X-IŞINLARI

Elektromanyetik spektrum

X-IŞINLARININ KEŞFİ Radyolojinin doğmasına ve tıpta yeni bir çağın başlamasına neden olan x-ışınları, Alman fizik profesörü Wilhelm Conrad Röntgen tarafından keşfedilmiştir.

Röntgen, 1894 yılında katot ışınları ile ilgili çalışmaya başlamıştır Röntgen, 1894 yılında katot ışınları ile ilgili çalışmaya başlamıştır. Bu çalışmalar sırasında 8 Kasım 1895 Cuma günü laboratuvarında camdan yapılmış ve basıncı düşürülmüş elektronik bir tüpte katot ışınlarının soğurulması üzerinde deneyler yaparken baryum platinosiyanür kaplı bir levhanın parıldamakta olduğunu görmüştür. Wilhelm Röntgen ´in laboratuvarı

Fakat bu parıldamanın, etraftaki herhangi bir cisimden gelebileceğini düşünerek, ışıkları söndürüp deneyleri tekrarlamış, parıldama olayının tekrarladığını gözlemiştir. Bu parıldamanın katot ışınlarından kaynaklanıp kaynaklanmadığını anlamak için, tüpün üzerini siyah bir kartonla kaplayıp deneyi tekrarlamıştır. Aynı olayın gerçekleştiğini görmüştür. Böylece bu duruma katot ışınlarının neden olamayacağını, daha değişik bir ışıktan kaynaklandığını anlamıştır.

Bir X-ışını tüpü Röntgen bu tekrarlı deneyleri yapmadan önce katot ışınlarının maddeyi delip geçme özelliğinin olmadığını biliyordu. Dolayısıyla; bu parıldamanın, normal gün ışığından farklı özellikte bazı maddeleri delip geçen değişik bir ışının etkisiyle olabileceğini tahmin etmiştir. Röntgen, kurşun gibi bazı maddelerin bu ışını durdurduğunu yaptığı deneylerle ortaya koymuştur.

Röntgen elini baryum platinosiyanür kaplı bir kağıt ile tüp arasına koyup, tüpten akım geçirmiştir. Kağıdın üzerinde elinin kemiklerini görmüş ve bu olaya çok şaşırmıştır. Hand mit Ringen (Yüzüklü el):

Röntgen henüz özelliğini bilmediği bu ışınlara matematikte bilinmeyen anlamına gelen X işaretinden dolayı X-ışınları adını vermiştir. Daha sonraları bu ışınlar, "Röntgen ışınları" olarak anılmaya başlanmıştır.

Röntgen, bu ışınların diğer cisimlerden de geçip geçmediğiniz öğrenmek için kapalı bir kapının bir tarafına Crooks tüpünü, diğer tarafına da bir fotoğraf filmini koydu. Filmin banyosundan sonra elde ettiği fotoğrafta, kapının tahtasının liflerini ve demir vidaları gördü… Bu buluşundan sonra Röntgen farklı kalınlıktaki malzemelerin ışını farklı şiddette geçirdiğini gözlemledi. Bunu anlamak için fotoğrafsal bir malzeme kullanıyordu.

W. C. Röntgen, bu çalışmaları nedeni ile 1901 yılında ilk Nobel Fizik ödülünü almıştır. Peki ya ülkemizde: Ülkemizde x-ışınları, bulunmasından sonra bir yıl içerisinde Galatasaray Lisesi matematik ve fizik öğretmeni Mösyö Izuar tarafından üretilmiştir.

Tıp amaçlı ilk kullanımı ise Dr. Esat Fevzi tarafından yapılmıştır Tıp amaçlı ilk kullanımı ise Dr. Esat Fevzi tarafından yapılmıştır. Esat Fevzi ilk Türk röntgen uzmanı olarak bilinir. Aynı dönemlerde Dr. Rıfat Osman da Esat Fevzi ile çalışmış ve birinci dünya savaşı zamanında yaralılarda x-ışınlarını kullanmıştır.

1) X-Işınlarının Elde Edilmesi X-ışınları, havası boşaltılmış bir tüp içinde, yüksek gerilim altında ısıtılan katottan çıkan elektron demetinin hızlandırılarak anoda çarptırılması ile elde edilmektedir. Elde edilen x-ışınlarının enerjisi kendisini oluşturan elektronun geçtiği yörüngelerin enerji düzeyine göre değişir. Dış yörüngelerden çekirdeğe yaklaştıkça elde edilen x-ışınlarının dalga boyu kısalmakta ,penetrasyon yetenekleri artmaktadır. (penetrasyon: madde ile karşılaşan x-ışınlarının bir bölümünün maddeyi geçmesi)

Bu nedenle; elde edilen X-ışınları, çekirdeğe ne kadar yakın yörüngeden elde edilmişse, enerjileri de o kadar fazladır. Diğer bir deyişle; x-ışını üreten aygıtlarda elektrik enerjisi x-ışını enerjisine dönüşür.

X-Işını Tüpü Tarihi gelişim sürecinde, ilk üretilen x-ışını tüpleri gaz tüpü adı ile anılmaktaydı. Bu tüpler camdan yapılmış ve iç havası kısmen boşaltılmıştı. İçerisinde biri negatif(katot), diğeri pozitif(anot) olmak üzere iki elektrot bulunmaktaydı.

Katot ısıtılmıyor, iki elektrot arasında yüksek voltaj uygulanarak oluşturulan elektronlar anota çarptırılıyordu. Anota çarpan bu elektronlar ise x-ışınlarını meydana getiriyordu. Bu türden aygıtlar zamanla yeterli miktarda x-ışını üretmemesi ve meydana gelen x-ışınlarının ölçülememesinden dolayı kullanımdan kalkmıştır.

X-ışınları özel tüplerde(X-ışını tüpü) enerji dönüştürüm yolu ile elde edilirler. Bir X-ışını tüpü vakum ortamını çevreleyen cam bir gömlekten oluşur. X- ışını tüpü, televizyon tüplerine benzeyen, elektron iletimine olanak sağlayan bir vakum tüpüdür. Tüpün camı yüksek ısıya dayanıklı çok sağlam malzemeden yapılmıştır. Yaklaşık 25-30 cm uzunluk ve 15 cm çapındadır. Vakumlu olması tüpün, etkili x-ışını üretilebilmesi ve uzun ömürlü olabilmesi için gereklidir. Tüpün katot ile anot arasındaki elektron akımının olduğu en yakın mesafe 1-3 cm kadardır.

Filament; yüksek ısıya dayanıklı olabilmesi için %1-2 toryum ilave edilmiş tungstenden yapılmıştır. Filament, elektrik ampullerindeki sargılara benzer. Yaklaşık 2 mm çapında ve birkaç cm uzunluğundadır. Katota yüksek akım uygulandığında (tüp akımı), filament atomlarının dış yörüngelerindeki elektronlar filamentten ayrılırlar ve bir elektron bulutu oluştururlar. Bu olaya termoiyonik salınım adı verilir. Termoiyonik salınım olabilmesi için filamentin 2200°C ve üzerinde ısınması gerekir. Filamentin ısısı arttıkça oluşan elektron sayısı da artar. X-ışını elde etmek için, filamentin ısıtılarak elektron yayması ve bu elektronların hızla anot üzerindeki tungsten hedefe çarptırılması gerekir. Bu nedenle; röntgen tüplerinden x-ışını oluşturmada temel görevleri katot elemanlarından filament ve anot elemanlarından hedef üstlenmiştir.

Türkiye de kullanılan ilk crookes tüpü:

X- Işınlarının Özellikleri X-ışınlarının karakteristik özelliklerinden bazıları şunlardır. 1) Yayılma hızı ışık hızıdır. 2) X-ışınlarının dalga boyu 0.04-1000Å arasında değişmekle birlikte tanısal alanda kullanılanları 0.5Å dalga boyundadır. İnsan gözü 3800-7800Å arasındaki dalga boyundaki ışığı seçebildiğinden X-ışınları gözle görülmezler. 3) X-ışını boşluktaki hızı 3.000.000 km/s ile ışık hızına eşittir. 4) X-ışını partikülsüz dalga ışıması olduğundan ağırlığı yoktur. 5) X-ışını elektriksel bir yükü olmadığından manyetik alanda sapmaz.

6) X-ışınının kimyasal etkisi vardır 6) X-ışınının kimyasal etkisi vardır. X-ışınına maruz kalan maddenin kimyasal yapısında bazı değişiklikler oluşur. X-ışını canlı vücudunda en fazla suyun kimyasal yapısına etki eder. Suda iyonlaşma sonucunda serbest radikaller meydana gelir. 7) X-ışınının biyolojik etkileri olup canlı hücrelerde, kromozomların yapısındaki DNA molekülünde, genetik mutasyon veya ölümle sonuçlanabilecek önemli hasarlar meydana getirebilir. Vücuttaki üreme hücreleri hassas oldukları için radyasyona duyarlı hücrelerdir ve mutlaka radyasyondan korunmalıdır.

2) Geiger Sayacı (Geiger- Müller Sayacı) Geiger sayacı radyasyonun varlığını saptamak için kullanılır. Genellikle alfa ve beta radyasyonları için kullanılır fakat diğer tür radyasyonlar içinde kullanılabilir.

Hans Geiger, Geiger sayacı olarak adlandırılan aleti 1908 de Ernest Rutherford ile beraber geliştirmiştir. O zaman bu sayaç sadece alfa parçacıklarının varlığını saptayabiliyordu. 1928 de Geiger ve Walther Müller (Geiger´ in bir doktora öğrencisi) bu sayacı geliştirdiler ve bu sayaç bütün radyasyonu türlerinin varlığını saptayabiliyordu. Geiger sayacının bugünkü adı halojen sayacıdır. 1947 yılında h. Liebson tarafından icat edilmiştir. Daha uzun ömürlüdür ve düşük voltajda kullanılabilir.

Geiger-Müller sayacının nükleer fizik, jeofizik ve medikal tedavi alanlarında x-ışınları ile uygulamaları vardır. Radyasyon detektörleri ayrıca yaygın bir şekilde ilaç endüstrisi, parçacık fiziği, astronomi ve endüstride kullanılır.