X IŞINLARI VE KULLANIM ALANLARI

X IŞINLARININ BULUNUŞU:

X ışınları 19. yüzyılın sonunda Röntgen tarafından bulundu . Bu ışınlar havası boşaltılmış lambaların (Crookes lambası , akkor katotlu lambalar vb .) dışında da yayılırlar . Ampul yüzeyinin katot ışınlarıyla bombardıman edilen kısımlarında meydana gelirler . Röntgen bulduğu bu ışınların yapısını bilmediğinden bunlara X adını verdi . X ışınları yaygın olarak x ışını tüplerinde ve son zamanlarda büyük hızlandırıcılarda (senkrotron ışıması) üretilmektedir . Bunlar,özellikle madde içine girme özellikleri bakımından kullanılır .

X IŞINLARININ YAPISI:

X ışınları ışık ışınlarıyla aynı özelliktedir,fakat frekansları daha büyük olan elektromagnetik ışımalardır . Dalga boyları mor ötesi ışınlarından daha küçüktür ve 0.03 ile 20 angström arasında değişir . X ışınlarının yapısını 1912’de alman fizikçisi Von Laue tespit etti;bu amaçla billur bir lam yardımıyla X ışınlarının kırınımını gerçekleştirdi;bu deney aynı zamanda, billurlar için ağ biçiminde kafesli bir yapıyı öngören Bravais teorisinin de doğrulanmasına yaradı . Bunu izleyen yıllarda,X ışınlarının tayflarından yararlanarak baba ve oğul Bragg’lar ve fransız Maurice de Broglie pek çok ölçme yaptılar .

X IŞINLARININ ÜRETİLMESİ:

Normal ışık gibi X ışıması da ,atomun bir elektronunun bir halden daha düşük enerjili bir başka hale hale kuvantal bir geçiş yaptığı bir atom sürecinden kaynaklanır . Tek fark ilgili elektronun enerji düzeyleri sıralamasındaki konumundan ileri gelir: görünür ışık yayımından sorumlu elektronların , atom çekirdeğine zayıf bir şekilde bağlı dış elektronlar olmasına karşın, X ışıması yayımında, atom çekirdeğine çok kuvvetli bir şekilde bağlı iç elektronlar söz konusu olur .
X ışınlı bir lamba,bir elektron kaynağı (katot),bu elektronları hızlandırıcı bir düzenek ve elektronları frenliyerek X ışınları yayım kaynağı vazifesi gören madeni bir engel veya bir antikatotu bulunan basıncı düşürülmüş bir kaptan meydana gelir . Eskiden Crookes lambası veya soğuk anotlu lamba kullanılırdı;bugün Coolidge lambasından veya sıcak anotlu lambadan yararlanılır . Bu lamba,iç basıncı sıfır olan bir cam ampuldür . Elektronlar,uçlarına ısıtma devresi bağlanmış bir tungsten filamandan yayılır . Elektron demetinin yoğunluğu filamanın sıcaklığıyla orantılı olarak artar . Serbest elektronlara yeterli hızı verebilmek için filamanın çevresine mutlak değeri büyük,negatif gerilim taşıyan bir silindir geçirilir . Ve bütün donatım bir elektron tabancası meydana getirir . Antikatot, tungstenden yapılmış içi oyuk bir kütledir ve su ile soğutulur;filamanın bir sm yakınına yerleştirilmiş ve bir yüksek gerilim kaynağının pozitif kısmına bağlanmıştır . Katotun yaydığı elektronlar hızlandırma potansiyeli katot ile anota doğru hızlanarak hedef metale çarparlar . Hedef metal (anot) yumuşak yapıda bir metalden oluşturulduğu için çarpan bu elektronlar metale gömülürler yani yavaşlar . Gerçekleşen bu olaylar sonucunda elektronlara büyük bir negatif ivme verilmiş olur . Elektronlar bu negatif ivme sonucunda durur ve dururken kaybettiği kinetik enerji ivmelenme bölgesinden X ışını olarak yayılır . Bir başka şekilde elektriksel bir uyarılmayla atom çekirdeğine çok kuvvetli bir şekilde bağlı olan iç elektronlardan biri ilk halin dışına fırlatılır . Atom elektronlarının elektron durumlarında oluşan bu “boşluk” yine içte bulunan ama çekirdeğe daha zayıf bağlı bir başka elektronun bu “boş” duruma geçişiyle doldurulur .Bu iki düzey arasındaki enerji farkı bir foton biçiminde ortaya çıkar . İşe karışan enerjinin büyüklüğü dikkate alındığında bu fotonun,görünür fotonlardan 10.000 kez daha fazla enerjiye sahip olduğu anlaşılır . v frekansını fotonun E enerjisine bağlayan (Planck sabiti h aracılığıyla) temel bağıntı E=h.v=h.c/ X fotonlarının angström düzeyinde dalga boylarına denk düştüğünü gösterir .Üretilen X ışınları,10 mikron kalınlığında alüminyum yaprakla örtülü bir açıklıktan çıkar . Debi,filamanın ısıtma akımını değiştirmekle ayarlanır . Her elektron anota çarpıp duruncaya kadar bir X ışını dalgası yayılacağından X ışınlarının periyodu elektronların durma süresine eşittir . Elektronların duruncaya kadar metal içinde aldığı yol:



Hareket sabit ivmeli olduğundan burada ortalama hız alınır;buna göre frekans:


ise olduğundan dir .


GAZLARDAKİ IŞIMA,DOZ TAYİNİ:

X ışınları içinden geçtikleri gazları iyonlaştırma özelliği taşır . X ışınlarının deteksiyonu ve şiddetinin ölçülebilmesi için bu ışınlar biri altın yapraklı bir elektroskoba bağlanmış iki tablası bulunan gaz dolu bir kaptan,yani iyonlaşma odasından geçirilir . Elektroskop yapraklarının düşüş hızı iyonlaşma derecesini ve dolayısıyla bununla orantılı olan ışıma şiddetini ölçer . Bu şiddet röntgen cinsinden değerlendirilir .

X IŞINLARININ NÜFUZ ETME ÖZELLİĞİ:

Bir X ışınları demeti saydam olmayan bir cisimden geçerken , yavaş yavaş enerjisini bırakır . Soğurulan enerji geçilen kalınlıkla artar ; enerji kaybı , ışınları dalga uzunluğunun (dalga boyu kısa ışınlar daha çok nüfuz edebilir ) ve geçilen elemanın atom numarasının küpü ile ( ağır elementler daha çok enerji yutar ) doğru orantılıdır. Eğer söz konusu elementin soğurma tayfı incelenirse , dalga boyunun bazı değerleri için ani değişimlere uğradığı görülür . Bu özel değerler, atom çekirdeğini çevreleyen farklı elektronların enerji seviyeleri ile ilgilidir. Bu sebeple , X ışınlarının tayfları incelenerek atomların yapısı kesinlikle tespit edilebilir .

X IŞINLARININ TEMEL ÖZELLİKLERİ:

Yayılma hızı ışık hızıdır .
Elektronların yavaşlama süresi çok küçüktür .Bu yüzden X ışınlarının frekansı çok büyüktür.
Dalga boyları çok büyüktür.(Yaklaşık 1 angström )
X ışın fotonlarının enerjileri çok yüksektir.
Gazları yoğunlaştırırlar .
Saydam olmayan maddelerden geçebilirler . Kurşun levhalarca tutulabilirler.

TIBBİ UYGULAMALAR:

Maddenin içine işleme kabiliyetleri fazla olduğu ve çeşitli organik maddeler tarafından büyük ölçüde soğurulduğu için X ışınlarının tıpta çok önemli uygulamaları vardır;özelikle insan vücudunun incelenmesinde kullanılır . Ayrıca X ışınlarının canlı dokular üzerindeki biyolojik etkilerinden yararlanılır . Bu tedavi,ya yok etme (tümör ve yeni oluşumlarda ) veya ağrılı ve iltıhablı bazı gelişmeleri değiştirme ( kan çibanı , bez iltıhabı , siyatik vb. ) şeklinde yapılır.
X ışınlarının Kullanıldığı Bazı Alanlar:
RADYOSKOPİ: Fluoresan bir ekran yardımıyla bir organ veya cismin X ışınlarıyla muayenesidir . Radyoskopi,baryum platinosiyanür veya tungstenle fluoresan hale getirilmiş bir ekran üstünde X ışınlarının meydana getirdiği gölgelerin incelenmesidir. Radyoskopi,bütün vücudun süratle muayenesini,her duruş şeklinde ve her açıdan organların incelenmesini sağlar .
RADYOGRAFİ: Yalnız X ışınlarını geçiren bir kutudaki hassas bir film üzerinde X ışınlarının iz bırakması ve bu özellikten

faydalanarak resim çekilmesidir . (Bu iş için kullanılan kutu alüminyum gibi hafif bir madenden yapılır ).
Radyografi,için kullanılan röntgen filmi genellikle X ışınlarının etkisiyle fluorışıl hale gelen iki levha arasına yerleştirilir . Bu levhalar X ışınlarının etkisini fazlasıyla arttırır ve poz süresinin kısaltılmasını sağlar . Radyografi akciğer hava peteklerinde bulunan havanın sağladığı kontrast sayesinde özel bir hazırlığa ihtiyaç duymadan göğsün ve kalbin görüntülerini verir . Kalsiyumla yüklü olan iskelet Radyografide çok iyi belirir,içinde fazlaca kalsiyum tuzu bulunan anormal oluşumlar da (böbrek ve safra taşı,kireçlenmiş lenf düğümü vb.) çok iyi görülür .
RADYOMETALOGRAFİ: Madeni parçaların bileşimini veya yapısını bozmadan incelemeye yarayan radyografidir .
Tıbbi radyografi ile aynı fizik ilkeler üzerine kurulmuştur . Gerek kimyasal bileşim değişikliklerini,gerek madenin iç yapısındaki kusurları meydana çıkarmak için madeni bir parçanın çeşitli kısımlarının X ışınlarını farklı şekilde soğurması özelliğinden yararlanılır . Özellikle X ışınımlarını daha az soğurarak film üzerinde normal bölgelerden daha koyu lekeler halinde görülen boşlukların ve az yoğun kısımların belirlenmesini sağlar . Aynı şekilde parçaya karışmış olan ve soğurma kat sayısı parçanın yapıldığı madenden farklı olan yabancı maddeler de film üzerinde daha açık veya daha koyu lekeler halinde görülür . Ayrıca radyometalografi sayesinde bakır alaşımlarındaki bazı bileşenlerin veya madenlerin(soğurma gücü yüksek olan kurşun gibi) yapısal ve kimyasal bakımdan homojen olup olmadıklarını denetlemek kolaylaşır .
TOMOGRAFİ: Bir organ ve organizma kesitinin röntgenle filmini çekmeye yarayan usuldür . Gerçekte 1-2 cm kalınlığında ince bir dilimin filmi söz konusudur . Böylece belli bir organ,mesela akciğer art arda dilimler halinde yatay veya enine ve boyuna dikey düzlemler üzerinde incelenebilir .
Tomografi yapmak için X ışınları üreten tüpe ve hassas filme çeşitli yer değiştirme hareketleri yaptırılır,öyle ki sadece bu yer değiştirme hareketinin eksenine rastlayan belli bir düzlem üzerinde bulunan şekiller filmde gözükür ; belli düzlemin önünde,arkasında,üstünde,altında vb. Bulunan şekiller açıkça gözükmez . Yani hassas filmi hemen hiç etkilemez ancak çok silik çizgiler halinde belirir.

RADYOTERAPİ: X ışınlarının biyolojik etkisine dayanan tedavi usulüdür .
KAYNAKLAR

MEYDAN LAROUSSE
BÜYÜK LAROUSSE
GELİŞİM HACHETTE
HALK ANSİKLOPEDİ
GROLİER İNTERNATIONAL AMERİCANA ENCYCLOPEDİA