Radia?ie X

Radia?ia (razele) X sau radia?ia (razele) Rontgen sunt radia?ii electromagnetice ionizante, cu lungimi de und? mici, cuprinse intre 0,01 ?i 100 A ( angstrom ). Razele X formeaz? radia?ia X, o form? de radia?ie electromagnetic?. Cele mai multe raze X au o lungime de und? cuprins? intre 0,01 ?i 10 nanometri, corespunzand frecven?elor cuprinse intre 30 petahertz ?i 30 exahertz (3 × 10 ¹⁶ Hz pan? la 3 × 10 ¹⁹ Hz) ?i energii cuprinse intre 100 ?i 110 keV. Lungimile de und? cu raze X sunt mai scurte decat cele ale razelor UV ?i de obicei sunt mai lungi decat cele ale radia?iilor gamma. In multe limbi, radia?ia X este men?ionat? cu termeni care denot? radia?ia Rontgen, dup? ce omul de ?tiin?? german Wilhelm Rontgen [1], care de obicei este creditat ca descoperitor, ?i care l-a numit radia?ia X pentru a indica un tip de radia?ie necunoscut [ 2].

Istoric [ modificare | modificare surs? ]

Descoperirea razelor X [ modificare | modificare surs? ]

In timpul unor experimente, fizicianul german Wilhelm Conrad Rontgen , bombardand un corp metalic cu electroni rapizi, a descoperit c? acesta emite radia?ii foarte penetrante, radia?ii pe care le-a denumit raze X (descoperire realizat? in anul 1895 ). Radia?iile X au fost numite mai tarziu radia?ii Roentgen sau Rontgen.

Fizicianul german Wilhelm Rontgen este de obicei creditat ca descoperitor de raze X in 1895 , deoarece el a fost primul care le studiaz? sistematic, de?i nu este primul care a si observat efectele. El este ?i cel care le-a dat denumirea de "raze X" (care semnific? o cantitate necunoscut? ), de?i multe altele le-au denumit "raze Rontgen" (?i radiografiile asociate cu raze X ca "Rontgenograme") pentru la cateva decenii dup? descoperirea lor ?i chiar ?i pan? in prezent in unele limbi, inclusiv in limba german? a lui Rontgen.

S-au g?sit raze X provenind din tuburile Crookes , tuburi experimentale de desc?rcare inventate in jurul anului 1875 , de c?tre oamenii de ?tiin?? care investigau razele catodice, adic? grinzile electronice energetice, create mai intai in tuburi. Tuburile Crookes au creat electroni liberi prin ionizarea aerului rezidual in tub printr-o tensiune DC ridicat? de oriunde intre ca?iva kilovol?i ?i 100 kV. Aceast? tensiune a accelerat electronii proveni?i de la catod la o vitez? suficient de mare incat au creat raze X atunci cand au lovit anodul sau peretele de sticl? al tubului. Multe dintre tuburile timpurii ale Crookes au radiat, f?r? indoial?, raze X, deoarece cercet?torii timpurii au observat efecte care le puteau fi atribuite, dup? cum este detaliat mai jos. Wilhelm Rontgen a fost primul care le studiaz? sistematic, in 1895 .

Descoperirea razelor X a stimulat o adev?rat? senza?ie. Biograful Rontgen, Otto Glasser, a estimat c? numai in 1896 au fost publicate 49 de eseuri ?i 1044 articole despre noile raze. Aceasta a fost probabil o estimare conservatoare, dac? se consider? c? aproape fiecare lucrare din intreaga lume a raportat in mod extensiv despre noua descoperire, cu o revist?, cum ar fi ?tiin?a, dedicandu-i numai 23 de articole in acel an. Reac?iile de senza?ie la noua descoperire includ publica?ii care leag? noul tip de raze de teoriile oculte ?i paranormale, cum ar fi telepatia.

Cercetarea timpurie [ modificare | modificare surs? ]

Utilizarea razelor X in scopuri medicale (care a evoluat in domeniul radioterapiei) a fost pionier? de c?tre maiorul John Hall-Edwards din Birmingham, Anglia. Apoi, in 1908, el a trebuit s? aib? bra?ul stang amputat din cauza r?spandirii dermatitei cu raze X pe bra?ul lui [41].

In 1914, Marie Curie a dezvoltat aparate radiologice pentru a sprijini solda?ii r?ni?i in Primul R?zboi Mondial , ma?ini ce permiteau imagistica rapid? cu raze X pentru solda?ii r?ni?i pe campul de lupt?; astfel chirurgii puteau s? opereze mai rapid ?i cu mai mult? acurate?e. [42]

Din anii 1920 pan? in anii 1950, ma?inile cu raze X au fost dezvoltate pentru a ajuta la montarea inc?l??mintei ?i au fost vandute la magazinele de inc?l??minte comerciale [43] [44] [45] Preocup?rile privind impactul utiliz?rii frecvente sau prost controlate au fost exprimate in anii 1950, [46] [47] care au dus la sfar?itul final al practicii in deceniul respectiv [48]. 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 vizibil?, care ofer? o imagine relativ stabil? asupra universului, universul cu raze X este instabil. Ea prezint? stele care sunt rupte de g?uri negre, coliziuni galactice ?i novae ?i stele neutronice care creeaz? straturi de plasm? care apoi explodeaz? in spa?iu.

Un dispozitiv cu laser cu raze X a fost propus? ca parte a Ini?iativa de Ap?rare Strategic? Administra?iei Reagan in 1980, dar singurul test al dispozitivului (un fel de laser ?blaster“ sau raz? a mor?ii, alimentat de o explozie termonuclear?) a dat rezultate neconcludente. Din motive tehnice ?i politice, la proiectul general (inclusiv cel cu laser cu raze X) a fost sistat? finan?area (de?i a fost ulterior reinviat de c?tre administra?ia Bush ca o ap?rare na?ional? antirachet? folosind diferite tehnologii).

Imagistica cu raze X cu contrast de faz? se refer? la o varietate de tehnici care utilizeaz? informa?ia de faz? a unui fascicul de raze X coerent pentru a imagina ?esuturile moi. A devenit o metod? important? pentru vizualizarea structurilor celulare ?i histologice intr-o gam? larg? de studii biologice ?i medicale. Exist? mai multe tehnologii utilizate pentru imagistica cu contrast de faz? cu raze X, toate folosind principii diferite pentru a converti varia?iile de faz? in razele X care apar din obiect in varia?ii de intensitate. [49] [50] Acestea includ contrast de faz? bazat pe propagare, interferometrie cu talbot, imagistic? imbun?t??it? prin refrac?ie, [52] ?i interferometrie cu raze X. [53] Aceste metode ofer? un contrast mai mare comparativ cu imagistica cu raze X de absorb?ie normal?, ceea ce face posibil? vizualizarea detaliilor mai mici. Un dezavantaj este c? aceste metode necesit? un echipament mai sofisticat, cum ar fi sursele de raze X de sincrotron sau microfoc, optica cu raze X ?i detectoarele cu raze X de inalt? rezolu?ie.

Intervale de energie [ modificare | modificare surs? ]

Razele X moi ?i dure [ modificare | modificare surs? ]

Razele X cu energii fotonice ridicate (mai mari de 5-10 keV, sub lungimea de und? de 0,2-0,1 nm) se numesc raze X dure, in timp ce cele cu energie mai mic? se numesc raze X moi. Datorit? capacit??ii lor de penetrare, razele X sunt utilizate pe scar? larg? pentru a imagina interiorul obiectelor, de exemplu in radiografia medical? ?i securitatea aeroportului. Termenul de raze X este folosit metonimic pentru a se referi la o imagine radiografic? produs? utilizand aceast? metod?, in plus fa?? de metoda in sine. Deoarece lungimile de und? 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 u?or absorbite in aer; lungimea atenu?rii a 600 de eV (~ 2 nm) raze X in ap? este mai mic? de 1 micrometru. [55]

Razele Gamma [ modificare | modificare surs? ]

Nu exist? un consens pentru definirea unei distinc?ii intre razele X ?i razele gamma. O practic? obi?nuit? const? in a face distinc?ia intre cele dou? tipuri de radia?ii bazate pe sursa lor: razele X sunt emise de electroni, in timp ce razele gamma sunt emise de nucleul atomic. [56] [57] [58] [59] Aceast? defini?ie are mai multe probleme: alte procese pot, de asemenea, genera aceste fotoni de mare energie sau, uneori, metoda de generare nu este cunoscut?. O alternativ? comun? este distingerea radia?iei X ?i gamma pe baza lungimii de und? (sau, echivalent, a frecven?ei sau a energiei fotonice), cu radia?ii mai scurte decat unele lungimi de und? arbitrare, cum ar fi 10-11 m (0,1 A), definite ca radia?ii gamma [60]. Acest criteriu atribuie un foton unei categorii neechivoce, dar este posibil? numai dac? este cunoscut? lungimea de und?. (Unele tehnici de m?surare nu fac distinc?ia intre lungimile de und? detectate.) Cu toate acestea, aceste dou? defini?ii coincid deseori, deoarece radia?iile electromagnetice emise de tuburile cu raze X au in general o lungime de und? mai mare ?i o energie fotonic? mai mic? decat radia?ia emis? de nucleele radioactive. Ocazional, un termen sau altul este utilizat in contexte specifice datorit? precedentului istoric, bazat pe tehnica de m?surare (de detec?ie) sau pe baza utiliz?rii inten?ionate, mai degrab? decat a lungimii de und? sau a sursei. Astfel, razele gama generate pentru utiliz?ri medicale ?i industriale, cum ar fi radioterapia, in intervalul de 6-20 MeV, pot fi, in acest context, men?ionate ?i ca raze X.

Propriet??i [ modificare | modificare surs? ]

Fotonii cu raze X transporta suficient? energie pentru a ioniza atomii ?i pentru a intrerupe leg?turile moleculare. Aceasta face ca acesta s? fie un tip de radia?ie ionizant? ?i, prin urmare, d?un?toare ?esutului viu. O doz? foarte ridicat? de radia?ii intr-o perioad? scurt? de timp provoac? boal? prin radia?ii, in timp ce dozele mai mici pot da un risc crescut de cancer indus de radia?ii. In imagistica medical?, acest risc crescut de cancer este, in general, mult mai mare decat beneficiile examin?rii. Capacitatea ionizant? a razelor X poate fi utilizat? 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 ap? ar?tand marginea de absorb?ie a oxigenului la 540 eV, dependen?a de energia 3 a fotoaborb?iei, precum ?i o nivelare la energii fotonice mai mari din cauza impr??tierii Compton. Lungimea atenu?rii este de aproximativ patru ordine de m?rime mai mare pentru razele X (jum?tatea dreapt?), comparativ cu razele X moi (jum?tatea stang?).

Razele X pot traversa obiecte relativ groase f?r? a fi mult absorbite sau impr??tiate. Din acest motiv, razele X sunt utilizate pe scar? larg? pentru a imagina interiorul obiectelor opace vizuale. Cele mai des intalnite aplica?ii sunt in radiografia medical? ?i in scanerele de securitate ale aeroportului, dar tehnicile similare sunt de asemenea importante in industrie (de exemplu, radiografia industrial? ?i scanarea CT industrial?) ?i cercetarea (de exemplu CT de animale mici). Adancimea de penetrare variaz? cu cateva ordini de m?rime pe spectrul de raze X. Aceasta permite ajustarea energiei fotonice pentru aplica?ie astfel incat s? asigure o transmisie suficient? prin obiect ?i in acela?i timp s? asigure un contrast bun in imagine.

Razele X au lungimi de und? mult mai scurte decat lumina vizibil?, ceea ce face posibil? cercetarea structurilor mult mai mici decat se poate vedea utilizand un microscop normal. Aceast? proprietate este folosit? in microscopia cu raze X pentru a ob?ine imagini de inalt? rezolu?ie ?i, de asemenea, in cristalografia cu raze X pentru a determina pozi?iile atomilor in cristale.

Interac?iunea cu materia [ modificare | modificare surs? ]

Razele X interac?ioneaz? cu materia in trei moduri principale, prin fotoabsorb?ie, impr??tiere Compton ?i impr??tiere Rayleigh. Rezisten?a acestor interac?iuni depinde de energia razelor X ?i de compozi?ia elementar? a materialului, dar nu ?i de propriet??ile chimice, deoarece energia fotonilor cu raze X este mult mai mare decat energiile de legare chimice. Absorb?ia fotoabsorb?iei sau fotoelectric? este mecanismul de interac?iune dominant in regimul cu raze X moi ?i pentru energiile mai joase ale raze X. La energii mai mari, impr??tierea Compton domin?.

Absorb?ie fotoelectric? [ modificare | modificare surs? ]

Probabilitatea unei absorb?ii fotoelectrice pe unitatea de mas? este aproximativ propor?ional? cu Z3 / E3, unde Z este num?rul atomic ?i E este energia fotonului incident.[61] Aceast? regul? nu este valabil? in apropierea energiilor de legare electronic? ale straturilor electronice, unde exist? schimb?ri bru?te in probabilitatea de interac?iune, a?a numite margini de absorb?ie. Cu toate acestea, tendin?a general? a coeficien?ilor de absorb?ie ridicat ?i, prin urmare, adancimile de penetrare scurte pentru energiile fotonice sc?zute ?i numerele atomice ridicate este foarte puternic?. Pentru ?esuturile moi, fotoabsorb?ia domin? pan? la energia fotonic? de aproximativ 26 keV in cazul in care impr??tierea Compton preia. Pentru substan?ele cu num?rul atomic mai mare, aceast? limit? este mai mare. Cantitatea mare de calciu (Z = 20) din oase, impreun? cu densitatea lor ridicat?, este ceea ce le face s? apar? atat de clar pe radiografiile medicale.

Un foton fotoabsorbit transfer? toat? energia c?tre electronul cu care acesta interac?ioneaz?, ionizand astfel atomul la care era legat electronul ?i producand un fotoelectron care este probabil s? ionizeze mai mul?i atomi pe calea sa. Un electron exterior va umple pozi?ia de electron liber ?i va produce fie un foton caracteristic [clarificare necesar?], fie un electron Auger. Aceste efecte pot fi utilizate pentru detectarea elementar? prin spectroscopie cu raze X sau spectroscopie electronic? Auger.

Impr??tierea Compton [ modificare | modificare surs? ]

Impr??tierea Compton este interac?iunea predominant? intre razele X ?i ?esutul moale in imagistica medical?.[62] Impr??tierea Compton este o dispersie neelastic? a fotonului cu raze X de c?tre un electron de coaj? exterior. O parte din energia fotonului este transferat? la electronul de impr??tiere, ionizand astfel atomul ?i m?rind lungimea de und? a razelor X. Fotonul impr??tiat poate merge in orice direc?ie, dar o direc?ie similar? cu direc?ia original? este mai probabil?, mai ales pentru raze X de inalt? energie. Probabilitatea pentru diferite unghiuri de impr??tiere este descris? de formula Klein-Nishina. Energia transferat? poate fi ob?inut? direct din unghiul de impr??tiere din conservarea energiei ?i a impulsului.

Impr??tierea Rayleigh [ modificare | modificare surs? ]

Impr??tierea Rayleigh este mecanismul dominant de impr??tiere elastic? in regimul cu raze X. [63] Dimpotriv?, impr??tierea spre inainte inegal? d? na?tere la indicele de refrac?ie, care pentru raze X este doar pu?in sub 1. [64]

Ob?inerea razelor X [ modificare | modificare surs? ]

In laborator [ modificare | modificare surs? ]

Razele X se pot ob?ine in tuburi electronice vidate, in care electronii emi?i de un catod incandescent sunt accelera?i de campul electric dintre catod si anod ( anticatod ). Electronii cu vitez? mare ciocnesc anticatodul care emite radia?ii X. Electronii rapizi care ciocnesc anticatodul interac?ioneaz? cu atomii acestuia in dou? moduri:

Electronii, avand vitez? mare, trec prin inveli?ul de electroni al atomilor anticatodului ?i se apropie de nucleu. Nucleul, fiind pozitiv, ii deviaz? de la direc?ia lor ini?ial?. Cand electronii se indep?rteaz? de nucleu, ei sunt frana?i de campul electric al nucleului; in acest proces se emit radia?ii X.
La trecerea prin inveli?ul 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 r?mas vacant este ocupat de un electron aflat pe straturile urm?toare (de exemplu de pe straturile L, M sau N). Rearanjarea electronilor atomilor anticatodului este inso?it? de emisia radia?iilor X.

La un sincrotron [ modificare | modificare surs? ]

Electroni cu o energie de ordinul GeV sunt constran?i la o orbita aproximativ circular? intr-un inel de acumulare, emi?and raze X cu un flux deosebit de ridicat.

Producerea de c?tre electroni [ modificare | modificare surs? ]

Razele X pot fi generate de un tub de raze X, un tub de vid care utilizeaz? o tensiune ridicat? pentru a accelera electronii elibera?i de un catod fierbinte la o vitez? mare. Electronii cu vitez? mare se ciocnesc cu o ?int? metalic?, anodul, creand raze X. [67] In tuburile medicale cu raze X, ?int? este, de obicei, wolfram sau un aliaj mai rezistent la fisuri format din reniu (5%) ?i wolfram (95%), iar uneori molibden pentru aplica?ii mai specializate, cum ar fi atunci cand sunt necesare raze X mai moi mamografie. In cristalografie, o ?int? de cupru este cea mai obi?nuit?, iar cobaltul este adesea utilizat atunci cand fluorescen?a din con?inutul de fier din e?antion ar putea altfel s? prezinte o problem?.

**Caracteristica liniilor de emisie cu raze X pentru unele materiale anodice obi?nuite.**
Materialul anodului	Num?r atomic	Energia fotonului [keV]		Lungimea de und? [nm]
Materialul anodului	Num?r atomic	K _α1	K _β1	K _α1	K _β1
W	74	59.3	67.2	0.0209	0.0184
Mo	42	17.5	19.6	0.0709	0.0632
Cu	29	8.05	8.91	0.154	0.139
Ag	47	22.2	24.9	0.0559	0.0497
Ga	31	9.25	10.26	0.134	0.121
In	49	24.2	27.3	0.0512	0.455

Energia maxim? a fotonului cu raze X produse este limitat? de energia electronului incident, care este egal? cu tensiunea pe tubul de timp a inc?rc?turii electronice, astfel incat un tub de 80 kV nu poate crea raze X cu o energie mai mare de 80 keV. Cand electronii ating ?inta, razele X sunt create de dou? procese atomice diferite:

Caracteristic? emisie de raze X (fluorescen?? cu raze X): Dac? electronul are suficient? energie, el poate dobori un electron orbital din carcasa electronic? interioar? a unui atom de metal ?i, in consecin??, electronii de la niveluri mai mari de energie vor umple postul vacant ?i Fotonii cu raze X sunt emise. Acest proces produce un spectru de emisii de raze X la cateva frecven?e discrete, uneori denumite linii spectrale. Liniile spectrale generate depind de elementul ?int? (anod) folosit ?i astfel se numesc linii caracteristice. De obicei, acestea sunt tranzi?ii de la cochiliile superioare in cochilia K (numite linii K), in cochilie L (numite linii L) ?i a?a mai departe.
Bremsstrahlung: Aceasta este radia?ia emis? de electroni, deoarece este impr??tiat? de campul electric puternic, in apropierea nucleelor ??cu num?r mare de protoni. Aceste raze X au un spectru continuu. Intensitatea razelor X cre?te liniar cu o frecven?? descresc?toare, de la zero la energia electronilor incidente, tensiunea pe tubul cu raze X.

Deci rezultatul rezultat dintr-un tub const? 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 variaz? de la aproximativ 20 kV la 150 kV ?i astfel energiile cele mai ridicate ale fotonilor cu raze X variaz? de la aproximativ 20 keV la 150 keV.

Ambele procese de producere a raze X sunt ineficiente, cu o eficien?? de produc?ie de numai aproximativ un procent ?i astfel cea mai mare parte a energiei electrice consumate de tub este eliberat? ca c?ldur? rezidual?. Atunci cand se produce un flux de raze X utilizabile, tubul cu raze X trebuie proiectat pentru a disipa c?ldura in exces.

Distrugeri scurte de nanosecunde de raze X care ating maximul de 15 keV in energie pot fi ob?inute in mod fiabil prin indep?rtarea benzii adezive sensibile la presiune din suportul ei intr-un vid moderat. Acest lucru este probabil s? fie rezultatul recombin?rii inc?rc?rilor electrice produse de inc?rcarea triboelectric?. Intensitatea triboluminiscen?ei cu raze X este suficient? pentru a fi utilizat? ca surs? pentru imagistica cu raze X. [69]

O surs? specializat? de raze X care devine larg utilizat? in cercetare este radia?ia sincrotron?, care este generat? de acceleratoarele de particule. Caracteristicile sale unice sunt ie?irile cu raze X de mai multe ordine de m?rime mai mari decat cele ale tuburilor cu raze X, spectrele de raze X largi, colima?ia excelent? ?i polarizarea liniar?. [70]

Producerea de c?tre ioni pozitivi rapizi [ modificare | modificare surs? ]

Razele X pot fi de asemenea produse prin protoni rapizi sau prin al?i ioni pozitivi. Emisia de raze X induse de protoni sau emisia de raze X induse de particule este larg utilizat? ca procedur? analitic?.

Producerea in fulger prin desc?rc?ri in laborator [ modificare | modificare surs? ]

Radiografiile sunt, de asemenea, produse in fulgere inso?itoare de fulgere terestre gamma. Mecanismul de baz? este accelerarea electronilor in campurile electrice legate de fulgere ?i producerea ulterioar? a fotonilor prin Bremsstrahlung [72]. Aceasta produce fotoni cu energii de cateva KeV ?i cateva zeci de MeV. [73] In desc?rc?rile de laborator cu o dimensiune a distan?ei de aproximativ 1 metru lungime ?i o tensiune de varf de 1 MV, se observ? raze X cu o energie caracteristic? de 160 keV. [74] O posibil? explica?ie este intalnirea a dou? fluxuri ?i producerea de electroni de rulare cu energie inalt?; 75 simul?rile microscopice au ar?tat ins? c? durata intensific?rii campului electric intre dou? fluxuri este prea scurt? pentru a produce un num?r semnificativ de ciclu -e electroni. [76]

Propriet??ile radia?iilor X [ modificare | modificare surs? ]

Ele prezint? urm?toarele propriet??i:

in vid ele se propag? cu viteza luminii;
impresioneaz? pl?cile fotografice;
nu sunt deviate de campuri electrice ?i magnetice;
produc fluorescen?a unor substan?e (emisie de lumin?); Exemple de substan?e fluorescente: silicat de zinc, sulfur? de cadmiu, sulfur? de zinc, care emit lumina galben-verzuie.
sunt invizibile, adic? spre deosebire de lumin?, nu impresioneaz? ochiul omului;
p?trund cu u?urin?? prin unele substan?e opace pentru lumin?, de exemplu prin corpul omenesc, lamele metalice cu densitate mic?, hartie, lemn, sticl? ?.a., dar sunt absorbite de metale cu densitatea mare (de exemplu: plumb). Puterea lor de p?trundere depinde de masa atomic? ?i grosimea substan?ei prin care trec.
ionizeaz? gazele prin care trec. Num?rul de ioni produ?i indica intensitatea radia?iilor. Pe aceast? proprietate se bazeaz? func?ionarea detectoarelor de radia?ii.
au ac?iune fiziologic?, distrugand celulele organice, fiind, in general, nocive pentru om. Pe aceast? proprietate se bazeaz? folosirea lor in tratamentul tumorilor canceroase, pentru distrugerea ?esuturilor bolnave.

Detectori [ modificare | modificare surs? ]

Detectoarele cu raze X variaz? in func?ie de form? ?i de func?ie, in func?ie de scopul lor. Detectoarele imagistice, cum ar fi cele utilizate pentru radiografie, au fost ini?ial bazate pe pl?ci fotografice ?i film fotografic ulterior, dar acum sunt in mare parte inlocuite cu diferite tipuri de detectori digitali, cum ar fi pl?cile de imagine ?i detectoarele cu ecran plat. Pentru protec?ia impotriva radia?iilor, riscul expunerii directe este adesea evaluat utilizand camere de ionizare, in timp ce dozimetrele sunt folosite pentru a m?sura doza de radia?ie la care a fost expus? o persoan?. Spectrele de raze X pot fi m?surate fie prin dispersoare de energie, fie prin spectrometre de dispersie a lungimii de und?.

Utiliz?ri medicale [ modificare | modificare surs? ]

Deoarece descoperirea lui Rontgen ca razele X pot identifica structurile osoase, radiografiile au fost folosite pentru imagistica medicala. Prima utilizare medical? a fost mai mic? de o lun? dup? ce a fost publicat? aceast? lucrare. [29] Pan? in 2010, au fost efectuate 5 miliarde de examin?ri medicale la nivel mondial. [77] Expunerea la radia?ii din imagistica medical? in 2006 a reprezentat aproximativ 50% din expunerea total? la radia?iile ionizante din Statele Unite [78].

Radiografia proiec?ional? [ modificare | modificare surs? ]

Radiografia proiec?ional? este practica de a produce imagini bidimensionale utilizand radia?ia cu raze X. Oasele con?in mult calciu, care datorit? num?rului s?u atomic relativ ridicat absoarbe razele x eficient. Aceasta reduce cantitatea de raze X care ajung la detector in umbra oaselor, f?candu-le s? fie vizibile clar pe radiograf. Pl?manii ?i gazul prins, de asemenea, apar in mod clar din cauza absorb?iei mai sc?zute in compara?ie cu ?esutul, in timp ce diferen?ele dintre tipurile de ?esut sunt mai greu de v?zut. Radiografiile proiec?ionale sunt utile in detectarea patologiei sistemului schelet, precum ?i in detectarea unor procese de boal? in ?esutul moale. Unele exemple notabile sunt radiografia toracic? foarte comun?, care poate fi utilizat? pentru a identifica bolile pulmonare cum ar fi pneumonia, cancerul pulmonar sau edemul pulmonar ?i radiografia abdominal?, care poate detecta obstruc?ia intestinului (sau intestinului), aerul liber (din perfora?iile viscerale) ?i fluidul liber (in ascite). Radiografiile pot fi, de asemenea, utilizate pentru a detecta patologia, cum ar fi pietrele de biliar? (rareori radiopatice) sau pietrele la rinichi care sunt deseori (dar nu intotdeauna) vizibile. Radiografiile simple cu raze X sunt mai pu?in utile in imagistica ?esuturilor moi, cum ar fi creierul sau mu?chiul. O zon? in care radiografiile proiec?ionale sunt utilizate pe scar? larg? este evaluarea modului in care un implant ortopedic, cum ar fi un genunchi, ?old sau inlocuitor de um?r, este situat in corp in raport cu osul din jur. Acest lucru poate fi evaluat in dou? dimensiuni de la radiografii simple sau poate fi evaluat in trei dimensiuni dac? se folose?te o tehnic? numit? "inregistrare 2D la 3D". Aceast? tehnic? presupune negarea erorilor de proiec?ie asociate cu evaluarea pozi?iei implantului de la radiografiile simple [79] [80]

Radiografia dentar? este frecvent utilizat? in diagnosticarea problemelor orale comune, cum ar fi cariile.

In aplica?iile de diagnosticare medical?, razele X de energie sc?zut? (moale) sunt nedorite, deoarece sunt complet absorbite de organism, crescand doza de radia?ie f?r? a contribui la imagine. Prin urmare, o foaie sub?ire de metal, adesea din aluminiu, numit? filtru cu raze X, este plasat?, de obicei, pe fereastra tubului cu raze X, absorbind partea energetic? redus? din spectru. Aceasta se nume?te int?rirea fasciculului, deoarece deplaseaz? centrul spectrului spre raze X de energie mai mare (sau mai greu).

Pentru a genera o imagine a sistemului cardiovascular, inclusiv a arterelor ?i a venelor (angiografie), se ia o imagine ini?ial? a regiunii anatomice de interes. O a doua imagine este apoi luat? din aceea?i regiune dup? ce un agent de contrast iodat a fost injectat in vasele de sange din aceast? zon?. Aceste dou? imagini sunt apoi sc?zute digital, l?sand o imagine cu doar contrastul iodat ce contureaz? vasele de sange. Radiologul sau chirurgul compar? apoi imaginea ob?inut? cu imaginile anatomice normale pentru a determina dac? exist? vreun defect sau blocaje ale vasului.

Tomografia computerizata [ modificare | modificare surs? ]

Tomografia computerizat? este o modalitate imagistic? medical? in care imaginile tomografice sau felii de zone specifice ale corpului sunt ob?inute dintr-o serie mare de imagini cu raze X bidimensionale luate in diferite direc?ii. [81] Aceste imagini transversale pot fi combinate intr-o imagine tridimensional? a interiorului corpului ?i utilizate in scopuri diagnostice ?i terapeutice in diverse discipline medicale.

Fluoroscopia [ modificare | modificare surs? ]

Fluoroscopia este o tehnic? de imagistic? utilizat? in mod obi?nuit de medici sau terapeu?i radiologi pentru a ob?ine imagini in mi?care in timp real ale structurilor interne ale unui pacient prin utilizarea unui fluoroscop. In forma sa cea mai simpl?, un fluoroscop const? dintr-o surs? de raze X ?i un ecran fluorescent, intre care este plasat un pacient. Cu toate acestea, fluoroscopii moderne cupleaz? ecranul la un intensificator de imagine cu raze X ?i o camer? video CCD care permite inregistrarea ?i redarea imaginilor pe un monitor. Aceast? metod? poate utiliza un material de contrast. Exemplele includ cateterismul cardiac (pentru examinarea blocajelor arterei coronare) ?i inghi?irile de bariu (pentru a examina tulbur?rile esofagiene ?i tulbur?rile de inghi?ire).

Radioterapia [ modificare | modificare surs? ]

Utilizarea razelor X ca tratament este cunoscut? sub denumirea de radioterapie ?i este folosit? in mare m?sur? pentru managementul (inclusiv palia?ie) a cancerului; necesit? doze mai mari de radia?ii decat cele primite doar pentru imagistic?. 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, pl?manul, prostata ?i sanul [82].

Efecte adverse [ modificare | modificare surs? ]

Radiografie abdominal? pentru a determina pozi?ia capului unui f?t. Diagnosticarea raze X (in principal din scan?rile CT datorit? dozei mari utilizate) cre?te riscul de apari?ie a problemelor de dezvoltare ?i a cancerului la cei expu?i [84] [85] [86] Radiografiile sunt clasificate ca fiind cancerigene de c?tre Agen?ia Interna?ional? pentru Cercetare a Cancerului din cadrul Organiza?iei Mondiale a S?n?t??ii ?i guvernul S.U.A. [77] [87] Se estimeaz? c? 0,4% din cancerele actuale din Statele Unite se datoreaz? tomografiei computerizate (scan?ri CT) efectuate in trecut ?i c? acest lucru poate cre?te pan? la 1,5-2% in compara?ie cu ratele de utilizare a CT in 2007 [88].

Datele experimentale ?i epidemiologice nu sus?in in prezent propunerea c? exist? o doz? de radia?ie inferioar? sub care nu exist? un risc crescut de cancer [89]. Cu toate acestea, aceasta se afl? sub o indoial? in cre?tere [90] Se estimeaz? c? radia?ia suplimentar? va cre?te riscul cumulativ al unei persoane de a ob?ine cancer la varsta de 75 ani cu 0,6-1,8%. [91] Cantitatea de radia?ie absorbit? depinde de tipul de test cu raze X ?i de partea corpului implicat?. [92] CT ?i fluoroscopia implic? doze mai mari de radia?ii decat razele X simple. Scanarea CT a capului. Aceast? felie arat? cerebelul, o mic? parte a fiec?rui lob timpal, orbitele ?i sinusurile. Pentru a plasa riscul crescut in perspectiv?, o radiografie in piept obi?nuit? va expune o persoan? la aceea?i cantitate din radia?iile de fond pe care oamenii sunt expuse (in func?ie de loca?ie) in fiecare zi timp de 10 zile, in timp ce expunerea la o radiografie dentar? este aproximativ echivalent cu o zi de radia?ii de fond de mediu. [93] Fiecare astfel de raze X ar ad?uga mai pu?in de 1 la 1.000.000 la riscul de cancer de-a lungul vie?ii. Un CT abdominal sau toracic ar reprezenta echivalentul a 2-3 ani de radia?ii de fond la nivelul intregului corp, sau 4-5 ani pan? la abdomen sau piept, crescand riscul de cancer pe parcursul vie?ii intre 1 la 1000 ?i 1 la 10000. [93] Acest lucru este comparat cu ?ansa de aproximativ 40% a unui cet??ean american de a dezvolta cancer in timpul vie?ii sale [94]. De exemplu, doza efectiv? la torsul de la scanarea CT a pieptului este de aproximativ 5 mSv, iar doza absorbit? este de aproximativ 14 mGy. [95] O scanare CT a capului (1,5mSv, 64mGy) [96] care se efectueaz? odat? cu o singur? dat? f?r? agent de contrast, ar echivala cu 40 de ani de radia?ii de fond ale capului. Estimarea exact? a dozelor eficiente datorate CT este dificil? cu intervalul de incertitudine estimat de aproximativ ± 19% pan? la ± 32% pentru scanarea capului adul?ilor, in func?ie de metoda utilizat?. [97]

Riscul de radia?ii este mai mare pentru un f?t, astfel incat la pacien?ii gravide, beneficiile investiga?iei (radiografia) ar trebui s? fie echilibrate cu poten?ialele riscuri pentru f?t. [98] [99] In SUA, exist? aproximativ 62 de milioane de scan?ri CT efectuate anual, incluzand peste 4 milioane de copii. [92] Evitarea unor raze X inutile (in special scan?rile CT) reduce doza de radia?ii ?i orice risc asociat cancerului. [100] Mana unei femei care prezint? deform?ri datorate arsurilor cu raze X. Inflama?ia degetelor se datoreaz? radia?iilor excesive, care apar atunci cand aparatele cu raze X sunt neecranate. Utilizarea razelor X pentru autentificare ?i controlul calit??ii in industria electronic?

Radiografiile medicale reprezint? o surs? important? de expunere la radia?ii omene?ti. In 1987, acestea reprezentau 58% din expunerea la surse antropice in Statele Unite. Deoarece sursele antropice reprezentau doar 18% din expunerea total? la radia?ii, majoritatea provenind din surse naturale (82%), raze medicale medicale reprezentau doar 10% din expunerea total? a radia?iilor americane; procedurile medicale ca intreg (inclusiv medicina nuclear?) au reprezentat 14% din expunerea total? la radia?ii. Cu toate acestea, pan? in 2006, procedurile medicale din Statele Unite au contribuit cu mult mai mult? radia?ie ionizant? decat a fost cazul la inceputul anilor 1980. In 2006, expunerea medical? a reprezentat aproape jum?tate din expunerea total? la radia?ii a popula?iei din SUA din toate sursele. Cre?terea este urm?rit? decre?terea utiliz?rii procedeelor ??de imagistic? medical?, in special tomografia computerizat? (CT) ?i de cre?terea utiliz?rii medicamentelor nucleare [78]. [101]

Dozajul datorat razelor X dentare variaz? in mod semnificativ in func?ie de procedur? ?i tehnologie (film sau digital). In func?ie de procedur? ?i de tehnologie, un singur raze X dentare ale unui om are o expunere de 0,5-4 mrem. O serie complet? de raze X poate duce la o expunere de pan? la 6 (digital) pan? la 18 (film) mrem, pentru o medie anual? de pan? la 40 mrem. [102] [103] [104] [105] [ 106] [107] [108]

S-a demonstrat c? stimulentele financiare au un impact semnificativ asupra utiliz?rii raze X cu medicii c?rora li se pl?te?te o tax? separat? pentru fiecare radiografie care ofer? mai multe raze X. [109]

Alte utiliz?ri [ modificare | modificare surs? ]

Alte utiliz?ri notabile ale razelor X includ:

Cristalografia cu raze X in care se inregistreaz? modelul ob?inut prin difrac?ia razelor X prin re?eaua de atomi intr-un cristal, distan?at indeaproape, ?i apoi analizat pentru a descoperi natura acestei laturi. La inceputul anilor 1990, s-au efectuat experimente in care straturile cu cateva atomi groase de dou? materiale diferite au fost depuse intr-o secven?? Thue-Morse. Obiectivul rezultat a fost g?sit a produce modele de difrac?ie cu raze X. [110] O tehnic? inrudit?, difrac?ia fibrelor, a fost folosit? de Rosalind Franklin pentru a descoperi structura dublu elicoidal? a ADN-ului. [111]
Astronomia cu raze X, care este o ramur? observa?ional? a astronomiei, care se ocup? de studiul emisiei de raze X din obiecte celeste. In acest domeniu, care este foarte vast, Romania a realizat o carte foarte competenta in anul 1987 , care reprezint? de fapt o trecere in revist? foarte completa a manifest?rilor radia?iilor X in astronomie: de la modalit??ile de detectare a radia?iei X, radia?ia X solar? , Supernove , Stele relativiste: neutronice ?i gauri negre , surse compacte galactice de radia?ie X ( pulsari , sisteme stelare duble, cu un obiect colapsat, acre?ie in sisteme ce con?in stele neutronice, gauri negre ?i pitice albe, stele binare), surse extragalactice de radia?ie X ( galaxii active: radio ?i Seyfert, obiecte BL Lacertae, Quasari , roiuri de galaxii, inclusiv roiurile din Perseus ?i Virgo , emisie X cosmic? de fond ^[1]
Analiza microscopic? cu raze X, care utilizeaz? radia?ii electromagnetice in banda de raze moi pentru a produce imagini cu obiecte foarte mici.
Fluorescen?a cu raze X, o tehnic? in care sunt generate raze X in interiorul unui e?antion ?i sunt detectate. Energia de ie?ire a razelor X poate fi utilizat? pentru a identifica compozi?ia e?antionului.
Radiografia industrial? utilizeaz? raze X pentru inspec?ia p?r?ilor industriale, in special a sudurilor.
Autentificarea ?i controlul calit??ii, radiografia este utilizat? pentru autentificarea ?i controlul calit??ii produselor ambalate.
Industrial CT (tomografia computerizat?) este un proces care utilizeaz? echipamentele cu raze X pentru a produce reprezent?ri tridimensionale ale componentelor atat pe plan extern, cat ?i pe plan intern. Aceasta se realizeaz? prin procesarea pe calculator a imaginilor de proiec?ie ale obiectului scanat in multe direc?ii.
Picturile sunt adesea examinate cu raze X pentru a descoperi substraturi, modific?ri in cursul pict?rii sau a restaur?rilor ulterioare. Mul?i pigmen?i, cum ar fi plumbul alb, se v?d bine in radiografii.
Spectromicroscopia cu raze X a fost utilizat? pentru a analiza reac?iile pigmen?ilor in picturi. De exemplu, in analiza degrad?rii culorii in picturile lui van Gogh [113] Arta fotografica cu ajutorul razelor X.
Dispozitivele de scanare pentru bagajele de securitate din aeroport folosesc raze X pentru inspectarea interiorului bagajelor pentru amenin??ri de securitate inainte de inc?rcarea pe aeronave.
Controalele pentru camionul de control al conturului utilizeaz? raze X pentru inspectarea interiorului camioanelor.
Arta fotografic? ?i arta fotografic?, utilizarea artistic? a raze X, de exemplu lucr?rile lui Stane Jagodi?
Indep?rtarea p?rului cu raze X, o metod? popular? in anii 1920, dar acum interzis? de FDA. [114]
Fluoroscoapele de inc?l??minte au fost popularizate in anii 1920, interzise in SUA in anii 1960, interzise in Marea Britanie in anii 1970 ?i chiar mai tarziu in Europa continental?.
Stereofotogrammetria Roentgen este folosit? pentru a urm?ri mi?carea oaselor pe baza implant?rii markerilor
Spectroscopia fotoelectronic? cu raze X este o tehnic? de analiz? chimic? bazat? pe efectul fotoelectric, de obicei utilizat in ?tiin?a suprafe?ei.

Explozia radia?iilor este utilizarea de raze X de inalt? energie generate de o explozie de fisiune (o bomb? A) pentru a comprima combustibilul nuclear pan? la punctul de aprindere prin fuziune (o bomb? H).

Vizibilitate [ modificare | modificare surs? ]

In general, considerat? invizibil? pentru ochiul uman, in cazuri speciale pot fi vizibile raze X. Brandes, intr-un experiment la scurt timp dup? hartia de referin?? din 1895 a lui Rontgen, a raportat dup? adaptarea intunecat? ?i plasandu-?i ochiul in apropierea unui tub de raze X, v?zand o str?lucire slab? "albastru-cenu?ie", care p?rea s? aib? originea in ochiul insu?i. ] Dup? ce a auzit acest lucru, Rontgen ?i-a revizuit c?r?ile ?i a g?sit c? ?i el v?zuse efectul. Cand plasa un tub cu raze X pe partea opus? a unei u?i de lemn, Rontgen observase aceea?i str?lucire albastr?, care p?rea c? emana din ochiul insu?i, dar credea c? observa?iile sale sunt falsificate pentru c? a v?zut efectul numai cand a folosit un singur tip de tub. Mai tarziu, el ?i-a dat seama c? tubul care a creat efectul a fost singurul suficient de puternic pentru a face ca str?lucirea s? fie vizibil?, iar experimentul a fost ulterior repetabil. Cunoa?terea faptului c? razele X sunt de fapt vizibile pu?in pentru ochiul liber adaptat la intuneric au fost in mare parte uitate ast?zi; acest lucru se datoreaz?, probabil, dorin?ei de a nu se repeta ceea ce ar putea fi v?zut acum ca un experiment periculos ?i poten?ial d?un?tor cu radia?ii ionizante. Nu se ?tie ce mecanism exact in ochi produce vizibilitatea: ar putea fi datorat? detect?rii conven?ionale (excitarea moleculelor de rodopsin? din retin?), excita?iei directe a celulelor nervoase retiniene sau detect?rii secundare prin intermediul, de exemplu, a induc?iei cu raze X de fosforescen?? in globul ocular cu detectarea retinian? conven?ional? a luminii vizibile produse secundar.

De?i razele X sunt altfel invizibile, este posibil s? se vad? ionizarea moleculelor de aer dac? intensitatea fasciculului de raze X este suficient de mare.

Unit??i de m?sur? ?i expunere [ modificare | modificare surs? ]

M?sura capacit??ii de ionizare a razelor X se nume?te expunere:

Coulombul pe kilogram (C / kg) este unitatea SI a expunerii la radia?iile ionizante ?i este cantitatea de radia?ie necesar? pentru a crea un coulomb de inc?rcare a fiec?rei polarit??i intr-un kilogram de materie.
Roentgen (R) este o unitate tradi?ional? de expunere invechit?, care reprezint? cantitatea de radia?ie necesar? pentru a crea o unitate electrostatic? de inc?rcare a fiec?rei polarit??i intr-un centimetru cub de aer uscat. 1 roentgen = 2,58 x 10-4 C / kg.

Cu toate acestea, efectul radia?iei ionizante asupra materiei (in special a ?esutului viu) este mai strans legat de cantitatea de energie depus? in ele, in loc de inc?rcarea generat?. Aceast? m?sur? a absorb?iei de energie se nume?te doza absorbit?:

Gray (Gy), care are unit??i de (jouli / kilogram), este unitatea SI a dozei absorbite ?i este cantitatea de radia?ii necesar? depunerii unui joulu de energie intr-un kilogram de orice fel de materie.
Rad este unitatea tradi?ional? corespunz?toare (invechit?), egal? cu 10 millijouli de energie depus? pe kilogram. 100 rad = 1 gray

Doza echivalent? este m?sura efectului biologic al radia?iei asupra ?esutului uman. Pentru raze X este egal cu doza absorbit?.

Omul echivalent Roentgen (rem) este unitatea tradi?ional? de doz? echivalent?. Pentru raze X este egal cu rad, sau, cu alte cuvinte, 10 milijouli de energie depus pe kilogram. 100 rem = 1 Sv.

Sievert (Sv) este unitatea SI a dozei echivalente ?i, de asemenea, de doz? eficient?. Pentru raze X, "doza echivalent?" este egal? numeric cu un Gray (Gy). 1 Sv = 1 Gy. Pentru "doza efectiv?" de raze X, de obicei nu este egal? cu un gray (Gy).


Cantitate	Unitate	Simbol	Deriva?ie	An	Echivalentul SI
Doz? absorbit? ( D )	erg		erg?g ^?1	1950	1.0 × 10 ^?4 Gy
Doz? absorbit? ( D )	rad	rad	100 erg?g ^?1	1953	0.010 Gy
Doz? absorbit? ( D )	gray	Gy	J?kg ^?1	1974	SI
Activitate ( A )	curie	Ci	3.7 × 10 ¹⁰ s ^?1	1953	3.7×10 ¹⁰ Bq
Activitate ( A )	becquerel	Bq	s ^?1	1974	SI
Activitate ( A )	rutherford	Rd	10 ⁶ s ^?1	1946	1 000 000 Bq
Doz? echivalent? ( H )	roentgen equivalent man	rem	100 erg?g ^?1	1971	0.010 Sv
Doz? echivalent? ( H )	sievert	Sv	J?kg ^?1 × W _R	1977	SI
Expunere ( X )	roentgen	R	esu / 0.001293 g of air	1928	2.58 × 10 ^?4 C/kg
Flux (Φ)	(inversa suprafe?ei)		m ^?2	1962	SI

Note [ modificare | modificare surs? ]

^ Emilia Tifrea, Alexandru Dumitrescu, Georgeta Maris: Universul in radia?ie X, Editura ?tiin?ific? ?i enciclopedic? Bucure?ti, 1987, 318 pp.

Bibliografie [ modificare | modificare surs? ]

?tefan B?lan (redactor principal), Dic?ionar cronologic al ?tiin?ei ?i tehnicii universale , Bucure?ti, Editura ?tiin?ific? ?i Enciclopedic?, 1979. Compartimentul Fizic?

Vezi ?i [ modificare | modificare surs? ]

Portal Fizic?

[1] Emilia Tifrea, Alexandru Dumitrescu, Georgeta Maris: Universul in radia?ie X, Editura ?tiin?ific? ?i enciclopedic? Bucure?ti, 1987, 318 pp.

[1]