Tia X là gì? Ứng dụng của tia X trong đời sống - TRẦN HƯNG ĐẠO - The first knowledge sharing application in Vietnam

Tia X có nhiều ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như dùng trong máy phân tích, rà soát an ninh, trong y khoa… Việc sử dụng tia X trong phương pháp chụp X-quang đã mang lại một bước tiến mới cho y khoa hiện đại. . Vậy hãy cùng TRƯỜNG THPT TRẦN HƯNG ĐẠO tìm hiểu những thông tin thú vị về tia X và ứng dụng của nó trong đời sống qua bài viết dưới đây.

1. Tia X là gì?

Tia X thực chất là một dạng sóng điện từ, được phát ra lúc một chùm electron đập vào một vật thể rắn. Tia X còn được gọi là tia Rontgen, được đặt theo tên của nhà khoa học đã khám phá ra chúng.

Tia X được phát hiện vào năm 1895 thông qua các thí nghiệm của nhà vật lý người Đức Wilhelm Röntgen. Ông muốn rà soát xem tia âm cực có thể xuyên qua thủy tinh hay ko. Lúc vận hành một ống cực âm, ông phát xuất hiện rằng có bức xạ nhưng mắt thường ko thể nhìn thấy từ lớp vỏ thủy tinh đối diện với cực âm. Ông gọi chúng là tia X vì kín đáo chưa được trả lời của chúng. Nhờ phát hiện này và sự nghiên cứu ko mỏi mệt để tìm ra bí mật của tia X, ông đã giành được giải Nobel vật lý trước nhất vào năm 1901.

2. Cơ chế tạo tia X

Để tạo ra tia X, một ống Culitzer được sử dụng làm nguồn. Quá trình tạo ra tia X bao gồm:

Hỗ trợ năng lượng cho máy phát điện. Electron ở Catốt được gia tốc trong điện trường mạnh nên có động năng rất lớn, chuyển động về phía Anốt.
Lúc gặp nguyên tử ở cực dương, các electron này xuyên sâu vào lớp vỏ nguyên tử, tương tác với hạt nhân và lớp vỏ electron của nguyên tử, làm chuyển dời electron qua các mức năng lượng. Chính sự chuyển từ thời kỳ này sang thời kỳ khác của các điện tử đã tạo ra tia X.

Cơ chế sản xuất tia X

Thông qua quá trình đó, hai loại tia X được tạo ra: ‘bức xạ hãm’ và tia X đặc trưng:

Bức xạ hãm: Được tạo ra bởi sự tương tác giữa các electron và hạt nhân của vật liệu mục tiêu. Hình ảnh được tạo ra trong quá trình chụp X-quang là do bức xạ hãm.
Tia X đặc trưng: Được tạo ra lúc các electron đập vào mục tiêu, các electron của các nguyên tử trên vật liệu mục tiêu bị đẩy ra khỏi quỹ đạo. Tia X này được gọi là tia X đặc trưng vì nó đặc trưng cho từng loại phần tử đích. Tia X có tính năng sinh nhiệt cao với các giải pháp giảm nhiệt để bảo vệ đầu đèn.

3. Tính chất tia X

Tia X có các tính chất sau:

Bước sóng và năng lượng:

Tia X có bước sóng nhỏ, nằm trong vòng từ 0,01 tới 10 nm, tương ứng với dải tần số từ 30 Petahertz tới 30 Exahertz (3×10^16 Hz tới 3×10^19 Hz). Mức năng lượng của photon là từ 124 eV tới 124 keV. Trong số các tia và bức xạ được con người phát hiện, tia X có mức năng lượng cao thứ hai, chỉ sau tia Gamma.
Tia X được phân thành tia X cứng và tia X mềm dựa vào mức năng lượng photon:

Tia X cứng có năng lượng cao trên 5-10 keV, bước sóng dưới 0,2-0,1 nm. Chúng có khả năng xuyên qua các vật thể nên được dùng trong chụp X-quang y tế, rà soát an ninh sân bay; xác định cấu trúc tinh thể.
Tia X mềm dễ bị hấp thụ trong ko khí, có mức năng lượng khoảng 600eV, bước sóng 2nm; trong môi trường nước giảm xuống <1nm.

Bức xạ sóng điện từ

Sự thẳng thắn và xâm nhập:

Tia X truyền thẳng theo mọi hướng và có khả năng xuyên qua mọi vật chất, kể cả thân thể con người hay các vật cản sáng thông thường như gỗ, thủy tinh, kim loại mỏng,… Lúc tia X có bước sóng ngắn. , đối với mức năng lượng lớn thì khả năng đâm xuyên càng tăng.

Khả năng được hấp thụ:

Lúc tia X xuyên qua các vật thể, cường độ của chúng bị giảm đi do một phần năng lượng của chúng bị hấp thụ. Tính chất này của tia X đã được vận dụng làm cơ sở cho các phương pháp tạo ảnh bằng tia X. Sự hấp thụ tia X tỉ lệ thuận với:

Mật độ cấu trúc của chất hấp thụ: Số lượng nguyên tử trong một thể tích của vật thể càng nhiều thì vận tốc hấp thụ càng lớn.
Trọng lượng nguyên tử: Trọng lượng nguyên tử của vật thể chiếu xạ càng lớn thì độ hấp thụ càng lớn.
Thể tích của vật thể chiếu xạ: Cường độ hấp thụ tăng theo thể tích của vật thể.
Bước sóng của chùm tia: Tia X có bước sóng càng dài thì càng bị hấp thụ nhiều.

Tính chất quang học: Tia X có đầy đủ các tính chất quang học như khả năng khúc xạ, tán xạ, phản xạ, nhiễu xạ. Có khả năng làm phát quang một số chất.

Khả năng nhìn của mắt người: Mắt người ko thể nhìn thấy tia X vì chúng là bức xạ mạnh có bước sóng lớn hơn dải ánh sáng nhưng mắt người nhìn thấy được.

Tác dụng sinh vật học:

Tia X có tác dụng sinh vật học mạnh mẽ. Do có bước sóng ngắn, năng lượng cao nên lúc hấp thụ vào thân thể, chúng có khả năng ion hóa và gây chuyển đổi DNA trong các phân tử trong tế bào sống. Điều đó làm tăng nguy cơ đột biến, phát sinh ung thư.

4. Ứng dụng của tia X trong đời sống và sản xuất

Tia X được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực của đời sống, đặc trưng có ý nghĩa to lớn đối với y khoa. Các ứng dụng của tia X bao gồm:

4.1 Ứng dụng của tia X trong y khoa

Tia X có bước sóng ngắn và năng lượng cao nên có thể xuyên qua các mô thân thể như da, cơ và các mô cứng như xương. Đồng thời, lúc đi qua chúng được tái hấp thụ một phần. Nhờ tính chất này nhưng tia X được ứng dụng trong máy chụp X quang giúp chẩn đoán hình ảnh chuẩn xác, tạo ra bước tiến vượt trội của y khoa. Giúp quan sát rõ cấu trúc các mô trong thân thể, giúp chẩn đoán và điều trị nhanh chóng nhưng ko gây đớn đau cho bệnh nhân.

Việc sử dụng tia X để chụp ảnh có hiệu quả trong việc xác định các bệnh về xương và mô của thân thể. Lúc khám trên lồng ngực có thể phát hiện viêm phổi, ung thư phổi; Trong ổ bụng giúp chẩn đoán tắc ruột, tràn dịch, tràn khí màng phổi… Thiết bị chụp X-quang y tế như máy chụp X-quang, CT scan, PET-CT…

Tia X cũng được sử dụng trong xạ trị để điều trị các tế bào ung thư bề mặt.

Ứng dụng của tia X trong chụp ảnh X quang

4.2 Trong nghiên cứu khoa học

Tia X được sử dụng trong các nghiên cứu về cấu trúc tinh thể. Quang phổ tia X tán sắc năng lượng (EDS) là kỹ thuật phân tích thành phần hóa học của chất rắn dựa trên việc ghi phổ tia X do chất rắn phát ra do tương tác với các bức xạ trong kính hiển vi điện tử.

4.3 Phục vụ rà soát an ninh tại sân bay

Tia X được sử dụng trong máy soi an ninh đặt tại sân bay, cửa khẩu, những nơi có yêu cầu cao về an ninh để rà soát hành lý đóng gói giúp phát hiện các nhân vật nguy hiểm. Các hệ thống quét an ninh thường tích hợp chiếu tia X với quét máy dò kim loại để thu được thông tin đáng tin tưởng hơn về nhân vật được quét.

4.4 Trong công nghệ cơ khí

Tia X được sử dụng trong chụp X quang để giúp rà soát các khuyết tật có trong các thành phầm đúc. Phương pháp rà soát này được sử dụng phổ quát trong lĩnh vực cơ khí giúp tìm ra các khuyết tật nhưng ko phá hủy thành phầm.

Mục lục bài viết

xem thêm thông tin chi tiết về Tia X là gì? Ứng dụng của tia X trong đời sống

Tia X là gì? Ứng dụng của tia X trong đời sống

Hình Ảnh về: Tia X là gì? Ứng dụng của tia X trong đời sống

Video về: Tia X là gì? Ứng dụng của tia X trong đời sống

Wiki về Tia X là gì? Ứng dụng của tia X trong đời sống

Tia X là gì? Ứng dụng của tia X trong đời sống -