Gözlerimiz ile cisimlerin içini görebilmek, örneğin bir insana bakarak derisinin altını görmek muhteşem bir süper yetenek olurdu. Böyle bir süper gücümüz olmasa da yine de benzer bir şeyi X ışını sayesinde başarabiliyoruz. X-ışınlarının tam olarak ne olduğuna ve nasıl kullanıldığına dair ayrıntılara girmeden önce, X-ışınlarının keşfinin ardındaki sürükleyici tarihe bir göz atalım.
X-Işınlarının Keşfi
Birçok bilimsel keşif gibi, X-ışınları da önceleri diğer bilim insanları tarafından gözlemlendi. 1838’de Michael Faraday havası kısmen boşaltılmış cam bir tüpten bir elektrik akımı geçirdi. Sonrasında bu elektrot düzenine deşarj tüpü adını verdi. 1860’lara gelindiğinde fizikçi William Crookes içinde neredeyse hiç hava bulunmayan deşarj tüpleri geliştirmişti. Johann Hittorf yüklü atomların ve moleküllerin elektrik taşıma kapasitesini ölçmek için bu tüpleri kullandı. Hittorf’un tüplerinde elektrotlar arasında ışıldayan bir ark yoktu; bizzat cam tüpler ışıldıyordu. Hittorf, ışınların katottan, yani negatif elektrottan gelmesi gerektiği sonucuna vardı. Hittorf’un meslektaşı Eugen Goldstein bunlara katot ışınları adını verdi. 1897’de fizikçi J. J. Thomson, elektron akımı olduklarını gösterdi.
Deneyleri sırasında Hittorf aynı odadaki fotografik plakaların buğulandığını fark etti, ama bu etkiyi fazla araştırmadı. Başkaları da benzer etkileri gözlemledi; ama bunun nedenini araştıran ilk kişi Wilhelm Röntgen oldu. Bir ışının birçok opak maddeden geçebildiğini anladı. Kendisi bilinmeyen bir ışın keşfetmiş ancak bu ışına ait özellikleri ilk aşamada tespit edememişti. Bu nedenle matematikte bilinmeyeni simgeleyen x harfini kullanarak bu ışına x-ışını ismini verdi.
Daha sonraları bu ışınlar Wilhelm Röntgen ile özdeşleşti ve Röntgen Işınları olarak da anılmaya başlandı. X-ışınlarını keşfinden dolayı Röntgen, 1901’de tarihteki ilk Nobel ödülünü elde etti. Patent alarak X-ışınlarının potansiyel kullanım alanını sınırlandırmak istemedi. Buluşlarının insanlığa ait olduğunu söyleyen Wilhelm Röntgen Nobel Ödülü parasını bağışladı.
X-ışını Teknolojisinin Gelişimi
X-ışınını keşfeden Wilhelm Röntgen’den 20 yıl sonra insanlık tarihini derinden etkileyen ve milyonlarca askerin yaralandığı I. Dünya Savaşı başladı. Savaş sırasında hızlı ve portatif bir şekilde yaralanan askerlerin teşhis ve tedavi edilmesi sağlanmalıydı. Yaralanmalara karşı büyük ihtiyaçlardan birisi de yaralanan askerlerin hızlı bir şekilde x ışını görüntülerinin alınarak yaralanma durumlarının teşhis edilmesiydi. Normal kullanılan makineler hareket edemeyecek kadar ağırdı.
Savaşın başlamasıyla Nobel ödülüne sahip bilim insanı Marie Curie, Fransa için x ışını istasyonlarının geliştirilmesi için çalışmalara başladı. Çoğunluğu kadınlardan oluşan 150 kişilik ekip ile beraber küçük ameliyat istasyonuna sahip gezen arabalara x ışını makineleri kuruldu. Sonrasında Radyolojik Araba veya Küçük Curie ismi verilen bu arabalar, x ışını cihazlarının temelini attı.
X-ışını Nerelerde Kullanılır?
Bugün X-ışını, metal bir hedefe bir elektron akımı ateşlenerek elde edilir. Bu ışınlar iç organların görüntülerini oluşturmak ya da kapalı kaplardaki metalleri saptamak için kullanılabilirler. CT (bilgisayarlı tomografi) taramalarında bir bilgisayar bir dizi X-ışını görüntüsünü birleştirip iç organların 3 boyutlu bir görüntüsünü oluşturur. X-ışınları çok küçük nesnelerin görüntülerini oluşturmak için de kullanılabilirler. Bunun için 1940’lar X-Işını mikroskopları geliştirilmiştir.
Tüm bunların yanı sıra, X ışınlarının kullanım alanlarında biri de, malzemelerin iç yapısını incelemektir. X ışını kristalografisi bir kristalin atomik ve moleküler yapısını incelemek için kullanılan ve kristalleşmiş atomların bir X-ışını demetindeki ışınların kristale özel çeşitli yönlerde kırınımı olayına dayanan, bir yöntemdir. Bu yöntem sayesinde araştırmacılar atomlar arasındaki mesafeyi ölçebilirler. Bu teknik, 1950’lerde DNA yapısının keşfinde çok önemli bir rol oynamıştır.
Kaynaklar ve İleri Okumalar:
- Early History of X Rays; https://www.slac.stanford.edu/
- X Işınının Keşfedilmesi; https://www.aselsan.com.tr
- Alfa Yayınları Bilim Kitabı; ISBN: 978-605-106-930-2
Matematiksel