X-Işınları Fizikte Özel Konular Sunu 6
Elektromanyetik Spektrum
Elektromanyetik Spektrum Işığın prizmada kırılması (Isaac Newton) Kırılma olayı sırasında ışık dalgaboyuna bağlı olarak sapar. Dalgaboyu ne kadar kısa ise kırılma o kadar büyük olur. Gökkuşağı bu şekilde oluşur. Frekans ile dalga boyu ters orantılıdır. (f=c/ʎ) Frekans ile enerji doğru orantılıdır (E=hf=hc/ʎ) Spektrumdaki bütün ışınlar “ışık hızı” ile yayılır.
X Işınlarının Keşfi 1895 yılında Wilhelm Conrad Röntgen katot ışınları ile ilgili çalışma yaparken “baryum platinosiyanür” kaplı levhanın parıldadığını görmüş. Bu parıldamanın nedeninin katot ışınları veya dışarıdan bir ışığın olmadığını bulmuştur. İsimlendiremediği bu ışınlara matematikteki bilinmeyen anlamında kullanılan “X ışınları” adını vermiştir. Katot ışınlarının maddeyi delip geçme özelliği yokken, X ışınları kurşun dışındaki maddeleri delip geçebilir.
X Işınlarının İlk Kullanımları Röntgen ilk X ışını denemesinin baskısı (yüzüklü el). 1895 yılında tıp alanında ilk olarak bir hastanın bacağına saplanan kurşunun yeri X ışınları yardımıyla bulunmuştur. 1901 yılında ilk Nobel Ödülü W. Conrad Röntgen’ e verilmiştir.
X-Işınlarının Elde Edilmesi Havası boşaltılmış tüp içinde , yüksek gerilim altında ısıtılan katottan çıkan elektronların hızlandırılarak anoda çarpması ile elde edilir. Kısaca yüklü parçacığın ivmeli hareketi sonucu oluşur. X ışınlarının enerjisi görünür ışıktan 100-100.000 kat daha fazladır. X ışını üreten aygıtlarda elektrik enerjisi x-ışını enerjisine dönüştürülür.
X-Işınlarının Elde Edilmesi Şehir şebekesinden alınan alternatif akım transformatörlerle yükseltilir ve doğru akıma çevrilir. Yüksek gerilim anod- katod arasına uygulanarak x-ışını üretilir. X – ışını tüpü ile istenen miktarda ve kalitede x-ışını üretilmektedir.
X-ışını Tüpü Havası alınmış (vakum) tüptür. Camı yüksek ısıya dayanıklı sağlam malzemeden yapılmıştır. Yaklaşık 25-30 cm uzunluk ve 15 cm çapındadır . Anod-katod arası 1-3 cm kadardır. X ışınlarının salındığı bölge 5 cm2 kadardır. Katot filamentin 2200 0C ye kadar ısıtılması gerekir.
X-ışını Tüpü http://www.youtube.com/watch?v=NP1oLrENmJ0
X Işınlarının Özellikleri Yayılma hızı ışık hızıdır (boşlukta 3.108 m/s). Dalgaboyu 0.04-1000 arasındadır, tıpta kullanılan 0.05 dur. Görünür ışık 4000-7000 ,X-ışını görülmez Parçacık olmadığından ağırlıksızdır. Yüksüz olduğundan elektrik ve manyetik alanda sapmaz. Kimyasal etkileri vardır. (suda iyonlaşma sonucu serbest radikaller oluşturur) Biyolojik etkileri vardır (canlı hücrelerde, DNA molekülünde, genetik ilecek mutasyon veya ölümle sonuçlanabilecek hasarlar meydana getirebilir.)
Geiger Sayacı Radyasyonun varlığını saptamak için kullanılır 1928 yılında Geiger ve Müller tarafından geliştirilmiştir. Alfa parçacıkları, beta, gama ve x-ışınları pencereden içeri girer ve gazı iyonlaştırarak bir akım oluşmasını sağlar.
X Işınlarının Astronomide Kullanımı X ışınları astronomisi, gök cisimlerinin x-ışınları yayması ile ilgili çalışmalar yapar. X ışınları radyasyonu dünya tarafından emilir, bu nedenle yüksek yerlere kurulur, hatta uydularda x-ışını detektörleri bulunur. Takım yıldızlar, nötron yıldızları ve kara delikler X-ışını yayarlar.
X Işınlarının Kimyasal Analizde ve Kalite Kontrolünde Kullanılması X ışınları su ile etkileştiğinde değişik kimyasal olaylar meydana gelir. Bunlardan en önemlisi hidrojen iyonu ve hidroksil grubuna ayrılmasıdır. X ışınlarının sıvılarda yaptığı değişikliklerden faydalanılarak sıvılı radyasyon ölçü aletleri geliştirilmiştir.
X Işınlarının Kullanım Alanları Tıp da x-ışınlarından birçok görüntüleme yöntemlerinde yararlanılmaktadır. Röntgen cihazlarıyla yapılan tüm radyolojik incelemelerde x-ışınları kullanılmaktadır. Bu sayede vücutta gözle göremediğimiz birçok olgu fluoresan ekran, TV ekranı, röntgen filmi veya diğer fotoğrafik materyaller üzerinde görüntülenerek, hastalıklara tanı konması mümkün olmaktadır.
X Işınlarının Kullanım Alanları Tıp da X ışınlarından yararlanılan radyografi görüntüleme yöntemi yanı sıra antijen dozlarının belirlenmesinde ve tıbbi malzemelerin sterilizasyonunda kullanılır.
X Işınlarının Sağlık Alanı Dışında Kullanımı Sanayi de Endüstriyel alanda her tür döküm, makine, buhar kazanı ve boru gibi malzemelerin hata içerip içermediğini kontrol etmede Demir, çelik, lastik, kağıt, çimento gibi sanayi ürünlerinin üretim aşamasında nem ve yoğunluk ölçümleri yapmada
X Işınlarının Sağlık Alanı Dışında Kullanımı Tarım da Tarımsal alanda, mutasyona uğratılan tohumlar daha verimli ve dayanıklı hale getirilebilir. Ayrıca zararlı haşereler kısırlaştırılabilir ve bazı yiyecekler ışınlanarak bozulmadan saklanabilir. Ayrıca savunma alanı, uzay bilimi ve araştırma amaçlı çalışmalarda da kullanılmaktadır.
X Işınlarının Sağlık Alanı Dışında Kullanımı Havalimanlarında, büyük alışveriş merkezlerinde ve gümrüklerde X-ışınları kullanılarak eşyalar kontrol edilir. İçlerinde yasa dışı madde bulunanlar bu sayede kolaylıkla ayırt edilir.
X Işınlarının Sağlık Alanı Dışında Kullanımı Arkeologlar X-ışınları sayesinde, yapılarına zarar vermeden tarihî eserleri ve iskeletleri inceleyebilir, yaş tayininde bulunabilirler. Laboratuar koşullarında inceleme yapılacak tarihî esere X-ışını gönderildiğinde oluşan kırınımın, Bragg Yasası gereğince parametreleri hesaplanır. Bu parametreler sayesinde, tarihî esere zarar verilmeden yapısı hakkında bilgi elde edilir.
X Işınlarının Sağlık Alanı Dışında Kullanımı Maddelerin yapısını açıklamada kullanılan X-ışınlarından başta adli tıp kurumları kriminal polis laboratuarları olmak üzere pek çok alanda yararlanılır.
ÖDEV - 2 1. Bir X ışını deney tüpünde elektronlar 18.106 m/s hıza ulaştırılıyor. Bu tüpten herhangi bir dalgaboyuna sahip X ışını yayımlanabilmesi için elektronların anodda kaç metrede durdurulması gerekir? (seçtiğiniz X ışını frekansını belirtin) Bu tüpten herhangi bir dalgaboyuna sahip görünür ışık yayımlanabilmesi için elektronların anodda kaç metrede durdurulması gerekir? (seçtiğiniz görünür ışık dalgaboyunu belirtin)
ÖDEV-2 2. X-ışınları deney tüpünde 3.1 kilovolt gerilim ile sağlanabilecek en küçük dalgaboylu ışığın dalga boyu nedir? Bu deney tüpü ile görünür ışık elde edilmek istense kullanılacak en küçük volt değeri kaç olmalıdır?
ÖDEV-2 3. Frekansı 1,6.1017 s-1 olan X ışınının enerjisi kaç eV dir?