Байдуллаева Қазақтіліне аударғандар Н. М. Алмабаева, Г. Е. Байдуллаева, К. Е. Раманқұлов Мәскеу и з д а т е л ь с к а я г р у п п а «гэотар-медиа» 1 9
жүктеу/скачать 28,1 Mb. Pdf көрінісі
|
Ремизов А.Н. Медициналық және биологиялық физика (1)
| сызықты
және циклді (шеңберлі) деп бөлінеді. Сызыкты үдеткіш- терде бөлшектер түзу сызык бойымен, ал циклдіде шеңбер немесе иірме (спираль) бойымен козғалады. Ең көп тараған циклді үдеткіш циклотрон деп аталады (32.17-сурет), онда магнит өрісінің В индукциясы арқылы зарядталған бөлшектер шеңбер бойымен козғалады, мүндағы күш сызыктары суретке пер пендикуляр бағытталған. Дуанттар арасындағы (өзгермелі) айнымалы электр өрісі 1 бөлшекті үдетеді. (16.28) формуласына сәйкес бөлшектің айналу периоды Т оның жылдамдығы мен траектория радиусына тәуелсіз, сондықтан кезкелген дуанттағы жартылай шеңбердің бөлшекпен жүріп өті уакыты бірдей. Ол электр өрісінің тербелісінің жарты периодына сәйкес. Сондыктан, магнитті өріс бөлшектің шеңбер бойы мен айналуын, ал электр өрісі оның кинетикалык энергиясының өзгеруін кам- тамасыз етеді. Бөлшектер көзі 2 циклотронный центріне жакын орналасқан, үдетілген бөлшектердің шоғыры 3 циклотронная үдеу алғаннан кейін үшып шығады. Циклотрондар протонды 20—25 МэВ энергияға дейін үдете алады. Энер- гияның шекті мәні массаның жылдамдыкка релятивистік тәуелді болуына байланысты. Масса жылдамдык арткан сайын ұл- ғаяды, [(16.28) караңыз] онда айналған бөлшектің периоды да артады. Нәтижесінде бөлшектің коз- ғалысы мен электр өрісі бөлшекті үдетудің орны- на оларды тежейді. Осы себептен циклотронда электронды үдетуге болмайды, өйткені олар ре- лятивистік жылдамдыкты тез алады.Мұндай киындыктан шығу үшін зарядталған бөлшектін айналу периодының өзгеруіне байланысты электр өрісінің жиілігін өзгертіп отыру кажет. Мұндай үдеткіштер фазотрон ( синхроциклотрон ) деп атала ды, олар протонды 730 МэВ энергияға дейін үдете 32.17-сурет алады. Оның тағы бір жолы бар: масса арткан сайын магнит өрісінің индукциясын өсіріп отыру керек. (16.28) формуласында көрініп тұрғандай бұл жағдайда бөлшектің айна- 1 лу периодын өзгеріссіз қолдануға болады. Үдеткіштің бұл түрін синхротрон деп атай- ды. Ауыр бөлшектерді гигаэлектрон вольт дәрежесіндегі энергияға дейін үдету үшін синхрофазотрон колданылады, онда магнит 32.18-сурет өрісі де, электр өрісінің жиілігі де өзгертіліп отырады. Дубна каласындағы синхрофазотрон протондарды 10 ГэВ энергияға дейін, ал Серпухов синхрофазотроны 76 ГэВ энергияғадейін үдете алады. Төменгі энергиядағы электрондарды үдету үшін көп таралған үдеткіш бе татрон колданылады. Баска циклді үдеткіштерден оның айырмашылығы ондағы электр өрісі сырттан емес, өзіндегі магнит өрісінің өзгерісі аркылы беріледі. 32.18, а-суретге сызбалы түрде 1 электромагнитгің магнит өрісі өзгергенде Максвелл теориясына сәйкес, кұйынды электр өрісі пайда болатыны көрсетіл- ген. Магниттің 2 саңылауында вакуумды камера орналаскан, ол электрондар ды үдетеді. Электр өрісінін күш сызыктары концентрлі шенбер түрінде 32.18, а-суретжазыктыкка перпендикуляр орналаскан. 32.18, б-суретте электронный траекториясы мен жуык түрде дәл келдтін электр өрісінін кернеулігінін күш сызығы жеке көрсетілген. Бүл суретге В индукцияның күш сызыктары негізі- нен сызба жазыктығына перпендикуляр, магнитті индукция артады. Электрон орбитада магнит өрісі аркылы (Лоренц күші) ұсталып тұрады да, электр өрісімен үдетіледі. Бетатрондар электрондарды ондаған мегаэлектрон- вольтка дейін үдете алады. Қазіргі кезде бетатрондар негізінен колданбалы мақсатта, мысалы, медицинада колданылады. Үдеткіштердің медицинада қол- данылуын карастырайык. Зарядталған бөлшектердің үдеткіштері сәулелі тера пия максатында негізгі екі бағытта колданылады. Біріншіден, электрондардың тежелуінен пайда болатын, бетатронда үдетіл- ген тежегіш рентгенді сәуле шығаруды колданады. Тежегіш сәуле шығарудың фотон энергиясы бірнеше ондаған МэВ, көптеген изотоптардың ү-сәуле шы- ғаруға карағанда тиімді (эффектілі) болады. Екіншіден, үдетілген бөлшектердің тікелей әсері пайдаланылады: элект- рондар, протондар. Электрондар бетатронмен үдетіледі, ал протондар шоғыр- лары баска үдеткіштерден алынады. 32.3-суретте көрініп тұрғандай зарядталған бөлшектер, соның ішінде протондар иондауды токтап тұрар алдында күштірек жүргізеді. Сондыктан протон шоғы биологиялык нысанға (объектіге) сырттан эсер еткенде ен күшті әсері беткі қабаткаемес, ағзаның тереңгі кабатында ор наласкан ісіктерге беріледі. Сәулелі терапияныңнегізгі мәнісі осында. Беттік қабаттар бұл жағдайда өте аз закымданады. Протондардың аз мөлшерде ша- шырауы, жұка шоғыры ісікке дәл эсер етуге мүмкіндік береді. Үдеткіштерді емдеу максатында колданумен катар диагностика үшін де колдану кең орын алды. Оның екі бағытын карастыруға болады. Бірінші — ионды медициналы радиография. Бұл әдістің мәнісі мынада. Ауыр зарядталған бөлшектердің (а-бөлшектер, протондар) жүгіріп өту шамасы зат- тың тығыздығымен байланысты. Демек, зарядталған бөлшектің нысаннан өткенге дейін және өткеннен кейінгі ағынын тіркесек, онда заттын орта ты- ғыздығы туралы мәлімет алуға болады. Демек, рентгенографиядағыдай заттардың жоғарғы және төменгі тығыз- дығын білу арқылы оның кұрылымы жөнінде мәлімет аламыз. Бұл әдістің рентгеногрфиядан ұтымдылығы оның төменгі контрасты болуы, яғни, жұмсак ұлпалардың кұрылымдарын ажыратады. Екінші — бағыты синхротронды сәуле шығаруды колдануымен байланыс ты. Синхротронды сәуле шығару деп, электрондар дөңгелек орбитамен жарык жылдамдығына жакын жылдамдыкта козғалу аркылы каркынды ультракүлгін және жұмсак рентген сәуле шығаруды айтамыз. Ең бірінші бүл сәуле шығару жарық сәулесі түрінде синхротронда бақыланды, сондықтан оны синхротрон деп атайды. Синхротронды сәуле шығару диагностика үшін рентгенді сәуле шығару сиякты қолданылады. Бүл сәуле шығарудың рентгенді деп артықшы- лығы бұл сәулелерді кейбір элементтердің жаксы жұтуында, мысалы, ион- дар, ал олар ұлпада көп орналаскан. Осыдан ісіктерді алдын ала дәл аныктау мүмкіндігі туындайды. Синхротронды сәуле шығаруды сәулелі терапия үшін де кеңінен колданы- латынын атап өтелік. |