پرتو ها و اشعه ها

infrequent

کاربر ممتاز
پرتو گاما

پرتو گاما تابش الکترو مغناطیس پر انرژی است و انرژی بسیار عظیمی را تولید می کند.



اشعه گاما چیست ؟
از تابشهای الکترو مغناطیسی و از جنس نور و اشعه ایکس هستند. این اشعه طول موجهایی کوتاهتر از طول موج نور و اشعه ایکس دارد و بر سلول های بینایی اثر مخرب میگذارد. اشعه گاما مانند تابشهای دیگر الکترو مغناطیسی با سرعت نفوذ منتشر میشوند .
توانایی نفوذ این اشعه خیلی بیشتر از توانایی نفوذ اشعه بتا و اشعه آلفاست. اشعه گاما به هنگام فروپاشی هسته عناصر رادیو اکتیو به وجود می آید..
هسته رادیو اکتیو وقتی اشعه گاما تابش کند مقداری از انرژی خود را از دست میدهد ولی در ساختمان آن تغییری به وجود نمی آید. هر چه هسته رادیو اکتیو اشعه گاما با طول موج کمتر تابش کند انرزی تابشی آن بیشتر و توانایی نفوذ آن زیادتر میشود.
مثلا اگر هسته ای ۵ میلیون الکترون ولت از دست بدهد، توانایی نفوذ اشعه آن به قدری زیاد است که از ورقه اهن به ضخامت ۲/۵ سانتیمتر، آبی به عمق ۲۳ سانتیمتر یا ورقه ای از سرب به قطر ۱۳ میلیمتر میتواند تنها جلو عبور نصف آن را بگیرد. به این ترتیب سرب بهترین وسیله برای جلوگیری از اشعه گاماست.

منبع : *ساحل فیزیک*
 
آخرین ویرایش:

infrequent

کاربر ممتاز
تابش فرابنفش

تابش فرابنفش

تابش الکترومغناطیسی که طول موج آن کوتاه تر از نور مرئی بنفش است را تابش فرابنفش یا UV radiation می گویند .



اشعه ماورای بنفش نور خورشید به 3 دسته UVB (طول موجهای 0.320 و 0.29 میكرومتر) ،UVA (طول موجهای 0.400 و 0.320 میكرومتر) و UVC(طول موجهای كوتاهتر از 0.29 میكرومتر) با طول موج‌های مختلف تقسیم‌بندی می‌شود، حدود 95 درصد اشعه ماورای بنفش خورشید كه به سطح زمین می‌رسد از نوع UVAاست.اشعه فرابنفش (UV) همواره تهدیدی برای بشر بوده است. انسانها دائماً در معرض پرتوهای مضر این اشعه قرار دارند.





وجود این اشعه در نور خورشید باعث آفتاب سوختگی پوست بدن می‌شود.این امواج توسط چشم به عنوان منحصر به فردترین عضو بدن كه كمتر از 2 درصد بدن را تشكیل می دهد، به عمق بدن راه می یابد. كشف اولیه این پرتو به دنبال علت تیرگی نمك های نقره تحت تأثیر نور خورشید توسط یك دانشمند هندی به نام shri madhvacharya كشف شد. در سال 1801 نیز یك فیزیكدان آلمانی به نام جوهان ویلهلم ریتر (Johann Wilhelm Ritter) مشاهده كرد كه پرتوهای نامرئی پایین تر از نور بنفش در طیف نور مرئی تأثیر خاصی بر كاغذهای آغشته به كلرید نقره دارند. او آنها را پرتوهای احیا كننده (deoxidizing) نامید تا بیانگر واكنش شیمیایی آنها باشد و نیز بتواندآنها را از پرتوهای گاما كه در انتهای دیگر طیف مرئی است تمیز دهد. بعدها نام پرتوهای شیمیایی بر آن گذاشته شد و سپس به نام پرتو UV شناخته شدند.





جذب UV





* از شیشه معمولی فقط UVA عبور می‌كند. در صنعت شیشه‌هایی با تركیبات مخصوص می‌سازند كه طول موج 0.26 یعنی UVA و UVB و قسمتی ازUVCرا نیز عبور دهد. * شفافیت كوارتز خیلی بیشتر از شیشه است و فقط طول موجهای كوتاهتر از 0.18 میكرومتر در آن جذب می‌شود. به همین سبب حبابهای چراغهای مولد اشعه فرابنفش را از كوارتز تهیه می‌كنند. * آب خالص برای اشعه فرابنفش ، شفاف‌ترین مایعات است و طبقات نازك آن امواج بلندتر از 0.2 میكرومتر را از خود عبور می‌دهند. * گازها معمولا برای اشعه فرابنفش ، شفاف هستند و طول موجهای بلندتر از 0.18 میكرومتر از لایه‌های نازك هوا بخوبی عبور می‌كنند.

عوامل مؤثر بر UV



میزان اشعه : حدود 20 تا 30 درصد پرتوهای UV روزانه در طول 1 ساعت در میانه روز در تابستان به ما می رسد به طوری كه 75 درصد آن بین ساعت های 9 صبح تا 15 بعدازظهر است.



فصل: در مناطق گرم آسیب های رسیده از UV به زمین بشدت وابسته به فصل است.
عرض جغرافیایی: شارژ پرتوهای UV سالانه با افزایش فاصله از خط استوا كاهش می یابد.
ابرها: ابرها باعث كاهش پرتو UV به زمین می شوند، اما بخارات موجود در ابر، IR را بیشتر از UV تضعیف می كنند.
انعكاس سطحی: انعكاس UV از سطح زمین بویژه دریا، معمولاً كمتر از 7 درصد است ولی سنگ گچ حدود 25 درصد پرتوهای دریافتی را منعكس می كند و برف تازه 30 درصد پرتو را منعكس می كند، هر چند محققان نشان دادند كه برف بیش از 80 درصد پرتو UVB را منعكس می كند.
ارتفاع: عموماً هر یك كیلومتر افزایش ارتفاع باعث افزایش شارژ UV حدود 60 درصد می شود در مكان هایی كمتر از سطح دریا سطح UV كمتر از مناطق دریا است.


كاربردUV





1. برای ضد عفونی كردن آبها 2. تحریك پذیری شدید روی اعضای حسی سطحی 3. تخریب نسوج
4. تخریب باكتریها



حفاظت در برابر UV


خوشبختانه در طبیعت روش های مختلفی برای حفاظت در برابر UV وجود دارند كه مهمترین آنها وجود اتمسفر حاوی اكسیژن است. اكسیژن O2 كه ابتدا در 5/2میلیون سال پیش توسط میكروارگانیسم های شبه گیاه تولید شده اند پرتو UV با طول موج كوتاه را در لایه خارجی اتمسفر جذب می كنند و تبدیل به O3 یا ازن می شوند. ازن در این حالت پرتوهای UV با طول موج بیشتر را ***** می كند. قبل از تولید اكسیژن برای زندگی در زمین موجودات به روش دیگری در برابر UV حفاظت می شدند مثل زندگی در اقیانوس ها و اعماق آنها یا پوسته زمین و چند میلی متر زیر شن ها.





بنابراین اتمسفر ما و بویژه لایه ازن، ما را از آسیب بخش زیادی از UV محافظت می كنند اما نه از همه آنها. بخشی از UV فقط بطور جزئی توسط ازن جذب می شود و بخشی از UV كه به ما می رسد و توسط پروتئین ها و DNA جذب می شوند و اثر منفی بر ارگانیسم زنده می گذارد بنابراین موجودات زنده با استفاده از لایه جاذب UV (مثل پوست) و جایگزین كردن سلولهای آسیب دیده با سلولهای سالم خود را با آن تطبیق می دهند. پوست انسان تطابق بهتری با UV پیدا كرده است ولی چشم ها تطابق كمتری دارند اما سطح كره چشم بواسطه محل قرار گرفتن آن در زیر ابرو محافظت می شود. اگرچه در ابتدا انتظار می رود تا آسیب محلی (مثل آفتاب سوختگی) پرتو UV در مكان جذب UV اتفاق بیافتد اما اثراتی نیز وجود دارند كه باعث آثار سیستمیك می شوند. تشكیل ویتامین D3 در اثر UV نمونه ای از این قبیل آثار است و نشان می دهد كه از آثار مثبت و مفید UV است. پوست انسان نه تنها از خود در برابر UV دفاع می كند بلكه فواید UV را نیز دریافت می كند. به طور كلی روش های كاهش تابش UV بر بدن شامل دوری از كاركردن در معرض خورشید، پوشیدن لباس و كلاه حفاظتی و نیز عینك های آفتابی است. پوشش های ضد آفتاب (مثل اكسید روی و...) موادی هستند كه UV را جذب كرده یا منعكس می كنند. این صفحات (عینك ها) آفتابی بر حسب فاكتور حفاظتی آفتابی یا SPF طبقه بندی می شوند كه SPF اندیس حفاظت در برابر اریتمای پوستی است. و هر چه SPF بیشتر باشد حفاظت بیشتر است. عینك های معمولی از UV محافظت نمی كنند. همچنین به كارگیری دستكش های مخصوص برای حفاظت پوست دست ها و مچ در برابر UV بسیار مؤثر است.

شاخص اشعه فرابنفش چیست؟

شاخص اشعه ماوراء بنفش (UVI) یک مقدار کمی است که شدت اشعه ماوراء‌بنفش (UV) را در محل و منطقه مورد نظر مشخص می کند.



این شاخص سطح غلظت UV را در مقیاس ١ تا ١١ + نشان می دھد. ھر چه مقدار این شاخص بیشتر شود، قدرت تخریب پوست و چشم بیشتر است.
مقدار این شاخص در زمان‌ھای مختلف روز متفاوت است ولی در گزارش شاخص، تاکید بر حداکثر روزانه شاخص است که در ۴ ساعت پیرامون ظھر در ھر محل اتفاق می‌افتد و اغلب در فاصله ظھر تا ساعت ٢ بعد ازظھر است.
برپایه استاندارد شاخص جھانی تابش فرابنفش خورشیدی، اگر این شاخص روی اعداد 1 و 2 باشد، اشعه بی‌خطر است. شاخص 3، 4 و 5 نشان‌دهنده کم‌خطر بودن اشعه و شاخص 6 و 7 نشان‌دهنده خطر زیاد است. شاخص 8، 9 و 10 بیانگر خطر بسیار زیاد است و شاخص 11 اعلام می‌کند که خطر بسیار شدید است.

برهمین اساس لازم است تا اقدام‌های حفاظتی مختلفی برای جلوگیری از آسیب دیدن در برابر اشعه فرابنفش خورشید انجام داد.
اگر شاخص اشعه کمتر از دو باشد، باید از عینک و کرم‌های ضدآفتاب استفاده شود.
در شاخص 3 تا 5 استفاده از عینک، کرم و کلاه ضروری است و هر کدام از وسایل باید شرایط خاص خود را داشته باشند.
در شاخص‌های زیاد، خیلی زیاد و بیش از حد زیاد باید از عینک، کرم ضدآفتاب، کلاه و چتر استفاده شود.
البته در پرتوگیری های بیش از حد زیاد (شاخص بزرگ‌تر از 11) توصیه می‌شود که افراد تا حد امکان از منزل خارج نشوند، به‌ویژه از ساعت 10 صبح تا 16 بعدازظهر. در صورت خروج از منزل نیز باید حفاظت های لازم را انجام دهند.


منبع :
*ساحل فیزیک*
 
آخرین ویرایش:

infrequent

کاربر ممتاز
اشعه ایکس

اشعه ایکس

طیف اشعه ایکس

اشعه تولید شده بوسیله لامپ اشعه ایکس یک طول موج ندارد. بلکه شامل گستره‌ای از طول موجهاست. پرتوهای ایکس بوسیله دو نوع فرایند تولید می‌شوند:


· شتاب منفی الکترونها در موقع برخورد با انتهای ماده هدف پرتوهای ایکسی با طول موجهای متفاوت تولید می‌کند. این پرتو "سفید" یا نوار پیوسته فرکانسها در طیف اشعه ایکس را به عنوان تابش ترمزی می‌شناسند.

· برخورد الکترون با اتم هدف موجب جابجایی الکترون مداری در اتم هدف و راندن آن به حالت پر انرژی‌تری می‌شود. این عمل را برانگیزش می‌نامند.

o هنگامی که الکترون مداری پر انرژی به موقعیت مداری نخستین خود برمی‌گردد، رها شدن انرژی بصورت گسیل پرتوی با فرکانس خاصی خواهد بود. این پرتو شدت خیلی بیشتری نسبت به پرتو "سفید" زمینه خواهد داشت.

o معمولا برای هر ماده هدف معینی بیش از یک طول موج اشعه ایکس وجود دارد. طول موج پرتو تولید شده بوسیله لامپ اشعه ایکس ، حد پایینی دارد که با ولتاژ لامپ نسبت عکس دارد. کمترین طول موج برحسب نانومتر (nm) از رابطه زیر بدست می‌آید. که در آن V ولتاژ لامپ می‌باشد.

λmin = 1239.5/V



o پرتو حد پایینی طول موج طیف ، بیشترین اهمیت را در پرتو نگاری دارد. زیرا توانایی نفوذ آن بیشتر است.



مشخصه‌های بارز اشعه ایکس

· بزرگی جریان لامپ بر پخش طول موج اشعه ایکس تولید شده تأثیر ندارد. اما بر روی شدت پرتو موثر است.

· طول موج اشعه ایکس یا اشعه گاما بسیار مهم است. با کاهش طول موج ، نفوذپذیری پرتو به درون محیط افزایش می‌یابد. به بیان دیگر در مقایسه با پرتوی با طول موج بزرگتر ، پرتوی با طول موج بسیار کوتاه قادر به نفوذ به ماده معینی با ضخامت بیشتر و یا چگالی بیشتر خواهد بود. بنابراین ، اگر حداقل طول موج پرتو تولید شده با افزایش ولتاژ لامپ کاهش یابد، نفوذپذیری پرتو افزایش خواهد یافت.


بررسی کمی اشعه ایکس

· پرتو ناشی از لامپ 200 کیلوولتی به درون فولادی به ضخامت حدود 25mm نفوذ می‌کند.

· اگر ولتاژ لامپ به 1Mv افزایش یابد، پرتو به درون فولادی به ضخامت حدود 130mm نفوذ خواهد کرد.

· حد بالای عملی برای لامپهای اشعه ایکس رایج در حدود 1000Kv است و این امر سبب تولید اشعه ایکس با کوتاهترین طول موج می شود. این پرتو انرژی فوتونی تقریبا برابر 1Mev دارد.

· پرتو ایکس با انرژی فوتونی تا 30Mev را با استفاده از الکترونهای پرانرژی (الکترونهای سریع) بوجود آمده بوسیله مولد واندوگراف شتاب دهنده خطی یا چشمه بتاترون می‌توان تولید کرد.

نفوذ پذیری اشعه ایکس

نفوذ پذیری پرتوهای ایکس تولید شده از پرتوهای گاما کمتر بوده اما برای پرتوهای ایکس تولید شده در لامپهای اشعه ایکس بوسیله چشمه‌های پرانرژی در خصوص فولاد نیز دیده می‌شود. باید توجه کرد که بیشترین ضخامتهای استفاده از زمانهای پرتودهی چند دقیقه‌ای و فیلمی با سرعت متوسط می‌توان مورد بررسی قرار داد. مقاطع ضعیفتر را با استفاده از زمانهای پرتودهی طولانی و فیلمی با سرعت زیاد می‌توان بازرسی کرد.


نحوه تولید اشعه ایکس

پرتوهای ایکس را بوسیله بمباران هدفی فلزی با باریکه‌ای از الکترونهای سریع تولید می کنند. قطعات اصلی لامپ اشعه ایکس شامل کاتد برای گسیل الکترونها و آند به عنوان هدف می‌باشد، که هر دو درون لامپ خلا جای گرفته‌اند. با توجه به میزان نفوذ اشعه ایکس و فرکانس مربوطه‌اش از لامپهای اشعه ایکس متنوعی در کارهای تحقیقاتی ، پزشکی ، صنعت و ... استفاده می‌کنند.

يكي از صورتهاي انرژي است. اين اشعه را اشعه‌ي مجهول و يا اشعه‌ي رونتگن نيز ناميده‌اند.

اكنون دانشمندان مي‌دانند كه اشعه‌ي ايكس نوعي تابش الكترومغناطيسي هستند. تابشهاي الكترومغناطيسي موجهايي هستند كه از نوسانهاي الكتريكي و مغناطيسي تشكيل شده‌اند. اشعه‌ي‌گاما، اشعه‌ي ايكس، اشعه‌ي‌فرابنفش، نور، اشعه‌ي‌فرو‌سرخ و موجهاي‌راديويي از موجهاي الكترومغناطيسي‌هستند. اين موجها انرژي دارند و در خلأ هم مي‌توانند منتشرشوند. سرعت‌انتشار آنها برابربا سرعت نور، يعني در خلأ حدود 300000 كيلومتر در ثانيه است. اشعه‌ي ايكس، مانند نورمعمولي‌، در خط راست منتشرمي‌شوند. اين اشعه، مانند نورمعمولي بر فيلم‌عكاسي اثرشيميايي دارند، ولي بر سلولهاي بينايي اثري كه سبب ديده شدن اشيا باشد نمي‌گذارند.

تفاوت اشعه‌ي ايكس و نورمعمولي‌در طول‌موج آنهاست. طول‌موجهاي اشعه‌ي ايكس خيلي‌در جسمهاي‌كدر، كه نور‌معمولي از آن نمي‌گذرد، به آساني نفوذ‌مي‌كنند و اگر اين جسمها زياد كلفت‌نباشند، از آنهامي‌گذرند. توانايي‌نفوذ و ويژگيهاي ديگر اشعه‌ي ايكس سبب‌شده‌است كه اين اشعه درپزشكي، صنعت، و پژوهشهاي‌علمي كاربردهاي فراوان داشته‌باشند.

اشعه‌ي ايكس سبب تغييرات‌شيميايي و فيزيكي در موادمي‌شوند. اين اشعه اگر به وسيله‌ي جانوريا گياه جذب‌مي‌شوند، ممكن‌است به بافتهاي زنده‌ي آنها آسيب برساند، يا حتي آنها را از ميان‌ببرند. به همين‌دليل، اشعه‌ي ايكس ممكن‌است براي جانداران زيان‌آور و خطرناك‌باشند. جذب بيش از اندازه‌ي‌اشعه‌ي ايكس ممكن‌است سبب‌سرطان، سوختگيهاي‌پوستي، كم‌خوني، يا بيماريها و ناراحتيهاي ديگر در انسان بشود. پزشكان و كساني كه با دستگاههاي اشعه‌ي ايكس كارمي‌كنند بايد بسياردقّت كنند تاخود و بيمارانشان بيش از اندازه در برابر تابش اين اشعه قرارنگيرند.

اشعه‌ي ايكس در طبيعت به وسيله‌ي‌خورشيد و ستارگان ديگرتوليد‌ مي‌شوند. تابش اشعه‌ي‌ ايكس از بعضي‌ستارگان آن‌قدر زياداست كه آن‌ستارگان راگاهي ستارگان‌ ايكس مي‌نامند، بيشتر اشعه‌ي ايكسي كه درخورشيد و ستارگان ديگر توليد‌مي‌شود، پيش‌از رسيدن به زمين، به وسيله‌ي جوّ‌ زمين جذب‌مي‌شود.

اشعه‌ي ايكس، به طورمصنوعي، بيشتر به وسيله‌ي دستگاههاي‌موّلد اشعه‌ي ايكس توليد مي‌شوند. بعضي از دستگاههايي هم كه در مراكزاتمي به كارمي‌روند اشعه‌ي ايكس توليدمي‌كنند.



ويژگيهاي اشعه‌ي ايكس

تابشهاي الكترومغناطيسي با طول موج كوتاهتر پر انرژي‌تر از تابش با طول موج بلندتر هستند. در ميان انواع تابشهاي الكترومغناطيسي اشعه‌ي ايكس داراي طول موج بسيار كوتاه و انرژي بسيار زياد هستند.

طول موج‌هاي اشعه‌ي ايكس از 01/0 آنگسترم[1][1] تا 100 آنگسترم در تغييراست. طول موجهايي كه بر سلولهاي‌بينايي ما‌اثر مي‌گذارد از 4000تا حدود7000 آنگسترم است.

بسياري از ويژگيهاي اشعه‌ي ايكس نتيجه‌ي‌كوتاه بودن طول‌موج و زيادبودن انرژي آنهاست. اشعه‌ي ايكس بيشتر ازنورمعمولي در ماده نفوذمي‌كنند، زيرا خيلي پر انرژي‌تر از آن‌هستند. هر چه طول‌موج اشعه‌ي ايكس كوتاهترباشد، اين اشعه در اجسام نفوذمي‌كنند.

اشعه‌ ايكس با طول‌موج كوتاهتر را اشعه‌ي ايكس‌سخت، واشعه‌ي ايكس را با طول موج بلندتر را، كه كمتر دراجسام نفوذمي‌كنند، اشعه‌ي ايكس‌نرم مي‌نامند. اشعه‌ي ايكس، برخلاف نورمعمولي ، به آساني ازآينه منعكس‌نمي‌شوند، زيرا به سبب داشتن انرژي زياد‌ معمولاً به جاي بازتاب، در آينه نفوذمي‌كنند.

نورمعمولي، هنگامي كه از هوامي‌گذرد و وارد عدسي‌شيشه‌اي مي‌شود، مي‌شكند، ولي اشعه‌ي ايكس هنگامي كه از مادّه‌اي مي‌گذرد و وارد مادّه‌ي ديگري مي‌شود، چندان نمي شكند.

اشعه‌ي ايكس، هنگام‌برخورد باالكترونهاي‌ اتمهاي‌مادّه، به‌وسيله‌ي آنها‌جذب‌مي‌شود. عدّه‌ي الكترونهاي‌اتم با عدداتمي برابراست. بنابراين، موادي كه عدداتمي آنها زياد است از مواد ديگر، اشعه‌ي ايكس را جذب مي‌كنند. سرب، كه عدداتمي آن 82

است، بيشتر از مواد ديگر اشعه‌ي ايكس را جذب مي‌كند. به همين سبب‌، براي جلوگيري از سپرها ياحفاظتهاي‌سربي استفاده‌مي‌شود. برليم، كه عدداتمي آن 4است، اشعه‌ي ايكس‌را به‌ميزان بسيار‌كم جذب‌مي‌كند. جذب اشعه‌ي ايكس‌به چگالي‌مادّه و عوامل پيچيده‌تر ديگري نيز بستگي‌دارد. موادّي كه چگالي آنها زياد است بيشتر از مواد ديگر اشعه‌ي ايكس را جذب‌مي‌كنند.

آن دسته از اشعه‌ي ايكس كه به‌وسيله‌ي مادّه جذب‌مي‌شود، اگر انرژي كافي داشته باشد، مي‌تواند الكترونهاي اتمهاي ماده را از آن جداكند. اتمي كه از نظر الكتريكي خنثي است اگر الكترون بگيرد يا از دست بدهد، بار الكتريكي پيدا مي‌كند. اتمي را كه بار الكتريكي‌دارد يون، واين فرايند را يونيزاسيون (يونش) مي‌نامند.

اشعه‌ي ايكس هنگامي‌كه از‌بدن‌مي‌گذرند، دربافتهاتوليد يونش‌مي‌كنند. اشعه‌ي ايكس اگر بيش از اندازه به بافتهاي بدن بتابند، به سلولهاي آن آسيب‌مي‌رسانند. به همين سبب، اشعه ي ايكس، با آنكه كارايي فراوان‌دارند، ممكن‌است خطرناك هم باشند.

توليد اشعه ي ايكس

الكترونها، اگر با سرعت زياد به عنصر سنگيني برخورد كنند، اين عنصر از خود اشعه‌ي ايكس تابش‌مي‌كند. اساس ساختمان‌دستگاهي كه‌اشعه‌ي ايكس توليدمي‌كند به اين صورت است:

در لوله‌اي كه درون آن خالي شده‌است از يك رشته‌سيم كه درحال التهاب‌است[2][2]، پيوسته الكترون خارج مي‌شود. اين رشته را كاتد[3][3] مي‌نامند.دردرون اين لوله قطب مثبت، يا آند[4][4]، نيز وجود دارد. ميان كاتد و آند اختلاف‌پتانسيل زياد برقرارمي‌كنند. الكترونهايي كه از كاتد خارج مي‌شوند، بر اثر اين اختلاف پتانسيل زياد، سرعت مي‌گيرند. الكترونها به خط راست حركت مي‌كنند و در سر راه خود به فلزي كه درون لوله قرار دارد ضربه مي‌زنند. اين فلز آنتي‌كاتد ناميده مي‌شود آنتي‌كاتد الكترونها رامي‌گيرد ودرعوض اشعه‌ي ايكس تابش‌مي‌كند. آنتي‌كاتدرا ازفلزديرگداز، مانند تنگستن، انتخاب‌مي‌كنند. ممكن‌است آنتي‌كاتد همان آند باشدهر قدر پتانسيل آند بيشتر باشد، الكترونها بيشترسرعت‌مي‌گيرند و اشعه ي ايكسي كه از كاتد تابش مي‌شود طول‌موج كوتاهتري دارند و سخت‌تر هستد.







كاربردهاي اشعه‌ي ايكس

در پزشكي از اشعه‌ي ايكس بيشتر براي عكسبرداري از استخوانها واندامهاي درون بدن استفاده‌مي‌شود. پزشكان، با بررسي اين عكسها، مي‌توانند جاي استخوانهاي شكسته يا اندامهاي آسيب ديده را تشخيص‌بدهند. دندانپزشكان، با بررسي آنها، مي‌توانند به جاي پوسيدگي دندانها و چگونگي ريشه آنها پي ببرند.

عكسبرداري از اندامها درون بدن را راديوگرافي (پرتونگاري) و ديدن آنها را راديوسكوپي (پرتو بيني) مي‌نامند. پزشكي كه راديوگرافي يا راديوسكوپي مي‌كند راديولوژيست يا راديولوگ (پرتوشناس) و كار او راديولوژي (پرتوشناسي) ناميده مي‌شود. راديوگرافي با اشعه‌ي ايكس به اين صورت است كه باريكه‌اي از اشعه‌ي ايكس، پس از گذشتن از بدن بيمار، فيلم‌حسّاس عكاسي تابانده مي‌شود. اشعه‌ي ايكس از پوست و گوشت بيشتر مي‌گذرد تا از استخوان. در نتيجه، تصوير استخوانها در فيلم روشن‌تر و تصوير اندامها ديگر به صورت سايه و تاريكتر نشان داده‌مي‌شود. درصفحه‌فلوئورسان برخوردمي‌كنند و پزشك‌از پشت‌اين‌صفحه‌مي‌تواند تصوير اندامهاي بيمار را در حال كار كردن ببينيد. به هنگام راديو گرافي يا راديوسكوپي گاهي مادّه‌ي بي‌زياني به بدن بيمار تزريق يا به اوخورانده‌ مي‌شود تا اندام مورد نظر آشكار‌تر ديده‌شود مثلاً، ممكن‌است پزشك، پيش از راديوگرافي با اشعه‌ي ايكس از روده‌ي بيمار، به او محلول سولفات باريم بخوراند. اين‌مادّه‌اشعه‌ي ايكس را جذب مي‌كند و در نتيجه تصوير روده‌ها روشن‌تر ديده مي‌شود.

اشعه‌ي ايكس در درمان سرطان نيز كاربرد فراوان دارند. اين اشعه سلولهاي سرطاني را زودتر از سلولهاي سالم از ميان مي‌برند. اگر به يك غده ي سرطاني به اندازه‌ي لازم اشعه‌ي ايكس بتابانند، آن غده سرانجام، بي‌آنكه به سلولهاي سالم آسيب زياد برسد، ازميان‌مي‌رود. درمان‌ به‌وسيله‌ي اشعه‌ي ايكس‌ را راديوتراپي (پرتودرماني) مي‌نامند.

اشعه‌ي ايكس كاربرد‌هاي ديگر نيز در پزشكي‌دارد. دستكشها و سرنگهاي جراحي را با استفاده از اين اشعه ضد‌عفوني‌مي‌كنند. اين‌گونه وسيله و ابزارها را نمي توان با حرارت‌دادن يا جوشاندن ضدعفوني كنند، زيرا فوري خراب‌مي‌شوند.

در صنعت، براي بازرسي محصولات فلزي مختلف، مانند آلومينيوم و فولاد، كه به صورت ريخته‌گري تهيّه شده‌اند از اشعه‌ي ايكس استفاده‌مي‌شود. عكسهايي كه از اين راه تهيّه مي‌شوند حفره‌هاي ريز و شكستگيهاي درون قطعه‌هاي فلزي را كه از سطح ديده نمي‌شوند آشكارمي‌كنند. براي بازرسي محصولاتي‌كه به ميزان زياد توليد مي شوند، مانند ترانزيستورها و قطعه هاي الكترونيكي كوچك، نيز اشعه‌ي ايكس به كارمي‌برند. در فرودگاههاو جاهايي كه بار مسافران را بازرسي مي كنند، براي پيدا كردن اسلحه يا چيزهاي ممنوع ديگر، چمدانها و بارهاي مسافران‌را از برابر اشعه‌ي ايكس مي‌گذرانند.

توليدكنندگان مواد پلاستيكي به بعضي از اين مواد اشعه‌ي ايكس مي‌تابانند.اين اشعه سبب تغييرات شيميايي و محكمتر شدن آنها مي‌شود. از اشعه‌ي ايكس براي جلوگيري از توليد نوعي مگس استفاده‌مي‌كنند. اين‌مگس درگوشت و خون جانوران تخمريزي مي كند و سبب تلف شدن حيوان مي شود. اشعه‌ي ايكس جنس نر اين حشره عقيم مي‌كند. به‌وسيله‌ي اشعه‌ي ايكس بذرهاي اصلاح شده‌اي از جو دوسر به‌دست‌مي‌آورند كه محصول بيشترو بهتر مي دهد و يا درزمينهايي كه‌خاك كم قوت دارند نيز به خوبي رشد مي‌كند و محصول مي‌دهد.

با استفاده از اشعة ايكس مي‌توان ساختمان بلورين اجسام را شناخت و از اين راه تشخيص داد كه جسم از چه موادي تشكيل شده است. هنگامي كه باريكه‌اي از اشعة ايكس از بلور يك جسم مي‌گذرد، اتمهاي آن جسم، مانند آينه‌هاي بسيار ريز، اشعة تابيده شده را به صورت نقشي منظم پراكنده مي‌كنند. نقشي كه از پراكنده شدن اشعة‌ايكس، پس از تابش بر يك بلور پديد مي‌آيد، مخصوص همان بلور است و نقش پراش آن بلور ناميده مي‌شود. دانشمندان، در پژوهشهاي علمي،‌ با مطالعة‌ نقشهاي گوناگون پراش بلورهاي هر جسم، آگاهيهاي بسياري دربارة آرايش اتمهاي بلور آن جسم به دست مي‌آورند. مطالعه پراش اشعة‌ايكس به وسيله بلورها را بلورنگاري اشعه ايكس (X-ray crystallography) مي‌نامند.

دانشمندان براي بررسي ساختمان بعضي از مواد شيميايي پيچيده، مانند آنزيمها و پروتئينها و همچنين براي توليد مصنوعي آنها از اشعة ايكس استفاده مي‌كنند.

باستانشناسان براي بررسي اشياي كهني كه لاية كلفتي از گرد و خاك و مواد ديگر يا زنگ زدگي آنها را پوشانده است،‌ از اشعة ايكس استفاده مي‌كنند. از اين راه مي‌توانند، بدون برداشتن لايه‌ رويي كه ممكن است به خودي شيء آسيب برساند، تصوير آن را ببينند. همچنين براي شناختن تابلوهاي قديمي و اصيل كه ممكن است نقاشي ديگري روي آنها را پوشانده‌باشد از اشعه‌ي ايكس استفاده مي‌كنند. رنگهاي نقاشي رادرگذشته از تركيبهاي‌سرب‌مي‌ساختند، ولي‌رنگهاي‌جديد بيشتر از تركيبهايعناصر سبك ساخته مي‌شوند. چون عنصرهاي سنگين اشعة ايكس را بيشتر جذب مي‌كنند، از اين رو مي‌توان به كمك آنها نقاشيهاي قديم و اصيل را تشخيص داد.



چگونه اخترشناسان قادر به ديدن اشعه ي ايكس هستند؟




گرچه اشعه ايكس انرژي بسيار زيادي براي نفوذ دارد اما اتمسفر زمين به اندازه ي كافي براي رد نشدن اشعه ي ايكس ضخيم است و مانع از رد شدن آنها مي شود و تنها اجازه مي دهد تا 10 سانتيمتر از اين پرتو در هوا نفوذ كند حال ما براي اينكه اين پرتو را دريافت نمائيم چاره اي به جز تحقيقات در بالاي جو نداريم . با توجه به اين محدوديت ما 4 روش براي مطالعه بر روي اشعه ي ايكس پيش رو داريم ...

1: فرستادن موشك اكتشاف تغييرات جوي يا sunding rocket

2: فرستان بالون ها

3: فرستادن ساتالايت ها

4: تلسكوپ هاي فرو سرخ

موشك اكتشاف تغييرات جوي (sunding rocket)

در اين راكت اكتشاف گر ردياب اشعه ايكس در دماغه يا نوك راكت قرار مي گيرد اين همان روش است كه در سال 1949 در نيو مكزيكو اجرا شد كه اولين اين پرتو هاي دريافتي مربوط به خورشيد مي شد در سال 1962 اولين نشانه ها از پرتو ايكس غير از خورشيد تائيد شد و از آنجا بود كه دانشمندان توجه شان معطوف به اين شد كه آيا ممكن است كه اين پرتو اين همه راه را آمده باشد بدون اينكه منحرف شده باشد؟

حال ديگر دانشمندان به اين فكر افتادند كه تا به حال داشته اند شمال زمين را به دنبال اشعه ايكس مي گشتند حال آنكه ممكن بود درصد وجود پرتو ايكس در جنوب بيشتر مي بود و دانشمندان مجبور بودند براي هر طرف زمين يك راكت را روانه ي آسمان كنند تا شايد بتوانند اين پرتو را رصد كنند ولي اين كار هزينه ي زيادي را در بر داشت به همين دليلي دانشمندان به فكر افتادند تا از بالون ها استفاده كنند ...

بالون هاي اكتشافي

مزيت بالونهاي اكتشافي اين بود كه مي توانستند تجهيزات بيشتري براي مطالعه به همراه خود به بالاي 35 كيلومتري زمين ببرند و در آنجا تحقيق را آغاز كنند و مزيت بالونها اين بود كه مي توانستند زمان بيشتري در بالا بمانند و تحقيق كنند و مانند راكت ها نبودند كه تا چند دقيقه بيشتر نمي توانستند اطلاعات جمع آوري نمايند تنها ضعفي كه اين بالون ها داشتند اين بود كه اشعه هاي ايكسي را جمع آوري مي كردند كه ديگر قابل مطالعه نبودند چرا كه با وجود اينكه بالونها تا فاصله زيادي بالا رفته بودند ولي اشعه هاي ايكس تا آن فاصله ديگر نمي توانستند خود را برسانند و ضعيف مي شدند به اين دليل بود كه دانشمندان به اين فكر افتادند كه يك شئي بسازند كه هم بتواند مدت زمان زيادي در فضا بماند هم بتواند گردش كند و هم بتواند تجهيزات مختلفي با خود ببرد از اين جا بود كه طرح ساتالايت ها ريخته شد...


ساتالايت ها

همان طور كه گفته شد بالون ها فقط قادر به رصد طول موجها و طيف هاي ناقصي از پرتو ها بودند اما ساتالايت ها مي توانستند اين طول موجها را به صورت كامل دريافت نمايند و مورد مطالعه قرار دهند به علاوه ساتالايت ها مي توانستند زمان زيادي در فضا باشند و به دور زمين بچرخند به عنوان مثال ساتالايت veta 5B توانست براي 10 سال در خارج از جو روي اين پرتو ها و پرتوهاي ديگر مطالعه نمايد ....

حال ديگر فرصت آن رسيده تا با استفاده از تلسكوپ هاي فرو سرخ به مطالعه ي اين پرتو هاي مرموز كه از ماوراي ما مي آيند بپردازيم.

تلسكوپ هاي فرو سرخ

اين تلسكوپ ها مي توانند با استفاده از اشعه هاي فرو سرخ كه مي توانند از غبارو گاز عبور كنند به راحتي منابع اشعه ايكس را كشف كنند نه اينكه اشعه ايكس دريافت كنند فرضا تلسكوپ اسپيتزر كه در بالاي جو قرار دارد(براي رصد بهتر) مي تواند سياه چاله ها يي را كه از خود فوران اشعه ايكس دارند را به راحتي شناسايي و رصد كند.

توجه داشته باشيد كه اين تلسكوپ ها هم مي توانند در زمين باشند هم در جو .

منبع
 

infrequent

کاربر ممتاز
اثرات بيولوژيكي پرتو X

اثرات بيولوژيكي پرتو X

تحقيقات دهه هاي اخير مخاطرات پرتوهاي يونساز را بطور قطع روشن كرده است . برهمين اساس امروزه اثرات بيولوژيكي پرتوهاي يونساز را به سه گروه مختلف طبقه بندي مي كنند :

الف ) اثرات قطعي بدني يا جسماني : جزو آثار اوليه يا زودرس بوده كه وقوع آنها حتمي است . كه از سرخي پوست
« Erythema» تا نكروز سلولها و عقب افتادگي رشد زماني« كه حاصل تابش مناطق اپي فيزييال در كودكان است » متفاوت است .

ب ) آثار آماري بدن : همانطور كه از نام آنها پيداست آماري بوده كه از مهمترين آنها لوسمي « Leukemia » انواع سرطانها و كوتاهي عمر است . نام ديگر اين آثار ، آثار ديررسي است .

ج ) اثرات ژنتيكي : اثراتي كه در فرزندان و نسل هاي آينده افراد مورد تابش ظاهر مي شوند و ناشي از اثر پرتو بر روي DNA مي باشد .

اثر اشعه روي سلولها : به دو عامل مقدار اشعه و نوع سلول بستگي دارد . بطور كلي هر چه زمان تابش اشعه كمتر
باشد اثر آن زيادتر است زيرا در طي آن فرصت براي ترميم سلول وجود ندارد . اثر اشعه در قسمتهاي مختلف سلول و همينطور انواع سلول يكسان نمي باشد و همينطور اين اثرات در حالات مختلف يك سلول متفاوت مي باشد . طبق تجربه هسته سلول 25 بار حساس تر از سيتوپلاسم است از طرفي مي دانيم خاصيت توليد مثل مربوط به هسته بوده بنابراين ضايعات آن به مراتب وخيم تر مي باشد به علاوه تغييرات هسته برعكس سيتوپلاسم قابل ترميم نمي باشد . اگر چه همه سلولهاي زنده به اشعه X حساسند ولي اين حساسيت در آنها متفاوت است . طبق قانون برگوني و توبيوند هرچه فعاليت تقسيم سلولي زيادتر و فاصله آن از زمان تقسيم بعدي بيشتر و عمل فيزيولوژيكي آن نامشخص تر باشد حساسيت آن نسبت به اشعه X بيشتر خواهد بود . در بين موجودات تك سلولي معمولاً باكتريها حساسيت زيادي به اشعه ندارند اما با تابش پرتو X و ساير پرتوهاي يونساز مي توان كشت ميكروبي را استريل كرد و بطور كلي حساسيت ميكروبهاي بيماري زا خيلي كمتر از سلولهاي بدن است و از حساس ترين سلولهاي بدن به ترتيب نزولي WBC و RBC موجود در طحال و تيموس و مغز استخوان و سلولهاي سمينال و مولد اپيدرم است .بايد يادآوري كرد كه هر گاه بافتي به هر علت مثلاً آماس به حالت جنيني بازگشت كند حساسيت آن به اشعه زياد مي شود .

اثرات اشعه بر گلبولهاي خوني : خود گلبولها در برابر پرتو حساسيت زياد ندارند اما سلولهاي توليد كننده آنها در
غدد لنفاوي و طحال و مغز استخوان حساسيت بالايي دارند ودر بين آنها بافت لنفوئيد از بقيه حساستر بوده و بافت ميلوئيد كه شامل گلبولهاي سفيد چند هسته اي است حساسيت كمتري دارد به همين دليل لكوپني زودتر از آنمي ظاهر مي شود .

اثر اشعه بر ساير بافتها : بافت هاي همبند داراي حساسيت كم در برابر اشعه هستند و عوارض ايجادي در آنها در نهايت آماس است ، غدد مترشحه نسبت به اشعه حساسيت زياد داشته و منجر به اختلالاتي در ترشحات آنها مي شود صلبيه چشم بخصوص در دوره جنيني به اشعه حساس بوده و در افراد بالغ گاه پس از چند ماه منجر به كاتاراكت مي شود .

كم خوني پرنيشيوز ، در اثر تابش طولاني و مكرر اشعه به بدن ، مثلاً در پرتو كارها كه در معرض تابش مقادير كم پرتو بطور مداوم قرار مي گيرند اختلالاتي در فرمول خون آنها بروزمي كند كه گاهي علامت شروع لوسمي است .

منبع
 

infrequent

کاربر ممتاز
لامپ اشعه ایکس

لامپ اشعه ایکس

ساختمان لامپ اشعه ایکس
پرتوهای ایکس را بوسیله بمباران هدفی فلزی با باریکه‌ای از الکترونهای سریع تولید می‌کنند. قطعات اصلی لامپ اشعه ایکس شامل کاتد برای گسیل الکترونها و آندی در نقش هدف می‌باشند، که هر دو درون لامپ خلا جای گرفته‌اند. کاتد پیچه‌ای رشته‌ای از جنس تنگستن است، این لامپ یک پیچه کانونی جهت جمع کنندگی باریکه الکترونی نیز دارد و در ساختمان آن از پمپ تخلیه نیز استفاده می‌کنند.



نحوه عمل لامپ اشعه ایکس

جریان الکتریکی با ولتاژ کم از میان رشته کاتد برای گرم کردن آن و التهاب و تحریک گسیل گرما یونی الکترونها می گذرد. اختلاف پتاسیل الکتریکی زیادی (ولتاژ لامپ) بین کاتد و هدف آندی ، برای شتاب دهی الکترونها در فاصله فضایی بین آن دو وجود دارد. معمولا گستره ولتاژی لامپ اشعه ایکس بین kv50 تا Mv1 است.

فنجانک متمرکز کننده‌ای یا پیچه کانونی را نزدیک کاتد قرار می‌دهند که این پیچه به عنوان عدسی الکترومغناطیسی برای متمرکز کردن گسیل گرما یویی به صورت باریکه‌ای که به مرکز هدف آندی هدف گیری شده است، عمل می‌کند. آند از قطعه کوچکی از فلز هدف تشکیل شده است که معمولا از جنس تنگستن است و در پوشش مسی جای گرفته است.

تنگستن را به عنوان ماده هدف بکار می‌برند، زیرا گسیل کننده بسیار مؤثر پرتوهای ایکس است و نقطه ذوب فوق العاده بالایی (3380 درجه سانتیگراد) دارد. از این رو دماهای بسیار بالایی را که بوسیله برخورد الکترونهای سریع ایجاد می‌شود، می‌تواند تحمل کند. قطعه تنگستن را درون مکعبی مسی که با آب یا روغن خنک می‌شود جای می‌دهند. بدین ترتیب انرژی گرمایی تولید شده را با رسانش از طریق مس می‌توانند به آسانی از بین ببرند.

کپسول لامپ اشعه ایکس



کپسول لامپ اشعه ایکس را ممکن است از شیشه ، ماده سرامیکی همچون آلومینا ، فلز یا ترکیبی از مواد بسازند. بیشتر لامپهای اشعه ایکس که امروزه ساخته می‌شوند، ساختمانی از جنس سرامیک _ فلز دارند، که آنها را در مقایسه با لامپهای شیشه‌ای_ فلزی برای هر ولتاژ بخصوصی می‌توان کوچکتر ساخت.

کپسول لامپ باید استحکام ساختمانی خوبی در دماهای بالا داشته باشد، تا اثرهای ترکیبی گرمای تابیده از آند و نیروهای اعمالی به محفظه خلا بوسیله فشار اتمسفر را بتواند تحمل کند. شکل کپسول ممکن است با میزان ولتاژ لامپ و ماهیت طرح آند و کاتد تغییر کند.

کپسول باید دارای دریچه‌ای در مقابل آند برای امکان خروج باریکه اشعه ایکس از لامپ باشد. این دریچه از عنصری با عدد اتمی پایین برای حداقل جذب اشعه ایکس ساخته شده است. معمولا دریچه را از بریلیوم به ضخامت 3 تا 4 میلیمتر می‌سازند.

اتصالات الکتریکی آند و کاتد به دیواره‌های کپسول جوش داده می‌شود. لامپ پرتو درون محفظه‌ای فلزی قرار دارد که برای محافظت در مقابل شوک الکتریکی با ولتاژ بالا کاملا عایق بندی شده است و معمولا این محفظه پریز و دوشاخه ولتاژ قوی دارد که امکان قطع سریع کابلهای الکتریکی اتصال دهنده لامپ به ژنراتور فشار قوی را بوجود می‌آورد.

طراحی لامپ اشعه ایکس

دستگاههای قابل حمل اشعه ایکس که در کارگاهها بکار می‌روند، معمولا همه چیز سر خود دارند و مجهز به ژنراتور فشار قوی و لامپ اشعه ایکس هستند که درون یک محفظه قرار دارند. در این حالت هیچ کابل فشار قوی در خارج از محفظه وجود ندارد. جریان الکتریکی حاصل از ولتاژ ضعیف از میان رشته کاتد می‌گذرد و با گرم کردن آن ابر الکترونی در پیرامون رشته با گسیل گرما یونی بوجود می‌آید.

هنگامی که ولتاژ قوی در میان لامپ در بین کاتد و آند اعمال می شود، الکترونها در عرض فضای تخلیه شده برای برخورد به هدف شتاب می‌گیرند. باریکه الکترونی طوری متمرکز می‌شود که تنها به سطح کوچکی از هدف برخورد می‌کند، که این سطح کوچک را نقطه کانونی می‌نامند. بیشتر انرژی باریکه الکترونی به انرژی گرمایی که ناگزیر از بین می‌رود، تبدیل می‌شود و مقداری از آن به اشعه ایکس تبدیل می‌شود.

هر چقدر نقطه کانونی روی هدف کوچکتر باشد، تصویر پرتو نگاری بدست آمده روشنتر خواهد بود. در هر حال آن مقدار از گرمایش آندی که بوجود می‌آید مانع استفاده از نقطه کانونی بسیار کوچک خواهد شد. طراحی آند و هدف بر مبنای شرایط بهینه‌ای از عمر طولانی هدف و پرتو نگاری بیشینه صورت می‌گیرد.

در بسیاری از طراحیهای لامپ اشعه ایکس صفحه آند را نسبت به باریکه الکترون شیبدار می‌سازند. باریکه الکترونی طوری متمرکز می‌شود که نقطه کانونی مربع کوچکی بر روی صفحه عمود بر باریکه الکترونی بوجود می‌آورد. درحالی که این نقطه کانونی به صورت دراز و باریک بر روی صفحه شیبدار هدف بوجود می‌آید.

پارامترهای فیزیکی کنترل کننده باریکه
متغیرهای مهم لامپ اشعه ایکس که مکانیزم عمل و کنترل باریکه حاصل را سبب می‌شوند، عبارتند از:


جریان الکتریکی رشته: تغییر در جریان رشته سبب تغییر در دمای رشته می‌شود و تغییر در آهنگ گسیل گرما یونی الکترونها را به دنبال دارد.

ولتاژ لامپ: افزایش در ولتاژ لوله و اختلاف پتاسیل الکتریکی بین کاتد و آند ، انرژی باریکه الکترونی و در نتیجه انرژی و توان نفوذ اشعه ایکس تولید شده را افزایش خواهد داد.

جریان الکتریکی لامپ: جریان لامپ برابر مقدار شارش الکترونی بین کاتد و آند است و مستقیماً به دمای رشته مربوط می‌شود (از جریان لامپ معمولا به عنوان میلی آمپراژ لامپ یاد می‌کنند). شدت باریکه اشعه تولید شده بوسیله لامپ تقریبا متناسب با میلی آمپراژ لامپ است.

منبع
 

infrequent

کاربر ممتاز
اشعه گاما (ادامه ی توضیحات)

اشعه گاما (ادامه ی توضیحات)

با توجه به اینکه اشعه گاما دارای تشعشع الکترومغناطیسی می‌باشد، آن فاقد بار و جرم سکون است. اشعه گاما موجب برهمکنشهای کولنی نمی‌گردد و لذا آنها برخلاف ذرات باردار بطور پیوسته انرژی از دست نمی‌دهند. معمولا اشعه گاما تنها یک یا چند برهمکنش اتفاقی با الکترونها یا هسته‌های اتم‌های ماده جذب کننده احساس می‌کند. در این برهمکنش‌ها اشعه گاما یا بطور کامل ناپدید می گردد یا انرژی آن بطور قابل ملاحظه‌ای تغییر می‌یابد. اشعه گاما دارای بردهای مجزا نیست، به جای آن ، شدت یک باری که اشعه گاما بطور پیوسته با عبور آن از میان ماده مطابق قانون نمایی جذب کاهش می‌یابد.
فروپاشی گاما
در فروپاشی گاما ، هنگامی که یک هسته تحت گذارهایی از حالات برانگیخته بالاتر به حالات برانگیخته پایین‌تر یا حالت پایه آن می‌رود، تشعشع الکترومغناطیسی منتشر می‌گردد. معادله عمومی فروپاشی گاما بصورت زیر است:
[SUP]A[/SUP][SUB]Z[/SUB]X[SUP]*[/SUP]-------->[SUP]A[/SUP][SUB]Z[/SUB]X + γ

که در آنX و X* به ترتیب نشان دهنده حالت پایه (غیر برانگیخته) و حالت با انرژی بالاتر است. قابل ذکر است که این فروپاشی با هیچ گونه تغییر در عدد جرمی (A) و عدد اتمی (Z) همراه نیست.

حالت برانگیخته هسته و حالت با انرژی پایین حاصل شده در اثر نشر پرتو گاما ، فقط زمانی به عنوان ایزومر هسته‌ای در نظر گرفته می‌شود که نیمه عمر حالت برانگیخته به اندازه‌ای طولانی باشد که بتوان آن را به سادگی اندازه گیری نمود. زمانی که این حالت وجود داشته باشد، فروپاشی گاما به عنوان یک گذار ایزومری توصیف می‌گردد. اصطلاحات حالت نیمه پایدار یا حالت برانگیخته برای توصیف گونه‌ها در حالات انرژی بالاتر از حالت پایه نیز به کار می‌رود.
حالتهای فروپاشی گاما

نشر اشعه گامای خالص :
در این حالت فروپاشی گاما ، اشعه گامای منتشر شده بوسیله یک هسته از یک فرآیند فروپاشی گاما برای کلیه گذارها بین ترازهای انرژی که محدوده انرژی آن معمولا از 2 کیلو الکترون ولت تا 7 میلیون الکترون ولت می‌باشد، تک انرژی است. این انرژیهای گذارها بین حالت کوانتومی هسته بسیار نزدیک هستند. مقدار کمی از انرژی پس زنی هسته با هسته دختر (هسته نهایی) همراه می‌باشد، ولی این انرژی معمولا نسبت به انرژی اشعه گاما بسیار کوچک بوده و می‌توان از آن صرفنظر کرد.

حالت فروپاشی بصورت تبدیل داخلی :
در این حالت فروپاشی ، هسته برانگیخته با انتقال انرژی خود به یک الکترون اربیتال برانگیخته می‌گردد، که سپس آن الکترون از اتم دفع می‌شود. اشعه گاما منتشر نمی‌شود. بلکه محصولات این فروپاشی هسته در حالت انرژی پایین یا پایه ، الکترونهای اوژه ، اشعه ایکس و الکترونهای تبدیل داخلی می‌باشد. الکترونهای تبدیل داخلی تک انرژی هستند. انرژی آنها معادل انرژی گذار ترازهای هسته‌ای درگیر منهای انرژی پیوندی الکترون اتمی می‌باشد.

با توجه به اینکه فروپاشی تبدیل داخلی منجر به ایجاد یک محل خالی در اربیتال اتمی می‌شود، در نتیجه فرآیندهای نشر اشعه ایکس و نشر الکترون اوژه نیز رخ خواهد داد.

حالت فروپاشی بصورت جفت :
برای گذارهای هسته‌ای با انرژی‌های بزرگتر از 1.02 میلیون الکترون ولت تولید جفت اگر چه غیر معمول است اما یک حالت فروپاشی محسوب می‌شود. در این فرآیند ، انرژی گذرا ابتدا برای بوجود آمدن یک جفت الکترون – پوزیترون و سپس برای دفع آنها از هسته بکار می‌رود.

انرژی جنبشی کل داده شده به جفت معادل اختلاف بین انرژی گذار و 1.02 میلیون الکترون ولت مورد نیاز برای تولید جفت است. پوزیترون تولید شده در این فرآیند نابود خواهد شد.

منبع
 
Similar threads
Thread starter عنوان تالار پاسخ ها تاریخ
mhn yd چگونگی تبدیل اشعه مادون قرمز به گرما؟ فیزیک 0

Similar threads

بالا