اكتشفت اشعة اكس عام 1895 بواسطة العالم الألماني وليام رونتجين Wilhelm Roentgen. حيث قام العالم رونتجين بقذف شعاع الكتروني ذو طاقة حركة عالية خلال تعجيلها في فرق جهد كبير يصل إلى 30000 فولت في انبوبة زجاجية مفرغة من الهواء. عند اصطدام الالكترونات المعجلة بزجاج الأنبوبة المفرغة لاحظ رونتجين توهج واضح على شاشة فوسفورية مثبتة على مسافة قصيرة من . هذا التوهج استمر حتى حين وضع لوح خشبي بين الأنبوبة المفرغة والشاشة الفوسفورية. استنتج رونتجين ان هناك اشعة قوية تنبعث من هذه الأنبوبة وقد اطلق رونتجين على هذه الأشعة باشعة x حيث أنه لم يكن يعلم بعد عن خصائصها. وفي المانيا يطلق عليها باسم اشعة رونتجين.
تنتج اشعة اكس عندما تفقد الالكترونات طاقتها فجأة عند اصطدامها بذرات اخرى. الجهاز الذي ينتج اشعة اكس يعمل على تعجيل الالكترونات المنبعثة من فتيلة إلى سرعات عالية لتصطدم بمعدن يسمى الهدف Target. وعندما تعطي الالكترونات المعجلة جزء من طاقتها إلى ذرات المعدن لاثارته والجزء الباقي ينبعث على صورة اشعة كهرومغناطيسية (اشعة اكس).
بعد دراسة طيف اشعة اكس وتحليله تبين أن له طول موجي أقصر من الطول الموجي للأشعة فوق البنفسجية وهذا يعني أن طاقتها أكبر. ولهذا السبب تستطيع اشعة اكس من اختراق جسم الانسان ولكنها لاتخترك العظم ولهذا استخدمت في تصوير العظام حيث بوضع فيلم حساس لاشعة اكس خلف ساق شخص ما وتسليط اشعة اكس لفترة زمنية قصيرة على الجانب الأخر من الساق يمكن تصوير ظل اشعة اكس على الفيلم ورؤية صورة واضحة لشكل العظم.
واذا افترضنا ان أعيننا يمكن ان ترى في مدى ترددات اشعة اكس فإن الصورة التي سنرها ستكون شبيهة بتلك التي تأخذ في المستشفى.!!!!
الطب:
من خصائص اشعة اكس عند تسليطها على جسم الانسان لفترة زمنية متناهية في القصر يمكن تصور العظام حيث انها تنفذ من الجلد ولا تنفذ من العظم وبهذا تستخدم في تشخيص الكسور التي قد تصيب العظام. والشكل التوضيحي التالي يوضح كيف تظهر الصورة باشعة اكس حرك المربع فوق اليد....
الصناعة:
تستخدم اشعة اكس في الصناعة لفحص المواد المستخدمة في التصنيع والتأكد من جودتها، وكذلك في مراقبة الامتعة في المطارات.
العلوم:
تستخدم اشعة اكس في الابحاث العلمية لدراسة التركيب البلوري للمواد ولمعرفة المواد الداخلة في تركيب مادة مجهولة مثل كشف المواد المكونة للخليط الذي استخدمه الفراعنة في التحنيط.
خطورة اشعة اكس والحماية منها
بالرغم من الاستخدامات العديدة لاشعة اكس فإن التعرض لها اكثر من اللازم يؤدي إلى الاصابة بمرض السرضان أو حرق لخلايا الجلد أي أنها اشغعة خطيرة على الحلايا الحية، وللحماية منها حين استخدامها في أحد التطبيقات سابقة الذكر يستخدم جدار حاجز من الرصاص حيث أن الرصاص اكثر المواد امتصاصاً لهذه الاشعة.
كما ان الغلاف الجوي يحمي الكرة الارضية من هذه الاشعة المنبعثة من الشمس أو النجوم حيث يقوم بامتصاصها قبل وصولها إلى سطح الأرض وخطورة ثقب الأوزون تكمن من وجود ثغرة يمكن لهذه الاشعة النفاذ منها إلى سطح الأرض.
ماذا يمكن أن نرى بواسطة اشعة اكس؟
العديد من مكونات الكون مثل الشمس والنجوم والمجرات والثقوب السوداء والنجوم الوامضة تصدر اشعة اكس. ولهذا تم ارسال اقمار اصطناعية بها مراصد حساسة لاشعة اكس وتلتقط صور مبنية علي اسعة اكس المنبعثة من تلك الأجسام،
,,,,,,,,
أشعة اكس في الأساس مثل الأشعة المرئية حيث أنها جزء من الطيف الكهرومغناطيسي ولكن أشعة اكس تحمل طاقة أكبر من طاقة الأشعة المرئية بكثير. ولشرح ذلك دعنا نجري مقارنة بين الأشعة المرئية وأشعة اكس، يمكن التمييز بين هذين النوعين من الأشعة من حيث طاقة الفوتون أو الطول الموجي أو التردد وكل تلك الكميات ترتبط مع بعضها البعض من خلال المعادلات التالية:
طاقة الفوتون = ثابت بلانك x التردد E = hv
التردد = سرعة الضوء / الطول الموجي v = C/L
تمتاز أشعة اكس بان طاقة فوتوناتها اكبر من طاقة فوتونات الأشعة المرئية وهذا يعني أن ترددها كبير وطولها الموجي قصير.
الطيف الكهرومغناطيسي: تزداد طافة الفوتونات من اليسار لليمين.
تستطيع العين البشرية الرؤية لأن الله سبحانه وتعالى حدد لنا هذا الجزء من الطيف الكهرومغناطيسي نستطيع الرؤية والتمتع بحساسية الإبصار من خلاله وبالتالي تعتبر أشعة اكس أشعة غير مرئية بالنسبة لنا مثلها مثل أشعة الراديو والأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية ولكن الفرق بين كل تلك الأشعة هي خواصها من ناحية طاقة الفوتون والتردد والطول الموجي لها.
الذرة التي تنتج الأشعة المرئية هي نفسها التي تنتج أشعة أكس
كلأ من الأشعة المرئية وأشعة اكس تنتج من الانتقال الاكتروني بين مستويات الطاقة في الذرة. تشغل الالكترونات مستويات طاقة أو مدارات مختلفة حول النواة في الذرة وعندما ينتقل الكترون من مستوى طاقة عالي إلى مستوى طاقة منخفض ينطلق فوتون يحمل فرق الطاقة بين المستويين. تعتمد طاقة الفوتون المنبعث على الفرق بين مستويات الطاقة في الذرة فيمكن أن تكون طاقة الفوتون الناتج في مدى الأشعة المرئية فينتج ضوء مرئي ويمكن ان تكون طاقة الفوتون المنبعث في المدى الغير المرئي فينتج أشعة غير مرئية، اذا نستنتج أن ما يحدد طاقة الفوتون الناتج أو المنبعث من الذرة هو الانتقال الالكتروني بين مستويات الطاقة.
عندما يصطدم الفوتون المنبعث بذرة أخرى فإن تلك الذرة تمتص طاقة الفوتون من خلال احد الكتروناتها لينتقل الالكترون من مستوى طاقة منخفض إلى مستوى طاقة أعلى لأنه امتص طاقة إضافية. وشرط امتصاص الإلكترون طاقة الفوتون أن تكون طاقة الفوتون تساوي فرق مستويات الطاقة التي سينتقل لها الإلكترون (هذا شرط يعود إلى طبيعة الذرة بنية الذرة كما خلقها الله سبحانه وتعالى) وإذا اختل هذا الشرط فلن يحدث امتصاص الفوتون من قبل الذرة.
الذرات التي تكون أجسامنا تتعامل مع الأشعة الكهرومغناطيسية (نقصد كل الأشعة المرئية والأشعة الغير مرئية) بنفس الآلية السابقة، فأشعة الراديو التي تحيط بنا لا تمتلك الطاقة الكافية لتنقل الكترونات الذرات من مستوى طاقة إلى مستوى طاقة أعلى لذلك فهذه الأشعة تعبر أجسامنا دون امتصاص لفوتوناتها. أما أشعة أكس ففوتوناتها ذات طاقة عالية تمكنها من أن تعبر كل الأشياء في طريقها ولكن بطريقة مختلفة عن أشعة الراديو حيث تستطيع أشعة اكس ان تمنح الكترونات الذرات الطاقة الكافية مما قد تسبب تلك الطاقة من تحرير الالكترونات من الذرة تماما كما يحدث في ذرات العناصر الخفيفة (عددها الذري قليل) حيث يستغل جزء من طاقة فوتون أشعة اكس من تحرير الالكترون من الذرة والجزء المتبقي يكسب الالكترون طاقة حركة ليغادر الذرة. ولكن في ذرات العناصر الثقيلة (لها عدد ذري كبير) فإنها تمتص طاقة أشعة اكس لوجود مستويات طاقة تتوافق مع طاقة فوتون أشعة اكس.
نستنتج مما سبق أن العناصر الخفيفة ذات ذرات صغيرة لا تمتص أشعة اكس وان العناصر الثقيلة ذات الذرات الكبيرة تمتص أشعة اكس.
الخلايا المكونة للجلد في اجسامنا تتكون من ذرات صغيرة وبالتالي لا تمتص أشعة اكس بينما ذرات الكالسيوم المكونة للعظام هي ذرات كبيرة وتمتص فوتونات أشعة اكس.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق