X İşınları - X İşını Astronomisi

X Işını Astronomisi

X ışını astronomisi, dış uzaydaki X ışını kaynaklarının incelenmesini konu alan bir bilim dalıdır X ışınları Dünya atmosferinde soğurulduğundan yerdeki aletlerle kolayca toplanıp gözlemlenemez Bu nedenle X ışını teleskoplan ve algılayıcıları roketlerle, balon*larla çok yükseklere çıkartılır yada bir uyduyla Dünya yörüngesine oturtulur X ışını astronomisiyle, aralarında yıldızların, super*nova kalıntılarının ve kuvazarların da bulun*duğu binlerce X ışını kaynağı ortaya çıkartıl*mıştır Kuğu X-1 adı verilen güçlü ve önemli bir X ışını kaynağının, görünmeyen yoldaşıyla birlikte ortak bir kütle çekimi merkezi çevresinde dolanan, görünür bir yıldız olduğu sanılmaktadır Yoldaşının görünür yıldızdan madde çeken bir kara delik olduğu ileri sürülmüştür Bu varsayıma göre, yıldızdan çekilen madde kara delikte yok oldukça, kara delik X ışınları salmakta ve astronomlar da bu ışınları gözlemlemektedir

X Işınları

X Işınlarının Üretilmesi

X Işınlarının Tıp'ta Kullanılması

X Işını Astronomisi

X Işınları Nedir

Doğadaki görünür ışık yada radyo dalgalarına benzeyen bir elektro magnetik ışınım biçimidir Öbür ışınım türleri gibi X ışınları da, boşlukta (vakumda) yol alabilen ve ancak bazı maddelerin içinden geçebilen enerji dalgalarından oluşur X ışınları gözle görülemez ve elektro magnetik tayfın moröte*si ışınları ile gamma ışınları arasında kalan kesiminde yer alırlar X ışınlarını 1895'te, Alman bilim adamı Wilhelm Conrad Röntgen keşfetti Bu yüzden bu ışınlara Röntgen ışınları da denir Röntgen, havasının çoğu boşaltılmış bir vakum lambasının için*den geçirdiği elektrik akımıyla deney yapar*ken iki olay gözlemledi Bunlardan birincisi, katottan (eksi kutup) anota doğru, çok küçük parçacıklardan oluştuğu düşünülen ışınların aktığı ve bu ışınların lambanın öbür ucuna sıvanmış fosfor katmana çarptığında camda yeşil bir flüorışıma yarattığıydı Aslında bu, o dönemde bilinen bir olguydu

Kendisine bugünkü ününü kazandıran öbür gözlemi ise Röntgen'in, akım geçişi sırasında vakum lambasında garip bir ışınımın oluştu*ğunu bulmasıydı Deneyi yaptığı tezgâhın üzerinde, lambanın yakınlarında, baryum platinosiyanür bileşiğiyle kaplı bir ekran vardı; lamba siyah kâğıtla kaplı olduğunda bile bu ekranın üzerinde bir flüorışıma oluşuyordu, Röntgen bu ışımaya, lamba üzerindeki yeşil flüorışıma bölgesinden siyah kâğıdı geçip gelen ışınların yol açtığı sonucunu çıkardı Ayrıca, lamba ile ekran arasında yer alan cisimlerin gölgelerinin de ekranın üzerine düştüğünü fark etti ve buradan da bu ışınların bazı maddelerden siyah kâğıttaki kadar kolay geçmediği sonucuna ulaştı Bu çalışmasıyla 1901'de ilk Nobel Fizik Ödülü'nü kazanan Röntgen, bu yeni ve gi*zemli ışınlara X ışını adını verdi Röntgen, katottan gelen ışınların çarptığı herhangi bir katı cismin X ışınları saldığını da buldu Katot ışınlarının, elektron adı verilen çok küçük parçacıkların akışı olduğu daha sonra ortaya çıkarıldı Lambaya katot ışınlarının akış yolu üzerine metal bir hedef yerleştirildiğinde, hareket halindeki elektron*ların aniden durdurulması sonucunda oluşan X ışınlarının miktarı, bu elektronların yalnız*ca lambanın çeperlerine çarpmasıyla ortaya çıkan X ışınlarının miktarından çok daha fazla olduğu da sonradan bulundu

X ışınlarının elektro magnetik enerji dalga*ları olduğu ancak 1912'de kanıtlandı Işık ya da radyo dalgalarına benzemekle birlikte, X ışınlarının dalga boyu öbür elektro magnetik ışınım biçimlerininkinden çok daha kısa*dır X ışınlarının dalga boyu 1 nanometrenin onda biri ile 100 nanometre arasında değişir (1 nanometre 1 metrenin milyarda 1’idir) X ışınları ayrıca çok yüksek enerjiye sahiptir Bu ışınların maddenin içine işleyebilmesi de bu özellikten kaynaklanır

X Işınlarının Üretilmesi

X ışınları, vakum lambasındaki hedefin elek*tronlarla bombardıman edilmesi sonucu elde edilir X ışınlarının maddenin içine işleyebil*me gücüne "sertlik" denir Bu ışınların sertliği başlıca iki şeye bağlıdır Bunlardan birincisi, lambadaki havanın yada gazın ne derece boşaltılmış olduğudur Lambada kalan gaz moleküllerinin sayısı ne kadar azsa, bu mole*küllerle çarpışarak hedeften sapan elektronla*rın sayısı da o kadar az olur İkinci etken tüpe uygulanan gerilimin şiddeti, yani elektrik basıncıdır Gerilim ne kadar yüksekse, hedefe çarpan elektron akımının darbe etkisi de o ölçüde büyük olur

Bugün kullanılmakta olan X ışını lambala*rının çoğu Coolidge lambasıdır Bu lamba türünü ABD'li bilim adamı William David Coolidge (1873-1975) geliştirmiştir Son dere*ce yüksek bir vakum düzeyine sahip olan bu lambalarda elektronlar, radyo lambalarında olduğu gibi sıcak bir filamandan (ince bir telden) yayılır Katottan çıkan ve 1 milyon volta kadar ulaşabi*len yüksek bir gerilimle hızlandırılan elek*tronlar tungstenden yapılmış ağır bir çubuğa çarptırılır Tungsten, elektron bombardıma*nının neden olduğu yüksek sıcaklıklara erime*den dayanabilir Tungsten çubuğun filamana yakın olan ucu belirli bir eğimle kesilmiştir; bu uca hedef denir Hedeften X ışınları yayılır, ama lamba belirli bir açıklık dışında kalın bir kurşun katmanıyla sıvanmış oldu*ğundan X ışınları yalnızca bu açıklıktan dışarı çıkar, bu yüzden de bir demet halinde yol alır

X ışınları insanın iç organlarının resmini çekmek için kullanılabilir X ışınları insan vücudundan geçerken, bazı dokular tarafın*dan başka dokulara oranla daha çok soğuru*lur (emirilir)

Örneğin kemikler kaslara göre daha çok X ışını soğurur Bu tür soğurma farklarından kaynaklanan bilgiler, yorumlan*mak üzere düşürülebilir ya da bir film üstüne kaydedilebilir Eğer bir fotoğraf filmi X ışın*larının yolu üstünde tutulursa, filmin vücuttan daha çok X ışınının geçtiği kesimleri kararır Böylece vücudun iç organlarını gösteren bir "gölge resmi" (radyografi) elde edilir

Film yerine plastikle kaplanmış beyaz kâğıt da kullanılabilir Selenyum gibi yarıiletken bir maddeden yapılmış bir levha elektrikle yükle*nir ve X ışınına tutulursa, ışınım gören kesim*lerindeki yük ortadan kalkar, ışınım görme*yen kesimleri ise yüklü kalır Ardından, alıcı selenyum levha her parçacığı elektrik yüklü çok ince bir çivit tozu bulutundan geçirilir ve böylece toz parçacıklarının levha üzerindeki karşıt elektrik yüklerince çekilmesi sağlanır Sonra bu toz parçacıkları plastik kaplı beyaz kâğıt üzerine aktarılır, böylece kuru bir radyografi elde edilir

Flüorışıl bir ekranın X ışınlarına tutulma*sıyla hareketli resimler elde edilebilir Ekran, vücudun en az sayıda X ışını geçirdiği yerler*de en parlak olur Ekranın X ışını çarpan bölgelerinde flüorışıma oluşur; bu yüzden bu muayene yöntemine flüoroskopi denir X ışınlarının taşıdığı bilgi videobant yada film üzerine kaydedilebilir Bilgisayarlı tomografi taramasında, fotoğ*raf filmi yerine son derece duyarlı algılayıcı*lardan yararlanılır Bu yöntemde vücuda ince bir X ışını demeti tutulur; soğurulmayan ışınım vücuttan algılayıcıya geçer Daha sonra bir bilgisayar bu bilgiyi vücuttan alınmış çapraz bir kesit biçiminde yorumlar

X Işınlarının Tıpta Kullanılması

Çeşitli hastalıkların tanı ve tedavisinde, başta X ışınları olmak üzere çeşitli ışınım türlerin den yararlanılmasına dayalı tıp dalma radyo*loji denir Doktorlar yada radyologlar, X ışınlarıyla çekilen filmleri, yani röntgen film*lerini inceleyerek vücudun pek çok bölümünü gözden geçirebilirler Akciğerlerde herhangi bir enfeksiyon, kanser yada başka bir hasta*lık belirtisi bulunup bulunmadığı bu yolla saptanabilir Kemiklerdeki kırıklar da rönt*gen filmlerinde görülebilir Diş hekimleri dişlerin, diş köklerinin ve çevresindeki doku*ların sağlıklı olup olmadığını anlamak için X ışınlarından yararlanırlar

Doktorlar sindirim kanalını inceleyerek ta*nı koyabilmek için hastaya baryum sülfat içirirler Et ve kemik dokusundan daha yo*ğun, X ışınlarını geçirmeyen bir madde olan baryum sülfat flüorışıl ekran üzerine koyu bir gölge biçiminde yansır ve sindirim sisteminde aşağı doğru inerken izlenebilir Işınım, içinden geçtiği hücreye her zaman belirli bir zarar verdiği için büyük bir dikkatle kullanılmalıdır Yüksek enerjili öbür ışınım biçimleri gibi X ışınları da tehlikeli olabilir Ama öte yandan X ışınları dokuları tahrip edebildiği için, kanser gibi hastalıklı hücrele*rin yok edilmesinde kullanılabilir

Sanayide X Işınları

Sanayide X ışınları metal parçaların, özellikle de dökümlerin ve kaynaklanmış parçaların sağlamlığının denetlenmesinde kullanılır Çok sayıda parçadan oluşan malzemelerin, örneğin elektrikli aletlerin montajının doğru yapılıp yapılmadığı da X ışınlarıyla incelene*bilir Polis ve gümrük memurları yolcu valiz*lerinde yasadışı bir maddenin bulunup bulun*madığını anlamak için X ışınlarından yararla*nırlar X ışınları bugün kullanılmakta olan pig*mentlere (renk verici maddelere), eski res*samların kullanmış oldukları pigmentlere oranla daha kolay işler X ışınlarının bu özelliğinden yararlanan sanat uzmanları, eski bir ressama ait olduğu iddia edilen bir yapıtın sahte olup olmadığını, üzerinde herhangi bir değişikliğin yapılıp yapılmadığını saptayabilir*ler Tabloların alt katmanlarının X ışınlarıyla incelenmesiyle, ünlü ressamların yapıtlarını nasıl ortaya çıkardıklarına ilişkin pek çok şey öğrenilmiştir X ışınlarının farklı maddelerde farklı renklerde flüorışıma oluşturma özelli*ğinden, gerçek değerli taşlan yapaylarından ayırt etmekte de yararlanılır

X Işınları ve Bulunuşu, İcadı

X Işını Astronomisi

X ışını astronomisi, dış uzaydaki X ışını kaynaklarının incelenmesini konu alan bir bilim dalıdır X ışınları Dünya atmosferinde soğurulduğundan yerdeki aletlerle kolayca toplanıp gözlemlenemez Bu nedenle X ışını teleskoplan ve algılayıcıları roketlerle, balon*larla çok yükseklere çıkartılır yada bir uyduyla Dünya yörüngesine oturtulur X ışını astronomisiyle, aralarında yıldızların, super*nova kalıntılarının ve kuvazarların da bulun*duğu binlerce X ışını kaynağı ortaya çıkartıl*mıştır Kuğu X-1 adı verilen güçlü ve önemli bir X ışını kaynağının, görünmeyen yoldaşıyla birlikte ortak bir kütle çekimi merkezi çevresinde dolanan, görünür bir yıldız olduğu sanılmaktadır Yoldaşının görünür yıldızdan madde çeken bir kara delik olduğu ileri sürülmüştür Bu varsayıma göre, yıldızdan çekilen madde kara delikte yok oldukça, kara delik X ışınları salmakta ve astronomlar da bu ışınları gözlemlemektedir

X IŞINLARININ BULUNUŞU:

X ışınları 19 yüzyılın sonunda Röntgen tarafından bulundu Bu ışınlar havası boşaltılmış lambaların (Crookes lambası , akkor katotlu lambalar vb ) dışında da yayılırlar Ampul yüzeyinin katot ışınlarıyla bombardıman edilen kısımlarında meydana gelirler Röntgen bulduğu bu ışınların yapısını bilmediğinden bunlara X adını verdi X ışınları yaygın olarak x ışını tüplerinde ve son zamanlarda büyük hızlandırıcılarda (senkrotron ışıması) üretilmektedir Bunlar,özellikle madde içine girme özellikleri bakımından kullanılır
X IŞINLARININ YAPISI:
X ışınları ışık ışınlarıyla aynı özelliktedir,fakat frekansları daha büyük olan elektromagnetik ışımalardır Dalga boyları mor ötesi ışınlarından daha küçüktür ve 003 ile 20 angström arasında değişir X ışınlarının yapısını 1912’de alman fizikçisi Von Laue tespit etti;bu amaçla billur bir lam yardımıyla X ışınlarının kırınımını gerçekleştirdi;bu deney aynı zamanda, billurlar için ağ biçiminde kafesli bir yapıyı öngören Bravais teorisinin de doğrulanmasına yaradı Bunu izleyen yıllarda,X ışınlarının tayflarından yararlanarak baba ve oğul Bragg’lar ve fransız Maurice de Broglie pek çok ölçme yaptılar
X IŞINLARININ ÜRETİLMESİ:
Normal ışık gibi X ışıması da ,atomun bir elektronunun bir halden daha düşük enerjili bir başka hale hale kuvantal bir geçiş yaptığı bir atom sürecinden kaynaklanır Tek fark ilgili elektronun enerji düzeyleri sıralamasındaki konumundan ileri gelir: görünür ışık yayımından sorumlu elektronların , atom çekirdeğine zayıf bir şekilde bağlı dış elektronlar olmasına karşın, X ışıması yayımında, atom çekirdeğine çok kuvvetli bir şekilde bağlı iç elektronlar söz konusu olur
X ışınlı bir lamba,bir elektron kaynağı (katot),bu elektronları hızlandırıcı bir düzenek ve elektronları frenliyerek X ışınları yayım kaynağı vazifesi gören madeni bir engel veya bir antikatotu bulunan basıncı düşürülmüş bir kaptan meydana gelir Eskiden Crookes lambası veya soğuk anotlu lamba kullanılırdı;bugün Coolidge lambasından veya sıcak anotlu lambadan yararlanılır Bu lamba,iç basıncı sıfır olan bir cam ampuldür Elektronlar,uçlarına ısıtma devresi bağlanmış bir tungsten filamandan yayılır Elektron demetinin yoğunluğu filamanın sıcaklığıyla orantılı olarak artar Serbest elektronlara yeterli hızı verebilmek için filamanın çevresine mutlak değeri büyük,negatif gerilim taşıyan bir silindir geçirilir Ve bütün donatım bir elektron tabancası meydana getirir Antikatot, tungstenden yapılmış içi oyuk bir kütledir ve su ile soğutulur;filamanın bir sm yakınına yerleştirilmiş ve bir yüksek gerilim kaynağının pozitif kısmına bağlanmıştır Katotun yaydığı elektronlar hızlandırma potansiyeli katot ile anota doğru hızlanarak hedef metale çarparlar Hedef metal (anot) yumuşak yapıda bir metalden oluşturulduğu için çarpan bu elektronlar metale gömülürler yani yavaşlar

Gerçekleşen bu olaylar sonucunda elektronlara büyük bir negatif ivme verilmiş olur Elektronlar bu negatif ivme sonucunda durur ve dururken kaybettiği kinetik enerji ivmelenme bölgesinden X ışını olarak yayılır Bir başka şekilde elektriksel bir uyarılmayla atom çekirdeğine çok kuvvetli bir şekilde bağlı olan iç elektronlardan biri ilk halin dışına fırlatılır Atom elektronlarının elektron durumlarında oluşan bu “boşluk” yine içte bulunan ama çekirdeğe daha zayıf bağlı bir başka elektronun bu “boş” duruma geçişiyle doldurulur Bu iki düzey arasındaki enerji farkı bir foton biçiminde ortaya çıkar

İşe karışan enerjinin büyüklüğü dikkate alındığında bu fotonun,görünür fotonlardan 10000 kez daha fazla enerjiye sahip olduğu anlaşılır v frekansını fotonun E enerjisine bağlayan (Planck sabiti h aracılığıyla) temel bağıntı E=hv=hc /X fotonlarının angström düzeyinde dalga boylarına denk düştüğünü gösterir Üretilen X ışınları,10 mikron kalınlığında alüminyum yaprakla örtülü bir açıklıktan çıkar Debi,filamanın ısıtma akımını değiştirmekle ayarlanır Her elektron anota çarpıp duruncaya kadar bir X ışını dalgası yayılacağından X ışınlarının periyodu elektronların durma süresine eşittir Elektronların duruncaya kadar metal içinde aldığı yol:

Hareket sabit ivmeli olduğundan burada ortalama hız alınır;buna göre frekans: ise olduğundan dir

GAZLARDAKİ IŞIMA,DOZ TAYİNİ:
X ışınları içinden geçtikleri gazları iyonlaştırma özelliği taşır X ışınlarının deteksiyonu ve şiddetinin ölçülebilmesi için bu ışınlar biri altın yapraklı bir elektroskoba bağlanmış iki tablası bulunan gaz dolu bir kaptan,yani iyonlaşma odasından geçirilir Elektroskop yapraklarının düşüş hızı iyonlaşma derecesini ve dolayısıyla bununla orantılı olan ışıma şiddetini ölçer Bu şiddet röntgen cinsinden değerlendirilir

X IŞINLARININ NÜFUZ ETME ÖZELLİĞİ:
Bir X ışınları demeti saydam olmayan bir cisimden geçerken , yavaş yavaş enerjisini bırakır Soğurulan enerji geçilen kalınlıkla artar ; enerji kaybı , ışınları dalga uzunluğunun (dalga boyu kısa ışınlar daha çok nüfuz edebilir ) ve geçilen elemanın atom numarasının küpü ile ( ağır elementler daha çok enerji yutar ) doğru orantılıdır Eğer söz konusu elementin soğurma tayfı incelenirse , dalga boyunun bazı değerleri için ani değişimlere uğradığı görülür Bu özel değerler, atom çekirdeğini çevreleyen farklı elektronların enerji seviyeleri ile ilgilidir Bu sebeple , X ışınlarının tayfları incelenerek atomların yapısı kesinlikle tespit edilebilir
X IŞINLARININ TEMEL ÖZELLİKLERİ:
1 Yayılma hızı ışık hızıdır 2 Elektronların yavaşlama süresi çok küçüktür Bu yüzden X ışınlarının frekansı çok büyüktür3 Dalga boyları çok büyüktür(Yaklaşık 1 angström )4 X ışın fotonlarının enerjileri çok yüksektir5 Gazları yoğunlaştırırlar 6 Saydam olmayan maddelerden geçebilirler Kurşun levhalarca tutulabilirler
TIBBİ UYGULAMALAR:
Maddenin içine işleme kabiliyetleri fazla olduğu ve çeşitli organik maddeler tarafından büyük ölçüde soğurulduğu için X ışınlarının tıpta çok önemli uygulamaları vardır;özelikle insan vücudunun incelenmesinde kullanılır Ayrıca X ışınlarının canlı dokular üzerindeki biyolojik etkilerinden yararlanılır Bu tedavi,ya yok etme (tümör ve yeni oluşumlarda ) veya ağrılı ve iltıhablı bazı gelişmeleri değiştirme ( kan çibanı , bez iltıhabı , siyatik vb ) şeklinde yapılır
X ışınlarının Kullanıldığı Bazı Alanlar:
RADYOSKOPİ: Fluoresan bir ekran yardımıyla bir organ veya cismin X ışınlarıyla muayenesidir Radyoskopi,baryum platinosiyanür veya tungstenle fluoresan hale getirilmiş bir ekran üstünde X ışınlarının meydana getirdiği gölgelerin incelenmesidir Radyoskopi,bütün vücudun süratle muayenesini,her duruş şeklinde ve her açıdan organların incelenmesini sağlar

RADYOGRAFİ:
Yalnız X ışınlarını geçiren bir kutudaki hassas bir film üzerinde X ışınlarının iz bırakması ve bu özellikten
faydalanarak resim çekilmesidir (Bu iş için kullanılan kutu alüminyum gibi hafif bir madenden yapılır )
Radyografi,için kullanılan röntgen filmi genellikle X ışınlarının etkisiyle fluorışıl hale gelen iki levha arasına yerleştirilir Bu levhalar X ışınlarının etkisini fazlasıyla arttırır ve poz süresinin kısaltılmasını sağlar Radyografi akciğer hava peteklerinde bulunan havanın sağladığı kontrast sayesinde özel bir hazırlığa ihtiyaç duymadan göğsün ve kalbin görüntülerini verir Kalsiyumla yüklü olan iskelet Radyografide çok iyi belirir,içinde fazlaca kalsiyum tuzu bulunan anormal oluşumlar da (böbrek ve safra taşı,kireçlenmiş lenf düğümü vb) çok iyi görülür

RADYOMETALOGRAFİ:
Madeni parçaların bileşimini veya yapısını bozmadan incelemeye yarayan radyografidir
Tıbbi radyografi ile aynı fizik ilkeler üzerine kurulmuştur Gerek kimyasal bileşim değişikliklerini,gerek madenin iç yapısındaki kusurları meydana çıkarmak için madeni bir parçanın çeşitli kısımlarının X ışınlarını farklı şekilde soğurması özelliğinden yararlanılır Özellikle X ışınımlarını daha az soğurarak film üzerinde normal bölgelerden daha koyu lekeler halinde görülen boşlukların ve az yoğun kısımların belirlenmesini sağlar Aynı şekilde parçaya karışmış olan ve soğurma kat sayısı parçanın yapıldığı madenden farklı olan yabancı maddeler de film üzerinde daha açık veya daha koyu lekeler halinde görülür Ayrıca radyometalografi sayesinde bakır alaşımlarındaki bazı bileşenlerin veya madenlerin(soğurma gücü yüksek olan kurşun gibi) yapısal ve kimyasal bakımdan homojen olup olmadıklarını denetlemek kolaylaşır

TOMOGRAFİ:

Bir organ ve organizma kesitinin röntgenle filmini çekmeye yarayan usuldür Gerçekte 1-2 cm kalınlığında ince bir dilimin filmi söz konusudur Böylece belli bir organ,mesela akciğer art arda dilimler halinde yatay veya enine ve boyuna dikey düzlemler üzerinde incelenebilir
Tomografi yapmak için X ışınları üreten tüpe ve hassas filme çeşitli yer değiştirme hareketleri yaptırılır,öyle ki sadece bu yer değiştirme hareketinin eksenine rastlayan belli bir düzlem üzerinde bulunan şekiller filmde gözükür ; belli düzlemin önünde,arkasında,üstünde,altında vb Bulunan şekiller açıkça gözükmez Yani hassas filmi hemen hiç etkilemez ancak çok silik çizgiler halinde belirir
RADYOTERAPİ:
X ışınlarının biyolojik etkisine dayanan tedavi usulüdür