როგორ გამოვთვალოთ რენტგენის ენერგია

მოცემულია ელექტრომაგნიტური ტალღის ერთი ფოტონის ენერგიის ზოგადი ფორმულა, მაგალითად, რენტგენიპლანკის განტოლება​:

რომელშიც ენერგიაეჯოულში უტოლდება პლანკის მუდმივის პროდუქტსთ​ (6.626 × 10 ⁻³⁴ Js) და სიხშირეν(წარმოითქმის "nu") ერთეულებში s^-1. ელექტრომაგნიტური ტალღის მოცემული სიხშირისთვის შეგიძლიათ გამოანგარიშოთ ასოცირებული რენტგენის ენერგია ერთი ფოტონისთვის ამ განტოლების გამოყენებით. იგი ეხება ელექტრომაგნიტური გამოსხივების ყველა ფორმას, მათ შორის ხილულ სინათლეს, გამა სხივებს და რენტგენოლოგიას.

•••საიდ ჰუსეინ ათერი

პლანკის განტოლება დამოკიდებულია სინათლის ტალღისებურ თვისებებზე. თუ თქვენ წარმოიდგინეთ სინათლე, როგორც ტალღა, როგორც ეს ნაჩვენებია ზემოთ მოცემულ დიაგრამაზე, თქვენ წარმოიდგინეთ, რომ მას აქვს ამპლიტუდა, სიხშირე და ტალღის სიგრძე ისევე, როგორც შეიძლება ოკეანის ტალღა ან ხმოვანი ტალღა ჰქონდეს. ამპლიტუდა ზომავს ერთი ქედის სიმაღლეს, როგორც ეს ნაჩვენებია და ზოგადად შეესაბამება სიკაშკაშეს ან ტალღის ინტენსივობა და ტალღის სიგრძე ზომავს ჰორიზონტალურ მანძილს, ვიდრე ტალღის სრული ციკლი გადასაფარებლები. სიხშირე არის მთელი ტალღის სიგრძე, რომელიც გადის მოცემულ წერტილს ყოველ წამს.

•••საიდ ჰუსეინ ათერი

როგორც ელექტრომაგნიტური სპექტრის ნაწილი, შეგიძლიათ განსაზღვროთ რენტგენის რენტგენის სიხშირე ან ტალღის სიგრძე, როდესაც იცით ერთი ან მეორე. პლანკის განტოლების მსგავსია, ეს სიხშირეνელექტრომაგნიტური ტალღა ეხება სინათლის სიჩქარესგ, 3 x 10^-8 მ / წმ, განტოლებით

რომელშიც λ არის ტალღის ტალღის სიგრძე. სინათლის სიჩქარე მუდმივად რჩება ყველა სიტუაციაში და მაგალითში, ამიტომ ეს განტოლება ცხადყოფს, თუ როგორ ელექტრომაგნიტური ტალღის სიხშირე და ტალღის სიგრძე უკუპროპორციულია ერთმანეთისა.

ზემოთ მოცემულ დიაგრამაზე ნაჩვენებია სხვადასხვა ტიპის ტალღების სხვადასხვა ტალღის სიგრძე. რენტგენი მდებარეობს ულტრაიისფერ (UV) და გამა სხივებს სპექტრში, ამიტომ ტალღის სიგრძისა და სიხშირის რენტგენის თვისებები მათ შორის მოდის.

მოკლე ტალღის სიგრძე მიუთითებს მეტ ენერგიასა და სიხშირეზე, რაც შეიძლება საფრთხეს უქმნის ადამიანის ჯანმრთელობას. მზისგან დამცავი საშუალებები, რომლებიც იბლოკებიან ულტრაიისფერი სხივებისგან და დამცავი ხალათები და ტყვიის ფარები, რომლებიც კრძალავენ რენტგენის სხივებს კანში მოხვედრას, ამ ენერგიის დემონსტრირებას ახდენს. გარემოს კოსმოსური გამა გამოსხივება საბედნიეროდ შეიწოვება დედამიწის ატმოსფეროში, რაც ხელს უშლის მათ ზიანი მიაყენონ ადამიანებს.

დაბოლოს, სიხშირე შეიძლება დაკავშირებული იყოს პერიოდთანთწამში განტოლებასთან ერთად

ეს რენტგენის თვისებები შეიძლება ასევე გავრცელდეს ელექტრომაგნიტური გამოსხივების სხვა ფორმებზე. რენტგენის გამოსხივება განსაკუთრებით გვიჩვენებს ამ ტალღისებურ თვისებებს, არამედ ნაწილაკების მსგავს თვისებებს.

ტალღის მსგავსი ქცევის გარდა, რენტგენი იქცევა ნაწილაკების ნაკადად, თითქოს რენტგენის ერთი ტალღა შედგებოდა ერთი ნაწილაკისაგან, რომელიც ერთმანეთს ეჯახებოდა ობიექტებს და შეჯახებისთანავე იწოვდა, ასახავდა ან გაივლიდა მეშვეობით.

იმის გამო, რომ პლანკის განტოლება იყენებს ენერგიას ერთი ფოტონის სახით, მეცნიერები ამბობენ, რომ სინათლის ელექტრომაგნიტური ტალღები "კვანტიზდება" ენერგიის ამ "პაკეტებში". ისინი მზადდება ფოტონის სპეციფიკური რაოდენობით, რომელიც ახდენს ენერგიის დისკრეტულ რაოდენობას, რომელსაც კვანტი ეწოდება. ატომები ფოტონებს შთანთქავენ ან ასხივებენ, ისინი შესაბამისად იზრდებიან ენერგიაში ან კარგავენ მას. ამ ენერგიას შეუძლია მიიღოს ელექტრომაგნიტური გამოსხივების ფორმა.

1923 წელს ამერიკელმა ფიზიკოსმა უილიამ დუანმა განმარტა, თუ როგორ იფანტება რენტგენის სხივები კრისტალებში ამ ნაწილაკების მსგავსი ქცევის შედეგად. დუანმა გამოიყენა კვანტიზირებული იმპულსის გადატანა დიფრაქციული კრისტალის გეომეტრიული სტრუქტურიდან, იმის ახსნა, თუ როგორ მოიქცეოდნენ სხვადასხვა რენტგენის ტალღები მასალის გავლისას.

X- სხივები, ისევე როგორც ელექტრომაგნიტური გამოსხივების სხვა ფორმები, გამოხატავს ამ ტალღურ ნაწილაკთა ორმაგობას, რაც საშუალებას აძლევს მეცნიერებს აღწერონ მათი ქცევა, თითქოს ისინი ერთდროულად ნაწილაკებიც იყვნენ და ტალღებიც. ისინი ტალღების მსგავსად მიედინებიან ტალღის სიგრძით და სიხშირით, ხოლო ნაწილაკების რაოდენობას ასხივებენ, თითქოს ისინი ნაწილაკების სხივებს წარმოადგენენ.

გერმანიის ფიზიკოსის მაქსველ პლანკის სახელობის პლანკის განტოლება კარნახობს, რომ სინათლე ტალღისებურად იქცევა, სინათლე ასევე აჩვენებს ნაწილაკების მსგავს თვისებებს. ეს სინათლის ტალღოვან ნაწილაკად ნიშნავს, რომ მიუხედავად იმისა, რომ სინათლის ენერგია დამოკიდებულია მის სიხშირეზე, ის მაინც მოდის ენერგიის დისკრეტული რაოდენობით, რომელიც ნაკარნახევია ფოტონებით.

როდესაც რენტგენის სხივების ფოტონები შედიან სხვადასხვა მასალებთან, მათი ნაწილი შეიწოვება მასალის მიერ, სხვები კი გადიან. რენტგენის სხივები, რომლებიც გადიან, ექიმებს საშუალებას აძლევს შექმნან ადამიანის სხეულის შინაგანი სურათები.

მედიცინა, მრეწველობა და ფიზიკისა და ქიმიის საშუალებით კვლევის სხვადასხვა სფეროები იყენებენ რენტგენოლოგიას სხვადასხვა გზით. სამედიცინო ვიზუალიზაციის მკვლევარები იყენებენ რენტგენოლოგიას დიაგნოზების შესაქმნელად ადამიანის სხეულის პირობებში. რადიოთერაპიას აქვს განაცხადები კიბოს მკურნალობაში.

ინდუსტრიული ინჟინრები იყენებენ რენტგენოლოგიას, რათა უზრუნველყონ ლითონებისა და სხვა მასალების შესაბამისი თვისებები მიზნები, როგორიცაა შენობების ბზარების იდენტიფიცირება ან სტრუქტურების შექმნა, რომლებიც დიდ რაოდენობას გაუძლებს ზეწოლა

სინქროტრონის საშუალებებზე რენტგენის სხივების კვლევა საშუალებას აძლევს კომპანიებს, აწარმოონ სამეცნიერო ინსტრუმენტები, რომლებიც გამოიყენება სპექტროსკოპიასა და ვიზუალიზაციაში. ეს სინქროტრონები იყენებენ დიდ მაგნიტებს სინათლის მოსაზიდად და ფოტონებს აიძულებენ ტალღის მსგავსი ტრაექტორიებისკენ, როდესაც რენტგენი ხდება დაჩქარებულია წრიული მოძრაობებით ამ ობიექტებზე, მათი გამოსხივება ხდება ხაზოვნად პოლარიზებული და წარმოქმნის დიდი რაოდენობით ძალა. ამის შემდეგ მანქანა გადააქვს რენტგენის სხივებს სხვა ამაჩქარებლებისა და კვლევის ობიექტებისკენ.

რენტგენის სხივების გამოყენებამ მედიცინაში შექმნა მკურნალობის ახალი, ინოვაციური მეთოდები. რენტგენი გახდა არაინვაზიური ხასიათის ორგანიზმში სიმპტომების იდენტიფიცირების პროცესის განუყოფელი ნაწილი, რაც მათ საშუალებას მისცემს დიაგნოზირება მოახდინონ სხეულში ფიზიკური შეღწევის გარეშე. რენტგენოგრაფიას ასევე ჰქონდა უპირატესობა ექიმებში, რადგან ისინი პაციენტებს აყენებდნენ, ამოიღებდნენ ან ცვლილებდნენ სამედიცინო მოწყობილობებში.

მედიცინაში გამოიყენება რენტგენის სხივების სამი ძირითადი ტიპი. პირველი, რენტგენოგრაფია, გამოსახავს ჩონჩხის სისტემას მხოლოდ მცირე რაოდენობით გამოსხივებით. მეორე, ფლუოროსკოპია, საშუალებას აძლევს პროფესიონალებს რეალურ დროში დაათვალიერონ პაციენტის შიდა მდგომარეობა. სამედიცინო მკვლევარებმა ეს გამოიყენეს პაციენტებისთვის ბარიუმის საკვებად, საჭმლის მომნელებელი ტრაქტის მუშაობის დასაკვირვებლად და საყლაპავის დაავადებების და დარღვევების დასადგენად.

დაბოლოს, კომპიუტერული ტომოგრაფია საშუალებას აძლევს პაციენტებს მოტყუება ბეჭდის ფორმის სკანერის ქვეშ და შექმნან სამგანზომილებიანი სურათი პაციენტის შინაგანი ორგანოებისა და სტრუქტურების შესახებ. სამგანზომილებიანი გამოსახულებები აგრეგირებულია პაციენტის სხეულის გადაღებული მრავალი განივი სურათისგან.

გერმანელმა მექანიკურმა ინჟინერმა ვილჰელმ კონრად რენტგენმა აღმოაჩინა რენტგენი სხივები, როდესაც ის მუშაობდა კათოდური სხივების მილებთან, მოწყობილობას, რომელიც ელექტრონებს ასროდა სურათების წარმოებისთვის. მილში გამოიყენებოდა შუშის კონვერტი, რომელიც იცავდა ელექტროდებს მილის შიგნით ვაკუუმში. მილის მეშვეობით ელექტრული დენების გაგზავნით, რენტგენმა დააკვირდა, თუ როგორ გამოიყოფა აპარატიდან სხვადასხვა ელექტრომაგნიტური ტალღები.

როდესაც რენტგენმა გამოიყენა სქელი შავი ქაღალდი მილის დასაცავად, მან დაადგინა, რომ ეს მილი ასხივებდა მწვანე ფლუორესცენტულ სინათლეს, რენტგენოგრაფიას, რომელსაც შეეძლო ქაღალდის გავლა და სხვა მასალების ენერგია. მან დაადგინა, რომ როდესაც გარკვეული რაოდენობის ენერგიის დამუხტული ელექტრონები ეჯახებოდნენ მასალებს, წარმოიქმნა რენტგენი.

მათ რენტგენმა "რენტგენის სხივები" დაარქვა, მათი საიდუმლოებით მოცული, უცნობი ბუნების აღბეჭდვის იმედი ჰქონდა. რენტგენმა აღმოაჩინა, რომ მას ადამიანის ქსოვილის გავლა შეეძლო, მაგრამ არა ძვლისა და ლითონის საშუალებით. 1895 წლის ბოლოს ინჟინერმა შექმნა მეუღლის ხელის გამოსახულება რენტგენის გამოყენებით, ასევე წონის გამოსახულება კოლოფში, რაც რენტგენის ისტორიის ნიშანდობლივია.

მალე მეცნიერებმა და ინჟინრებმა მოიხიბლეს რენტგენის იდუმალი ბუნებით და დაიწყეს რენტგენის გამოყენების შესაძლებლობების შესწავლა. რენტგენი (რ) გახდებოდა რადიაციული ზემოქმედების გაზომვის უკვე გაუქმებული ერთეული, რომელიც განისაზღვრება როგორც ოდენობა ზემოქმედების აუცილებლობა მშრალი ჰაერის ელექტროსტატიკური მუხტის ერთი დადებითი და უარყოფითი ერთეულის შესაქმნელად.

ადამიანისა და სხვა არსებების, ქირურგების და მედიკამენტების შიდა ჩონჩხისა და ორგანოთა სტრუქტურების სურათების წარმოება მკვლევარებმა შექმნეს ადამიანის სხეულის გააზრების ან იმის გასარკვევად, თუ სად იყო ტყვიები დაჭრილი ჯარისკაცები.

1896 წლისთვის მეცნიერები უკვე იყენებდნენ ტექნიკას იმის გასარკვევად, თუ რომელი ტიპის მატერიალური რენტგენის სხივები შეიძლება გადავიდნენ. სამწუხაროდ, მილები, რომლებიც აწარმოებენ რენტგენის სხივებს, იშლება დიდი რაოდენობით ვოლტაჟისთვის, რომელიც საჭიროა სამრეწველო მიზნებისთვის, სანამ ამერიკელი ფიზიკოსი-ინჟინერი უილიამ დ. კულიჯმა გამოიყენა ვოლფრამის ძაფი უფრო ზუსტი ვიზუალიზაციისთვის რადიოლოგიის ახლად დაბადებულ სფეროში. კულიჯის ნაშრომმა ფიზიკური კვლევის შედეგად მყარად დააფქვა რენტგენის მილები.

სამრეწველო სამუშაოებმა დაიწყო ნათურების, ფლუორესცენტური ნათურების და ვაკუუმური მილების წარმოება. საწარმოო ქარხნებმა აწარმოეს რენტგენოგრაფია, რენტგენის გამოსახულებები ფოლადის მილები მათი შიდა სტრუქტურებისა და შემადგენლობის დასაზუსტებლად. 1930-იანი წლებისთვის General Electric Company- მ აწარმოა მილიონი რენტგენის გენერატორი სამრეწველო რენტგენოგრაფიისთვის. ამერიკელმა მანქანათმშენებლობის საზოგადოებამ დაიწყო რენტგენის გამოყენება შედუღებული წნევის ჭურჭლის შერწყმისთვის.

იმის გათვალისწინებით, თუ რამდენი ენერგია ადევს რენტგენის სხივებს მოკლე ტალღის სიგრძესა და მაღალ სიხშირეებს, რადგან საზოგადოებამ მოიცვა რენტგენი სხვადასხვა დარგებში და დისციპლინებში, რენტგენის სხივების ზემოქმედებით პირებს აღენიშნებათ თვალის გაღიზიანება, ორგანოს უკმარისობა და კანის დამწვრობა, ზოგჯერ კი კიდურების დაკარგვა და ცხოვრობს. ელექტრომაგნიტური სპექტრის ამ ტალღების სიგრძემ შეიძლება დაანგრიოს ქიმიური ბმები, რაც გამოიწვევს დნმ-ის მუტაციას ან მოლეკულური სტრუქტურის ცვლილებას ან უჯრედული ფუნქციონირებას ცოცხალ ქსოვილებში.

რენტგენის სხივებზე ჩატარებულმა ბოლოდროინდელმა გამოკვლევებმა აჩვენა, რომ ამ მუტაციებმა და ქიმიურმა გადახრამ შეიძლება გამოიწვიოს სიმსივნე და მეცნიერთა შეფასებით, შეერთებულ შტატებში კიბოს 0.4% გამოწვეულია CT სკანირებით. როგორც რენტგენის პოპულარობა მოიმატა, მკვლევარებმა დაიწყეს რეკომენდაცია რენტგენის დოზის დონემდე, რომელიც უსაფრთხოდ მიიჩნიეს.

როდესაც საზოგადოებამ მოიცვა რენტგენის სხივები, ექიმებმა, მეცნიერებმა და სხვა პროფესიონალებმა დაიწყეს გამოხატონ თავიანთი შეშფოთება რენტგენის სხივების უარყოფითი შედეგების შესახებ. როგორც მკვლევარებმა დააკვირდნენ, როგორ უნდა გაიარონ სხეულში რენტგენი სხივები, ყურადღებით არ აქცევენ თუ როგორ ტალღები სპეციალურად მიზნად ისახავდა სხეულის არეებს, მათ მცირე საფუძველი ჰქონდათ სჯეროდათ, რომ რენტგენოგრაფია შეიძლება საშიში

ადამიანის ჯანმრთელობაზე რენტგენის ტექნოლოგიების უარყოფითი გავლენის მიუხედავად, მათი შედეგების კონტროლი და შენარჩუნება შესაძლებელია ზედმეტი ზიანის ან რისკის თავიდან ასაცილებლად. მიუხედავად იმისა, რომ კიბო ბუნებრივად ავადდება ყოველი 5 ამერიკელიდან, კომპიუტერული ტომოგრაფია ზოგადად ზრდის კიბოს რისკს 0,05-ით პროცენტული მაჩვენებელი, და ზოგიერთი მკვლევარი ამტკიცებს, რომ რენტგენის დაბალმა ექსპოზიციამ შესაძლოა პიროვნების რისკის რისკიც კი არ გამოიწვიოს კიბო

კვლევაში ნათქვამია, რომ ადამიანის სხეულს აქვს ჩამონტაჟებული გზებიც, რომ გამოასწოროს რენტგენის სხივების დაბალი დოზებით გამოწვეული ზიანი კლინიკურ ონკოლოგიის ამერიკულ ჟურნალში, ვარაუდით, რომ რენტგენოგრაფია მნიშვნელოვან რისკს არ წარმოადგენს ყველა

ბავშვებს უფრო დიდი რისკი აქვთ ტვინის კიბო და ლეიკემია, როდესაც ექვემდებარებიან რენტგენოლოგიას. ამ მიზეზით, როდესაც ბავშვს შეიძლება დასჭირდეს რენტგენის სკანირება, ექიმები და სხვა პროფესიონალები ბავშვის ოჯახის მეურვეებთან განიხილავენ რისკებს თანხმობის მისაღებად.

დიდი რაოდენობით რენტგენის ზემოქმედებამ შეიძლება გამოიწვიოს ღებინება, სისხლდენა, გონება, თმის ცვენა და კანის ცვენა. მათ შეუძლიათ დნმ-ში მუტაციების გამოწვევა, რადგან მათ აქვთ მხოლოდ საკმარისი ენერგია დნმ-ის მოლეკულებს შორის ბმების გასაქრობად.

ჯერ კიდევ ძნელია იმის დადგენა, არის თუ არა დნმ-ის მუტაციები, როგორც რენტგენის გამოსხივების ან თავად დნმ-ის შემთხვევითი მუტაციების გამო. მეცნიერებს შეუძლიათ შეისწავლონ მუტაციების ხასიათი, მათი ალბათობის, ეტიოლოგიის და სიხშირის დასადგენად იყო თუ არა დნმ-ის ორმაგი ძაფის გაწყვეტა რენტგენის გამოსხივების ან დნმ-ის შემთხვევითი მუტაციების შედეგი თვითონ.