Chuyên đề Vật lí 12 CTST Bài 5. Tia X. Chụp X-quang và chụp ảnh cắt lớp (CT) có đáp án

Năm 1895, nhà vật lí người Đức Wilhelm Conrad Röntgen (Quy-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 chụp ảnh cắt lớp (CT - Computed Tomography) (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.

Giải thích tại sao chụp ảnh X-quang liên tục trong một khoảng thời gian ngắn sẽ có hại đến sức khoẻ bệnh nhân.

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).

Quan sát Hình 5.9 và cho biết làm sao để điều chỉnh bề rộng của chùm tia X khi chiếu vào phần cơ thể cần chụp của bệnh nhân.

Quan sát Hình 5.12, giải thích vì sao màn chống tán xạ thường gồm những tấm chì được đặt xen kẽ với những tấm nhôm.

Dựa vào Bảng 5.1 (trang 31), giải thích vì sao các kĩ thuật viên thường sử dụng tia X năng lượng thấp (khoảng 50 keV) để phân biệt rõ xương và cơ khi tiến hành chẩn đoán bằng kĩ thuật chụp ảnh X-quang.

Tìm hiểu và trình bày những ưu và nhược điểm của kĩ thuật chụp CT.

Tìm hiểu trên sách, báo, internet, ... và trình bày sơ lược một số bệnh có thể được chẩn đoán hiệu quả bằng kĩ thuật chụp CT.

Thảo luận và đề xuất mô hình chụp ảnh một vật từ nhiều góc độ khác nhau.

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 tia X trên là 1,2 cm^-1. Tính cường độ của tia X sau khi truyền qua vật liệu đang xét.

Tìm hiểu và so sánh kĩ thuật chụp ảnh X-quang và kĩ thuật chụp CT.

Một người bị tai nạn giao thông và được chuẩn đoán lâm sàng là bị chấn thương hộp sọ. Hãy giải thích vì sao trong trường hợp này việc sử dụng kĩ thuật chụp CT phù hợp hơn chụp X-quang.