 |
Вредное становится полезным. Применение рентгеновских лучей
|
|
|
|
Вредное становится полезным
Термоэлектронная эмиссия, губившая лампочки Эдисона, оказалась не только вредным явлением. Она была использована учеными во многих приборах и в том числе для усовершенствования рентгеновских трубок. Вредное стало полезным.
В современной рентгеновской трубке катодом служит короткая спираль из тугоплавкой вольфрамовой проволоки. Эта спираль накаливается электрическим током напряжением в 8–12 вольт и служит источником электронов.
Электроны массами вылетают из раскаленной проволоки, но образовать вокруг нее облака не могут: к аноду рентгеновской трубки приложено высокое напряжение – не менее 50 000 вольт.
Гигантская разность потенциалов, подобно урагану, подхватывает вылетевшие электроны от катода и стремительно уносит их к аноду.
Скорость полета электронов в рентгеновской трубке достигает 200 000 километров в секунду и более, тогда как скорость винтовочной пули составляет только 800 метров в секунду. Пуля при ее сравнительно небольшой скорости, ударившись о броню, расплавляется. В момент удара энергия движения пули преобразуется в теплоту.
В момент удара электрона о поверхность анода или антикатода энергия его движения также преобразуется. Часть ее тратится на то, чтобы раскачать атомы металла анода (анод сильно нагревается, и его приходится охлаждать проточной водой), часть же энергии электронов преобразуется в энергию квантов нового мощного излучения – получаются рентгеновские лучи.
Тут происходит явление, несколько напоминающее то, что происходит в оболочке атома, когда образуются кванты видимого света. Каждый «прыжок» электрона в оболочке атома с более высокого уровня на более низкий рождает квант света. Причем энергия кванта в точности равна энергии, потерянной атомом при одном «прыжке» электрона.
|
|
|
В рентгеновской трубке электроны совершают гораздо большие прыжки – они перелетают с катода на анод. По дороге электроны сильно разгоняются в электрическом поле и при ударе теряют большую энергию.
Чем большую разность потенциалов проходит электрон, тем большую скорость он приобретает и тем больше энергии теряет при ударе, а следовательно, тем больше энергия излучаемых рентгеновских квантов.
В современных рентгеновских аппаратах применяется напряжение от 50 тысяч и до двух миллионов вольт. При этом возникают такие жесткие лучи, что с их помощью фотографируют внутреннее строение очень крупных металлических изделий: валов машин, стенок паровых котлов и т. д.
В приборах, созданных советскими учеными Терлецким и Векслером, удается разгонять электроны до скоростей, приближающихся к скорости света!
Ударяясь об анод, такие электроны рождаю г лучи, которые превосходят по своей проницающей способности даже гамма‑ лучи, образующиеся в атомах радиоактивных элементов при их распаде. Мощные советские рентгеновские аппараты превратились в приборы для получения и использования гамма‑ излучения.
Искусственные гамма‑ лучи дают возможность просвечивать слои тяжелых металлов большой толщины.
Эта победа советской науки показывает, как ученые, проникая в сущность явлений, научаются управлять ими и использовать их для практических целей.
Применение рентгеновских лучей
Первый рентгеновский аппарат в России построил в 1896 году Александр Степанович Попов для кронштадтского госпиталя.
К настоящему времени рентгеновские аппараты и приемы работы с ними достигли большого совершенства. В Советском Союзе есть несколько заводов, изготовляющих рентгеновские аппараты и фотоматериалы для них. Созданы мощные рентгеновские установки для сложных исследований и легкие переносные приборы, которые умещаются в двух небольших чемоданах.
|
|
|
В нашей стране, где осуществлено бесплатное медицинское обслуживание населения, рентгеновская аппаратура широко применяется в поликлиниках, больницах и санаториях. В случае надобности рентгеновские аппараты доставляют к больному на дом.
Рентгеновские лучи пригодились в медицине не только для просвечивания. Они оказались также хорошим лечебным средством и помогают врачам бороться со злокачественными опухолями и другими тяжелыми недугами.
Широкое применение нашли рентгеновские аппараты в советской промышленности. Их устанавливают в цехах, в заводских лабораториях, с их помощью проверяют качество изделий. Скрытые трещины, внутренние пороки, раковины, совершенно незаметные при наружном осмотре, не могут укрыться от проницательного взора инженера‑ рентгенографа.
Огромную пользу принесли рентгеновские лучи науке. Они позволили ученым проникнуть взглядом в такие тайники природы, о которых физики прошлого столетия не могли даже мечтать.
Например, издавна было известно, что алмаз, уголь и графит состоят из одного и того же химического элемента – углерода. По своему химическому составу алмаз от графита решительно ничем не отличается. Но как непохожи они друг на друга! Алмаз – самый твердый из минералов, он легко режет стекло. Графит – один из самых мягких минералов, его без труда можно растереть пальцами. Алмаз блестящ и прозрачен, графит черен и непрозрачен. Оба вещества построены из одних и тех же атомов, а разница между ними огромная.
Таких химических элементов, которые могут образовывать разные вещества, известно несколько: фосфор бывает стекловидным – желтым и красным – почти металлическим; сурьма иногда имеет вид твердого серебристо‑ белого металла, а иногда – желтой хрупкой массы.
До последних лет никто не мог сказать, почему так резко отличается алмаз от графита или желтый фосфор от красного.
Причину такого различия удалось разгадать с помощью рентгеновских лучей, – ими начали исследовать строение кристаллов.
|
|
|
