X-ray radiation. Misteryosong sinag na nagbago sa mundo

Talaan ng mga Nilalaman:

X-ray radiation. Misteryosong sinag na nagbago sa mundo
X-ray radiation. Misteryosong sinag na nagbago sa mundo
Anonim

Noong ika-19 na siglo, ang radiation na hindi nakikita ng mata ng tao, na may kakayahang dumaan sa laman at iba pang mga materyales, ay tila isang bagay na ganap na kamangha-mangha. Ngayon, ang mga X-ray ay malawakang ginagamit upang lumikha ng mga imaheng medikal, magsagawa ng radiation therapy, pag-aralan ang mga gawa ng sining at lutasin ang mga problema sa enerhiya na nukleyar. Kung paano natuklasan ang X-ray radiation at kung paano ito nakakatulong sa mga tao - nalaman natin kasama ang pisisista na si Alexander Nikolaevich Dolgov.

Ang pagtuklas ng Roentgen

Mula sa pagtatapos ng ika-19 na siglo, ang agham ay nagsimulang gampanan ang isang panimulang pangunahing papel sa paghubog ng larawan ng mundo. Isang siglo na ang nakakalipas, ang mga gawain ng mga siyentista ay isang amateur at pribadong kalikasan. Gayunpaman, sa pagtatapos ng ika-18 siglo, bilang isang resulta ng rebolusyong pang-agham at teknolohikal, ang agham ay naging isang sistematikong aktibidad kung saan ang bawat pagtuklas ay naging posible salamat sa kontribusyon ng maraming mga dalubhasa. Ang mga instituto ng pananaliksik, pana-panahong pang-agham na journal ay nagsimulang lumitaw, ang kumpetisyon at pakikibaka ay lumitaw para sa pagkilala sa copyright para sa mga nakamit na pang-agham at mga teknikal na pagbabago. Ang lahat ng mga prosesong ito ay naganap sa Emperyo ng Aleman, kung saan sa pagtatapos ng ika-19 na siglo, hinimok ng Kaiser ang mga nakamit na pang-agham na nagpataas ng prestihiyo ng bansa sa entablado ng mundo.

Ang isa sa mga siyentipiko na nagtatrabaho nang may sigasig sa panahong ito ay ang propesor ng pisika, rektor ng Unibersidad ng Würzburg Wilhelm Konrad Roentgen. Noong Nobyembre 8, 1895, nanatili siyang huli sa laboratoryo, tulad ng madalas na nangyari, at nagpasyang magsagawa ng isang pang-eksperimentong pag-aaral ng paglabas ng kuryente sa mga tubo ng baso ng baso. Pinadilim niya ang silid at binalot ang isa sa mga tubo ng opaque na itim na papel upang mas madaling obserbahan ang mga phenomena ng salamin sa mata na kasama ng paglabas. Nagulat siya, nakita ni Roentgen ang isang fluorescence band sa isang kalapit na screen na natatakpan ng barium cyanoplatinite crystals. Malamang na maiisip ng isang siyentista na malapit na siya sa isa sa pinakamahalagang tuklas na pang-agham sa kanyang panahon. Sa susunod na taon, mahigit isang libong publikasyon ang isusulat tungkol sa X-ray, agad na isasagawa ng mga doktor ang imbensyon, salamat dito, matutuklasan ang radioactivity sa hinaharap at lilitaw ang mga bagong direksyon ng agham.

Image
Image

Crookes tube - isang aparato kung saan sa kauna-unahang pagkakataon ay hindi namamalayang ginawa

Crookes tube - isang aparato na may tulong kung saan ang X-ray ay walang malay na ginawa sa kauna-unahang pagkakataon // wikipedia.org

Ang Roentgen ay nakatuon sa susunod na ilang linggo sa pag-iimbestiga ng likas na katangian ng hindi maunawaan na glow at natagpuan na ang fluorescence ay lumitaw tuwing inilapat niya ang kasalukuyang tubo. Ang tubo ay pinagmulan ng radiation, at hindi sa ibang bahagi ng de-koryenteng circuit. Hindi alam kung ano ang kanyang kinakaharap, nagpasya si Roentgen na italaga ang hindi pangkaraniwang bagay na ito bilang X-ray, o X-ray. Natuklasan pa ng Roentgen na ang radiation na ito ay maaaring tumagos ng halos lahat ng mga bagay sa iba't ibang lalim, depende sa kapal ng bagay at ng density ng sangkap. Samakatuwid, ang isang maliit na lead disk sa pagitan ng tubo ng paglabas at ang screen ay naging walang kabuluhan sa mga X-ray, at ang mga buto ng kamay ay nagtapon ng isang mas madidilim na anino sa screen, na napapaligiran ng isang mas magaan na anino mula sa malambot na mga tisyu. Di-nagtagal, nalaman ng syentista na ang X-ray ay sanhi hindi lamang ng glow ng screen na natatakpan ng barium cyanoplatinite, kundi pati na rin ng pagdidilim ng mga plate ng potograpiya (pagkatapos ng pag-unlad) sa mga lugar na kung saan nahulog ang mga X-ray sa emulsyon ng potograpiya.

Sa kurso ng kanyang mga eksperimento, kumbinsido si Roentgen na natuklasan niya ang radiation na hindi alam ng agham. Noong Disyembre 28, 1895, iniulat niya ang mga resulta sa pagsasaliksik sa artikulong "Sa isang bagong uri ng radiation" sa journal na "Annals of Physics and Chemistry". Sa parehong oras, ipinadala niya sa mga siyentista ang mga larawan ng kamay ng kanyang asawa na si Anna Bertha Ludwig, na kalaunan ay sumikat. Salamat sa dating kaibigan ni Roentgen, ang pisiko ng Austrian na si Franz Exner, ang mga naninirahan sa Vienna ang unang nakakita ng mga larawang ito noong Enero 5, 1896 sa mga pahina ng pahayagan na Die Presse. Kinabukasan mismo, ang impormasyon tungkol sa pagbubukas ay naipadala sa pahayagan sa London Chronicle. Kaya't ang pagtuklas ng Roentgen ay unti-unting nagsimulang pumasok sa pang-araw-araw na buhay ng mga tao. Ang praktikal na aplikasyon ay natagpuan halos kaagad: noong Enero 20, 1896, sa New Hampshire, tinulungan ng mga doktor ang isang lalaki na may putol na braso gamit ang isang bagong pamamaraang diagnostic - isang X-ray.

Image
Image

X-ray ng kamay ni Anna Berta Ludwig // wikipedia.org

Maagang paggamit ng X-ray

Sa paglipas ng ilang taon, ang mga imahe ng X-ray ay nagsimula nang aktibong magamit para sa mas tumpak na operasyon. 14 na araw na matapos ang kanilang pagbubukas, kinuha ni Friedrich Otto Valkhoff ang unang dental X-ray. At pagkatapos, kasama si Fritz Giesel, itinatag nila ang unang laboratoryo ng X-ray ng ngipin sa buong mundo.

Pagsapit ng 1900, 5 taon matapos itong matuklasan, ang paggamit ng X-ray sa diagnosis ay itinuturing na isang mahalagang bahagi ng kasanayan sa medikal.

Ang mga istatistika na nakolekta ng pinakalumang ospital sa Pennsylvania ay maaaring maituring na nagpapahiwatig ng pagkalat ng mga teknolohiya batay sa X-ray radiation. Ayon sa kanya, noong 1900, halos 1-2% lamang ng mga pasyente ang nakatanggap ng tulong sa X-ray, habang noong 1925 mayroon nang 25%.

Ang mga X-ray ay ginamit sa isang napaka-hindi pangkaraniwang paraan sa oras. Halimbawa, ginamit sila upang magbigay ng mga serbisyo sa pagtanggal ng buhok. Sa loob ng mahabang panahon, ang pamamaraang ito ay itinuturing na lalong kanais-nais sa paghahambing sa mas masakit - mga forceps o wax. Bilang karagdagan, ang X-ray ay ginamit sa mga kagamitan sa paglalagay ng sapatos - mga try-on fluoroscope (pedoscope). Ang mga ito ay mga X-ray machine na may isang espesyal na pahinga para sa mga paa, pati na rin ang mga bintana kung saan maaaring suriin ng kliyente at ng mga nagbebenta kung paano umupo ang sapatos.

Image
Image

Fluoroscope para sa sapatos // wikipedia.org

Ang maagang paggamit ng imaging X-ray mula sa isang modernong pananaw sa kaligtasan ay nagbubuhat ng maraming mga katanungan. Ang problema ay sa oras ng pagtuklas ng mga X-ray, halos walang nalalaman tungkol sa radiation at mga kahihinatnan nito, kaya naman ang mga tagapanguna na gumamit ng bagong imbensyon ay nahaharap sa mga mapanganib na epekto sa kanilang sariling karanasan. ay naging isang pambansang kababalaghan sa pagsisimula ng ika-19 na siglo. XX siglo, at ang mga tao ay nagsimulang unti-unting napagtanto ang mga panganib ng walang pag-iisip na paggamit ng X-ray.

Ang likas na katangian ng mga x-ray

Ang X-ray radiation ay electromagnetic radiation na may mga photon energies mula ~ 100 eV hanggang 250 keV, na nakasalalay sa sukat ng mga electromagnetic na alon sa pagitan ng ultraviolet radiation at gamma radiation. Bahagi ito ng natural na radiation na nangyayari sa mga radioisotopes kapag ang mga atomo ng mga elemento ay nasasabik sa isang daloy ng mga electron, alpha particle o gamma quanta, kung saan ang mga electron ay pinapalabas mula sa mga electron shell ng atom. Ang X-ray radiation ay nangyayari kapag ang mga singil na particle ay lumilipat nang may bilis, lalo na, kapag ang mga electron ay pinapabilis, sa electric field ng mga atom ng isang sangkap.

Ang malambot at matapang na X-ray ay nakikilala, ang kondisyon na hangganan sa pagitan ng kung saan sa sukat ng haba ng haba ng haba ay tungkol sa 0.2 nm, na tumutugma sa isang lakas na photon na halos 6 keV. Ang X-ray radiation ay kapwa tumatagos, dahil sa maikling haba ng daluyong nito, at nag-i-ionize, dahil kapag dumadaan sa isang sangkap, nakikipag-ugnay ito sa mga electron, tinataboy sila mula sa mga atom, at dahil dito ay pinaghiwa-hiwalay ito sa mga ions at electron at binabago ang istraktura ng sangkap na kung saan ito kumikilos.

Image
Image

Mga katangian ng radioisotopes

Ang mga X-ray ay sanhi ng glow ng isang compound ng kemikal na tinatawag na fluorescence. Ang pag-iilaw ng mga atomo ng sample na may mga photon na may mataas na enerhiya na sanhi ng paglabas ng mga electron - iniiwan nila ang atom. Sa isa o higit pang mga orbitals ng elektron, nabuo ang "mga butas" - mga bakanteng posisyon, dahil kung saan ang mga atomo ay pumapasok sa isang nasasabik na estado, iyon ay, naging hindi matatag. Milyun-milyong segundo mamaya, ang mga atomo ay bumalik sa isang matatag na estado kapag ang mga bakante sa panloob na mga orbital ay puno ng mga electron mula sa panlabas na mga orbital. Ang paglipat na ito ay sinamahan ng paglabas ng enerhiya sa anyo ng isang pangalawang photon, samakatuwid ay lumitaw ang fluorescence.

X-ray astronomy

Sa Lupa, bihirang makatagpo natin ang X-ray radiation, ngunit madalas itong matatagpuan sa kalawakan. Doon nangyayari ito natural dahil sa aktibidad ng maraming mga bagay sa kalawakan. Ginawa nitong posible ang X-ray astronomy. Ang enerhiya ng mga X-ray photon ay mas mataas kaysa sa mga optikal, samakatuwid, sa saklaw na X-ray ay naglalabas ito ng isang sangkap na pinainit sa sobrang taas ng temperatura. Ang mga mapagkukunan ng X-ray ay mga black hole, neutron star, quasars. Salamat sa astronomiya ng X-ray, naging posible na makilala ang mga itim na butas mula sa mga bituin ng neutron, natuklasan ang mga bula ng Fermi, at posible na makuha ang proseso ng pagkasira ng isang ordinaryong bituin na lumapit sa isang itim na butas.

Image
Image

Ang isa sa mga unang mapagkukunan ng X-ray sa kalangitan - ang Cygnus X-1 - ay natuklasan noong 1964, at ngayon karamihan sa mga siyentista ay sigurado na ito ay isang itim na butas na may bigat na humigit-kumulang 15 solar masa // NASA

Ang mga cosmic na mapagkukunan ng X-ray radiation na ito ay hindi isang kapansin-pansin na bahagi ng natural background radiation para sa atin at samakatuwid ay hindi nagbabanta sa mga tao sa anumang paraan. Ang tanging pagbubukod ay maaaring maging isang mapagkukunan ng matapang na electromagnetic radiation bilang isang pagsabog ng supernova, na naganap na malapit sa solar system.

Paano lumikha ng mga X-ray nang artipisyal?

Ang mga aparato ng X-ray ay malawak pa ring ginagamit para sa hindi mapanirang introscopy (mga imahe ng X-ray sa gamot, pagtuklas ng kamalian sa teknolohiya). Ang kanilang pangunahing sangkap ay isang X-ray tube, na binubuo ng isang cathode at isang anode. Ang mga electrodes ng tubo ay konektado sa isang mapagkukunan ng mataas na boltahe, karaniwang sampu o kahit daan-daang libo ng mga boltahe. Kapag pinainit, ang katod ay naglalabas ng mga electron, na pinabilis ng nabuong electric field sa pagitan ng cathode at ng anode. Nakikipagbunggo sa anod, ang mga electron ay pinapabilis at nawawalan ng karamihan sa kanilang lakas. Sa kasong ito, lumilitaw ang X-ray bremsstrahlung radiation, ngunit ang namamayani na bahagi ng enerhiya ng elektron ay ginawang init, kaya't pinalamig ang anode.

Image
Image

Ekaterina Zolotoryova para sa PostNauki

Ang X-ray tube ng pare-pareho o pulsed na aksyon pa rin ang pinakalaganap na mapagkukunan ng X-ray radiation, ngunit malayo ito sa nag-iisa. Upang makakuha ng mga pulso ng radiation na may kasidhing lakas, ang mga kasalukuyang naglalabas ay ginagamit, kung saan ang plasma channel ng dumadaloy na kasalukuyang ay nasiksik ng sarili nitong magnetic field ng kasalukuyang - ang tinatawag na pinching. Kung ang paglabas ay nagaganap sa isang daluyan ng mga ilaw na elemento, halimbawa, sa isang daluyan ng hydrogen, pagkatapos ay ginagampanan nito ang papel ng isang mabisang accelerator ng mga electron ng electric field na nagmumula sa paglabas mismo. Ang paglabas na ito ay maaaring makabuluhang lumampas sa patlang na nabuo ng isang panlabas na kasalukuyang mapagkukunan. Sa ganitong paraan, nakuha ang pulso ng matapang na X-ray radiation na may mataas na enerhiya na nabuo na quanta (daan-daang kiloelectronvolts), na may mataas na lakas na tumatagos.

Upang makakuha ng mga X-ray sa isang malawak na saklaw ng spectral, mga electron accelerator - ginagamit ang mga synchrotron. Sa kanila, ang radiation ay nabuo sa loob ng isang annular vacuum chamber, kung saan ang isang makitid na nakadirekta na sinag ng mga electron na may mataas na enerhiya, na pinabilis ang bilis ng ilaw, ay gumagalaw sa isang pabilog na orbit. Sa panahon ng pag-ikot sa ilalim ng impluwensya ng isang magnetikong larangan, ang mga lumilipad na electron ay naglalabas ng mga poste ng mga photon na may kakayahang sa orbit sa isang malawak na spectrum, na ang maximum ay nahuhulog sa saklaw ng X-ray.

Paano napansin ang mga X-ray

Sa loob ng mahabang panahon, isang manipis na layer ng pospor o emulsyon ng potograpiya na inilapat sa ibabaw ng isang basong plato o transparent polymer film ang ginamit upang makita at masukat ang X-ray radiation. Ang una, sa ilalim ng pagkilos ng X-ray radiation, ay nagniningning sa saklaw na salamin sa mata ng spectrum, habang ang optical transparency ng patong ay nagbago sa pelikula sa ilalim ng pagkilos ng isang reaksyong kemikal.

Sa kasalukuyan, ang mga electronic detector ay madalas na ginagamit upang magparehistro ng X-ray radiation - mga aparato na bumubuo ng isang de-koryenteng pulso kapag ang isang dami ng radiation ay hinihigop sa sensitibong dami ng detektor. Magkakaiba sila sa prinsipyo ng pag-convert ng enerhiya ng hinihigop na radiation sa mga signal ng elektrikal. Ang mga detektor ng X-ray na may elektronikong pagpaparehistro ay maaaring nahahati sa ionization, ang aksyon na kung saan ay batay sa ionization ng isang sangkap, at radioluminescent, kabilang ang scintillation, gamit ang luminescence ng isang sangkap sa ilalim ng pagkilos ng ionizing radiation. Ang mga detektor ng ionization, naman, ay nahahati sa puno ng gas at semiconductor, depende sa daluyan ng pagtuklas.

Ang mga pangunahing uri ng mga detektor na puno ng gas ay ang mga ionization chambers, Geiger counter (Geiger-Muller counter) at proporsyonal na mga counter ng paglabas ng gas. Ang radiation quanta na pumapasok sa kapaligiran sa pagtatrabaho ng counter sanhi ng pag-ionize ng gas at daloy ng kasalukuyang, na naitala. Sa isang detektor ng semiconductor, ang mga pares ng butas ng elektron ay nabuo sa ilalim ng pagkilos ng radiation quanta, na ginagawang posible para sa isang daloy ng kuryente sa pamamagitan ng katawan ng detektor.

Ang pangunahing bahagi ng mga counter ng scintillation sa isang vacuum aparato ay isang photomultiplier tube (PMT), na gumagamit ng photoelectric effect upang gawing isang stream ng mga sisingilin na mga partikulo at ang kababalaghan ng pangalawang electron emission upang mapahusay ang kasalukuyang ng mga nabuong singil na mga maliit na butil. Ang photomultiplier ay may isang photocathode at isang sistema ng sunud-sunod na mga electrode na nagpapabilis - mga dynode, sa epekto kung saan dumarami ang mga pinabilis na electron.

Ang pangalawang electron multiplier ay isang bukas na aparato ng vacuum (nagpapatakbo lamang sa ilalim ng mga kondisyon ng vacuum), kung saan ang X-ray radiation sa input ay na-convert sa isang daloy ng mga pangunahing electron at pagkatapos ay pinalakas dahil sa pangalawang paglabas ng mga electron habang nagpapalaganap sa multiplier channel. Ang mga plate ng Microchannel, na kung saan ay isang malaking bilang ng mga magkakahiwalay na microscopic channel na tumagos sa plate detector, gumagana ayon sa parehong prinsipyo. Maaari rin silang magbigay ng resolusyon sa spatial at pagbuo ng isang optikal na imahe ng cross-seksyon ng insidente na pagkonsulta ng X-ray sa detektor sa pamamagitan ng pagbomba ng isang semitransparent na screen na may isang pospor na idineposito dito na may isang papalabas na daloy ng elektron.

X-ray sa gamot

Ang kakayahan ng X-ray na lumiwanag sa mga materyal na bagay ay hindi lamang nagbibigay sa mga tao ng kakayahang lumikha ng mga simpleng X-ray, ngunit nagbubukas din ng mga posibilidad para sa mas advanced na mga tool sa diagnostic. Halimbawa, nasa gitna ito ng compute tomography (CT). Ang mapagkukunan at tatanggap ng X-ray ay paikutin sa loob ng singsing kung saan namamalagi ang pasyente. Ang nakuha na data kung paano ang mga tisyu ng katawan ay sumipsip ng mga X-ray na muling itinayo ng isang computer sa isang 3D na imahe. Lalo na mahalaga ang CT para sa pag-diagnose ng stroke, at kahit na ito ay hindi gaanong tumpak kaysa sa magnetic resonance imaging ng utak, tumatagal ng mas kaunting oras.

Ang isang medyo bagong direksyon, na ngayon ay umuunlad sa microbiology at gamot, ay ang paggamit ng malambot na X-ray radiation. Kapag ang isang nabubuhay na organismo ay translucent, pinapayagan nito ang isa na kumuha ng isang imahe ng mga daluyan ng dugo, upang pag-aralan nang detalyado ang istraktura ng malambot na mga tisyu, at kahit na magsagawa ng mga microbiological na pag-aaral sa antas ng cellular. Ang isang X-ray microscope na gumagamit ng radiation mula sa isang uri ng kurot na paglabas sa plasma ng mga mabibigat na elemento ay ginagawang posible na makita ang mga nasabing detalye ng istraktura ng isang buhay na cell, na hindi makikita ng isang electron microscope kahit sa isang espesyal na handa na istrakturang cellular.

Ang isa sa mga uri ng radiation therapy na ginamit upang gamutin ang mga malignant na tumor ay gumagamit ng matapang na X-ray, na naging posible dahil sa ionizing effect nito, na sumisira sa tisyu ng isang biological na bagay. Sa kasong ito, ang isang electron accelerator ay ginagamit bilang isang mapagkukunan ng radiation.

Radiography sa teknolohiya

Ginamit ang mga malambot na X-ray sa pagsasaliksik na naglalayon sa paglutas ng problema ng kinokontrol na pagsasama-sama ng thermonuclear. Upang simulan ang proseso, kinakailangan upang lumikha ng isang recoil shock wave sa pamamagitan ng pag-irradiate ng isang maliit na target na deuterium at tritium na may malambot na X-ray mula sa isang electric discharge at agad na pinainit ang shell ng target na ito sa isang estado ng plasma. Ang alon na ito ay pinipiga ang target na materyal sa isang density ng libu-libong beses na mas mataas kaysa sa density ng isang solid, at pinapainit ito hanggang sa isang temperatura ng thermonuclear. Ang paglabas ng enerhiya ng pagsasama-sama ng thermonuclear ay nangyayari sa isang maikling panahon, habang ang mainit na plasma ay kumakalat sa pamamagitan ng pagkawalang-galaw.

Ang kakayahang mag-translucent ay nagbibigay ng posibleng radiography - isang diskarte sa imaging na nagbibigay-daan sa iyo upang ipakita ang panloob na istraktura ng isang opaque na bagay na gawa sa metal, halimbawa. Imposibleng matukoy sa pamamagitan ng mata kung ang mga istraktura ng tulay ay matatag na na-welding, kung ang seam sa pipeline ng gas ay naka-airtight at kung ang mga daang-bakal ay mahigpit na magkasya sa bawat isa. Samakatuwid, sa industriya, ang X-ray ay ginagamit para sa pagtuklas ng kapintasan - pagsubaybay sa pagiging maaasahan ng pangunahing mga katangian ng pagtatrabaho at mga parameter ng isang bagay o mga indibidwal na elemento, na hindi nangangailangan ng pagkuha ng bagay sa labas ng serbisyo o pag-alis nito.

Ang X-ray fluorescence spectrometry ay batay sa epekto ng fluorescence - isang paraan ng pagsusuri na ginamit upang matukoy ang mga konsentrasyon ng mga elemento mula sa beryllium hanggang uranium sa saklaw na 0,0001 hanggang 100% sa mga sangkap ng iba't ibang mga pinagmulan. Kapag ang isang sample ay nai-irradiate na may isang malakas na pagkilos ng bagay ng radiation mula sa isang X-ray tube, lilitaw ang katangian ng fluorescent radiation ng mga atom, na proporsyonal sa kanilang konsentrasyon sa sample. Sa kasalukuyan, halos bawat electron microscope ay ginagawang posible upang matukoy nang walang anumang kahirapan ang detalyadong sangkap na sangkap ng mga microobjects na pinag-aaralan ng pamamaraan ng X-ray fluorescence analysis.

X-ray sa kasaysayan ng sining

Ang kakayahan ng X-ray na lumiwanag at lumikha ng isang epekto sa fluorescence ay ginagamit din upang pag-aralan ang mga kuwadro na gawa. Ang nakatago sa ilalim ng tuktok na pintura ng pintura ay maaaring sabihin ng maraming tungkol sa kasaysayan ng canvas. Halimbawa, nasa mahusay na gawa na may maraming mga layer ng pintura na ang isang imahe ay maaaring natatangi sa gawa ng isang artista. Mahalaga rin na isaalang-alang ang istraktura ng mga layer ng pagpipinta kapag pumipili ng pinakaangkop na mga kondisyon ng imbakan para sa canvas. Para sa lahat ng ito, ang radiation ng X-ray ay kailangang-kailangan, na nagbibigay-daan sa iyo upang tumingin sa ilalim ng itaas na mga layer ng imahe nang walang pinsala dito.

Ang mga mahahalagang pagpapaunlad sa direksyon na ito ay mga bagong pamamaraan na nagdadalubhasa para sa pagtatrabaho sa mga likhang sining. Ang macroscopic fluorescence ay isang pagkakaiba-iba ng pagtatasa ng X-ray fluorescence na angkop para sa visualizing ang istraktura ng pamamahagi ng mga pangunahing elemento, higit sa lahat mga metal, na naroroon sa mga lugar na humigit-kumulang na 0.5-1 square meter o higit pa. Sa kabilang banda, ang X-ray laminography, isang pagkakaiba-iba ng compute X-ray tomography, na mas angkop para sa pag-aaral ng mga patag na ibabaw, ay tila nangangako para sa pagkuha ng mga imahe ng mga indibidwal na layer ng isang larawan. Ang mga pamamaraang ito ay maaari ding magamit upang mapag-aralan ang komposisyon ng kemikal ng layer ng pintura. Pinapayagan nitong mapetsahan ang canvas, kasama upang makilala ang isang pandaraya.

Pinapayagan ka ng X-ray na malaman ang istraktura ng isang sangkap

Ang X-ray crystallography ay isang direksyong pang-agham na nauugnay sa pagkilala ng istraktura ng bagay sa antas ng atomic at molekular. Ang isang natatanging tampok ng mga mala-kristal na katawan ay isang maraming order na pag-uulit sa spatial na istraktura ng parehong mga elemento (cells), na binubuo ng isang tiyak na hanay ng mga atomo, molekula o ions.

Ang pangunahing pamamaraan ng pagsasaliksik ay binubuo sa paglalantad ng isang mala-kristal na sample sa isang makitid na sinag ng X-ray gamit ang isang X-ray camera. Ang nagresultang litrato ay nagpapakita ng isang larawan ng diffract X-ray na dumadaan sa kristal, kung saan maaaring ipakita ng mga siyentipiko ang visual spatial na istraktura nito, na tinawag na kristal lattice. Ang iba't ibang mga paraan ng pagpapatupad ng pamamaraang ito ay tinatawag na X-ray na pagtatasa ng istruktura.

Ang pagsusuri sa istruktura ng X-ray ng mga mala-kristal na sangkap ay binubuo ng dalawang yugto:

  1. Ang pagtukoy ng laki ng unit cell ng kristal, ang bilang ng mga maliit na butil (atomo, molekula) sa unit cell at ang simetrya ng pag-aayos ng mga maliit na butil. Ang data na ito ay nakuha sa pamamagitan ng pag-aaral ng geometry ng lokasyon ng diffraction maxima.
  2. Ang pagkalkula ng density ng electron sa loob ng unit cell at pagpapasiya ng mga coordinate ng atoms, na kinikilala sa posisyon ng electron density maxima. Ang data na ito ay nakuha sa pamamagitan ng pag-aaral ng tindi ng diffraction maxima.
Image
Image

Isang larawan ng pattern ng diffraction ng DNA sa tinaguriang B-configure na ito

Hinuhulaan ng ilang mga biologist na molekular na sa imaging ang pinakamalaki at pinaka-kumplikadong mga molekula, ang X-ray crystallography ay maaaring mapalitan ng isang bagong pamamaraan na tinatawag na cryogenic electron microscopy.

Ang isa sa mga pinakabagong tool sa pagtatasa ng kemikal ay ang scanner ng pelikula ni Henderson, na ginamit niya sa kanyang pangunguna sa cryogen electron microscopy. Gayunpaman, ang pamamaraang ito ay medyo mahal pa rin at samakatuwid ay malamang na hindi ganap na mapalitan ang X-ray crystallography sa malapit na hinaharap.

Ang isang medyo bagong lugar ng pagsasaliksik at mga teknikal na aplikasyon na nauugnay sa paggamit ng X-ray ay X-ray microscopy. Dinisenyo ito upang makakuha ng isang pinalaki na imahe ng bagay na isinasaalang-alang sa totoong puwang sa dalawa o tatlong sukat gamit ang pagtuon ng optika.

Ang limitasyon ng diffraction ng spatial resolution sa X-ray microscopy dahil sa maliit na haba ng daluyong ng radiation na ginamit ay halos 1000 beses na mas mahusay kaysa sa kaukulang halaga para sa isang optikong mikroskopyo. Bilang karagdagan, ang matalim na lakas ng X-ray radiation ay ginagawang posible upang pag-aralan ang panloob na istraktura ng mga sample na ganap na hindi lumabo sa nakikitang ilaw. At bagaman ang electron microscopy ay may kalamangan ng isang maliit na mas mataas na spatial na resolusyon, hindi ito isang hindi mapanirang pamamaraan ng pagsisiyasat, dahil nangangailangan ito ng isang vacuum at mga sample na may mga metal o metallized na ibabaw, na kung saan ay ganap na mapanirang, halimbawa, para sa mga biological na bagay.

Inirerekumendang: