[h=2]آزمایشگاه فیزیک مدرن-اشعه ایکس
پرتو ایکس یا اشعه ایکس (اشعه رونتگن) نوعی از امواج الکترومغناطیس با طول موج حدود ۱۰ تا ۱۰-۲ آنگستروم است که در بلورشناسی و عکسبرداری از اعضای داخلی بدن و عکسبرداری از درون اشیای جامد و به عنوان یکی از روش‌های تست غیرمخرب در تشخیص نقص‌های موجود در اشیای ساخته شده (مثلاً در لوله‌هاو...) کاربرد دارد.
تاریخچه
پرتو ایکس در سال ۱۸۹۵ توسط ویلهلم کنراد رونتگن (رنتگن)، فیزیکدان آلمانی کشف شد و به دلیل ناشناخته بودن ماهیت آن، پرتو ایکس نامیده شد. یعنی با قرار دادن آن در میدان های مغناطیس و الکتریکی به یچ وجه منحرف نشد . این اشعه قدرت نفوذ بسیاری دارد و تقریبا از هر چیزی به جز استخوان و فلز می گذرد . اولین عکس پرتو ایکس از دست همسر رونتگن گرفته شد که انگشتر او به خوبی در عکس مشخص است . این گمان که پرتوهای ایکس، امواج الکترومغناطیس با طول موج بسیار کوتاهند، به کمک یک آزمایش پراش دوگانه که در سال ۱۹۰۶ توسط سی.گ.بارکلا انجام گرفت، تائید شد.
اثبات قطعی ماهیت موجی پرتو ایکس در سال ۱۹۱۲ به وسیلهٔ فون لاوه ارائه شد.
انواع پرتو ایکس
پرتو ایکس تکفام (تک رنگ): پرتو ایکسی که فقط دارای یک طول موج خاص است را پرتو ایکس تکفام می‌نامند.
پرتو ایکس سفید (پیوسته): پرتو ایکسی که تکفام نبوده و دارای طول موج‌هایی در بازهٔ
.λ1 تا λ2 است
در هنگام برخورد الکترونهای با سرعت بالا به فلزات، الکترونهای لایه‌های پایین‌تر به لایه‌های بالاتر منتقل شده (اتم‌ها برانگیخته میشوند) و در هنگام برگشت الکترونها به حالت پایه انرژی مازاد را به صورت پرتو ایکس گسیل می‌کنند. بنابراین هر لامپ تولید پرتو ایکس باید شامل:
منبع الکترون
میدان شتاب‌دهنده به الکترونها
هدف فلزی
باشد. به علاوه از آنجایی که قسمت عمدهٔ انرژی جنبشی الکترونها هنگام برخورد به فلز هدف، به حرارت تبدیل می‌شود، معمولاً فلز هدف را با آب خنک می‌کنند تا ذوب نشود.
لامپ‌های گازی
این لامپ‌ها همانند لامپ پرتو ایکس اولیه‌ای هستند که رونتگن ساخته بود و امروزه چندان کاربردی ندارند. در این لامپ‌ها الکترون از یونش مقدار اندکی گاز موجود در لامپ تقریباً تخلیه شده به وجود می‌آید.
آشکار سازی اشعه ایکس و اشعه گاما بوسیله آشکارساز‌های گایگر و مولر
اشعه ایکس به دلیل داشتن انرژی کم در مقایسه با اشعه گاما ، دارای سطح مقطع جذب زیاد در پدیده فوتوالکتریک می‌‌باشد بنابراین لازم است که کنتور دارای دریچه نازک باشد. آشکارساز‌های با دریچه نازک که برای بتا بکار می‌‌روند میتوانند در مورد اشعه ایکس نیز مورد استفاده قرار گیرند گاهی اوقات دریچه‌ها از برلیوم ساخته میشوند. از آنجا که برلیم ماده‌ای با عدد اتمی کوچک است، سطح مقطع جذب پدیده فتوالکتریک در آن نسبتا کوچک می‌‌باشد.
بنابراین قسمت قابل توجهی از اشعه ایکس وارد آشکار ساز‌هایی که دریچه آنها از برلیم است میشوند. در مورد اشعه ایکس تا انرژی 20kev کارایی یا راندمان آشکارسازی خیلی خوب را میتوان به دست آورد. آشکارساز‌های گازی را میتوان برای آشکار سازی اشعه گاما نیز بکار برد. به هرحال کار این چنین آشکارساز‌هایی به دلایل زیر کمتر از اشعه ایکس می‌‌باشد. هر چه انرژی اشعه گاما افزایش یابد، سطح مقطع جذب پدیده‌های فتوالکتریک و کامپتون کاهش می‌‌یابد و قسمتی از اشعه گاما که الکترون ثانویه در گاز داخل آشکار ساز بوجود می‌‌آورد بطور سریع کاهش پیدا می‌‌کند. بنابراین نتیجه کار تابع الکترونهای ایجاد شده در دیواره آشکار ساز خواهد بود که گاز داخل را یونیزه نماید.
ادامه دارد...
تاریخچه
پرتو ایکس در سال ۱۸۹۵ توسط ویلهلم کنراد رونتگن (رنتگن)، فیزیکدان آلمانی کشف شد و به دلیل ناشناخته بودن ماهیت آن، پرتو ایکس نامیده شد. یعنی با قرار دادن آن در میدان های مغناطیس و الکتریکی به یچ وجه منحرف نشد . این اشعه قدرت نفوذ بسیاری دارد و تقریبا از هر چیزی به جز استخوان و فلز می گذرد . اولین عکس پرتو ایکس از دست همسر رونتگن گرفته شد که انگشتر او به خوبی در عکس مشخص است . این گمان که پرتوهای ایکس، امواج الکترومغناطیس با طول موج بسیار کوتاهند، به کمک یک آزمایش پراش دوگانه که در سال ۱۹۰۶ توسط سی.گ.بارکلا انجام گرفت، تائید شد.
اثبات قطعی ماهیت موجی پرتو ایکس در سال ۱۹۱۲ به وسیلهٔ فون لاوه ارائه شد.
انواع پرتو ایکس
پرتو ایکس تکفام (تک رنگ): پرتو ایکسی که فقط دارای یک طول موج خاص است را پرتو ایکس تکفام می‌نامند.
پرتو ایکس سفید (پیوسته): پرتو ایکسی که تکفام نبوده و دارای طول موج‌هایی در بازهٔ
.λ1 تا λ2 است
در هنگام برخورد الکترونهای با سرعت بالا به فلزات، الکترونهای لایه‌های پایین‌تر به لایه‌های بالاتر منتقل شده (اتم‌ها برانگیخته میشوند) و در هنگام برگشت الکترونها به حالت پایه انرژی مازاد را به صورت پرتو ایکس گسیل می‌کنند. بنابراین هر لامپ تولید پرتو ایکس باید شامل:
منبع الکترون
میدان شتاب‌دهنده به الکترونها
هدف فلزی
باشد. به علاوه از آنجایی که قسمت عمدهٔ انرژی جنبشی الکترونها هنگام برخورد به فلز هدف، به حرارت تبدیل می‌شود، معمولاً فلز هدف را با آب خنک می‌کنند تا ذوب نشود.
لامپ‌های گازی
این لامپ‌ها همانند لامپ پرتو ایکس اولیه‌ای هستند که رونتگن ساخته بود و امروزه چندان کاربردی ندارند. در این لامپ‌ها الکترون از یونش مقدار اندکی گاز موجود در لامپ تقریباً تخلیه شده به وجود می‌آید.
آشکار سازی اشعه ایکس و اشعه گاما بوسیله آشکارساز‌های گایگر و مولر
اشعه ایکس به دلیل داشتن انرژی کم در مقایسه با اشعه گاما ، دارای سطح مقطع جذب زیاد در پدیده فوتوالکتریک می‌‌باشد بنابراین لازم است که کنتور دارای دریچه نازک باشد. آشکارساز‌های با دریچه نازک که برای بتا بکار می‌‌روند میتوانند در مورد اشعه ایکس نیز مورد استفاده قرار گیرند گاهی اوقات دریچه‌ها از برلیوم ساخته میشوند. از آنجا که برلیم ماده‌ای با عدد اتمی کوچک است، سطح مقطع جذب پدیده فتوالکتریک در آن نسبتا کوچک می‌‌باشد.
بنابراین قسمت قابل توجهی از اشعه ایکس وارد آشکار ساز‌هایی که دریچه آنها از برلیم است میشوند. در مورد اشعه ایکس تا انرژی 20kev کارایی یا راندمان آشکارسازی خیلی خوب را میتوان به دست آورد. آشکارساز‌های گازی را میتوان برای آشکار سازی اشعه گاما نیز بکار برد. به هرحال کار این چنین آشکارساز‌هایی به دلایل زیر کمتر از اشعه ایکس می‌‌باشد. هر چه انرژی اشعه گاما افزایش یابد، سطح مقطع جذب پدیده‌های فتوالکتریک و کامپتون کاهش می‌‌یابد و قسمتی از اشعه گاما که الکترون ثانویه در گاز داخل آشکار ساز بوجود می‌‌آورد بطور سریع کاهش پیدا می‌‌کند. بنابراین نتیجه کار تابع الکترونهای ایجاد شده در دیواره آشکار ساز خواهد بود که گاز داخل را یونیزه نماید.
ادامه دارد...