ΑΚΤΙΝΟΛΟΓΙΑ Ι. 1 ο ΜΑΘΗΜΑ

Transcript

1 ΑΚΤΙΝΟΛΟΓΙΑ Ι 1 ο ΜΑΘΗΜΑ

2 o o o o Στην ακτινολογία παράγουμε εικόνες. Είμαστε φωτογράφοι??? Η φωτογραφία δημιουργείται από την αποτύπωση του φωτός που ανακλάται από τις φωτογραφιζόμενες επιφάνειες (φύση, πρόσωπα κλπ) Στην ακτινολογία παράγουμε εικόνες που καταγράφουν την αλληλεπίδραση μιας μορφής ενέργειας με τις διάφορες δομές του σώματός μας

3 o o o Κάθε μαυρόασπρη εικόνα είναι ένα σύνολο διαφορετικών αποχρώσεων στην κλίμακα του γκρίζου (σκιαγραφική αντίθεση, contrast, έννοια που θα καθορίσουμε ακριβέστερα σε επόμενα μαθήματα) Η ερμηνεία της εικόνας στηρίζεται στο ότι οι διάφορες αποχρώσεις κατανέμονται σε σχήματα που αντιστοιχούν σε γνωστές δομές Δηλαδή για την ανάγνωση οποιασδήποτε εικόνας χρειάζεται: o α. Σκιαγραφική αντίθεση o β. Γνώση της ανατομίας

4

5

6 Wilhelm Conrad Röntgen Bertha s s hand Ανακάλυψη των ακτίνων Χ Παρασκευή, 8 NOV 1895

7 First Nobel Prize in physics in 1901 "I didn't think, I investigated." Ακτινογραφίες χεριού King George and Queen Mary, 1896 Bertha s s hand,, 1895

8 Οκαθ. Τιμολέων Αργυρόπουλος στο εργαστήριό του στην οδό Σόλωνος γύρω στο 1900 Francis Charles Abbott (circa 1903) (St Thomas's Gazette, 1903, vol 13) Birth of Battlefield Radiology: Greco-Turkish War of 1897 Ioanna A. Ramoutsaki, PhD, Euaggelos N. Giannacos, MD and Gerasimos N. Livadas Radiographics. 2001;21:

9 Ηλεκτρομαγνητισμός Ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία είναι η μεταφορά ενέργειας στο χώρο ως συνδυασμός ηλεκτρικών και μαγνητικών πεδίων Παράγεται από την επιτάχυνση φορτίων (συνήθως φορτισμένο σωματίδιο) και το αντίθετο Χαρακτηρίζεται από μαγνητικό και ηλεκτρικό πεδίο που είναι κάθετα μεταξύ τους και κάθετα προς την κατεύθυνση κίνησης του φορτίου ανά πάσα στιγμή Τα δύο πεδία αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και αλλάζουν ταυτόχρονα το μέγεθος και τη φορά τους.

10 Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα: Χαρακτηρίζονται από το μήκος κύματος / συχνότητα Ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός Εξίσωση Maxwell Ταχύτητα = συχνότητα Χ μήκος κύματος hyperphysics.phy-astr.gsu.edu

11 Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα μεταφέρουν ενέργεια στο κενό, που είναι αποθηκευμένη στα κινούμενα ηλεκτρικό και μαγνητικό πεδία Ημεταβολήτου μαγνητικού πεδίου είναι κάθετη στου ηλεκτρικού hyperphysics.phy-astr.gsu.edu Ηλεκτρομαγνητικό κύμα μιας συχνότητας εμφανίζει ημιτονοειδή μεταβολή των ηλεκτρικού και μαγνητικού πεδίων στο χώρο

12 Ηλεκτρομαγνητικό φάσμα

13 Οι αλληλεπιδράσεις της ΗΜΑ είναι δύσκολο να εξηγηθούν Μερικές εξηγούνται με τη σωματιδιακή θεωρία Μερικές εξηγούνται με την κυματική θεωρία Είναι απαραίτητο να συζητάμε για την ΗΜΑ σαν να αποτελούνταν και από τα δύο: σωματίδια και κύματα

14 Κυματική θεωρία του Maxwell Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα: Χαρακτηρίζονται από το μήκος κύματος / συχνότητα Ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός Εξίσωση Maxwell Ταχύτητα = συχνότητα Χ μήκος κύματος

15 Σωματιδιακή θεωρία ΗΜΑ όπως οι ακτίνες Χ συμπεριφέρονται άλλοτε σαν σωματίδια και άλλοτε σαν κύματα Τα σωματίδια αυτά αντιστοιχούν σε αυτοτελή πακέτα ενέργειας που ονομάζονται quanta ή φωτόνια Τα φωτόνια ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός Η ενέργεια που κάθε φωτόνιο μεταφέρει εξαρτάται από τη συχνότητα του Η ενέργεια μπορεί να υπολογισθεί πολλαπλασιάζοντας τη συχνότητα με τη σταθερά του Planck 4.13 X kev sec Ε = hv E = ενέργεια φωτονίου h = σταθερά του Planck v = συχνότητα

16 Συνδυασμός σωματιδιακής και κυματικής θεωριών C = λν ν = c / λ (κυματική) E = hv (σωματιδιακή) Αντικατάσταση του ν με c / λ E = hc / λ Ε = 12.4 / λ hc = 12.4 σε μονάδες kev και Ǻ Ένα φωτόνιο με ενέργεια > 15eV μπορεί να ιονίσει άτομα ή μόρια ιονίζουσα ακτινοβολία Ένα άτομο ιονίζεται όταν χάσει ένα ηλεκτρόνιο Οι ακτίνες γ, οι ακτίνες Χ και μερικές υπεριώδεις είναι ιονίζουσες ακτινοβολίες

17 Ηλεκτρόνια Εστία Βολφραμίου Θερμαινόμενο νήμα βολφραμίου ΑΝΟΔΟΣ ΚΑΘΟΔΟΣ Γυάλινο περίβλημα

18 Παραγωγή καθοδικών ηλεκτρονίων Θερμιονική εκπομπή Κύκλωμα χαμηλής τάσεως (10V, amp) Νόμος του Ohm V = I x R V = διαφορά δυναμικού I = ένταση ρεύματος R = αντίσταση Βολφράμιο, W (Ζ = 74)

19 Κύπελλο εστίασης Η κάθοδος Νήμα μικρής εστίας Νήμα μεγάλης εστίας Δύο νήματα / σπειράματα Σε σειρά ή παράλληλα Μόνο ένα λειτουργεί κάθε φορά Διαφορετικό μήκος Διαφορετική μέγιστη ποσότητα ηλεκτρονίων Ο αριθμός των ηλεκτρονίων που παράγεται εξαρτάται από: Το υλικό του σπειράματος Την εγκάρσια διατομή του Το μήκος του Τη ΔΔ

20 Αρχή γραμμικής εστίας 99% της ενέργειας των φωτονίων μετατρέπεται σε θερμότητα ΑΝΟΔΟΣ 20º ΑΝΟΔΟΣ 20º Αρχή γραμμικής εστίας ΚΑΘΟΔΟΣ

21 Άνοδος Σταθερή Βολφράμιο σε βάση από χαλκό W, Βολφράμιο Υψηλός ατομικός αριθμός (74) Υψηλό σημείο τήξεως (3370º C) Καλή απαγωγή θερμότητας ΑΝΟΔΟΣ Εστία βολφραμίου Κύπελλο εστίασης Νήμα ΚΑΘΟΔΟΣ

22 Άνοδος Σκοπός της περιστρεφόμενης ανόδου είναι η διασπορά της θερμότητας σε μεγάλη περιοχή Η ζωή της ανόδου περιορίζεται από τις θερμικές τάσεις που προκαλούν ανωμαλίες στην επιφάνειά της.

23 Φαινόμενο πεδήσεως Συνεχές φάσμα Ποικίλη ενέργεια των ηλεκτρονίων Απώλεια ενέργειας ηλεκτρονίων σταδιακά Αλληλεπίδραση με τον πυρήνα του W Πολλαπλές διαδοχικές αλληλεπιδράσεις από το ίδιο καθοδικό ηλεκτρόνιο e hv

24 Φαινόμενο αποδιεγέρσεως Χαρακτηριστική ακτινοβολία προκύπτει από αλληλεπίδραση καθοδικών με ηλεκτρόνια των εσωτερικών στιβάδων του W Εξαρτάται από τα kvp και μόνο