1. Nêu cách tạo ra tia X.
2. Tại sao đối cathode của ống phát tia X lại được làm bằng kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao?
Vận dụng kiến thức tìm hiểu được liên quan đến tia X thông qua sách báo và internet
1. Cách tạo ra tia X: Để tạo ra tia X, người ta dùng ống Cu - lít - giơ. Ống Cu - lít - giơ là một ống thủy tinh bên trong là chân không, gồm một dây nung bằng vonfam dùng làm nguồn electron và hai điện cực:
- Một cathode bằng kim loại, hình chỏm cầu để làm cho các electron phóng ra đều hội tụ vào anode;
- Một anode làm bằng kim loại có khối lượng nguyên tử lớn và điểm nóng chảy cao, được làm nguội bằng một dòng nước khi ống hoạt động.
Dây vonfam được nung nóng bằng một dòng điện. Người ta đặt giữa anode và cathode một hiệu điện thế cỡ vài chục kilovon. Các electron bay ra sẽ chuyển động trong điện trường mạnh giữa anode và cathode đến đập vào bề mặt đối cathode và làm cho bề mặt phát ra tia X.
2. Vì các electron do cathode phát ra chỉ có một số ít có tạc dụng tạo ra tia X, phần còn lại khi đập vào đối cathode sẽ gây ra tác dụng nhiệt làm nóng đối cathode. Vì vậy, đối cathode phải được làm bằng kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao để không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ do các electron đập vào gây ra.
Các bài tập cùng chuyên đề
Tia X được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, một trong những ứng dụng phổ biến là trong lĩnh vực y học. Vậy bản chất của tia X là gì? Cách tạo ra và cách điều khiển tia X như thế nào?
Hãy tìm hiểu trên internet, sách, báo và các nguồn thông tin khác để:
1. Nêu một số tính chất của tia X.
2. Chỉ ra một số tác dụng không mong muốn khi sử dụng tia X.
Hãy đánh giá vai trò của tia X trong đời sống và trong khoa học.
Chụp ảnh bằng tia X được dùng phổ biến trong chẩn đoán bệnh (Hình 1.1). Đây là phương pháp chẩn đoán hình ảnh cho kết quả trong thời gian ngắn, giúp bác sĩ phát hiện được các bệnh liên quan đến xương khớp, khoang ngực, ổ bụng,… để kịp thời có phác đồ điều trị cho người bệnh.
Tia X là gì? Nó giúp tạo ra hình ảnh thể hiện cấu trúc cơ thể như thế nào?
Tia X được tạo ra như thế nào?
Mô tả cấu tạo của ống tia X đơn giản?
Các tính chất đặc trưng của tia X
• Tia X có khả năng đâm xuyên mạnh, xuyên qua hầu hết các vật chắn sáng thông thường.
• Tia X có tác dụng mạnh lên phim ảnh.
• Tia X có tác dụng làm phát quang nhiều chất.
• Tia X có tác dụng sinh lí mạnh: huỷ diệt tế bào, diệt khuẩn.
Hãy tìm hiểu và nêu thêm một số tính chất của tia X.
Trong mỗi giây, một chùm tia X truyền năng lượng 400 J qua tiết diện thẳng 5,0 cm2. Tính cường độ của nó theo đơn vị W/m2.
Đề xuất cách làm tăng số lượng electron được tạo ra từ cathode của ống tia X.
Hãy tìm hiểu cỡ độ lớn của hiệu điện thế giữa anode và cathode của ống tia X.
Công thức (1.4) có được dùng cho chùm tia X phân kì không? Vì sao?
Hệ số hấp thụ tuyến tính của đồng là µ=0,693mm-1. Hãy xác định:
a) Độ dày của tấm đồng cần có để cường độ chùm tia X song song truyền qua nó giảm 50%.
b) Phần trăm cường độ của chùm tia song song truyền qua một tấm đồng dày 1,2 cm.
Giải thích vì sao có vùng màu sẫm, vùng màu sáng ở ảnh chụp khớp gối bằng tia X trong Hình 1.8b.
Vẽ hình để chứng tỏ rằng, bóng của một vật được chiếu sáng bằng một nguồn có kích thước nhỏ thì sắc nét hơn so với chiếu sáng bằng một nguồn sáng có kích thước lớn.
Dựa vào Hình 1.12, giải thích hoạt động của hệ thống làm tăng độ sắc nét của ảnh chụp bằng tia X.
Tìm tài liệu như tranh, ảnh, bài báo,… và dựa vào các tài liệu đó viết bài mô tả một số ứng dụng của tia X trong khoa học kĩ thuật và đời sống.
Năm 1895, nhà vật lí người Đức Wihelm Conrad Rontgen (Quiu-ham Con-ra Rơn-ghen) (1845-1923) (Hình 5.1) đã tìm ra một loại tia đặc biệt có khả năng đâm xuyên qua vật thể, giúp ta quan sát được cấu trúc của một số cơ quan trong cơ thể (như xương bàn tay trong Hình 5.2a) mà không cần phẫu thuật. Tia đặc biệt đó được gọi là tia X, kĩ thuật chụp ảnh bằng tia X được gọi là kĩ thuật chụp ảnh X-quang. Ngoài ra, để hỗ trợ quá trình chẩn đoán bệnh của bác sĩ được nhanh chóng và chuẩn xác, xương và các mô của cơ thể có thể được chụp bằng kĩ thuật cắt lớp (CT- Computer Tomgraphy) (Hình 5.2b). Vậy tia X có những tính chất gì và nguyên tắc cơ bản của kĩ thuật chụp CT là gì?
Trình bày các quá trình biến đổi năng lượng diễn ra khi ống phát tia X hoạt động.
Chiếu một chùm tia X có cường độ 30 W/m2 qua một phần mô xương có bề dày là 5 mm. Tính cường độ chùm tia X sau khi truyền qua phần mô xương đó, biết hệ số hấp thụ của xương đối với chùm tia X đó là 600 m-1.
Dựa vào công thức (5.1), giải thích sự tạo thành hình ảnh X-quang ở Hình 5.2a.
Tìm hiểu trên sách báo, internet để trình bày một số ứng dụng khác của tia X trong đời sống và khoa học.
Gợi ý: Tia X có thể được sử dụng để kiểm tra khuyết tật mối hàn kim loại hoặc các sản phẩm công nghiệp (vết nứt trong các vật đúc, bọt khí trong các vật thể bằng kim loại); máy quét tia X được sử dụng trong kiểm soát an ninh (Hình 5.7).
Chiếu một chùm tia X có công suất 300 W, tiết diện mặt cắt ngang chùm tia 4 cm2 qua một vật liệu dày 50 mm. Biết hệ số hấp thụ của vật liệu đang xét với tai X trên là 1,2 cm-1. Tính cường độ của tia X sau khi truyền qua vật liệu đang xét.
