|
أكشفت الأشعة
السينية من قبل العالم
William
Roentgen في
عام 1895
م ، وتدعى ( أشعة رونتجن
) ،
حيث لاحظ
وجود أشعة ذات قدرة متباينة على النفاذ من الأجسام الموجودة في مسيرها و بسبب جهل
مكتشفها بطبيعة هذه الأشعة دعاها بالأشعة المجهولة.
 وصاحب ذلك الاكتشاف هو الفيزيائي الألماني
ويليم رونتجن
وأفاد بأن هذا الاكتشاف هو عبارة عن نوع جديد من "الضوء"
قادر على اختراق الخشب واللحم والأنسجة اللينة ومعظم الأجسام المعتمة الأخرى .وذكرت
الصحف أن البروفيسور رونتجن قد استطاع – باستخدام هذه الأشعة – تصوير عظام اليد
البشرية كما قام بتصوير قطع من المعادن محفوظة داخل صندوق خشبي مغلق
الماهية العامة للأشعة السينية
الأشعة السينية شكل من
أشكال الطاقة تنسب إلى مجموعة الإشعاعات الكهرطيسية حيث تتكون الموجات الكهرطيسية
من وحدات من الطاقة تدعى فوتونات ، ليس لها كتلة ولا وزن وبذلك فهي تختلف عن
الأشعة الجسمية
Corpuscular.R والتي
تتركب من أجزاء من المادة أو الذرة والتي تملك وزناً وكتلة مثل جزئيات الفا ( electron-proton
)
.
حقائــق
-كلما زاد عدد الإلكترونات كلما قل ثبات الذرة ومال العنصر نحو التفكك والتحول وهذا
ما ينطبق على العناصر المشعة مثل: Plutinum-Uranium, Radium
.
-عندما ينتقل الإلكترون إلى مدار أقرب للنواة يحرر طاقة، ويلزمه طاقة للتحرك نحو
المحيط بعيداً عن النواة.
-البروتون شحنته إيجابية تعادل شحنة الإلكترونات إلا أن كتلته أكبر بكثير.
-الكهرباء:مجموعة إلكترونات تسير ضمن سلك معين.
 يمكن انطلاقا من المفهوم السابق أن نقول أن الأشعة السينية عبارة عن
تيار من الفوتونات ذات طاقة عالية ، تنتج من قصف العنصر
بالكترونات ذات طاقة عالية ، ومن المعروف إن الحرف( X
) في اللغة اللاتينية هو الرمز الرياضي المستخدم للكمية المجهولة في علم الجبر ،
وبالرغم من إن هذه الأشعة لم تعد الآن غامضة ، واتضحت طبيعتها وخصائصها إلا أنها
احتفظت بالاسم الذي منحها إياه مكتشفها البروفيسور رونتجن . وبالمقابل فإن للرمز
X
نظير في اللغة
العربية للدلالةعلى المجهول وهوحرف السين ، فدعيت بـــ الأشعة
السينية .
وأوضح رونتجن بتجاربه أن هذه الأشعة الجديدة تختلف عن أشعة المهبط اختلافا جذرياً ،
فالأشعة السينية تصدر من الأنبوب نتيجة لاصطدام أشعة المهبط (الالكترونات) بالمادة
الصلبة الموجودة عن القطب الموجب للأنبوب كما هو موضح في الشكل.
الخواص العامـــــــــــــــــــة لأشعــــــــة
" X
"
يمكن للأشعة السينية أن تخترق مواد كثيرة لا ينفذ منها الضوء. وقد أدت قوة
الاختراق بالإضافة إلى خصائص أخرى، أن تكون الأشعة السينية ذات فائدة قصوى في الطب
والصناعة والبحث العلمي.
يحتوي الإشعاع الكهرومغنطيسي ذو الطول الموجي القصير على طاقة أكبر من الإشعاع
الكهرومغنطيسي ذي الطول الموجي الطويل. وللأشعة السينية أقصر الأطوال الموجية وأعلى
الطاقات مقارنة بغيرها من أنواع الإشعاع الكهرومغنطيسي وهي عبارة عن موجات
كهرومغناطيسية ، طولها الموجي ( 5*10^-9
م – 1*10^-11 م ) وترددها
كبير ( 3*10^18 )هرتز ، وطاقتها عالية (
2*10^ -15 ) تولد بأستخدام تيار كهربائي عال الجهد
، ولا تتأثر بالمجالات الكهربائية أو المغناطيسية وذات نفاذية عالية
وخواصها المختلفة فتحت آفاق جديدة في مختلف العلوم .
الخواص الفيزيائية
1- تنتشر
بخط مستقيم وبسرعة 300
ألف كم/ ثا.
2- تتناسب
شدة الأشعة عكساً مع مربع المسافة.
3- لا
تحمل شحنة كهربائية وليس لها كتلة ولا تتأثر بالمجال الكهربائي أو المغناطيسي.
4- الأشعة
السينية المنتجة بفرق كمون منخفض تكون طويلة الموجة وبالتالي قليلة النفوذ وتسمى
بالأشعة الرخوة. أما الأشعة القاسية فهي قصيرة الموجة وشديدة النفوذ وتنتج بفرق
كمون عالي.
5-
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 بوساطة مرآة، كما يحدث للضوء لأن طاقتها العالية تجعلها تخترق المرآة بدلا
من انعكاسها على السطح.
6-عندما
تسقط الأشعة السينية على مادة فإن المادة تمتصها عند اصطدامها بالإلكترونات
الموجودة في ذرات المادة. وعدد الإلكترونات في ذرة يساوي عددها الذري. انظر: الذرة.
ولذا 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 ، ولذا فهو يستخدم عادة للوقاية من
الأشعة السينية.
7-
الضوء والاشعة السينية :
تشترك الأشعة السينية و الضوء المرئي في كثير من الخصائص. فمثلاً تنتقل الأشعة
السينية بسرعة الضوء 299,792كم/ث ، كما أن كلاً من
الأشعة السينية و الضوء المرئي، يتحركان في خطوط مستقيمة على هيئة طاقة كهربائية
وطاقة مغنطيسية مرتبطتين بعضهما ببعض تسببان معًا الموجات الكهرومغنطيسية. ومن جهة
أخرى فإن الأشعة السينية تعتم أفلام التصوير الضوئي مثلما يفعل الضوء.
ومع ذلك فإن الأشعة السينية والضوء يختلفان في الطول
الموجي وهو المسافة بين ذُروتين لموجة كهرومغنطيسية. فالطول الموجي للأشعة السينية
أقصر كثيرًا من الطول الموجي للضوء. ولهذا السبب يمكن للأشعة السينية أن تخترق مواد
كثيرة لا ينفذ منها الضوء. وقد أدت قوة الاختراق بالإضافة إلى خصائص أخرى، أن تكون
الأشعة السينية ذات فائدة قصوى في الطب والصناعة والبحث العلمي.
الخواص الكيميائية
1- يمكن
أن توهج بعض الأجسام.
2- تؤثر
في المركبات الكيميائية وتساعد في إرجاعها وخاصة زمرة هالوجين الفضة.
3- يمكن
أن تشرد الغازات وتجعلها ناقلة للتيار الكهربائي.
4- عملية التأين : إذا امتصت
المادة أشعة سينية ذات طاقة كافية فإنها تتمكن من طرد الإلكترونات من ذرات المادة.
وعندما تكتسب الذرة المحايدة كهربائيًا، أو تفقد إلكترونات فإنها تتحول إلى جسيم
مشحون بشحنة كهربائية يسمى الأيون.
منشأ وتوليـــــد الأشعة السينية
تنتج الأشعة السينية طبيعيًا في الشمس والنجوم الأخرى ، وبعض الأجرام السماوية.
وأغلب الأشعة السينية التي تنشأ عن مصادر في الفضاء، يتم امتصاصها في الغلاف الجوي
قبل أن تصل إلى سطح الأرض. وتنتج الأشعة السينية آلياً بوساطة أنابيب الأشعة
السينية التي تمثل جزءاً رئيسياً من أجهزة الأشعة السينية. كما أن النبائط التي
تسرع الجسيمات الذرية تنتج أيضاً الأشعة السينية وتتضمن هذه النبائط البيتاترونات،
والمعجلات الخطية.
اكتشفت الأشعة السينية نتيجة الملاحظة بأن الأشعة المهبطية عندما تنطلق في
أنابيب التفريغ الكهربائي وتصطدم بالقطب الموجب ، تسبب اصدار اشعاعات من القطب
الموجب ذات طاقة عالية ، ولعدم معرفته بماهية هذه الإشعاعات سماها أشعة (
X ) أو الأشعة السينية . وتعتمد طاقة الأشعة السينية
على نوع مادة المصعد .
تنتج الأشعة السينية كلما تعرضت الإلكترونات ذات الطاقة العالية لفقد فجائي للطاقة.
وتقوم أجهزة إنتاج الأشعة بزيادة سرعة الإلكترونات إلى سرعات عالية جدًا، ثم جعلها
ترتطم بقطعة من مادة صلبة تسمى الهدف، حينئذ تبطىء الإلكترونات فجأة بسبب اصطدامها
بالذرات في الهدف، ويتحول جزء من طاقتها إلى أشعة سينية.
وتنتج الأشعة السينية بوساطة أنابيب الأشعة السينية ذات التفريغ العالي للاستخدامات
الطبية والصناعية العديدة. وتتركب هذه الأنابيب من إناء زجاجي محكم بداخله قطبان
كهربيان أحدهما موجب والآخر سالب، مثبتان داخليا بإحكام. . ويحتوي المهبط أي القطب
السالب، على ملف صغير من السلك بينما يتكون المصعد أي القطب الموجب من كتلة من فلز.
ويكون المهبط والمصعد في معظم أنابيب الأشعة السينية من التنجستن، أو فلز مشابه
يمكن أن يتحمل درجات الحرارة العالية.
 عندما توصل الدائرة
الكهربائية ترتفع درجة حرارة سلك المهبط مما يؤدي إلى تشكيل
سحابة إلكترونية تحيط بالمهبط تنتقل إلى المصعد حيث تصطدم به وتتحول قدرتها الحركية
إلى حرارة وإلى إشعاعات كهرطيسية (
أشعة X
) فعندما
يصطدم الإلكترون السريع فجأة بمعاكس المصعد يؤدي إلى طرد إلكترون من المدار الخارجي
في ذرة من ذرات معدن هذا المعاكس وبالتالي يترك فراغاً فيأتي إلكترون من المدار
التالي ويملئ الفراغ، عملية الانتقال هذه تولد الفوتونات .
هذه الإشعاعات الكهرطيسية يجب أن توجه إلى منطقة معينة تدعى نقطة التركيز، وكلما
كانت نقطة التركيز ضيقة حصلنا على حزمة أشعة ضيقة ومتوازية وبالتالي صورة شعاعية
جيدة.
- حزمة الأشعة المتولدة تحوي خليطاً من الفوتونات بأطوال موجة مختلفة لذلك لا بد من
عملية الترشيح: حيث أنه للتخلص من الفوتونات طويلة الموجة وضعيفة الاختراق نضع
المرشح في فوهة انبوب الأشعة.
- تنتقل الموجات الكهرطيسية بخط مستقيم بسرعة ( 300
ألف كم/ثا )
- كلما زادت قوة الفوتون كلما نقص طول الموجة وبالتالي زادت القدرة على اختراق ذرات
المادة ولهذا تطبيق هام في الطب سواء في التشخيص أو المعالجة (3).
- تسمى الفوتونات السريعة بالأشعة القاسية (النافذة) أما الفوتونات البطيئة (موجات
طويلة) فتسمى بالأشعة الرخوة ( قليلة النفوذ).
- تعرف شدة الأشعة بأنها عدد الفوتونات التي تصل إلى نقطة معينة حيث تتناقص هذه
الشدة كلما ابتعدنا عن مصدر الأشعة بقانون التربيع العكسي.
أي عندما تضاعف المسافة تنقص شدة الأشعة إلى الربع.
- الأشعة السينية غير مرئية - تشرد الذرات - تشعع الأجسام.
في معظم أنابيب الأشعة السينية يتراوح الجهد الكهربائي بين حوالي
20,000 و
250,000 فولت.
وهذا المدى من الجهد يولد أشعة سينية ذات قدرة كافية لمعظم الأغراض الطبية. كما
يمكن التوصل إلى جهود مقدارها 300
مليون إلكترون فولت
(300 ميغافولت)، أو أعلى من ذلك في البيتاترونات
والمعجلات الخطية. وتستخدم الأشعة السينية الناتجة من هذه الأجهزة في الأغراض
الطبية وأغراض البحث العلمي.
 المرجع
:
المجلة الالكترونية للعلوم
>>
مواضيع ذات صلة :
|
