Bohrův model atomu atomární hladiny ▪ rentgenka Stokesův zákon ▪ angiograf aplikovaná optika 2 poloměr dráhy energie elektronu urychlovací napětí materiál anody luminiscence Kladný náboj je soustředěný v jádru atomu, jádro zabírá zlomek velikosti atomu. (soudržnost jádra je zajištěna dostatečným počtem neutronů) Elektrony obíhají kolem jádra po kruhových drahách (resp. na kulových slupkách) 𝑟𝑛 = 𝑛2 ℏ2 𝑘𝑒 𝑒2 𝑚𝑒 𝑍 = 𝑛2 𝑍 𝑎0 S každou kruhovou orbitou je spojena energie 𝐸𝑛 = − 𝑚𝑒 𝑐2 𝛼2 2 𝑍2 𝑛2 = −13.6 eV 𝑍2 𝑛2 S přechodem elektronu mezi dvěma hladinami dojde k pohlcení/vyzáření fotonu s energií právě rovnou rozdílu energií obou zúčastněných hladin (znaménko závisí na směru přechodu). a0=0,522 Å je tzv. Bohrův poloměr (poloměr prvního orbitalu v atomu vodíku) -13,6 eV je energie první hladiny atomu vodíku 1 Å = 10-10 m = 0.1 nm Záporné energie představují haldiny, na nichž jsou elektrony vázány k jádru, kladné hodnoty energie mají volné elelktrony. Démokritos – Pudingový model - Bohrův model atomu – Sommerfeldův model atomu – model kvantové fyziky Poloměry jednotlivých drah nejsou libovolné, ale vyjádřeny vztahem 𝐸[eV]=𝐸[𝐽]/|𝑒| atom vodíku 𝑍=1 schematický zápis energiových hladin a přeskoků mezi nimi: rentgenka žhavicí napětí rentgenka je tvořena evakuovanou trubicí se speciálně připravenými elektrodami: průtok proudu katodou, způsobený žhavícím napětí způsobuje silný ohřev materiálu katody; elektrony se díky získané energii vytrhávají z katody, kde je začíná okamžitě urychlovat napětí urychlovací (dopadová rychlost elektronů na anodu při 100 kV je přes 150 000 km/s ) čím těžší materiál anody, tím tvrdší záření je emitováno + rentgenku lze řídit a vypnout anoda katoda elektrony RTG měkké RTG záření silně absorbováno přeměna na teplo tvrdé RTG záření méně absorbováno ionizující účinek rentgenka ▪ rozptyl přilétajících elektronů spojený s brzdným zářením urychlený elektron při průletu anodou nezasáhne žádný konkrétní atom, ale je v jejich poli (postupně) brzděn při interakci urychlených elektronů s terčem anody mohou nastat dva jevy: ▪ vyražení elektronů (blízkých atomovému jádru) spojené s emisí charakteristického záření po zásahu konkrétního atomu se v jeho elektronovém obalu vytvoří neobsazené místo, které je rekombinováno výše položeným elektronem Ve svém důsledku oba jevy vedou k silnému zahřívání anody rentgenka charakteristické záření: závisí na materiálu anody nezávisí na urychlovacím napětí 𝜆min = ℎ𝑐 𝑒 ⋅ 𝑉 (Duane – Hunt) brzdné záření: nezávisí na materiálu anody závisí na urychlovacím napětí práh brzdného záření závisí na urychlovacím napětí: rentgenka technická realizace rentgenek většina medicínských zařízení registruje záření brzdné, výjimkou je mamografie luminiscence příklad: zelené signální doutnavky – emise v UV + luminofor Stokesův zákon: záření emitované luminiscencí má větší vlnovou délku než pohlcené. luminiscence je souhrnné označení emise světla, která nastává po pohlcení záření látkou, ale které předchází nezářivé deexcitační procesy odezva na buzení je časově zpožděna, při dlouhém dozvuku emise hovoříme o fosforescenci fluorescenční (fluoresceinová) angiografie (FAG) fluorescein neprostupuje stěnami sítnicových cév, ale zbarvuje kůži a sliznice a moč (většinou mizí během 6 hodin) jednotlivé snímky angiografie: fotografie očního pozadí v bezčerveném světle – zachycení autofluorescence aplikace 5ml 10-15% roztoku fluoresceinu intravenózně + fotografie fundu do 5-10 min. (zpočátku po 1 vteřině) event. pozdní snímky po 10 min, 20 min do 24 hod. po podání fluoresceinu neaplikovat argonový laser – jeho světlo excituje fluorescein Retinální fotografie a fluorescenční angiografie k osvětelní sítnice lze využít retinální fotografie - jako objektiv fotoaparátu se používá speciálně upravený mikroskop - je třeba silného zdroje zábleskového světla obě metody se zpravidla použijí současně fluorescence – světelná odezva materiálu po osvícení, časově milisekundy zpravidla na jiných vlnových délkách, než bylo buzení (pokud k posunu dochází, jedná se vždy o posun červený) při delších časech dozvuku (jednotky sekund a více) hovoříme o fosforescenci některé části lidských tkání jsou přirozenými fluorofory, stačí je tedy silně krátce osvítit a snímat odezvu s výhodou lze využít do krve uměle dodaného fluroforu, který po osvícení trasuje cévní řečiště, např: fluorescein absorbuje v modrém spektru 485-500 nm a emituje paprsky blízké zelenému spektru 525-530 nm indocyaninová zeleň (ICG) má excitační maximum při 800 nm a emituje světlo kolem 835 nm (celý jev se tedy odehrává v IČ oblasti)