ایکس ری (x ray) یا اشعه ایکس یک تابش الکترومغناطیسی با طول موج حدود 10 نانومتر تا 10 پیکو متر معادل با ۳۰ پِتاهرتز تا ۳۰ اِگزاهرتز و انرژی بالا بین ۱۰۰ الکترون ولت تا ۱۰۰ کیلو الکترون ولت است. ایکس ری طول موج کوتاه‌تر از اشعه ماوراء بنفش (UV) و طولانی‌تر از اشعه گاما دارد. این اشعه به خاطر کاشف آلمانی آن (ویلهلم کنراد رونتگن) به نام پرتو رونتگن (Rontgen radation) نیز شناخته می‌شود.
اشعه ایکس می‌تواند به بسیاری از مواد جامد مانند مواد ساختمانی و بافت زنده نفوذ کند، بنابراین رادیوگرافی اشعه ایکس به طور گسترده در تشخیص پزشکی (به عنوان مثال، بررسی استخوان های شکسته) و علم مواد (به عنوان مثال، شناسایی برخی عناصر شیمیایی و تشخیص نقاط ضعف) استفاده می شود.
ایکس ری پرتوهای یونیزه هستند و قرار گرفتن در معرض شدت بالای تابش x-ray می‌تواند برای سلامتی خطرناک باشد و باعث آسیب DNA، سرطان و در دوزهای بالا موجب سوختگی و بیماری تشعشع شود. از این رو تولید و استفاده از این اشعه به شدت توسط مراکز بهداشت عمومی کنترل می شود.
اشعه ایکس (ایکس ری ) چیست و چگونه زندگی بشر را متحول کرده است؟
اشعه ایکس یکی از شگفت‌انگیزترین دستاوردهای علم فیزیک است که نه‌تنها دریچه‌ای تازه به دنیای درون اجسام گشوده، بلکه کاربردهای گسترده‌ای در پزشکی، صنعت، امنیت و حتی باستان‌شناسی پیدا کرده است. این پرتو قدرتمند که در دسته تابش‌های الکترومغناطیسی قرار دارد، به دلیل نفوذ بالا در مواد و قابلیت تولید تصویر از ساختارهای درونی، به ابزاری کلیدی در دنیای مدرن تبدیل شده است.
اشعه ایکس چه نوع انرژی‌ای دارد؟
ایکس ری نوعی تابش الکترومغناطیسی با طول موج بسیار کوتاه و انرژی بسیار بالا است که برخلاف امواج مکانیکی مانند صوت، می‌تواند در خلأ حرکت کند. از نظر طیف الکترومغناطیسی، xray بین پرتو فرابنفش و پرتو گاما قرار می‌گیرد؛ یعنی از فرابنفش پرانرژی‌تر و از گاما کم‌انرژی‌تر است. این ویژگی باعث می‌شود اشعه ایکس توان نفوذ چشمگیری در بافت‌ها و مواد مختلف داشته باشد.
انواع اشعه X و تفاوت‌های آنها
اشعه ایکس به دو دسته اصلی تقسیم می‌شود:
پرتوهای ایکس نرم (Soft X-rays): طول موج بلندتر، انرژی کمتر، نفوذ محدود و جذب سریع در هوا. بیشتر در تصویربرداری‌های سطحی کاربرد دارد.
پرتوهای ایکس سخت (Hard X-rays): طول موج کوتاه‌تر، انرژی بیشتر و قابلیت نفوذ در مواد ضخیم‌تر. مناسب برای تصویربرداری از بافت‌های عمقی یا اشیاء صنعتی.
همچنین از نظر طول موج، اشعه ایکس به دو نوع تکفام (با طول موج مشخص) و سفید (با طیف پیوسته‌ای از طول موج‌ها) طبقه‌بندی می‌شود.
تاریخچه
همه کاشف اصلی ایکس ری را یک دانشند آلمانی به نام ویلهلم رونتگن می‌شناسند. اما قبل از او هم کسانی بودند که راجع به این پرتوها تحقیقاتی انجام دادند. به طور مثال در سال 1785 ویلیام مورگان انگلیسی در یک آزمایش به طور ناخواسته اشعه ایکس تولید کرد و توصیفات خود را طی یک مقاله منتشر نمود. طی سال‌های 1886 تا 1888 میلادی پروفسور فیزیک دانشگاه استنفورد، فرناندو سانفورد ” نیز به صورت ناخواسته این پرتوها را تولید و شناسایی کرد.
اما در تاریخ 8 نوامبر 1895، استاد فیزیک آلمانی ویلهلم رونتگن در حین آزمایش با لوله‌های لنارد و کروکس به اشعه ایکس برخورد کرد و شروع به مطالعه آنها نمود. او در حال بررسی پرتوهای کاتدی از یک لوله کروکس بود که در مقوای سیاه پیچیده بود. به طوری که نور مرئی لوله با استفاده از صفحه فلورسنت رنگ شده با باریم پلاتینوسیانید تداخل نداشته باشد. او متوجه درخشش سبز کم رنگی از صفحه نمایش شد، در فاصله حدود 1 متری (3.3 فوت). رونتگن متوجه شد که برخی از پرتوهای نامرئی که از لوله می‌آیند، از مقوا عبور می‌کنند تا صفحه نمایش را بدرخشد. او متوجه شد که آنها همچنین می توانند از میان کتاب ها و کاغذهای روی میز او عبور کنند. او گزارش اولیه ای را با عنوان “در مورد نوع جدیدی از پرتو: یک ارتباط مقدماتی” نوشت و در 28 دسامبر 1895، آن را به مجله انجمن فیزیکی و پزشکی وورزبورگ ارسال کرد. رونتگن بعلت ناشناخته بودن این تشعشع از آن با عنوان پرتو “X” نام برد و با همین نام نیز ثبت شد. اگر چه برخی از همکارانش پیشنهاد کردند که این تشعشعات با نام پرتوهای رونتگن ثبت شود.
زمانی که رونتگن تصویری از دست همسرش را روی یک صفحه عکاسی که به دلیل اشعه ایکس تشکیل شده بود، مشاهده کرد، پی به کاربرد پزشکی ایکس ری برد. این عکس اولین تصویر از قسمتی از بدن انسان است که با استفاده از ایکس ری ایجاد شده است.
ایکس ری چگونه تولید می‌شود؟
تولید ایکس ری با برخورد ذرات باردار (مانند الکترون‌ها) به ماده‌ای با عدد اتمی بالا انجام می‌گیرد. دو روش اصلی برای تولید آن عبارت‌اند از:
1️⃣برخورد الکترون با هدف فلزی
در لامپ‌های اشعه ایکس، الکترون‌ها از کاتد به سمت آند (معمولاً تنگستن) شتاب گرفته و برخورد آنها باعث ایجاد اشعه ایکس می‌شود. این فرآیند به دو شکل انجام می‌گیرد:
- گسیل مشخصه: ایجاد طیف ناپیوسته با طول موج‌های خاص
- تابش ترمزی (Bremsstrahlung): ایجاد طیف پیوسته با پراکندگی انرژی بالا
2️⃣ شتاب‌دهنده سنکروترون
در صنایع پیشرفته، اشعه ایکس با حرکت الکترون‌ها در مسیرهای دایره‌ای با سرعت نزدیک به نور، با قدرت بالا و دقت فوق‌العاده تولید می‌شود که در مطالعات ساختاری، پزشکی پیشرفته و تحقیقات فیزیکی استفاده می‌شود.
واکنش اشعه ایکس با مواد مختلف چگونه است؟
زمانی که پرتو X با ماده برخورد می‌کند، سه نوع تعامل رخ می‌دهد که هرکدام بسته به انرژی پرتو، اثر خاصی دارند:
- اثر فوتوالکتریک: فوتون انرژی خود را به الکترون منتقل کرده و موجب یونیزاسیون می‌شود. این اثر در استخوان‌ها با عدد اتمی بالا بسیار برجسته است.
- اثر کامپتون: فوتون به الکترون برخورد کرده ، پراکنده می‌شود و انرژی‌اش کاهش می‌یابد. این واکنش در بافت‌های نرم غالب است.
- پراکندگی رایلی: پراکندگی الاستیک بدون تغییر در طول موج که تأثیر کمی دارد اما در تشخیص دقیق مفید است.
کاربردها
پرتو ایکس کاربردهای زیادی در زندگی امروزی دارد. این اشعه بر روی انواع دستگاه بازرسی در صنایع پزشکی، بازرسی بدنی، بازرسی وسایل و مواد مختلف به کار می‌رود.
از جمله کاربردهای پزشکی ایکس ری می‌توان به موارد زیر اشاره کرد :
- تهیه تصویر از داخل دهان و دندان‌ها در دندانپزشکی
- تصویر برداری از پستان و تشخیص سرطان سینه
- تصویر برداری از اندام داخلی انسان توسط سی‌تی اسکن
- تصویر برداری رادیوگرافی
از ایکس ری علاوه بر پزشکی، در بازرسی نیز استفاده می‌شود که از جمله آنها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد :
- اسکنر ایکس ری بدن یا boddy scanner
- دستگاه ایکس ری برای بازرسی انواع چمدان، کیف، بسته ها و مواد مختلف
- دستگاه ایکس ری خودرویی برای بازرسی انواع خودروها
- دستگاه های ایکس ری صنعتی برای بازرسی مواد غذایی و تولیدات دیگر
آیا استفاده از اشعه ایکس خطرناک است؟
در صورت استفاده مناسب، مزایای ایکس ری به میزان قابل توجهی بیشتر از خطرات آن است. اشعه ایکس (x-ray)می‌تواند شرایط برخی بیماری‌ها و عوامل تهدید کننده مانند انسداد عروق خونی، سرطان استخوان و عفونت را تشخیص دهد. با این حال، اشعه ایکس تشعشعات یونیزان را تولید می‌کند – شکلی از تابش که پتانسیل آسیب رساندن به بافت زنده را دارد. بنابراین افزایش تعداد مواجهه با این تشعشعات می‌تواند خطراتی را به همراه داشته باشد. با این حال، خطر ابتلا به سرطان در اثر قرار گرفتن در معرض اشعه به طور کلی اندک است.
اگر ناحیه ای از بدن که تصویربرداری می‌شود شکم یا لگن نباشد، عکسبرداری با ایکس ری در یک زن باردار هیچ خطر شناخته شده ای برای کودک ندارد. به طور کلی، در صورت نیاز به تصویربرداری از شکم و لگن، پزشکان ترجیح می‌دهند از معایناتی استفاده کنند که از اشعه استفاده نمی‌کنند، مانند تصویربرداری رزونانس مغناطیسی (MRI) یا سونوگرافی. با این حال، اگر هیچ‌کدام از این دو نتوانند پاسخ‌های مورد نیاز را ارائه دهند، یا شرایط اضطراری یا محدودیت زمانی دیگری وجود داشته باشد، اشعه ایکس ممکن است یک گزینه تصویربرداری جایگزین قابل قبول باشد.
از آنجایی که کودکان نسبت به پرتوهای یونیزان حساس‌تر هستند و امید به زندگی طولانی‌تری دارند، در مقایسه با بزرگسالان خطر نسبی بالاتری برای ابتلا به سرطان ناشی از این پرتوها دارند.
شعه ایکس جزو تابش‌های یونیزان است و در صورت استفاده نادرست، می‌تواند آسیب‌های جدی ایجاد کند:
- افزایش ریسک سرطان، به‌ویژه در کودکان و جنین‌ها
- آسیب به اعضایی مانند چشم و مغز استخوان
- احتمال واکنش به مواد حاجب
- آسیب‌های ژنتیکی که به نسل‌های بعدی منتقل می‌شود
- کاهش گلبول‌های سفید و قرمز در صورت پرتوگیری مداوم
راهکارهای محافظتی
- استفاده از روپوش و شیلد سربی.
- رعایت فاصله و زمان‌بندی مناسب.
- اجتناب از عبور انسان یا حیوان از داخل تونل دستگاه.
- بررسی دوره‌ای تجهیزات حفاظتی.
واحدهای اندازه‌گیری اشعه X چیست؟
انرژی: الکترون‌ولت (eV)
طول موج: نانومتر (nm)
فرکانس: هرتز (Hz)
اشعه ایکس (xray) امروز فقط یک ابزار تصویربرداری نیست؛ بلکه به یکی از ارکان پیشرفت علمی و صنعتی بشر بدل شده است. شناخت اصول تولید، کاربردها، خطرات و روش‌های ایمن‌سازی، مسیر استفاده هوشمندانه از این فناوری را هموار می‌کند. با بهره‌گیری درست از اشعه ایکس، می‌توان جهان را شفاف‌تر، ایمن‌تر و سالم‌تر ساخت.
دیدگاهتان را بنویسید