الأشعة السينية X ray
تتزايد الثروة الإنسانية المستمدة من العلم بتسارع
كبير، وذلك مع تقدم عمر البشرية على سطح الأرض. وقد بدأت سنوات الازدهار بتراكم
الثروة العلمية في العقد الفريد ۱۸۹۵۱۹۰۵م، حيث
اكتشفت ظواهر، وأسست نظريات لم تكن معروفة من قبل، أسهمت كثيرا في تغيير مفاهيمنا
حول المادة والطاقة والكون الذي نعيش فيه. وأولى هذه الاكتشافات التي أعلنت صراحة
عن ميزات استخدامها في المجال الطبي، وكانت البداية لسلسلة من الخدمات العظيمة
المتزايدة باستمرار في ميادين شتى، وتؤثر معظمها مباشرة في حياة الإنسان: إنهاالأشعة
السينية.
الأشعة السينية
تعد هذه الأشعة جزءا من الأشعة الكهرومغناطيسية أكتشفت
في عام ۱۸۹۵ م
بواسطة الفيزيائي الألماني فيلهيلم كونراد رونتجن (۲۷ مارس ۱۸۹۵-۱۰ فبراير ۱۹۲۳م). وتنطلق الأشعة السينية في الفراغ بسرعة
تقترب كثيرا من ثلاثمائة ألف كيلومتر في الثانية بصرف النظر عن طاقتها (۱۰X۲٫۹۹۷۹۲۶۵۸متر / ثانية). وتقدر طاقة الأشعة السينية
بوحدات تسمى «إلكترون فولت [۱] ويتراوح طول موجة الأشعة السينية الأكثر
استخداما ما بين 10 إلى 2,001 نانومتر ، ومن ثم فهي تمتلك ترددات في المدى
المتراوح ما بين ۱۰X3' إلى ۱۰X3
هيرتز. وعلى هذا الأساس، فإن طاقة الأشعة السينية تتراوح ما بين ۱۲۰ إلكترون فولت إلى 1٫۲ مليون إلكترون فولت [۲]
وعلى الرغم من أن الأشعة السينية والضوء العادي ينطلقان
بالسرعة نفسها في الفراغ، ويؤثران في الألواح الفوتوغرافية (أفلام التصوير)، إلا
أن الأشعة السينية غير مرئية، وتتميز
١ - الفولت هو الوحدة الأساسية؛ لقياس فرق الجهد
الكهربي. ويعبر الإلكترون فولت عن مقدار الطاقة المكتسبة بواسطة الإلكترون عند
انتقاله بين نقطتين
فرق الجهد الكهربي بينهما يساوي فولا واحدا. ۲ - النانومتر وحدة
لقياس الطول تساوي ۱۰ متر،
أي: جزءا من ألف مليون جزء من المتر.
بقدرة عالية على المرور عبر المواد المختلفة المعتمة
للضوء، مثل: جسم الإنسان، والخشب، وشرائح رفيعة نسبيا من المعادن: کالألومنيوم،
والرصاص [1]
وكل الموجات التي تشكل طيف الأشعة الكهرومغناطيسية ذات
تردد أقل من الأشعة السينية ما عدا أشعة جاما. ونحصل على الأشعة السينية المستخدمة
في حياتنا اليومية من أجهزة مخصصة لإنتاجها، في حين نحصل على أشعة جاما من المصادر
المشعة. ومعظم أشعة جاما المنطلقة من المصادر المشعة المختلفة ذات طاقة أعلى من
الأشعة السينية، لذلك فإنها تمتلك قدرة أكبر مما تملكه الأشعة السينية؛ للمرور عبر
المواد ذات الكثافة العالية، حيث تعتمد قدرة اختراقهما المواد المختلفة على
طاقتيهما وطبيعة المادة التي يمران من خلالها [۳، 4].
والأشعة السينية شأنها شأن أشعة جاما؛ إذ لا يمكن
استشعارهما بواسطة حواس الإنسان لا يمكن رؤيتهما، أو لمسهما، أو شهما، أو تذوقهما،
أو سماعهما ) ، كما لا يمكن تغيير مسارهما المستقيم في الفراغ بواسطة المجالات
الكهربية، أو المغناطيسية المعتادة، بيد أن كلتيهما من الممكن أن تحيدا عن مسارهما
عند السطح الفاصل بين مادتين مختلفتين، أو عند التصادم مع جسيمات أولية، مثل:
الإلكترونات. وتمثل الأشعة السينية وأشعة جاما والشريحة العليا في طاقة الأشعة فوق
البنفسجية فصيلة الجزء المؤين من طيف الموجات الكهرومغناطيسية ( القادر على طرد
إلكترونات من ذرات المادة). في حين أن الجزء المتبقي من الطيف الكهرومغناطيسي،
مثل: الضوء المرئي، والأشعة تحت الحمراء، وموجات الإذاعة والتيلفزيون والاتصالات
والملاحة، يمثل فصيلة الأشعة غير المؤينة.
وعلى الرغم من التشابه بين الأشعة السينية وأشعة جاما
في خصائص كثيرة، وتطابقهما في مدي محدود من التردد والطاقة، فإن الاختلاف الجوهري
( الجذري) بينهما يتمثل بالمنشأ، حيث أن الأشعة السينية تنشأ خارج نواة الذرة؛
ولذلك تسمى أشعة ذرية. وأما أشعة جاما فتنشأ داخل نواة الذرة؛ ولذلك تسمى أشعة
نووية، أو أشعة ذرية باعتبار أن النواة جزء من الذرة.
مصادر الأشعة السينية
تنحصر مصادر الأشعة السينية منذ اكتشافها إلى يومنا
هذا، في مجموعتين: مصادر طبيعية، ومصادر صناعية، فأما المصادر الطبيعية فتتمثل في
النجوم الملتهبة الموجودة في أنحاء متفرقة من الكون، مثل: النجوم الموجودة في برج
العقرب (1-Scorpius X)، الواقع باتجاه مرکز درب التبانة
في نصف الكرة الجنوبي، التي تم اكتشافها عام ۱۹۹۲م [۰]. وفي حين تتمثل المصادر الصناعية للأشعة
السينية في أجهزة خاصة صنعها الإنسان؛ لتتوافق مع الأغراض الحياتية المختلفة. وحري
بالذكر أنه مهما اختلف تصميم الأجهزة فإن مقومات الحصول على الأشعة السينية ثلاثة:
مصدر للإلكترونات، ووسيلة لزيادة طاقة حركة تلك الإلكترونات، بالإضافة إلى جسم
مادي صلب تصطدم به الإلكترونات بعد تعجيلها، ويسمى
الهدف». وهذه المكونات الثلاث توجد في أبسط صورها داخل
أنابيب مفرغة من الهواء إلى أقصى حد ممكن، ولذلك فإن هذه الأنابيب تمثل الجزء الرئيس
في أجهزة إنتاج الأشعة السينية العادية. وتختلف الأنابيب التي تنتج الأشعة في
الشكل، وربما في التفاصيل الداخلية طبقا لنوع التطبيق، ولكنها تتفق على أساس العمل
[6]
المصادر
1.F. M. Khan, The Physics of Radiation
Therapy, Chapter 3: Production of X-rays, 4th edition, Lippincott Williams
& Wilkins (2010).
2. R. K. Hobbie, B. J. Roth, Intermediate
Physics for Medicine and Biology, 4th edition - Springer (2007).
3. R. A. Serway and J. W. Jewett, Physics
for Scientists and Engineers with Modern Physics, (2010) by Raymond A. Serway.
4. W. R. Hendee and E. R. Ritenour,
Medical Imaging Physics, A John Wiley & Sons, Inc., Publication, 4th
edition, (2002).
5. J. E. Turner, Atoms, radiation and
Radiation Protection, 3rd edition, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA,
Weinheim, (2007).
6. J. T. Bushberg, J. A. Seibert, E. M.
Leidholdt and J. M. Boone, TheEssential Physics for Medical Imaging, Chapter 5:
X-ray, Lippincott Williams & Wilkins Division, (2002).
تعليقات
إرسال تعليق