الأشعة السينية فيزياء |

أكتشف العالم الفيزياء رونتجن باستخدام أنابيب التفريغ الكهربي أشعة كهرومغناطيسية غير مرئية عالية الطاقة سميت أشعة X-ray أو الأشعة السينية. يتم تعريف ماهية هذه الأشعة و خصائصها و أضرارها.

تعريف الأشعة السينية

تعد جزء من الطيف الكهرومغناطيسي فتنحصر بين الأشعة الفوق بنفسجية وأشعة جاما. فهي أكبر في الطاقة من الأشعة الفوق بنفسجية وأصغر في الطاقة من أشعة جاما ويتراوح طولها الموجي بين 10 نانومتر إلى 0.1 بيكومتر. و إذا تم النظر إليها وجهة النظر الميكروسكوبية فهي فوتونات طاقة عالية وتحمل كمية تحرك كانت كيفيه لتشتيت الإلكترونات كما في تأثير كومبتون.

اسم اخر يطلق على الاشعة السينية

عندما تم اكتشافها كانت اشعة مجهولة. لذلك أطلق عليها الأشعة المجهولة. والمجهول باللغة الانجليزية يرمز له رياضيا بالرمز أكس X لذلك سميت اشعة اكس (X Rays). ويعد درس الأشعة السينية من أهم دروس الفصل السادس منهج فيزياء 3ث..

مكتشف الأشعة السينية

مكتشف الأشعة السينية هو العالم رونتجن الألماني الحاصل على أول جائزة نوبل في الفيزياء 1901 لاكتشافه أشعة إكس.

خصائص الأشعة السينية

ذات قدرة كبيرة على اختراق الأوساط. و ذلك لأنها لها طول موجي صغير و من ثم يمكنها الاختراق والتوغل داخل المسافات البينية. وبالتالي تصوير العظام التعرف على على أماكن الكسور والشروخ. ليس هذا فقط ولكن هذا ما هو شائع عن استخدامها في الأوساط الطبية.
قدر كبير على تأيين الغازات. حيث أن الطاقة اللازمة للتأيين الغازات تتراوح ما بين 13.6 إلكترون فولت في ذرة الهيدروجين الى مئات الإلكترون فولت و هي طاقة أقل من طاقتها التي تكون أكبر من ذلك في حدود الكيلو ألكترون فولت.
يحدث لها حيود عند مرورها خلال البلورات. ظاهرة الحيود وهي ظاهرة تتميز بها الإشعاع الكهرومغناطيسي فهي يمكنها الحيود في البلورات وايضا التداخل. و بالتالي من خلال دراسة هدب التداخل لهذه الأشعة يمكن الحصول على معلومات عن المسافات البينية بين الذرات في البلورة أي ” التركيب البلوري”.
تؤثر على الألواح الفوتوغرافية الحساسة. الألواح الفوتوغرافية الحساسة وهي ألواح حساسة للضوء أي أن طاقة الضوء يمكنها التأثير في هذه الألواح. وبما أن طاقة فوتون أشعة إكس اكبر من طاقة و فوتونات الضوء و بالتالي سوف يكون لها أيضا تأثير على الألواح الفوتوغرافية الحساسة.

أنبوبة كولدج

الحصول على الأشعة السينية باستخدام أنبوبة كولدج

التركيب

انبوبة زجاجية مفرغ من الهواء تحتوي علي
فتيلة تعمل كمصدر الإلكترونات
مصدر تسخين الفتيلة
هدف من التنجستين
ريش تبريد مثبتة على ساق نحاسية تتصل بالهدف
متصلة بفرق جهد مستمر عالي يقوم بتعجيل الإلكترونات

تحليل حزمة من الاشعة السينية يتكون من مركبين :

الطيف المستمر في الأشعة السينية

الطيف الخطي في الأشعة السينية

نوع الطيف	الطيف المستمر	الطيف الخطي
كيفية تولد كل منهما	عند مرور الإلكترونات المعجلة قرب ذرات مادة الهدف تتناقص سرعتها أي تفقد طاقتها. و طبقا لنظرية ماكسويل هرتز يظهر الفقد فى طاقة الإلكترونات على شكل إشعاعات كهرومغناطيسية يحتوي على جميع الاطوال الموجية الممكنة لان الالكترونات تفقد طاقتها على بطريقة متفاوتة.	عند تصادم أحد الألكترونات المعجلة أحد الإلكترونات القريبة من نواة مادة الهدف يكتسب الإلكترون في مستوى الطاقة طاقة تجعله في غادر الذرة. تصبح الذرة غير مستقرة ومن ثم يحل محله إلكترون آخر من مستويات الطاقة الخارجية (الأعلى) يظهر الفرق بين طاقتي المستويين على شكل إشعاع طول موجي محدد
العوامل التي يتوقف عليها	فرق الجهد بين الفتيلة والهدف. لا يتغير في تغيير مادة الهدف.	لا يتوقف على فرق الجهد بين الفتيلة والهدف إلا أن الأشعة المميزة قتلة تظهر عند فرق الجهد المنخفضة يتغير وتغير مادة الهدف حيث يقل الطول الموجي بزيادة العدد الذري لعنصر مادة الهدف
	الاشعاع الناعم او الطيف المتصل او اشعه الكابح ( الفرامل)	الطيف الحاد أو الطيف المميز

قوانين أنبوبة كولدج

الإلكترونات المعجلة تفقد طاقتها الحركية K.E بطريقة متفاوتة. لتتحول إلى فوتون أشعة أكس. بمعنى أن الإلكترون قد يفقد أي جزء من طاقته. فلو فقد كامل طاقته الحركية فسيكون للفوتون أكبر طاقة و هذا يعني أكبر تردد و أقصر طول موجي على حسب العلاقة

$e.V = \frac{1}{2}mv^2 = h\nu_{max} = hc/\lambda_{min}$

فإذ لم يفقد الإلكترون كامل طاقته فإن التردد الصادر يكون أقل و الطول الموجي يكون أكبر ولذلك تطلق أنبوبة كولدج طيفا مستمراً مداه من ( $\lambda_{min}$ إلى المالانهاية من الأطوال الموجية) و لكن بالطبع يتم التركيز على نطاق طيف الأشعة السينية حيث أن الغرض من الأنبوبة هو إنتاج الأشعة السينية.