الأشعة السينية
وتسمى أيضا أشعة إكس، واحدة من أكثر أنواع الطاقة فائدة. وقد أكتشفها العالم الفيزيائي الألماني ويلهلم رونتجن في عام 1895م. ولأنه لم يكن يعرف كنهها في البداية، فقد أطلق رونتجن على هذه الأشعة أسم أشعة X؛ أي الأشعة السينية، لأن (س) في العربية و (x) في الإنجليزية رمزان علميان يطلقان على المجهول.
والآن يعرف العلماء الأشعة السينية هي نوع من الإشعاع الكهرومغنطيسي الذي يتظمن الضوء المرئي، وموجات الراديو وأشعة جاما. وتشترك الأشعة السينية والضوء المرئي في كثير من الخصائص. فمثلاً تنتقل الأشعة السينية بسرعة الضوء 299.792 كم /ث.
الأشعة السينية والضوء يختلفان في الطول الموجي وهو المسافة بين ذروتين لموجة كهرومغنطيسية. فالطول الموجي للأشعة السينية أقصر كثيراً من الطول الموجي للضوء.
استخدامات الأشعة السينية:
* في الطب:
تستخدم الأشعة السينية على نطاق واسع لعمل المرسمة الإشعاعية ( صور الأشعة السينية) للعظام وأعضاء الجسم الداخلية. ويستفيد الأطباء من المرسمة الإشعاعية في كشف الحالات الشاذة وحالات الأمراض، مثل العظام المكسورة وأمراض الرئة، داخل جسم المريض، ويستفيد أطباء الأسنان من صور الأشعة السينية للكشف عن الفراغات والأسنان المحشوة.
وتستخدم الأشعة السينية على نطاق واسع في علاج السرطان، فهي تقتل الخلايا السرطانية أيسر من قتلها الخلايا العادية. ويمكن تعريض الورم السرطاني لجرعة محدودة من الأشعة السينية. وفي حالات كثيرة تدمر الأشعة السينية الورم، ولكنها تتلف الأنسجة السليمة القريبة منه بدرجة أقل. وتؤدي الأشعة السينية أغراضاً أخرى في الطب. فهي تستخدم لتعقيم المعدات الطبية مثل القفازات الجراحية اللدنة أو المطاطية
والمحقنات. فهذه المعدات تتلف عند تعرضها للحرارة الشديدة ولذا فلا يمكن تعقيمها بالغليان.
* في الصناعة:
تستخدم الأشعة السينية لفحص المنتجات المصنعة من أنواع مختلفة من المواد، منها الألمنيوم والصلب وغيرها من الفلزات المصبوبة. تكشف الصور الإشعاعية عن الشروخ والعيوب الأخرى في هذه المنتجات، التي لا تظهر على السطح. وكثيراً ما تستخدم الأشعة السينية لفحص جودة اللحامات في الصلب والتركيبات الفلزية الأخرى. كما تستخدم الأشعة السينية لفحص جودة العديد من المنتجات المصنعة بكميات ضخمة مثل الترانزستور والنبائط الإلكترونية الصغيرة الأخرى. وتعمل بعض نبائط فحص الفلزات باستخدام الأشعة السينية، مثل الماسحات المستخدمة في المطارات للبحث عن الأسلحة في الأمتعة.
خصائص الأشعة السينية:
يحتوي الإشعاع الكهرومغناطيسي ذو الطول الموجي القصير على طاقة أكبر من الإشعاع الكهرومغناطيسي ذي الطول الموجي الطويل. وللأشعة السينية أقصر الأطوال الموجية وأعلى الطاقات مقارنة بغيرها من أنواع الإشعاع الكهرومغناطيسي. ويتراوح الطول الموجي للأشعة السينية من حوالي 100/1 أنجستروم إلى 100 أنجستروم . وتحتوي الموسوعة على مقالة عن الموجات الكهرومغناطيسية بها رسم بياني يقارن بين الأشعة السينية والأنواع المختلفة للإشعاع الكهرومغناطيسي.
ويرجع كثير من الخصائص المهمة للأشعة السينية إلى قصر طولها الموجي وكبر طاقتها. ويمكن مقارنة سلوك الأشعة السينية بسلوك الضوء المرئي. فعلى سبيل المثال، تخترق الأشعة السينية المواد بعمق أكثر من اختراق الضوء العادي لها، بسبب ارتفاع طاقتها عن طاقة الضوء بدرجة كبيرة. كما أنه لا يمكن عكسها بسهولة أو بوساطة مرآة، كما يحدث للضوء لأن طاقتها العالية تجعلها تخترق المرآة بدلا من انعكاسها على السطح.
ولا تنكسر أي لا تنحني الأشعة السينية كثيرا عندما تنتقل من مادة إلى مادة أخرى، كما يفعل الضوء عندما ينتقل من الهواء إلى الزجاج. فالضوء ينكسر بوساطة العدسة بسبب تفاعل موجات الضوء مع الإلكترونيات الموجودة في ذرات العدسة. ولكن للأشعة السينية طولاً موجياً قصيراً بحيث إنها تمر من خلال مواد
كثيرة دون أن تتفاعل مع الإلكترونيات فيها. وعندما تسقط الأشعة السينية على مادة فإن المادة تمتصها عند إصطدامها بالإلكترونات الموجودة في ذرات المادة. وعدد الإلكترونات في ذرة يساوي عددها الذري . لذا فإن المواد التي تكون ذراتها ذات عدد ذري كبير تمتص الأشعة السينية بدرجة أكبر من المواد التي تكون ذراتها ذات عدد ذري صغير. فالرصاص، وله عدد ذري 82 ويمتص الأشعة السينية بدرجة أكبر من مواد أخرى كثيرة.
كيفية إنتاج الأشعة السينية:
تنتج الأشعة السينية كلما تعرضت الإلكترونات ذات الطاقة العالية لفقد فجائي للطاقة. وتقوم أجهزة إنتاج الأشعة بزيادة سرعة الإلكترونات إلى سرعة عالية جداً، ثم جعلها ترتطم بقطعة من مادة صلبة تسمى الهدف، ويتحول جزء من طاقتها إلى أشعة سينية. ويسمى الأطباء الأشعة السينية الناتجة برمشتراهلونغ وهي مأخوذة من الكلمة الألمانية التي تعني كبح الاشعاع.
تطرد بعض الاكترنيات ذات الطتقة العالية إلكترونات أخرى من موقعها المعتادة، في ذرات الهدف. وعندما تعود هذه الاكترونات المطرودة إلى مواقعها أو تحتل هذه المواقع اكترونات اخرى تنتج أشعة سينية أيضا ويسمى الفيزيائيون هذه الاشعة السينية المميزة وللبرمشتراهلونغ مدى واسع من الطول الموجي أما الاشعة السينية المميزة فإنها طول موجي معين يعتمد على التركيب الالكتروني للذرة الصادرة عنها الأشعة
وعندما يتم تشغيل أنبوبة الأشعة السينية يسري تيار كهربائي خلال المهبط بسبب توهجاً حتى يصي أبيض بسبب الحرارة وتسبب الحرارة انطلاق الاكترونات من المهبط وفي نفس الوقت يسلط جهد عال جداً بين المهبط والمصعد ينتج عن الجهد العالي تحريك الالكترونيات بسهولة خلال الفراغ بين المهبط والهدف، لأن الأنبوبة لا تكاد تحتوي على هواء يعوق حركتها.
وعندما تصطدم الاكترونات بالهدف تنتج الأشعة السينية كما تنطلق حرارة وتنطلق الأشعة السينية كما تنطلق الحرارة وتنطلق الاشعة السينية من الهدف في اتجاهات كثيرة، ولكن معظمها يتم امتصاصه بوساطة غطاء الانبوبة وهو صندوق فلزي يحيط بالأنبوبة ويوجد بأحد جوانبه نافذة صغيرة يخرج منها شعاع دقيق من الأشعة السينية، يمكن تصويبه إلى أي جسم يراد تسليط الاشعة السينية عليه ويبطن صندوق الأنبوبة بالرصاص لامتصاصه الأشعة السينية الشاردة، كما يحتوي الصندوق على زيت أو ماء لعزل وتبريد الأنبوبة . وتعتمد طاقة طاقة أو قوة اختراق، الأشعة السينية التي تنتجها الانبوبة على قيمة الجهد الكهربائي بين المهبط والهدف ويدفع الجهد الكهربائي بين المهبط والهدف ويدفع الجهد العالي الاكترونات بقوة نحو الهدف، وبطاقة أعلى مما يحدث في حالة الجهد الضعيف. وتصبح الأشعة السينية أكثر أختراقا كلما زادت سرعة الإلكترونات. ويتم التحكم برفع أو خفض الجهد عن طريق صندوق تحكم.
نبذة تاريخية:
اكتشف العالم رونتجن الاشعة السينية في عام 1895م ، وبعد ذلك قام بإجراء تجارب عليها وتوصل إلى معظم خصائصها. ولقد أحدث هذا الاكتشاف دويا بين العلماء ولدى الجمهور. وفي خلال بضعة أشهر بدأ الأطباء في استخدام الاشعة السينية لفحص العظام المكسورة.
وفي عام 1896م قام المخترع الامريكي توماس أديسون بتطوير المكشاف الفلوري، بهدف استخدامه لؤية صور الأشعة السينية وخلال السبعة عشر عاماً التالية قام العلماء والمختروعون بتحسين أداء أنبوبة الأشعة السينية. وفي عام 1913م ابتكر الفيزيائي الامريكي وليم كوليدج طريقة لرفع كفاءة أنبوبة الأشعة السينية. وأنبوبة الأشعة السينية الحديثة هي في الاساس النوع الذي طوره كوليدج.
وفي السبعينات من القرن العشرين بدأ اختصاصيو الاشعة في استخدام عمليات جديدة لتسجيل صور الأشعة السينة وتسمى إحدى هذه الطرق التصوير الاشعاعي الجاف، وتقوم بتسجيل الصورة على لوح من اللدائن الشفافة بدلا من الفيلم الضوئي . ويتميز التصوير الاشعاعي الجاف بأنه أقل تكلفة ويتطلب تعريضاً للأشعة السينية أقل مما في العملية القديمة. وفي عملية أخرى تسمى التصوير الرقمي، تستخدم الكشافات لقياس الأشعة السينية التي تمر خلال الجسم. وترسل هذه المعلومات إلى الحاسوب الذي يقوم يقوم بتحويل البيانات إلى صورة تنقل لتعرض على شاشة التلفاز. ويتم تخزين الصورة على قرص مغناطيسي.
ويستخدم التصوير الرقمي في ماسح التصوير المقطعي الحاسوبي وهو آلة أشعة سينية تعطي صوراً مقطعية لجسم المريض. ويطلق ماسح التصوير المقطعي الحاسوبي حزمة من الأشعة السينية في دقة الخط المرسوم بالقم الرصاص، خلال الجسم من زوايا مختلفة. وتقيس الكواشف الأشعة التي تمر، ويقوم الحاسوب بتحويل الصور الكثيرة من الوجهات المختلفة إلى صورة مقطعية واحدة.
رد مع اقتباس
المفضلات