Меню

Найдите поток рентгеновского излучения при напряжении 10 кв

Вопросы теории ( исходный уровень)

Природа тормозного и характеристического рентгеновского излучения, их характеристики и свойства. Виды взаимодействия рентгеновского излучения с веществом. Основы рентгеновской компьютерной томографии.

Устройство рентгеновской лампы, спектр тормозного излучения и его регулировка. Характеристическое излучение, Закон Мозли. Закон ослабления рентгеновского излучения веществом, слой половинного ослабления. Линейный и массовый показатели ослабления, их зависимость от жёсткости излучения и свойств вещества. Использование рентгеновского излучения в диагностике и лучевой терапии. Методы защиты от рентгеновского излучения. (лекция №17)

Содержание занятия:.

1.Ответить на вопросы .

Задачи по теме для ответов у доски и самостоятельного решения .

Почему тормозное рентгеновское излучение имеет сплошной спектр?

Почему спектр тормозного рентгеновского излучения имеет резкую границу со стороны корот­ких длин волн?

Почему увеличение напряжения, приклады­ваемого к рентгеновской трубке, приводит к умень­шению граничной длины волны спектра тормозного рентгеновского излучения?

В сплошном спектре тормозною рентгенов­ского излучения характеристические линии К-серии для вольфрама появляются только при напряжении на аноде примерно равном 70 кВ Чем это обуслов­лено?

Определить скорость электронов, падающих на антикатод рентгеновской трубки, если минимальная длина волны в сплошном спектре рентгеновских лучей 0,01 нм.

Энергия фотонов, соответствующих гранич­ной длине волны спектра тормозного рентгеновского излучения, 0,25 МэВ. Определить напряжение, при­ложенное к аноду трубки, и длину волны, на кото­рую приходится максимум интенсивности в рентге­новском спектре.

Какое излучение будет более жестким: рент­геновское, возникающее при напряжении 150 кВ, или у-излучение туллия (.Еу = 0,074 МэВ)?

Определить минимальную длину волны в спектре излучения, возникающего в результате торможения на мишени электронов, ускоренных в ка­мере бетатрона до энергии 60 МэВ..

Электроны в катодном луче телевизионной трубки, достигнув экрана, внезапно останавливают­ся. Возникает ли при этом опасность поражения рентгеновскими лучами при просмотре телевизион­ных передач? Напряжение, подаваемое на трубку, считать равным 16 кВ.

Мощность тормозного рентгеновского излу­чения можно приближенно рассчитать по формуле: Р≈ IU2Z,10-6 где I— ток в миллиамперах; U — на­пряжение в киловольтах; Z — атомный номер веще­ства анода. Определить коэффициент полезного дей­ствия рентгеновской трубки при напряжении 100кВ, если ее анод изготовлен из вольфрама.

Найдите границу тормозного рентгеновского излучения (час­тоту и длину волны) для напряжений U1 = 2 кВ и U2= 20 кВ. Во сколько раз энергия фотонов этих излучений больше энергии фотона, соответствующего λ = 760нм (красный цвет)?

В каком случае произойдет большее увеличение потока рент­геновского излучения: при увеличении вдвое силы тока, но сохранении напряжения или, наоборот, при увеличении вдвое напряжения, но сохранении силы тока? Как можно увеличить силу тока, не изменяя напряжения в рентгенов­ской трубке? Проанализируйте процессы, которые происхо­дят при изменении силы тока, при изменении напряжения.

Найдите поток рентгеновского излучения при U=10кВ, I = 1 мА. Анод изготовлен из вольфрама. Скольким фотонам в секунду соответствует этот поток, если допустить, что излучается электромагнитная волна, длина которой равна 3/2 oт длины волны, соответствующей границе спектра тор­мозного рентгеновского излучения.

Считая, ч то поглощение рентгеновского излучения не зави­сит от того, в каком соединении атом представлен в вещест­ве, определите, во сколко раз массовый коэффициент ос­лабления кости (Ca(РO4 )2) больше массового коэффициента ослабления воды.

Для рентгенодиагностики мягких тканей применяют контрастные вещества. Например, желудок и кишечник заполня­ют кашеобразной массой сульфата бария BaSO4. Сравните массовые коэффициенты ослабления сульфата бария и мягких тканей (воды).

Почему при глубинных облучениях орга­низма на пути рентгеновских лучей ставят фильтры?

Одинаково ли будет ослаблено по всему диапазону длин волн неоднородное (немонохрома­тическое) рентгеновское излучение, прошедшее че­рез металлическую пластинку?

Вычислить толщину слоя половинного ослабления параллельного пучка γ-лучей Для воды, если линейный коэффициент ослабления равен 0,047 см-1.

Бетонная плита толщиной 20 см уменьша­ет интенсивность узкого пучка γ-лучей кобальта (27Со60) в 16,5 раза. Определить линейный коэффи­циент ослабления и толщину слоя половинного ослабления для бетона.

Передняя стенка сейфа типа ССП, предна­значенного для хранения γ-активных веществ, име­ет толщину защитной свинцовой плиты 50 мм. Опре­делить, во сколько раз ослабляется γ –излучение с энергией фотонов 1,8 Мэв после прохождения этой свинцовой плиты.

На пути γ-лучей ставятся поочередно два свинцовых фильтра толщиной 3 и 5 см, интенсивнос­ти γ-лучей после фильтров соответственно относятся как 13:3,6. Определить коэффициент поглощения свинца и энергию γ-излучения.

Определить, сколько необходимо взять сло­ев половинного ослабления, чтобы интенсивность рентгеновского излучения уменьшилась в 100 раз.

Для защиты от γ-лучей с энергией фото­нов 2,4 Мэв использовался свинцовый экран толщи­ной 5 см. Какова должна быть толщина алюминие­вого экрана, обеспечивающего ту же эффективность защиты?

Источник

билеты по второму семестру. Московский государственный медикостоматологический университет

Скачать 1.78 Mb.

РЕНТГЕНОВСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

1.На рисунке дана зависимость спектрального потока рентгеновского излучения от длины


волны при различных напряжениях на аноде и постоянном токе

Какому напряжению соответствует первая кривая? Отв. 12 кВ
2.На рисунке дана зависимость спектрального потока рентгеновского излучения от длины


волны при различных напряжениях на аноде и постоянном токе

Какому напряжению соответствует вторая кривая? Отв. 8 кВ

3. На рисунке дана зависимость спектрального потока рентгеновского излучения от длины

Читайте также:  Вольтметры для измерения импульсного напряжения


волны при различных напряжениях на аноде и постоянном токе

Какому напряжению соответствует третья кривая? Отв.6 кВ

4. На рисунке дана зависимость спектрального потока рентгеновского излучения от длины

волны при постоянном токе. Аноды рентгеновских


трубок сделаны из различных материалов: хрома, вольфрама, молибдена

Для представленной на рисунке кривой 1 найти полный поток излучения, при

условии, что ток в рентгеновской трубке равен 4 мА. Отв. 42,6 мВт
5. На рисунке дана зависимость спектрального потока рентгеновского излучения от длины

волны при различных напряжениях на аноде и постоянном токе. Аноды рентгеновских


трубок сделаны из различных материалов: хрома, вольфрама, молибдена

Для представленной на рисунке кривой 2 найти полный поток излучения, при

условии, что ток в рентгеновской трубке равен 3 мА. Отв. 18 мВт

6. На рисунке дана зависимость спектрального потока рентгеновского излучения от длины

волны при различных напряжениях на аноде и постоянном токе. Аноды рентгеновских


трубок сделаны из различных материалов: хрома, вольфрама, молибдена

Для представленной на рисунке кривой 3 найти полный поток излучения, при

условии, что ток в рентгеновской трубке равен 2 мА. Отв. 6,9 мВт
7. На рисунке дана зависимость спектрального потока рентгеновского излучения от длины

волны при различных напряжениях на аноде и постоянном токе. Аноды рентгеновских


трубок сделаны из различных материалов: хрома, вольфрама, молибдена

первой кривой. Отв. 0,088 %

8. На рисунке дана зависимость спектрального потока рентгеновского излучения от длины

волны при различных напряжениях на аноде и постоянном токе. Аноды рентгеновских


трубок сделаны из различных материалов: хрома, вольфрама, молибдена

Найти коэффициент полезного действия рентгеновской трубки, соответствующий второй кривой. Отв. 0,05 %

9. На рисунке дана зависимость спектрального потока рентгеновского излучения от длины

волны при различных напряжениях на аноде и постоянном токе. Аноды рентгеновских


трубок сделаны из различных материалов: хрома, вольфрама, молибдена

Найти коэффициент полезного действия рентгеновской трубки, соответствующий третьей кривой. Отв. 0,029 %

1
0. На рисунке дана зависимость спектрального потока рентгеновского излучения от длины волны при различных напряжениях на аноде при постоянном токе

Анод трубки сделан из вольфрама. Найти коэффициент полезного действия рентгеновской трубки при напряжении на аноде, которое соответствует 3 кривой. Отв. 0,044 %

11.На рисунке дана зависимость спектрального потока рентгеновского излучения от длины
волны при различных напряжениях на аноде при постоянном токе.

Анод трубки сделан из вольфрама. Найти коэффициент полезного действия рентгеновской трубки при напряжении на аноде, которое соответствует 2 кривой. Отв. 0,06 %

1
2. На рисунке дана зависимость спектрального потока рентгеновского излучения от длины волны при различных напряжениях на аноде при постоянном токе.

Анод трубки сделан из вольфрама. Найти коэффициент полезного действия рентгеновской трубки при напряжении на аноде, которое соответствует 1 кривой. Отв. 0,09 %

1
3. На рисунке дана зависимость спектрального потока рентгеновского излучения от длины волны при различных напряжениях на аноде при постоянном токе.

Анод трубки сделан из молибдена. Найти коэффициент полезного действия рентгеновской трубки при напряжении на аноде, которое соответствует 1 кривой. Отв. 0,05 %
14.На рисунке дана зависимость спектрального потока рентгеновского излучения от длины волны при различных напряжениях на аноде при постоянном токе.

А
нод трубки сделан из молибдена. Найти коэффициент полезного действия рентгеновской трубки при напряжении на аноде, которое соответствует 2 кривой. Отв. 0,034 %

15. На рисунке дана зависимость спектрального потока рентгеновского излучения от длины волны при различных напряжениях на аноде при постоянном токе.

А
нод трубки сделан из молибдена. Найти коэффициент полезного действия рентгеновской трубки при напряжении на аноде, которое соответствует 3 кривой. Отв. 0,025 %

16. На рисунке дана зависимость спектрального потока рентгеновского излучения от длины


волны при различных напряжениях на аноде при постоянном токе.

Анод трубки сделан из хрома. Найти коэффициент полезного действия рентгеновской трубки при напряжении на аноде, которое соответствует 1 кривой. Отв. 0,029 %

17. На рисунке дана зависимость спектрального потока рентгеновского излучения от длины


волны при различных напряжениях на аноде при постоянном токе.

Анод трубки сделан из хрома. Найти коэффициент полезного действия рентгеновской

трубки при напряжении на аноде, которое соответствует 2 кривой. Отв. 0,02 %

18. Определите на сколько процентов надо изменить напряжение, приложенное к

рентгеновской трубке, чтобы коротковолновая граница сплошного рентгеновского

спектра увеличилась в 3 раза. Отв. _ 66,7 %

19. При рентгеноскопии желудка и кишечника больному дают кашеобразную массу

Во сколько раз при этом увеличивается контраст теневого изображения кишечника

и желудка. Отв. 354

20. Во сколько раз контраст теневого изображения костной ткани на рентгеновском

снимке больше контраста изображения мягкой ткани. Отв. 68

РАДИОАКТИВНОСТЬ И ДОЗИМЕТРИЯ

  1. Определите возраст найденных при раскопках фрагментов дерева, используя

радиоуглеродный метод. Известно, что число ядер радиоактивного изотопа (углерод — 14) в этих фрагментах составляет 0,7 от содержания этого изотопа в только что срубленных деревьях. Период полураспада ядер углерода С 14 составляет 5570 лет.

2. При определении периода полураспада радиоактивного вещества применен

Читайте также:  Регулятор напряжения генератора дефекты

счетчик импульсов. В течение первой минуты было зарегистрировано 250

импульсов, а спустя 5 час после начала первого измерения — 90 импульса в минуту.

Определите период полураспада радиоактивного вещества в минутах. Отв. 203,5 мин

3. Изотоп стронция испускает бета частицы и имеет период полураспада 28 лет. Определите время распада 30 % первоначального количества стронция. Отв. 14,4 лет

4. Активность радиоактивного элемента уменьшилась в четыре раза за 4 суток. Определите период полураспада (в сутках). Отв. 2 года

5. Средняя поглощенная доза излучения, получаемая врачом рентгенологом, равна 7 мкГр за 1 час. Определите, какую часть от предельно допустимой дозы получит врач, если он должен проработать 246 дней в году, а рабочий день длится 6 часов. Предельно допустимая доза облучения равна 50 мГр в год. Отв. 0,21

6. Период полураспада радиоактивного радона равен 3,8 суток. Определите отношение

первоначальной активности изотопа к активности через 6 суток. Отв. 2,99

7. За 10 суток активность препарата радона уменьшилась в 9 раз. Определите период полураспада изотопа в сутках. Отв. 3,15

8. Определите долю радиоактивных ядер некоторого элемента, не распавшихся за время, равное 0,2 периода полураспада. Отв. 0,87

9. Среди радиоактивных загрязнений, вызванных аварией на Чернобыльской АЭС, наиболее опасными являются долгоживущие продукты деления такие как цезий-137. Определите промежуток времени (в годах) до момента, когда активность загрязнения по этому изотопу уменьшится в 100 раз, если период полураспада 30 лет. Отв. 199 лет

10. Определите мощность поглощенной дозы, которую получит больной массой 70 кг при облучении его тела кобальтовым источником. Активность источника 6*10 12 Бк, на больного попадает 25 % гамма-излучения. Изотоп Со-60 испускает гамма- кванты с энергиями 2,1*10 — 13 Дж и 1,9 *10 — 13 Дж (те и другие в равных количествах). Примерно 50% излучения взаимодействует с тканями тела и выделяет в них всю энергию. Остальное излучение не вызывает биологического эффекта. Отв. 2,1 мГр/с

Определить постоянную распада первого элемента. Отв. 0,046 1/с

12. На рисунке представлены кривые радиоактивного распада трех элементов

Определить постоянную распада второго элемента. Отв. 0,023 1/с
13. На рисунке представлены кривые радиоактивного распада трех элементов

Определить постоянную распада третьего элемента. Отв. 0,014 1/с

14. На рисунке представлены кривые радиоактивного распада трех элементов

Определить число распавшихся радиоактивных ядер у третьего элемента через время, равное двум периодом полураспада этого элемента. Отв. 0,75 * 10 6

15. На рисунке представлены кривые радиоактивного распада трех элементов

Определить число распавшихся радиоактивных ядер у второго элемента через время, равное половине периода полураспада этого элемента. Отв. 0,3 * 10 6

16. На рисунке представлены кривые радиоактивного распада трех элементов

Определить число распавшихся радиоактивных ядер у первого элемента через время, равное четырем периодам полураспада этого элемента. Отв. Отв. 0,95 * 10 6

17. На рисунке представлены кривые радиоактивного распада трех элементов

Найти активность первого препарата через 25 с. Отв. 1,38 * 10 4 Бк

18. На рисунке представлены кривые радиоактивного распада трех элементов

Найти активность второго препарата через 60 с. Отв. 5,75 * 10 3 Бк

19. На рисунке представлены кривые радиоактивного распада трех элементов

Найти активность второго препарата через 80 с. Отв. 3,45 * 10 3 Бк

21. На рисунке представлены кривые радиоактивного распада трех элементов

Найти активность третьего препарата через 45 с. Отв. 7,45 * 10 3 Бк

ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ ПОСТОЯННЫЕ

Скорость света в вакууме с = 2,9 *10 8 м/с

Гравитационная постоянная G = 6,67*10 — 11 м 3 /(кг*с 2 )

Число Авогадро NА = 6,02 *10 23 моль — 1

Постоянная Больцмана k = 1,38 *10 — 23 Дж/К

Элементарный заряд e = 1,6 *10 — 19 Кл

Диэлектрическая постоянная  = 8,85*10 — 12 Ф/м

Магнитная постоянная  = 1,26 *10 — 6 Гн/м

Постоянная Планка h = 6.63*10 — 34 Дж *с

Масса электрона m = 9,1*10 — 31 кг

Число Фарадея F = 9,6 *10 4 Кл/моль

Универсальная газовая постоянная R = 8,31 Дж/(моль *К)

Постоянная Вина b = 2,9*10 — 3 м *К

Постоянная Стефана-Больцмана  = 5,67 *10 — 8 Вт/(м 2 *К 4 )

Источник



Рентгеновского излучения в медицине

В медицине рентгеновское излучение применяется в диагностических и терапевтических целях.

Рентгенодиагностика — методы получения изображений внутренних органов с использованием рентгеновских лучей.

Физической основой этих методов является закон ослабления рентгеновского излучения в веществе (32.10). Однородный по сечению поток рентгеновского излучения после прохождения неоднородной ткани станет неоднородным. Эта неоднородность может быть зафиксирована на фотопленке, флуоресцирующем экране или с помощью матричного фотоприемника. Например, массовые коэффициенты ослабления костной ткани — Са3(РО4)2 — и мягких тканей — в основном Н2О — различаются в 68 раз (μmкостиmводы = 68). Плотность кости также выше плотности мягких тканей. Поэтому на рентгеновском снимке получается светлое изображение кости на более темном фоне мягких тканей.

Если исследуемый орган и окружающие его ткани имеют близкие коэффициенты ослабления, то применяют специальные контрастные вещества. Так, например, при рентгеноскопии желудка обследуемый принимает кашеобразную массу сульфата бария (ВаSО4), у которого массовый коэффициент ослабления в 354 раза больше, чем у мягких тканей.

Читайте также:  Схема регулятора напряжения для сварочного

Для диагностики используют рентгеновское излучение с энергией фотонов 60-120 кэВ. В медицинской практике используют следующие методы рентгенодиагностики.

1. Рентгеноскопия. Изображение формируется на флуоресцирующем экране. Яркость изображения невелика, и его можно рассматривать только в затемненном помещении. Врач должен быть защищен от облучения.

Достоинством рентгеноскопии является то, что она проводится в реальном режиме времени. Недостаток — большая лучевая нагрузка на больного и врача (по сравнению с другими методами).

Современный вариант рентгеноскопии — рентгенотелевидение — использует усилители рентгеновского изображения. Усилитель воспринимает слабое свечение рентгеновского экрана, усиливает его и передает на экран телевизора. В результате резко уменьшилась лучевая нагрузка на врача, повысилась яркость изображения и появилась возможность видеозаписи результатов обследования.

2. Рентгенография. Изображение формируется на специальной пленке, чувствительной к рентгеновскому излучению. Снимки производятся в двух взаимно перпендикулярных проекциях (прямая и боковая). Изображение становится видимым после фотообработки. Готовый высушенный снимок рассматривают в проходящем свете.

При этом удовлетворительно видны детали, контрастности которых отличаются на 1-2 %.

В некоторых случаях перед обследованием пациенту вводится специальное контрастное вещество. Например, йодсодержащий раствор (внутривенно) при исследовании почек и мочевыводящих путей.

Достоинствами рентгенографии являются высокое разрешение, малое время облучения и практически полная безопасность для врача. К недостаткам относится статичность изображения (объект нельзя проследить в динамике).

3. Флюорография. При этом обследовании изображение, полученное на экране, фотографируется на чувствительную малоформатную пленку. Флюорография широко используется при массовом обследовании населения. Если на флюорограмме находят патологические изменения, то пациенту назначают более детальное обследование.

4. Электрорентгенография. Этот вид обследования отличается от обычной рентгенографии способом фиксации изображения. Вместо пленки используют селеновую пластину, которая электризуется под действием рентгеновских лучей. В результате возникает скрытое изображение из электрических зарядов, которое можно сделать видимым и перенести на бумагу.

5. Ангиография. Этот метод применяется при обследовании кровеносных сосудов. Через катетер в вену вводится контрастное вещество, после чего мощный рентгеновский аппарат выполняет серию снимков, следующих друг за другом через доли секунды. На рисунке 32.6 показанаангиограмма в районе сонной артерии.

6. Рентгеновская компьютерная томография. Этот вид рентгеновского обследования позволяет получить изображение плоского сечения тела толщиной несколько мм. При этом заданное сечение многократно просвечивается под разными углами с фиксацией каждого отдельного изображения в памяти компьютера. Затем

Рис. 32.6.Ангиограмма, на которой видно сужение в канале сонной артерии

Рис. 32.7. Сканирующая схема томографии (а); томограмма головы в сечении на уровне глаз (б).

осуществляется компьютерная реконструкция, результатом которой является изображение сканируемого слоя (рис. 32.7).

Компьютерная томография позволяет различать элементы с перепадом плотности между ними до 1 %. Обычная рентгенография позволяет уловить минимальную разницу по плотности между соседними участками в 10-20 %.

Рентгенотерапия — использование рентгеновского излучения для уничтожения злокачественных образований.

Биологическое действие излучения заключается в нарушении жизнедеятельности особенно быстро размножающихся клеток. Очень жесткое рентгеновское излучение (с энергией фотонов примерно 10 МэВ) используется для разрушения раковых клеток, находящихся глубоко внутри тела. Для уменьшения повреждений здоровых окружающих тканей пучок вращается вокруг пациента таким образом, чтобы под его воздействием все время оставалась только поврежденная область.

Основные понятия и формулы

Продолжение таблицы

Окончание таблицы

32.7. Задачи

1. Почему в медицинских рентгеновских трубках пучок электронов ударяет в одну точку антикатода, а не падает на него широким пучком?

Ответ: чтобы получить точечный источник рентгеновских лучей, дающий на экране резкие очертания просвечиваемых предметов.

2. Найти границу тормозного рентгеновского излучения (частоту и длину волны) для напряжений U1 = 2 кВ и U2 = 20 кВ.

4.Для защиты от рентгеновского излучения используются свинцовые экраны. Линейный показатель поглощения рентгеновского излучения в свинце равен 52 см -1 . Какова должна быть толщина экранирующего слоя свинца, чтобы он уменьшил интенсивность рентгеновского излучения в 30 раз?

5.Найти поток излучения рентгеновской трубки при U = 50 кВ, I = 1мА. Анод изготовлен из вольфрама (Z = 74). Найти КПД трубки.

6.Для рентгенодиагностики мягких тканей применяют контрастные вещества. Например, желудок и кишечник заполняют массой сульфата бария (ВаSО4). Сравнить массовые коэффициенты ослабления сульфата бария и мягких тканей (воды).

7. Что даст более густую тень на экране рентгеновской установки: алюминий (Z = 13, ρ = 2,7 г/см 3 ) или такой же слой меди (Z = 29, ρ = 8,9 г/см 3 )?

8.Во сколько раз толщина слоя алюминия больше толщины слоя меди, если слои ослабляют рентгеновское излучение одинаково?

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Источник