Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Средняя образовательная школа №1 г. Анадырь»

«Рентгеновское излучение»

Выполнили:

Долгих Даниил Дмитриевич

Малышев Владлен Андреевич

Научный руководитель:

Дацев Александр Анатольевич

Анадырь

2024 г.

Оглавление

Введение………………………………………………………………...

2

Электромагнитное

излучение…………………………………….....2

Источники излучения………………………………………………..2

Глава

1.

Рентгеновское

излучение……………………………………..3

1.1. Естественное рентгеновское излучение…………………………

3

1.2. История открытия…………………………………………………

3

1.3. Применение рентгеновского излучения…………………………

5

Глава 2. Рентгенология…………………………………………………6

2.1. Рентгенография…………………………………………………...6

2.2.

Флюорография…………………………………………………….7

2.3.

Рентгеновские

аппараты………………………………………….8

Глава 3. Влияние рентгеновского излучения на человека……………

8

3.1.

Негативное

влияние

рентгеновских

лучей

на

организм………..8

3.2.

Виды

средств

рентгенозащиты…………………………………..9

Заключение…………………………………………………………….10

1

Введение

Электромагнитное излучение

Излучение — передача энергии в форме волн или частиц через пространство

или через материальную среду. Электромагнитные волны классифицируются по

длине волны или связанной с ней частотой волны. Рассмотрим понятие спектра

электромагнитных волн. Спектром электромагнитных волн называется полоса

частот

электромагнитных

волн,

существующих

в

природе.

Спектр

электромагнитного излучения в порядке увеличения частоты составляют:

1) Низкочастотные электромагнитные волны;

2) Радиоволны;

3) Инфракрасное излучение;

4) Видимое световое излучение;

5) Ультрафиолетовые лучи;

6) Рентгеновское излучение;

7) Гамма излучение.

Источники излучения

Человек

каждый

день

подвергается

воздействию

естественного

и

искусственного излучения. Естественное излучение имеет много источников,

включая более 60 природных радиоактивных веществ, присутствующих в

почве, воде и воздухе. Главным источником естественного излучения является

радон

–

природный

газ,

выделяющийся

из

горных

пород

и

почвы.

Радионуклиды ежедневно вдыхаются человеком из воздуха и поступают в

пищеварительный тракт с пищей и водой. Человек подвергается также

воздействию естественной радиации космических лучей, особенно на большой

высоте. В среднем 80% ежегодной дозы, которую человек получает от

фонового излучения, приходится на естественные наземные и космические

источники излучения. Уровни такого излучения варьируются в разных

географических зонах, а в некоторых районах его уровень может быть в 200 раз

выше среднемирового показателя.

На человека воздействует также излучение из искусственных источников

различного

происхождения,

от

производства

атомной

энергии

до

использования радиации в медицинских целях при диагностике и лечении

заболеваний.

Самыми

распространенными

на

сегодняшний

день

искусственными

источниками

ионизирующего

излучения

являются

2

медицинские устройства, в частности рентгеновские аппараты и компьютерные

томографы.

Глава 1. Рентгеновское излучение

Рентгеновское излучение — электромагнитные волны, энергия фотонов

которых лежит на шкале электромагнитных волн между ультрафиолетовым

излучением и гамма-излучением. Длина волны рентгеновских лучей сравнима с

размерами атомов, поэтому не существует материала, из которого можно было

бы

изготовить линзу для

рентгеновских

лучей.

Кроме

того,

при

перпендикулярном падении на поверхность рентгеновские лучи почти не

отражаются. Несмотря на это, в рентгеновской оптике были найдены способы

построения оптических элементов для рентгеновских лучей. В частности,

выяснилось, что их хорошо отражает алмаз. Рентгеновские лучи могут

проникать сквозь вещество, причём различные вещества по-разному их

поглощают.

Поглощение

рентгеновских

лучей

является

важнейшим

их

свойством в рентгеновской съёмке.

Рентгеновское излучение является ионизирующим. Оно воздействует на ткани

живых организмов и может быть причиной лучевой болезни, лучевых ожогов и

злокачественных опухолей. По причине этого при работе с рентгеновским

излучением необходимо соблюдать меры защиты. Считается, что поражение

прямо

пропорционально

поглощённой

дозе

излучения.

Рентгеновское

излучение является мутагенным фактором.

1.1. Естественное рентгеновское излучение

На Земле электромагнитное излучение в рентгеновском диапазоне образуется в

результате

ионизации

атомов

излучением,

которое

возникает

при

радиоактивном распаде, в результате Комптон-эффекта гамма-излучения,

возникающего при ядерных реакциях, а также космическим излучением.

Радиоактивный распад также приводит к непосредственному излучению

рентгеновских квантов, если вызывает перестройку электронной оболочки

распадающегося атома (например, при электронном захвате). Рентгеновское

излучение, которое возникает на других небесных телах, не достигает

поверхности Земли, так как полностью поглощается атмосферой. Оно

исследуется спутниковыми рентгеновскими телескопами, такими как «Чандра»

и «XMM-Ньютон».

Кроме того, в 1953 году советскими учёными было обнаружено, что

рентгеновское

излучение

может

генерироваться

благодаря

триболюминесценции, возникающей в вакууме в месте отлипания клейкой

ленты от подложки, например, от стекла или при разматывании рулона. В 2008

году американскими учёными были проведены эксперименты, которые

показали, что в некоторых случаях мощности излучения достаточно, чтобы

оставлять рентгеновское изображение на фотобумаге.

3

1.2. История открытия

Рентгеновское излучение было открыто Вильгельмом Конрадом Рёнтгеном.

Изучая экспериментально катодные лучи, вечером 8 ноября 1895 года он

заметил,

что

находившийся

вблизи

катодно-лучевой

трубки

картон,

покрытый платиносинеродистым барием, начинает светиться в тёмной комнате.

В течение нескольких следующих недель он изучил все основные свойства

вновь

открытого

излучения,

названного

им X-лучами ("икс-лучами"). 22

декабря 1895 года Рёнтген сделал первое публичное сообщение о своём

открытии

в

Физическом

институте Вюрцбургского

университета. 28

декабря 1895 года в журнале Вюрцбургского физико-медицинского общества

была опубликована статья Рёнтгена под названием «О новом типе лучей».

Но ещё за 8 лет до этого — в 1887 году Никола Тесла в дневниковых записях

зафиксировал результаты исследования рентгеновских лучей и испускаемое

ими тормозное излучение, однако ни Тесла, ни его окружение не придали

серьёзное значение этим наблюдениям. Кроме этого, уже тогда Тесла

предположил

опасность

длительного

воздействия

рентгеновских

лучей

на человеческий организм.

По некоторым сообщениям, опубликованным лишь в 1896 году, и в

ссылающихся

на

них

источниках,

лучи,

обладающие

фотохимическим

действием, были за 11 лет до Рёнтгена описаны директором и преподавателем

физики Бакинского реального училища Егором Семёновичем Каменским (1838

—1895), председателем Бакинского кружка любителей фотографии. Секретарь

этого

кружка А. М. Мишон якобы

также

проводил

опыты

в

области

фотографии, аналогичные рентгеновым. Однако в результате рассмотрения

вопроса

о

приоритете

на

заседании

Комиссии

по

истории

физико-

математических наук АН СССР 22 февраля 1949 года было принято решение,

«признавая имеющийся в наличии материал по вопросу об открытии Х-лучей

недостаточным для обоснования приоритета Каменского, считать желательным

продолжить поиски более веских и достоверных данных»

Некоторые

источники называют

первооткрывателем

рентгеновских

лучей

украинского физика Ивана Павловича Пулюя, который начал интересоваться

разрядами в вакуумных трубках за 10 лет до опубликования открытия

Рентгеном. По этим утверждениям, Пулюй заметил лучи, которые проникают

через непрозрачные предметы и засвечивают фотопластинки. В 1890 году им

были якобы получены и даже опубликованы в европейских журналах

фотографии скелета лягушки и детской руки, однако дальнейшим изучением

лучей и получением патента он не занимался. Это мнение опровергается в

посвящённой Пулюю монографии Р. Гайды и Р. Пляцко, где подробно

анализируются истоки и развитие этой легенды, и в других работах по истории

физики. Пулюй действительно сделал большой вклад в изучение физики

рентгеновского излучения и в методику его применения (например, он первым

обнаружил

появление

электропроводности

в

газах,

облучаемых

рентгеновскими лучами), но уже после открытия Рентгена.

4

Катодно-лучевая трубка, которую Рёнтген использовал в своих экспериментах,

была разработана Й. Хитторфом и В. Круксом. При работе этой трубки

возникают рентгеновские лучи. Это было показано в экспериментах Генриха

Герца и его ученика Филиппа Ленарда через почернение фотопластинок.

Однако никто из них не осознал значения сделанного ими открытия и не

опубликовал своих результатов.

По этой причине Рёнтген не знал о сделанных до него открытиях и открыл лучи

независимо — при наблюдении флюоресценции, возникающей при работе

катодно-лучевой трубки. Рёнтген занимался Х-лучами немногим более года (с 8

ноября 1895 года по март 1897 года) и опубликовал о них три статьи, в которых

было исчерпывающее описание новых лучей. Впоследствии сотни работ его

последователей, опубликованных затем на протяжении 12 лет, не могли ни

прибавить, ни изменить ничего существенного. Рёнтген, потерявший интерес к

Х-лучам, говорил своим коллегам: «Я уже всё написал, не тратьте зря время».

Свой вклад в известность Рёнтгена внесла также знаменитая фотография

руки Альберта фон Кёлликера, которую он опубликовал в своей статье (см.

изображение

справа).

За

открытие

рентгеновских

лучей

Рёнтгену

в 1901 году была присуждена первая Нобелевская премия по физике, причём

нобелевский комитет подчёркивал практическую важность его открытия. В

других странах используется предпочитаемое Рёнтгеном название — X-лучи,

хотя словосочетания, аналогичные русскому (англ. Roentgen rays и т. п.) также

употребляются.

В

России

лучи

стали

называть

«рентгеновскими»

по

инициативе ученика В. К. Рёнтгена — Абрама Фёдоровича Иоффе.

1.3. Применение рентгеновского излучения

При помощи рентгеновских лучей можно «просветить» человеческое тело, в

результате чего можно получить изображение костей, а в современных

приборах и внутренних органов. При этом используется тот факт, что у

содержащегося преимущественно в костях элемента кальция атомный номер

гораздо больше, чем атомные номера элементов, из которых состоят мягкие

ткани,

а

именно водорода,

углерода, азота, кислорода.

Кроме

обычных

приборов,

которые

дают

двумерную

проекцию

исследуемого

объекта,

существуют компьютерные томографы, которые позволяют получать объёмное

изображение внутренних органов.

Выявление дефектов в изделиях (рельсах, сварочных швах и т. д.) с помощью

рентгеновского излучения называется рентгеновской дефектоскопией.

В аэропортах активно применяются рентгенотелевизионные интроскопы,

позволяющие просматривать содержимое ручной клади и багажа в целях

визуального обнаружения на экране монитора предметов, представляющих

опасность.

В материаловедении, кристаллографии, химии и биохимии рентгеновские лучи

используются для выяснения структуры веществ на атомном уровне при

помощи дифракционного рассеяния рентгеновского излучения на кристаллах

5

(рентгеноструктурный анализ). Известным примером является определение

структуры ДНК.

При помощи рентгеновских лучей может быть определён химический состав

вещества. В электронно-лучевом микрозонде (либо же в электронном

микроскопе) анализируемое вещество облучается электронами, при этом атомы

ионизируются и излучают характеристическое рентгеновское излучение.

Вместо электронов может использоваться рентгеновское излучение. Этот

аналитический метод называется рентгенофлуоресцентным анализом.

Глава 2. Рентгенология

Рентгенология —

раздел радиологии,

изучающий

методы

диагностики

различных заболеваний с помощью рентгеновских лучей (рентгенодиагностика)

и

методы

лечения

заболеваний

с

помощью

рентгеновских

лучей

(рентгенотерапия).

Кроме

того,

рентгенология

изучает

воздействие

на организм человека рентгеновского

излучения и

возникающие

вследствие

этого заболевания и

патологические

состояния,

а

также

их лечение и профилактику.

2.1. Рентгенография

Рентгенография как раздел медицины получила свое название от фамилии

своего изобретателя – Вильгельма Конрада Рентгена. С момента открытия в

1885 году метод широко применим, а автор изобретения даже удостоен

Нобелевской премии. Применение рентгена основано на различной пропускной

способности разных тканей организма и фиксации изображении на выходе на

пленке или бумаге (а с развитием компьютерных технологий – и на цифровом

носителе).

Если

сто

лет

назад

рентгеновские

установки

применялись

только

в

травматологии

для

диагностики

переломов,

то

в

настоящее

время

рентгеновские лучи «проникли» во многие отрасли медицины и теперь можно

сделать рентген быстро для любой части тела. Здесь хочется упомянуть о

мифах, утверждающих о вредности рентгеновского исследования. Давно

признано, что исследования, проводимые по назначению врача с учетом

периодичности, дозы и времени облучения, на современном оборудовании не

оказывают негативного воздействия на организм.

Рентгеновские лучи используются не только для диагностики, но и для лечения,

в частности, рентгенотерапии онкологических заболеваний. В этом случае

довольно жесткое воздействие на организм оправдано за счет явного

преобладания пользы лучевого воздействия.

В качестве метода диагностики рентген применим крайне широко:

1) Флюорография как метод скрининга здоровья населения;

2) В пульмонологии (заболевания легких, включая диагностику туберкулеза);

6

3) В гинекологии (исследование с помощью контрастного вещества полости

матки и фаллопиевых труб), маммография для определения заболеваний

молочных желез;

4)

В

травматологии

и

ортопедии

(переломы,

вывихи,

деформации

и

патологические образования, инородные предметы);

5)

В

неврологии

(дегенеративно-дистрофические

или

воспалительные

заболевания позвоночника, суставов);

6) В онкологии (поиск опухолей);

7)

В

гастроэнтерологии

(диагностика

рака

толстой

кишки,

полипов,

непроходимости кишечника, желчнокаменной болезни, гастрита, язвы желудка;

8) Ангиография;

9) Урография.

Для большинства органов рентген позволяет оценить функциональность –

состояние слизистых, проходимость, наличие свищей, оценки контуров,

размера, поиск очага поражения.

2.2. Флюорография

Флюорография — рентгенологическое исследование, заключающееся в

фотографировании видимого изображения организма на флюоресцентном

экране, которое образуется в результате прохождения рентгеновских лучей

через тело (человека) и неравномерного поглощения органами и тканями

организма. Обычно флюорографию делают для исследования лёгких человека

на предмет заболевания при злоупотреблении курения, а также при

профилактике туберкулёза - инфекционного заболевания лёгких, возбудителем

которого считается палочка Коха. При плеврите - воспалении внешней оболочке

лёгких - плевре и эмфиземе - остром легочном воспалении - нужно

хирургическое вмешательство. Основы этого метода сразу же после открытия

рентгеновских лучей немецким физиком В. Рентгеном в 1895 году разработали

учёные А. Баттелли и А. Карбассо (Италия) и Дж. М. Блейер (США).

Флюорография

даёт

уменьшенное

изображение

объекта.

Выделяют

мелкокадровую (например, 24×24 мм или 35×35 мм) и крупнокадровую (в

частности,

70×70

мм

или

100×100

мм)

методики.

Последняя

по

диагностическим

возможностям

приближается

к

рентгенографии.

Флюорография применяется главным образом для исследования органов

грудной клетки, молочных желёз, костной системы.

Наиболее

распространённым

диагностическим

методом,

использующим

принцип флюорографии, является флюорография органов грудной клетки,

которая

применяется

прежде

всего

для

выявления

туберкулёза

и

новообразований лёгких. Разработаны как стационарные, так и мобильные

флюорографические аппараты.

7

В настоящее время плёночная флюорография постепенно заменяется цифровой.

Цифровые методы позволяют упростить работу с изображением (изображение

может быть выведено на экран монитора, распечатано, передано по сети,

сохранено в медицинской базе данных и т. п.), уменьшить лучевую нагрузку на

пациента и уменьшить расходы на дополнительные материалы (плёнку,

проявитель для плёнки).

Существует две распространённые методики цифровой флюорографии. Первая

методика, как и обычная флюорография, использует фотографирование

изображения на флюоресцентном экране, только вместо рентген-плёнки

используется ПЗС-матрица. Вторая методика использует послойное поперечное

сканирование грудной клетки веерообразным пучком рентгеновского излучения

с детектированием прошедшего излучения линейным детектором (аналогично

обычному сканеру для бумажных документов, где линейный детектор

перемещается вдоль листа бумаги). Второй способ позволяет использовать

меньшие дозы излучения. Некоторый недостаток второго способа — большее

время получения изображения.

2.3. Рентгеновские аппараты

Первый рентгеновский аппарат был изобретен и разработан в 1895 году

немецким физиком Вильгельмом Рентгеном. Вскоре после этого новый метод

мгновенно привлек внимание медицинской общественности, благодаря тому,

что он дал врачам новый инструмент для изучения внутренних органов

человека.

Большинство

современных

моделей

рентген-аппаратов

оснащается

программным

комплексом,

который

существенно

повышает

точность

диагностики. ПО позволяет обрабатывать полученные изображения, изменяя их

яркость, контрастность и другие параметры. Благодаря большому количеству

анатомических

программ

специалист

может

автоматизировать

выбор

параметров при обследовании различных отделов.

Благодаря тому, что современные модели имеют малое время экспозиции, во

время обследования уменьшается вероятность непроизвольных перемещений и

дыхательных движений. Это позволяет обеспечить высокую четкость снимков,

что крайне важно при проведении диагностических мероприятий у детей и

тяжелых пациентов.

Глава 3. Влияние рентгеновского излучения на человека

3.1 Негативное влияние рентгеновских лучей на организм

Рентгеновское излучение в повышенных дозах провоцирует изменения в

кожных покровах, которые похожи на ожог от солнечных лучей. Только при

облучении происходит более глубокое и серьёзное повреждение верхнего слоя

кожи. Появившиеся на коже язвы требуют затяжного по времени лечения.

Со временем исследователи выявили, что такого пагубного действия реально

избежать, если уменьшить дозировку или время. При этом применяется

8

дистанционное управление процедурой. Вред от получаемых волн иногда

проявляется не сразу, а только спустя промежуток времени, постепенно:

случаются

непрерывные

или

временные

преобразования

в

структуре

эритроцитов, повышается риск развития лейкемии. Возможно характерное

образование

последствия

в

виде

преждевременного

старения

и

утери

эластичности кожи.

Влияние рентгеновского излучения зависит от того, какой внутренний орган

подвержен излучению. Воздействие электромагнитных волн зависит от дозы

лучей. При облучении половых органов у человека развивается бесплодие, при

кроветворных органах – болезни крови. Регулярное облучение даже в самых

маленьких количествах и при коротких промежутках, приводит к изменениям

на генетическом фоне. Они редко обратимы.

Электромагнитные волны проникают через ткани человеческого тела, при этом

осуществляется ионизация в клетках, изменяется структура. Результатами

таких воздействий становятся соматические осложнения или болезни в

будущем поколении. Так проявляются генетические заболевания. У людей,

подвергшихся излучению, выявляются патологии крови. После маленьких доз

возникают изменения её состава, которые ещё обратимы. Распадаются

эритроциты и гемоглобин вследствие гемолитических изменений. Возможна

тромбоцитопения. При облучении нередки травмы хрусталика глаза, он

мутнеет,

и

наступает

катаракта.

Однократное

облучение

медицинской

аппаратурой не влечёт за собой сильных перемен, т.к. содержит небольшую

дозировку.

3.2 Виды средств рентгенозащиты

На

сегодняшний

день

самым

эффективным

способом

рентгенозащиты

персонала медицинских учреждений и пациентов является использование

рентгенозащитной одежды. Рассмотрим основные виды рентгенозащиты и их

назначение:

1. Воротники и накидки. Такой вид рентгенозащиты используют для защиты

области шеи, грудины, плечевого пояса;

2. Жилеты, халаты. Применяют для защиты туловища, дополнительно надевают

юбки, шапочки (для области таза и головы);

3.Передники необходимы для исследования легких. Такие изделия для

рентгенозащиты комфортны в носке, вес правильно распределяется по

туловищу.

4.Перчатки используют ветеринары в процессе обследования.

9

Вся одежда оснащена липучками, фиксаторами или специальными застежками

для крепления, для детей разработаны специальные модели рентгенозащиты

меньшего размера. Основным параметром рентгенозащиты является свинцовый

эквивалент одежды.

Для оберегания хрусталика глаза пациента и персонала от излучения

разработаны очки рентгенозащитные. Различают очки с фронтальной и с

боковой защитой, их ободки регулируется по размеру головы для плотной

посадки.

Заключение

Хотя первый рентгеновский аппарат был установлен более 125 лет назад, этот

метод до сих пор остается незаменимым инструментом в медицине, который

позволяет врачам диагностировать и лечить многие заболевания. Идея Рентгена

стала основой для более мощных методов диагностики и лечения, включая

магнитно-резонансную томографию, которая позволяет получать более точные

изображения внутренних органов и тканей.

10

11