tia X và ứng dụng của tia X
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1014.47 KB, 19 trang )
Bạn đang đọc: tia X và ứng dụng của tia X
ạn
b
c
á
c
cô và
y
ầ
h
t
g
n
ừ
m
ó
Chào m
h
n
a
ủ
nc
ậ
u
l
o
ả
ài th
b
i
ớ
v
Đến
Danh sách nhóm:
1. Phạm Thị Thu Thảo
2. Nguyễn Thị Thùy
3. Vũ Thị Quyên
TIA X VÀ ỨNG DỤNG CỦA TIA X
I. Sự phát hiện ra tia X
1.Lịch sử phát hiện
Tối ngày 8/11/1895, sau khi rời phòng thí nghiệm một quãng, sực nhớ quên chưa ngắt cầu dao điện cao thế dẫn vào ống tia
catod, Wilhelm Conrad Röntgen quay lại phòng và phát hiện ra một mảnh bari platinocyanide (BaPt(CN)4) vẫn phát sáng
mặc dù ống catod đã được bọc bằng bìa cứng và nằm ở tận đầu kia của căn phòng. Ông đã đưa ra giả thuyết rằng phải có
một loại bức xạ nào đó đang chiếu ngang qua phòng. Khi đó Röntgen đã không hiểu được hoàn toàn phát hiện của mình, vì
vậy ông đặt tên cho loại tia đó là tia X – một ẩn số chưa được giải đáp của tự nhiên.
Nhà vật lí người ĐứcWilhelm Conrad Röntgen
I. Sự phát hiện ra tia X
1.Lịch sử phát hiện
Để kiểm chứng giả thuyết mới của mình, Röntgen đã nhờ vợ mình làm mẫu cho bức ảnh chụp bằng tia X đầu tiên – hình
ảnh về xương bàn tay và chiếc nhẫn cưới của bà mà về sau được biết đến là bức röntgenogram đầu tiên. Ông đã phát hiện ra
rằng khi đặt trong bóng tối hoàn toàn, tia X sẽ đi xuyên qua các vật thể có mật độ vật chất khác nhau, từ đó dựng lại khá rõ
các cơ bắp và thớ thịt trên bàn tay của vợ ông.
Bực ảnh chụp bằng tia X đầu tiên
I. Sự phát hiện ra tia X
2. Nguồn gốc
Tia X được sinh ra khi chiếu một chùm đạn điện tử từ cực katot có năng lượng cao vào bia kim
loại và đi xuyên sâu vào lớp vỏ nguyên tử của chất làm anốt, tương tác với các lớp electron ở các
lớp trong cùng làm phát ra tia X.
Tia X cũng được phát ra từ các sao nùn trắng, tâm thiên hà, hố đen, hay các pulsar.
Ảnh chụp bằng tia X của thiên hà NG 1232 khi va chạm với thiên hà nhỏ hơn
Ảnh chụp bằng tia X của thiên hà
I. Sự phát hiện ra tia X
3. Cách tạo ta tia X
Để tạo ra tia X người ta dung 1 ống cu-lit-giơ: là 1 ống thủy tinh bên trong là chân không, gồm 1
dây nung FF’ bằng vonfam và 2 điện cực.
Nguyên tắc hoạt động: nung nóng dây FF’ bằng dòng điện. Đặt vào giữa K và A một hiệu điện thế
cỡ vài chục kv. Các electron bay ra từ dây nung FF’ sẽ chuyển động trong điện trường mạnh giữa
A và K đến đập và A và làm cho A phát ra tia X
I. Sự phát hiện ra tia X
4. Khái niệm và bản chất của tia X
Khái niệm
Tia X là những bức xạ không nhìn thấy được, có bước sóng nhỏ hơn bước sóng của tia tử ngoại (10 -12m ≤ λ ≤ m. λ = 10-12m gọi là tia Rơnghen
cứng; λ = 10-8m gọi là tia Rơnghen mềm), có bản chất là sóng điện từ.
Bản chất của tia X
Tia X là sóng điện từ có bước sóng nằm trong khoảng từ m đến m (bước sóng ngắn hơn bước sóng của tia tử ngoại)
Tia Rơnghen không bị lệch trong điện trường và từ trường => tia Rơnghen không phải là dòng các hạt mang điện.
I. Sự phát hiện ra tia X
5. Tính chất của tia X
Tia X có khả năng đâm xuyên lớn (dễ dàng đi xuyên qua các vật như gỗ, giấy, vải, các mô mềm, xuyên qua tấm nhôm dày vài cm bị chặn bởi tấm chì
dày vài mm … bước sóng càng ngắn thì khả năng đâm xuyên càng lớn ta nói nó càng cứng)
Làm đen kính ảnh => ứng dụng chụp X quang
Làm phát quang một số chất
Làm ion hóa không khí
Có tác dụng sinh lý: hủy diệt tế bào => sử dụng Tia X để điều trị ung thư nông
II. Phổ tia X
Trên đồ thị minh họa sự phụ thuộc của cường độ tia X vào bước sóng. Từ
các đường cong thực nghiệm cho thấy cường độ và bước sóng của tia X
phụ thuộc vào hiệu điện thế U đặt vào K và nối âm cực A. trên hình minh
họa 3 đường cong ứng với các hiệu điện thế 50kV, 35kV và 20kV.
II. Phổ tia X
1. Phổ liên tục
liên tục của bức xạ tia X xuất hiện là do hiện tượng bức xạ hãm của các electron trên bề mặt của đối âm cực. Trong quá
Phổ
trình bị hãm e đã chuyển toàn bộ động năng thành dạng năng lượng điện từ dưới dạng photon (h). Mặt khác, động năng e có
được là nhờ công của lực điện trường Toàn bộ điện năng chuyển thành năng lượng điện từ phát ra dưới dạng các photon với tần
số tương ứng
Để tiện đo đạc trong thực nghiệm, thay thế các trị số của c, h, e, biểu thị các bước sóng bằng và hiệu điện thế U bằng kV ta có
II. Phổ tia X
2. Phổ vạch
+ Electron tới có năng lượng đủ lớn làm bật một electron lớp trong và làm nguyên tử bia bị kích thích với một lỗ trống
+ Khi lỗ trống này được làm đầy bới e ngoài thì 1 photon tia x được phát ra
+ Các photon này có năng lực bằng hiệu hai mức năng lượng và đặc trung cho kim loại được làm bia
+ Thế tăng tốc chỉ làm thay đổi giới hạn bước sóng ngắn của phổ liên tục. Không làm thay đổi bước sóng vạch đặc trưng
+ Cường độ của vạch đặc trưng phụ thuộc vào thể tăng tốc và cường độ dòng của ống phát
II. Phổ tia X
3. Cơ chế tạo ra phổ tia X đặc trưng
Cơ chế tạo ra phổ tia X đặc trưng, ta có thể hình dung như sau: Trong số các
lớp điện tử đập vào đối âm cực bị hãm lại, có những e có năng lương lớn
xuyên sâu vào lòng nguyên tử, va chạm với e ở lớp trong cùng của nguyên tử.
Khi điện tử từ ngoài va chạm với điện tử ở lớp trong cùng của nguyên tử làm
cho nó bật ra khỏi nguyên tử.
II. Phổ tia X
3. Cơ chế tạo ra phổ tia X đặc trưng
Chỗ trống mà điện tử vừa bị rời khỏi nguyên tử ở lớp vỏ điện tử trong cùng các thiết bị điện tử từ lớp cao hơn
xuống chiếm chỗ. Quá trình chiếm chỗ diễn ra liên tiếp nhau. Kèm theo bức xạ photon h. Trường hợp lớp K bị
đánh bật đi 1 điện tử để lại 1 chỗ trống, lập tức từ các lớp bên ngoài L, M, N electron sẽ chuyển xuống chiếm chỗ
trống ở lớp K sẽ làm xuất hiện các vạch phổ Kα, Kβ, Kγ,…Tương tự như vậy nếu ở lớp L bị đánh bật đi 1 e để lại
1 chỗ trống, thì các lớp vỏ ngoài M, N, O,…điện tử chuyển xuống chiếm chỗ kèm theo phát xạ các vạch phổ L α,
Lβ, Lγ,…và tương tự như vậy khi điện tử của lớp ngoài chuyển xuống chỗ trống ở lớp M cho cách vạch phổ M α,
M β, M γ
III. Ứng dụng của tia X trong đời sống
1. Trong y học
Dùng để chiếu điện, chụp điện, chữa bệnh ung thư, chuẩn đoán bệnh bằng hình ảnh. Tia X đặc biệt hữu dụng trong việc xác định bệnh lí
về xương, ngoài ta tia X có thể giúp tìm ra các bệnh về phần mềm (khảo sát ngực)
III. Ứng dụng của tia X trong đời sống
1. Trong y học
Tia X còn được sử dụng trong kĩ thuật nội soi trực tiếp (nội soi). Hình ảnh giải phẫu mạch máu cũng như các can thiệp y tế qua hệ thống
động mạch đều dựa vào máy soi X quang để định vị các thương tổn tiềm tang và có thể chữa trị.
Tác hại của y học trong tia X: tia X rất độc hại, chúng ta có thể bị nhiễm xạ khi tiếp xúc với tia X gây ra tổn thương với nhiều cơ quan
trong cơ thể như: tủy xương (ngừng hoạt động), niêm mạch ruột (tiêu chảy, sụt cân), máu (nhiễm độc), da (ban đỏ, viêm da, sạm da),
sức đề kháng cơ thể bị giảm, vô sinh…
III. Ứng dụng của tia X trong đời sống
2. phục vụ an ninh trong cửa khẩu
Chiếu X quang để thu được hình ảnh các đồ vật bên trong hành lý hay trong
quần áo, trên thân người, được thực hiện tại các cửa khẩu có yêu cầu an ninh
cao như: cửa lên máy bay, cửa khẩu sang nước khác và một số nhà giam đặc
biệt.
Hệ thống an ninh thương tích hợp chiếu X quang với quét dò kim loại, để thu
được thông tin tin cậy hơn về đối tượng được quét.
III. Ứng dụng của tia X trong đời sống
3. Thiên văn học tia X
Nghiên cứu các vật thể vũ trụ ở các bước sóng tia X. nó xác định ra các đối tượng phát xạ có nhiệt độ cao trên, là các sao
hay vùng khí dày ( được goi là phát xạ vật đen tuyệt đối)
III. Ứng dụng của tia X trong đời sống
4. Trong công nghiệp
dùng để tim khuyết tật trong các vật đúc bằng kim loại và trong các tinh thể
ĐếnDanh sách nhóm : 1. Phạm Thị Thu Thảo2. Nguyễn Thị Thùy3. Vũ Thị QuyênTIA X VÀ ỨNG DỤNG CỦA TIA XI. Sự phát hiện ra tia X1. Lịch sử phát hiệnTối ngày 8/11/1895, sau khi rời phòng thí nghiệm một quãng, sực nhớ quên chưa ngắt cầu dao điện cao thế dẫn vào ống tiacatod, Wilhelm Conrad Röntgen quay lại phòng và phát hiện ra một mảnh bari platinocyanide ( BaPt ( CN ) 4 ) vẫn phát sángmặc dù ống catod đã được bọc bằng bìa cứng và nằm ở tận đầu kia của căn phòng. Ông đã đưa ra giả thuyết rằng phải cómột loại bức xạ nào đó đang chiếu ngang qua phòng. Khi đó Röntgen đã không hiểu được trọn vẹn phát hiện của mình, vìvậy ông đặt tên cho loại tia đó là tia X – một ẩn số chưa được giải đáp của tự nhiên. Nhà vật lí người ĐứcWilhelm Conrad RöntgenI. Sự phát hiện ra tia X1. Lịch sử phát hiệnĐể kiểm chứng giả thuyết mới của mình, Röntgen đã nhờ vợ mình làm mẫu cho bức ảnh chụp bằng tia X tiên phong – hìnhảnh về xương bàn tay và chiếc nhẫn cưới của bà mà về sau được biết đến là bức röntgenogram tiên phong. Ông đã phát hiện rarằng khi đặt trong bóng tối trọn vẹn, tia X sẽ đi xuyên qua các vật thể có tỷ lệ vật chất khác nhau, từ đó dựng lại khá rõcác cơ bắp và thớ thịt trên bàn tay của vợ ông. Bực ảnh chụp bằng tia X đầu tiênI. Sự phát hiện ra tia X2. Nguồn gốcTia X được sinh ra khi chiếu một chùm đạn điện tử từ cực katot có nguồn năng lượng cao vào bia kimloại và đi xuyên sâu vào lớp vỏ nguyên tử của chất làm anốt, tương tác với các lớp electron ở cáclớp trong cùng làm phát ra tia X.Tia X cũng được phát ra từ các sao nùn trắng, tâm thiên hà, hố đen, hay các pulsar. Ảnh chụp bằng tia X của thiên hà NG 1232 khi va chạm với thiên hà nhỏ hơnẢnh chụp bằng tia X của thiên hàI. Sự phát hiện ra tia X3. Cách tạo ta tia XĐể tạo ra tia X người ta dung 1 ống cu-lit-giơ : là 1 ống thủy tinh bên trong là chân không, gồm 1 dây nung FF ’ bằng vonfam và 2 điện cực. Nguyên tắc hoạt động giải trí : nung nóng dây FF ’ bằng dòng điện. Đặt vào giữa K và A một hiệu điện thếcỡ vài chục kv. Các electron bay ra từ dây nung FF ’ sẽ hoạt động trong điện trường mạnh giữaA và K đến đập và A và làm cho A phát ra tia XI. Sự phát hiện ra tia X4. Khái niệm và thực chất của tia XKhái niệmTia X là những bức xạ không nhìn thấy được, có bước sóng nhỏ hơn bước sóng của tia tử ngoại ( 10 – 12 m ≤ λ ≤ m. λ = 10-12 m gọi là tia Rơnghencứng ; λ = 10-8 m gọi là tia Rơnghen mềm ), có thực chất là sóng điện từ. Bản chất của tia XTia X là sóng điện từ có bước sóng nằm trong khoảng chừng từ m đến m ( bước sóng ngắn hơn bước sóng của tia tử ngoại ) Tia Rơnghen không bị lệch trong điện trường và từ trường => tia Rơnghen không phải là dòng các hạt mang điện. I. Sự phát hiện ra tia X5. Tính chất của tia XTia X có năng lực đâm xuyên lớn ( thuận tiện đi xuyên qua các vật như gỗ, giấy, vải, các mô mềm, xuyên qua tấm nhôm dày vài cm bị chặn bởi tấm chìdày vài mm … bước sóng càng ngắn thì năng lực đâm xuyên càng lớn ta nói nó càng cứng ) Làm đen kính ảnh => ứng dụng chụp X quangLàm phát quang 1 số ít chấtLàm ion hóa không khíCó công dụng sinh lý : tiêu diệt tế bào => sử dụng Tia X để điều trị ung thư nôngII. Phổ tia XTrên đồ thị minh họa sự phụ thuộc vào của cường độ tia X vào bước sóng. Từcác đường cong thực nghiệm cho thấy cường độ và bước sóng của tia Xphụ thuộc vào hiệu điện thế U đặt vào K và nối âm cực A. trên hình minhhọa 3 đường cong ứng với các hiệu điện thế 50 kV, 35 kV và 20 kV. II. Phổ tia X1. Phổ liên tụcliên tục của bức xạ tia X Open là do hiện tượng kỳ lạ bức xạ hãm của các electron trên mặt phẳng của đối âm cực. Trong quá Phổtrình bị hãm e đã chuyển hàng loạt động năng thành dạng nguồn năng lượng điện từ dưới dạng photon ( h ). Mặt khác, động năng e cóđược là nhờ công của lực điện trường Toàn bộ điện năng chuyển thành nguồn năng lượng điện từ phát ra dưới dạng các photon với tầnsố tương ứngĐể tiện đo đạc trong thực nghiệm, thay thế sửa chữa các trị số của c, h, e, biểu lộ các bước sóng bằng và hiệu điện thế U bằng kV ta cóII. Phổ tia X2. Phổ vạch + Electron tới có nguồn năng lượng đủ lớn làm bật một electron lớp trong và làm nguyên tử bia bị kích thích với một lỗ trống + Khi lỗ trống này được làm đầy bới e ngoài thì 1 photon tia x được phát ra + Các photon này có năng lượng bằng hiệu hai mức nguồn năng lượng và đặc trung cho sắt kẽm kim loại được làm bia + Thế tăng cường chỉ làm biến hóa số lượng giới hạn bước sóng ngắn của phổ liên tục. Không làm đổi khác bước sóng vạch đặc trưng + Cường độ của vạch đặc trưng nhờ vào vào thể tăng cường và cường độ dòng của ống phátII. Phổ tia X3. Cơ chế tạo ra phổ tia X đặc trưngCơ sản xuất ra phổ tia X đặc trưng, ta hoàn toàn có thể tưởng tượng như sau : Trong số cáclớp điện tử đập vào đối âm cực bị hãm lại, có những e có năng lương lớnxuyên sâu vào lòng nguyên tử, va chạm với e ở lớp trong cùng của nguyên tử. Khi điện tử từ ngoài va chạm với điện tử ở lớp trong cùng của nguyên tử làmcho nó bật ra khỏi nguyên tử. II. Phổ tia X3. Cơ chế tạo ra phổ tia X đặc trưngChỗ trống mà điện tử vừa bị rời khỏi nguyên tử ở lớp vỏ điện tử trong cùng các thiết bị điện tử từ lớp cao hơnxuống chiếm chỗ. Quá trình chiếm chỗ diễn ra liên tục nhau. Kèm theo bức xạ photon h. Trường hợp lớp K bịđánh bật đi 1 điện tử để lại 1 chỗ trống, lập tức từ các lớp bên ngoài L, M, N electron sẽ chuyển xuống chiếm chỗtrống ở lớp K sẽ làm Open các vạch phổ Kα, Kβ, Kγ, … Tương tự như vậy nếu ở lớp L bị đánh bật đi 1 e để lại1 chỗ trống, thì các lớp vỏ ngoài M, N, O, … điện tử chuyển xuống chiếm chỗ kèm theo phát xạ các vạch phổ L α, Lβ, Lγ, … và tương tự như như vậy khi điện tử của lớp ngoài chuyển xuống chỗ trống ở lớp M cho cách vạch phổ M α, M β, M γIII. Ứng dụng của tia X trong đời sống1. Trong y họcDùng để chiếu điện, chụp điện, chữa bệnh ung thư, chuẩn đoán bệnh bằng hình ảnh. Tia X đặc biệt quan trọng hữu dụng trong việc xác lập bệnh lívề xương, ngoài ta tia X hoàn toàn có thể giúp tìm ra các bệnh về ứng dụng ( khảo sát ngực ) III. Ứng dụng của tia X trong đời sống1. Trong y họcTia X còn được sử dụng trong kĩ thuật nội soi trực tiếp ( nội soi ). Hình ảnh giải phẫu mạch máu cũng như các can thiệp y tế qua hệ thốngđộng mạch đều dựa vào máy soi X quang để xác định các thương tổn tiềm tang và hoàn toàn có thể chữa trị. Tác hại của y học trong tia X : tia X rất ô nhiễm, tất cả chúng ta hoàn toàn có thể bị nhiễm xạ khi tiếp xúc với tia X gây ra tổn thương với nhiều cơ quantrong khung hình như : tủy xương ( ngừng hoạt động giải trí ), niêm mạch ruột ( tiêu chảy, sụt cân ), máu ( nhiễm độc ), da ( ban đỏ, viêm da, sạm da ), sức đề kháng khung hình bị giảm, vô sinh … III. Ứng dụng của tia X trong đời sống2. Giao hàng bảo mật an ninh trong cửa khẩuChiếu X quang để thu được hình ảnh các vật phẩm bên trong tư trang hay trongquần áo, trên thân người, được thực thi tại các cửa khẩu có yêu cầu an ninhcao như : cửa lên máy bay, cửa khẩu sang nước khác và 1 số ít nhà giam đặcbiệt. Hệ thống bảo mật an ninh thương tích hợp chiếu X quang với quét dò sắt kẽm kim loại, để thuđược thông tin an toàn và đáng tin cậy hơn về đối tượng người tiêu dùng được quét. III. Ứng dụng của tia X trong đời sống3. Thiên văn học tia XNghiên cứu các vật thể ngoài hành tinh ở các bước sóng tia X. nó xác lập ra các đối tượng người dùng phát xạ có nhiệt độ cao trên, là các saohay vùng khí dày ( được goi là phát xạ vật đen tuyệt đối ) III. Ứng dụng của tia X trong đời sống4. Trong công nghiệpdùng để tim khuyết tật trong các vật đúc bằng sắt kẽm kim loại và trong các tinh thể
