Рентген туяаны талаар бид юу мэддэг вэ?

2024 Зохиолч: Seth Attwood | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2023-12-16 16:12

19-р зуунд хүний нүдэнд үл үзэгдэх, мах болон бусад материалаар дамжих чадвартай цацраг туяа нь үнэхээр гайхалтай зүйл мэт санагдаж байв. Одоо рентген туяа нь эмнэлгийн дүрсийг бүтээх, туяа эмчилгээ хийх, урлагийн бүтээлд дүн шинжилгээ хийх, цөмийн энергийн асуудлыг шийдвэрлэхэд өргөн хэрэглэгддэг.

Рентген цацраг хэрхэн илэрсэн, энэ нь хүмүүст хэрхэн тусалдаг талаар бид физикч Александр Николаевич Долговтой хамт олж мэдэв.

Рентген туяаны нээлт

19-р зууны сүүлчээс шинжлэх ухаан дэлхийн дүр төрхийг бүрдүүлэхэд цоо шинэ үүрэг гүйцэтгэж эхэлсэн. Зуун жилийн өмнө эрдэмтдийн үйл ажиллагаа сонирхогчийн болон хувийн шинж чанартай байсан. Гэсэн хэдий ч 18-р зууны эцэс гэхэд шинжлэх ухаан, технологийн хувьсгалын үр дүнд шинжлэх ухаан нь олон мэргэжилтнүүдийн оруулсан хувь нэмрийн ачаар нээлт бүрийг хийх боломжтой болсон системчилсэн үйл ажиллагаа болж хувирав.

Судалгааны хүрээлэнгүүд, шинжлэх ухааны тогтмол сэтгүүлүүд гарч эхэлсэн бөгөөд шинжлэх ухааны ололт, техникийн шинэчлэлийн зохиогчийн эрхийг хүлээн зөвшөөрөхийн төлөө өрсөлдөөн, тэмцэл өрнөв. Эдгээр бүх үйл явц Германы эзэнт гүрэнд өрнөсөн бөгөөд 19-р зууны эцэс гэхэд Кайзер дэлхийн тавцанд улс орны нэр хүндийг өсгөсөн шинжлэх ухааны ололт амжилтыг дэмжиж байв.

Энэ хугацаанд урам зоригтой ажиллаж байсан эрдэмтдийн нэг бол физикийн профессор, Вюрцбургийн их сургуулийн ректор Вильгельм Конрад Рентген юм. 1895 оны 11-р сарын 8-нд тэрээр ихэвчлэн тохиолддог шиг лабораторид хоцорч, шилэн вакуум хоолой дахь цахилгаан гүйдлийн туршилтын судалгаа хийхээр шийджээ. Тэрээр өрөөг харанхуйлж, шингэн ялгадасыг дагалддаг оптик үзэгдлийг ажиглахад хялбар болгохын тулд хоолойнуудын нэгийг тунгалаг хар цаасаар боосон байна. Миний гайхшрал

Рентген ойролцоох дэлгэцэн дээр барийн цианоплатинитын талстаар бүрхэгдсэн флюресценцийн туузыг харав. Эрдэмтэд тухайн үеийн шинжлэх ухааны хамгийн чухал нээлтүүдийн нэг болохын ирмэг дээр байна гэж төсөөлөх нь юу л бол. Ирэх жил рентген туяаны талаар мянга гаруй хэвлэл бичигдэж, эмч нар шинэ бүтээлийг нэн даруй ашиглах болно, үүний ачаар ирээдүйд цацраг идэвхт бодис нээгдэж, шинжлэх ухааны шинэ чиглэлүүд гарч ирнэ.

Рентген дараагийн хэдэн долоо хоногоо үл ойлгогдох гялбааны мөн чанарыг судлахад зориулж, хоолойд гүйдэл өгөх бүрт флюресценц гарч ирдэг болохыг олж мэдэв. Уг хоолой нь цахилгаан хэлхээний өөр хэсэг биш харин цацрагийн эх үүсвэр байсан юм. Рентген өөрт нь юу тулгарсанаа мэдэхгүй байсан тул энэ үзэгдлийг рентген буюу рентген туяа гэж нэрлэхээр шийджээ. Цаашид Рентген энэ цацраг нь объектын зузаан, бодисын нягтаас хамааран бараг бүх объектыг өөр өөр гүнд нэвтэрч чаддаг болохыг олж мэдсэн.

Ийнхүү гадагшлуулах хоолой ба дэлгэц хоёрын хоорондох жижиг хар тугалга диск нь рентген туяанд нэвтэрдэггүй болж, гарны яс нь зөөлөн эдээс цайвар сүүдрээр хүрээлэгдсэн дэлгэцэн дээр бараан сүүдрийг тусгав. Удалгүй эрдэмтэн рентген туяа нь барийн цианоплатинитээр бүрхэгдсэн дэлгэцийн гэрэлтэхээс гадна гэрэл зургийн эмульс дээр унасан газруудад гэрэл зургийн ялтсуудыг (хөгжүүлсний дараа) харанхуйлдаг болохыг олж мэдэв.

Туршилтын явцад Рентген шинжлэх ухаанд үл мэдэгдэх цацрагийг нээсэн гэдэгт итгэлтэй байв. 1895 оны 12-р сарын 28-нд тэрээр Анналс Физик, Химийн сэтгүүлд "Шинэ төрлийн цацрагийн тухай" нийтлэлдээ судалгааны үр дүнг тайлагнажээ. Үүний зэрэгцээ тэрээр өөрийн эхнэр Анна Берта Людвигийн гарны зургуудыг эрдэмтэдэд илгээсэн нь хожим алдартай болсон юм.

Рентгений хуучин найз, Австрийн физикч Франц Экснерийн ачаар Вена хотын оршин суугчид 1896 оны 1-р сарын 5-ны өдөр Die Presse сонины хуудаснаас эдгээр гэрэл зургуудыг анх харсан юм. Маргааш нь нээлтийн талаарх мэдээллийг London Chronicle сонинд дамжуулав. Тиймээс Рентгений нээлт аажмаар хүмүүсийн өдөр тутмын амьдралд нэвтэрч эхлэв. Практик хэрэглээ бараг тэр даруй олдсон: 1896 оны 1-р сарын 20-нд Нью-Хэмпширт эмч нар гар нь хугарсан хүнийг оношилгооны шинэ арга буюу рентген туяа ашиглан эмчилжээ.

Рентген туяаг эрт хэрэглэх

Хэдэн жилийн туршид рентген зураг илүү нарийвчлалтай үйл ажиллагаа явуулахад идэвхтэй ашиглагдаж эхэлсэн. Нээлтээс хойш 14 хоногийн дараа Фридрих Отто Валхофф шүдний анхны рентген зураг авчээ. Үүний дараа тэд Фриц Гизельтэй хамтран дэлхийн анхны шүдний рентген лабораторийг байгуулжээ.

1900 он гэхэд нээснээс хойш 5 жилийн дараа рентген туяаг оношлоход ашиглах нь эмнэлгийн практикийн салшгүй хэсэг гэж тооцогддог.

Пенсильвани дахь хамгийн эртний эмнэлгийн эмхэтгэсэн статистикийг рентген туяанд суурилсан технологи дэлгэрч байгааг харуулж байна гэж үзэж болно. Түүний хэлснээр, 1900 онд өвчтөнүүдийн ердөө 1-2% нь рентген туяагаар тусламж авч байсан бол 1925 он гэхэд 25% болжээ.

Тухайн үед рентген туяаг маш ер бусын байдлаар ашигладаг байсан. Жишээлбэл, тэдгээрийг үс арилгах үйлчилгээ үзүүлэхэд ашигладаг байсан. Удаан хугацааны туршид энэ аргыг илүү өвдөлттэй - хямсаа эсвэл лавтай харьцуулахад илүү тохиромжтой гэж үздэг. Нэмж дурдахад рентген туяаг гутал холбох хэрэгсэлд ашигласан - туршилтын флюроскоп (педоскоп). Эдгээр нь хөлөнд зориулсан тусгай ховилтой рентген аппаратууд бөгөөд үйлчлүүлэгч болон худалдагч нар гутлыг хэрхэн сууж байгааг үнэлэх боломжтой цонхнууд байв.

Орчин үеийн аюулгүй байдлын үүднээс рентген зураглалыг эрт ашиглах нь олон асуултыг бий болгодог. Асуудал нь рентген туяаг олж илрүүлэх үед цацраг туяа, түүний үр дагаврын талаар бараг юу ч мэддэггүй байсан тул шинэ бүтээлийг ашигласан анхдагчид түүний хортой нөлөөг өөрсдийн туршлагаас олж мэдэв. 19-р зууны эхэн үед массын үзэгдэл болж, XX зууны үед хүмүүс рентген туяаг ухаангүй ашиглахын аюулыг аажмаар ойлгож эхэлсэн.

Рентген туяаны мөн чанар

Рентген цацраг нь ~ 100 эВ-ээс 250 кеВ хүртэлх фотоны энергитэй цахилгаан соронзон цацраг бөгөөд хэт ягаан туяа ба гамма цацрагийн хоорондох цахилгаан соронзон долгионы масштаб дээр байрладаг. Энэ нь атомын электрон бүрхүүлээс электронууд ялгардаг электрон, альфа бөөмс эсвэл гамма квантуудын урсгалаар элементүүдийн атомууд өдөөгдөж байх үед радиоизотопуудад тохиолддог байгалийн цацрагийн нэг хэсэг юм. Рентген цацраг нь цэнэгтэй бөөмүүд хурдатгалтай хөдөлж, ялангуяа бодисын атомын цахилгаан талбарт электронууд удаашрах үед үүсдэг.

Зөөлөн ба хатуу рентген туяаг ялгадаг бөгөөд тэдгээрийн хоорондох нөхцөлт хил нь долгионы уртын масштабаар ойролцоогоор 0.2 нм бөгөөд энэ нь ойролцоогоор 6 кВ фотоны энергитэй тохирч байна. Богино долгионы урттай тул рентген цацраг нь нэвтрэн орох ба ионжуулагч шинж чанартай байдаг, учир нь бодисоор дамжин өнгөрөхдөө электронуудтай харилцан үйлчилж, тэдгээрийг атомаас гаргаж, улмаар ион, электрон болгон задалж, бодисын бүтцийг өөрчилдөг. энэ нь үйлчилдэг.

Рентген туяа нь флюресцент гэж нэрлэгддэг химийн нэгдлийг гэрэлтүүлэхэд хүргэдэг. Дээжийн атомуудыг өндөр энергитэй фотоноор цацруулах нь электрон ялгаруулалтыг үүсгэдэг - тэд атомыг орхидог. Нэг буюу хэд хэдэн электрон тойрог замд "нүх" үүсдэг - хоосон орон зай, үүний улмаас атомууд өдөөгдсөн төлөвт ордог, өөрөөр хэлбэл тогтворгүй болдог. Хэдэн сая секундын дараа дотоод тойрог замд байгаа хоосон орон зай гаднах тойрог замаас ирсэн электронуудаар дүүрэх үед атомууд тогтвортой төлөвтөө буцаж ирдэг.

Энэ шилжилт нь хоёрдогч фотон хэлбэрээр энерги ялгаруулдаг тул флюресцент үүсдэг.

Рентген одон орон судлал

Дэлхий дээр бид рентген туяатай ховор тааралддаг ч сансар огторгуйд ихэвчлэн олддог. Тэнд олон сансрын биетүүдийн үйл ажиллагааны улмаас байгалийн жамаар үүсдэг. Энэ нь рентген одон орон судлалыг боломжтой болгосон. Рентген туяаны фотонуудын энерги нь оптикаас хамаагүй өндөр байдаг тул рентген туяаны мужид маш өндөр температурт халсан бодисыг ялгаруулдаг.

Рентген цацрагийн эдгээр сансрын эх үүсвэрүүд нь бидний хувьд байгалийн цацрагийн мэдэгдэхүйц хэсэг биш тул хүмүүст ямар ч байдлаар заналхийлдэггүй. Цорын ганц үл хамаарах зүйл бол нарны аймгийн ойролцоо болсон хэт шинэ одны дэлбэрэлт гэх мэт хатуу цахилгаан соронзон цацрагийн эх үүсвэр байж болно.

Рентген туяаг хэрхэн зохиомлоор бий болгох вэ?

Рентген туяаны төхөөрөмжийг үл эвдэх интроскопи (анагаах ухаанд рентген зураг, технологийн согог илрүүлэх) хийхэд өргөн хэрэглэгддэг хэвээр байна. Тэдний гол бүрэлдэхүүн хэсэг нь катод ба анодоос бүрддэг рентген хоолой юм. Хоолойн электродууд нь ихэвчлэн хэдэн арван эсвэл бүр хэдэн зуун мянган вольт өндөр хүчдэлийн эх үүсвэрт холбогддог. Халах үед катод нь катод ба анодын хооронд үүссэн цахилгаан талбайн нөлөөгөөр хурдасдаг электронуудыг ялгаруулдаг.

Анодтой мөргөлдөхөд электронууд удааширч, энергийн ихэнх хэсгийг алддаг. Энэ тохиолдолд рентген туяаны хүрээний цацраг туяа гарч ирдэг боловч электрон энергийн зонхилох хэсэг нь дулаан болж хувирдаг тул анодыг хөргөнө.

Тогтмол эсвэл импульсийн үйлдэлтэй рентген хоолой нь рентген цацрагийн хамгийн өргөн тархсан эх үүсвэр хэвээр байгаа боловч цорын ганц зүйлээс хол байна. Өндөр эрчимтэй цацрагийн импульсийг олж авахын тулд гүйдлийн плазмын суваг нь гүйдлийн өөрийн соронзон орон - чимхлүүрээр шахагддаг өндөр гүйдлийн цэнэгийг ашигладаг.

Хэрэв цэнэггүйдэл нь хөнгөн элементүүдийн орчинд, жишээлбэл, устөрөгчийн орчинд явагддаг бол энэ нь цэнэггүйдэлд үүссэн цахилгаан талбайн электронуудын үр дүнтэй хурдасгагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Энэ цэнэг нь гадаад гүйдлийн эх үүсвэрээс үүссэн талбайн хэмжээнээс ихээхэн давж болно. Ийм аргаар өндөр нэвтрэх чадалтай, үүссэн квантуудын өндөр энергитэй (хэдэн зуун килоэлектронвольт) хатуу рентген цацрагийн импульсийг олж авдаг.

Өргөн хүрээний спектрийн хүрээнд рентген туяа авахын тулд электрон хурдасгуур - синхротрон ашигладаг. Тэдгээрийн дотор цацраг нь цагираг хэлбэртэй вакуум камер дотор үүсдэг бөгөөд энэ нь гэрлийн хурд хүртэл хурдассан өндөр энергитэй электронуудын нарийхан чиглэсэн цацраг нь дугуй тойрог замд хөдөлдөг. Эргэлтийн үед соронзон орны нөлөөн дор нисч буй электронууд нь өргөн хүрээний тойрог замд фотонуудын цацрагийг ялгаруулдаг бөгөөд хамгийн их нь рентген туяаны мужид унадаг.

Рентген туяаг хэрхэн илрүүлдэг

Удаан хугацааны туршид рентген туяаг илрүүлэх, хэмжихэд шилэн хавтан эсвэл тунгалаг полимер хальсны гадаргуу дээр түрхсэн фосфор эсвэл гэрэл зургийн эмульсийн нимгэн давхаргыг ашигласан. Эхнийх нь рентген туяаны нөлөөн дор спектрийн оптик мужид гэрэлтэж байсан бол химийн урвалын нөлөөн дор бүрхүүлийн оптик ил тод байдал өөрчлөгдсөн.

Одоогийн байдлаар электрон детекторыг рентген цацрагийг бүртгэхэд ихэвчлэн ашигладаг - детекторын мэдрэмтгий эзэлхүүн дэх квант цацрагийг шингээх үед цахилгаан импульс үүсгэдэг төхөөрөмжүүд. Тэд шингэсэн цацрагийн энергийг цахилгаан дохио болгон хувиргах зарчмаар ялгаатай.

Цахим бүртгэлтэй рентген детекторыг иончлолын үйл ажиллагаа нь бодисын иончлолд суурилдаг ба ионжуулагч цацрагийн нөлөөн дор байгаа бодисын гэрэлтэлтийг ашигладаг радиолюминесцент, түүний дотор сцинтилляци гэж хувааж болно. Ионжуулалтын детекторууд нь эргээд илрүүлэх орчноос хамааран хий дүүргэгч ба хагас дамжуулагч гэж хуваагддаг.

Хий дүүргэсэн детекторын үндсэн төрлүүд нь иончлолын камер, Гейгер тоолуур (Гейгер-Мюллерийн тоолуур) ба пропорциональ хий ялгаруулах тоолуур юм. Тоолуурын ажлын орчинд орж буй цацрагийн квантууд нь хийн иончлолыг үүсгэж, гүйдлийн урсгалыг бүртгэдэг. Хагас дамжуулагч детекторт цацрагийн квантуудын нөлөөн дор электрон нүхний хосууд үүсдэг бөгөөд энэ нь детекторын биед цахилгаан гүйдэл гүйх боломжийг олгодог.

Вакуум төхөөрөмж дэх сцинтилляцын тоолуурын гол бүрэлдэхүүн хэсэг нь фотоэлектрик эффект ашиглан цацрагийг цэнэглэгдсэн бөөмсийн урсгал болон хоёрдогч электрон ялгаралтын үзэгдэл болгон хувиргаж, үүссэн цэнэглэгдсэн хэсгүүдийн гүйдлийг нэмэгдүүлдэг. Фото үржүүлэгч нь фотокатод ба дараалсан хурдасгагч электродуудын систем - динодтой бөгөөд тэдгээрт цохилт өгөх үед хурдассан электронууд үрждэг.

Хоёрдогч электрон үржүүлэгч нь нээлттэй вакуум төхөөрөмж (зөвхөн вакуум нөхцөлд ажилладаг) бөгөөд оролтын хэсэгт рентген цацраг нь анхдагч электронуудын урсгалд хувирч, дараа нь үржүүлэгчийн сувагт тархах явцад электронуудын хоёрдогч ялгаралтаас болж олшдог..

Хавтан илрүүлэгч рүү нэвтэрдэг асар олон тооны тусдаа микроскопийн суваг болох бичил сувгийн хавтан нь ижил зарчмын дагуу ажилладаг. Тэд нэмэлтээр хагас тунгалаг дэлгэцийн гарч буй электрон урсгалыг түүн дээр байрлуулсан фосфороор бөмбөгдөх замаар орон зайн нарийвчлал, рентген цацрагийн детектор дээр ирж буй урсгалын хөндлөн огтлолын оптик дүрсийг бий болгож чадна.

Анагаах ухаанд рентген туяа

Рентген туяа нь материаллаг объектуудыг гэрэлтүүлэх чадвар нь хүмүүст энгийн рентген туяа үүсгэх боломжийг олгодог төдийгүй илүү дэвшилтэт оношилгооны хэрэгслүүдийн боломжийг нээж өгдөг. Жишээлбэл, энэ нь компьютерийн томографийн (CT) зүрхэнд байдаг.

Рентген туяаны эх үүсвэр ба хүлээн авагч нь өвчтөн хэвтэж буй цагираг дотор эргэлддэг. Биеийн эд эсүүд рентген туяаг хэрхэн шингээж авдаг тухай олж авсан өгөгдлийг компьютерээр 3D дүрс болгон сэргээдэг. CT нь цус харвалтыг оношлоход онцгой ач холбогдолтой бөгөөд тархины соронзон резонансын дүрслэлээс бага нарийвчлалтай ч хамаагүй бага хугацаа шаарддаг.

Микробиологи, анагаах ухаанд одоо хөгжиж буй харьцангуй шинэ чиглэл бол зөөлөн рентген цацрагийг ашиглах явдал юм. Амьд организм тунгалаг байх үед цусны судасны дүрсийг авах, зөөлөн эдийн бүтцийг нарийвчлан судлах, тэр ч байтугай эсийн түвшинд микробиологийн судалгаа хийх боломжтой болдог.

Хүнд элементийн сийвэн дэх чимхлүүр ялгадасын цацрагийг ашиглан рентген микроскоп нь амьд эсийн бүтцийн ийм нарийн ширийн зүйлийг харах боломжийг олгодог.тусгайлан бэлдсэн эсийн бүтцэд ч электрон микроскопоор харагдахгүй.

Хорт хавдарыг эмчлэхэд ашигладаг цацрагийн эмчилгээний нэг хэлбэр нь хатуу рентген туяаг ашигладаг бөгөөд энэ нь биологийн объектын эдийг устгадаг ионжуулагч нөлөөгөөр боломжтой болдог. Энэ тохиолдолд электрон хурдасгуурыг цацрагийн эх үүсвэр болгон ашигладаг.

Технологийн рентген зураг

Зөөлөн рентген туяаг хяналттай термоядролын нэгдлийн асуудлыг шийдвэрлэхэд чиглэсэн судалгаанд ашигладаг. Процессыг эхлүүлэхийн тулд жижиг дейтерий, тритиумын байг цахилгаан гүйдэлээс зөөлөн рентген туяагаар цацруулж, энэ байны бүрхүүлийг плазмын төлөвт шууд халаах замаар буцах цохилтын долгион үүсгэх хэрэгтэй.

Энэ долгион нь зорилтот материалыг хатуу биетийн нягтаас хэдэн мянга дахин их нягтаршилд шахаж, термоядролын температур хүртэл халаана. Термоядролын нэгдлийн энерги ялгарах нь богино хугацаанд явагддаг бол халуун плазм нь инерцээр тархдаг.

Тунгалаг байх чадвар нь рентген зураг авах боломжийг олгодог - жишээлбэл, металлаар хийсэн тунгалаг объектын дотоод бүтцийг харуулах боломжийг олгодог дүрслэлийн техник юм. Гүүрний байгууламжууд нь бат бөх гагнагдсан эсэх, хий дамжуулах хоолойн давхаргууд нь агааргүй, төмөр замууд хоорондоо нягт таарч байгаа эсэхийг нүдээр тодорхойлох боломжгүй юм.

Тиймээс үйлдвэрлэлд рентген туяаг согог илрүүлэхэд ашигладаг - объект эсвэл түүний бие даасан элементүүдийн үндсэн ажлын шинж чанар, параметрийн найдвартай байдлыг хянах, энэ нь объектыг ашиглалтаас гаргах, задлах шаардлагагүй юм.

Рентген флюресценцийн спектрометр нь флюресценцийн нөлөөнд суурилдаг - янз бүрийн гаралтай бодис дахь бериллиас уран хүртэлх элементүүдийн концентрацийг 0,0001-100% хүртэл тодорхойлоход ашигладаг шинжилгээний арга юм.

Дээжийг рентген хоолойноос хүчтэй цацрагийн урсгалаар цацруулах үед атомын өвөрмөц флюресцент цацраг гарч ирдэг бөгөөд энэ нь дээж дэх концентрацитай пропорциональ байна. Одоогийн байдлаар бараг бүх электрон микроскоп нь рентген флюресценцийн шинжилгээний аргаар судлагдсан бичил биетүүдийн нарийн элементийн найрлагыг ямар ч хүндрэлгүйгээр тодорхойлох боломжийг олгодог.

Урлагийн түүхэн дэх рентген туяа

Рентген туяа нь гэрэлтэж, флюресценцийн эффект үүсгэх чадварыг уран зураг судлахад ашигладаг. Будгийн дээд давхаргын дор нуугдаж байгаа зүйл нь зотон бүтээлийн түүхийн талаар их зүйлийг хэлж чадна. Жишээлбэл, хэд хэдэн давхаргаар будсан чадварлаг бүтээлээс л зураачийн бүтээлд дүрс өвөрмөц байх боломжтой. Зургийг хадгалах хамгийн тохиромжтой нөхцлийг сонгохдоо будгийн давхаргын бүтцийг харгалзан үзэх нь бас чухал юм.

Энэ бүхний хувьд рентген туяа зайлшгүй шаардлагатай бөгөөд энэ нь зургийн дээд давхаргын доороос ямар ч хор хөнөөлгүйгээр харах боломжийг танд олгоно.

Энэ чиглэлийн чухал дэвшил бол урлагийн бүтээлтэй ажиллахад мэргэшсэн шинэ аргууд юм. Макроскопийн флюресцент нь 0.5-1 хавтгай дөрвөлжин метр ба түүнээс дээш талбайд агуулагдах гол элементүүд, голчлон металлын тархалтын бүтцийг төсөөлөхөд тохиромжтой рентген флюресценцийн шинжилгээний хувилбар юм.

Нөгөөтэйгүүр, хавтгай гадаргууг судлахад илүү тохиромжтой компьютерийн рентген томографийн хувилбар болох рентген ламинографи нь зургийн бие даасан давхаргын зургийг авахад ирээдүйтэй юм шиг санагддаг. Эдгээр аргуудыг мөн будагны давхаргын химийн найрлагыг судлахад ашиглаж болно. Энэ нь зураг дээр огноог тогтоох, тэр дундаа хуурамч эсэхийг тодорхойлох боломжийг олгодог.

Рентген туяа нь бодисын бүтцийг олж мэдэх боломжийг олгодог

Рентген кристаллографи нь атом ба молекулын түвшинд бодисын бүтцийг тодорхойлохтой холбоотой шинжлэх ухааны чиглэл юм. Кристал биетүүдийн өвөрмөц шинж чанар нь тодорхой атом, молекул эсвэл ионуудаас бүрдэх ижил элементүүдийн (эсүүдийн) орон зайн бүтцэд олон дараалсан давталт юм.

Судалгааны үндсэн арга нь рентген камер ашиглан талст дээжийг рентген туяаны нарийн туяанд үзүүлэх явдал юм. Үүссэн гэрэл зураг нь болороор дамжин өнгөрч буй сарнисан рентген туяаны зургийг харуулж байгаа бөгөөд үүнээс эрдэмтэд талст тор гэж нэрлэгддэг орон зайн бүтцийг нүдээр харуулах боломжтой. Энэ аргыг хэрэгжүүлэх янз бүрийн аргуудыг рентген бүтцийн шинжилгээ гэж нэрлэдэг.

Кристаллаг бодисын рентген бүтцийн шинжилгээ нь хоёр үе шатаас бүрдэнэ

1. Кристалын нэгж эсийн хэмжээ, нэгж эсийн доторх бөөмсийн тоо (атом, молекул) ба бөөмсийн байрлалын тэгш хэмийг тодорхойлох. Эдгээр өгөгдлийг дифракцийн максимумуудын байршлын геометрийг шинжлэх замаар олж авдаг.
2. Нэгж эсийн доторх электрон нягтыг тооцоолох, электрон нягтын максимумын байрлалаар тодорхойлогддог атомын координатыг тодорхойлох. Эдгээр өгөгдлийг дифракцийн максимумын эрчимийг шинжлэх замаар олж авдаг.

Зарим молекул биологичид хамгийн том, хамгийн нарийн төвөгтэй молекулуудыг дүрслэхдээ рентген кристаллографийг криоген электрон микроскоп гэж нэрлэгддэг шинэ техникээр сольж болно гэж таамаглаж байна.

Химийн шинжилгээний хамгийн сүүлийн үеийн хэрэгслүүдийн нэг бол Хендерсоны криоген электрон микроскопийн анхдагч ажилд ашигласан кино сканнер байв. Гэсэн хэдий ч энэ арга нь нэлээд үнэтэй хэвээр байгаа тул ойрын ирээдүйд рентген кристаллографийг бүрэн орлуулах боломжгүй юм.

Рентген туяа ашиглахтай холбоотой судалгаа, техникийн хэрэглээний харьцангуй шинэ чиглэл бол рентген туяаны микроскоп юм. Энэ нь фокусын оптик ашиглан судалж буй объектын томруулсан дүрсийг бодит орон зайд хоёр эсвэл гурван хэмжээстээр авах зорилготой юм.

Ашигласан цацрагийн долгионы урт бага тул рентген туяаны микроскоп дахь орон зайн нарийвчлалын дифракцийн хязгаар нь оптик микроскопын харгалзах утгаас 1000 дахин илүү байдаг. Нэмж дурдахад, рентген цацрагийн нэвтрэлтийн хүч нь харагдахуйц гэрэлд бүрэн тунгалаг бус дээжийн дотоод бүтцийг судлах боломжийг олгодог.

Электрон микроскоп нь орон зайн нарийвчлал бага зэрэг өндөр байдаг давуу талтай боловч энэ нь вакуум, металл эсвэл металлжуулсан гадаргуутай дээж авах шаардлагатай байдаг тул биологийн объектуудыг бүрэн сүйтгэдэг тул энэ нь үл эвдэх судалгааны арга биш юм.