Transcript 1. Ders Slayt - Doç. Dr. Faruk DEMİR

www.farukdemir.info.tr
X-ışınları
I. Ders
Doç. Dr. Faruk DEMİR
Tarihçe
www.farukdemir.info.tr
• X-ışınları 1895 yılında Alman Bilim insanı Wilhelm Conrad Röntgen
tarafından keşfedilmiştir. Yaptığı çalışmalarda ne olduğunu anlayamadığı
için bu ışınları Röntgen bilinmeyen manasında “X” olarak adlandırmıştır.
1896'da Wilhelm Röntgen tarafından
oluşturulan, eşi Anna Bertha'nın elinin Xışını görüntüsü.*
* http://science.hq.nasa.gov/kids/imagers/ems/xrays.html
• Yapılan incelemeler sonucu x-ışınlarının kalın odun bloklarını, camı, 15
mm kalınlıklı Al’u ve diğer materyallerin ince tabalarını delip geçebildiği
bulundu. X-ışınları belli maddelerde floresanssa neden olur ve fotoğrafik
tabaklarda iz bırakır.
2
MMM216 X- ışınları 1. Ders
Tarihçe
www.farukdemir.info.tr
• Yapılan incelemeler sonucu X-ışınlarının kalın odun bloklarını, camı, 15 mm kalınlıklı
Al’u ve diğer materyallerin ince tabalarını delip geçebildiği bulundu.
http://www.physics.isu.edu/health-physics/tso/rad_training/xrayconcept.html
• X-ışınları belli maddelerde floresanssa neden olur ve fotoğrafik tabaklarda iz
bırakır.
•
http://www.history.com/this-day-in-history/german-scientist-discovers-x-rays
• X-ışınlarının sapması suyun prizmasında, karbon disülfitte ve mika’da gözlenmez
(Belli başlı diğer maddelerde fotoğrafik levha ile mümkün küçük sapmalar görüldü,
ama floresans ekranla gözlendiği zaman görülmedi).
3
MMM216 X- ışınları 1. Ders
Tarihçe
www.farukdemir.info.tr
• Merceklerle şuanın odaklanamadığı bulundu, X-ışınlarının bir mıknatıs tarafından
saptırılamadığı bulundu. Eğer x-ışınlarının havada soğrulduğu farz edilirse katot
ışınlarının olduğu durumda olduğundan çok daha az bir mesafeye ulaşacağı sonucu
çıkarılacağından ters kare kanununa uyduğu bulundu. Sonuçta Röntgen X-ışınlarının
boyuna “ether (esir) dalgası” olduğunu önerdi.
• Esîr, 19. yüzyılda atomlar arası boşluğu yani evreni doldurduğuna, ağırlığı
olmadığına, ısı ve ışığı ilettiğine inanılan tözdür. Deneysel veriler ışığın iletiminin bu
şekilde
açıklanmasını
çürütmüş
ve
bu
açıklama
yerini
kuantum
kuramına bırakmıştır.
Dante'nin İlahi Komedya'sındaki gök katlarının Botticelli
tarafından tasviri
http://tr.wikipedia.org/wiki/Es%C3%AEr
• Esir teriminin kökeni, antik çağ inisiyasyonlarında kullanıldığı biçimiyle,
aither veya aiether olarak da yazılan aether’dir. Eski Yunanca'da aether,
kökeni olan “aitho” sözcüğünden de anlaşılabileceği gibi, “ateşli, parlak ve
havadan daha süptil olan” anlamına gelmekteydi ve fiziksel bir mekanı ifade
etmiyordu. Aether, antik çağın ezoterik öğretilerinde kimi zaman maddenin
esîr denilen halini, kimi zaman da maddenin “ilk madde” (materia prima)
denilen ilk, cevherî halini ifade etmek üzere kullanılıyordu.
4
MMM216 X- ışınları 1. Ders
Tarihçe
www.farukdemir.info.tr
• 1896 yılında “Proceedings of Royal Society”, “Nature” ve “the Philosophical
Magezine” dergilerinde yayınlandı. Röntgen’in deneyleri A. A. C. Swington tarafından
tekrar edildi. C. T. R. Wilson X-ışınlarının varlığının bir genleşme odasında (in
expansion chamber) oluşan damlaların (drops) sayısının önemli ölçüde arttığı
bulundu. Diğer araştırmacılar farklı soğurmaların özelliklerini detaylıca inceledi ve
sürekli x-ışınlarının homojen olamayan doğası bu araştırmalar esnasında kuruldu.
X-ışını teknolojisinin sahasında, metal ve yağa batırılmış (oil-immersion) tüpler inşa
edildi, tıbbi olmayan radyografiye x-ışınlarının uygulaması kuruldu (örneğin yiyecek
maddelerinde toz ve kum gibi yabancı maddelerin sayılması gibi). Elbette diagnostik
radyoloji gelişti ve ilk x-ışını dergisi “Archieves of Clinical Skiagraphy” Londra’da
yayınlandı.
5
MMM216 X- ışınları 1. Ders
Tarihçe
www.farukdemir.info.tr
• X-ışınlarının keşfini izleyen yıllarda soğurma detaylıca incelendi, karakteristik xışınları bulundu. Bununla birlikte X-ışını fiziği ilk zamanlarda ilerlemesine rağmen
kristalde X-ışınlarının kırınımının 1913’te Bragg tarafından keşfi ile çok büyük bir
ilerleme kaydedilmiş oldu. Daha sonra Moseley’in klasik çalışması mümkün oldu.
Kısmen bu yüzden, kısmen aynı yılda sıcak-katot veya (Coolidge) tüpünün keşfi
yüzünden hem fiziğe hem de X-ışını teknolojisine bu günü içine alan emin adımlar
getirdi. Çeşitli materyallerde renk değişimi oluşturduğu bulundu. X-ışınlarının
iyonlaştırma etkisi X-ışınlarının keşfinden hemen sonra gözlendi ve 1905’te bir
elektrostatik dozimetre ile kanıtlandı.
https://goruntulemeteknikleri.wordpress
.com/category/x-isini-olusumu/
6
http://scienceanddomesticity.files.wordpress.com/
2013/02/wpid-braggs_law.png
http://i2.ytimg.com/vi/I3s5HFQ2YME/0.jpg
MMM216 X- ışınları 1. Ders
Tarihçe
www.farukdemir.info.tr
• 1908’de Villard bazı zaman kayıplarından sonra Röntgen olarak bilinen bir doz
tanımı önerdi ve 1923’te Almanya’da kullanım için adapte edildi. Dokular tarafından
soğrulan enerji hakkında bir şeyler bilmenin önemi 1914’te Christie tarafından
dikkat çekti ve modern dosimetrinin temeliydi.
• Günümüzde X-ışınlarının atom fiziği araştırmalarından Astronomiye, mühendislik
araştırmalarından endüstride ve tıpta teşhis ve tedavi amacıyla çok sıklıkla
kullanılmaktadır.
• İyonlaştırıcı radyasyonlarla yapılan çalışmalarda sonuca ulaşabilmek ve zararlı
biyolojik etkileri belirleyebilmek için radyasyon miktarının bilinmesi gerekir. Bu
amaçla geliştirilecek ölçüm yöntemleri için her şeyden önce radyasyon miktarının
ölçümünde kullanılan birimlerin tanımlarının yapılması zorunludur.*
• Uluslararası Radyasyon Birimleri Komitesi (ICRU) radyasyon çalışmalarında
kullanılan kavramlar olan aktivite, ışınlama dozu, soğurulma dozu ve doz eşdeğeri
için özel birimler tanımlamıştır. Bunlar sırasıyla; Curie (Ci), Röntgen (R), rad ve
rem’dir. Bu özel birimler, 1986 yılından itibaren terk edilmeye başlanmış ve yerine
tüm dünyada kullanılan birimlerin aynı olması düşüncesi ile M.K.S. sistemini esas
alan “Uluslararası Birimler Sistemi (SI)” kullanılmaktadır. Aynı kavramlar için SI
birimleri sırasıyla Becquerel (Bq), Coulomb/kg, Gray (Gy), ve Sievert
(Sv) olarak seçilmiştir. Tablo 4.1 de radyasyon terimleri ve doz hesaplamalarında
kullanılan özel birimler ile SI birimleri arasındaki ilişki topluca verilmiştir.*
7
*http://www.taek.gov.tr/ogrenci/r04.htm
MMM216 X- ışınları 1. Ders
Tarihçe
www.farukdemir.info.tr
BİRİMİ
ERİM
ESKİ
YENİ
Curie (Ci) ; 3.7x1010 parçalanma Becquerel (Bq); 1 parçalanma/1
/ 1 saniye
saniye
DÖNÜŞÜM
1Ci=3.7x1010 Bq
1 Ci=37GBq
AKTİVİTE
Röntgen (R) ; normal hava
Coulomb / kilogram (C/kg) ;
0
şartlarında (0 C ve 760 mm Hg normal hava şartlarında havanın 1
basıncı) havanın 1kg’ında
kg’ında 1 Coulomb’luk elektrik
-4 Coulomb’luk elektrik yükü değerinde (+) ve (-) iyonlar
2.58x10
IŞINLANMA
yükü değerinde (+) ve (-)
oluşturan X veya g radyasyonu
DOZU
iyonlar oluşturan X
miktarıdır.
veya g radyasyonu miktarıdır.
radiation oz (rad); ışınlanan
maddenin 1 kg’ında 102 Joule’lük enerji soğurulması
SOĞURULMU
meydana getiren herhangi bir
Ş DOZ
radyasyon miktarıdır.
DOZ
EŞDEĞERİ
8
1C/kg=3876 R1R=2.58x10-4 C/kg
Gray (Gy) ; ışınlanan
maddenin 1 kg’ında 1 Joule’lük
enerji soğurulması meydana
getiren herhangi bir radyasyon
miktarıdır.
1Gy=100rad
1rad=0.01 Gy
röntgen equivalent man (); 1 Sievert (Sv) ; 1 Gy’lik X ve g ışını
Röntgenlik X veya g ışını ile
ile aynı biyolojik etkiyi meydana
aynı biyolojik etkiyi oluşturan getiren herhangi bir radyasyon
herhangi bir radyasyon
miktarıdır.
miktarıdır. rem=(rad)x(WR)*
Sv= (Gy)x(WR)*
1Sv=100 rem
1rem=0.01Sv
MMM216 X- ışınları 1. Ders
Tarihçe
www.farukdemir.info.tr
• 1895 W.C. Röntgen x-ışınlarını keşfetti.
http://upload.wikimedia.org/
wikipedia/commons/thumb/
7/71/Roentgen2.jpg/225pxRoentgen2.jpg
• 1896 J. Perrin bir hava iyonizasyon
odasını kullanarak X-ışını şiddetini
ölçtü.
http://www.turkcebilgi.com/upl
oads/baslik/thumb/1074378.gif
http://www.scitechantiques.co
m/Marie_%20Curie/3544%20io
nization%20chamberlargerdarker_small.jpg
• 1909 C. G. Barkla soğurma
kıyısının varlığını gösterdi.
9
https://download.e-bookshelf.de/download/0000/5964/20/L-X0000596420-0001311621.XHTML/images/c01f006.jpg
MMM216 X- ışınları 1. Ders
Tarihçe
•
www.farukdemir.info.tr
1911 C. G. Barkla K, L, M, N,..
şeklinde tasarladığı emisyon çizgisi
serilerinin varlığını gösterdi.
George Glover Barkla and his Plot of "K" and "L" Series X-rays. Image
sources: (left) http://www.chemteam.info/AtomicStructure/Barkla-Graph1909.GIF, (right) http://www.nndb.com/people/549/000099252/charlesglover-barkla-1-sized.jpg.
• 1912 M. Von Laue, W. Friedrich ve E. P. Knipping kristalden x-ışınlarının kırınımını
kanıtladı.
1
0
http://www.matter.org.uk/diffraction/x-ray/laue_method.htm
Max von Laue and the First Diffraction Pattern. Image sources: (left)
W. Friedrich, P. Knipping, & M. von Laue, InterferenzenErscheinungen bei Röntgenstrablen, Sitzungsberichte der
mathematisch-physikalischen Klasse der K. B. Akademic der
Wissenschaften zu München (1912), Heft II, fig 1., (right)
http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1914/laue.gif
MMM216 X- ışınları 1. Ders
Tarihçe
www.farukdemir.info.tr
• 1896 yılında X-ışınları keşfini öğrenen
W. H. Bragg (1910 lu yıllarda )Bragg
X-ışını spektrometresini yaptı.
Bragg Spectrometer. Labels: L, lead box; A, B, D, slits; C, crystal; I,
ionization chamber; V', vernier of ionization chamber; K, earthing key; E,
electroscope; M, microscope. Image sources: (left, modified)
http://www.leeds.ac.uk/library/spcoll/braggnotebook/images/fig2a_large.jpg,(right)
http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1915/wh-bragg.jpg
• 1913 W. L. Bragg NaCl ile Bragg Xışını kırınım şartını elde etti
Bragg's Law and the Structure of NaCl. Image source (right):
http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1915/wl-bragg.jpg
1
1
MMM216 X- ışınları 1. Ders
Tarihçe
www.farukdemir.info.tr
• 1913 H. G. J.
Moseley
x-ışını
çizgilerinin
dalgaboyu ve atom
numarası arasındaki
ilişkiyi kanıtladı ve
böylelikle kalitatif
ve kantitatif analizin
temelini atmış oldu.
1
2
•1913-23 M. Siegbahn kimyasal elementlerin x-ışını spektrumlarının dalga boyunu ölçme çalışmasını yaptı.
•1922 A. Hadding x-ışını spektrumlarına kimyasal analizi uyguladı.
•1923 D. Coster ve G. Von Hevesy x-ışını spektrumunu kullanarak Hf’u keşfetti.
•1923 G. Von Hevesy x-ışını spektrumunun ikincil uyarmayla kantitatif analiz önerdi.
•1923 R. Glocker ve W. Frohnmeyer x-ışını soğurma kıyısı spektrometresini kullandı.
•1924 W. Soller paralel foil kolimatörler kullanılarak bir x-ışını spektrometresi yapıldı.
•1928 R. Glocker ve W. Schreiber x-ışını ikincil emisyon (flöresans) spektrometresi kullandı.
•1928 H. Geiger ve w. Müller yüksek derecede kararlılığa sahip gaz doldurulmuş dedektör
MMM216geliştirdi.
X- ışınları 1. Ders