Χαρακτηριστικό των ακτίνων Χ

Εισαγωγή

Οι ακτίνες Χ ονομάζονται επίσης ακτινοβολία Roentgen. Η ακτίνα Χ ορίζεται ως μια ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με ενέργεια που κυμαίνεται από 124 eV έως 124 keV. Όμως, ένα κύμα με τέτοια ενέργεια μπορεί εύκολα να ταξιδέψει από διαφανές αντικείμενο σε αδιαφανές αντικείμενο.

Οι ακτίνες Χ ανακαλύφθηκαν τυχαία το 1895 από έναν Γερμανό επιστήμονα Roentgen. Ο Ρέντγκεν τιμήθηκε με το βραβείο Νόμπελ για την ανακάλυψη των ακτίνων Χ το 1901. 

Οι ακτίνες Χ είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία εξαιρετικά υψηλής διείσδυσης που έχει αποδειχθεί πολύ ισχυρό εργαλείο για τη μελέτη της κρυσταλλικής δομής, στην ακτινογραφία μετάλλων, στην έρευνα υλικών, καθώς και στον τομέα των ιατρικών επιστημών.

Ως ακτίνες Χ ορίζεται η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που έχει πολύ μικρό μήκος κύματος και έχει πολύ υψηλή ενέργεια. Η συχνότητα των ακτίνων Χ είναι από 30 petahertz έως 30 exahertz.

Το μήκος κύματος των ακτίνων Χ είναι μεγαλύτερο από τις ακτίνες γάμμα και μικρότερο από τις υπεριώδεις ακτίνες. Το μήκος κύματος των Ακτίνων Χ είναι από 10-12 m (πικόμετρο) έως 10-9 (νανόμετρο).

Χαρακτηριστικά της ακτινογραφίας

Υπάρχουν πολλά χαρακτηριστικά των ακτίνων Χ στα οποία ορισμένα από αυτά εμφανίζονται.

1. Το μήκος κύματος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος των ακτίνων Χ είναι μικρό
2. Οι ακτίνες Χ απαιτούν υψηλή τάση για να παραχθούν
3.  Οι ακτίνες Χ χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση των ελαττωμάτων του ανθρώπινου σκελετού
4. Τα κύματα ακτίνων Χ ταξιδεύουν πάντα σε ευθεία γραμμή και δεν φέρουν ηλεκτρικό φορτίο μαζί τους
5. Και επίσης, οι ακτίνες Χ μπορούν να ταξιδεύουν στο κενό
6. Οι ακτίνες Χ δεν μπορούν εύκολα να διαθλαστούν
7. Τα κύματα ακτίνων Χ δεν επηρεάζονται από ηλεκτρομαγνητικά πεδία
8. Οι ακτίνες Χ προκαλούν φωτοηλεκτρικές εκπομπές
9. Οι ακτίνες Χ με μικρό μήκος κύματος και υψηλή ικανότητα διείσδυσης είναι πολύ καταστροφικές, αυτός είναι ο λόγος που είναι γνωστές ως σκληρές ακτίνες Χ.
10. Οι χρήσεις των ακτίνων Χ σε ιατρικά πεδία έχουν μικρότερη διεισδυτική ισχύ και μεγαλύτερα μήκη κύματος και ως εκ τούτου ονομάζονται μαλακές ακτίνες Χ. Τα κύματα ακτίνων Χ έχουν διπλή φύση.

Φάσμα ακτίνων Χ – Χαρακτηριστικό και Συνεχές

Για τις ακτίνες Χ που παράγονται από τον σωλήνα ακτίνων Χ, το κλάσμα της ενέργειας που μετατρέπεται σε ακτινοβολία κυμαίνεται από μηδέν έως τη μέγιστη ενέργεια του ηλεκτρονίου όταν προσκρούει στην άνοδο. Η μέγιστη ενέργεια του παραγόμενου φωτονίου ακτίνων Χ περιορίζεται από την ενέργεια του προσπίπτοντος ηλεκτρονίου. , η οποία είναι ίση με την τάση κατά μήκος του σωλήνα επί το φορτίο του ηλεκτρονίου, επομένως ένας σωλήνας 100 kV δεν μπορεί να παράγει ακτίνες Χ με ενέργεια μεγαλύτερη από 100 keV. Όταν τα ηλεκτρόνια χτυπούν τον στόχο, τότε οι ακτίνες Χ παράγονται από δύο διαφορετικές ατομικές διεργασίες που είναι η ακτινοβολία Bremsstrahlung και η χαρακτηριστική εκπομπή ακτίνων Χ.

Ακτινοβολία Bremsstrahlung 

Η ακτινοβολία Bremsstrahlung ορίζεται ως η διαδικασία μέσω της οποίας μέρος της ενέργειας των ουράνιων ακτίνων διασκορπίζεται στην ατμόσφαιρα της Γης. Η χρωμόσφαιρα απελευθερώνει ηλιακές ακτίνες Χ με τη μορφή ακτινοβολίας bremsstrahlung. Αυτό παράγεται από τα ηλεκτρόνια που κινούνται με μεγάλη ταχύτητα. Αλλά το εσωτερικό bremsstrahlung προκύπτει σε περίπτωση ραδιενεργού αποσύνθεσης. Κατά τη διάσπαση βήτα που περιλαμβάνει την εκπομπή ηλεκτρονίων και ποζιτρονίων, η σύγκρουση μεταξύ αυτών των φορτισμένων σωματιδίων δίνει την εκπομπή ακτινοβολίας bremsstrahlung. Οφείλεται βασικά στην επιτάχυνση και την επιβράδυνση των φορτισμένων σωματιδίων όπως οι ατομικοί πυρήνες και τα ηλεκτρόνια. Εάν τα σωματίδια εκπέμπουν ακτινοβολία bremsstrahlung όταν επιταχύνονται από ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, τότε ονομάζεται επίσης ακτινοβολία σύγχροτρον.

Χαρακτηριστικό φάσμα/εκπομπή ακτίνων Χ

Όταν το ηλεκτρόνιο έχει αρκετή ενέργεια, μπορεί να εξουδετερώσει ένα τροχιακό ηλεκτρόνιο από το εσωτερικό κέλυφος ηλεκτρονίων ενός ατόμου μετάλλου. Επειδή η διαδικασία αφήνει ένα κενό στο επίπεδο ενέργειας των ηλεκτρονίων από το οποίο προήλθε το ηλεκτρόνιο, τα εξωτερικά ηλεκτρόνια του ατόμου πέφτουν σε καταρράκτη για να γεμίσουν τα χαμηλότερα ατομικά επίπεδα και εκπέμπονται μία ή περισσότερες χαρακτηριστικές ακτίνες Χ. Εξαιτίας αυτού, αιχμηρές κορυφές έντασης εμφανίζονται στο φάσμα σε μήκη κύματος που είναι το χαρακτηριστικό του υλικού από το οποίο κατασκευάζεται ο στόχος της ανόδου. Η συχνότητα της χαρακτηριστικής ακτινογραφίας προσδιορίζεται από το μοντέλο Bohr.

Παραγωγή ακτίνων Χ

Ο Roentgen διαπίστωσε ότι όταν οι ακτίνες Χ περνούν από τα χέρια και τα μπράτσα ή οποιοδήποτε άλλο μέρος του σώματος, δημιουργούν πολύ καθαρές και λεπτομερείς εικόνες των εσωτερικών οστών.

Έργο ακτίνων Χ.

Όταν ένας γιατρός κάνει μια ακτινογραφία ενός ασθενούς, πρώτα τοποθετείται ένα ευαίσθητο ακτινολογικό φιλμ στη μία πλευρά του σώματος του ασθενούς και στη συνέχεια οι ακτινογραφίες γίνονται μέσω αυτού. Ενώ το δέρμα είναι διαφανές (για την ακτινογραφία), τα οστά είναι αδιαφανή (για την ακτινογραφία) και ως εκ τούτου απορροφούν περισσότερες ακτίνες Χ. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η εντύπωση των οστών αφήνεται στο φιλμ ακτίνων Χ ενώ το δέρμα συνεχίζει να είναι αόρατο στην ακτινογραφία.

Χρήση ακτίνων Χ

Υπάρχουν πολλές διαφορετικές και σημαντικές χρήσεις των ακτίνων Χ στις οποίες δίνονται μερικές από αυτές.

Ιατρική χρήση

Η πιο σημαντική χρήση των ακτίνων Χ είναι για ιατρικούς σκοπούς. Χρησιμοποιείται για την ανίχνευση του σπασίματος στα ανθρώπινα οστά.

Ασφάλεια

Οι ακτίνες Χ χρησιμοποιούνται ως σαρωτής που σαρώνει τις αποσκευές των επιβατών σε σιδηροδρομικούς τερματικούς σταθμούς, αεροδρόμια και άλλα τέτοια μέρη.

Αστρονομία

Οι ακτίνες Χ που εκπέμπονται από ουράνια αντικείμενα μελετώνται για την κατανόηση του περιβάλλοντος.

Βιομηχανική χρήση

Η ακτινογραφία χρησιμοποιείται ευρέως για την ανίχνευση των ελαττωμάτων στις συγκολλήσεις.

Αποκατάσταση

Οι ακτίνες Χ χρησιμοποιούνται για την αποκατάσταση παλαιών πινάκων.

Συμπέρασμα

Οι ακτίνες Χ ονομάζονται επίσης ακτινοβολία Roentgen. Η ακτίνα Χ ορίζεται ως μια ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με ενέργεια που κυμαίνεται από 124 eV έως 124 keV. Όμως, ένα κύμα με τέτοια ενέργεια μπορεί εύκολα να ταξιδέψει από διαφανές αντικείμενο σε αδιαφανές αντικείμενο.

Το μήκος κύματος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος των ακτίνων Χ είναι μικρό.

Οι ακτίνες Χ απαιτούν υψηλή τάση για να παραχθούν.

Οι ακτίνες Χ χρησιμοποιούνται για την ανίχνευση των ελαττωμάτων του ανθρώπινου σκελετού.

Τα κύματα ακτίνων Χ ταξιδεύουν πάντα σε ευθεία γραμμή και δεν φέρουν ηλεκτρικό φορτίο μαζί τους.

Επίσης, οι ακτίνες Χ μπορούν να ταξιδεύουν στο κενό.

Όταν τα ηλεκτρόνια χτυπούν τον στόχο, τότε οι ακτίνες Χ παράγονται από δύο διαφορετικές ατομικές διεργασίες που είναι η ακτινοβολία Bremsstrahlung και η χαρακτηριστική εκπομπή ακτίνων Χ.