نحوه ساخت اشعه ایکس

به حالت پر انرژی نور که به وسیله چشم انسان دیده نمی شود اشعه ایکس می گویند نور یک انرژی واحد نیست و دارای حالت های مختلفی مانند نور مرئی، اشعه ایکس، امواج رادیویی، امواج مادون قرمز، امواج ریز موج، امواج فرا بنفش، اشعه گاما است. بدن ما که دارای دمای تقریبی 30 درجه سانتی گراد است می تواند امواج مادون قرمز تولید کند و وسیله هایی که دماهای خیلی زیادی حدود میلیون ها درجه بالای صفر می توانند اشعه ایکس تولید کنند.

اشعه ایکس چیست؟

این اشعه یکی از انواع تابش های الکترو مغناطیسی است و به خاطر داشتن قابلیت نفوذ در پوست برای عکس برداری از استخوان ها از این اشعه استفاده می شود در پزشکی این اشعه دارای کاربرد های زیادی از جمله شناسایی ساختار سلول ها و حتی سایر اجزا بیولوژیکی جزئی دارد و حتی با استفاده از پرتو های این اشعه برای ایجاد فرایندی برای از بین بردن سلول های سرطانی استفاده می شود.

این اشعه در دو نوع سخت و نرم دسته بندی می شود که اشعه ایکس که دارای پرتو های نرم است طول موجی در حدود 10 نانومتر دارد و به خاطر اندازه طول موج شان ما بین امواج فرابنفش و گاما قرار می گیرند و اشعه ایکس که از نوع سخت است  طول موجی در حد 100 پیکومتر دارد و به خاطر همین اندازه طول موج کوتاه در حدود امواج گاما قرار می گیرد.

تفاوتی که مابین اشعه ایکس از نوع نرم و سخت وجود دارد به منبع تولید آن ها بستگی دارد و می توان گفت که اشعه ایکس که دارای پرتو های نرم است در اثر شتاب دادن امواج گاما یا پرتو های سخت به خاطر واکنش های هسته ای آزاد می شوند.

اشعه ایکس و تاریخچه کشف آن

اولین بار «ویلهلم رونتگن» که یک دانشمند و فیزیکدان آلمانی است در سال 1895 بر روی اشعه ایکس مطالعه و تحقیق کرد او در حین آزمایشی که در آن زمانی که کریستال در مقابل لامپ های کاتودی با ولتاژ بالا قرار می گرفت متوجه شد که یک تابش فلوتوروسنسی رخ می دهد او حتی تابش این پرتو را در حالتی که کریستال به وسیله یک کاغذ پوشانده شده بود شده بود آزمایش کرد و متوجه شد که در این حالت هم این تابش به وجود می آید.

این پرتو در آغاز کار بسیار ناشناخته و غیر معلمول بوده است زیرا که در زمانی که رونتگن این پرتو را در آزمایش در میدان هایی الکتریکی و مغناطیسی قرار می داده است متوجه شده است که هیچ انحرافی در آن به وجود نمی آید به همین دلیل نام ایکس را بر روی آن قرار داد. این پرتو دارای ویژگی جالبی است که آن هم این است که می تواند به غیر از مواد سخت از سطح اکثر مواد عبور کند به همین دلیل است که در عکس برداری از استخوان ها از آن استفاده می شود و رونتگن نیز تصویری از استخوان های دست همسرش گرفته است.

نحوه تولید اشعه ایکس

اگر شما پرتو های الکترون که دارای انرژی زیادی هستند را به اتم هایی مانند گالیوم و مس بتابانید پرتو های ایکس آزاد می شود در این حالت الکترون هایی که در زیر لایه اوربیتالی درونی مانند s قرار دارند جابه جا می شوند و از مدار خودشان خارج می شوند در اثر این اتفاق پرتو ایکس تولید می شود زیرا یک الکترون که در زیر لایه پر انرژی تر p است به سمت لایه ای با سطح انرژی کمتر s می رود یعنی از لایه ی p به خاطر پایدار نگه داشتن اتم به جای الکترون جابه جا شده از لایه s یک الکترون قرار می گیرد.

تولید پرتو ایکس با روش گفته شده در بالا منجر به تولید پرتو ای می شود که متمرکز نیست و در همه جهات منتشر می شود برای تولید یک پرتو قدرتمند و متمرکز از پرتو ایکس روشی وجود دارد که در سطح صنعتی به کار می رود که در آن به ذراتی باردار مانند الکترون در سنکروترون شتاب داده می شود که باعث می شود که ذرات باردار در یک مسیر دایره ای شکل و بسته با سرعت زیاد به حرکت درآیند.

در سنکروترون ذرات باردار به سرعتی از سرعت نور می رسند و این باعث می شود که پرتو هایی با قدرت زیاد و فرکانس بالا تولید شود که این پرتو ها همان پرتو پر انرژی و متمرکز ایکس است برای اینکه بیش تر با دلیل اتفاقی که رخ می دهد آشنا شوید باید این نکته را بگویم که از نظر فیزیکی اگر ذرات باردار با شتاب حرکت کنند نور تولید می شود که نوع آن به میدانی بستگی دارد که به خاطر شتاب دادن به ذرات از آن استفاده میشود که از نوع میدان الکتریکی یا مغناطیس است.

پرتو ایکس چه کاربرد هایی دارد

همان طور که گفته شد اشعه ایکس می تواند از بافت های نرم عبور کند به همین دلیل برای عکس برداری از استخوان ها به منظور تشخیص شکستگی از آن استفاده میشود اما باید در نظر داشت که این پرتو قادر است که ماهیت مواد را تغییر دهد به همین دلیل می تواند در صورت جذب توسط سلول های موجودات زنده به آن ها آسیب برساند.

نکته جالبی که وجود دارد این است که از این پرتو در پزشکی تنها برای تشخیص شکستگی و عکس برداری استفاده نمی شود بلکه برای ضد عفونی کردن ابزارها و وسایل پزشکی نیز از آن استفاده میشود.