O sursa specializata de raze X care devine larg utilizata in cercetare este radiatia sincrotrona, care este generata de acceleratoarele de particule. Caracteristicile sale unice sunt iesirile cu raze X de mai multe ordine de marime mai mari decat cele ale tuburilor cu raze X, spectrele de raze X largi, colimatia excelenta si polarizarea liniara.

Producerea de catre ioni pozitivi rapizi
Razele X pot fi de asemenea produse prin protoni rapizi sau prin alti ioni pozitivi. Emisia de raze X induse de protoni sau emisia de raze X induse de particule este larg utilizata ca procedura analitica.

Producerea in fulger prin descarcari in laborator
Radiografiile sunt, de asemenea, produse in fulgere insotitoare de fulgere terestre gamma. Mecanismul de baza este accelerarea electronilor in campurile electrice legate de fulgere si producerea ulterioara a fotonilor prin Bremsstrahlung. Aceasta produce fotoni cu energii de cateva KeV si cateva zeci de MeV. In descarcarile de laborator cu o dimensiune a distantei de aproximativ 1 metru lungime si o tensiune de varf de 1 MV, se observa raze X cu o energie caracteristica de 160 keV. O posibila explicatie este intalnirea a doua fluxuri si producerea de electroni de rulare cu energie inalta; 75 simularile microscopice au aratat insa ca durata intensificarii campului electric intre doua fluxuri este prea scurta pentru a produce un numar semnificativ de ciclu -e electroni. 

 

[ 6 ] - PROPRIETATILE RADIATIILOR X

Spoiler

 

Ele prezinta urmatoarele proprietati:

• in vid ele se propaga cu viteza luminii;
• impresioneaza placile fotografice;
• nu sunt deviate de campuri electrice si magnetice;
• produc fluorescenta unor substante (emisie de lumina); Exemple de substante fluorescente: silicat de zinc, sulfurǎ de cadmiu, sulfurǎ de zinc, care emit lumina galben-verzuie.
• sunt invizibile, adica spre deosebire de lumina, nu impresioneaza ochiul omului;
• patrund cu usurinta prin unele substante opace pentru lumina, de exemplu prin corpul omenesc, lamele metalice cu densitate mica, hartie, lemn, sticla s.a., dar sunt absorbite de metale cu densitatea mare (de exemplu: plumb). Puterea lor de patrundere depinde de masa atomica si grosimea substantei prin care trec.
• ionizeazǎ gazele prin care trec. Numǎrul de ioni produsi indica intensitatea radiatiilor. Pe aceasta proprietate se bazeazǎ functionarea detectoarelor de radiatii.
• au actiune fiziologicǎ, distrugand celulele organice, fiind, in general, nocive pentru om. Pe aceasta proprietate se bazeazǎ folosirea lor in tratamentul tumorilor canceroase, pentru distrugerea tesuturilor bolnave.

 

 

 

[ 7 ] - DETECTORI

Spoiler

Detectoarele cu raze X variaza in functie de forma si de functie, in functie de scopul lor. Detectoarele imagistice, cum ar fi cele utilizate pentru radiografie, au fost initial bazate pe placi fotografice si film fotografic ulterior, dar acum sunt in mare parte inlocuite cu diferite tipuri de detectori digitali, cum ar fi placile de imagine si detectoarele cu ecran plat. Pentru protectia impotriva radiatiilor, riscul expunerii directe este adesea evaluat utilizand camere de ionizare, in timp ce dozimetrele sunt folosite pentru a masura doza de radiatie la care a fost expusa o persoana. Spectrele de raze X pot fi masurate fie prin dispersoare de energie, fie prin spectrometre de dispersie a lungimii de unda.

[ 8 ] - UTILIZARI MEDICALE

Spoiler

 

Deoarece descoperirea lui Röntgen ca razele X pot identifica structurile osoase, radiografiile au fost folosite pentru imagistica medicala. Prima utilizare medicala a fost mai mica de o luna dupa ce a fost publicata aceasta lucrare. Pana in 2010, au fost efectuate 5 miliarde de examinari medicale la nivel mondial. Expunerea la radiatii din imagistica medicala in 2006 a reprezentat aproximativ 50% din expunerea totala la radiatiile ionizante din Statele Unite.
 

Radiografia proiectionala
Radiografia proiectionala este practica de a produce imagini bidimensionale utilizand radiatia cu raze X. Oasele contin mult calciu, care datorita numarului sau atomic relativ ridicat absoarbe razele x eficient. Aceasta reduce cantitatea de raze X care ajung la detector in umbra oaselor, facandu-le sa fie vizibile clar pe radiograf. Plamanii si gazul prins, de asemenea, apar in mod clar din cauza absorbtiei mai scazute in comparatie cu tesutul, in timp ce diferentele dintre tipurile de tesut sunt mai greu de vazut. Rdiografia toracica a unei femei, care demonstreaza o hernie de hiatus Radiografiile proiectionale sunt utile in detectarea patologiei sistemului schelet, precum si in detectarea unor procese de boala in tesutul moale. Unele exemple notabile sunt radiografia toracica foarte comuna, care poate fi utilizata pentru a identifica bolile pulmonare cum ar fi pneumonia, cancerul pulmonar sau edemul pulmonar si radiografia abdominala, care poate detecta obstructia intestinului (sau intestinului), aerul liber (din perforatiile viscerale) si fluidul liber (in ascite). Radiografiile pot fi, de asemenea, utilizate pentru a detecta patologia, cum ar fi pietrele de biliara (rareori radiopatice) sau pietrele la rinichi care sunt deseori (dar nu intotdeauna) vizibile. Radiografiile simple cu raze X sunt mai putin utile in imagistica tesuturilor moi, cum ar fi creierul sau muschiul. O zona in care radiografiile proiectionale sunt utilizate pe scara larga este evaluarea modului in care un implant ortopedic, cum ar fi un genunchi, sold sau inlocuitor de umar, este situat in corp in raport cu osul din jur. Acest lucru poate fi evaluat in doua dimensiuni de la radiografii simple sau poate fi evaluat in trei dimensiuni daca se foloseste o tehnica numita "inregistrare 2D la 3D". Aceasta tehnica presupune negarea erorilor de proiectie asociate cu evaluarea pozitiei implantului de la radiografiile simple.

Radiografia dentara este frecvent utilizata in diagnosticarea problemelor orale comune, cum ar fi cavitatile.

In aplicatiile de diagnosticare medicala, razele X de energie scazuta (moale) sunt nedorite, deoarece sunt complet absorbite de organism, crescand doza de radiatie fara a contribui la imagine. Prin urmare, o foaie subtire de metal, adesea din aluminiu, numita filtru cu raze X, este plasata, de obicei, pe fereastra tubului cu raze X, absorband partea energetica redusa din spectru. Aceasta se numeste intarirea fasciculului, deoarece deplaseaza centrul spectrului spre raze X de energie mai mare (sau mai greu).

Tomografia computerizata
Antebratul stang rupt Tomografia computerizata este o modalitate imagistica medicala in care imaginile tomografice sau felii de zone specifice ale corpului sunt obtinute dintr-o serie mare de imagini cu raze X bidimensionale luate in diferite directii. Aceste imagini transversale pot fi combinate intr-o imagine tridimensionala a interiorului corpului si utilizate in scopuri diagnostice si terapeutice in diverse discipline medicale.

Fluoroscopia
Fluoroscopia este o tehnica de imagistica utilizata in mod obisnuit de medici sau terapeuti radiologi pentru a obtine imagini in miscare in timp real ale structurilor interne ale unui pacient prin utilizarea unui fluoroscop. In forma sa cea mai simpla, un fluoroscop consta dintr-o sursa de raze X si un ecran fluorescent, intre care este plasat un pacient. Cu toate acestea, fluoroscopii moderne cupleaza ecranul la un intensificator de imagine cu raze X si o camera video CCD care permite inregistrarea si redarea imaginilor pe un monitor. Aceasta metoda poate utiliza un material de contrast. Exemplele includ cateterismul cardiac (pentru examinarea blocajelor arterei coronare) si inghitirile de bariu (pentru a examina tulburarile esofagiene si tulburarile de inghitire).

Radioterapia
Utilizarea razelor X ca tratament este cunoscuta sub denumirea de radioterapie si este folosita in mare masura pentru managementul (inclusiv paliatie) a cancerului; necesita doze mai mari de radiatii decat cele primite doar pentru imagistica. Radiografiile cu raze X sunt utilizate pentru tratarea cancerelor de piele utilizand raze X de raze reduse, in timp ce grinzile energetice mai mari sunt utilizate pentru tratarea cancerului in organism, cum ar fi creierul, plamanul, prostata si sanul.

 

[ 9 ] - EFECTE ADVERSE

Spoiler

 

Radiografie abdominala pentru a determina pozitia capului unui fat. Diagnosticarea raze X (in principal din scanarile CT datorita dozei mari utilizate) creste riscul de aparitie a problemelor de dezvoltare si a cancerului la cei expusi. Radiografiile sunt clasificate ca fiind cancerigene de catre Agentia Internationala pentru Cercetare a Cancerului din cadrul Organizatiei Mondiale a Sanatatii si guvernul S.U.A. Se estimeaza ca 0,4% din cancerele actuale din Statele Unite se datoreaza tomografiei computerizate (scanari CT) efectuate in trecut si ca acest lucru poate creste pana la 1,5-2% in comparatie cu ratele de utilizare a CT in 2007.

Datele experimentale si epidemiologice nu sustin in prezent propunerea ca exista o doza de radiatie inferioara sub care nu exista un risc crescut de cancer. Cu toate acestea, aceasta se afla sub o indoiala in crestere. Se estimeaza ca radiatia suplimentara va creste riscul cumulativ al unei persoane de a obtine cancer la varsta de 75 ani cu 0,6-1,8%. Cantitatea de radiatie absorbita depinde de tipul de test cu raze X si de partea corpului implicata. CT si fluoroscopia implica doze mai mari de radiatii decat razele X simple. Scanarea CT a capului. Aceasta felie arata cerebelul, o mica parte a fiecarui lob timpal, orbitele si sinusurile. Pentru a plasa riscul crescut in perspectiva, o radiografie in piept obisnuita va expune o persoana la aceeasi cantitate din radiatiile de fond pe care oamenii sunt expuse (in functie de locatie) in fiecare zi timp de 10 zile, in timp ce expunerea la o radiografie dentara este aproximativ echivalent cu o zi de radiatii de fond de mediu.  Fiecare astfel de raze X ar adauga mai putin de 1 la 1.000.000 la riscul de cancer de-a lungul vietii. Un CT abdominal sau toracic ar reprezenta echivalentul a 2-3 ani de radiatii de fond la nivelul intregului corp, sau 4-5 ani pana la abdomen sau piept, crescand riscul de cancer pe parcursul vietii intre 1 la 1000 si 1 la 10000. Acest lucru este comparat cu sansa de aproximativ 40% a unui cetatean american de a dezvolta cancer in timpul vietii sale. De exemplu, doza efectiva la torsul de la scanarea CT a pieptului este de aproximativ 5 mSv, iar doza absorbita este de aproximativ 14 mGy. O scanare CT a capului (1,5mSv, 64mGy) care se efectueaza odata cu o singura data fara agent de contrast, ar echivala cu 40 de ani de radiatii de fond ale capului. Estimarea exacta a dozelor eficiente datorate CT este dificila cu intervalul de incertitudine estimat de aproximativ ± 19% pana la ± 32% pentru scanarea capului adultilor, in functie de metoda utilizata. 

Riscul de radiatii este mai mare pentru un fat, astfel incat la pacientii gravide, beneficiile investigatiei (radiografia) ar trebui sa fie echilibrate cu potentialele riscuri pentru fat. In SUA, exista aproximativ 62 de milioane de scanari CT efectuate anual, incluzand peste 4 milioane de copii. Evitarea unor raze X inutile (in special scanarile CT) reduce doza de radiatii si orice risc asociat cancerului. Mana unei femei care prezinta deformari datorate arsurilor cu raze X. Inflamatia degetelor se datoreaza radiatiilor excesive, care apar atunci cand aparatele cu raze X sunt neecranate. Utilizarea razelor X pentru autentificare si controlul calitatii in industria electronica

Radiografiile medicale reprezinta o sursa importanta de expunere la radiatii omenesti. In 1987, acestea reprezentau 58% din expunerea la surse antropice in Statele Unite. Deoarece sursele antropice reprezentau doar 18% din expunerea totala la radiatii, majoritatea provenind din surse naturale (82%), raze medicale medicale reprezentau doar 10% din expunerea totala a radiatiilor americane; procedurile medicale ca intreg (inclusiv medicina nucleara) au reprezentat 14% din expunerea totala la radiatii. Cu toate acestea, pana in 2006, procedurile medicale din Statele Unite au contribuit cu mult mai multa radiatie ionizanta decat a fost cazul la inceputul anilor 1980. In 2006, expunerea medicala a reprezentat aproape jumatate din expunerea totala la radiatii a populatiei din SUA din toate sursele. Cresterea este urmarita decresterea utilizarii procedeelor de imagistica medicala, in special tomografia computerizata (CT) si de cresterea utilizarii medicamentelor nucleare.

Dozajul datorat razelor X dentare variaza in mod semnificativ in functie de procedura si tehnologie (film sau digital). In functie de procedura si de tehnologie, un singur raze X dentare ale unui om are o expunere de 0,5-4 mrem. O serie completa de raze X poate duce la o expunere de pana la 6 (digital) pana la 18 (film) mrem, pentru o medie anuala de pana la 40 mrem.

S-a demonstrat ca stimulentele financiare au un impact semnificativ asupra utilizarii raze X cu medicii carora li se plateste o taxa separata pentru fiecare radiografie care ofera mai multe raze X.

 

[ 10 ] - ALTE UTILIZARI

Spoiler

 

Alte utilizari notabile ale razelor X includ:

• Cristalografia cu raze X in care se inregistreaza modelul obtinut prin difractia razelor X prin reteaua de atomi intr-un cristal, distantat indeaproape, si apoi analizat pentru a descoperi natura acestei laturi. La inceputul anilor 1990, s-au efectuat experimente in care straturile cu cateva atomi groase de doua materiale diferite au fost depuse intr-o secventa Thue-Morse. Obiectivul rezultat a fost gasit a produce modele de difractie cu raze X.  O tehnica inrudita, difractia fibrelor, a fost folosita de Rosalind Franklin pentru a descoperi structura dublu elicoidala a ADN-ului. 
• Astronomia cu raze X, care este o ramura observationala a astronomiei, care se ocupa de studiul emisiei de raze X din obiecte celeste.
• Analiza microscopica cu raze X, care utilizeaza radiatii electromagnetice in banda de raze moi pentru a produce imagini cu obiecte foarte mici.
• Fluorescenta cu raze X, o tehnica in care sunt generate raze X in interiorul unui esantion si sunt detectate. Energia de iesire a razelor X poate fi utilizata pentru a identifica compozitia esantionului.
• Radiografia industriala utilizeaza raze X pentru inspectia partilor industriale, in special a sudurilor.
• Autentificarea si controlul calitatii, radiografia este utilizata pentru autentificarea si controlul calitatii produselor ambalate.
• Industrial CT (tomografia computerizata) este un proces care utilizeaza echipamentele cu raze X pentru a produce reprezentari tridimensionale ale componentelor atat pe plan extern, cat si pe plan intern. Aceasta se realizeaza prin procesarea pe calculator a imaginilor de proiectie ale obiectului scanat in multe directii.
• Picturile sunt adesea raze X pentru a descoperi substraturi si pentimenti, modificari in cursul picturii sau restauratori ulteriori. Multi pigmenti, cum ar fi plumbul alb, arata bine in radiografii.
• Spectromicroscopia cu raze X a fost utilizata pentru a analiza reactiile pigmentilor in picturi. De exemplu, in analiza degradarii culorii in picturile lui van Gogh Arta fotografica cu ajutorul razelor X.
• Dispozitivele de scanare pentru bagajele de securitate din aeroport folosesc raze X pentru inspectarea interiorului bagajelor pentru amenintari de securitate inainte de incarcarea pe aeronave.
• Controalele pentru camionul de control al conturului utilizeaza raze X pentru inspectarea interiorului camioanelor.
• Arta fotografica si arta fotografica, utilizarea artistica a raze X, de exemplu lucrarile lui Stane Jagodič
• Indepartarea parului cu raze X, o metoda populara in anii 1920, dar acum interzisa de FDA. 
• Fluoroscoapele de incaltaminte au fost popularizate in anii 1920, interzise in SUA in anii 1960, interzise in Marea Britanie in anii 1970 si chiar mai tarziu in Europa continentala.
• Roentgen stereophotogrammetry este folosit pentru a urmari miscarea oaselor pe baza implantarii markerilor
• Spectroscopia fotoelectronica cu raze X este o tehnica de analiza chimica bazata pe efectul fotoelectric, de obicei utilizat in stiinta suprafetei.
• Explozia radiatiilor este utilizarea de raze X de inalta energie generate de o explozie de fisiune (o bomba A) pentru a comprima combustibilul nuclear pana la punctul de aprindere prin fuziune (o bomba H).

 

[ 11 ] - VIZIBILITATE

Spoiler

 

In general, considerata invizibila pentru ochiul uman, in cazuri speciale pot fi vizibile raze X. Brandes, intr-un experiment la scurt timp dupa hartia de referinta din 1895 a lui Röntgen, a raportat dupa adaptarea intunecata si plasandu-si ochiul in apropierea unui tub de raze X, vazand o stralucire slaba "albastru-cenusie", care parea sa aiba originea in ochiul insusi. ] Dupa ce a auzit acest lucru, Röntgen si-a revizuit cartile si a gasit ca si el vazuse efectul. Cand plasa un tub cu raze X pe partea opusa a unei usi de lemn, Röntgen observase aceeasi stralucire albastra, care parea ca emana din ochiul insusi, dar credea ca observatiile sale sunt falsificate pentru ca a vazut efectul numai cand a folosit un singur tip de tub. Mai tarziu, el si-a dat seama ca tubul care a creat efectul a fost singurul suficient de puternic pentru a face ca stralucirea sa fie vizibila, iar experimentul a fost ulterior repetabil. Cunoasterea faptului ca razele X sunt de fapt vizibile putin pentru ochiul liber adaptat la intuneric au fost in mare parte uitate astazi; acest lucru se datoreaza, probabil, dorintei de a nu se repeta ceea ce ar putea fi vazut acum ca un experiment periculos si potential daunator cu radiatii ionizante. Nu se stie ce mecanism exact in ochi produce vizibilitatea: ar putea fi datorata detectarii conventionale (excitarea moleculelor de rodopsina din retina), excitatiei directe a celulelor nervoase retiniene sau detectarii secundare prin intermediul, de exemplu, a inductiei cu raze X de fosforescenta in globul ocular cu detectarea retiniana conventionala a luminii vizibile produse secundar.

Desi razele X sunt altfel invizibile, este posibil sa se vada ionizarea moleculelor de aer daca intensitatea fasciculului de raze X este suficient de mare.

 

[ 12 ] - UNITATI DE MASURA SI EXPUNERE

Spoiler

 

Masura capacitatii de ionizare a razelor X se numeste expunere:

• Coulombul pe kilogram (C / kg) este unitatea SI a expunerii la radiatiile ionizante si este cantitatea de radiatie necesara pentru a crea un coulomb de incarcare a fiecarei polaritati intr-un kilogram de materie.
• Roentgen (R) este o unitate traditionala de expunere invechita, care reprezinta cantitatea de radiatie necesara pentru a crea o unitate electrostatica de incarcare a fiecarei polaritati intr-un centimetru cub de aer uscat. 1 roentgen = 2,58 x 10-4 C / kg.

Cu toate acestea, efectul radiatiei ionizante asupra materiei (in special a tesutului viu) este mai strans legat de cantitatea de energie depusa in ele, in loc de incarcarea generata. Aceasta masura a absorbtiei de energie se numeste doza absorbita:

• Grey (Gy), care are unitati de (jouli / kilogram), este unitatea SI a dozei absorbite si este cantitatea de radiatii necesara depunerii unui joulu de energie intr-un kilogram de orice fel de materie.
• Rad este unitatea traditionala corespunzatoare (invechita), egala cu 10 millijouli de energie depusa pe kilogram. 100 rad = 1 grey

Doza echivalenta este masura efectului biologic al radiatiei asupra tesutului uman. Pentru raze X este egal cu doza absorbita.

• Omul echivalent Roentgen (rem) este unitatea traditionala de doza echivalenta. Pentru raze X este egal cu rad, sau, cu alte cuvinte, 10 millijouli de energie depus pe kilogram. 100 rem = 1 Sv.
• Sievert (Sv) este unitatea SI a dozei echivalente si, de asemenea, de doza eficienta. Pentru raze X, "doza echivalenta" este egala numeric cu un Gray (Gy). 1 Sv = 1 Gy. Pentru "doza efectiva" de raze X, de obicei nu este egala cu cea a gri (Gy).

 

Sursa: wikipedia

[Guest]

Un bun exemplu pentru baietii care au nevoie de un referat!

Felicitari!

[PePe]

Acum 3 ore, axelutz a spus:

Un bun exemplu pentru baietii care au nevoie de un referat!

Felicitari!

Si nu numai!  Eu unul chiar sunt curios de astfel de fenomene si sunt lucruri bune pentru curiozitatea si cultura generala, cati nu sunt curiosi?

Multumesc.