چاچ

اشعه ايکس

يكي از صورتهاي انرژي است. اين اشعه را اشعه‌ي مجهول و يا اشعه‌ي رونتگن نيز ناميده‌اند.

اكنون دانشمندان مي‌دانند كه اشعه‌ي ايكس نوعي تابش الكترومغناطيسي هستند. تابشهاي الكترومغناطيسي موجهايي هستند كه از نوسانهاي الكتريكي و مغناطيسي تشكيل شده‌اند. اشعه‌ي‌گاما، اشعه‌ي ايكس، اشعه‌ي‌فرابنفش، نور، اشعه‌ي‌فرو‌سرخ و موجهاي‌راديويي از موجهاي الكترومغناطيسي‌هستند. اين موجها انرژي دارند و در خلأ هم مي‌توانند منتشرشوند. سرعت‌انتشار آنها برابربا سرعت نور، يعني در خلأ  حدود 300000 كيلومتر در ثانيه است. اشعه‌ي ايكس، مانند نورمعمولي‌، در خط راست منتشرمي‌شوند. اين اشعه، مانند نورمعمولي بر فيلم‌عكاسي اثرشيميايي دارند، ولي بر سلولهاي بينايي اثري كه سبب ديده شدن اشيا باشد نمي‌گذارند.

تفاوت اشعه‌ي ايكس و نورمعمولي‌در طول‌موج آنهاست. طول‌موجهاي اشعه‌ي ايكس خيلي‌در جسمهاي‌كدر، كه نور‌معمولي از آن نمي‌گذرد، به آساني نفوذ‌مي‌كنند و اگر اين جسمها زياد كلفت‌نباشند، از آنهامي‌گذرند. توانايي‌نفوذ و ويژگيهاي ديگر اشعه‌ي ايكس سبب‌شده‌است كه اين اشعه درپزشكي، صنعت، و پژوهشهاي‌علمي كاربردهاي فراوان داشته‌باشند.

اشعه‌ي ايكس سبب تغييرات‌شيميايي و فيزيكي در موادمي‌شوند. اين اشعه اگر به وسيله‌ي جانوريا گياه جذب‌مي‌شوند، ممكن‌است به بافتهاي زنده‌ي آنها آسيب برساند، يا حتي آنها را از ميان‌ببرند. به همين‌دليل، اشعه‌ي ايكس ممكن‌است براي جانداران زيان‌آور و خطرناك‌باشند. جذب بيش از اندازه‌ي‌اشعه‌ي ايكس ممكن‌است سبب‌سرطان، سوختگيهاي‌پوستي، كم‌خوني، يا بيماريها و ناراحتيهاي ديگر در انسان بشود. پزشكان و كساني كه با دستگاههاي اشعه‌ي ايكس كارمي‌كنند بايد بسياردقّت كنند تاخود و بيمارانشان بيش از اندازه در برابر تابش اين اشعه قرارنگيرند.

 اشعه‌ي ايكس در طبيعت به وسيله‌ي‌خورشيد و ستارگان ديگرتوليد‌ مي‌شوند. تابش اشعه‌ي‌ ايكس از بعضي‌ستارگان آن‌قدر زياداست كه آن‌ستارگان راگاهي ستارگان‌ ايكس مي‌نامند، بيشتر اشعه‌ي ايكسي كه درخورشيد و ستارگان ديگر توليد‌مي‌شود، پيش‌از رسيدن به زمين، به وسيله‌ي جوّ‌ زمين جذب‌مي‌شود.

اشعه‌ي ايكس، به طورمصنوعي، بيشتر به وسيله‌ي دستگاههاي‌موّلد اشعه‌ي ايكس توليد مي‌شوند. بعضي از دستگاههايي هم كه در مراكزاتمي به كارمي‌روند اشعه‌ي ايكس توليدمي‌كنند.

 

ويژگيهاي اشعه‌ي ايكس

تابشهاي الكترومغناطيسي با طول موج كوتاهتر پر انرژي‌تر از تابش با طول موج بلندتر هستند. در ميان انواع تابشهاي الكترومغناطيسي اشعه‌ي ايكس داراي طول موج بسيار كوتاه و انرژي بسيار زياد هستند.

طول موج‌هاي اشعه‌ي ايكس از 01/0 آنگسترم[1] تا 100 آنگسترم در تغييراست. طول موجهايي كه بر سلولهاي‌بينايي ما‌اثر مي‌گذارد از 4000تا حدود7000 آنگسترم است.

بسياري از ويژگيهاي اشعه‌ي ايكس نتيجه‌ي‌كوتاه بودن طول‌موج و زيادبودن انرژي آنهاست. اشعه‌ي ايكس بيشتر ازنورمعمولي در ماده نفوذمي‌كنند، زيرا خيلي پر انرژي‌تر از آن‌هستند. هر چه طول‌موج اشعه‌ي ايكس كوتاهترباشد، اين اشعه در اجسام نفوذمي‌كنند.

اشعه‌ ايكس با طول‌موج كوتاهتر را  اشعه‌ي ايكس‌سخت، واشعه‌ي ايكس را با طول موج بلندتر را، كه كمتر دراجسام نفوذمي‌كنند، اشعه‌ي ايكس‌نرم مي‌نامند. اشعه‌ي ايكس، برخلاف نورمعمولي ، به آساني ازآينه منعكس‌نمي‌شوند، زيرا به سبب داشتن انرژي زياد‌ معمولاً به جاي بازتاب، در آينه نفوذمي‌كنند.

نورمعمولي، هنگامي كه از هوامي‌گذرد و وارد عدسي‌شيشه‌اي مي‌شود، مي‌شكند، ولي اشعه‌ي ايكس هنگامي كه از مادّه‌اي مي‌گذرد و وارد مادّه‌ي ديگري مي‌شود، چندان نمي شكند.

اشعه‌ي ايكس، هنگام‌برخورد باالكترونهاي‌ اتمهاي‌مادّه، به‌وسيله‌ي آنها‌جذب‌مي‌شود. عدّه‌ي الكترونهاي‌اتم با عدداتمي برابراست. بنابراين، موادي كه عدداتمي آنها زياد است از مواد ديگر، اشعه‌ي ايكس را جذب مي‌كنند. سرب، كه عدداتمي آن 82

 است، بيشتر از مواد ديگر اشعه‌ي ايكس را جذب مي‌كند. به همين سبب‌، براي جلوگيري از سپرها ياحفاظتهاي‌سربي استفاده‌مي‌شود. برليم، كه عدداتمي آن 4است، اشعه‌ي ايكس‌را به‌ميزان بسيار‌كم جذب‌مي‌كند. جذب اشعه‌ي ايكس‌به چگالي‌مادّه و عوامل پيچيده‌تر ديگري نيز بستگي‌دارد. موادّي كه چگالي آنها زياد است بيشتر از مواد ديگر اشعه‌ي ايكس را جذب‌مي‌كنند.

آن دسته از اشعه‌ي ايكس كه به‌وسيله‌ي مادّه جذب‌مي‌شود، اگر انرژي كافي داشته باشد، مي‌تواند الكترونهاي اتمهاي ماده را از آن جداكند. اتمي كه از نظر الكتريكي خنثي است اگر الكترون بگيرد يا از دست بدهد، بار الكتريكي پيدا مي‌كند. اتمي را كه بار الكتريكي‌دارد يون، واين فرايند را يونيزاسيون (يونش) مي‌نامند.

اشعه‌ي ايكس هنگامي‌كه از‌بدن‌مي‌گذرند، دربافتهاتوليد يونش‌مي‌كنند. اشعه‌ي ايكس اگر بيش از اندازه به بافتهاي بدن بتابند، به سلولهاي آن آسيب‌مي‌رسانند. به همين سبب، اشعه ي ايكس، با آنكه كارايي فراوان‌دارند، ممكن‌است خطرناك هم باشند.

توليد اشعه ي ايكس

الكترونها، اگر با سرعت زياد به عنصر سنگيني برخورد كنند، اين عنصر از خود اشعه‌ي ايكس تابش‌مي‌كند. اساس ساختمان‌دستگاهي كه‌اشعه‌ي ايكس توليدمي‌كند به اين صورت است:


در لوله‌اي كه درون آن خالي شده‌است از يك رشته‌سيم كه درحال التهاب‌است[2]، پيوسته الكترون خارج مي‌شود. اين رشته را كاتد[3] مي‌نامند.دردرون اين لوله قطب مثبت، يا آند[4]، نيز وجود دارد. ميان كاتد و آند اختلاف‌پتانسيل زياد برقرارمي‌كنند. الكترونهايي كه از كاتد خارج مي‌شوند، بر اثر اين اختلاف پتانسيل زياد، سرعت مي‌گيرند. الكترونها به خط راست حركت مي‌كنند و در سر راه خود به فلزي كه درون لوله قرار دارد ضربه مي‌زنند. اين فلز آنتي‌كاتد ناميده مي‌شود آنتي‌كاتد الكترونها رامي‌گيرد ودرعوض اشعه‌ي ايكس تابش‌مي‌كند. آنتي‌كاتدرا ازفلزديرگداز، مانند تنگستن، انتخاب‌مي‌كنند. ممكن‌است آنتي‌كاتد همان آند باشدهر قدر پتانسيل آند بيشتر باشد، الكترونها بيشترسرعت‌مي‌گيرند و اشعه ي ايكسي كه از كاتد تابش مي‌شود طول‌موج كوتاهتري دارند و سخت‌تر هستد.

 

كاربردهاي اشعه‌ي ايكس

در پزشكي از اشعه‌ي ايكس بيشتر براي عكسبرداري از استخوانها واندامهاي درون بدن استفاده‌مي‌شود. پزشكان، با بررسي اين عكسها، مي‌توانند جاي استخوانهاي شكسته يا اندامهاي آسيب ديده را تشخيص‌بدهند. دندانپزشكان، با بررسي آنها، مي‌توانند به جاي پوسيدگي دندانها و چگونگي ريشه آنها پي ببرند.

عكسبرداري از اندامها درون بدن را راديوگرافي (پرتونگاري) و ديدن آنها را راديوسكوپي (پرتو بيني) مي‌نامند. پزشكي كه راديوگرافي يا راديوسكوپي مي‌كند راديولوژيست يا راديولوگ (پرتوشناس) و كار او راديولوژي (پرتوشناسي) ناميده مي‌شود. راديوگرافي با اشعه‌ي ايكس به اين صورت است كه باريكه‌اي از اشعه‌ي ايكس، پس از گذشتن از بدن بيمار، فيلم‌حسّاس عكاسي تابانده مي‌شود. اشعه‌ي ايكس از پوست و گوشت بيشتر مي‌گذرد تا از استخوان. در نتيجه، تصوير استخوانها در فيلم روشن‌تر و تصوير اندامها ديگر به صورت سايه و تاريكتر نشان داده‌مي‌شود. درصفحه‌فلوئورسان برخوردمي‌كنند و پزشك‌از پشت‌اين‌صفحه‌مي‌تواند تصوير اندامهاي بيمار را در حال كار كردن ببينيد. به هنگام راديو گرافي يا راديوسكوپي گاهي مادّه‌ي بي‌زياني به بدن بيمار تزريق يا به اوخورانده‌ مي‌شود تا اندام مورد نظر آشكار‌تر ديده‌شود مثلاً، ممكن‌است پزشك، پيش از راديوگرافي با اشعه‌ي ايكس از روده‌ي بيمار، به او محلول سولفات باريم بخوراند. اين‌مادّه‌اشعه‌ي ايكس را جذب مي‌كند و در نتيجه تصوير روده‌ها روشن‌تر ديده مي‌شود.

اشعه‌ي ايكس در درمان سرطان نيز كاربرد فراوان دارند. اين اشعه سلولهاي سرطاني را زودتر از سلولهاي سالم از ميان مي‌برند. اگر به يك غده ي سرطاني به اندازه‌ي لازم اشعه‌ي ايكس بتابانند، آن غده سرانجام، بي‌آنكه به سلولهاي سالم آسيب زياد برسد، ازميان‌مي‌رود. درمان‌ به‌وسيله‌ي اشعه‌ي ايكس‌ را راديوتراپي (پرتودرماني) مي‌نامند.

اشعه‌ي ايكس كاربرد‌هاي ديگر نيز در پزشكي‌دارد. دستكشها و سرنگهاي جراحي را با استفاده از اين اشعه ضد‌عفوني‌مي‌كنند. اين‌گونه وسيله و ابزارها را نمي توان با حرارت‌دادن يا جوشاندن ضدعفوني كنند، زيرا فوري خراب‌مي‌شوند.

در صنعت، براي بازرسي محصولات فلزي مختلف، مانند آلومينيوم و فولاد، كه به صورت ريخته‌گري تهيّه شده‌اند از اشعه‌ي ايكس استفاده‌مي‌شود. عكسهايي كه از اين راه تهيّه مي‌شوند حفره‌هاي ريز و شكستگيهاي درون قطعه‌هاي فلزي را كه از سطح ديده نمي‌شوند آشكارمي‌كنند. براي بازرسي محصولاتي‌كه به ميزان زياد توليد مي شوند، مانند ترانزيستورها و قطعه هاي الكترونيكي كوچك، نيز اشعه‌ي ايكس به كارمي‌برند. در فرودگاههاو جاهايي كه بار مسافران را بازرسي مي كنند، براي پيدا كردن اسلحه يا چيزهاي ممنوع ديگر، چمدانها و بارهاي مسافران‌را از برابر اشعه‌ي ايكس مي‌گذرانند.


توليدكنندگان مواد پلاستيكي به بعضي از اين مواد اشعه‌ي ايكس مي‌تابانند.اين اشعه سبب تغييرات شيميايي و محكمتر شدن آنها مي‌شود. از اشعه‌ي ايكس براي جلوگيري از توليد نوعي مگس استفاده‌مي‌كنند. اين‌مگس درگوشت و خون جانوران تخمريزي مي كند و سبب تلف شدن حيوان مي شود. اشعه‌ي ايكس جنس نر اين حشره عقيم مي‌كند. به‌وسيله‌ي اشعه‌ي ايكس بذرهاي اصلاح شده‌اي از جو دوسر به‌دست‌مي‌آورند كه محصول بيشترو بهتر مي دهد و يا درزمينهايي كه‌خاك كم قوت دارند نيز به خوبي رشد مي‌كند و محصول مي‌دهد.

با استفاده از اشعة ايكس مي‌توان ساختمان بلورين اجسام را شناخت و از اين راه تشخيص داد كه جسم از چه موادي تشكيل شده است. هنگامي كه باريكه‌اي از اشعة ايكس از بلور يك جسم مي‌گذرد، اتمهاي آن جسم، مانند آينه‌هاي بسيار ريز، اشعة تابيده شده را به صورت نقشي منظم پراكنده مي‌كنند. نقشي كه از پراكنده شدن اشعة‌ايكس، پس از تابش بر يك بلور پديد مي‌آيد، مخصوص همان بلور است و نقش پراش آن بلور ناميده مي‌شود. دانشمندان، در پژوهشهاي علمي،‌ با مطالعة‌ نقشهاي گوناگون پراش بلورهاي هر جسم، آگاهيهاي بسياري دربارة آرايش اتمهاي بلور آن جسم به دست مي‌آورند. مطالعه پراش اشعة‌ايكس به وسيله بلورها را بلورنگاري اشعه ايكس (X-ray crystallography) مي‌نامند.

دانشمندان براي بررسي ساختمان بعضي از مواد شيميايي پيچيده، مانند آنزيمها و پروتئينها و همچنين براي توليد مصنوعي آنها از اشعة ايكس استفاده مي‌كنند.

باستانشناسان براي بررسي اشياي كهني كه لاية كلفتي از گرد و خاك و مواد ديگر يا زنگ زدگي آنها را پوشانده است،‌ از اشعة ايكس استفاده مي‌كنند. از اين راه مي‌توانند، بدون برداشتن لايه‌ رويي كه ممكن است به خودي شيء آسيب برساند، تصوير آن را ببينند. همچنين براي شناختن تابلوهاي قديمي و اصيل كه ممكن است نقاشي ديگري روي آنها را پوشانده‌باشد از اشعه‌ي ايكس استفاده مي‌كنند. رنگهاي نقاشي رادرگذشته از تركيبهاي‌سرب‌مي‌ساختند، ولي‌رنگهاي‌جديد بيشتر از تركيبهايعناصر سبك ساخته مي‌شوند. چون عنصرهاي سنگين اشعة ايكس را بيشتر جذب مي‌كنند، از اين رو مي‌توان به كمك آنها نقاشيهاي قديم و اصيل را تشخيص داد.

تاريخچه

اين اشعه را در سال 1895 ويلهلم كنراد رونتگن،‌ فيزيكدان آلماني، كشف كرد. رونتگن، در آغاز، چون شناختي از اشعه‌اي كه كشف كرده بود نداشت و نمي‌دانست از چه نوع هستند، آنها را اشعة ايكس ناميد. X از حرفهاي الفباي لاتيني است كه در زبان علمي براي نشان دادن كميتهاي و كيفيتهاي ناشناخته به كار مي‌رود.

رونتگن پس از كشف اشعة ايكس كم كم به ويژگيهاي آن پي‌برد چيزي نگذشت كه پزشكان از اين اشعه براي تشخيص شكستگي استخوان استفاده كردند.

تامس آلوا اديسون، مخترع امريكايي، در سال 1896 م دستگاه فلوئورسكوپ را طوري اصلاح كرد كه بتوان با آن تصويري را كه به وسيلة اشعةايكس منعكس مي‌شود مشاهده كرد. در طول هفده سال بعدي، دانشمندان و مخترعان نيز به اصلاح دستگاه توليدكننده اشعة‌ايكس پرداختند. ويليام كوليج[5] فيزيكدان امريكايي، در سال 1913 م به روش تازه‌اي براي بهتر كردن كارايي دستگاه توليد اشعة ايكس دست يافت. اساس دستگاههايي كه امروز براي توليد اشعة ايكس به كار مي‌رود همان است كه كوليج به كار برد. 



[1] يك آنگسترم برابر با 8-10 يا يكصد ميليونيم سانتيمتر.

[2] مثل رشته ي سيم درون يك لامپ معمولي

[3] به معني قطب منفي

[4] به معني قطب مثبت

[5] William Coolidge

 اشعه‌ي ايكس X rays چيست؟

   + پارسا هوشمند ; ۸:٥٠ ‎ب.ظ ; ۱۳۸٥/۱٢/۱٦
comment نظرات ()