Co je rentgenové záření, jeho vlastnosti a aplikace. Rentgenové záření a jeho využití v lékařství

V roce 1895 německý fyzik Roentgen, provádějící pokusy o průchodu proudu mezi dvěma elektrodami ve vakuu, zjistil, že stínítko pokryté luminiscenční látkou (barnatou solí) svítí, ačkoli výbojová trubice je pokryta černým kartonovým stínítkem. je to, jak záření proniká přes neprůhledné bariéry, nazývané rentgenové záření rentgenové záření. Bylo zjištěno, že rentgenové záření, pro člověka neviditelný, je absorbován v neprůhledných předmětech tím silněji, čím větší je atomové číslo (hustota) bariéry, takže rentgenové záření snadno prochází měkké tkaniny lidské tělo, ale jsou zachovány kostmi kostry. Zdroje mocných rentgenové snímky, umožňující prosvítat kovové části a najít v nich vnitřní vady.

Německý fyzik Laue navrhl, že rentgenové záření je stejné elektromagnetické záření jako viditelné světelné paprsky, ale s kratší vlnovou délkou a platí pro ně všechny zákony optiky, včetně možnosti difrakce. V optice viditelného světla lze difrakci na elementární úrovni znázornit jako odraz světla od soustavy čar - difrakční mřížky, která se vyskytuje pouze pod určitými úhly a úhel odrazu paprsků souvisí s úhlem dopadu. , vzdálenost mezi čarami difrakční mřížky a vlnovou délkou dopadajícího záření. Aby k difrakci došlo, musí být vzdálenost mezi čarami přibližně rovna vlnové délce dopadajícího světla.

Laue navrhl, že rentgenové záření má vlnovou délku blízkou vzdálenosti mezi jednotlivými atomy v krystalech, tzn. atomy v krystalu vytvářejí difrakční mřížku pro rentgenové záření. Rentgenové záření nasměrované na povrch krystalu se odráželo na fotografickou desku, jak předpokládá teorie.

Jakékoli změny polohy atomů ovlivňují difrakční obrazec a studiem rentgenové difrakce lze zjistit uspořádání atomů v krystalu a změnu tohoto uspořádání při jakýchkoli fyzikálních, chemických a mechanických vlivech na krystal.

Nyní se rentgenová analýza používá v mnoha oblastech vědy a techniky s její pomocí, uspořádání atomů v stávající materiály a vytvořili nové materiály se specifikovanou strukturou a vlastnostmi. Nedávné pokroky v této oblasti (nanomateriály, amorfní kovy, kompozitní materiály) vytvářejí pole působnosti pro další vědecké generace.

Výskyt a vlastnosti rentgenového záření

Zdrojem rentgenového záření je rentgenka, která má dvě elektrody – katodu a anodu. Při zahřívání katody dochází k emisi elektronů, které z katody unikají, jsou urychlovány elektrickým polem a dopadají na povrch anody. To, co odlišuje rentgenku od běžné radioelektronky (diody), je především její vyšší urychlovací napětí (více než 1 kV).

Když elektron opustí katodu, elektrické pole jej nutí letět směrem k anodě, přičemž jeho rychlost neustále roste, elektron nese magnetické pole, jehož síla roste s rostoucí rychlostí elektronu. Při dosažení povrchu anody se elektron prudce zpomalí a objeví se elektromagnetický puls s vlnovými délkami v určitém intervalu (bremsstrahlung). Rozložení intenzity záření na vlnových délkách závisí na materiálu anody rentgenky a použitém napětí, zatímco na straně krátkých vln začíná tato křivka s určitou prahovou minimální vlnovou délkou v závislosti na použitém napětí. Kombinace paprsků se všemi možnými vlnovými délkami tvoří spojité spektrum a vlnová délka odpovídající maximální intenzitě je 1,5násobek minimální vlnové délky.

S rostoucím napětím se spektrum rentgenového záření dramaticky mění v důsledku interakce atomů s vysokoenergetickými elektrony a kvanty primárního rentgenového záření. Atom obsahuje vnitřní elektronové obaly (energetické hladiny), jejichž počet závisí na atomovém čísle (označuje se písmeny K, L, M atd.) Elektrony a primární rentgenové záření vyrážejí elektrony z jedné energetické hladiny na druhou. Vzniká metastabilní stav a pro přechod do stabilního stavu je nutný skok elektronů v opačném směru. Tento skok je doprovázen uvolněním kvanta energie a objevením se rentgenového záření. Na rozdíl od rentgenového záření se spojitým spektrem má toto záření velmi úzký rozsah vlnových délek a vysokou intenzitu (charakteristické záření) ( cm. rýže.). Počet atomů, které určují intenzitu charakteristického záření, je velmi velký např. pro rentgenku s měděnou anodou při napětí 1 kV a proudu 15 mA vytváří charakteristiku 10 14 –10 15 atomů; záření za 1s. Tato hodnota se vypočítá jako poměr celkového výkonu rentgenového záření k energii rentgenového kvanta z K-skořápky (K-řada rentgenového charakteristického záření). Celkový výkon rentgenového záření je pouze 0,1 % spotřeby energie, zbytek se ztrácí především přeměnou na teplo.

Charakteristické rentgenové záření je díky své vysoké intenzitě a úzkému rozsahu vlnových délek hlavním typem záření používaného ve vědeckém výzkumu a řízení procesů. Současně s paprsky řady K se generují paprsky řady L a M, které mají výrazně delší vlnové délky, ale jejich použití je omezené. Řada K má dvě složky s blízkými vlnovými délkami a a b, přičemž intenzita složky b je 5krát menší než intenzita a. A-složka se zase vyznačuje dvěma velmi blízkými vlnovými délkami, přičemž intenzita jedné z nich je 2krát větší než druhá. Pro získání záření o jedné vlnové délce (monochromatické záření) byly vyvinuty speciální metody, které využívají závislosti absorpce a difrakce rentgenového záření na vlnové délce. Zvýšení atomového čísla prvku je spojeno se změnou charakteristik elektronových obalů a čím vyšší je atomové číslo materiálu anody rentgenky, tím kratší je vlnová délka řady K. Nejpoužívanější jsou elektronky s anodami z prvků s atomovými čísly od 24 do 42 (Cr, Fe, Co, Cu, Mo) a vlnovými délkami od 2,29 do 0,712 A (0,229 - 0,712 nm).

Zdrojem rentgenového záření mohou být kromě rentgenky i radioaktivní izotopy, některé mohou přímo vyzařovat rentgenové záření, jiné emitují elektrony a a-částice, které generují rentgenové záření při bombardování kovových cílů. Intenzita rentgenového záření z radioaktivních zdrojů je obvykle mnohem menší než u rentgenky (s výjimkou radioaktivního kobaltu, který se používá při defektoskopii a produkuje záření o velmi krátké vlnové délce - g-záření), jsou malé velikosti a nevyžadují elektřinu. Synchrotronové rentgenové záření vzniká v urychlovačích elektronů, vlnová délka tohoto záření je výrazně delší než u rentgenových trubic (měkké rentgenové záření) a jeho intenzita je o několik řádů vyšší než intenzita záření rentgenového záření; trubky. Existují také přirozené zdroje rentgenového záření. Radioaktivní nečistoty byly nalezeny v mnoha minerálech a byla zaznamenána emise rentgenového záření z vesmírných objektů, včetně hvězd.

Interakce rentgenového záření s krystaly

Při rentgenových studiích materiálů s krystalickou strukturou jsou analyzovány interferenční obrazce vzniklé rozptylem rentgenového záření elektrony patřícími k atomům krystalové mřížky. Atomy jsou považovány za nehybné, neberou se v úvahu jejich tepelné vibrace a všechny elektrony stejného atomu jsou považovány za koncentrované v jednom bodě - uzlu krystalové mřížky.

K odvození základních rovnic pro difrakci rentgenového záření v krystalu, interference paprsků rozptýlených atomy umístěnými podél přímky v krystalová mřížka. Na tyto atomy dopadá rovinná vlna monochromatického rentgenového záření pod úhlem, jehož kosinus se rovná 0 . Zákony interference paprsků rozptýlených atomy jsou podobné těm, které existují pro difrakční mřížku, která rozptyluje světelné záření ve viditelném rozsahu vlnových délek. Aby se amplitudy všech vibrací sčítaly ve velké vzdálenosti od řady atomů, je nutné a dostatečné, aby rozdíl drah paprsků vycházejících z každé dvojice sousedních atomů obsahoval celé číslo vlnových délek. Když je vzdálenost mezi atomy A tento stav vypadá takto:

A(A – a 0) = h l,

kde a je kosinus úhlu mezi atomovou řadou a vychýleným paprskem, h – celé číslo. Ve všech směrech, které nesplňují tuto rovnici, se paprsky nešíří. Rozptýlené paprsky tak tvoří soustavu koaxiálních kuželů, jejichž společnou osou je atomová řada. Stopy kuželů v rovině rovnoběžné s řadou atomů jsou hyperboly a na rovině kolmé k řadě jsou to kruhy.

Když paprsky dopadají pod konstantním úhlem, polychromatické (bílé) záření se rozkládá na spektrum paprsků odchýlených pod pevnými úhly. Atomová řada je tedy spektrograf pro rentgenové záření.

Zobecnění na dvourozměrnou (plochou) atomovou mřížku a poté na trojrozměrnou objemovou (prostorovou) krystalovou mřížku dává další dvě podobné rovnice, které zahrnují úhly dopadu a odrazu rentgenového záření a vzdálenosti mezi atomy v tři směry. Tyto rovnice se nazývají Laueovy rovnice a tvoří základ rentgenové difrakční analýzy.

Amplitudy paprsků odražených od rovnoběžných atomových rovin se sčítají atd. počet atomů je velmi velký, odražené záření lze detekovat experimentálně. Podmínka odrazu je popsána Wulffovou–Braggovou rovnicí2d sinq = nl, kde d je vzdálenost mezi sousedními atomovými rovinami, q je úhel vyzařování mezi směrem dopadajícího paprsku a těmito rovinami v krystalu, l je vlnová délka rentgenové záření, n je celé číslo nazývané řád odrazu. Úhel q je úhel dopadu specificky s ohledem na atomové roviny, které se nemusí nutně shodovat ve směru s povrchem zkoumaného vzorku.

Bylo vyvinuto několik metod rentgenové difrakční analýzy využívající jak záření se spojitým spektrem, tak monochromatické záření. Zkoumaný objekt může být stacionární nebo rotující, může sestávat z jednoho krystalu (monokrystal) nebo z mnoha (polykrystal), difraktované záření lze zaznamenat pomocí plochého nebo válcového rentgenového filmu nebo rentgenového detektoru pohybujícího se po obvodu, ale ve všech případech se během experimentu a interpretace výsledků používá Wulff-Braggova rovnice.

Rentgenová analýza ve vědě a technice

S objevem rentgenové difrakce měli badatelé k dispozici metodu, která umožnila bez mikroskopu studovat uspořádání jednotlivých atomů a změny tohoto uspořádání pod vnějšími vlivy.

Hlavní aplikací rentgenového záření ve fundamentální vědě je strukturální analýza, tj. stanovení prostorového uspořádání jednotlivých atomů v krystalu. Za tímto účelem se pěstují monokrystaly a provádí se rentgenová analýza, která studuje jak umístění, tak intenzitu odrazů. Nyní byly určeny struktury nejen kovů, ale i složitých kovů. organická hmota, ve kterém jednotkové buňky obsahují tisíce atomů.

V mineralogii byly pomocí rentgenové analýzy stanoveny struktury tisíců minerálů a byly vytvořeny expresní metody analýzy nerostných surovin.

Kovy mají poměrně jednoduchou krystalovou strukturu a rentgenová metoda umožňuje studovat její změny při různých technologických úpravách a vytvářet fyzikální základy nových technologií.

Fázové složení slitin je určeno umístěním čar na obrazcích rentgenové difrakce, počet, velikost a tvar krystalů je určen jejich šířkou a orientace krystalů (textura) je určena intenzitou. rozložení v difrakčním kuželu.

Pomocí těchto technik jsou studovány procesy při plastické deformaci, včetně fragmentace krystalů, výskytu vnitřní napětí a nedokonalosti v krystalové struktuře (dislokace). Při zahřívání deformovaných materiálů se studuje uvolnění napětí a růst krystalů (rekrystalizace).

Rentgenová analýza slitin určuje složení a koncentraci pevných roztoků. Když se objeví pevný roztok, změní se meziatomové vzdálenosti a následně i vzdálenosti mezi atomovými rovinami. Tyto změny jsou malé, proto byly vyvinuty speciální přesné metody pro měření period krystalové mřížky s přesností o dva řády větší, než je přesnost měření pomocí běžných rentgenových výzkumných metod. Kombinace přesných měření period krystalové mřížky a fázové analýzy umožňuje sestrojit hranice fázových oblastí ve fázovém diagramu. Rentgenovou metodou lze také detekovat mezistavy mezi pevnými roztoky a chemickými sloučeninami - uspořádané pevné roztoky, ve kterých nejsou atomy nečistot umístěny náhodně, jako v pevných roztocích, a zároveň ne v trojrozměrném uspořádání, jako je tomu u chemických sloučeniny. Rentgenové difrakční obrazce uspořádaných pevných roztoků ukazují další řádky Interpretace rentgenových obrazců ukazuje, že atomy nečistot zaujímají určitá místa v krystalové mřížce, například ve vrcholech krychle.

Při kalení slitiny, která neprochází fázovými přeměnami, se může během dalšího zahřívání nebo dokonce udržování na teplotě objevit přesycený pevný roztok. pokojová teplota pevný roztok se rozkládá za uvolňování částic chemické sloučeniny. To je účinek stárnutí a projevuje se na rentgenových snímcích jako změna polohy a šířky čar. Výzkum stárnutí je zvláště důležitý pro neželezné slitiny, například stárnutí se mění na měkké kalené Hliníková slitina z odolného konstrukčního materiálu dural.

Rentgenové studie mají největší technologický význam tepelné zpracování stát se. Při kalení (rychlém ochlazování) oceli dochází k bezdifuznímu fázovému přechodu austenit-martenzit, který vede ke změně struktury z kubické na tetragonální, tzn. základní buňka má tvar pravoúhlého hranolu. Na rentgenových snímcích se to projevuje jako rozšíření čar a rozdělení některých čar na dvě. Příčinou tohoto efektu je nejen změna krystalové struktury, ale také vznik velkých vnitřních pnutí v důsledku termodynamické nerovnováhy martenzitické struktury a náhlého ochlazení. Při popouštění (zahřívání kalené oceli) se čáry na rentgenových difrakčních obrazcích zužují, což je spojeno s návratem do rovnovážné struktury.

V minulé roky Rentgenové studie zpracování materiálů s koncentrovanými energetickými toky (laserové paprsky, rázové vlny, neutrony, elektronové pulsy) nabyly velkého významu, vyžadovaly nové techniky a produkovaly nové rentgenové efekty. Například při působení laserových paprsků na kovy dochází k ohřevu a ochlazování tak rychle, že při ochlazování stihnou krystaly v kovu narůst pouze do velikosti několika elementárních buněk (nanokrystalů) nebo nestihnou vzniknout vůbec. Po ochlazení takový kov vypadá jako obyčejný kov, ale nedává jasné linie na rentgenovém difrakčním obrazci a odražené rentgenové záření je distribuováno v celém rozsahu úhlů pasti.

Po ozáření neutrony se na rentgenových difrakčních obrazcích objevují další skvrny (difuzní maxima). Radioaktivní rozpad také způsobuje specifické rentgenové efekty spojené se změnami ve struktuře a také skutečnost, že zkoumaný vzorek se sám stává zdrojem rentgenového záření.

V roce 1895 objevil německý fyzik W. Roentgen nový, dříve neznámý typ elektromagnetického záření, který byl na počest svého objevitele pojmenován X-ray. Autorem svého objevu se stal V. Roentgen ve svých 50 letech, zastával post rektora univerzity ve Würzburgu a měl pověst jednoho z nejlepších experimentátorů své doby. Jeden z prvních nalezených technická aplikace objev rentgenového záření Američanem Edisonem. Vytvořil pohodlnou demonstrační aparaturu a již v květnu 1896 uspořádal v New Yorku výstavu rentgenů, kde si návštěvníci mohli prohlédnout vlastní rukou na zářící obrazovce. Poté, co Edisonův asistent zemřel na těžké popáleniny, které utrpěl během neustálých demonstrací, vynálezce zastavil další experimenty s rentgenovými paprsky.

Rentgenové záření se pro jeho velkou pronikavost začalo používat v lékařství. Zpočátku se k vyšetření zlomenin kostí a určení místa používal rentgen cizí těla v lidském těle. V současné době existuje několik metod založených na rentgenovém záření. Tyto metody však mají své nevýhody: záření může způsobit hluboké poškození kůže. Vředy, které se objevily, se často změnily v rakovinu. V mnoha případech musely být amputovány prsty nebo ruce. rentgen(synonymum pro transiluminaci) je jednou z hlavních metod rentgenového vyšetření, které spočívá v získání rovinného pozitivního obrazu studovaného objektu na průsvitné (fluorescenční) obrazovce. Během skiaskopie je subjekt umístěn mezi průsvitnou clonou a rentgenovou trubicí. Na moderních obrazovkách pro přenos rentgenového záření se obraz objeví po zapnutí rentgenky a zmizí ihned po jejím vypnutí. Fluoroskopie umožňuje studovat funkci orgánu - pulsaci srdce, dýchací pohyby žeber, plic, bránice, peristaltiku trávicího traktu atd. Fluoroskopie se využívá při léčbě onemocnění žaludku, trávicího traktu, dvanáctníku, onemocnění jater, žlučníku a žlučových cest. V tomto případě se lékařská sonda a manipulátory zavedou bez poškození tkáně a akce během operace jsou kontrolovány skiaskopií a viditelné na monitoru.
rentgen - Rentgenová diagnostická metoda s registrací statického snímku na fotocitlivý materiál - speciální. fotografický film (rentgenový film) nebo fotografický papír s následným zpracováním fotografie; Při digitální radiografii se obraz zaznamená do paměti počítače. Provádí se na rentgenových diagnostických přístrojích – stacionárních, instalovaných ve speciálně vybavených rentgenových sálech nebo mobilních a přenosných – u lůžka pacienta nebo na operačním sále. Rentgenové záření ukazuje strukturní prvky různých orgánů mnohem jasněji než fluorescenční stínítko. Rentgenové záření se provádí k identifikaci a prevenci různých onemocnění, jeho hlavním účelem je pomoci lékařům různých specializací správně a rychle stanovit diagnózu. Rentgenový snímek zaznamenává stav orgánu nebo tkáně pouze v době natáčení. Jediný rentgenový snímek však zaznamenává pouze anatomické změny v určitém okamžiku; pomocí série rentgenových snímků pořízených v určitých intervalech je možné studovat dynamiku procesu, tedy funkční změny. Tomografie. Slovo tomografie lze z řečtiny přeložit jako „obraz výřezu“. To znamená, že účelem tomografie je získat obraz vrstvy po vrstvě vnitřní struktury studovaného objektu. Počítačová tomografie se vyznačuje vysoké rozlišení, který umožňuje rozlišit jemné změny v měkkých tkáních. CT umožňuje odhalit patologické procesy, které nelze odhalit jinými metodami. Použití CT navíc umožňuje snížit dávku rentgenového záření, které pacienti během diagnostického procesu obdrží.
Fluorografie- diagnostická metoda umožňující získat snímky orgánů a tkání byla vyvinuta na konci 20. století, rok po objevení rentgenového záření. Na fotografiích můžete vidět sklerózu, fibrózu, cizí předměty, novotvary, záněty rozvinutého stupně, přítomnost plynů a infiltraci v dutinách, abscesy, cysty a tak dále. Nejčastěji se provádí fluorografie hrudníku k detekci tuberkulózy, maligního nádoru v plicích nebo hrudníku a dalších patologií.
Rentgenová terapie- Tento moderní metoda, který se používá k léčbě určitých kloubních patologií. Hlavní oblasti léčby ortopedických onemocnění pomocí této metody jsou: Chronické. Zánětlivé procesy kloubů (artritida, polyartritida); Degenerativní (osteoartróza, osteochondróza, spondylosis deformans). Účel radioterapie je inhibice vitální aktivity buněk patologicky změněných tkání nebo jejich úplná destrukce. U nenádorových onemocnění je radioterapie zaměřena na potlačení zánětlivé reakce, potlačení proliferačních procesů, snížení citlivosti na bolest a sekreční činnosti žláz. Je třeba vzít v úvahu, že pohlavní žlázy, krvetvorné orgány, leukocyty a buňky maligních nádorů jsou nejcitlivější na rentgenové záření. Dávka záření je stanovena individuálně v každém konkrétním případě.

Za objev rentgenového záření získal Roentgen v roce 1901 první Nobelovu cenu za fyziku a Nobelova komise zdůraznila praktický význam jeho objevu.
Rentgenové záření je tedy neviditelné elektromagnetické záření o vlnové délce 105 - 102 nm. Rentgenové záření může pronikat některými materiály, které jsou pro viditelné světlo neprůhledné. Jsou emitovány při zpomalování rychlých elektronů v látce (spojité spektrum) a při přechodech elektronů z vnějších elektronových obalů atomu do vnitřních (čárové spektrum). Zdroje rentgenového záření jsou: rentgenka, některé radioaktivní izotopy, urychlovače a zařízení pro ukládání elektronů (synchrotronové záření). Přijímače - fotografický film, fluorescenční stínítka, detektory jaderného záření. Rentgenové záření se používá v rentgenové difrakční analýze, medicíně, detekci vad, rentgenové spektrální analýze atd.

Rentgenové záření (synonymum X-rays) má široký rozsah vlnových délek (od 8·10 -6 do 10 -12 cm). Rentgenové záření vzniká při zpomalení nabitých částic, nejčastěji elektronů. elektrické pole atomy hmoty. V tomto případě vzniklá kvanta mají různé energie a tvoří spojité spektrum. Maximální energie kvant v takovém spektru se rovná energii dopadajících elektronů. V (cm.) maximální energie rentgenových kvant, vyjádřená v kiloelektron-voltech, je číselně rovna velikosti napětí aplikovaného na trubici, vyjádřené v kilovoltech. Když rentgenové záření prochází látkou, interaguje s elektrony jejích atomů. Pro rentgenová kvanta s energiemi do 100 keV je nejcharakterističtějším typem interakce fotoelektrický jev. V důsledku takové interakce je energie kvanta zcela vynaložena na vytržení elektronu z atomového obalu a předání kinetické energie. S rostoucí energií rentgenového kvanta klesá pravděpodobnost fotoelektrického jevu a převládá proces rozptylu kvant volnými elektrony - tzv. Comptonův jev. V důsledku takové interakce vzniká i sekundární elektron a navíc je emitováno kvantum s energií nižší, než je energie primárního kvanta. Pokud energie rentgenového kvanta přesáhne jeden megaelektronvolt, může dojít k tzv. párovému efektu, při kterém vzniká elektron a pozitron (viz). V důsledku toho při průchodu látkou energie rentgenového záření klesá, tedy klesá jeho intenzita. Protože k absorpci nízkoenergetických kvant dochází s větší pravděpodobností, je rentgenové záření obohaceno o kvanta s vyšší energií. Této vlastnosti rentgenového záření se využívá ke zvýšení průměrné energie kvant, tedy ke zvýšení jeho tvrdosti. Zvýšení tvrdosti rentgenového záření se dosahuje pomocí speciálních filtrů (viz). Rentgenové záření se používá pro rentgenovou diagnostiku (viz) a (viz). Viz také Ionizující záření.

Rentgenové záření (synonymum: rentgenové záření, rentgenové záření) je kvantové elektromagnetické záření o vlnové délce od 250 do 0,025 A (neboli energetická kvanta od 5·10 -2 do 5·10 2 keV). V roce 1895 byl objeven V.K. Spektrální oblast elektromagnetického záření sousedící s rentgenovým zářením, jehož energetická kvanta přesahují 500 keV, se nazývá záření gama (viz); záření, jehož energetická kvanta jsou pod hodnotami 0,05 kev, tvoří ultrafialové záření (viz).

Rentgenové záření, představující tedy relativně malou část obrovského spektra elektromagnetického záření, které zahrnuje jak rádiové vlny, tak viditelné světlo, se jako každé elektromagnetické záření šíří rychlostí světla (ve vakuu cca 300 tis. km/ sec) a je charakterizován vlnovou délkou λ (vzdálenost, kterou záření urazí za jednu periodu oscilace). Rentgenové záření má i řadu dalších vlnových vlastností (lom, interference, difrakce), ale je mnohem obtížnější je pozorovat než záření delších vlnových délek: viditelné světlo, rádiové vlny.

Rentgenová spektra: a1 - spojité spektrum brzdného záření při 310 kV; a - spojité brzdové spektrum při 250 kV, a1 - spektrum filtrované 1 mm Cu, a2 - spektrum filtrované 2 mm Cu, b - wolframové čáry řady K.

Pro generování rentgenového záření se používají rentgenky (viz), ve kterých dochází k záření při interakci rychlých elektronů s atomy anodové látky. Existují dva typy rentgenového záření: brzdné záření a charakteristické. Bremsstrahlung rentgenové záření má spojité spektrum, podobné běžnému bílému světlu. Rozložení intenzity v závislosti na vlnové délce (obr.) je znázorněno křivkou s maximem; směrem k dlouhým vlnám křivka klesá plošně a směrem ke krátkým vlnám klesá strmě a končí na určité vlnové délce (λ0), nazývané krátkovlnná hranice spojitého spektra. Hodnota λ0 je nepřímo úměrná napětí na elektronce. Bremsstrahlung nastává, když rychlé elektrony interagují s atomovými jádry. Intenzita brzdného záření je přímo úměrná síle anodového proudu, druhé mocnině napětí na trubici a atomovému číslu (Z) látky anody.

Pokud energie elektronů urychlených v rentgence překročí hodnotu kritickou pro látku anody (tato energie je určena napětím Vcr kritickým pro tuto látku na elektronce), dochází k charakteristickému záření. Charakteristické spektrum je čárové, jeho spektrální čáry tvoří řady, označené písmeny K, L, M, N.

Řada K je nejkratší vlnová délka, řada L je delší vlnová délka, řady M a N jsou pozorovány pouze u těžkých prvků (Vcr wolframu pro řadu K je 69,3 kV, pro řadu L - 12,1 kV). Charakteristické záření vzniká následovně. Rychlé elektrony vyrážejí atomové elektrony z jejich vnitřních obalů. Atom je excitován a poté se vrací do základního stavu. V tomto případě elektrony z vnějších, méně vázaných obalů vyplňují prostory uvolněné ve vnitřních obalech a fotony charakteristického záření jsou emitovány s energií rovnou rozdílu energií atomu v excitovaném a základním stavu. Tento rozdíl (a tedy i energie fotonu) má určitou hodnotu charakteristickou pro každý prvek. Tento jev je základem rentgenové spektrální analýzy prvků. Obrázek ukazuje čárové spektrum wolframu na pozadí spojitého spektra brzdného záření.

Energie elektronů urychlených v rentgence se téměř celá přemění na tepelnou energii (anoda se velmi zahřeje), pouze malá část (asi 1 % při napětí blízkém 100 kV) se přemění na energii brzdného záření.

Využití rentgenového záření v lékařství je založeno na zákonech absorpce rentgenového záření hmotou. Absorpce rentgenového záření je zcela nezávislá na optických vlastnostech absorbující látky. Bezbarvé a průhledné olovnaté sklo, používané k ochraně personálu v rentgenových místnostech, téměř úplně absorbuje rentgenové záření. Naproti tomu list papíru, který není průhledný pro světlo, neztlumí rentgenové záření.

Intenzita homogenního (tj. určité vlnové délky) rentgenového paprsku procházejícího vrstvou absorbéru klesá podle exponenciálního zákona (e-x), kde e je základ přirozených logaritmů (2,718) a exponent x je roven součin hmotnostního součinitele útlumu (μ /p) cm 2 /g na tloušťku absorbéru v g/cm 2 (zde p je hustota látky v g/cm 3). K útlumu rentgenového záření dochází v důsledku rozptylu i absorpce. V souladu s tím je koeficient zeslabení hmoty součtem koeficientů absorpce hmoty a rozptylu. Koeficient hmotnostní absorpce prudce roste s rostoucím atomovým číslem (Z) absorbéru (úměrně Z3 nebo Z5) a s rostoucí vlnovou délkou (úměrně λ3). Tato závislost na vlnové délce je pozorována v absorpčních pásmech, na jejichž hranicích vykazuje koeficient skoky.

Koeficient rozptylu hmoty se zvyšuje s rostoucím atomovým číslem látky. Při λ≥0,3Å koeficient rozptylu nezávisí na vlnové délce, při λ<0,ЗÅ он уменьшается с уменьшением λ.

Pokles koeficientů absorpce a rozptylu s klesající vlnovou délkou způsobuje zvýšení pronikavosti rentgenového záření. Koeficient absorpce hmoty pro kost [vychytávání je způsobeno hlavně Ca 3 (PO 4) 2 ] je téměř 70krát větší než u měkkých tkání, kde je vychytávání způsobeno hlavně vodou. To vysvětluje, proč stín kostí tak ostře vystupuje na pozadí měkkých tkání na rentgenových snímcích.

Šíření nerovnoměrného rentgenového paprsku jakýmkoliv prostředím spolu s poklesem intenzity je doprovázeno změnou spektrálního složení a změnou kvality záření: dlouhovlnná část spektra je absorbováno ve větší míře než krátkovlnná část, záření se stává homogennějším. Odfiltrování dlouhovlnné části spektra umožňuje při RTG terapii lézí umístěných hluboko v lidském těle zlepšit poměr mezi hlubokými a povrchovými dávkami (viz RTG filtry). Pro charakterizaci kvality nehomogenního svazku rentgenových paprsků se používá pojem „poloviční útlumová vrstva (L)“ - vrstva látky, která zeslabuje záření na polovinu. Tloušťka této vrstvy závisí na napětí na elektronce, tloušťce a materiálu filtru. Pro měření vrstev polovičního útlumu se používá celofán (energie do 12 keV), hliník (20-100 keV), měď (60-300 keV), olovo a měď (>300 keV). Pro rentgenové záření generované při napětí 80-120 kV odpovídá 1 mm mědi ve filtrační kapacitě 26 mm hliníku, 1 mm olova odpovídá 50,9 mm hliníku.

Absorpce a rozptyl rentgenového záření je způsoben jeho korpuskulárními vlastnostmi; Rentgenové záření interaguje s atomy jako proud částic (částic) - fotonů, z nichž každý má určitou energii (nepřímo úměrnou vlnové délce rentgenového záření). Energetický rozsah rentgenových fotonů je 0,05-500 keV.

Absorpce rentgenového záření je způsobena fotoelektrickým jevem: absorpce fotonu elektronovým obalem je doprovázena vyvržením elektronu. Atom je excitován a po návratu do základního stavu vyzařuje charakteristické záření. Emitovaný fotoelektron odnese veškerou energii fotonu (minus vazebná energie elektronu v atomu).

Rozptyl rentgenového záření je způsoben elektrony v rozptylovém prostředí. Rozlišuje se klasický rozptyl (vlnová délka záření se nemění, ale mění se směr šíření) a rozptyl se změnou vlnové délky - Comptonův jev (vlnová délka rozptýleného záření je větší než u dopadajícího záření). ). V druhém případě se foton chová jako pohybující se koule a k rozptylu fotonů dochází podle Comtonova obrazného vyjádření jako při hraní kulečníku s fotony a elektrony: při srážce s elektronem mu foton předá část své energie a je rozptýlený, mající menší energii (v souladu s tím se zvětšuje vlnová délka rozptýleného záření), vyletí z atomu elektron s energií zpětného rázu (tyto elektrony se nazývají Comptonovy elektrony nebo elektrony zpětného rázu). K absorpci energie rentgenového záření dochází při tvorbě sekundárních elektronů (Compton a fotoelektrony) a přenosu energie na ně. Energie rentgenového záření přenesená na jednotku hmotnosti látky určuje absorbovanou dávku rentgenového záření. Jednotka této dávky 1 rad odpovídá 100 erg/g. Vlivem absorbované energie dochází v absorpční látce k řadě sekundárních procesů, které jsou důležité pro rentgenovou dozimetrii, protože právě na nich jsou založeny metody měření rentgenového záření. (viz Dozimetrie).

Všechny plyny a mnohé kapaliny, polovodiče a dielektrika zvyšují elektrickou vodivost, když jsou vystaveny rentgenovému záření. Vodivost je detekována nejlepšími izolačními materiály: parafín, slída, pryž, jantar. Změna vodivosti je způsobena ionizací prostředí, tj. oddělením neutrálních molekul na kladné a záporné ionty (ionizace je produkována sekundárními elektrony). Ionizace ve vzduchu se používá ke stanovení expoziční dávky rentgenového záření (dávky ve vzduchu), která se měří v rentgenech (viz Dávky ionizujícího záření). Při dávce 1 r je absorbovaná dávka ve vzduchu 0,88 rad.

Vlivem rentgenového záření dochází v důsledku excitace molekul látky (a při rekombinaci iontů) v mnoha případech k excitaci viditelné záře látky. Při vysokých intenzitách rentgenového záření je pozorována viditelná záře ve vzduchu, papíru, parafínu apod. (s výjimkou kovů). Nejvyšší výtěžnost viditelné luminiscence poskytují krystalické fosfory, jako je Zn·CdS·Ag-fosfor a další používané pro fluoroskopické obrazovky.

Vlivem rentgenového záření mohou v látce také probíhat různé chemické procesy: rozklad sloučenin halogenidu stříbra (fotografický efekt používaný v rentgenové fotografii), rozklad vody a vodných roztoků peroxidu vodíku, změny vlastností celuloidu (zákal a uvolňování kafru), parafínu (zákal a bělení) .

V důsledku úplné přeměny se veškerá energie absorbovaná chemicky inertní látkou, rentgenovým zářením, přemění na teplo. Měření velmi malých množství tepla vyžaduje vysoce citlivé metody, ale je to hlavní metoda absolutních měření Rentgenové záření.

Sekundární biologické účinky expozice rentgenovému záření jsou základem lékařské rentgenové terapie (viz). Rentgenové záření, jehož kvanta jsou 6-16 keV (efektivní vlnové délky od 2 do 5 Å), je téměř úplně absorbováno kožní tkání lidského těla; tito jsou nazýváni paprsky hranice, nebo někdy Bucca paprsky (viz Bucca paprsky). Pro hloubkovou rentgenovou terapii se používá tvrdé filtrované záření s efektivními energetickými kvanty od 100 do 300 keV.

Biologický účinek rentgenového záření je třeba brát v úvahu nejen při rentgenové terapii, ale i při rentgenové diagnostice, jakož i ve všech ostatních případech kontaktu s rentgenovým zářením, které vyžadují použití radiační ochrany (vidět).

Rentgenové záření je neviditelné záření, které může proniknout, i když v různé míře, veškerou hmotou. Jde o elektromagnetické záření o vlnové délce cca 10-8 cm.

Stejně jako viditelné světlo, rentgenové záření způsobuje zčernání fotografického filmu. Tato vlastnost je důležitá pro lékařství, průmysl a vědecký výzkum. Rentgenové záření, které prochází zkoumaným objektem a poté dopadá na fotografický film, na něm zobrazuje jeho vnitřní strukturu. Protože penetrační síla rentgenového záření je různá pro různé materiály, části objektu, které jsou pro něj méně průhledné, vytvářejí na fotografii světlejší oblasti než ty, kterými záření dobře proniká. Kostní tkáň je tedy pro rentgenové záření méně průhledná než tkáň, která tvoří kůži a vnitřní orgány. Na rentgenovém snímku se proto kosti objeví jako světlejší oblasti a místo zlomeniny, které je pro záření transparentnější, lze poměrně snadno detekovat. Rentgenové záření se také používá ve stomatologii k detekci kazů a abscesů v kořenech zubů a v průmyslu k detekci prasklin v odlitcích, plastech a pryžích.

Rentgenové záření se používá v chemii k analýze sloučenin a ve fyzice ke studiu struktury krystalů. Procházející rentgenový paprsek chemická sloučenina, způsobuje charakteristické sekundární záření, jehož spektroskopická analýza umožňuje chemikovi určit složení sloučeniny. Když paprsek rentgenového záření dopadá na krystalickou látku, je rozptýlen atomy krystalu a poskytuje jasný, pravidelný obraz skvrn a pruhů na fotografické desce, což umožňuje stanovit vnitřní strukturu krystalu. .

Využití rentgenového záření v léčbě rakoviny je založeno na tom, že zabíjí rakovinné buňky. Může však mít i nežádoucí účinky na normální buňky. Při používání rentgenových paprsků tímto způsobem je proto třeba postupovat velmi opatrně.

Příjem rentgenových paprsků

Rentgenové záření vzniká, když elektrony pohybující se vysokou rychlostí interagují s hmotou. Když se elektrony srazí s atomy jakékoli látky, rychle ztratí svou kinetickou energii. V tomto případě se většina přemění na teplo a malá část, obvykle méně než 1 %, se přemění na energii rentgenového záření. Tato energie se uvolňuje ve formě kvant - částic zvaných fotony, které mají energii, ale jejichž klidová hmotnost je nulová. Rentgenové fotony se liší svou energií, která je nepřímo úměrná jejich vlnové délce. Při obvyklém způsobu výroby rentgenových paprsků se získá široký rozsah vlnové délky, které se nazývají rentgenové spektrum

rentgenové trubice. Chcete-li produkovat rentgenové záření interakcí elektronů s hmotou, musíte mít zdroj elektronů, prostředek k jejich urychlení na vysoké rychlosti a cíl, který odolá ostřelování elektrony a produkuje rentgenové záření požadované intenzity. Zařízení, které toto vše obsahuje, se nazývá rentgenka. První výzkumníci používali „hluboce evakuované“ trubice, jako jsou moderní trubice pro výboj plynu. Vakuum v nich nebylo příliš vysoké.

Výbojky obsahují malé množství plynu, a když je na elektrody trubice aplikován velký rozdíl potenciálů, atomy plynu se přemění na kladné a záporné ionty. Kladné se pohybují směrem k záporné elektrodě (katodě) a při dopadu na ni z ní vyrážejí elektrony a ty se zase pohybují směrem ke kladné elektrodě (anodě) a bombardováním ji vytvářejí proud rentgenových fotonů. .

V moderní rentgence vyvinuté společností Coolidge (obr. 11) je zdrojem elektronů wolframová katoda zahřátá na vysokou teplotu.

Rýže. jedenáct.

Elektrony jsou urychlovány na vysoké rychlosti vysokým potenciálovým rozdílem mezi anodou (nebo antikatodou) a katodou. Protože elektrony se musí dostat k anodě, aniž by se srazily s atomy, je nutné velmi vysoké vakuum, které vyžaduje, aby byla trubice dobře evakuována. Tím se také snižuje pravděpodobnost ionizace zbývajících atomů plynu a z toho plynoucích bočních proudů.

Při bombardování elektrony vyzařuje wolframová antikatoda charakteristické rentgenové záření. Průřez rentgenového paprsku je menší než skutečná ozařovaná plocha. 1 - elektronový paprsek; 2 - katoda s fokusační elektrodou; 3 - skleněná skořepina (trubice); 4 - wolframový terč (antikatoda); 5 - katodové vlákno; 6 - skutečná ozařovaná plocha; 7 - efektivní ohnisko; 8 - měděná anoda; 9 - okno; 10 - rozptýlené rentgenové záření.

Elektrony jsou zaostřeny na anodu pomocí speciálně tvarované elektrody obklopující katodu. Tato elektroda se nazývá fokusační elektroda a spolu s katodou tvoří „elektronický reflektor“ trubice. Anoda vystavená ostřelování elektrony musí být vyrobena ze žáruvzdorného materiálu, protože většina kinetické energie ostřelujících elektronů se přemění na teplo. Kromě toho je žádoucí, aby anoda byla vyrobena z materiálu s vysokým atomovým číslem, protože Výtěžek rentgenového záření se zvyšuje s rostoucím atomovým číslem. Jako materiál anody se nejčastěji volí wolfram, jehož atomové číslo je 74. Konstrukce rentgenových trubic se může lišit v závislosti na podmínkách použití a požadavcích.

Ministerstvo školství a vědy Ruské federace

Federální agentura pro vzdělávání

Státní vzdělávací instituce vyššího odborného vzdělávání SUSU

Katedra fyzikální chemie

podle kurzu KSE: „Rentgenové záření“

Dokončeno:

Naumova Daria Gennadievna

Kontrolovány:

docent, K.T.N.

Tanklevskaya N.M.

Čeljabinsk 2010

Úvod

Kapitola I. Objev rentgenového záření

Účtenka

Interakce s hmotou

Biologické účinky

Registrace

aplikace

Jak se dělá rentgen

Přírodní rentgenové záření

Kapitola II. rentgen

aplikace

Metoda získávání obrazu

Výhody radiografie

Nevýhody radiografie

rentgen

Princip účtenky

Výhody fluoroskopie

Nevýhody skiaskopie

Digitální technologie ve skiaskopii

Víceřádková metoda skenování

Závěr

Seznam použité literatury

Úvod

Rentgenové záření je elektromagnetické vlnění, jehož energie fotonů je určena energetickým rozsahem od ultrafialového po gama záření, což odpovídá rozsahu vlnových délek od 10−4 do 10² Å (od 10−14 do 10−8 m).

Stejně jako viditelné světlo, rentgenové záření způsobuje zčernání fotografického filmu. Tato vlastnost je důležitá pro lékařství, průmysl a vědecký výzkum. Rentgenové záření, které prochází zkoumaným objektem a poté dopadá na fotografický film, na něm zobrazuje jeho vnitřní strukturu. Protože pronikavost rentgenového záření se u různých materiálů liší, části objektu, které jsou pro něj méně průhledné, vytvářejí na fotografii světlejší oblasti než ty, kterými záření dobře proniká. Kostní tkáň je tedy pro rentgenové záření méně průhledná než tkáň, která tvoří kůži a vnitřní orgány. Na rentgenovém snímku se proto kosti objeví jako světlejší oblasti a místo zlomeniny, které je pro záření transparentnější, lze poměrně snadno detekovat. Rentgenové záření se také používá ve stomatologii k detekci kazů a abscesů v kořenech zubů a v průmyslu k detekci prasklin v odlitcích, plastech a pryžích.

Rentgenové záření se používá v chemii k analýze sloučenin a ve fyzice ke studiu struktury krystalů. Rentgenový paprsek procházející chemickou sloučeninou produkuje charakteristické sekundární záření, jehož spektroskopická analýza umožňuje chemikovi určit složení sloučeniny. Když paprsek rentgenového záření dopadá na krystalickou látku, je rozptýlen atomy krystalu a poskytuje jasný, pravidelný obraz skvrn a pruhů na fotografické desce, což umožňuje stanovit vnitřní strukturu krystalu. .

Využití rentgenového záření v léčbě rakoviny je založeno na tom, že zabíjí rakovinné buňky. Může však mít i nežádoucí účinky na normální buňky. Při používání rentgenových paprsků tímto způsobem je proto třeba postupovat velmi opatrně.

Kapitola I. Objev rentgenového záření

Objev rentgenového záření je připisován Wilhelmu Conradu Roentgenovi. Jako první publikoval práci o rentgenovém záření, které nazval rentgenové záření (rentgen). Roentgenův článek s názvem „On a new type of rays“ byl publikován 28. prosince 1895 v časopise Würzburg Physico-Medical Society. Má se však za prokázané, že rentgenové záření bylo získáno již dříve. Katodovou trubici, kterou Roentgen používal při svých experimentech, vyvinuli J. Hittorf a W. Crookes. Když tato trubice funguje, generuje se rentgenové záření. To se ukázalo v pokusech Crookese a od roku 1892 v pokusech Heinricha Hertze a jeho studenta Philippa Lenarda prostřednictvím černění fotografických desek. Nikdo z nich si však význam svého objevu neuvědomil a své výsledky nezveřejnil. Také Nikola Tesla, počínaje rokem 1897, experimentoval s katodovými trubicemi, získal rentgenové záření, ale své výsledky nepublikoval.

Z tohoto důvodu Roentgen nevěděl o objevech učiněných před ním a objevil paprsky, později po něm pojmenované, nezávisle - při pozorování fluorescence, ke které dochází při provozu katodové trubice. Roentgen studoval rentgenové záření něco málo přes rok (od 8. listopadu 1895 do března 1897) a publikoval o něm pouze tři relativně malé články, které však poskytly tak obsáhlý popis nových paprsků, že stovky prací jeho následovníků, poté vydávané po celých 12 let nemohly nic podstatného přidat ani změnit. Roentgen, který ztratil zájem o rentgenové záření, řekl svým kolegům: "Všechno jsem již napsal, neztrácejte čas." Ke slávě Roentgena přispěla i slavná fotografie ruky jeho manželky, kterou zveřejnil ve svém článku (viz obrázek vpravo). Taková sláva přinesla Roentgenovi jeho první Nobelova cena ve fyzice a Nobelova komise zdůraznila praktický význam jeho objevu. V roce 1896 byl poprvé použit název „X-paprsky“. V některých zemích zůstává starý název - rentgenové záření. V Rusku se paprskům začalo říkat „rentgenové paprsky“ na návrh studenta V.K. Rentgenový snímek - Abram Fedorovič Ioffe.

Poloha na stupnici elektromagnetických vln

Energetické rozsahy rentgenového a gama záření se překrývají v širokém energetickém rozsahu. Oba typy záření jsou elektromagnetické záření a při stejné energii fotonů jsou ekvivalentní. Terminologický rozdíl spočívá ve způsobu výskytu - rentgenové záření je emitováno za účasti elektronů (buď v atomech nebo volné), zatímco gama záření je emitováno při procesech deexcitace atomových jader. Rentgenové fotony mají energie od 100 eV do 250 keV, což odpovídá záření o frekvenci od 3 1016 Hz do 6 1019 Hz a vlnové délce 0,005 - 10 nm (neexistuje obecně uznávaná definice spodní hranice rozsahu rentgenových paprsků ve škále vlnových délek). Měkké rentgenové záření má nejnižší fotonovou energii a frekvenci záření (a nejdelší vlnovou délku), zatímco tvrdé rentgenové záření má nejvyšší fotonovou energii a frekvenci záření (a nejkratší vlnovou délku).

(Rentgenová fotografie (rentgen) ruky jeho manželky, pořízená V.K. Roentgenem)

Účtenka

Rentgenové záření vzniká silným urychlením nabitých částic (hlavně elektronů) nebo vysokoenergetickými přechody v elektronových obalech atomů nebo molekul. Oba efekty se využívají v rentgenkách, ve kterých jsou elektrony emitované žhavou katodou urychleny (v tomto případě nedochází k emisi rentgenového záření, protože zrychlení je příliš malé) a dopadají na anodu, kde jsou prudce zpomalovány ( v tomto případě se emituje rentgenové záření: tzv. brzdné záření) a současně vyrazí elektrony z vnitřních elektronových obalů atomů kovu, ze kterých je anoda vyrobena. Prázdná místa v obalech jsou obsazena jinými elektrony atomu. V tomto případě je vyzařováno rentgenové záření s určitou energetickou charakteristikou materiálu anody (charakteristické záření, frekvence jsou určeny Moseleyho zákonem:

kde Z je atomové číslo prvku anody, A a B jsou konstanty pro určitou hodnotu hlavního kvantového čísla n elektronového obalu). V současné době jsou anody vyrobeny převážně z keramiky a část, kam dopadají elektrony, je vyrobena z molybdenu. Během procesu zrychlování a zpomalování přechází pouze 1 % kinetické energie elektronu do rentgenového záření, 99 % energie se přeměňuje na teplo.

Rentgenové záření může také vznikat na urychlovačích nabitých částic. T.N. Synchrotronové záření nastává, když je paprsek částic vychýlen v magnetickém poli, což způsobuje zrychlení ve směru kolmém na jejich pohyb. Synchrotronové záření má spojité spektrum s horní hranicí. S vhodně zvolenými parametry (hodnota magnetické pole a energie částic) Rentgenové záření lze získat i ve spektru synchrotronového záření.

Schematické znázornění rentgenky. X - rentgenové záření, K - katoda, A - anoda (někdy nazývaná antikatoda), C - chladič, Uh - napětí katodového vlákna, Ua - urychlovací napětí, Win - vstup vodního chlazení, Wout - výstup vodního chlazení (viz X- paprsková trubice).

Interakce s hmotou

Index lomu téměř jakékoli látky pro rentgenové záření se jen málo liší od jednoty. Důsledkem toho je skutečnost, že neexistuje žádný materiál, ze kterého by se dala vyrobit rentgenová čočka. Navíc při kolmém dopadu na povrch se rentgenové záření téměř neodráží. Navzdory tomu byly v rentgenové optice nalezeny metody pro konstrukci optických prvků pro rentgenové záření.

Rentgenové záření může pronikat hmotou a různé látky Vstřebávají se různě. Absorpce rentgenového záření je jejich nejdůležitější vlastností v rentgenové fotografii. Intenzita rentgenového záření klesá exponenciálně v závislosti na dráze uražené v absorbující vrstvě (I = I0e-kd, kde d je tloušťka vrstvy, koeficient k je úměrný Z3λ3, Z je atomové číslo prvku, λ je vlnová délka).

Absorpce nastává v důsledku fotoabsorpce a Comptonova rozptylu:

Fotoabsorpce se týká procesu, kdy foton vyrazí elektron z obalu atomu, což vyžaduje, aby energie fotonu byla větší než určitá minimální hodnota. Uvažujeme-li pravděpodobnost absorpční události v závislosti na energii fotonu, pak při dosažení určité energie (pravděpodobnost) prudce vzroste na její maximální hodnota. Pro vyšší energetické hodnoty pravděpodobnost neustále klesá. Kvůli této závislosti říkají, že existuje limit absorpce. Místo elektronu vyřazeného při aktu absorpce zaujímá jiný elektron a je emitováno záření s nižší energií fotonu, tzv. fluorescenční proces.