ALLGEMEINE INFORMATIONEN ZUR STRUKTUR DER MATERIE, RÖNTGENPRODUKTION UND EIGENSCHAFTEN
EINFÜHRUNG :
Wilhelm Conrad Röntgen entdeckte 1895 elektromagnetische Strahlen, die er „X-Strahlen“ nannte.
Röntgenstrahlen sind elektromagnetische Wellen, die durch die Abbremsung von Elektronen außerhalb des Atomkerns entstehen.
ZUSAMMENFASSUNG DER SACHE:
Materie besteht aus Atomen. Das Atom selbst besteht aus:
ein (+) (positiv) geladener Kern, der aus Elementarteilchen besteht. Die wichtigsten sind: positiv geladene Protonen (elektrische Ladung) und Neutronen, die eine neutrale Ladung haben. Protonen und Neutronen haben die gleiche Masse, und die Summe ihrer Massen stellt die Masse des Kerns dar, die der des Atoms nahe kommt.
(-) (negativ) geladene Elektronen, deren Masse 1850-mal geringer ist als die von Neutronen und Protonen.
Das Atom bildet daher ein Sonnensystem nach, bei dem der zentrale Kern mit der Ladung + geladen ist und um den die Elektronen in peripheren Umlaufbahnen kreisen.
Das Atom ist elektrisch neutral, da die Anzahl der Protonen gleich der Anzahl der Elektronen ist.
Wir definieren mit: A: die Massenzahl = Anzahl (Protonen + Neutronen) = Anzahl der Nukleonen
Z: Ordnungszahl = Anzahl der Elektronen
A – Z = Anzahl der Neutronen
RÖNTGENAUFNAHMEN:
Röntgenstrahlen sind elektromagnetische Strahlung
Sie bestehen aus „Photonen“, das sind kleine Teilchen ohne elektrische Ladung, die eine Energiemenge E tragen.
Sie zeichnen sich aus durch:
-eine Wellenlänge λ
-seine Frequenz F
-seine Energie E
-seine Intensität I
-seine Ausbreitungsgeschwindigkeit v oder c
Röntgenproduktion
Röntgenstrahlen werden in einer Röntgenröhre (Coolidge-Röhre) erzeugt. Dabei handelt es sich um eine Vakuumröhre mit einem durch Niederspannung beheizten Glühfaden und einer Anode, an der eine hohe positive Spannung angelegt wird.
Röntgenstrahlen sind Photonen, die emittiert werden, wenn ein Strahl beschleunigter Elektronen auf ein materielles Ziel trifft: Kerne und Elektronen. Es gibt zwei Arten dieser Interaktionen: Bremsen und Kollision.
a) Bremsen: Wechselwirkung zwischen einfallenden Elektronenstrahlen und Atomkernen, die zu einer Bremsstrahlung führt, die ein kontinuierliches Energiespektrum darstellt: Röntgenröhre.
b) Kollision: Wechselwirkung zwischen einfallendem Elektron (ei) und mittlerem Elektron (em). Es entsteht eine charakteristische Strahlung (charakteristisches Linienspektrum des Ziels).
EIGENSCHAFTEN VON RÖNTGENSTRAHLEN
Es gibt einige Eigenschaften von Röntgenstrahlen, die man kennen muss, um die medizinische Anwendung von Röntgenstrahlen zu verstehen.
1-RXs können in den menschlichen Körper eindringen und ihn durchdringen. Bei dieser Durchquerung erfährt der Strahl eine Abschwächung, die einer ABSORPTION entspricht.
Die Aufnahme hängt ab von:
* der Dicke der gekreuzten Region. Dies ist umso wichtiger, da auch die Dicke eine Rolle spielt.
* von der Beschaffenheit des absorbierenden Körpers. Sie steigt mit der Ordnungszahl der absorbierenden Elemente.
* der Wellenlänge. Es variiert in der gleichen Richtung wie die Wellenlänge.
– Strahlung mit langer Wellenlänge kann gut absorbiert werden und hat daher keine große Durchdringung: Es handelt sich um eine WEICHE STRAHLUNG mit geringer Energie.
– Strahlung mit kurzer Wellenlänge kann schlecht absorbiert werden und ist daher sehr durchdringend: Es handelt sich um HARTE STRAHLUNG mit hoher Energie.
2-Diffusion: Röntgenstrahlen erzeugen in den Körpern, die sie durchdringen, Sekundärstrahlung. Diese Strahlung besteht im Wesentlichen aus diffuser Strahlung, die umso wichtiger ist, da das bestrahlte Volumen groß und die verwendeten KVs hoch sind. Diese Strahlung tritt in alle Richtungen auf und stellt eine parasitäre Strahlung dar, die den Bildkontrast auf dem Foto abschwächt.
3-Sie bewirken die Beleuchtung bestimmter Mineralsalze (Skopie oder Helligkeitsverstärker und Verstärkungsschirme).
4-Sie bewirken eine Verdunkelung der fotografischen Emulsionen im Bild.
5-Sie breiten sich geradlinig und in alle Richtungen aus.
6-RX hat biologische Wirkungen:
a-Auf molekularer Ebene:
-DNA-Schäden durch direkte Einwirkung oder durch freie Radikale
-Chromosomenanomalien
– Veränderung der Durchlässigkeit der Zellmembran.
-Änderung der enzymatischen Aktivität.
-Zelltod
-neoplastische Transformation
b-Pathologische Auswirkungen beim Menschen:
-Die Haut:
mittlere bis hohe Dosis: Erythem, Abschuppung, Blasenbildung, Alopezie.
Spät: Hautatrophie, Gefäßläsionen, Nekrose, Krebs
-das Auge: hinterer subkapsulärer radioinduzierter Katarakt (1-10 Jahre)
-Gonaden: Hoden und Eierstöcke: Sterilität
– Knochen: Radionekrose – Oberschenkelhalsfraktur
-Lunge: retraktile Lungenerkrankung (Strahlenlunge)
-Niere: Radionephritis, die für Nierenversagen verantwortlich ist.
-Leber: fortschreitende Hepatitis.
-Feto-embryonale Effekte: insbesondere Embryogenese
-Genetische Auswirkungen: Mutation durch Veränderung des Chromosoms
Hämatopoetisches Gewebe:
¨¨¨niedrige Dosierung: leichter Abfall der Vorläuferelemente mit Erholung (1. Woche)
¨¨mittlere oder hohe Dosen: signifikante Zelldepletion mit Erholung (lang + unvollständig)
7-Optische Eigenschaften:
a-Reflexion
Richtungsänderung des einfallenden Strahls an einer reflektierenden Oberfläche.
Der Reflexionswinkel ist gleich dem Einfallswinkel.
Intensität des reflektierten R < einfallenden R
b-Brechung:
Beugung eines einfallenden Strahls an der Schnittstelle zwischen zwei Medien unterschiedlicher Geschwindigkeit oder Dichte
c-Beugung:
So verhalten sich Wellen, wenn sie auf ein Hindernis oder eine Öffnung treffen
ABSCHLUSS
Röntgenstrahlen sind Strahlungen mit Eigenschaften (Wellenlänge-Intensität-Energie-Frequenz).
Röntgenstrahlen werden durch die Röntgenröhre erzeugt.
Sie unterliegen den Phänomenen (Absorption-Diffusion-Ionisation)
Röntgenstrahlen können in hohen Dosen äußerst gefährlich sein; sie werden täglich zur Behandlung von Patienten eingesetzt .
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