Применение рентгеновских лучей в мире

Применение рентгеновских лучей в мире. Уже в первых опытах Рентген заметил, что открытые им лучи практически не отражаются.

Он писал Можно заключить, что ни одно из исследовавшихся веществ не дает правильного отражения Х-лучей. Длительное время считалось, что создание эффективных рентгеновских зеркал невозможно. Углубленное исследование физики коротковолнового излучения сравнительно недавно позволило найти решение задачи путем использования многослойных отражающих покрытий. Они представляют собой структуру из множества пар чередующихся слоев нанометровой толщины с различным значением диэлектрической проницаемости, нанесенных таким образом, что период чередования слоев постоянен или изменяется по определенному закону.

В этом случае даже весьма незначительное отражение от каждой границы десятков или сотен слоев зеркала благодаря отражению синфазных волн дает суммарный коэффициент отражения рентгеновских лучей в несколько десятков процентов при любых углах вплоть до нормального падения. На подложку - полированную пластинку кремния или плавленого кварца - поочередно наносятся электронно-лучевым, магнетронным или лазерным напылением слои тяжелых металлов W, Mo, Ni, Re и слои легких элементов C, B, Be, Si. С помощью зеркал с многослойными покрытиями реализуется фокусирующая и изображающая рентгеновская оптика нормального падения.

Перспективы же этой оптики означают создание мощных рентгеновских лазеров, уникальных рентгеновских микроскопов, технологических установок рентгеновской литографии для производства интегральных микросхем нового поколения, а также развитие таких ветвей науки, как рентгеновская астрономия, рентгеновская голография, химический и биофизический микроанализ 3 . Быстрее всего рентгеновские лучи проникли во врачебную практику.

Уже в 1896 году они стали использоваться для целей диагностики. Физик Вилли Вин, в то время доцент Берлинского Университета, руководил такими исследованиями в Берлинском военном госпитале.

Вначале новые лучи применяли главным образом для установления переломов. Но скоро сфера их применения значительно расширилась. Наряду с рентгенодиагностикой развивалась ренгенотерапия. Рентгеновские лучи начали применяться для лечения рака, туберкулеза и других болезней. Вначале была неизвестна опасность рентгеновского излучения и врачи работали без каких бы то ни было мер защиты. Поэтому очень часты были лучевые травмы. Многие физики получили медленно заживающие раны или рубцы.

Сотни исследователей и техников, работавших с рентгеновскими лучами, стали в первые десятилетия жертвами лучевой смерти. Так как лучи на первых порах применяли без проверенной опытом точной дозировки, рентгеновское излучение нередко становилось губительным и для больных. Одним из первых нашел техническое применение открытию Рентгена американец Эдисон. Он создал удобный демонстрационный аппарат и уже в мае 1896 года организовал в Нью-Йорке рентгеновскую выставку, на которой посетители могли разглядывать собственную руку на светящемся экране.

После того, как помощник Эдисона умер от тяжелых ожогов, которые он получил при постоянных демонстрациях, изобретатель прекратил дальнейшие опыты с рентгеновскими лучами. Конец ХIХ - начало ХХ века было эпохой великих открытий, приведших к возникновению новых разделов физики. Достаточно напомнить о работах Пьера и Марии Кюри, Резерфорда, Майкельсона. Несмотря на это рентгеновская физика долгое время оставалась одним из наиболее актуальных и привлекательных для молодых ученых направлений. Рентгеновские методы постепенно превратились в мощное орудие научных исследований не только в физике, но и в материаловедении, химии, биологии, медицине.

Это легко проследить на протяжении истории всей науки. Роль рентгеновских методов в современной науке и технике характеризует развитие работ по синхротронному излучению. Их в меньшей мере коснулась общая тенденция снижения финансирования науки. Во многих странах Европы, Северной и Южной Америки, Азии уже в течение 20 лет сооружаются эти дорогостоящие источники рентгеновского излучения.

Общее число их уже превышает 70. Они функционируют как центры коллективного пользования и оснащаются, как правило, самой современной аппаратурой. Говоря о современных достижениях рентгеновской физики и техники, прежде всего нужно назвать новые источники излучения - ондуляторы и вигглеры. Проходя через них, электронные пучки специализированных синхротронов генерируют мощные когерентные рентгеновские пучки.

Следует также назвать новые оптические элементы - многослойные зеркала и зонные пластинки, которые используются для управления пучками и построения изображений в рентгеновских лучах. Благодаря этим достижениям, последние 10-15 лет особенно быстро развиваются рентгеновская астрономия, рентгеновская микроскопия клеток и других биологических объектов, микроанализ и другие разделы материаловедения. В США и Японии финансируются крупные программы по применению рентгеновской литографии для производства интегральных микросхем нового поколения.

Наконец появились уже рентгеновские лазеры, правда лишь в мягком диапозоне длин волн, как правило, свыше 100 А. Пока еще это лабораторные установки и число их невелико, но работы продолжаются 7 . 3.2.