TIA X VÀ ỨNG DỤNG Nhóm Huỳnh Nhật Minh 17DT1 Tôn Thất Tịnh 17DT1 1 Tia X là gì? Tia X là một dạng của sóng điện từ, hầu hết tia X có dải bước sóng trong khoảng từ 0,01 đến 10 nano mét tương ứng với dãy tần số từ 30 petahertz đến 30 exahertz (3×1016 Hz to 3×1019 Hz) và có năng lượng từ 120 eV đến 120 keV Trong nhiều ngôn ngữ, bức xạ X được gọi là bức xạ Röntgen, được đặt tên theo nhà khoa học người Đức gốc Hà Lan Wilhelm Conrad Röentgen, ngay sau khi ông khám phá ra một loại bức xạ mà chưa ai biế.
Trang 1TIA X VÀ ỨNG DỤNG
Nhóm : Huỳnh Nhật Minh 17DT1
Tôn Thất Tịnh 17DT1
1 Tia X là gì?
Tia X là một dạng của sóng điện từ, hầu hết tia X có dải bước sóng trong khoảng từ
0,01 đến 10 nano mét tương ứng với dãy tần số từ 30 petahertz đến 30 exahertz (3×1016 Hz to 3×1019 Hz) và có năng lượng từ 120 eV đến 120 keV Trong nhiều ngôn ngữ, bức xạ X được gọi là bức xạ Röntgen, được đặt tên theo nhà khoa học
người Đức gốc Hà Lan Wilhelm Conrad Röentgen, ngay sau khi ông khám phá ra một loại bức xạ mà chưa ai biết đến
2.Lịch sử hình thành tia X
Tia X được phát hiện vào năm 1895 bởi Wilhelm Conrad Röentgen, giáo sư tại Đại học Wurzburg ở Đức Röentgen nhận thấy các tinh thể gần một ống tia âm cực cao thể hiện ánh sáng huỳnh quang, ngay cả khi ông che chắn chúng bằng giấy Một số dạng năng lượng được tạo ra bởi ống xuyên qua giấy và khiến các tinh thể phát sáng.Röentgen gọi năng lượng chưa biết là bức xạ X Các thí nghiệm cho thấy bức xạ này có thể xuyên qua các mô mềm chứ không phải xương và sẽ tạo ra hình ảnh bóng trên các tấm ảnh
Với phát hiện này, Röentgen đã được trao giải thưởng Nobel vật lý đầu tiên vào năm 1901
Trang 23.Nguồn phát tia X
3.1 Đèn phát tia X
Hay còn gọi là đèn tia X, đèn tia Rơnghen, X-ray-tube là một loại đèn điện tử chân không thực hiện phát tia X
Nguyên lý hoạt động của đèn phát tia X
Đèn gồm cathode được nung nóng để phát xạ điện tử Chùm điện tử được gia tốc bằng điện áp A-K là 25-600 kV, hướng về anode Khi đập vào anodeđiện tử sẽ bị hãm đột ngột, và phát xạ ánh sáng năng lượng cao là tia X
Điện áp A-K càng cao thì tia X có năng lượng càng cao, bước sóng của nó càng ngắn
Trang 3Khó khăn kỹ thuật chính nằm ở khi điện tử đập vào anode thì nhiệt độ tại điểm đập lên tới 2500 °C (4530 °F) Việc bố trí thoát nhiệt dư này trong đèn chân không phải thực hiện bằng các biện pháp đặc biệt
3.2 Trong thiên nhiên
Trong thiên nhiên thì sự phân rã phóng xạ của các đồng vị phóng xạ trong đất đá, sự xâm nhập của tia vũ trụ, dẫn đến sự có mặt các hạt tích điện năng lượng cao và tia gamma trong sinh quyển Tương tác của chúng với vật chất ở đây làm phát sinh tia X theo hai cơ chế chính
Bức xạ hãm các hạt tích điện, phát ra photon có dải năng lượng từ tia
gamma đến tia X
Các photon của tia gamma và tia X năng lượng cao tán xạ theo hiệu ứng Compton tạo ra tia X thứ cấp
Các vụ sét đánh tạo ra vùng Plasma nhiệt độ cao cũng phát ra tia X, nhưng liều lượng không đáng kể
Trong thực tế đời sống không phải quan tâm đến phông tia X Chỉ trong nghiên cứu sinh học di truyềntiến hóa, tia X tự nhiên được coi là đóng góp vào việc tạo ra các biến
dị trong AND
3.3 Trong vũ trụ
Các thiên thể có nhiệt độ cực cao bức xạ tia X theo lý thuyết bức xạ của vật đen tuyệt đối, và là cơ sở để xác định nhiệt độ vì sao đó
Trang 44.Phân loại tia X
Tia X cứng và tia X mềm
Các tia X có năng lượng photon cao (trên 5-10 keV, bước sóng dưới 0,2-0,1 nm) được gọi là tia X cứng, những tia X có năng lượng thấp được gọi là tia X mềm
Do có khả năng đâm xuyên, các tia X cứng được sử dụng rộng rãi để nhìn thấy hình ảnh bên trong các vật thể, thường được dùng để chụp X quang trong y tế và kiểm tra hành lý tại an ninh sân bay Thuật ngữ X-quang được sử dụng để chỉ một hình ảnh được tạo bởi tia X Vì các bước sóng của tia X cứng tương đương với kích thước của các nguyên tử, nó rất hữu ích để xác định các cấu trúc tinh thể bằng tinh thể học tia X Ngược lại, tia X mềm bị hấp thụ dễ dàng trong không khí; độ dài suy giảm khoảng 600
eV (~ 2 nm) Các tia X trong môi trường nước nhỏ hơn 1 micromet
5 Ứng dụng của tia X trong lĩnh vực y học.
Từ khi Wilhelm Conrad Röntgen phát hiện ra tia X có thể chẩn đoán cấu trúcxương, tia
X được phát triển để sử dụng cho chụp hình y tế
Năm 1897, tia X lần đầu tiên được sử dụng trên chiến trường quân sự, trong Chiến tranh Balkan, để tìm các mảnh đạn và vị trí xương gãy bên trong cơ thể bệnh nhân
Khoa X quang là một lĩnh vực chuyên biệt trong y tế sử dụng ảnh tia X và các kĩ thuật khác để chẩn đoán bệnh bằng hình ảnh nên còn được gọi là Khoa chẩn đoán hình ảnh
Trang 5Việc sử dụng tia X đặc biệt hữu dụng trong việc xác định bệnh lý về xương, nhưng cũng có thể giúp ích tìm ra các bệnh về phần mềm
Ưu điểm của ứng dụng này là chẩn đoán và điều trị nhiều bệnh tật một cách nhanh
chóng mà không làm bệnh nhân đau đớn (ví dụ như các bệnh về đường máu, bệnh ung thư, )
phổi, ung thư phổi hay phù nề phổi, và khảo sát vùng bụng,có thể phát hiện ra tắc ruột (tắc thực quản), tràn khí (từ thủng ruột), tràn dịch (trong khoang bụng)
Trang 6Trong vài trường hợp, sử dụng X quang còn gây tranh cãi, như là sỏi mật (ít khi cản quang) hay sỏi thận (thường thấy nhưng không phải luôn luôn) Hơn nữa, các tư thế chụp X quang truyền thống ít sử dụng trong việc tạo hình các phần mềm như não hay
cơ Việc tạo hình cho phần mềm được thay thế bằng kĩ thuật chụp Cắt lớp vi tính (Tiếng Anh: computed axial tomography, CAT hay CT scanning) hoặc tạo hình bằng chụp cộng hưởng từ (MRI) hay siêu âm
Tia X còn được sử dụng trong kỹ thuật soi trực tiếp "thời gian thực", như thăm
khám thành mạch máu hay nghiên cứu độ cản quang của các tạng rỗng nội tạng (chất lỏng cản quang trong các quai ruột lớn hay nhỏ) bằng cách sử dụng máy chiếu huỳnh quang Hình ảnh giải phẫu mạch máu cũng như các can thiệp y tế qua hệ thống động mạch đều dựa vào các máy soi X quang để định vị các thương tổn tiềm tàng và có thể chữa trị
Xạ trị tia X, là một can thiệp y tế, hiện nay dùng chuyên biệt cho các tế bào ung
thư nông (là những khối u không nằm quá sâu trong cơ thể), dùng các tia X có năng lượng mạnh
5.2 Ứng dụng của tia X cứng và tia X mềm
Trang 7Các photon tia X khi mang đủ năng lượng có thể ion hóa nguyên tử và phá vỡ liên kết phân tử Điều này làm cho nó trở thành một loại bức xạ ion hoá, do đó gây hại cho mô sống cơ thể Liều bức xạ cao trong một khoảng thời gian ngắn gây ra bệnh nhiễm xạ, trong khi liều thấp hơn có thể làm tăng nguy cơ ung thư do xạ trị chụp X-quang trong y
tế có nguy cơ làm tăng bị ung thư mặc dù nó có nhiều lợi ích của việc kiểm tra Khả năng ion hoá của tia X có thể được sử dụng trong điều trị ung thư để diệt tế bào ác tính bằng cách sử dụng phương pháp xạ trị Nó cũng được sử dụng để xác định đặc tính vật liệu bằng cách sử dụng quang phổ tia X
Tia X có bước sóng ngắn hơn nhiều so với ánh sáng nhìn thấy, nó có thể được cấu trúc nhỏ hơn nhiều so với những gì có thể nhìn thấy bằng kính hiển vi bình thường Điều này có thể được sử dụng trong kính hiển vi X-quang để có được hình ảnh có độ phân giải cao và xác định vị trí các nguyên tử trong tinh thể
Các tia X cực mạnh có thể đi qua các vật thể dày mà không bị hấp thu hoặc phân tán nhiều Vì lý do này, tia X được sử dụng rộng rãi để thu hình ảnh bên trong các đối tượng bọc kín Các ứng dụng thường thấy nhất là trong chụp X quang y tế và máy quét
an ninh sân bay, nhưng các kỹ thuật tương tự cũng quan trọng trong công nghiệp (ví dụ chụp X quang công nghiệp và CT công nghiệp) và nghiên cứu (ví dụ CT động vật nhỏ)
Độ sâu thâm nhập thay đổi theo một vài bậc độ lớn so với phổ tia X Điều này cho phép điều chỉnh năng lượng photon cho ứng dụng để truyền tải đầy đủ thông qua đối tượng
và đồng thời có độ tương phản tốt trong hình ảnh