นันท์นภัส อุประ 22

เครืี่องฉายรังสีเอกซ์ E-BOOK นางสาว นันท์นภัส อุประ ชั้น ม6/2 เลขที่ 22

คำนำ E-BOOK เล่มนี้เป็นส่วนหนึ่งของรายวิชาฟิสิกส์ มีเนื้อหาเกี่ยวกับเรื่อง เครื่องรังสีเอกซ์ มี วัตถุประสงค์จัดทำขึ้นเพื่อให้ผู้ที่สนใจศึกษาได้ศึกษาเกี่ยวกับ เครื่องรังสีเอกซ์ และการซึ่งผู้ จัดทำได้จัดทำเนื้อหาไว้ในหนังสือเล่มนีเทั้งหมดผู้จัดทำหวังเป็นอย่างยิ่งว่า หนังสือเล่มนี้จะ เป็นประโยชน์ต่อผู้ที่สนใจจะศึกษาเป็นอย่างยิ่ง หากหนังสือเล่มนี้ผิดพลาดประการใด ผู้จัด ทำก็ขออภัยมา ณโอกาสนี้คณะผู้จัดทำ

สารบัญ หน้า 1-3 หน้า 4 . หน้า 5 เนื้อหา หน้า 6 หน้า 7 . หน้า 8-10 เเบบฝึกหัดปรนัย . เเบบฝึกหัดอัตนัย . เเบบฝึกหัดเติมคำ . เเบบฝึกหัดจับคู่ . เฉลยเเบบฝึกหัด

เครื่องฉายรังสีเอกซ์ เครื่องฉายรังสีเอกซ์ (X-Ray machine)เป็นอุปกรณ์ที่ใช้คลื่นเเม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงรังสีเอกซ์ฉายผ่านร่างกายใน บริเวณที่ต้องการวินิจฉัย ซึ่งจะได้ภาพเป็น2มิติ เครื่องฉายรังสีเอกซ์มีส่วนประกอบ ดังรูป 1.1 1.1 รังสีเอกซ์ (X-ray หรือ Röntgen ray) เป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า ที่มีความยาวคลื่นในช่วง 10 ถึง 0.01 นาโน เมตร ตรงกับความถี่ในช่วง 30 ถึง 30,000 เพตะเฮิรตซ์ (1015 เฮิรตซ์) ในเบื้องต้นมีการใช้รังสีเอกซ์ สำหรับถ่ายภาพเพื่อการวินิจฉัยโรค และงานผลึกศาสตร์ (crystallography) รังสีเอกซ์เป็นการแผ่รังสี แบบแตกตัวเป็นไอออน และมีอันตรายต่อมนุษย์ รังสีเอกซ์ค้นพบโดยวิลเฮล์ม คอนราด เรินต์เกน เมื่อ ค.ศ. 1895 ทฤษฎีอิเล็กตรอนสมัยปัจจุบัน อธิบายถึงการเกิดรังสีเอกซ์ว่า ธาตุประกอบด้วยอะตอมจำนวนมากใน อะตอมแต่ละตัวมีนิวเคลียสเป็นใจกลาง และมีอิเล็กตรอนวิ่งวนเป็นชั้น ๆ ธาตุเบาจะมีอิเล็กตรอนวิ่งวน อยู่น้อยชั้น และธาตุหนักจะมีอิเล็กตรอนวิ่งวนอยู่หลายชั้น เมื่ออะตอมธาตุหนักถูกยิงด้วยกระแส อิเล็กตรอน จะทำให้อิเล็กตรอนที่อยู่ชั้นในถูกชนกระเด็นออกมาวิ่งวนอยู่รอบนอกซึ่งมีภาวะไม่เสถียร และจะหลุดตกไปวิ่งวนอยู่ชั้นในอีก พร้อมกับปล่อยพลังงานออกในรูปรังสี ถ้าอิเล็กตรอนที่ยิงเข้าไปมี พลังงานมาก ก็จะเข้าไปชนอิเล็กตรอนในชั้นลึก ๆ ทำให้ได้รังสีที่มีพลังงานมาก เรียกว่า ฮาร์ดเอกซเรย์ (hard x-ray) ถ้าอิเล็กตรอนที่ใช้ยิงมีพลังงานน้อยเข้าไปได้ไม่ลึกนัก จะให้รังสีที่เรียกว่า ซอฟต์เอกซเรย์ (soft x-ray) หน้ า 1

หลอดรังสีเอกซ์ (x-ray tube) จะฉายรังสีเอกซ์ผ่ายร่างกายในบริเวณอัยวะที่ ต้องการตรวจหาความผิดปกติ ไปยังอุปกรณ์ตรวจวัดรังสี ดังรูป 1.2 โดยความเข้มของรังสีเอกซ์จะถูกปรัลจากส่วนควบคุม 1.2 อุปกรณ์ตรวจวัดรังสี มีสองแบบคือ แบบแผ่นฟิล์ม และแบบดิจิทัล รังสีเอกซ์ที่ฉายผ่านร่างกาย จะถูกเนื้อเยื่อและกระดูกดูดกลืนในปริมาณที่แตกต่างกัน เมื่อตกกระทบอุปกรณ์ตรวจวัดรังสี ทำให้ เกิดเป็น ภาพบนระนาบใน 2 มิติ ถ้าเป็นอุปกรณ์ตรวจวัดรังสีแบบแผ่นฟิล์มจะได้ภาพดังรูป 1.3 ก. หากเป็น อุปกรณ์ตรวจวัดรังสีแบบดิจิทัลจะได้ภาพแสดงบนจอแสดงผล ดังรูป 1.4 ข. ซึ่งแพทย์จะนำภาพนี้ไป ประกอบการวินิจฉัยโรคต่อไป 1.3 ก เเบบเเผ่นฟิล์ม 1.4 ข เเบบดิจิทัล หน้ า 2

ความรู้เพิ่มเติม เครื่องกำเนิดรังสีเอกซ์ประกอบด้วยอุปกรณ์ที่สำคัญ คือ หลอดรังสีเอกซ์ ซึ่งเป็นหลอดแก้ว สุญญากาศ ภายในมีขั้วไฟฟ้า 2 ขั้ว คือ ขั้วลบ (แคโทด) หรือ ไส้หลอด (filament) และขั้วบวก (แอโนด) หรือ เป้า (target) ขั้วทั้ง 2 ต่อเข้ากับแหล่งกำเนิดไฟฟ้าความต่างศักย์สูง เมื่อกระแสไฟฟ้า ผ่านเข้าไปในไส้หลอด แล้วจะเกิดความร้อนจนเพิ่มอุณหภูมิสูงประมาณ 2000 องศาเซลเซียส หรือ มากกว่า ทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากไส้หลอดมากเพียงพอ และถูกเร่งด้วยความต่างศักย์สูงไป กระทบกับเป้า จึงปลดปล่อยพลังงานออกมาเป็นรังสีเอกซ์ความถี่ต่าง ๆ ดังรูป หน้ า 3

เเบบทดสอบปรนัย 10 ข้อ 1. ผู้ค้นพบรังสีเอ็กซ์คือ 9.ความต่างศักย์ไฟฟ้าที่ใช้ในหลอดรังสีเอกซ์เป็นโวลต์อยู่ในระดับขนาด 1. เฮิร์ตซ์ 1.105 2. ไอน์สไตน์ 2.10 4 3. เรินเกนท์ 34..110032 4. เบคเคอเรล 10. อิเล็กตรอนในหลอดโทรทัศน์ถูกเร่งผ่านความต่างศักย์ 10000 2. เครื่อง มือที่ใช้ทดลองแล้วทำให้ โวลต์ ความถี่สูงสุดของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจากการที่ พบรังสีเอกซ์เป็นครั้งแรกคือ อิเล็กตรอนตกกระทบจอโทรทัศน์จะมีค่าเป็นเฮิร์ตซ์ได้ 1. หลอดทีวี 2. หลอดรังส ีคาโทด 1. 2.41 x 1013 3. หลอดโฟโตอิเล็กตริก 2. 2.41 x 1014 4. สารรังสี 3. 2.41 x 1018 4. 2.41 x 1020 3. ในการ ทดลองใช้หลอดรังสีเอกซ์พลังงาน ไฟฟ้าส่วนใหญ่จะกลายเป็นพลังงาน 1.รังสีเอกซ์ 2. แสง 3.ความร้อน 4. กล 4. รังสีเอกซ์มีคุณสมบัติในการ 1.ทำให้อากาศเกิดการแตกตัวเป็น ประจุไฟฟ้าบวก 2.เบี่ยงเบนในสนามแม่เหล็ก 3. ทะลุทะลวงวัตถุได้มาก 4.ไม่มีประจุ, มีมวลเกือบเท่าอิเล็กตรอน 5. ถ้าอิเล็กตรอนถูกเร่งด้วยความต่างศักย์ไฟฟ้าขนาด 20000 โวลต์ ไปชนเป้าโลหะทังสเตน ความยาวช่วง คลื่นต่ำสุดของรังสีเอกซ์ที่ได้จะมีค่าเป็นนาโนเมตรได้ 1. 0.0062 2. 0.062 3. 0.62 4. 6.2 6.หลอดรังสีเอกซ์หลอดหนึ่งมีความต่างศักย์ไฟฟ้า 11,000 โวลต์ จะให้รังสีเอกซ์ออกมาขนาดความยาวช่วงคลื่นเท่าไร 1.0.112 เมตร 2. 1.12 เมตร 3. 0.112 นาโนเมตร 4. 0.0112 นาโนเมตร 7.หลอดรังสีเอกซ์ขนาด 150,000 โวลต์ . 10 มิลลิแอป์ . 1% รังสีเอกซ์จะเกิดความร้อน 1. 1500 แคลอรี/วินาที 2. 1485 แคลอรี/วินาที 3. 355 แคลอรี/วินาที 4. 0 8.ความถี่ของคลื่นรังสีเอกซ์ในหน่วยเป็นเฮิร์ตซ์ 1. 1014 2. น้อยกว่า 1018 ม10า2ก2กขวึ่้นา ไ1ป018 3. 4. หน้ า 4

เเบบทดสอบอัตนัย 1. รังสีเอ็กซ์ที่แพทย์ใช้ฉายเอ็กซ์เรย์ทั่วร่างกาย หรือฉายอวัยวะเฉพาะแห่ง เช่น หัวกระโหลก, กระเพาะอาหาร, ปอด ฯลฯ มีลักษณะเหมือนกัน หรือต่างกัน อย่างไร ตอบ........................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................... ................................. 2. เราจะหาค่าความถี่ของรังสีเอ็กซ์อย่างง่าย ๆ ได้อย่างไร ตอบ........................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................... .... หน้ า 5

เเบบฝึกหัด เครื่องกำเนิดรังสีเอกซ์ประกอบด้วยอุปกรณ์ที่สำคัญ มีอะไรบ้างเติมคำในช่องว่างให้ถูกต้อง ไส้หลอด(Filament) x-ray Target วินโดว์ เเอโนด ...................... ......................... ........................... .................. หน้ า 6

จงจับคู่ไห้ถูกต้อง เเบบฝึกหัด .. เเบบเเผ่นฟิล์ม . . เเบบเเผ่นดิจิทัล .. หลอดรังสี .. ส่วนควบคุม .. อุปกรณ์ตรวจวัดรังสี หน้ า 7

เฉลย ปรนัย 10 ข้อ 6) 3 7) 3 1) 3 8) 3 2) 2 9) 1 3) 3 10) 3 4) 3 5) 2 อัตนัย 2 ข้อ ข้อ1 คำตอบ เป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่สูงเหมือนกัน อัตราเร็วเท่ากัน แต่มีพลังงานต่าง ๆ กันไปตามความ จำเป็น ในการใช้ประโยชน์แต่ละแบบ หรือกล่าวใด้ว่าเป็นรังสีเอกซ์ที่เกิดจากการเร่งอิเล็กตรอนด้วยความต่างศักย์ ไฟฟ้าต่าง ๆ กัน ปรนัย 2 ข้อ ข้อ2 คำตอบ รังสีเอ็กซ์เกิดจากหลังงานไฟฟ้า รังสีเอ็กซ์จะมีค่พลังงานสูงสุดตามสมการ E=h fmax = eV fmax = eV h หน้ า 8

เฉลย เฉลยเครื่องกำเนิดรังสีเอกซ์ประกอบด้วยอุปกรณ์ที่สำคัญ มีอะไรบ้างเติมคำในช่องว่างให้ถูกต้อง .................. .............. ................... ................ หน้ า 9

จงจับคู่ไห้ถูกต้อง เฉลย . . เเบบเเผ่นฟิล์ม . . เเบบเเผ่นดิจิทัล .. หลอดรังสี . . ส่วนควบคุม . .อุปกรณ์ตรวจวัดรังสี หน้ า 10