Тормозное и характеристическое рентгеновское излучение (Практическое занятие № 9)

Задание для студентов на практическое занятие №9 «Тормозное и характеристическое  рентгеновское излучение»

Цель занятия: Закрепить знания полученные на лекции по теме «Рентгеновское излучение». Использовать эти знания для решения задач по данной теме.

Вопросы теории ( исходный уровень)

Природа тормозного и характеристического рентгеновского излучения, их характеристики и свойства. Виды взаимодействия рентгеновского излучения с веществом. Основы рентгеновской компьютерной томографии.

Устройство рентгеновской лампы, спектр тормозного излучения и его регулировка. Характеристическое излучение, Закон Мозли. Закон ослабления рентгеновского излучения веществом, слой половинного ослабления. Линейный и массовый показатели ослабления, их зависимость от жёсткости излучения и свойств вещества.  Использование рентгеновского излучения в диагностике и лучевой терапии. Методы защиты от рентгеновского излучения. (лекция №17)

Содержание занятия:.

1.Ответить на вопросы .

2.Решить задачи.

Задачи по теме для ответов у доски и самостоятельного решения .

1. Почему тормозное рентгеновское излучение имеет сплошной спектр?
2. Почему спектр  тормозного  рентгеновского излучения имеет резкую границу со  стороны   корот­ких длин волн?
3.  Почему увеличение напряжения, приклады­ваемого к рентгеновской трубке, приводит к умень­шению граничной длины волны спектра тормозного рентгеновского излучения?
4.   В сплошном спектре тормозною рентгенов­ского излучения характеристические линии К-серии для вольфрама появляются только при напряжении на аноде примерно равном 70 кВ  Чем это обуслов­лено?
5. Определить скорость электронов, падающих на антикатод рентгеновской  трубки, если минимальная длина волны в сплошном спектре рентгеновских лучей  0,01 нм.
6. Энергия фотонов, соответствующих гранич­ной длине волны спектра тормозного рентгеновского излучения, 0,25 МэВ. Определить напряжение, при­ложенное к аноду трубки, и длину волны, на кото­рую приходится максимум интенсивности в рентге­новском спектре.
7. Какое излучение будет более жестким: рент­геновское, возникающее при  напряжении  150 кВ, или у-излучение туллия (.Еу = 0,074 МэВ)?
8. Определить минимальную длину волны   в спектре излучения, возникающего в результате торможения на мишени электронов, ускоренных в ка­мере бетатрона до энергии 60 МэВ..
9. Электроны в катодном луче телевизионной трубки, достигнув экрана, внезапно останавливают­ся. Возникает   ли при этом   опасность  поражения рентгеновскими лучами при просмотре телевизион­ных передач? Напряжение, подаваемое на трубку, считать равным  16 кВ.
10. Мощность тормозного рентгеновского излу­чения можно приближенно рассчитать по формуле: Р≈ IU2Z,10-6 где  I— ток в миллиамперах; U — на­пряжение в киловольтах; Z — атомный номер веще­ства анода. Определить коэффициент полезного дей­ствия рентгеновской трубки при напряжении 100кВ, если ее анод изготовлен из вольфрама.
11. Найдите границу тормозного рентгеновского излучения (час­тоту и длину волны) для напряжений U1 = 2 кВ и U2= 20 кВ. Во сколько раз энергия фотонов этих излучений больше энергии фотона, соответствующего λ = 760нм (красный цвет)?
12. В каком случае произойдет большее увеличение потока рент­геновского излучения: при увеличении вдвое силы тока, но сохранении напряжения или, наоборот, при увеличении вдвое напряжения, но сохранении силы тока? Как можно увеличить силу тока, не изменяя напряжения в рентгенов­ской трубке? Проанализируйте процессы, которые происхо­дят при изменении силы тока, при изменении напряжения.
13.  Найдите поток рентгеновского излучения при U=10кВ, I = 1 мА. Анод изготовлен из вольфрама. Скольким фотонам в секунду соответствует этот поток, если допустить, что излучается электромагнитная волна, длина которой равна 3/2 oт длины волны, соответствующей границе спектра тор­мозного рентгеновского излучения.
14. Считая, ч то поглощение рентгеновского излучения не зави­сит от того, в каком соединении атом представлен в вещест­ве, определите, во сколко раз массовый коэффициент ос­лабления кости (Ca(РO4 )2) больше массового коэффициента ослабления воды.
15. Для рентгенодиагностики мягких тканей применяют контрастные вещества. Например,  желудок и кишечник заполня­ют кашеобразной массой сульфата бария BaSO4. Сравните массовые коэффициенты  ослабления  сульфата бария и мягких тканей (воды).
16.  Почему при глубинных  облучениях  орга­низма на пути рентгеновских лучей ставят фильтры?
17. Одинаково ли будет ослаблено по всему диапазону длин волн  неоднородное   (немонохрома­тическое) рентгеновское излучение,   прошедшее  че­рез металлическую пластинку?
18. Вычислить    толщину    слоя    половинного ослабления параллельного   пучка γ-лучей   Для воды, если     линейный    коэффициент     ослабления     равен 0,047 см-1.
19.  Бетонная плита толщиной 20 см уменьша­ет   интенсивность   узкого   пучка γ-лучей   кобальта (27Со60) в 16,5 раза. Определить линейный коэффи­циент    ослабления   и  толщину   слоя    половинного ослабления для бетона.
20. Передняя стенка сейфа типа ССП, предна­значенного для хранения γ-активных веществ, име­ет толщину защитной свинцовой плиты 50 мм. Опре­делить, во сколько   раз   ослабляется   γ –излучение с  энергией фотонов 1,8 Мэв после прохождения этой свинцовой плиты.
21. На пути γ-лучей ставятся  поочередно  два свинцовых фильтра толщиной 3 и 5 см, интенсивнос­ти γ-лучей после фильтров соответственно относятся как   13:3,6.   Определить коэффициент   поглощения свинца и энергию γ-излучения.
22. Определить, сколько необходимо взять сло­ев половинного    ослабления, чтобы   интенсивность рентгеновского излучения уменьшилась в 100 раз.
23.  Для защиты от γ-лучей с энергией фото­нов 2,4 Мэв использовался свинцовый экран толщи­ной 5 см. Какова должна быть толщина алюминие­вого экрана, обеспечивающего ту же эффективность защиты?