Presentazione della storia della scoperta delle radiazioni a raggi X. Radiazione a raggi X. Applicazione della radiazione ultravioletta

Alla fine del XIX secolo l'attenzione generale dei fisici fu attirata da una scarica di gas a bassa pressione. In queste condizioni, nel tubo a scarica di gas si creavano flussi di elettroni molto veloci. A quel tempo erano chiamati raggi catodici. La natura di questi raggi non è stata ancora stabilita con certezza. Si sapeva solo che questi raggi provengono dal catodo del tubo.

Mentre studiava i raggi catodici, Roentgen notò che una lastra fotografica vicino al tubo di scarica risultava illuminata anche quando era avvolta in carta nera. Successivamente, riuscì a osservare un altro fenomeno molto sorprendente. Uno schermo di carta inumidito con una soluzione di cianuro di bario e platino cominciava a brillare se veniva avvolto attorno al tubo di scarica. Inoltre, quando i raggi X tenevano la mano tra il tubo e lo schermo, le ombre scure delle ossa erano visibili sullo schermo sullo sfondo dei contorni più chiari dell'intera mano.

Lo scienziato si è reso conto che durante il funzionamento del tubo a scarica si formano radiazioni precedentemente sconosciute e fortemente penetranti. Lo chiamava raggi X. Successivamente, dietro questa radiazione è stato saldamente stabilito il termine "raggi X".

Roentgen scoprì che nuova radiazione appariva nel punto in cui i raggi catodici (flussi di elettroni veloci) collidevano con la parete di vetro del tubo. In questo luogo il vetro brillava di una luce verdastra.

Esperimenti successivi dimostrarono che i raggi X si formano quando gli elettroni veloci vengono rallentati da un ostacolo, in particolare da elettrodi metallici.

I raggi scoperti da Roentgen agivano su una lastra fotografica, provocavano la ionizzazione dell'aria, ma non venivano riflessi in modo evidente da alcuna sostanza e non subivano rifrazione. Il campo elettromagnetico non ha avuto alcun effetto sulla direzione della loro propagazione.

Immediatamente si presupponeva che i raggi X fossero onde elettromagnetiche emesse durante una brusca decelerazione degli elettroni. A differenza dei raggi luminosi nello spettro visibile e dei raggi ultravioletti, i raggi X hanno una lunghezza d’onda molto più breve. La loro lunghezza d'onda è tanto più piccola quanto maggiore è l'energia degli elettroni che entrano in collisione con un ostacolo. Il grande potere di penetrazione dei raggi X e le loro altre caratteristiche erano associati proprio a una piccola lunghezza d'onda. Ma questa ipotesi necessitava di prove e le prove furono ottenute 15 anni dopo la morte di Roentgen.

Se i raggi X sono onde elettromagnetiche, allora devono presentare diffrazione, un fenomeno comune a tutti i tipi di onde. Inizialmente, i raggi X venivano fatti passare attraverso fessure molto strette nelle lastre di piombo, ma non si poteva rilevare nulla che somigliasse alla diffrazione. Il fisico tedesco Max Laue ha suggerito che la lunghezza d'onda dei raggi X è troppo corta per rilevare la diffrazione di queste onde da parte di ostacoli creati artificialmente. Dopotutto, è impossibile creare spazi di 10-8 cm, poiché tale è la dimensione degli atomi stessi. Cosa succederebbe se i raggi X avessero più o meno la stessa lunghezza d'onda? Quindi l'unica opzione rimasta è usare i cristalli. Sono strutture ordinate in cui le distanze tra i singoli atomi sono pari in ordine di grandezza alla dimensione degli atomi stessi, cioè si avvicinano alla dimensione degli atomi.

Scoperta dei raggi X. Nel 1894, quando Roentgen fu eletto rettore dell'università, iniziò la ricerca sperimentale sulle scariche elettriche nei tubi a vuoto di vetro. La sera dell'8 novembre 1895 Roentgen stava lavorando come al solito nel suo laboratorio, studiando i raggi catodici. Verso mezzanotte, sentendosi stanco, stava per uscire, dopo essersi guardato intorno nel laboratorio, spense la luce e stava per chiudere la porta, quando all'improvviso notò una specie di punto luminoso nell'oscurità. Si scopre che uno schermo fatto di bario sinergico brillava. Perché brilla? Il sole era tramontato da tempo, la luce elettrica non poteva produrre alcun bagliore, il tubo catodico era spento e inoltre era coperto da una copertura di cartone nero. Roentgen guardò di nuovo il tubo catodico e si rimproverò: si scopre che si era dimenticato di spegnerlo. Sentendo l'interruttore, lo scienziato spense il ricevitore. Scomparso e il bagliore dello schermo; riaccesi il ricevitore e il bagliore apparve di nuovo. Ciò significa che il bagliore è causato dal tubo catodico! Ma come? Dopotutto, i raggi catodici vengono ritardati dalla copertura e lo spazio d'aria tra il tubo e lo schermo per loro è un'armatura. Iniziò così la nascita della scoperta.

Diapositiva 5 dalla presentazione "Raggi X della fisica" alle lezioni di fisica sull'argomento "Radiazioni ionizzanti"

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Radiazione ionizzante

"Raggi X di un fisico" - Gennaio 1896 ... Ma come? Responsabile: Baeva Valentina Mikhailovna. Iniziò così la nascita della scoperta. I raggi X hanno le stesse proprietà dei raggi luminosi. Scoperta dei raggi X. Raggi X. Scomparso e il bagliore dello schermo; riaccesi il ricevitore e il bagliore apparve di nuovo. Nel 1862 Wilhelm entrò nella scuola tecnica di Utrecht.

"Radiazione ultravioletta" - Radiazione ultravioletta. ricevitori di radiazioni. azione biologica. Plasma ad alta temperatura. Proprietà. Sole, stelle, nebulose e altri oggetti spaziali. La radiazione ultravioletta è suddivisa: per lunghezze d'onda inferiori a 105 nm non esistono praticamente materiali trasparenti. Storia della scoperta. Vengono utilizzati ricevitori fotoelettrici.

"Radiazione infrarossa" - Applicazione. Più caldo è l'oggetto, più velocemente si irradia. Dosi elevate possono causare danni agli occhi e ustioni alla pelle. Puoi scattare foto ai raggi ultravioletti (vedi fig. 1). La terra emette radiazioni infrarosse (termiche) nello spazio circostante. Il 50% dell'energia della radiazione solare proviene dai raggi infrarossi.

"Tipi di fisica delle radiazioni" - Nel decadimento beta, un elettrone vola fuori dal nucleo. Incidente di Chernobyl. Il tempo impiegato dalla metà degli atomi per decadere è chiamato emivita. Viste moderne sulla radioattività. Esistono molte spiegazioni diverse sulle cause dell'incidente di Chernobyl. Si è scoperto che la radiazione non è omogenea, ma è una miscela di "raggi".

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Radiazione a raggi X - onde elettromagnetiche la cui energia fotonica si trova sulla scala delle onde elettromagnetiche tra la radiazione ultravioletta e la radiazione gamma. Gli intervalli di energia della radiazione a raggi X e della radiazione gamma si sovrappongono in un ampio intervallo di energia. Entrambi i tipi di radiazione sono radiazioni elettromagnetiche e sono equivalenti per la stessa energia fotonica. La differenza terminologica sta nella modalità di apparizione: i raggi X vengono emessi con la partecipazione di elettroni, mentre i raggi gamma vengono emessi nei processi di diseccitazione dei nuclei atomici.

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Tubi a raggi X I raggi X sono prodotti da una forte accelerazione di particelle cariche o da transizioni ad alta energia nei gusci elettronici di atomi o molecole. Entrambi gli effetti sono utilizzati nei tubi a raggi X

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I principali elementi strutturali di tali tubi sono un catodo metallico e un anodo. Nei tubi a raggi X, gli elettroni emessi dal catodo vengono accelerati dalla differenza di potenziale elettrico tra anodo e catodo e colpiscono l'anodo, dove vengono bruscamente decelerati. In questo caso, la radiazione a raggi X viene generata a causa del bremsstrahlung e gli elettroni vengono contemporaneamente espulsi dai gusci elettronici interni degli atomi dell'anodo. Gli spazi vuoti nei gusci sono occupati da altri elettroni dell'atomo. Attualmente gli anodi sono realizzati principalmente in ceramica e la parte in cui colpiscono gli elettroni è in molibdeno o rame. Nel processo di accelerazione-decelerazione, solo circa l'1% dell'energia cinetica di un elettrone viene trasmesso ai raggi X, il 99% dell'energia viene convertito in calore.

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Acceleratori di particelle I raggi X possono essere ottenuti anche negli acceleratori di particelle. La cosiddetta radiazione di sincrotrone si verifica quando un raggio di particelle in un campo magnetico viene deviato, a seguito della quale subiscono un'accelerazione in una direzione perpendicolare al loro movimento. La radiazione di sincrotrone ha uno spettro continuo con un limite superiore. Con parametri opportunamente scelti si possono ottenere raggi X anche nello spettro della radiazione di sincrotrone

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Interazione con la materia La lunghezza d'onda dei raggi X è paragonabile alla dimensione degli atomi, quindi non esiste materiale dal quale sarebbe possibile realizzare una lente per i raggi X. Inoltre, quando i raggi X incidono perpendicolarmente alla superficie, quasi non vengono riflessi. Nonostante ciò, nell'ottica a raggi X sono stati trovati metodi per costruire elementi ottici per raggi X. In particolare, si è scoperto che il diamante li riflette bene.

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I raggi X possono penetrare la materia e diverse sostanze li assorbono in modo diverso. L'assorbimento dei raggi X è la loro proprietà più importante nella fotografia a raggi X. L'intensità dei raggi X diminuisce esponenzialmente a seconda del percorso percorso nello strato assorbente (I = I0e-kd, dove d è lo spessore dello strato, il coefficiente k è proporzionale a Z³λ³, Z è il numero atomico dell'elemento, λ è la lunghezza d'onda).

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L'assorbimento avviene come risultato del fotoassorbimento (effetto fotoelettrico) e dello scattering Compton:

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I raggi X sono ionizzanti. Colpisce i tessuti degli organismi viventi e può causare malattie da radiazioni, ustioni da radiazioni e tumori maligni. Per questo motivo è necessario adottare misure protettive quando si lavora con i raggi X. Si ritiene che il danno sia direttamente proporzionale alla dose di radiazioni assorbita. La radiazione a raggi X è un fattore mutageno. Impatto biologico

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