X-ray

Başlığın diğer anlamları için Röntgen sayfasına bakınız.

1896'da Wilhelm Röntgen tarafından oluşturulan, eşi Anna Bertha'nın elinin X ışını görüntüsü.

X-ışınları ya da Röntgen ışınları, 0.125 ile 125 keV enerji aralığında veya buna karşılık, dalgaboyu 10 ile 0,01 nm aralığında olan elektromanyetik dalgalar veya foton demetidır. 30 ile 30.000 PHz (10¹⁵ hertz) aralığındaki titreşim sayısı aralığına eşdeğerdir. X ışınları özellikle tıpta tanısal amaçlarla kullanılmaktadırlar. İyonlaştırıcı radyasyon sınıfına dahil olduklarından zararlı olabilirler. X-ışınları 1895'te Wilhelm Conrad Röntgen tarafından Crookes tüpü (Hittorf veya Lenard tüpleri ile de) ile yaptığı deneyler sonucunda keşfedilmiştir.^[1][2] Klasik fizik sınırları içinde, X-ışınları aynı görünür ışık gibi bir elektromanyetik dalga olup, görünür ışıktan farkı düşük dalga boyu, dolayısıyla yüksek frekansları ve enerjileridir. Morötesi'nin ötesidir. X Işınlarının ötesi ise Gama ışınları'dır.

Röntgen ışınları ışığa benzeyen fakat gözle görülmeyen, oldukça delici özellikli bir salınımdır. Röntgen ışınlarına X ışını da denir. X ışını tabirini (Almanca: X Strahlung, günümüzde Röntgenstrahlung) ilk olarak bu ışınları keşfeden fakat özelliklerini tam bulamayan Wilhelm Conrad Röntgen, “bilinmeyen” anlamında kullanmıştır. Röntgen ışınlarının elektromanyetik radyasyon spektrumunun bir kısmı olduğu, bugün artık bilinmektedir. Bu ışınların dalga boyu 10⁻⁹ ile 10⁻¹¹ cm arasındadır. Dalga boyu gözle görülen ışığınkinden kısadır.

X ışınları elektromanyetik dalga kimliğinde oldukları ve kutuplanma özelliği taşıdığı ilk olarak Charles Glover Barkla(1906) tarafından kanıtlanmıştır. X-ışınları demeti; karbon, alüminyum, ve kükürt bloklarından oluşan bir saçıcı ortama gönderilmektedir. Saçıcı ortamın elektronları, üzerine gelen x ışınlarının elektrik alan vektörünün etkisiyle titreşerek aynı frekansta elektromanyetik dalgalar yayınlar. X ışınları xy düzleminde paralel elektrik alan vektörü bulundurur. 0x doğrultusunda saçılmaya başlayan x ışınları yalnızca 0y doğrultusunda titreşen elektrik alan vektörüne sahiptir ve böylelikle kutuplanmıştır.^[3]

Özellikleri

X-ışını fotonları atomları iyonize edebilecek ve molekuler bağları kırabilecek enerjiye sahiptir. Bu da X-ışınlarını, canlı dokuya zararlı olan iyonlaştırıcı radyasyon sınıfına sokar. Kısa sürelerde maruz kalınan yüksek dozda X-ışını, radyasyon hastalığına sebep olurken, düşük dozlarda uzun süreler maruz kalinan X-ışınları kanser riskini arttırır. Fakat tıbbi X-ışını görüntülemesinde, faydalar potansiyel zararlara üstün gelir. Ayrıca kullanılan dozlar dikkatlice kontrol edilir.

X-ışınlarını genel olarak yumuşak, gevrek ve sert X-ışınları olarak üç sınıfa ayırmak mümkündür. Yumuşak X-ışınları yaklaşık 100 ile 2000 eV arasında enerjilere sahipken,^[4] gevrek X-ışınları 2-8 keV ve sert X-ışınları 8 keV ve yukarısında enerjilere sahiptir (gevrek (ing. tender) X-ışınları terimi bazı kaynaklarda kullanılırken^[5] bazı kaynaklarda kullanılmaz. Ayrıca bu enerji aralıkları hakkında üzerinde anlaşılmış kesin bir geçiş bulunmamaktadır). Sert X-ışınları oldukca kalın malzemelerin icinden rahatlıkla geçebilirler. Bu sebeple tıbbi ve güvenlik uygulamalarında sıklıkla kullanılırlar.

X-ışınlarının Madde ile Etkileşimi

Farklı enerjilerdeki X-ışınlarının madde ile etkileşimi farklı şekillerde gerçekleşir. Bunun nedeni de maddelerin kompleks kırılma indislerinin, frekansa (foton enerjisine) ve atomların iyonizasyon enerjilerine baglı olmasıdır. Kompleks kırılma indisi X-ışınları için şu şekilde tanımlıdır:^[5]

${\displaystyle n=1-\delta -i\beta }$,

Burada δ kirilm indisinin reel kısmındaki düşüşü, β ise madde içinden geçerken gerçekleşen şiddet kaybını tanımlar.

Kullanim Alanları

Tıp sanayi, medikal görüntülemede kullanılır. Röntgen ışını olarak da bilinir ve radyolojik görüntülemede tanıya yardımcı olarak kullanılır.

Kaynakça

1. Röntgen, W., Sitzungsberichte der Würzburger Physik-medic, (1895).
2. Röntgen, W., “On a new kind of rays,” Nature, 53(1369), 274-276 (1896).
3. MODERN FİZİĞE GİRİŞ Prof. Erol Gündüz ISBN 975_483_162_9 Ege Üniversitesi Basımevi Bornova İzmir
4. Hecht, E., [Optics 4th Edition] Addison Wesley, (2002).
5. Attwood, D. T., [Soft x-rays and extreme ultraviolet radiation: principles and applications] Cambridge Univ Press, New York(2000).