Transcript Sıcaklık ve Termodinamiğin Sıfırıncı Kanunu

X-Işınları
Fizikte Özel Konular
Sunu 6
Elektromanyetik Spektrum
Elektromanyetik Spektrum
• Işığın prizmada kırılması (Isaac Newton)
• Kırılma olayı sırasında ışık dalgaboyuna bağlı
olarak sapar.
• Dalgaboyu ne kadar kısa ise kırılma o kadar
büyük olur. Gökkuşağı bu şekilde oluşur.
• Frekans ile dalga boyu ters orantılıdır. (f=c/ʎ)
• Frekans ile enerji doğru orantılıdır (E=hf=hc/ʎ)
• Spektrumdaki bütün ışınlar “ışık hızı” ile yayılır.
X Işınlarının Keşfi
• 1895 yılında Wilhelm Conrad Röntgen katot
ışınları ile ilgili çalışma yaparken “baryum
platinosiyanür” kaplı levhanın parıldadığını görmüş.
• Bu parıldamanın nedeninin katot ışınları veya
dışarıdan bir ışığın olmadığını bulmuştur.
İsimlendiremediği bu ışınlara matematikteki
bilinmeyen anlamında kullanılan “X ışınları” adını
vermiştir.
• Katot ışınlarının maddeyi delip geçme özelliği yokken,
X ışınları kurşun dışındaki maddeleri delip geçebilir.
X Işınlarının İlk Kullanımları
• Röntgen ilk X ışını denemesinin
baskısı (yüzüklü el).
• 1895 yılında tıp alanında ilk olarak bir hastanın
bacağına saplanan kurşunun yeri X ışınları
yardımıyla bulunmuştur.
• 1901 yılında ilk Nobel Ödülü W. Conrad
Röntgen’ e verilmiştir.
X-Işınlarının Elde Edilmesi
• Havası boşaltılmış tüp içinde , yüksek gerilim
altında ısıtılan katottan çıkan elektronların
hızlandırılarak anoda çarpması ile elde edilir.
• Kısaca yüklü parçacığın ivmeli hareketi sonucu
oluşur.
• X ışınlarının enerjisi görünür ışıktan 100100.000 kat daha fazladır.
• X ışını üreten aygıtlarda elektrik enerjisi x-ışını
enerjisine dönüştürülür.
X-Işınlarının Elde Edilmesi
• Şehir şebekesinden alınan alternatif akım
transformatörlerle yükseltilir ve doğru akıma
çevrilir.
• Yüksek gerilim anod- katod arasına
uygulanarak x-ışını üretilir.
• X – ışını tüpü ile istenen miktarda ve kalitede
x-ışını üretilmektedir.
X-ışını Tüpü
•
•
•
•
•
•
Havası alınmış (vakum) tüptür.
Camı yüksek ısıya dayanıklı sağlam malzemeden yapılmıştır.
Yaklaşık 25-30 cm uzunluk ve 15 cm çapındadır .
Anod-katod arası 1-3 cm kadardır.
X ışınlarının salındığı bölge 5 cm2 kadardır.
Katot filamentin 2200 0C ye kadar ısıtılması gerekir.
X-ışını Tüpü
• http://www.youtube.com/watch?v=NP1oLrEN
mJ0
X Işınlarının Özellikleri
• Yayılma hızı ışık hızıdır (boşlukta 3.108 m/s).
• Dalgaboyu 0.04-1000  arasındadır, tıpta kullanılan
0.05 dur. Görünür ışık 4000-7000 ,X-ışını görülmez
• Parçacık olmadığından ağırlıksızdır.
A
• Yüksüz olduğundan elektrik ve manyetik alanda
sapmaz.
• Kimyasal etkileri vardır. (suda iyonlaşma sonucu
serbest radikaller oluşturur)
• Biyolojik etkileri vardır (canlı hücrelerde, DNA
molekülünde, genetik ilecek mutasyon veya ölümle
sonuçlanabilecek hasarlar meydana getirebilir.)
0
0
0
0
Geiger Sayacı
• Radyasyonun varlığını saptamak için kullanılır
• 1928 yılında Geiger ve Müller tarafından
geliştirilmiştir.
• Alfa parçacıkları, beta, gama ve x-ışınları pencereden
içeri girer ve gazı iyonlaştırarak bir akım oluşmasını
sağlar.
X Işınlarının Astronomide Kullanımı
• X ışınları astronomisi, gök cisimlerinin x-ışınları
yayması ile ilgili çalışmalar yapar.
• X ışınları radyasyonu dünya tarafından emilir,
bu nedenle yüksek yerlere kurulur, hatta
uydularda x-ışını detektörleri bulunur.
• Takım yıldızlar, nötron yıldızları ve kara delikler
X-ışını yayarlar.
X Işınlarının Kimyasal Analizde ve
Kalite Kontrolünde Kullanılması
• X ışınları su ile etkileştiğinde değişik kimyasal olaylar
meydana gelir. Bunlardan en önemlisi hidrojen iyonu
ve hidroksil grubuna ayrılmasıdır.
X ışını
H 2O
( Su)

H

OH 
( Hidrojen
( Hidroksil
İyonu)
İyonu)
• X ışınlarının sıvılarda yaptığı değişikliklerden
faydalanılarak sıvılı radyasyon ölçü aletleri
geliştirilmiştir.
X Işınlarının Kullanım Alanları
Tıp da x-ışınlarından birçok görüntüleme
yöntemlerinde yararlanılmaktadır.
• Röntgen cihazlarıyla yapılan tüm radyolojik
incelemelerde x-ışınları kullanılmaktadır.
• Bu sayede vücutta gözle göremediğimiz birçok
olgu fluoresan ekran, TV ekranı, röntgen filmi
veya diğer fotoğrafik materyaller üzerinde
görüntülenerek, hastalıklara tanı konması
mümkün olmaktadır.
X Işınlarının Kullanım Alanları
Tıp da
• X ışınlarından yararlanılan radyografi
görüntüleme yöntemi yanı sıra antijen
dozlarının belirlenmesinde ve tıbbi
malzemelerin sterilizasyonunda kullanılır.
X Işınlarının Sağlık Alanı Dışında
Kullanımı
Sanayi de
• Endüstriyel alanda her tür döküm, makine,
buhar kazanı ve boru gibi malzemelerin hata
içerip içermediğini kontrol etmede
• Demir, çelik, lastik, kağıt, çimento gibi sanayi
ürünlerinin üretim aşamasında nem ve
yoğunluk ölçümleri yapmada
X Işınlarının Sağlık Alanı Dışında
Kullanımı
Tarım da
• Tarımsal alanda, mutasyona uğratılan
tohumlar daha verimli ve dayanıklı hale
getirilebilir. Ayrıca zararlı haşereler
kısırlaştırılabilir ve bazı yiyecekler ışınlanarak
bozulmadan saklanabilir.
Ayrıca savunma alanı, uzay bilimi ve araştırma
amaçlı çalışmalarda da kullanılmaktadır.
X Işınlarının Sağlık Alanı Dışında
Kullanımı
Havalimanlarında,
büyük alışveriş
merkezlerinde ve
gümrüklerde X-ışınları
kullanılarak eşyalar
kontrol edilir. İçlerinde
yasa dışı madde
bulunanlar bu sayede
kolaylıkla ayırt edilir.
X Işınlarının Sağlık Alanı Dışında
Kullanımı
Arkeologlar X-ışınları sayesinde,
yapılarına zarar vermeden tarihî
eserleri ve iskeletleri inceleyebilir,
yaş tayininde bulunabilirler.
Laboratuar koşullarında inceleme
yapılacak tarihî esere X-ışını
gönderildiğinde oluşan kırınımın,
Bragg Yasası gereğince
parametreleri hesaplanır. Bu
parametreler sayesinde, tarihî
esere zarar verilmeden yapısı
hakkında bilgi elde edilir.
X Işınlarının Sağlık Alanı Dışında
Kullanımı
Maddelerin yapısını açıklamada
kullanılan X-ışınlarından başta adli
tıp kurumları kriminal polis
laboratuarları olmak üzere pek çok
alanda yararlanılır.
ÖDEV - 2
1. Bir X ışını deney tüpünde elektronlar 18.106 m/s hıza
ulaştırılıyor.
a) Bu tüpten herhangi bir dalgaboyuna sahip X ışını
yayımlanabilmesi için elektronların anodda kaç
metrede durdurulması gerekir? (seçtiğiniz X ışını
frekansını belirtin)
b) Bu tüpten herhangi bir dalgaboyuna sahip görünür
ışık yayımlanabilmesi için elektronların anodda kaç
metrede durdurulması gerekir? (seçtiğiniz görünür
ışık dalgaboyunu belirtin)
ÖDEV-2
2. X-ışınları deney tüpünde 3.1 kilovolt gerilim
ile sağlanabilecek en küçük dalgaboylu ışığın
dalga boyu nedir?
Bu deney tüpü ile görünür ışık elde edilmek
istense kullanılacak en küçük volt değeri kaç
olmalıdır?
ÖDEV-2
3. Frekansı 1,6.1017 s-1 olan X ışınının enerjisi kaç
eV dir?