Tia X là loại bức xạ điện từ có lẽ nổi tiếng nhất với khả năng nhìn xuyên qua da của một người và tiết lộ hình ảnh của xương bên dưới nó. Những tiến bộ trong công nghệ đã dẫn đến các chùm tia X mạnh hơn và tập trung hơn cũng như các ứng dụng lớn hơn của các sóng ánh sáng này, từ hình ảnh các tế bào sinh học thiếu niên và các thành phần cấu trúc của vật liệu như xi măng đến tiêu diệt tế bào ung thư.
Tia X được phân loại thô thành tia X mềm và tia X cứng. Tia X mềm có bước sóng tương đối ngắn khoảng 10 nanomet (một nanomet là một phần tỷ mét), và do đó chúng rơi vào phạm vi phổ điện từ (EM) giữa tia cực tím (UV) và tia gamma. Tia X cứng có bước sóng khoảng 100 picomet (một picometer là một phần nghìn của một mét). Những sóng điện từ này chiếm cùng một vùng của phổ EM như tia gamma. Sự khác biệt duy nhất giữa chúng là nguồn của chúng: Tia X được tạo ra bằng cách gia tốc các electron, trong khi tia gamma được tạo ra bởi hạt nhân nguyên tử trong một trong bốn phản ứng hạt nhân.
Lịch sử của tia X
Tia X được phát hiện vào năm 1895 bởi Wilhelm Conrad Röentgen, giáo sư tại Đại học Wurzburg ở Đức. Theo " Lịch sử X quang " của Trung tâm tài nguyên không phá hủy , Röentgen nhận thấy các tinh thể gần một ống tia âm cực cao thể hiện ánh sáng huỳnh quang, ngay cả khi ông che chắn chúng bằng giấy tối. Một số dạng năng lượng được tạo ra bởi ống xuyên qua giấy và khiến các tinh thể phát sáng. Röentgen gọi năng lượng chưa biết là "bức xạ X". Các thí nghiệm cho thấy bức xạ này có thể xuyên qua các mô mềm chứ không phải xương và sẽ tạo ra hình ảnh bóng trên các tấm ảnh.
Với phát hiện này, Röentgen đã được trao giải thưởng Nobel vật lý đầu tiên vào năm 1901.
Nguồn và hiệu ứng tia X
Tia X có thể được tạo ra trên Trái đất bằng cách gửi một chùm electron năng lượng cao đập vào một nguyên tử như đồng hoặc gallium, theo Kelly Gaffney, giám đốc của Nguồn sáng bức xạ Synchrotron Stanford. Khi chùm tia chạm vào nguyên tử, các electron ở lớp vỏ bên trong, được gọi là vỏ s, bị chen lấn, và đôi khi bay ra khỏi quỹ đạo của chúng. Không có electron hoặc electron đó, nguyên tử trở nên không ổn định và do đó, nguyên tử sẽ "thư giãn" hoặc trở về trạng thái cân bằng, Gaffney nói, một electron trong cái gọi là vỏ 1p rơi vào để lấp đầy khoảng trống. Kết quả? Một tia X được phát hành.
"Vấn đề với điều đó là huỳnh quang [hoặc ánh sáng tia X phát ra] đi theo mọi hướng", Gaffney nói với Live Science. "Chúng không định hướng và không thể tập trung. Đây không phải là cách dễ dàng để tạo ra nguồn tia X năng lượng cao, sáng."
Nhập một synchrotron, một loại máy gia tốc hạt giúp tăng tốc các hạt tích điện như các electron bên trong một đường tròn, khép kín. Vật lý cơ bản cho thấy rằng bất cứ khi nào bạn tăng tốc một hạt tích điện, nó sẽ phát ra ánh sáng . Loại ánh sáng phụ thuộc vào năng lượng của các electron (hoặc các hạt tích điện khác) và từ trường đẩy chúng xung quanh vòng tròn, Gaffney nói.
Vì các electron synchrotron được đẩy tới gần tốc độ ánh sáng, chúng phát ra một lượng năng lượng khổng lồ, đặc biệt là năng lượng tia X. Và không chỉ bất kỳ tia X nào, mà là chùm tia X tập trung rất mạnh .
Bức xạ Synchrotron được nhìn thấy lần đầu tiên tại General Electric ở Hoa Kỳ vào năm 1947, theo Cơ sở bức xạ Synchrotron châu Âu . Bức xạ này được coi là một mối phiền toái vì nó làm cho các hạt bị mất năng lượng, nhưng sau đó nó đã được công nhận vào những năm 1960 là ánh sáng với các tính chất đặc biệt khắc phục được những thiếu sót của ống tia X. Một đặc điểm thú vị của bức xạ synchrotron là nó bị phân cực; nghĩa là, điện trường và từ trường của các photon đều dao động theo cùng một hướng, có thể là tuyến tính hoặc tròn.
"Bởi vì các electron là tương đối [hoặc di chuyển ở tốc độ gần ánh sáng], khi chúng phát ra ánh sáng, cuối cùng nó được tập trung theo hướng thuận," Gaffney nói. "Điều này có nghĩa là bạn không chỉ nhận được màu sắc phù hợp của tia X và không chỉ nhiều trong số chúng vì bạn có rất nhiều electron được lưu trữ, chúng còn được phát ra theo hướng thuận."
Hình ảnh X quang
Do khả năng xuyên qua các vật liệu nhất định, tia X được sử dụng cho một số ứng dụng trong máy chụp X-quang để đánh giá và thử nghiệm không phá hủy, đặc biệt là để xác định lỗ hổng hoặc vết nứt trong các thành phần cấu trúc. Theo Trung tâm tài nguyên NDT, "Bức xạ được dẫn qua một phần và vào phim [a] hoặc máy dò khác. Bản đồ bóng thu được cho thấy các tính năng bên trong" và liệu phần đó có phải là âm thanh hay không. Đây là kỹ thuật tương tự được sử dụng trong các văn phòng của bác sĩ và nha sĩ để tạo ra hình ảnh X-quang xương và răng tương ứng.
X-quang cũng rất cần thiết cho việc kiểm tra an ninh vận tải đối với hàng hóa, hành lý và hành khách. Máy dò hình ảnh điện tử cho phép hiển thị thời gian thực nội dung của các gói và các mặt hàng hành khách khác.
Việc sử dụng tia X ban đầu là để chụp ảnh xương, có thể dễ dàng phân biệt với các mô mềm trên phim có sẵn tại thời điểm đó. Tuy nhiên, các hệ thống lấy nét chính xác hơn và các phương pháp phát hiện nhạy hơn, chẳng hạn như phim chụp ảnh và cảm biến hình ảnh điện tử được cải thiện, đã giúp phân biệt chi tiết ngày càng tốt và sự khác biệt tinh tế về mật độ mô, trong khi sử dụng mức phơi sáng thấp hơn nhiều.
Ngoài ra, chụp cắt lớp điện toán (CT) kết hợp nhiều hình ảnh X quang thành mô hình 3D của một khu vực quan tâm.
Tương tự như CT, chụp cắt lớp synchrotron có thể tiết lộ hình ảnh ba chiều của các cấu trúc bên trong của các vật thể như các thành phần kỹ thuật, theo Trung tâm Vật liệu và Năng lượng Helmholtz .
X-quang trị liệu
Xạ trị sử dụng bức xạ năng lượng cao để tiêu diệt các tế bào ung thư bằng cách làm hỏng DNA của chúng. Vì việc điều trị cũng có thể làm hỏng các tế bào bình thường, Viện Ung thư Quốc gia khuyến cáo rằng việc điều trị nên được lên kế hoạch cẩn thận để giảm thiểu tác dụng phụ.
Theo Cơ quan Bảo vệ Môi trường Hoa Kỳ, cái gọi là bức xạ ion hóa từ tia X chiếu vào một khu vực tập trung có đủ năng lượng để loại bỏ hoàn toàn các electron khỏi các nguyên tử và phân tử, do đó làm thay đổi tính chất của chúng. Ở liều đủ, điều này có thể làm hỏng hoặc phá hủy các tế bào. Trong khi tổn thương tế bào này có thể gây ung thư, nó cũng có thể được sử dụng để chống lại nó. Bằng cách hướng tia X vào các khối u ung thư , nó có thể phá hủy những tế bào bất thường đó.
Thiên văn học tia X
Theo Robert Patterson, giáo sư thiên văn học tại Đại học bang Missouri, các nguồn tia X thiên thể bao gồm các hệ nhị phân gần chứa các lỗ đen hoặc sao neutron. Trong các hệ thống này, tàn dư sao lớn hơn và nhỏ gọn hơn có thể tách vật liệu khỏi ngôi sao đồng hành của nó để tạo thành một đĩa khí phát ra tia X cực nóng khi nó xoắn vào bên trong. Ngoài ra, các lỗ đen siêu lớn ở trung tâm của các thiên hà xoắn ốc có thể phát ra tia X khi chúng hấp thụ các ngôi sao và các đám mây khí rơi trong phạm vi hấp dẫn của chúng.
Kính viễn vọng tia X sử dụng phản xạ góc thấp để tập trung các photon năng lượng cao (ánh sáng) này có thể đi qua gương kính viễn vọng thông thường. Bởi vì bầu khí quyển của Trái đất chặn hầu hết các tia X, các quan sát thường được tiến hành bằng cách sử dụng bóng bay tầm cao hoặc kính thiên văn quay quanh.
Để tim hiểu thêm vê thiết bị y tế quý khách vui lòng click tại đây, may sieu am, máy siêu âm, máy xét nghiệm, may xet nghiem, máy nội soi, may noi soi, máy chụp x quang, may chup x quang