Намунаи саволҳои муҳокимаи рентгенӣ
Рентгенҳо, ки бештар бо номи рентгенҳо маълуманд, як технологияи инқилобӣ дар тиб ва саноат мебошанд. Аз замони кашфи онҳо аз ҷониби Вилҳелм Конрад Рентген дар соли 1895, рентгенҳо барои олимон ва мутахассисони тиббӣ равзанаи васеъеро барои дидани сохтори дохилии ашё бидуни осеб расонидан ба онҳо боз карданд. Аммо, фаҳмидани принсипҳои корӣ ва татбиқи онҳо душвор аст. Аз ин рӯ, дар ин мақола масъалаҳои намунавии марбут ба рентгенҳо баррасӣ карда мешаванд, то нишон диҳанд, ки чӣ гуна ин технология дар заминаҳои гуногун истифода мешавад.
Таърих ва принсипҳои асосии рентгенӣ
Пеш аз гузаштан ба масъалаҳои намунавӣ, фаҳмидани асосҳо муҳим аст. Рентгенҳо як навъи радиатсияи электромагнитӣ бо дарозии мавҷи хеле кӯтоҳ мебошанд, ки ба онҳо имкон медиҳанд, ки ба доираи васеи маводҳо ворид шаванд. Ин аст он чизе, ки нурҳои рентгениро қодир ба дидани ашёи сахт, ба монанди устухонҳо дар бадани инсон, мегардонад.
Принсипи нурҳои рентгенӣ ба таъсири мутақобилаи байни нурҳо ва модда асос ёфтааст. Вақте ки нурҳои рентгенӣ аз ягон ашё мегузаранд, баъзеи онҳо ҷаббида мешаванд, дар ҳоле ки боқимондаҳо интиқол дода мешаванд. Ҷисмҳои зичтар, ба монанди устухон, нисбат ба бофтаҳои нармтар, ба монанди мушакҳо ва пӯст, нурҳои рентгениро бештар ҷаббида мегиранд. Ин фарқият тасвиреро эҷод мекунад, ки ба мо имкон медиҳад сохторҳои дохилиро бубинем.
Намунаи саволи 1: Ҳисоб кардани миқдори рентгенӣ
Савол
Бемор бо миқдори рентгении 0.03 Грей (Гр) муоинаи рентгенӣ мегузаронад. Агар энергияи умумии ҷаббидашавандаи бадани бемор 1.5 Ҷоул (Ҷ) бошад, массаи бадани беморро, ки дар таъсири рентген қарор дорад, ҳисоб кунед.
Солуси
Миқдори радиатсия (D)-ро бо истифода аз формулаи зерин ҳисоб кардан мумкин аст:
\[ D = \frac{E}{m} \]
Дар куҷо,
– \( D \) миқдор бо Gy аст,
– \( E \) энергияест, ки дар Ҷоулҳо ҷаббида мешавад,
– \( m \) масса бо килограмм (кг) аст.
Барои ёфтани массаи бадан (\( m \)), мо метавонем формулаи дар боло зикршударо ба ин тағйир диҳем:
\[ m = \frac{E}{D} \]
Арзишҳои маълумро иваз кунед:
\[ m = \frac{1.5 \text{ J}}{0.03 \text{ Gy}} \]
Дар хотир доред, ки 1 Гр = 1 Ҷ/кг, пас:
\[ m = \frac{1.5}{0.03} \text{ kg} \]
\[ m = 50 \text{ kg} \]
Пас, вазни бадани беморе, ки ба рентген дучор шудааст, 50 кг аст.
Намунаи саволи 2: Муайян кардани бофтаҳо бо истифода аз рентген
Савол
Дар тасвири рентгенӣ устухон нисбат ба бофтаҳои нарм равшантар ба назар мерасад. Шарҳ диҳед, ки чаро ин дар заминаи таъсири мутақобилаи нурҳои рентгенӣ бо намудҳои гуногуни бофтаҳо рух медиҳад.
Солуси
Рентгенҳо бар асоси фарқиятҳои ҷабби байни намудҳои гуногуни бофтаҳо кор мекунанд. Устухон нисбат ба бофтаҳои нарм ба монанди мушакҳо зичии баландтар ва рақами атомӣ дорад. Аз ин рӯ, устухон дар ҷаббида гирифтани нурҳои рентгенӣ самараноктар аст.
– Устухон: Азбаски он зич аст ва дорои унсурҳои дорои рақамҳои баланди атомӣ ба монанди калсий мебошад, устухон миқдори зиёди нурҳои рентгениро ҷаббида мегирад. Ин боиси камтар шудани нурҳои рентгенӣ ба плёнка ё детектор мегардад, ки дар натиҷа минтақаҳои равшантар дар тасвир пайдо мешаванд.
– Бофтаҳои нарм: Бофтаҳои нарм, ба монанди мушакҳо ва пӯст, зичии пасттар ва рақами атомӣ доранд. Онҳо миқдори зиёди нурҳои рентгениро фурӯ намебаранд, аз ин рӯ нурҳои рентгении бештар ба плёнка ё детектор интиқол дода мешаванд. Ин боиси он мегардад, ки минтақаҳои бофтаҳои нарм дар тасвир ториктар ба назар расанд.
Ин фарқиятҳо дар ранг ё равшанӣ ба духтур ё техник имкон медиҳанд, ки сохторҳои дохили баданро ба осонӣ муайян кунанд.
Мисоли 3: Ҳисоб кардани дарозии мавҷи шуоъҳои рентгенӣ
Савол
Агар нури рентгенӣ энергияи 124 кэВ (кило-электронволт) дошта бошад, дарозии мавҷи онро ҳисоб кунед. Аз формула истифода баред:
\[ E = \frac{hc}{\lambda} \]
Дар куҷо,
– \( E \) энергия аст (бо ҷоул),
– \( h \) доимии Планк аст, ки \( 6.626 \times 10^{-34} \) J·s (ҷоул-сония) аст,
– \(c \) суръати рӯшноӣ аст, яъне \(3 \times 10^8 \) м/с (метр дар як сония),
– \( \lambda \) дарозии мавҷ (бо метр) аст.
Солуси
Аввал энергияро аз keV ба ҷоул табдил диҳед. 1 eV (электронволт) = \( 1.602 \times 10^{-19} \) J, сипас:
\[E = 124 \times 10^3 \text{ eV} = 124 \times 10^3 \times 1.602 \times 10^{-19} \text{ J} \]
\[E = 1.985 \times 10^{-14} \text{ J} \]
Бо истифода аз формула:
\[ \lambda = \frac{hc}{E} \]
Арзишҳои маълумро иваз кунед:
\[ \lambda = \frac{6.626 \times 10^{-34} \text{ J·s} \times 3 \times 10^8 \text{ m/s}}{1.985 \times 10^{-14} \text{ J}} \]
Ҳисобкунӣ:
\[ \lambda = \frac{1.9878 \times 10^{-25}}{1.985 \times 10^{-14}} \text{ m} \]
\[ \lambda \approx 1.002 \times 10^{-11} \text{ m} \]
Пас, дарозии мавҷи нурҳои рентгенӣ бо энергияи 124 кэВ тақрибан 1.002 метр ё 0.1002 нм (нанометр) аст.
Намунаи саволи 4: Истифодаи рентген дар тиб
Савол
Бемор ташхиси шикастани дастро гирифтааст ва ба он рентген лозим аст. Агар рентген бо шиддати найчаи 100 кВ ва ҷараёни 10 мА барои 0.1 сония истифода шавад, миқдори умумии заряде, ки аз найча мегузарад, чанд аст?
Солуси
Миқдори заряд (Q)-ро бо истифода аз формулаи зерин ҳисоб кардан мумкин аст:
\[ Q = I \ маротиба t \]
Дар куҷо,
– \( Q \) заряди умумӣ дар кулонҳо (C) аст,
– \( I \) ҷараён бо ампер (A) аст,
– \( t \) вақт бо сония(ҳо) аст.
Арзишҳои маълумро иваз кунед:
\[ I = 10 \text{ mA} = 10 \times 10^{-3} \text{ A} = 0.01 \text{ A} \]
\[ t = 0.1 \text{ s} \]
\[ Q = 0.01 \text{ A} \times 0.1 \text{ s} \]
\[ Q = 0.001 \text{ C} \]
Пас, миқдори умумии заряде, ки аз найча мегузарад, 0.001 кулон аст.
Хулоса
Масъалаи мисолӣ дар боло якчанд ҷанбаҳои техникиро, ки ба истифодаи нурҳои рентгенӣ дахл доранд, аз ҷумла ҳисоб кардани воя, дарозии мавҷ ва заряди умумӣ нишон медиҳад. Ҳамин тариқ, фаҳмидани мафҳумҳои асосӣ ва принсипҳои кори нурҳои рентгенӣ метавонад барои ҳалли масъалаҳои мураккабтар ва мушаххастар татбиқ карда шавад. Азхуд кардани ин мавод барои ҳар як мутахассисе, ки дар соҳаи радиология, тиб ё муҳандисии ҳастаӣ кор мекунад, муҳим аст, то истифодаи бехатар ва самараноки нурҳои рентгениро таъмин кунад.
