أمواج الضوء المرئي أقصر من أمواج الأشعة السينية.، الأشعة السينية أو أشعة إكس هي أشعة كهرومغناطيسية ذات طول موجي يتراوح بين 10 بيكومتر حتى 10 نانومتر، والتي تعادل الترددات ما بين 30 بيتاهرتز حتى 30 إكساهرتز (30×1015 Hz حتى 30×1018 Hz)، وأما الطاقة فتتراوح ما بين 124 إلكترونفولت حتى 124 كيلوإلكترونفولت. تستخدم الأشعة السينية بشكلٍ واسعٍ في التصوير الشعاعي وفي العديد من المجالات التقنية والعلمية. اكتشفها العالم الألماني وليام رونتجن عام 1895 في جامعة فورتسبورغ، ونال عنها جائزة نوبل في الفيزياء في عام 1901.
اكتشاف الأشعة السينية
قام وليام رونتجن، مكتشف الأشعة السينية، بتسليط شعاع إلكتروني داخل أنبوب زجاجي مطبق بين طرفيه توتر كهربائي مرتفع. كان هذا الأنبوب مفرغ من الهواء وتنطلق بداخله إلكترونات من قطب كهربائي سالب إلى قطب كهربائي موجب. أُحيط هذا الإنبوب بورق ذو لون فاتح لحماية المستخدم من المجال الكهرمغناطيسي المنبعث ووُضعت شاشة فسفورية في نهايته. عندما اصطدم الشعاع الإلكتروني بالشاشة بدأت بالتوهج. عندما وضع ريتشارد رونتجن يده بالصدفة بين الأنبوب والشاشة الفسفورية، شاهد صورة لعظام يده على الشاشة، وكانت هذه أول عملية تصوير بالأشعة السينية.
استخداماتها
- التصوير الشعاعي في الطب للكشف عن الأسنان والعظام وكسورها وتحديد مواقع الأجسام الصلبة مثل الشظايا أو الرصاص في الجسم، وكذلك الكشف عن الأورام في الجسم، بفضل هذه الأشعة أصبح من الممكن رؤية الكسور العظمية بدقة عالية حيث تستطيع هذه الأشعة اختراق الأجسام اللينة مثل الجلد ولكنها لا تستطيع المرور عبر العظام، مما يؤدي لظهور صورة الأخيرة. من أهم ما يميزها هو قلة أضرارها الجانبية.
- أيضاً يستخدم الأطباء هذه الأشعة في علاج الأورام السرطانية والقضاء عليها. فالأشعة السينية تميت الخلايا السرطانية وتقضي عليها، أما خلايا الجسم السليمة فهي تستعيد حيويتها بعد فترة قليلة وتعود سليمة معافاة.
- استخدمت الأشعة السينية أيضاً في الصناعة لكشف الهنات والشقوق في القوالب المعدنية والأخشاب المستعملة في صناعة الزوارق، كما ساعدت دراسة طيف امتصاص هذه الأشعة في المادة على جعل الأشعة السينية طريقة لكشف العناصر الداخلة في تركيب المواد المختلفة وتحليلها. وتستعمل في هذه الحالة الأشعة السينية التي تميز كل عنصر من العناصر الكيمياوية. وقد بات من الممكن قياس سِماكة المواد الصلبة ومسح القطع الصناعية بحثاً عن عيوب التي لا يمكن ملاحظتها بالعين المجردة بواسطة هذه الأشعة.
- في مجال الأمن تستخدم الأشعة السينية في مراقبة حقائب المسافرين في المطارات بحثاً عن أسلحة أو قنابل
- في علم دراسة الأجسام الصلبة إذ انه باستخدام حيود الأشعة السينية اتضح وجود تناظر معين في بعض أنواع الجوامد (البلورات) وكانت تلك بداية انطلاقة جبارة في دراسة خصائص الجوامد والتركيب البلوري، ومعرفة التركيب الذري للعناصر.
- في مجال الفن استخدمت للتعرف على أساليب الرسامين والتمييز بين اللوحات الحقيقية واللوحات المزيفة، وذلك لأن الألوان المستعملة في اللوحات القديمة تحتوي على كثير من المركبات المعدنية التي تمتص الأشعة السينية، وأما الألوان المستعملة في اللوحات الحديثة فهي مركبات عضوية تمتص الأشعة السينية بنسبة أقل.
إنتاج الأشعة السينية
تصدر الأشعة السينية بطريقتين:
- بواسطة تعجيل (تسريع) الجسيمات المشحونة وتكون عادة إلكترونات - وهذه تكوّن أشعة انكباح التي تشكل طيفا مستمرا (أي خليط من الموجات الكهرومغناطيسية القصيرة والقصيرة جدا).
- أو عند انتقالات الإلكترون في غلاف الذرة أو الجزيء من مستوي عال جدا للطاقة إلى مستوى منخفض. وهذه هي الأشعة السينية المتميزة بطول موجة معين، ويكون لها طاقة محددة.
وتعمل كلتا الحالتين في صمام أشعة سينية، عند توصيل المهبط على تيار متناوب ومصدر جهد voltage قليلة، تنشأ الإلكترونات عند المهبط المتوهج (فتيل متوهج مثل فتيل اللمبة) ثم تصطدم بالمصعد الموجب الشحنة فتنكبح بشدة. وعندئذ تنتج الأشعة السينية و 99 % من الطاقة الكهربائية المستخدمة تظهر على هيئة حرارة ليست مفيدة وفقط 1% من الطاقة يتحول إلى الأشعة السينية. ويحدث اصطدام الإلكترونات بإلكترونات ذرات معدن المصعد وتطيح بها خارج الذرة، ونظرا لأن الذرة لا تبقى طويلا خالية من أحد إلكتروناتها، فيمتلئ المكان الشاغر بإلكترون من خارج الذرة ويصدر مع هذا الانتقال شعاعا من الأشعة السينية ذا طول موجة محددة.
ويستخدم السيراميك كمادة للمصعد ويكون مكان اصطدام الإلكترونات مغطى بالموليبدنوم أو بالنحاس أو بالتنجستن وهو الأكثر استخداما لأن درجة حرارة انصهاره عالية جدا حيث تصل إلى 2250 درجة مئوية.
تفاعلات الاشعة السينية
يوجد نوعين من التفاعلات الرئيسية التي نتمكن من الحصول عليها بالاشعة السينية والتي تحصل بين الموجات الكهرومغناطيسية وانسجة الجسم:
1) الظاهرة الكهروضوئية (بالإنجليزية: photoelectric effect): حيث سيتم امتصاص الفوتون امتصاص كامل ويتنج عن تأيين الذرة اغلاق كامل ولا يخرج من الجسم ولن يظهر على جهاز الكشف عن الاشعة السينية (X-RayDetector).
2) ظاهرة كومبتون (بالإنجليزية:Compton scattering effect): حيث يخسر الفوتون جزء من طاقتة ويغير اتجاهه.
خطورة الأشعة السينية
تنتمي الأشعة السينية إلى الإشعاعات المؤينة. أي تسبب في تأين الوسط الذي تمر فيه وذلك بفصل بعض الإلكترونات في الذرات والجزيئات. فيمكنها إحداث تغيرات في الخلايا الحية قد تؤدي إلى المرض بالسرطان. ولذلك تضع الحكومات تعليمات وقوانين تتعلق باستعمال الأشعة السينية سواء في الطب أو في الصناعة، وتراقب اتباع تلك التعليمات وتعاقب المخالفين للتعليمات طبقا للقوانين الموضوعة في هذا الشأن.
ولكن تستعمل الأشعة السينية أيضا في مكافحة مرض السرطان بطريقة تركيز الأشعة السينية على الخلايا السرطانية. ويعتبر الحامض النووي حمض نووي ريبوزي منقوص الأكسجين في الكائنات الحية حساس جدا للأشعة السينية، حيث يتزايد إتلافه بتزايد امتصاصه تلك الأشعة. أي أن التعرض إلى جرعة صغيرة من تلك الأشعة مهما كانت صغيرة، يمكن فيها احتمال تحول إحدى الخلايا الحية إلى خلية سرطانية، لأن الإشعاع سيقوم بتأيين الذرات داخل الجسم والذي سيجعلها غير مستقرة، وهذه العملية بالفعل هي اساس الخطورة على المريض حيث ان الذرات الغير مستقرة سوف تبحث عن إلكترونات في البروتينات والحمض النّووي (DNA) حتى تملأ مداراتها وتعيد حالة الاستقرار لنفسها.ولهذا يؤخذ هذا الاحتمال لحدوث السرطان في الاعتبار عند استخدام الأشعة السينية في التشخيص أو في العلاج.
وبصفة عامة يجب أن لا تتعرض المرأة الحامل للأشعة السينية على البدن، كما يجب الحذر جدا من استخدامها على الأطفال، وهي قد تسبب العقم عند الرجال والنساء إذا تعرضت الأجهزة التناسلية لها.
-
السؤال: أمواج الضوء المرئي أقصر من أمواج الأشعة السينية.
-
الإجابة: الغبارة صحيحة