X-Ray 에너지를 계산하는 방법

콘텐츠

• 파도로 엑스레이
• 입자로서의 엑스레이
• X 선 에너지 사용
• 실제 응용 분야의 X- 선
• 의학의 엑스레이
• 엑스레이 역사 : 시작
• 엑스레이 기록 : 확산
• 엑스레이 부정적인 건강 효과
• 엑스레이 안전
• DNA에 대한 엑스레이

X- 선과 같은 전자기파의 단일 광자의 에너지에 대한 일반적인 공식은 다음과 같습니다. 플랑크 스 방정식: E = hν에너지가 이자형 줄 단위는 플랑크 상수의 곱과 같습니다 h (6.626 × 10 ⁻³⁴ Js)와 빈도 ν ( "nu"로 발음) s_ 단위^-1_. 전자파의 특정 주파수에 대해이 방정식을 사용하여 단일 광자에 대한 관련 X 선 에너지를 계산할 수 있습니다. 가시 광선, 감마선 및 X 선을 포함한 모든 형태의 전자기 방사선에 적용됩니다.

••• Syed Hussain Ather

플랑크 스 방정식은 빛의 파동 특성에 따라 달라집니다. 위의 다이어그램에 표시된 것처럼 빛을 파도로 상상하면 파도 또는 음파와 마찬가지로 진폭, 주파수 및 파장을 갖는 것을 상상할 수 있습니다. 진폭은 도시 된 바와 같이 하나의 크레스트의 높이를 측정하고 일반적으로 파의 밝기 또는 강도에 대응하고, 파장은 파의 전체 사이클이 커버하는 수평 거리를 측정한다. 주파수는 매초마다 주어진 지점을 통과하는 전체 파장의 수입니다.

파도로 엑스레이

••• Syed Hussain Ather

전자기 스펙트럼의 일부로 X-ray의 주파수 또는 파장을 알 수 있습니다. Plancks 방정식과 유사하게이 주파수 ν 전자기파의 속도는 빛의 속도와 관련이 있습니다 씨, 3 x 10^-8 m / s, 방정식 c = λν 여기서 λ는 파동의 파장입니다. 빛의 속도는 모든 상황과 예에서 일정하게 유지되므로이 방정식은 전자기파의 주파수와 파장이 서로 반비례하는 방법을 보여줍니다.

위의 다이어그램에는 다양한 유형의 파동의 다양한 파장이 표시됩니다. X- 선은 스펙트럼에서 자외선 (UV)과 감마선 사이에 있으므로 파장과 주파수의 X- 선 특성이 그 사이에 있습니다.

파장이 짧을수록 인체 건강에 위험을 줄 수있는 더 큰 에너지와 주파수를 나타냅니다. 자외선을 차단하는 선 스크린과 X 선이 피부에 들어가는 것을 막는 납의 보호막과 보호막이이 힘을 보여줍니다. 우주 공간의 감마선은 운 좋게도 지구 대기에 흡수되어 사람들을 해치지 않습니다.

마지막으로, 빈도는 기간과 관련 될 수 있습니다 티 방정식과 함께 초 T = 1 / f. 이러한 x- 레이 특성은 다른 형태의 전자기 방사선에도 적용될 수 있습니다. X- 선 방사선은 특히 이러한 파동 특성뿐만 아니라 입자-유사 특성을 나타낸다.

입자로서의 엑스레이

X-ray는 웨이브와 같은 행동 외에도 X-ray의 단일 웨이브가 물체와 충돌 한 후 한 입자로 구성되고 충돌시 흡수, 반사 또는 통과하는 것처럼 입자 스트림처럼 작동합니다.

플랑크 스 방정식은 단일 광자 형태의 에너지를 사용하기 때문에 과학자들은 빛의 전자기파가 이러한 "패킷"에너지로 "양자화"된다고 말합니다. 그것들은 양자라고 불리는 불연속적인 양의 에너지를 운반하는 특정 양의 광자로 만들어집니다. 원자는 광자를 흡수하거나 방출 할 때 각각 에너지를 증가 시키거나 잃습니다. 이 에너지는 전자기 방사선의 형태를 취할 수 있습니다.

1923 년 미국 물리학자인 윌리엄 듀안 (William Duane)은 이러한 입자와 같은 거동을 통해 어떻게 X- 선이 결정에서 회절되는지 설명했습니다. Duane은 회절 결정의 기하학적 구조에서 양자화 된 운동량 전달을 사용하여 재료를 통과 할 때 다른 X-ray 파동이 어떻게 작동하는지 설명했습니다.

X 선은 다른 형태의 전자기 방사선과 마찬가지로이 파동 입자 이중성을 나타내므로 과학자들은 마치 입자와 파 모두 동시에 행동을 설명 할 수 있습니다. 그것들은 마치 입자의 빔인 것처럼 많은 양의 입자를 방출하면서 파장과 주파수를 가진 파처럼 흐릅니다.

X 선 에너지 사용

독일 물리학자인 맥스웰 플랑크 (Maxwell Planck)의 이름을 따서 명명 된 플랑크 스 방정식은 빛이이 파동적인 방식으로 작동하고 빛은 입자와 유사한 성질을 나타냅니다. 빛의 파동 입자 이중성은 빛의 에너지가 주파수에 의존하지만 광자에 의해 지시 된 불연속적인 양의 에너지로 여전히 들어온다는 것을 의미합니다.

X- 선의 광자가 다른 물질과 접촉 할 때, 그중 일부는 물질에 흡수되고 다른 물질은 통과합니다. 의사가 통과 한 엑스레이를 통해 의사는 인체의 내부 이미지를 만들 수 있습니다.

실제 응용 분야의 X- 선

물리, 화학을 통한 의학, 산업 및 다양한 연구 분야는 X- 레이를 다른 방식으로 사용합니다. 의료 영상 연구자들은 엑스레이를 사용하여 인체 내 상태를 치료하는 진단을 만듭니다. 방사선 요법은 암 치료에 응용됩니다.

산업 엔지니어는 X- 레이를 사용하여 금속 및 기타 재료가 건물의 균열을 식별하거나 대량의 압력을 견딜 수있는 구조물을 만드는 등의 목적에 필요한 적절한 특성을 갖도록합니다.

싱크로트론 시설의 X- 선 연구를 통해 기업은 분광학 및 이미징에 사용되는 과학적 기기를 제조 할 수 있습니다.이 싱크로트론은 큰 자석을 사용하여 빛을 구부리고 광자가 웨이브와 같은 궤적을 갖도록합니다. 이러한 시설에서 X- 선이 원 운동으로 가속되면 방사선은 선형으로 편광되어 많은 양의 전력을 생성합니다. 그런 다음 기계는 X- 레이를 다른 가속기 및 연구 시설로 리디렉션합니다.

의학의 엑스레이

의학에서 X- 레이를 적용하면 완전히 새롭고 혁신적인 치료 방법이 만들어졌습니다. 엑스레이는 비 침습적 특성을 통해 신체 내에서 신체로 들어갈 필요없이 진단 할 수있는 신체 내 증상을 식별하는 과정에 없어서는 안될 요소가되었습니다. X- 레이는 또한 의사가 환자 내에서 의료 기기를 삽입, 제거 또는 개조 할 때 안내하는 이점이있었습니다.

의학에 사용되는 세 가지 주요 유형의 X- 선 이미징이 있습니다. 첫 번째 방사선 촬영은 적은 양의 방사선으로 골격계를 이미징합니다. 두 번째 형광 투시 검사를 통해 전문가는 환자의 내부 상태를 실시간으로 볼 수 있습니다. 의학 연구자들은이를 이용해 바륨에게 환자의 소화관의 작용을 관찰하고 식도 질환과 장애를 진단했습니다.

마지막으로, 컴퓨터 단층 촬영을 통해 환자는 링형 스캐너 아래에 누워 환자 내부 장기 및 구조의 3 차원 이미지를 만들 수 있습니다. 3 차원 이미지는 환자 신체의 많은 단면 이미지로부터 함께 집계된다.

엑스레이 역사 : 시작

독일 기계 엔지니어 빌헬름 콘래드 Ro 트겐 (Wilhelm Conrad Roentgen)은 전자를 발사하여 이미지를 생성하는 장치 인 음극선 관 (cathode-ray tube)과 함께 작업하면서 X 선을 발견했다. 튜브는 튜브 내부의 진공 상태에서 전극을 보호하는 유리 외피를 사용했습니다. Roentgen은 튜브를 통해 전류를 흘림으로써 장치에서 다른 전자기파가 어떻게 방출되는지 관찰했습니다.

Roentgen은 튜브를 보호하기 위해 두꺼운 검은 종이를 사용했을 때 튜브가 종이를 통과하고 다른 재료에 에너지를 공급할 수있는 녹색 형광등 인 X 선을 방출한다는 것을 발견했습니다. 그는 일정량의 에너지로 하전 된 전자가 물질과 충돌 할 때 X- 선이 생성된다는 것을 발견했습니다.

Roentgen은 "X-rays"라는 이름으로 신비 롭고 알려지지 않은 자연을 포착하기를 희망했습니다. Roentgen은 그것이 인간 조직을 통과 할 수 있지만 뼈나 금속을 통과 할 수는 없다는 것을 발견했습니다. 1895 년 후반, 엔지니어는 엑스레이를 사용하여 아내의 손 이미지와 상자에있는 무게 이미지를 만들었습니다.

엑스레이 기록 : 확산

곧 과학자와 엔지니어들은 X-ray의 신비한 성질로 인해 X-ray 사용 가능성을 모색하기 시작했습니다. ent 트겐 (아르 자형)는 건조 공기에 대한 단일 양전하 및 음전하의 단일 전하를 만들기 위해 필요한 노출량으로 정의되는 방사선 노출을 측정하는 이제 없어진 단위가 될 것이다.

인간과 다른 생물체, 외과 의사 및 의료 연구원의 내부 골격 및 기관 구조의 이미지를 생성하여 인체를 이해하거나 부상당한 군인의 총알 위치를 알아내는 혁신적인 기술을 만들었습니다.

1896 년까지 과학자들은 이미 X-ray가 통과 할 수있는 물질의 종류를 파악하기 위해이 기술을 적용하고있었습니다. 불행하게도, X-ray를 생산하는 튜브는 1913 년 미국 물리학 자 엔지니어 William D. Coolidge의 Coolidge 튜브가 새로 태어난 분야에서보다 정확한 시각화를 위해 텅스텐 필라멘트를 사용할 때까지 산업 목적에 필요한 많은 양의 전압으로 분해 될 것입니다. 방사선. Coolidges 작업은 X-ray 튜브를 물리학 연구에서 확실하게 연마합니다.

전구, 형광등 및 진공관의 생산으로 산업 작업이 시작되었습니다. 제조 공장은 내부 구조와 구성을 확인하기 위해 강철 튜브의 방사선 사진, X 선 이미지를 생성했습니다. 1930 년대까지 General Electric Company는 산업용 방사선 촬영을위한 백만 개의 X 선 발생기를 생산했습니다. 미국 기계 엔지니어 협회는 용접 된 압력 용기를 함께 융합하기 위해 X- 레이를 사용하기 시작했습니다.

엑스레이 부정적인 건강 효과

사회가 다양한 분야와 분야에서 X- 레이를 수용함에 따라 짧은 파장과 고주파수로 에너지 X-ray가 얼마나 많이 공급되는지를 감안할 때 X- 레이에 노출되면 개인이 눈 자극, 장기 장애 및 피부 화상을 경험하게 될 수 있습니다. 사지와 생명의 상실을 초래합니다. 전자기 스펙트럼의 이러한 파장은 DNA에서 돌연변이를 유발하거나 살아있는 조직에서 분자 구조 또는 세포 기능의 변화를 유발하는 화학적 결합을 파괴 할 수 있습니다.

엑스레이에 대한보다 최근의 연구에 따르면 이러한 돌연변이와 화학적 수차는 암을 유발할 수 있으며 과학자들은 미국에서 0.4 %의 암이 CT 스캔에 의한 것이라고 추정합니다. 엑스레이의 인기가 높아짐에 따라 연구원들은 안전한 것으로 간주되는 엑스레이 복용량을 권장하기 시작했습니다.

사회가 엑스레이의 힘을 수용함에 따라 의사, 과학자 및 기타 전문가들은 엑스레이의 건강에 미치는 부정적인 영향에 대한 우려를 표명하기 시작했습니다. 연구자들은 X-ray가 어떻게 신체 부위를 구체적으로 목표로 삼는 지에주의를 기울이지 않고 어떻게 X-ray가 신체를 통과하는지 관찰하면서 X-ray가 위험 할 수 있다고 믿을만한 근거가 거의 없었습니다.

엑스레이 안전

인체 건강에 대한 X-ray 기술의 부정적인 영향에도 불구하고, 불필요한 해 또는 위험을 방지하기 위해 X-ray 기술의 영향을 제어하고 유지할 수 있습니다. 암은 미국인 5 명 중 1 명에게 자연적으로 영향을 미치지 만 CT 스캔은 일반적으로 암 위험을 0.05 % 증가 시키며 일부 연구자들은 X 선 노출이 낮 으면 개인의 암 위험에 영향을 미치지 않을 수도 있다고 주장합니다.

American Journal of Clinical Oncology의 한 연구에 따르면 인체는 저용량의 X- 선으로 인한 손상을 복구하는 방법이 내장되어있어 X- 레이 스캔이 전혀 위험하지 않다고 제안합니다.

어린이는 X- 선에 노출 될 때 뇌암과 백혈병의 위험이 더 큽니다. 이러한 이유로 어린이가 X- 레이 스캔을 요구할 경우 의사 및 기타 전문가는 어린이 가족의 보호자와 함께 위험을 논의하여 동의합니다.

DNA에 대한 엑스레이

다량의 X- 선에 노출되면 구토, 출혈, 기절, 모발 손실 및 피부 손실이 발생할 수 있습니다. 그들은 DNA 분자들 사이의 결합을 끊기에 충분한 에너지를 가지고 있기 때문에 DNA에 돌연변이를 일으킬 수 있습니다.

엑스레이 방사선 또는 DNA 자체의 무작위 돌연변이로 인한 DNA 돌연변이 여부를 결정하는 것은 여전히 ​​어렵습니다. 과학자들은 DNA의 이중 가닥 파괴가 X- 레이 방사선의 결과인지 DNA 자체의 무작위 돌연변이인지를 결정하기 위해 확률, 병인 및 빈도를 포함한 돌연변이의 본질을 연구 할 수 있습니다.