Kategoriler
Bilim & İnsan

X ışını (X-ray) nedir? Oluşumu, özellikleri ve kullanım alanları

X ışınları veya x ışınımı görünür ışıktan daha kısa dalga boylarına (daha yüksek frekansa) sahiptir ve elektromanyetik spektrumun bir parçasıdır. X ışını dalga boyu 0,01 ila 10 nanometre veya 3×1016 Hz to 3×1019 Hz arasındadır. Bu da x ray dalga boyunu ultraviyole ışık ile gama ışınları arasına yerleştirir. X ışını ve gama ışınları arasındaki fark, dalga boyuna veya ışın kaynağına bağlı olabilir. Bazen x ray'in elektronlar tarafından yayılan ışın olduğu kabul edilirken, gama ışınımı için atom çekirdeği tarafından yayıldığı söylenir.

X ışını (X-ray) hakkında bilgiler

Alman bilim adamı Wilhelm Röntgen x-ray'i gözlemleyen ilk kişi olmasa da inceleyen (1895) ilk kişidir. X-ray'in 1875 dolaylarında icat edilen Crookes tüplerinden yayıldığı gözlenmiştir. Wilhelm daha önce görülmemiş bir ışık türü olduğunu belirtmek için buna "X ışınımı" adını verdi. Bazen Röntgen veya Roentgen ışınımı adı da kullanılır. Kabul edilen yazımlar arasında x ray, x-ray ve xray adları vardır.

İLGİLİ:  C vitamini, iskorbüt ve diğerlerinin kısa tarihi

Bu tabirde, oluşturulan radyografik görüntüye ve görüntüyü üretmek için kullanılan yönteme atıfta bulunulur.

İlk X-ray makinesi ve görüntüsü
İlk X-ray makinesi ve görüntüsü

X ışını türleri

X ışınlarının enerjisi 100 eV ila 100 keV (0,2-0,1 nm dalga boyunun altında) aralığındadır. Foton enerjisi 5-10 keV'den büyük olanlara sert x ışını ve daha düşük olanlara yumuşak x ışını denir. Sert x ışınlarının dalga boyu bir atomun çapına ulaşabilir. Sert x ışınları maddeye nüfuz edecek kadar yüksek enerjiye sahipken, yumuşak x ışınları havada emilir veya suyun sadece 1 mikrometre derinliğine ulaşabilir.

X ışını kaynakları ve oluşumu

Yüksek enerji yüklü parçacıklar bir maddeye çarptığında dışarı x ışını yayılabilir. X ışını oluşturmak için havasız tüp kullanılır. Sıcak katod ile hızlandırılan elektronlar metal hedefe (anota) çarpar ve x ray oluşur. Protonlar ya da diğer pozitif iyonlar da bu iş için kullanılabilir. Örneğin proton kaynaklı x ışını emisyonu analitik bir tekniktir. Doğal x ışını kaynakları arasında radon gazı, diğer radyoizotoplar, yıldırım ve kozmik ışınlar bulunur.

Madde ile etkileşimi

X ışınının madde ile etkileşime girmesinin üç yolu Compton saçılması, Rayleigh saçılımı ve foto absorpsiyondur. Compton saçılması yüksek enerjili sert x ışınlarını içeren bir etkileşimdir. Fotoabsorpsiyon ise yumuşak x ışınları ile düşük enerjili sert x ışınları arasındaki baskın etkileşimdir. İki tür de moleküllerdeki atomların bağlanma enerjisini aşabilecek enerjiye sahiptir. Bu nedenle etki, maddenin kimyasal bileşimine değil, temel bileşimine bağlıdır.

İLGİLİ:  Güneş neden sarı görünür? Rengi gerçekte nedir?

X ışını kullanım alanları

Çoğu insan tıbbi görüntülemedeki kullanımlarından dolayı bu ışınlara aşinadır, ancak x ray kullanım alanları geniştir:

Tanı tıbbında kemik yapılarını görüntülemek için kullanılır. Sert x-ray düşük enerjili x-ray emilimini en aza indirmede kullanılır. X-ray tüpüne yerleştirilen filtre ile düşük enerjili ışımanın iletilmesi önlenir.

Dişlerdeki ve kemiklerdeki yüksek kütleli kalsiyum atomları, x ışımasını emerek diğer ışımaların çoğunun vücuttan geçmesine izin verir. Bilgisayarlı tomografi (BT taramaları), floroskopi ve radyoterapi diğer x ışınımı tanı teknikleri arasındadır. X ışınımı kanser tedavileri gibi terapötik teknikler için de kullanılabilir.

X ray, kristalografi, astronomi, mikroskopi, endüstriyel radyografi, havaalanı güvenliği, spektroskopi, floresan ve fisyon cihazları için kullanılır. X ışınları sanatta ve ayrıca tabloları analiz etmede işe yarar. Yasaklı kullanımlar arasında 1920'lerde popüler olan x ray epilasyonu ve ayakkabıya takılan floroskoplar vardır.

İLGİLİ:  Uzayın en derin görüntüsü: 245 bin galaksi tek karede

Riskleri

X ışınları kimyasal bağları kırabilen ve atomları iyonize edebilen bir iyonize ışınımdır. Röntgenler ilk keşfedildiğinde insanlar ışın yanıkları ve saç dökülmesinden muzdarip oldular. Hatta ölüm raporları bile vardı. Işın hastalığı büyük ölçüde geçmişte kalsa da, tıbbi x ray cihazları insan kaynaklı radyasyonların yarısını oluşturur. Risk birden fazla faktöre bağlı olduğundan ne kadar dozun tehlikeli olduğu konusunda ortak bir görüş yok. X ışınının kansere ve gelişim sorunlarına yol açan genetik hasara neden olduğu açıktır. En büyük risk fetüsü veya çocukları kapsamaktadır.

X ışınını görmek

X ışınları görünür spektrumun dışındadır ancak yoğunlaştırılmış bir x ışınının etrafındaki iyonlaşmış hava moleküllerinin parladığını görmek mümkündür. Ayrıca karanlığa adapte olmuş göz güçlü bir kaynağa bakarsa x ışınlarını görebilir. Bu olayın mekanizması açıklanamamıştır (deneyini gerçekleştirmek çok tehlikelidir). İlk araştırmacılar, gözün içinden geliyor gibi görünen mavi-gri bir parıltı gördüklerini söylemiştir.

Yazar Burcu Kara

Genellikle modern tarih, yakın tarih ve popüler bilim üstüne içerikler üretiyor. Özel ilgi alanları arasında Kuzey Afrika ve Güney Amerika'nın sömürge tarihi ve Avrupa'daki eski monarşiler yer alıyor.