پیش از اختراع چراغ‌برق، روشن كردن منازل پس از غروب آفتاب كار دشواری بود. مردم با روشن كردن شمع یا چراغ‌های روغنی خانه‌های خود را روشن می‌كردند ولی خطر آتش گرفتن و پخش دوده‌ها مشكلاتی را برای مردم به همراه داشتاشعه x چگونه كار می كند؟ اشعه x كاملا تصادفی اختراع شد. در سال 1895 یك دانشمند آلمانی بنام ویلیام رونتگن هنگام كار روی پرتو های الكترون در لوله خلا ء ، این اختراع را به نام خود ثبت كرد.
رونتگن متوجه شد كه صفحه فلورسنت هنگامی كه پرتوهای الكترون به آن تابیده شدند ، روشن می شوند. ولی این مساله آنقدرها هم عجیب نبود ، چون مواد فلورسنت در واكنش به پرتوهای الكترو مغناطیس برافروخته می شوند. ولی مساله این بود كه رونتگن دور لوله تخلیه را با مقوا پوشانده بود و طبعا“ نباید پرتوها به صفحه فلورسنت تابیده می شد.
رونتگن چند وسیله را بین لوله و صفحه قرار داد ولی صفحه همچنان روشن بود. عاقبت او دست خود را بین آن قرار داد و با تعجب استخوانهای دستش را روی صفحه دید! در این تصادف جالب، یكی از پركاربردترین وسایل پزشكی اختراع شد. فن آوری اشعه x به پزشكان این امكان را می دهد كه بدون جراحی قادر به تشخیص شكستگی استخوان و زخم های داخلی باشند. اختراعی كه تا كنون جان هزاران نفر ار از مرگ نجات داده است .
اشعه x چیست؟
اشعه x شبیه همان نوری است كه ما می بینیم. هر دو انرژی الكترومغناطیس را توسط فوتونها حمل می كنند . فوتونها با تغییر مكان الكترونها در اتم تولید می شوند. تنها تفاوت اشعه x و نور قابل رؤیت در طول موج آنهاست.
اشعه x دارای طول موجی است كه چشم ما قادر به دیدن آن نیست . همانطور كه می دانید الكترونها در مدارهای مختلفی دور هسته اتم گردش می كنند. هرگاه یك الكترون به مدار پائین تری سقوط كند، مجبور می شود تا مقداری از انرژی خود را بصورت فوتون نوری آزاد كند.
هنگامی كه یك فوتون با یك اتم برخورد كند ، اتم ممكن است انرژی فوتون را با فرستادن یك الكترون به سطح بالاتر جذب كند ، البته به شرط اینكه این انرژی برای تغییر سطح الكترون كافی باشد.
امواج رادیویی چون انرژی زیادی برای جابجایی الكترونهای اتم ها را ندارند ، از بسیاری اجسام عبور می كنند. فوتونهای اشعه x هم از بسیاری اجسام عبور می كنند ولی با یك دلیل كاملا متفاوت :فوتونهای اشعه x انرژی بسیار زیادی دارند اتم های بزرگ چون دارای سطوح انرژی بالایی در مدارات خود هستند، بیشتر مایلند تا انرژی فوتونها را جذب كنند و برعكس اتم های كوچك تمایل چندانی به جذب انرژی ندارند.
اغلب بافتهای بدن ما دارای اتم های كوچكی هستند ولی برخی قسمت ها ( مثل استخوان ) كه اتم كلسیم دارند، تمایل زیادی به جذب فوتونهای اشعه x دارند. البته كاربرد اشعه x محدود به تشخیص شكستگی استخوانها نیست ،بلكه برای تشخیص تركیدگی لوله ها در ماشین آلات سنگین و نمایش محتویات چمندان ها در فرودگاه ها هم بكار می روند.
با این حال ما دستگاهی را كه در بیمارستانها استفاده می شود را بررسی خواهیم كرد.
دستگاه اشعه x :
قلب این دستگاه از دو الكترود (كاتد و آند) تشكیل شده كه داخل لوله خلاء شیشه ای قرار دارند. كاتد یك رشته بسیار داغی است( شبیه آنچه در لامپ های مهتابی یا فلورسنت دیده اید.)
با عبور جریان اكتریكی، كاتد به حدی ملتهب می شود كه الكترونها از سطح آن به خارج پرتاب می شوند. در آن سو یك صفحه مسطح بنام آند (قطب مثبت) از جنس فلز تنگستن وجود دارد.
اختلاف ولتاژ بالای بین كاتد و آند باعث می شود تا الكترونها از سطح آند بطرف كاتد پرتاب شوند و با برخورد الكترونها به اتم های تنگستن (بخاطر انرژی فوق العاده زیادی كه دارند )،اتم تنگستن یكی از الكترونهای سطح پایین خود (نزدیك به هسته) را از دست می دهد.
سپس هسته اتم مجبور می شود تا یكی از الكترونهای سطح بالا را بطرف خود جذب كند و این الكترون با افتادن از سطح بالاتر به پایین تر مجبور می شود تا انرژی اضافی خود را بصورت فوتونهای نور آزاد كند. این فوتونها همان اشعه x هستند.
الكترونهای آزاد بدون اصابت به اتم نیز می توانند فوتون تولید كنند. در این روش الكترونی كه از مركز اتم عبور می كند به طرف هسته جذب می شود. این نزدیكی باعث می شود تا سرعت عبور الكترون كم شود ، تغییر مسیر دهد و بعلاوه مقداری از انرژی خود را بصورت فوتون آزاد كند.
برخورد الكترونها به سطح تنگستن گرمای زیادی تولید می كند. موتور الكتریكی صفحه تنگستن را می چرخاند تا از ذوب شدن بخشی از آن جلوگیری كند. روغن خنكی هم دور تا دور لوله خلاء وظیفه خنك كردن سیستم را برعهده دارد. كل دستگاه در یك محفظه ضخیم قرار دارند تا از خروج و پخش اشعه x به اطراف جلوگیری شود . یك سوراخ فیلتردار هم برای هدایت اشعه تولید شده بطرف بدن بیمار تعبیه شده است. در طرف دیگر یك صفحه مثل فیلم عكاسی، اشعه ها را ضبط می كند (نحوه كار مثل دوربین های عكاسی است). پزشكان به این صفحه نگاتیو می گویند. روی نگاتیو، بافتهای سخت مثل استخوان به رنگ سفید و بافتهای نرم به رنگ سیاه دیده می شوند و پزشكان با بررسی این نگاتیو محل دقیق و نوع شكستكی استخوان را پیدا می كنند.
آیا اشعه x برای انسان ضرر دارد؟
تا مدتها پزشكان و بیماران از اشعه x بدون محافظ استفاده می كردند ولی آنها بعد از مدتی به سرطان تشعشع دچار شدند. بروز مشكل به این دلیل است كه اشعه x حاوی نوعی پرتو تجزیه كننده (یونیزاسیون) است . برخورد پرتوهای نور مرئی به بافتهای بدن، آسیبی به آنها وارد نمی سازد ولی اشعه x بخاطر قدرت فوق العاده ای كه دارد ( به هنگام برخورد به بافت بدن) الكترونهای بافت را جدا می كند و اتم را تبدیل به یون (نوعی اتم حاوی الكتریسیته) می كند. الكترونهای آزاد با برخورد به اتم های دیگر ، آنها را هم تبدیل به یون می كنند.
یون ها باعث بروز مشكلاتی در سلولهای بدن و DNA می شوند . با مرگ یا خرابی DNA ها ، مشكل سرطان بروز می كند و حتی این مشكل توسط اسپرم یا تخم به نسل های بعدی منتقل می شود. باتمام این احوال دستگاههای تولید اشعه x از گرانبهاترین ابزار پزشكی به حساب می روند و اغلب تحقیقات و معالجات به این وسیله ارزشمند وابسته اند.
ارسال نظر برای این مطلب
اطلاعات کاربری
ناقوس مرگ سلطنتلینک دوستان
آرشیو
آمار سایت