Röntgen Işınları hakkında bilgi
Röntgen Işınları hakkında bilgi
Röntgen Işınları Işığa benzeyen fakat gözle görülmeyen, oldukça delici özellikli bir radyasyon (şua). Röntgen ışınlarına X ışını da denir. X ışını tabirini ilk olarak bu ışınları keşfeden fakat özelliklerini tam bulamayan Wilhelm Conrad Röntgen, “bilinmeyen” manasında kullanmıştır. Röntgen ışınlarının elektromanyetik radyasyon spektrumunun bir kısmı olduğu, bugün artık bilinmektedir. Bu ışınların dalga boyu 10-7 ile 10-11 cm arasındadır. Dalga boyu gözle görülen ışığınkinden kısadır. Elektromanyetik spektrumda gözle görülemeyen radyasyonlar arasında radyo dalgaları, mikro dalgalar, gamma ışınları da yer alır (Bkz. Elektromanyetik Dalga). Röntgen ışınları, havası boşaltılmış özel X ışın tüplerinde metal üzerine yüksek hıza sahip elektron bombardımanı yolu ile elde edilir. Metal hedef, özel atomik düzene sahip olup, dışardan elektron çarpması ile X ışını dalga boyuna eş elektron radyasyonu meydana getirecek özelliktedir.
Röntgen ışınları, güneş ışığı gibi fotoğraf filmlerinde ve floresant ekranlarda iz bıraktığı ve tıp alanında vücudun içini fotoğraf halinde görme imkanı sağladığı için çok kullanılmaya başlandı. Röntgen ışınlarının, tümör gibi hastalıklı dokuların tahrip edilerek yok edilmesi, maddelerin kristal yapılarını görme, uzaydan gelen X ışınlarının analiziyle yıldızlar hakkında daha geniş bilgiler temin edilmesi gibi kullanma sahaları vardır.
Röntgen ışınlarının tarihçesi: Röntgen ışınları 1895 senesinde Alman Fizik Profesörü W.C. Röntgen tarafından bulunmuştur. Röntgen, içerisinin havası boşaltılmış anot ve katodu olan armut biçiminde televizyon tüpüne benzer bir tüpte flöresant maddeye elektron çarptırılmak suretiyle ışık çıkarabileceğini incelerken tesadüfen X ışınını bulmuştur. Tüpün anot ve katodu arasına yüksek voltaj tatbik edilince katottan kopan elektronlar hızla flöresant ekrana çarpar. Flöresant ekranın arkası ışık geçirmeyecek şekilde düzenlendiği halde karanlıkta deney masasında bir ışımanın olduğunu fark eden Röntgen, bunun tüp içine sürülüp de artakalan boryum platinosiyanatten geldiğini anladı. Kağıdı delip geçen bu gizli ışınların, elini tuttuğu vakit, kemiklerinin resmini de verdiğini görünce, bunun bilinmeyen bir “X” ışını olduğunu söyledi.
Röntgen ışınının meydana gelişi: Röntgen ışını meydana gelirken, katottan çıkıp süratle hareket eden elektron katodun tam karşısındaki maden levhanın atomlarına vurunca, iç yörüngelerde dönmekte olan bir elektronu atomdan dışarı atar. Bu elektronun boş kalan yerine dış yörüngeden bir elektron atlar. Bunun da yerine daha dışardaki yörüngelerden sıra ile elektronlar atlar. Elektronlar bir yörüngeden diğerine geçerken enerji seviyeleri değiştiği için şua yayarlar. Bu şuaların frekansı, frekans spektrumunda belli bir bölgededir. Meydana gelen bu şualar röntgen ışınıdır. Göze görünen ultraviyole ışınlar, atomun dış yörüngesinde bulunan elektronlar tarafından; röntgen ışınları ise iç yörüngelerde bulunan elektronlar tarafından meydana gelir.
Röntgen ışınlarının özellikleri: Hızla hareket eden elektronlar aniden bir metal hedef tarafından durdurulursa iki tür X ışını meydana gelir: Birincisi, metal malzemenin özelliğine göre bir hat spektrumu şeklinde; ikincisi, bütün dalga uzunluklarını ihtiva eden devamlı spektrum şeklinde. Meydana gelen ikinci tür röntgen şuaları, maddeleri kuvvetli delip geçme özelliği gösterir. Kuvvetli delip geçen X ışınlarına sert ışınlar, delme kuvveti az olanlara da yumuşak ışınlar denir. Sert X ışınlarının dalgaboyu, yumuşak X ışınlarınkinden küçüktür. Kuantum enerji (h.f) olduğu için frekans (f) büyüdükçe kuantum enerji de artacak böylece delme özelliği büyümüş olacaktır. Burada (h) planck sabiti olup, 12.398×10-8dir. Z atom numarasına sahip bir atomun yutacağı X ışını yaklaşık olarak dalga boyunun kübü ve atom numarasının dördüncü kuvvetine kadar değişebilir. Genel bir ifadeyle atom numarası yüksek olan maddeler röntgen şualarını çok emer, geçirmez. Atom numarası büyük olan bir maddenin hasıl ettiği röntgen şualarının maddelerden geçme kabiliyeti fazla olur.
Röntgen ışınları kristal yapıya sahip bir maddeye yönlendirilirse maddenin kristal özelliğine göre çeşitli yönlere düzgün bir şekilde yansır. Bu yansıma kristalde atomların birbirine bağlanma şeklinden ileri gelir. X ışınlarının bu özelliği ilk olarak M.T.F. von Laue tarafından bulunduğu için, X ışınının kristalin özelliğine göre ekranda meydana getirdiği noktalı desen görünüme “Laue spotları” denir. Bu buluş, hem bazı kristallerden X ışını elde etmeyi, hem de bilinmeyen kristallerin atomlarının birbirine bağlanış şekillerini tayin etmeyi mümkün kıldı. Bir kristale çarptırılan X ışını, maddenin kimyasal bileşiklerinden normal ışık gibi etkilenmemektedir. (Bkz. Spektroskopi)
Röntgen ışınları elektromanyetik dalga olduğu için, elektromanyetik dalgaların bazı özelliklerini de taşır. Mesela çarptığı cisimden çok düzgün açılarla yansır. Normal ışık gibi birbirine dik iki dalgaya ayrılarak polarize edilebilir.
Röntgen ışınları bir elemente çarptırılırsa, yansıttığı ışının dalga boyunun elementin atom ağırlığı ile sabit bir ilişkisi vardır. Bu özelliği ilk olarak Jeffreys Mosely, 1914 senesinde Periyodik Tablodaki 17 element üzerinde denemeler yaparak bulmuş ve elementin yansıttığı X ışını frekansının kare kökünü bularak atom ağırlığını, dolayısı ile atom numarasını tespit etmiştir. Bu atom numarasının, atom çekirdeğinin elektrik yükü olduğunu daha sonra Bohr anlamıştır. Böylece Bohr, atom modeli olan çekirdek ve çekirdek içinde artı yüklü protonlar ile yörüngede aynı sayıda eksi yüklü elektronlar tarifi ortaya çıkarak ilim büyük bir hamle yapmış oldu. Bir elementin Periyodik Cetvelde bulunduğu yerin grup numarasının elementin en dış yörüngesindeki elektron sayısı olduğu; elementin Periyodik Cetveldeki numarasının yörünge sayısı olduğu; atom numarasının yörüngelerdeki elektron sayısını gösterdiği anlaşıldı. (Bkz. Element)
Röntgen ışınlarının en büyük özelliklerinden biri de çarptığı atomu uyarmasıdır. Fizikte Compton Hadisesi olarak da bilinen bu özelliği değişik cins atomların her birinin çeşitli frekanslarda titreşim yaptığını ortaya koymuştur. Elektron, iç yörüngedeki elektrona çarparak onu atomdan dışarı atınca, dıştaki yörüngelerde iç yörüngelere elektronlar kayar ve elektron enerji kazanmış olur. Bu olaya, atomun uyarılması, denir. Elektronlar, tekrar eski yörüngelerine kayarken, atomun cinsine göre belli frekansta kuantum enerjisi kadar ışık saçarlar. Bu ışık kısa sürerse buna floresant, uzun sürerse fosforesant ışıma denir. (Bkz. Kuantum Fiziği)
Röntgen ışınlarının kullanıldığı yerler: Röntgen ışınlarının en çok kullanıldığı yer, tıp dalında vücudun iç kısımlarının filmle tespit edilmesidir. Böylece tıpta teşhis ve tedavi kolaylıkları sağlanmış olur (Bkz. Radyoloji). Röntgenle film tespitinin veremle mücadele etmekteki hizmeti küçümsenmeyecek kadar büyük olmuştur. X ışınlarının klasik maksatlarla kullanılması yanında, daha birçok tatbik sahası vardır.
Röntgen ışınları, çarptırıldığı elementlerin kimyasal bileşiklerini kristal yapılarını açığa çıkartmak suretiyle tespit etmeye yarar. Bu işlem spektrometreler (spektroskoplar) ile yapılır. Her element, X ışınını, kristal yapısının özelliği sebebiyle değişik açılarda yansıtır. Spektrometrelerin geliştirilmesiyle X ışınlı difraktometreler yapılmıştır. Prensip olarak, madde üzerine yine X ışınının açı ve birbirinden ayrılması tespit edilerek kağıda kaydedilir. İnceleme yapılacak bileşik, toz haline sokularak bir levha üzerine konulur. Metalurji, seramik, kimya, mineraloji, biyoloji, elektronik sahalarında çeşitli maddelerin süratli ve hassas spektrum analizleri yapılır. Kalite kontroluna yardımcı olur. Cihaza sür’at kazandıran, maddelere ait spektrum kıymetlerini muhafaza eden kompüterdir.
X ışınları arkeolojide de kullanılmaktadır. Arkeologlar mumyaya zarar vermeksizin X ışınlarıyla iskelet sistemlerini inceleyebilmekte ve eski çağlardaki iskelet hastalıkları hakkında bilgi edinebilmektedirler.
Röntgen şuaları ile çalışan mikroskoplar da yapılmıştır. Mikroskobun büyütme oranı optik mikroskoplara nazaran fazladır. Ancak X ışınını odaklama zorlukları vardır. Elektron mikroskobunun geliştirilmesiyle röntgen mikroskoplarındaki maddenin içine girme özelliği başka sahalara kaymıştır. Bunlardan biri mikroradyografidir. Mikroradyografiyle incelenecek maddelerin üç boyutlu resimleri çekilebilir. Böylece bitki, hayvan, herhangi bir imalat, insan vücudunun muhtelif kısımları mikroradyografiyle teferruatlı olarak incelenmiş olur.
Emisyon spektrometreleriyle bileşiklerin kimyasal analizleri de yapılabilir. Bu tatbikat, metalurji sahasında cevherlerde bulunan madenlerin cinslerini ve döküm sanayiinde maddenin kompozisyonunu anlamada kullanılır. Emisyon spektrometreler, yerini daha basit olan floresans spektrometrelerine bırakmıştır. Floresans spektrometresi, en çok yüksek hararetteki çelikte soğumayı beklemeden krom, nikel ve diğer elementleri tayin etmede; benzinde, kurşun ve bromür tayininde; kanda hemoglobin sayımında kullanılır.
Askeri maksatla, balistik füzelerin elektronik kumanda ve patlayıcı maddesini tahrip etmede de X ışınlarından istifade edilir. ABD’nin 1967 senesinde Nevada’da Spartan füzelerinde yaptıkları yeraltı deneyinde, balistik füzenin X ışın ısısı ile elektronik devreleri tahrip edilmiş ve nükleer patlayıcısı zararsız bir şekilde imha edilmiştir. 1983 senesinde “Yıldızlar Savaşı” olarak isim yapan ABD’ye ait uzay savunma sistemi bu projenin genişletilmiş olarak uydulardan kontrolünü sağlayacak mükemmel şeklidir. Işın olarak, frekansı daha yüksek ve yoğunlaştırılmış laser de kullanılır.
Röntgen ışınlarının tehlikeleri: Röntgen ışınlarının fazlası ve uzun tatbiki, vücut hücrelerinde tahribat yapar. 1967 senesinde bir TV tüp firması ürettiği 100.000 tüpün X ışını yaydığını teşhis etmiştir. Yapılan incelemede bu hatanın yüksek voltaj regülatörünün maskelenmemesinden ileri geldiği anlaşılmıştır. Uygun olmayan maskelemeler de (Shielding) az da olsa X ışını üretmektedir. Uzun müddet bu şekilde TV seyredenlerde göz hasarları, biyolojik bir takım arazlar ortaya çıkabilir. Özellikle yere yakın oturan veya çocuklar gibi yatarak TV seyredenler daha fazla radyasyona maruz kalır.
Tehlikeleri düşünülerek teşhis veya tedavi gayesiyle devamlı X ışınlarına maruz kalan şahıslarda radyo termit denen deri iltihapları ve durum daha da ilerlerse çeşitli kanserler ortaya çıkabilmektedir. Kısırlık, kansızlık, kan kanseri görülebilmektedir. Hamileler, belirli bir dozun üstünde X ışınına maruz kalınca, cenin üzerinde çeşitli anormalliklerden, ölüme kadar değişik hadiseler meydana gelebilmektedir. Bu yüzden röntgen çekilmesi gereken hamileler, doktorlarını ikaz etmeli ve gerekli tedbirler alınmalıdır.
Röntgen cihazları ile çalışan kişilerin çok iyi korunma tedbirleri alması gerekir. Radyologların üzerinde küçük bir röntgen filmi bulunmakta ve belirli sürelerle bu filmdeki alınan ışın miktarı okunmaktadır. Müsaade edilen dozun üzerinde ışına maruz kalanlar belirli bir süre, mecburi tatile çıkarılmaktadırlar. Röntgen işiyle uğraşanların özel kurşun önlükleri vardır. Gerekiyorsa kurşun eldiven de kullanırlar. Ayrıca film çekerken, özel korunmalı bölmelerden de istifade edilmektedir.
Yurdumuzda, radyologlar senede iki ay tatil yapmaktadırlar. Günlük mesai saatleri de kısaltılmıştır. Ayrıca erken emekli olabilme hakkına da sahiptirler.