لأشعة السينية اكتشافها. توليدها. استخداماتها
عبدالجبار
قاسم
اكتشافها. توليدها. استخداماتها
تم اكتشاف الأشعة السينية عام 1895 م من
قبل العالم وليم رونتجن مصادفة أثناء دراسته للأشعة المهبطية في أنبوب كروكس ، فقد
لاحظ عند تجربته ظهور أشعة قوية ذات طاقة وقدرة على النفاذ من بعض الصفائح المعدنية
الرقيقة وتأثيرها على لوحات التصوير وحدوث تألق لبعض العناصر المعدنية عند السقوط عليها فقد أرجع هذه التأثيرات إلى نوع من الأشعة
مختلف عن الأشعة المهبطية دون أن يعرف للوهلة الأولى طبيعة هذه الأشعة فسماها الأشعة
السينية ( x -
ray ) . أشعة x .
آلية توليد الأشعة السينية:
يستخدم لتوليدها أنبوب زجاجي ( انبوب كولينج
) وهو أنبوب خالٍ من الهواء تخلية شديدة حيث يصل الضغط داخل الأنبوب إلى جزء واحد بالمليون
من الميلي متر زئبقي تقريباً بحيث يمكن إهمال كل من الهواء والضغط داخل الانبوب ، يحتوي
الأنبوب على سلك من معدن التنغستين يسخن لدرجة التوهج بواسطة تيار كهربائي وذلك بوصله
مجموعة مولدات ( بطاريات ) ويحيط بالسلك مهبط معدني مقعر الشكل يعمل على عكس حزمة الإلكترونات
المنبعثة من السلك وتجميعها على الهدف الموصول بالمصعد ( مقابل المهبط ) ويصنع الهدف من معدن ثقيل درجة حرارة انصهاره مرتفعة
جداً مثل معدن الموليبدن يوضع بحيث يميل بزاوية 45 درجة على محور الأنبوب ، ويثبت على
أسطوانة نحاسية أكثر حجما منه متصلة بمبرد .
عند تسخين سلك التنغستين تنبعث منه إلكترونات
يتم تسريعها بتطبيق توتر عالٍ متواصل من رتبة ( 10000 - 100000) فولط بين المصعد والمهبط
حيث تصطدم الإلكترونات المسرعة بذرات الهدف حيث أن جزءاً منها يؤدي إلى انتزاع إلكترون من إلكترونات الطبقات
الداخلية في ذرات الهدف ويبقى مكانه شاغراً، ينتقل إحدى إلكترونات الطبقات الأعلى لذرات
مادة الهدف بسرعة ليحل في المكان الشاغر ويترافق
ذلك بإصدار فوتونات ذات طاقة عالية هي الأشعة السينية بينما الجزء الآخر من الإلكترونات
المسرعة يؤدي اصطدامها بذرات الهدف إلى تحول كامل طاقتها الحركية إلى طاقة حرارية كبيرة
في مادة الهدف ترفع حرارته ممّا يستدعي تبريده
يمكن حساب أقصر طول موجة لفوتونات الأشعة
السينية الصادرة اعتماداً على أن طاقة هذه الفوتونات تساوي بقيمتها العظمى الطاقة الحركية
للإلكترونات المسرِّعة التي تسبب إصدارها، ومن الملاحظ أن أقصر طول موجة لفوتون الأشعة
السينية يتوقف على قيمة التوتر الكهربائي المطبق في التجربة بين طرفي أنبوب توليد الأشعة
السينية.
طبيعة الأشعة السينية:
أثبت العالم ( ماكس فون لاو ) عام 1912 - أن الأشعة السينية
تنعرج عن بلورة كبريت الزنك تماماً كما ينعرج الضوء، مما يؤكد على أنها عبارة عن أمواج
كهرطيسية ( كهربائية - مغناطيسية ) أطوال موجاتها
تتراوح بين ( 0.001 - 13.6 نانو متر )
وهي أقصر بكثير من أطوال الأمواج الصوتية ونظراً لصغر أطوال أمواجها فهي تمتاز
بطاقة عالية جداً وسرعة انتشارها هي سرعة انتشار الضوء ( 300000) كيلو متر في الثانية.
خواص الأشعة السينية:
تصدر عن ذرات العناصر الثقيلة بعد إثارتها
بطرق مناسبة ذات قدرة عالية على النفوذ بسبب قصر طول موجتها .
لها خصائص الضوء من حيث الانتشار المستقيم
والانعكاس والانكسار والتداخل والانعراج.
الأشعة السينية هي أمواج كهرطيسية لا تمتلك
شحنة كهربائية بدليل أنها لا تتأثر بالحقلين الكهربائي والمغناطيسي.
تسبب تألق بعض المواد عندما تسقط عليها
بسبب قدرتها على إثارة ذرات هذه المواد، فعندما تسقط في الظلام الدامس على كبريت الزنك Zn So4 يتألق باللون الأخضر.
تتوقف قابلية امتصاصها ونفوذها على:
1- ثخن المادة:
تزداد نسبة الأشعة الممتصة وتقل نسبة الأشعة النافذة منها كلما ازداد ثخن المادة.
2- كثافة المادة:
تكون المواد ذات الكثافة العالية جيدة الامتصاص لها كالرصاص والذهب، بينما المواد ذات الكثافة المنخفضة
ضعيفة الامتصاص لها جسم كجسم الإنسان والخشب والبلاستيك.
3- طاقة الأشعة
المستخدمة: يزداد امتصاصها بنقصان طاقتها، ويمكن أن نميِّز بين نوعين منها من حيث الطاقة وهما:
1- الأشعة اللينة:
طاقتها منخفضة نسبياً وامتصاصها كبير ونفوذها قليل, طول أمواجها تتراوح بين (1 -
13.6) نانو متر وهي موجات طويلة نسبياً
2- الأشعة القاسية:
طاقتها عالية وامتصاصها قليل ونفوذها كبير لأن طول موجاتها صغيرة
( 0.001 - 1) نانو متر.
تؤين الغازات: تحمل فوتونات الأشعة السينية تحمل طاقة
كبيرة نسبياً تكفي لتأيين الغاز الذي تخترقه، فإذا سقطت حزمة من الأشعة السينية على
كرة الكشاف الكهربائي مشحون فرغت شحنته نتيجة تأيينها الهواء المحيط بكرة الكاشف حيث
تجذب الكرة الأيونات المخالفة لها بالشحنة مما يسبب اعتداله.
التأثير في الأنسجة الحية: تخرب الخلايا
الحية إذا استمر تعرضها للأشعة السينية، ويظهر هذا بشكل حروق عميقة خطيرة، لذا تستعمل
الألبسة التي يدخل الرصاص في تركيبها للوقاية من آثارها الضارة.
استخدامات الأشعة السينية:
1- في مجال الطب:
تستعمل في التشخيص الطبي للكشف عن كسور
وتشوهات العظام والأجسام الغريبة الداخلة في
الجسم، وأمراض الرئة، ومعالجة الأورام الخبيثة السرطانية، وكذلك في تعقيم بعض المعدات
الطبية .
2- في مجال الصناعة:
في الكشف عن العيوب في المواد المصنَّعة، كوجود الفجوات والشقوق والشوائب.
3- في مجال الزراعة:
في مكافحة بعض الحشرات الوبائية وذلك بتعريضها لجرعات مناسبة تسبب عقم تكورها ...
4- في الأبحاث
والمجال العلمي: تستخدم في دراسة البنية البلورية وتحديد أبعاد البلورات وترتيب
وهندسة ذراتها وكذلك في دراسة الجزيئات والمركبات.
5-في المجال
الأمني: تستخدم في المجالات الأمنية
كالكشف عن الأسلحة والمجوهرات والمواد المتفجرة داخل حقائب المسافرين في المطارات وغيرها.
ليست هناك تعليقات: