الاشعة السينية تعريفها وانتاجها وصفاتها

المقدمــة:-

في نهاية القرن الماضي وفي بداية القرن العشرين تصاعد عدد الاكتشافات والاختراعات وظهرت أسماء لامعة في شتى أنواع العلوم ومن ضمن هذه لاكتشافات اكتشاف الأشعة السينية .
تم اكتشاف الأشعة السينية عام 1895 م من قبل العالم روتنجن عن طريق الصدفة أو من خلال الحكمة الإلهية حيث قام بربط قطبي أنبوبة مفرغة من الهواء في نهايتي ملف حث كبير وكانت الأنبوبة مغلقة بورق معتم وقام بوضع الجهاز بأكمله في غرفة معتمة أيضا وكانت لديه شاشة من الورق المطلي بملح سيانيد الباريوم البلاتيني.
وفي إثناء عملية التفريغ الكهربائي لفت انتباهه ظاهرة غريبة إلا وهي ظهور بريق ناصع و فلورة على الشاشة عند كل تفريغ سواء كان الوجه المطلي للشاشة مواجها للأنبوبة أو الوجه الأخر.
ووجد أيضا إن هذه الظاهرة يمكن مشاهدتها حتى عندما تكون الشاشة على بعد مترين من الأنبوبة , أن هذه الخاصية لم تعرف من قبل والتي هي :-
" أن هذه الأشعة اخترقت الورق المعتم للضوء المرئي وللأشعة فوق البنفسجية للشمس وللقوة الكهربائية " .
وفي الحال ادرك روتنجن اهمية هذا الاكتشاف لذا كرس وقته لدراسة خواص هذه الاشعة المجهولة لذا اطلق عليها اسم الاشعة السينية نسبة الى المجهول س , ان اكتشاف روتنجن لهذه الاشعة يعتبر قفزة في تاريخ العلم ويعتبر عطاء انساني كبير انقذ البشرية من امراض كثيرة وخلال ثلاثة اشهر من هذا الاكتشاف كانت اجهزة الاشعة تستخدم في العمليات الجراحية في احدى مستشفيات فينا كما ان التجارب والبحوث في هذا المجال لا تزال مستمرة في المختبرات العلمية وفي مختلف انحاء العالم.

ما هي الأشعة السينية ؟

1. أنبوب الأشعة السينية :-
يتكون أنبوب الأشعة السينية بشكل عام من قطبين هما الكاثود (k) والانود (A) الكاثود يتكون من فتيل من التنكستن تسلط عليه فولتية واطئة لغرض تسخينه لانبعاث الالكترونات منه نتيجة لظاهرة الانبعاث ألايوني الحراري.
أما الانود فيتكون من لوح يميل بزاوية 45عن الكاثود ويربط إلى درجة جهد موجب عالي جدا يثبت على الانود مادة ذات درجة انصهار عالية تسمى بالهدف ويبرد بواسطة أنابيب يمر بها سائل للتبريد يحفظ كل من الكاثود والانود داخل خزان مفرغ جيدا من الهواء بسببين:-
أ‌- لمنع حصول ظاهرة التفريغ الكهربائي بين الكاثود والانود بسبب انحدار الجهد العالي بين القطبين .
ب‌- تقليل تشتت الالكترونات عند اصطدامها بذرات الهواء.

" جهاز توليد الأشعة السينية من نوع كولدج"

1. أنتاج الأشعة السينية:-
يستخدم في جهاز توليد الأشعة السينية فرق جهد عال لتعجيل الالكترونات المتولدة من الأشعة الكاثودية وتستخدم لهذا الغرض مجموعة من الملفات تعمل بتيار متناوب , إما إذا استخدم التيار مباشرة لتشغيل الجهاز فأن الأشعة الكاثودية تتولد فقط خلال نصف دورة ويتغير الجهد عبر طرفي الأنبوبة بصورة ثابتة وكذلك يحصل الأمر مع الأشعة السينية .
تقوم معظم المولدات بترشيح الجهد المتناوب العالي وتقويمه بحيث يكون هناك جهد عال ثابت على طرفي الانبوبة ويعتمد الجهد المستخدم على الغرض من استخدام الاشعة السينية ويتراوح عادة بين 10mev – فما فوق .
تنطلق الالكترونات من الكاثود الى الانود وتسقط على الهدف هذه الالكترونات السريعة تنقل طاقة كافية الى الكترونات ذرات الهدف والتي تنتقل الى مستوى طاقة اعلى تاركة مكانه فارغا نتيجة لظاهرة التاين اوالتهيج وهذا الفراغ يسمى بالفجوة ولملأ هذه الفجوة يقفز احد الالكترونات من مستوى الطاقة الاعلى الى مستوى الطاقة الاوطأ وفرق الطاقة بين المستويين ينتج بشكل اشعة سينية.

E₁-E₂=hγ

أن الأشعة السينية المتولدة عند فرق جهد معين V لها أطوال موجية مختلفة لكن ليس هناك طول موجي اقصر من λ_minحيث ان :-

E=hγ_max, E=ev , γ_max=c/λ_min

λ_min=hc/ev

(A) = 1,24*10⁴/v λ_min

وبالتعويض ينتج :-

حيث ان :-
h= ثابت بلانك
V = تردد الاشعة السينية
C = سرعة الضوء
E = شحنة الالكترون

صفات الأشعة السينية :-
من خلال دراستنا للأشعة السينية يمكن تعريفها بأنها :-
" أشعة كهرومغناطيسية تنبعث بواسطة الكترونات سريعة يتم إبطائها في داخل الهدف ذات طول قصير لها القدرة على اختراق الأجسام الحية".
صفاتها:-
1. تخترق الاشعة السينية جميع المواد بنسب متفاوتة.
2. تتاثر الشاشة المفلورة بسيانيد الباريوم البلاتيني بالاشعة السينية وهناك مواد مفلورة اخرى تتاثر بالاشعة السينية كالملح الحجري واملاح الكالسيوم وزجاج اليورانيوم.
3. الالواح الفوتوغرافية والافلام السريعة التأثر بهذه الاشعة ولذا يعتبر التصوير الفوتوغرافي وسيلة هامة لدراسة خواص وتأثير هذه الاشعة .
4. الاشعة السينية لا تنعكس ولاتنكسر ولهذا لايمكن جمعها او تشتتها بالعدسات الا في ظروف خاصة.
5. لاتنحرف هذه الاشعة بالمجال الكهربائي او المغناطيسي وانما تسير بخطوط مستقيمة.
6. تحدث الاشعة السينية تفريغ كهربائي خلال الاجسام المشحونة سواء اكنت الاشعة سالبة او موجبة.
7. يمكن انتاج الاشعة السينية عندما تصطدم اشعة الكاثود بأي جسم صلب وخاصة العناصر الثقيلة مثل البلاتين وتعتبر ذات كفاءة عالية في انتاج هذه الاشعة مقارنة مع العناصر الخفيفة مثل الامنيوم AL.
8. لها طاقة عالية من النفاذية .
9. لها القابلية العالية على تأيين الغازات.