Tvrdi i meki rendgtenski zraci

Visoka zdravstveno-sanitarna škola strukovnih studija „Visan“; Beograd 

Seminarski rad

 OSNOVI RADIOGRAFIJE 

ТЕМА: 

TVRDI I MEKI RENDGENSKI ZRACI 

Mentor:                                                                                            Student:

                                                                                                            Uroš Stanišić /2021 

Beograd, 2022.

SADRŽAJ:

1. UVOD

.......................................................................................................................................1

2. TEORIJSKI ASPEKT RADA

............................................................................................... 2

2.1. Opšte karakteristike rendgenskih zraka........................................................................... 2

2.2. Osobine x–zraka...............................................................................................................4

2.3. Stvaranje rendgenskih zraka............................................................................................ 4

2.4. Tvrdi i meki rentgenski zraci........................................................................................... 7

2.5. Interakcija zračenja sa materijom.....................................................................................8

     2.5.1. Fotoefekat.................................................................................................................9

     2.5.2. Zavisnost fotoefekta od energije fotona...................................................................10

3. ZAKLJUČAK

..........................................................................................................................12

LITERATURA

............................................................................................................................ 13

2. TEORIJSKI ASPEKT RADA

Nemački fizičar Vilhelm Konrad Rentgen je (1895), proučavajući pojave u razređenim 

gasovima,   uočio   postojanje   nevidljivih   zraka.   Uočio   je   da   zraci   prolaze   kroz   slojeve   lakih 

materijala, a da ih potpuno apsorbuje tek olovo debljine nekoliko milimetara. Rentgen je te zrake 

nazvao X-zraci, a kasnije su po njemu dobili naziv rendgenski zraci (1).

Ovi   zraci   su   nevidljivi   za   oko,   ali   izazivaju   jaku   vidljivu   flouorescenciju   u   nekim 

kristalima, deluju na fotografsku ploču i izazivaju jonizaciju u gasovima.

Po svojoj prirodi X-zraci su identični sa svetlošću, razlikuju se samo po tome što imaju 

manje   talasne   dužine   (0,001-80nm).   Kao   i   svetlost   H-zraci   imaju   talasne   osobine,   koje   se 

ispoljavaju prilikom interferencije i difrakcije (1, 2).

2.1.

Opšte karakteristike rendgenskih zraka

X–zraci se obično proizvode u gasnim ili termoelektronskim cevima. Cev za dobijanje x-

zraka sadrži dve elektrode (katodu – K i anodu ili antikatodu – A). Katoda se u principu greje da 

bi se pospešilo dobijanje elektrona termoemisijom. Cev je priključena na visok napon da bi se 

elektroni   koji   se   oslobađaju   sa   katode   ubrzali   na   svom   putu   ka   anodi   i   tako   postigli   veću 

energiju. U cevi se mora ostvariti nizak pritisak (vakuum) da gasovi ne bi ometali prolazak 

elektrona od katode ka anodi. Anoda ima površinu nagnutu pod uglom od 45 stepeni prema 

pravcu kretanja elektrona. Ta nagnuta površina služi za zaustavljanje elektrona odnosno ona 

služi kao izvor x–zraka, te je njihov bočni izlaz iz cevi podesnija tako nagnuta površina. Zbog 

stalnog „bombardovanja“ elektronima dolazi do zagrevanja anode. Pri tome se samo oko 1% 

energije snopa elektrona pretvara u energiju x–zračenja, a ostalo u toplotu. Generalni problem 

kod stvaranja x–zraka je hlađenje anode. Hlađenje se može postići na više načina: strujanjem 

vode kroz šuplju anodu, ako učestalo prekidamo stvaranje x–zraka da bi se ona putem vazduha 

ohladila, ako anodu načinimo u obliku diska koji se vrti (tako bi dobilo da elektroni uvek udare o 

drugo mesto i ne bi toliko brzo zagrevala) i slično (2).

Kod gasnih cevi unutrašnji pritisak gasa iznosi oko 0.001 mbar, a razlika potencijala 

između katode i anode je obično reda 30 – 50 kV. Na slici 1 je principijalno predstavljena 

rendgenska (gasna) cev za dobijanje x–zraka. Elektroni izbijeni iz katode i ubrzani u električnom 

polju, udaraju u anodu i u procesu njihovog usporavanja dolazi do emisije x-zraka. Katoda je 

obično takvog oblika (konkavna) da se katodni zraci (elektroni) fokusiraju na antikatodu. X–

zraci se od antikatode prostiru na sve strane.

Slika 2.

Kulidzova cev

Kod   termoelektonske   ili   Kulidžove   rendgenske   cevi   koristi   se   usijana   katoda,   koja 

emituje   elektrone   (termoelektronska   emisija).   U   Kulidžovoj   cevi   se   takođe   ostvaruje   nizak 

pritisak da bi se sprečilo ometanje kretanja elektrona. Katoda je načinjena od spiralnog metalnog 

vlakna   koji   se   može   usijati   posebnim   malim   električnim   izvorom.   Usijana   katoda   vrši 

termojonsku emisiju, odnosno oslobađa elektrone koji se ubrzavaju snažnim električnim poljem 

između katode i anode, koja se pravi od različitih materijala kako bi dobili različite talasne 

dužine   karakterističnog   xzračenja   (1).   Električno   polje   se   između   katode   i   anode   održava 

pomoću električnog napona reda 10-1000 kV. Oko katode se obično postavlja metalni cilindar ili 

katoda (W) koja deluje električnim silama na elektrone jer je vezan na mali negativni potencijal. 

Na taj način se elektroni, koji bi se inače kretali divergentno, usmeravaju ka jednoj tački anode. 

Usled visokog napona eletroni dobijaju veoma velike brzine sa kojima padaju na anodu, a iz 

mesta pada zrače x–zraci. Intenzitet izračenih x–zraka se podešava usijanjem katode. Ukoliko se 

katoda dovede na višu temperaturu, broj oslobođenih elektrona je veći, te je veći i intenzitet 

dobijenih x–zraka. Uopšteno, Kulidžove cevi su mnogo stabilnije od gasnih, jer mogu da rade pri 

većem naponu. Novi tip cevi za x–zrake je razvijen 1941. godine, on se naziva betatron. U njemu 

se   elektroni   ubrzavaju   indukovanim   električnim   poljem   koje   se   stvara   od   vremenski 

promenljivog magnetnog polja. Mnogi betatroni rade sa krajnjim energijama elektrona od oko 

100 MeV, tako da se dobijaju veoma prodorni x–zraci male talasne dužine. Ovi zraci se koriste