پرتو ایکس

در سال 1895، درخشش کوتاه صفحه فسفرسانتی که در گوشه‌ای از آزمایشگاه نیمه تاریک بررسی اشعه کاتدیک قرار داشت، ذهن آماده و خلاق رنتگن که در آن زمان استاد فیزیک بود، متوجه پرتوهای تازه‌ای نمود که از حباب شیشه‌ای لامپ های کاتودیک بیرون زده و بی آن که به چشم دیده شود به اطراف پراکنده می‌شوند.

آن چه مایه شگفتی رنتگن شده بود، نفوذ این پرتوها از دیواره شیشه‌ای لامپ به بیرون و تأثیر آن روی صفحه فاوئورسانت در گوشه‌ای نسبتا دور از لامپ در آزمایشگاه بود. رنتگن به بررسی های خود درباره کشف تازه که آن پرتو ایکس نامید (به خاطر فروتنی) ، ادامه داد. بعدها این اشعه رنتگن نامیده شد.

طیف اشعه ایکس

اشعه تولید شده به وسیله لامپ اشعه ایکس یک طول موج ندارد. بلکه شامل گستره‌ای از طول موج هاست. پرتوهای ایکس به وسیله دو نوع فرایند تولید می‌شوند:

شتاب منفی الکترون ها در موقع برخورد با انتهای ماده ی هدف پرتوهای ایکسی با طول موج های متفاوت تولید می‌کند. این پرتو "سفید" یا نوار پیوسته، فرکانس ها در طیف اشعه ایکس را به عنوان تابش ترمزی می‌شناسند.

هنگامی که الکترون مداری پر انرژی، به موقعیت مداری نخستین خود برمی‌گردد، رها شدن انرژی به صورت گسیل پرتوی با فرکانس خاصی خواهد بود. این پرتو، شدت خیلی بیش تری نسبت به پرتو "سفید" زمینه خواهد داشت.

معمولا برای هر ماده، هدف معینی بیش از یک طول موج اشعه ایکس وجود دارد. طول موج پرتو تولید شده به وسیله لامپ اشعه ایکس، حد پایینی دارد که با ولتاژ لامپ نسبت عکس دارد. پرتو حد پایینی طول موج طیف، بیش ترین اهمیت را در پرتو نگاری دارد. زیرا توانایی نفوذ آن بیش تر است.

مشخصه‌های بارز اشعه ایکس

بزرگی جریان لامپ بر پخش طول موج اشعه ایکس تولید شده تأثیر ندارد. اما بر روی شدت پرتو موثر است. طول موج اشعه ایکس یا اشعه گاما بسیار مهم است. با کاهش طول موج، نفوذپذیری پرتو به درون محیط افزایش می‌یابد. به بیان دیگر در مقایسه با پرتوی با طول موج بزرگ تر، پرتوی با طول موج بسیار کوتاه، قادر به نفوذ به ماده معینی با ضخامت بیش تر و یا چگالی بیش تر خواهد بود.

بنابراین، اگر حداقل طول موج پرتو تولید شده با افزایش ولتاژ لامپ کاهش یابد، نفوذپذیری پرتو افزایش خواهد یافت.

بررسی کمی اشعه ایکس

پرتو ناشی از لامپ 200 کیلوولتی به درون فولادی به ضخامت حدود 25mm نفوذ می‌کند. اگر ولتاژ لامپ به 1Mv افزایش یابد، پرتو به درون فولادی به ضخامت حدود 130mm نفوذ خواهد کرد. حد بالای عملی برای لامپ های اشعه ایکس رایج در حدود 1000Kv است و این امر سبب تولید اشعه ایکس با کوتاه ترین طول موج می شود.

این پرتو، انرژی فوتونی تقریبا برابر 1Mev دارد. پرتو ایکس با انرژی فوتونی تا 30Mev را با استفاده از الکترون های پرانرژی (الکترون های سریع) به وجود آمده به وسیله مولد واندوگراف شتاب دهنده خطی یا چشمه بتاترون می‌توان تولید کرد.

نفوذ پذیری اشعه ایکس

نفوذ پذیری پرتوهای ایکس تولید شده از پرتوهای گاما کم تر بوده، اما برای پرتوهای ایکس تولید شده در لامپ های اشعه ایکس به وسیله چشمه‌های پرانرژی در خصوص فولاد نیز دیده می‌شود.

نحوه تولید اشعه ایکس

پرتوهای ایکس را به وسیله بمباران هدفی فلزی، با باریکه‌ای از الکترون های سریع، تولید می کنند. قطعات اصلی لامپ اشعه ایکس شامل کاتد برای گسیل الکترون ها و آند به عنوان هدف می‌باشد، که هر دو درون لامپ خلا جای گرفته‌اند. با توجه به میزان نفوذ اشعه ایکس و فرکانس مربوطه‌اش از لامپ های اشعه ایکس متنوعی در کارهای تحقیقاتی، پزشکی، صنعت و ... استفاده می‌کنند.

دانش نامه علمی دانش آموزان ایران

مرکز یادگیری سایت تبیان