Www.farukdemir.info.tr X-ışınları I. Ders Doç. Dr. Faruk DEMİR.

... konulu sunumlar: "Www.farukdemir.info.tr X-ışınları I. Ders Doç. Dr. Faruk DEMİR."— Sunum transkripti:

1 X-ışınları I. Ders Doç. Dr. Faruk DEMİR

2 Tarihçe X-ışınları 1895 yılında Alman Bilim insanı Wilhelm Conrad Röntgen tarafından keşfedilmiştir. Yaptığı çalışmalarda ne olduğunu anlayamadığı için bu ışınları Röntgen bilinmeyen manasında “X” olarak adlandırmıştır. Yapılan incelemeler sonucu x-ışınlarının kalın odun bloklarını, camı, 15 mm kalınlıklı Al’u ve diğer materyallerin ince tabalarını delip geçebildiği bulundu. X-ışınları belli maddelerde floresanssa neden olur ve fotoğrafik tabaklarda iz bırakır. 1896'da Wilhelm Röntgen tarafından oluşturulan, eşi Anna Bertha'nın elinin X-ışını görüntüsü.* * 2 MMM216 X- ışınları 1. Ders

3 Tarihçe Yapılan incelemeler sonucu X-ışınlarının kalın odun bloklarını, camı, 15 mm kalınlıklı Al’u ve diğer materyallerin ince tabalarını delip geçebildiği bulundu. X-ışınları belli maddelerde floresanssa neden olur ve fotoğrafik tabaklarda iz bırakır. X-ışınlarının sapması suyun prizmasında, karbon disülfitte ve mika’da gözlenmez (Belli başlı diğer maddelerde fotoğrafik levha ile mümkün küçük sapmalar görüldü, ama floresans ekranla gözlendiği zaman görülmedi). MMM216 X- ışınları 1. Ders

4 Tarihçe Merceklerle şuanın odaklanamadığı bulundu, X-ışınlarının bir mıknatıs tarafından saptırılamadığı bulundu. Eğer x-ışınlarının havada soğrulduğu farz edilirse katot ışınlarının olduğu durumda olduğundan çok daha az bir mesafeye ulaşacağı sonucu çıkarılacağından ters kare kanununa uyduğu bulundu. Sonuçta Röntgen X-ışınlarının boyuna “ether (esir) dalgası” olduğunu önerdi. Esîr, 19. yüzyılda atomlar arası boşluğu yani evreni doldurduğuna, ağırlığı olmadığına, ısı ve ışığı ilettiğine inanılan tözdür. Deneysel veriler ışığın iletiminin bu şekilde açıklanmasını çürütmüş ve bu açıklama yerini kuantum kuramına bırakmıştır. Dante'nin İlahi Komedya'sındaki gök katlarının Botticelli tarafından tasviri Esir teriminin kökeni, antik çağ inisiyasyonlarında kullanıldığı biçimiyle, aither veya aiether olarak da yazılan aether’dir. Eski Yunanca'da aether, kökeni olan “aitho” sözcüğünden de anlaşılabileceği gibi, “ateşli, parlak ve havadan daha süptil olan” anlamına gelmekteydi ve fiziksel bir mekanı ifade etmiyordu. Aether, antik çağın ezoterik öğretilerinde kimi zaman maddenin esîr denilen halini, kimi zaman da maddenin “ilk madde” (materia prima) denilen ilk, cevherî halini ifade etmek üzere kullanılıyordu. 4 MMM216 X- ışınları 1. Ders

5 Tarihçe 1896 yılında “Proceedings of Royal Society”, “Nature” ve “the Philosophical Magezine” dergilerinde yayınlandı. Röntgen’in deneyleri A. A. C. Swington tarafından tekrar edildi. C. T. R. Wilson X-ışınlarının varlığının bir genleşme odasında (in expansion chamber) oluşan damlaların (drops) sayısının önemli ölçüde arttığı bulundu. Diğer araştırmacılar farklı soğurmaların özelliklerini detaylıca inceledi ve sürekli x-ışınlarının homojen olamayan doğası bu araştırmalar esnasında kuruldu. X-ışını teknolojisinin sahasında, metal ve yağa batırılmış (oil-immersion) tüpler inşa edildi, tıbbi olmayan radyografiye x-ışınlarının uygulaması kuruldu (örneğin yiyecek maddelerinde toz ve kum gibi yabancı maddelerin sayılması gibi). Elbette diagnostik radyoloji gelişti ve ilk x-ışını dergisi “Archieves of Clinical Skiagraphy” Londra’da yayınlandı. 5 MMM216 X- ışınları 1. Ders

6 Tarihçe X-ışınlarının keşfini izleyen yıllarda soğurma detaylıca incelendi, karakteristik x-ışınları bulundu. Bununla birlikte X-ışını fiziği ilk zamanlarda ilerlemesine rağmen kristalde X-ışınlarının kırınımının 1913’te Bragg tarafından keşfi ile çok büyük bir ilerleme kaydedilmiş oldu. Daha sonra Moseley’in klasik çalışması mümkün oldu. Kısmen bu yüzden, kısmen aynı yılda sıcak-katot veya (Coolidge) tüpünün keşfi yüzünden hem fiziğe hem de X-ışını teknolojisine bu günü içine alan emin adımlar getirdi. Çeşitli materyallerde renk değişimi oluşturduğu bulundu. X-ışınlarının iyonlaştırma etkisi X-ışınlarının keşfinden hemen sonra gözlendi ve 1905’te bir elektrostatik dozimetre ile kanıtlandı. 2013/02/wpid-braggs_law.png 6 MMM216 X- ışınları 1. Ders

7 Tarihçe 1908’de Villard bazı zaman kayıplarından sonra Röntgen olarak bilinen bir doz tanımı önerdi ve 1923’te Almanya’da kullanım için adapte edildi. Dokular tarafından soğrulan enerji hakkında bir şeyler bilmenin önemi 1914’te Christie tarafından dikkat çekti ve modern dosimetrinin temeliydi. Günümüzde X-ışınlarının atom fiziği araştırmalarından Astronomiye, mühendislik araştırmalarından endüstride ve tıpta teşhis ve tedavi amacıyla çok sıklıkla kullanılmaktadır. İyonlaştırıcı radyasyonlarla yapılan çalışmalarda sonuca ulaşabilmek ve zararlı biyolojik etkileri belirleyebilmek için radyasyon miktarının bilinmesi gerekir. Bu amaçla geliştirilecek ölçüm yöntemleri için her şeyden önce radyasyon miktarının ölçümünde kullanılan birimlerin tanımlarının yapılması zorunludur.* Uluslararası Radyasyon Birimleri Komitesi (ICRU) radyasyon çalışmalarında kullanılan kavramlar olan aktivite, ışınlama dozu, soğurulma dozu ve doz eşdeğeri için özel birimler tanımlamıştır. Bunlar sırasıyla; Curie (Ci), Röntgen (R), rad ve rem’dir. Bu özel birimler, 1986 yılından itibaren terk edilmeye başlanmış ve yerine tüm dünyada kullanılan birimlerin aynı olması düşüncesi ile M.K.S. sistemini esas alan “Uluslararası Birimler Sistemi (SI)” kullanılmaktadır. Aynı kavramlar için SI birimleri sırasıyla Becquerel (Bq), Coulomb/kg, Gray (Gy), ve Sievert (Sv) olarak seçilmiştir. Tablo 4.1 de radyasyon terimleri ve doz hesaplamalarında kullanılan özel birimler ile SI birimleri arasındaki ilişki topluca verilmiştir.* * 7 MMM216 X- ışınları 1. Ders

8 Tarihçe www.farukdemir.info.tr 8 MMM216 X- ışınları 1. Ders ERİM
  BİRİMİ DÖNÜŞÜM ESKİ YENİ AKTİVİTE Curie (Ci) ; 3.7x1010 parçalanma / 1 saniye Becquerel (Bq); 1 parçalanma/1 saniye 1Ci=3.7x1010 Bq 1 Ci=37GBq IŞINLANMA DOZU Röntgen (R) ; normal hava şartlarında (00C ve 760 mm Hg basıncı) havanın 1kg’ında 2.58x10-4 Coulomb’luk elektrik yükü değerinde (+) ve (-) iyonlar oluşturan X veya g radyasyonu miktarıdır. Coulomb / kilogram (C/kg) ; normal hava şartlarında havanın 1 kg’ında 1 Coulomb’luk elektrik yükü değerinde (+) ve (-) iyonlar oluşturan X veya g radyasyonu miktarıdır. 1C/kg=3876 R1R=2.58x10-4 C/kg SOĞURULMUŞ DOZ radiation oz (rad); ışınlanan maddenin 1 kg’ında 10-2 Joule’lük enerji soğurulması meydana getiren herhangi bir radyasyon miktarıdır. Gray (Gy) ; ışınlanan maddenin 1 kg’ında 1 Joule’lük enerji soğurulması meydana getiren herhangi bir radyasyon miktarıdır. 1Gy=100rad 1rad=0.01 Gy DOZ EŞDEĞERİ röntgen equivalent man (); 1 Röntgenlik X veya g ışını ile aynı biyolojik etkiyi oluşturan herhangi bir radyasyon miktarıdır. rem=(rad)x(WR)* Sievert (Sv) ; 1 Gy’lik X ve g ışını ile aynı biyolojik etkiyi meydana getiren herhangi bir radyasyon miktarıdır. Sv= (Gy)x(WR)* 1Sv=100 rem 1rem=0.01Sv 8 MMM216 X- ışınları 1. Ders

9 Tarihçe 1895 W.C. Röntgen x-ışınlarını keşfetti.
1895 W.C. Röntgen x-ışınlarını keşfetti. 1896 J. Perrin bir hava iyonizasyon odasını kullanarak X-ışını şiddetini ölçtü. 1909 C. G. Barkla soğurma kıyısının varlığını gösterdi. 9 MMM216 X- ışınları 1. Ders

10 Tarihçe 1911 C. G. Barkla K, L, M, N,.. şeklinde tasarladığı emisyon çizgisi serilerinin varlığını gösterdi. George Glover Barkla and his Plot of "K" and "L" Series X-rays. Image sources: (left) (right) 1912 M. Von Laue, W. Friedrich ve E. P. Knipping kristalden x-ışınlarının kırınımını kanıtladı. Max von Laue and the First Diffraction Pattern. Image sources: (left) W. Friedrich, P. Knipping, & M. von Laue, Interferenzen-Erscheinungen bei Röntgenstrablen, Sitzungsberichte der mathematisch-physikalischen Klasse der K. B. Akademic der Wissenschaften zu München (1912), Heft II, fig 1., (right) 1010 MMM216 X- ışınları 1. Ders

11 Tarihçe 1896 yılında X-ışınları keşfini öğrenen W. H. Bragg (1910 lu yıllarda )Bragg X-ışını spektrometresini yaptı. Bragg Spectrometer. Labels: L, lead box; A, B, D, slits; C, crystal; I, ionization chamber; V', vernier of ionization chamber; K, earthing key; E, electroscope; M, microscope. Image sources: (left, modified) 1913 W. L. Bragg NaCl ile Bragg X-ışını kırınım şartını elde etti Bragg's Law and the Structure of NaCl. Image source (right): 1111 MMM216 X- ışınları 1. Ders

12 Tarihçe 1913 H. G. J. Moseley x-ışını çizgilerinin dalgaboyu ve atom numarası arasındaki ilişkiyi kanıtladı ve böylelikle kalitatif ve kantitatif analizin temelini atmış oldu. M. Siegbahn kimyasal elementlerin x-ışını spektrumlarının dalga boyunu ölçme çalışmasını yaptı. 1922 A. Hadding x-ışını spektrumlarına kimyasal analizi uyguladı. 1923 D. Coster ve G. Von Hevesy x-ışını spektrumunu kullanarak Hf’u keşfetti. 1923 G. Von Hevesy x-ışını spektrumunun ikincil uyarmayla kantitatif analiz önerdi. 1923 R. Glocker ve W. Frohnmeyer x-ışını soğurma kıyısı spektrometresini kullandı. 1924 W. Soller paralel foil kolimatörler kullanılarak bir x-ışını spektrometresi yapıldı. 1928 R. Glocker ve W. Schreiber x-ışını ikincil emisyon (flöresans) spektrometresi kullandı. 1928 H. Geiger ve w. Müller yüksek derecede kararlılığa sahip gaz doldurulmuş dedektör geliştirdi. 1948 H. Friedman ve L. S. Briks ilk ticari x-ışını flöresans ikincil emisyon spektrometresinin protipini yaptı. 1949 R. Castaing ve A. Guinier ilk x-ışını elektron-probe x-ışını primer emisyon spektrometresini yaptı. 1212 MMM216 X- ışınları 1. Ders