Presentasi fisika pada sinar-x. Sinar X. Sumber sinar-X

Geser 2

Peristiwa sejarah: 110 tahun sejak ditemukannya sinar-X (1895-2005), 100 tahun yang lalu diketahui tentang karakteristik sinar-X (1906-2006). Pentingnya penemuan sinar-X bagi perkembangan ilmu pengetahuan dan pemahaman tentang struktur dunia tidak dapat ditaksir terlalu tinggi. Wilhelm Conrad Roentgen, fisikawan Jerman.

Geser 3

Rencana:

Penemuan Sinar-X oleh Wilhelm Roentgen Sifat-sifat Sinar-X Difraksi Sinar-X Desain tabung sinar-X Penerapan sinar-X: Kedokteran Penelitian ilmiah Analisis struktur sinar-X Defectoskopi

Geser 4

Penemuan sinar-X

Pada tahun 1895, Wilhelm Roentgen bereksperimen dengan salah satu tabung vakum (Crookes). Dia tiba-tiba menyadari bahwa beberapa kristal di dekatnya bersinar terang. Karena Roentgen mengetahui bahwa sinar yang ditemukan sebelumnya tidak dapat menembus kaca untuk menghasilkan efek ini, ia menyarankan bahwa sinar tersebut pasti merupakan jenis sinar baru, yang ia sebut sinar-X, sehingga menekankan sifat yang tidak biasa dari sifat-sifatnya.

Geser 5

Faktanya, sinar yang tidak terlihat oleh mata dengan mudah menembus kain buram, kertas, kayu, dan bahkan logam, sehingga memperlihatkan film fotografi yang dikemas dengan cermat. Foto tangan istrinya yang terkenal, yang ia terbitkan dalam artikelnya, juga berkontribusi terhadap ketenaran Roentgen. Atas penemuan sinar yang menyandang namanya, V. Roentgen menerima Hadiah Nobel Fisika PERTAMA (1901)

Geser 6

Sifat-sifat sinar-X

Sinar yang ditemukan oleh sinar-X bekerja pada pelat fotografi, menyebabkan ionisasi udara, tidak dipantulkan, tidak dibiaskan, tetapi tidak dibelokkan dalam medan magnet. Sinar-X memiliki daya tembus yang sangat besar, tidak ada bandingannya dengan apapun. Segera muncul asumsi bahwa ini adalah gelombang elektromagnetik yang dipancarkan ketika elektron tiba-tiba melambat. Buktinya diperoleh hanya 15 tahun setelah kematian Roentgen. Halaman pertama artikel V. Roentgen tentang sinar-X

Geser 7

Difraksi sinar-X

Sinar sinar-X yang sempit diarahkan ke kristal, di belakangnya terdapat pelat fotografi. Bintik-bintik kecil dengan jarak teratur muncul di sekitar titik tengah piring. Kemunculannya hanya dapat dijelaskan dengan difraksi, yang melekat pada semua jenis gelombang elektromagnetik. Artinya radiasi sinar-X bersifat elektromagnetik.

Geser 8

TABUNG X-RAY – ...alat vakum listrik untuk menghasilkan sinar-x. Tabung sinar-X yang paling sederhana terdiri dari silinder kaca dengan elektroda yang disolder - katoda dan anoda. Elektron yang dipancarkan oleh katoda dipercepat oleh medan listrik yang kuat di ruang antara elektroda dan membombardir anoda. Ketika elektron menumbuk anoda, sebagian energi kinetiknya diubah menjadi energi sinar-X.

Geser 9

Ilustrasi skema tabung sinar-X.

X - sinar-X, K - katoda, A - anoda, C - heat sink, Uh - tegangan filamen katoda, Ua - tegangan percepatan, Win - saluran masuk pendingin air, Wout - saluran keluar pendingin air Slide sebelumnya

Geser 10

Pandangan umum tabung sinar-X untuk analisis struktur (a), deteksi cacat (b) dan medis (c) diagnostik sinar-X

Geser 11

Efek biologis

Radiasi sinar-X bersifat pengion. Ini mempengaruhi organisme hidup dan dapat menyebabkan penyakit radiasi dan kanker. Oleh karena itu, tindakan perlindungan harus diambil saat bekerja dengan sinar-X. Kerusakan informasi DNA keturunan menyebabkan kanker. Kerusakan diyakini berbanding lurus dengan dosis radiasi yang diserap. Radiasi sinar-X merupakan faktor mutagenik.

Geser 12

Penerapan sinar-X

Dalam kedokteran Dalam penelitian ilmiah: Analisis struktur sinar-X Ilmu material Kristalografi Kimia Biologi Defekoskopi

Geser 13

Obat

Sinar-X dapat digunakan untuk menerangi tubuh manusia, sehingga menghasilkan gambar tulang dan organ dalam. Juga digunakan untuk mengobati kanker.

Geser 14

Analisis difraksi sinar-X

Dari pola difraksi yang dihasilkan sinar-X saat melewati kristal, dimungkinkan untuk menentukan urutan susunan atom dalam ruang—struktur kristal.

Geser 15

Dalam ilmu material, kristalografi, kimia dan biokimia, sinar-X digunakan untuk menjelaskan struktur zat pada tingkat atom menggunakan hamburan difraksi sinar-X (XRD). Contoh yang terkenal adalah penentuan struktur DNA.

Geser 16

Selain itu, komposisi kimia suatu zat dapat ditentukan dengan menggunakan sinar-X. Dalam mikroskop berkas elektron, analit disinari dengan elektron atau sinar-X, menyebabkan atom terionisasi dan memancarkan sinar-X yang khas. Metode analisis ini disebut analisis fluoresensi sinar-X.

Geser 17

Deteksi cacat sinar-X

Sebuah metode untuk mendeteksi rongga pada coran, retakan pada rel, memeriksa kualitas lasan, dll. Hal ini didasarkan pada perubahan serapan sinar X pada suatu produk jika terdapat rongga atau benda asing di dalamnya. Detektor cacat sinar-X

Lihat semua slide

Presentasi dengan topik “Sinar-X” guru MAOU Lyceum No.14 Ermakova T.V.

Pembukaan sinar X
Perangkat tabung sinar-X
literatur

Sinar-X ditemukan pada tahun 1895 oleh fisikawan Jerman Wilhelm Roentgen.
Dia tahu bagaimana mengamati, dia tahu bagaimana memperhatikan sesuatu yang baru dimana banyak ilmuwan sebelum dia belum menemukan sesuatu yang luar biasa. Karunia istimewa ini membantunya membuat penemuan luar biasa.
Pada akhir abad ke-19, pelepasan gas pada tekanan rendah menarik perhatian para fisikawan. Dalam kondisi ini, aliran elektron yang sangat cepat tercipta di dalam tabung pelepasan gas. Saat itu disebut sinar katoda. Sifat sinar ini belum diketahui secara pasti. Yang diketahui hanyalah bahwa sinar ini berasal dari katoda tabung.
Setelah mulai mempelajari sinar katoda, Roentgen segera menyadari bahwa pelat fotografi di dekat tabung pelepasan terlalu terang meskipun dibungkus dengan kertas hitam. Setelah itu, ia bisa mengamati fenomena lain yang sangat membuatnya takjub. Layar kertas yang dibasahi dengan larutan barium platinum oksida mulai bersinar jika dililitkan pada tabung pelepasan. Terlebih lagi, ketika Roentgen memegang tangannya di antara tabung dan layar, bayangan gelap tulang terlihat di layar dengan latar belakang garis terang seluruh tangan.

Ilmuwan menyadari bahwa ketika tabung pelepasan beroperasi, beberapa radiasi yang sebelumnya tidak diketahui dan sangat tembus dihasilkan. Dia meneleponnya X-sinar. Selanjutnya, istilah “sinar-X” menjadi mapan di balik radiasi ini.
Sinar-X menemukan bahwa radiasi baru muncul di tempat sinar katoda (aliran elektron cepat) bertabrakan dengan dinding kaca tabung. Di tempat ini kacanya bersinar dengan cahaya kehijauan.
Eksperimen selanjutnya menunjukkan hal itu X-sinar muncul ketika elektron cepat diperlambat oleh hambatan apa pun, khususnya elektroda logam.

Sinar yang ditemukan oleh sinar-X bekerja pada pelat fotografi, menyebabkan ionisasi udara, tetapi tidak dipantulkan secara nyata dari zat apa pun dan tidak mengalami pembiasan. Medan elektromagnetik tidak berpengaruh pada arah rambatnya.

Segera muncul asumsi bahwa sinar-X adalah gelombang elektromagnetik yang dipancarkan ketika elektron diperlambat secara tiba-tiba. Berbeda dengan cahaya tampak dan sinar ultraviolet, sinar-X memiliki panjang gelombang yang jauh lebih pendek. Semakin pendek panjang gelombangnya, semakin besar energi elektron yang bertabrakan dengan penghalang. Daya tembus sinar-X yang tinggi dan ciri-ciri lainnya justru dikaitkan dengan panjang gelombang yang pendek. Namun hipotesis ini memerlukan bukti, dan bukti diperoleh 15 tahun setelah kematian Roentgen.

Jika sinar-X adalah gelombang elektromagnetik, maka sinar-X tersebut seharusnya menunjukkan difraksi, sebuah fenomena yang umum terjadi pada semua jenis gelombang. Pertama, sinar-X dilewatkan melalui celah yang sangat sempit pada pelat timah, namun tidak ada yang menyerupai difraksi yang dapat dideteksi. Fisikawan Jerman Max Laue berpendapat bahwa panjang gelombang sinar-X terlalu pendek untuk mendeteksi difraksi gelombang ini oleh penghalang buatan. Lagi pula, tidak mungkin membuat celah berukuran 10 -8 cm, karena ini adalah ukuran atom itu sendiri. Bagaimana jika sinar-X memiliki panjang gelombang yang kurang lebih sama? Maka satu-satunya pilihan yang tersisa adalah menggunakan kristal. Mereka adalah struktur teratur yang jarak antar atomnya sama besarnya dengan ukuran atom itu sendiri, yaitu 10 -8 cm. Kristal dengan struktur periodiknya adalah perangkat alami yang pasti akan menyebabkan difraksi gelombang yang nyata jika panjangnya mendekati ukuran atom.

Maka seberkas sinar-X yang sempit diarahkan ke kristal, di belakangnya terdapat pelat fotografi. Hasilnya sepenuhnya sesuai dengan ekspektasi paling optimis. Seiring dengan titik pusat yang besar, yang dihasilkan oleh sinar-sinar yang merambat dalam garis lurus, bintik-bintik kecil dengan jarak teratur muncul di sekitar titik pusat (Gbr. 50). Kemunculan bintik-bintik ini hanya dapat dijelaskan oleh difraksi sinar-X pada struktur kristal yang teratur.
Studi tentang pola difraksi memungkinkan untuk menentukan panjang gelombang sinar-X. Ternyata panjang gelombangnya lebih kecil dari radiasi ultraviolet dan urutan besarnya sama dengan ukuran atom (10 -8 cm).

Sinar-X telah menemukan banyak aplikasi praktis yang sangat penting.

Dalam pengobatan, mereka digunakan untuk membuat diagnosis penyakit yang benar, serta untuk mengobati kanker.

Penerapan sinar-X dalam penelitian ilmiah sangat luas. Dari pola difraksi yang dihasilkan sinar-X ketika melewati kristal, dimungkinkan untuk menentukan urutan susunan atom dalam ruang – struktur kristal. Ternyata tidak terlalu sulit melakukan hal ini untuk zat kristal anorganik. Namun dengan bantuan analisis difraksi sinar-X, struktur senyawa organik kompleks, termasuk protein, dapat diuraikan. Secara khusus, struktur molekul hemoglobin, yang mengandung puluhan ribu atom, ditentukan.

Sinar-X memiliki panjang gelombang berkisar antara 10 -9 sampai 10 -10 m.Mereka memiliki daya tembus yang besar dan digunakan dalam pengobatan, serta untuk mempelajari struktur kristal dan molekul organik kompleks.

1 slide

Topik: “Radiasi sinar-X” Pekerjaan itu diselesaikan oleh seorang siswa kelas 11 “A” dari “Sekolah Menengah No. 95” Institusi Pendidikan Kota. N.Shchukina hal.Arhara” Gogulova Kristina Valerievna.

2 geser

3 geser

Tujuan : 1. Mengetahui apa itu radiasi sinar X. 2. Cari tahu mengapa tulang berhenti melakukan rontgen. 3. Dengan menggunakan pengetahuan tentang radiasi sinar-X, kita dapat mengetahui penerapannya dalam bidang kedokteran.

4 geser

5 geser

Sinar-X Wilhelm Conrad. Lahir - 27 Maret 1845, Lennep, dekat Düsseldorf. Fisikawan eksperimental terbesar Jerman, anggota Akademi Ilmu Pengetahuan Berlin. Dia menemukan sinar-X pada tahun 1895 dan mempelajari sifat-sifatnya.

6 geser

“Kirimkan saya beberapa sinar dalam amplop.” Setahun setelah penemuan sinar-X, Roentgen menerima surat dari seorang pelaut Inggris: “Tuan, sejak perang saya mendapat peluru tertancap di dada saya, tetapi mereka tidak bisa melakukannya. hapus karena tidak terlihat. Jadi saya mendengar bahwa Anda menemukan sinar yang dapat membuat peluru saya terlihat. Jika memungkinkan, kirimkan saya beberapa sinar dalam amplop, dokter akan menemukan pelurunya, dan saya akan mengirimkan Anda kembali.” Jawaban Roentgen adalah sebagai berikut: “Saat ini saya tidak mempunyai sinar sebanyak itu. Tetapi jika itu tidak sulit bagimu, kirimkan petimu kepadaku, dan aku akan menemukan pelurunya dan mengirimkan petimu kembali.”

7 geser

8 geser

Apa itu sinar-X? Elektron yang dipancarkan dari filamen katoda panas dipercepat oleh medan listrik dan bertabrakan dengan permukaan anoda. Sebuah elektron yang bertabrakan dengan permukaan anoda dapat dibelokkan karena interaksi dengan inti, atau melumpuhkan salah satu elektron di kulit bagian dalam atom, yaitu. mengionisasinya. Dalam kasus pertama, menghasilkan emisi foton sinar-x, panjang gelombangnya bisa berkisar 0,01-10 nm (spektrum kontinu)

Geser 9

Intensitas radiasi tersebut sebanding dengan muatan Z dari mana anoda dibuat. Semakin besar tegangan yang diterapkan antara katoda dan anoda tabung sinar-X, semakin besar pula daya sinar-X. Dalam kasus kedua, tempat elektron yang tersingkir diambil oleh elektron dengan kulit “lebih tinggi”, dan perbedaan energi potensialnya dilepaskan dalam bentuk foton sinar-X dengan frekuensi yang sesuai.

10 geser

11 geser

Apa itu spektroskopi sinar-X? Setiap unsur kimia menyerap radiasi sinar-X dengan sangat kuat pada panjang gelombang karakteristik yang ditentukan secara ketat. Dalam hal ini, atom bertransisi dari keadaan normal ke keadaan terionisasi, dengan satu elektron dihilangkan. Oleh karena itu, dengan mengukur frekuensi radiasi sinar-X yang radiasinya sangat kuat, kita dapat menarik kesimpulan tentang unsur apa saja yang termasuk dalam komposisi zat tersebut. Ini adalah dasar dari spektroskopi sinar-X.

12 geser

Geser 13

Mengapa tulang menghentikan sinar-X? Kemampuan menembus sinar-X, dengan kata lain, kekerasannya, bergantung pada energi fotonnya. Merupakan kebiasaan untuk menyebut radiasi dengan panjang gelombang lebih besar dari 0,1 nm sebagai radiasi lunak, dan sisanya keras. Untuk mendiagnosis target, radiasi keras yang tidak lebih dari 0,01 nm harus digunakan, jika tidak, sinar-X tidak akan menembus tubuh. Ternyata suatu zat semakin banyak menyerap radiasi sinar-X, maka semakin tinggi massa jenis bahan tersebut. Semakin banyak atom yang ditemui sinar-X pada jalurnya dan semakin banyak elektron pada kulit atom tersebut, semakin besar kemungkinan penyerapan foton.

14 geser

Dalam tubuh manusia, sinar-X paling kuat diserap di tulang, yang relatif padat dan mengandung banyak atom kalsium. Ketika sinar melewati tulang, intensitas radiasi berkurang setengahnya setiap 1,2 cm. Darah, otot, lemak, dan saluran pencernaan menyerap sinar-X jauh lebih sedikit (lapisan setebal 3,5 cm menjadi setengahnya). Udara di paru-paru menahan jumlah paling sedikit. radiasi ( dua kali dengan ketebalan lapisan 192 m.) Oleh karena itu, pada sinar-X, tulang-tulang tersebut memberikan bayangan pada film fotografi, dan di tempat-tempat ini tetap transparan. Saat sinar berhasil menerangi film, keadaan menjadi gelap, dan dokter melihat pasien “melalui dan melalui”

Pada akhir abad ke-19, pelepasan gas pada tekanan rendah menarik perhatian para fisikawan. Dalam kondisi ini, aliran elektron yang sangat cepat tercipta di dalam tabung pelepasan gas. Saat itu disebut sinar katoda. Sifat sinar ini belum diketahui secara pasti. Yang diketahui hanyalah bahwa sinar ini berasal dari katoda tabung.

Saat mempelajari sinar katoda, Roentgen memperhatikan bahwa pelat fotografi di dekat tabung pelepasan tetap menyala meskipun dibungkus dengan kertas hitam. Setelah itu, ia bisa mengamati fenomena lain yang sangat membuatnya takjub. Layar kertas yang dibasahi dengan larutan barium platinum oksida mulai bersinar jika dililitkan pada tabung pelepasan. Terlebih lagi, ketika Roentgen memegang tangannya di antara tabung dan layar, bayangan gelap tulang terlihat di layar dengan latar belakang garis terang seluruh tangan.

Ilmuwan menyadari bahwa ketika tabung pelepasan beroperasi, beberapa radiasi yang sebelumnya tidak diketahui dan sangat tembus dihasilkan. Dia menyebutnya sinar-X. Selanjutnya, istilah “sinar-X” menjadi mapan di balik radiasi ini.

Sinar-X menemukan bahwa radiasi baru muncul di tempat sinar katoda (aliran elektron cepat) bertabrakan dengan dinding kaca tabung. Di tempat ini kacanya bersinar dengan cahaya kehijauan.

Eksperimen selanjutnya menunjukkan bahwa sinar-X muncul ketika elektron cepat diperlambat oleh suatu hambatan, khususnya elektroda logam.

Sinar yang ditemukan oleh sinar-X bekerja pada pelat fotografi, menyebabkan ionisasi udara, tetapi tidak dipantulkan secara nyata dari zat apa pun dan tidak mengalami pembiasan. Medan elektromagnetik tidak berpengaruh pada arah rambatnya.

Asumsi segera muncul bahwa sinar-X adalah gelombang elektromagnetik yang dipancarkan ketika elektron mengalami perlambatan tajam. Berbeda dengan cahaya tampak dan sinar ultraviolet, sinar-X memiliki panjang gelombang yang jauh lebih pendek. Semakin pendek panjang gelombangnya, semakin besar energi elektron yang bertabrakan dengan penghalang. Daya tembus sinar-X yang tinggi dan ciri-ciri lainnya justru dikaitkan dengan panjang gelombang yang pendek. Namun hipotesis ini memerlukan bukti, dan bukti diperoleh 15 tahun setelah kematian Roentgen.

Jika sinar-X adalah gelombang elektromagnetik, maka sinar-X tersebut seharusnya menunjukkan difraksi, sebuah fenomena yang umum terjadi pada semua jenis gelombang. Pertama, sinar-X dilewatkan melalui celah yang sangat sempit pada pelat timah, namun tidak ada yang menyerupai difraksi yang dapat dideteksi. Fisikawan Jerman Max Laue berpendapat bahwa panjang gelombang sinar-X terlalu pendek untuk mendeteksi difraksi gelombang ini oleh penghalang buatan. Lagi pula, tidak mungkin membuat celah berukuran 10-8 cm, karena ini adalah ukuran atom itu sendiri. Bagaimana jika sinar-X memiliki panjang gelombang yang kurang lebih sama? Maka satu-satunya pilihan yang tersisa adalah menggunakan kristal. Mereka adalah struktur terurut yang jarak antar atomnya sama besarnya dengan ukuran atom itu sendiri, yaitu 10-8 cm. Kristal dengan struktur periodiknya adalah perangkat alami yang pasti akan menyebabkan difraksi gelombang yang nyata jika panjangnya mendekati ukuran atom.

Geser 1

radiasi sinar-X

Gelombang elektromagnetik, energi foton, yang terletak pada aliran gelombang elektromagnetik antara radiasi ultraviolet dan radiasi gamma. - radiasi elektromagnetik tak kasat mata dengan panjang gelombang 10−7-10−12 m.

Geser 2

Sejarah penemuan

Sinar-X ditemukan oleh Wilhelm Conrad Roentgen. Ia adalah orang pertama yang menerbitkan makalah tentang sinar-X, yang disebutnya sinar-x (x-ray). Artikel Roentgen berjudul “On a New Type of Rays” diterbitkan pada tanggal 28 Desember 1895 di Journal of the Physico-Medical Society. Di beberapa kalangan, ada anggapan bahwa sinar-X sudah pernah diproduksi sebelumnya. Namun, tidak satupun dari mereka menyadari pentingnya penemuan mereka dan tidak mempublikasikan hasilnya. Oleh karena itu, Roentgen tidak mengetahui tentang penemuan-penemuan yang dilakukan sebelumnya dan menemukan sinar secara mandiri - ketika mengamati fluoresensi yang terjadi selama pengoperasian tabung sinar katoda.

Geser 3

Sumber laboratorium adalah tabung sinar-X

Ilustrasi skema tabung sinar-X. X - sinar-X, K - katoda, A - anoda (kadang disebut antikatoda), C - heat sink, Uh - tegangan filamen katoda, Ua - tegangan percepatan, Win - saluran masuk pendingin air, Wout - saluran keluar pendingin air

Geser 4

tabung sinar-X

Sinar-X muncul dari percepatan kuat partikel bermuatan (bremsstrahlung), atau dari transisi energi tinggi pada kulit elektronik atom atau molekul. Kedua efek tersebut digunakan dalam tabung sinar-X. Elemen struktural utama dari tabung tersebut adalah katoda logam dan anoda.

Geser 5

tabung bengkok

Geser 6

Tabung sinar-X modern

Geser 7

Sumber laboratorium - Akselerator partikel

Radiasi sinar-X juga dapat dihasilkan pada akselerator partikel bermuatan. Apa yang disebut radiasi sinkrotron terjadi ketika seberkas partikel dibelokkan dalam medan magnet sehingga menyebabkan partikel tersebut mengalami percepatan dalam arah tegak lurus pergerakannya.

Geser 8

Akselerator elektron linier untuk Synchrotron Australia.

Geser 9

Efek biologis

Radiasi sinar-X bersifat pengion. Ini mempengaruhi jaringan organisme hidup dan dapat menyebabkan penyakit radiasi, luka bakar radiasi dan tumor ganas. Oleh karena itu, tindakan perlindungan harus diambil saat bekerja dengan sinar-X. Kerusakan diyakini berbanding lurus dengan dosis radiasi yang diserap. Radiasi sinar-X merupakan faktor mutagenik.

Geser 10

Aplikasi

Dengan menggunakan sinar-X, Anda dapat "mencerahkan" tubuh manusia, sehingga Anda bisa mendapatkan gambaran tulang, dan dengan perangkat modern, organ dalam.

Geser 12

Dalam ilmu material, kristalografi, kimia dan biokimia, sinar-X digunakan untuk menjelaskan struktur zat pada tingkat atom menggunakan hamburan difraksi sinar-X (difraksi sinar-X). Contoh yang terkenal adalah penentuan struktur DNA. Selain itu, komposisi kimia suatu zat dapat ditentukan dengan menggunakan sinar-X.

Geser 13

Introskop televisi sinar-X secara aktif digunakan di bandara, memungkinkan seseorang untuk melihat isi tas tangan dan bagasi untuk mendeteksi secara visual objek berbahaya di layar monitor.

Geser 14

Terapi sinar-X merupakan bagian terapi radiasi yang mencakup teori dan praktik penggunaan terapi sinar-X. Terapi sinar-X dilakukan terutama untuk tumor superfisial dan beberapa penyakit lain, termasuk penyakit kulit.