پرتوهای X (پرتونگاری)

پرتوهای X (پرتونگاری) پرتوهای X در سال 1895 ، به وسیله ی رونتگن فیزیکدان آلمانی کشف شد و از آنجا که ماهیت آنها در آن زمان ناشناخته بود ، بدین نام خوانده شدند این پرتوها برخلاف نور معمولی نامرئی هستند اما مسیر مستقیمی را می پیماند و فیلم عکاسی را مانند نور مرئی متأثر می کنند

دسته بندی	آزمون ارشد
فرمت فایل	doc
حجم فایل	105 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل	95

از سوی دیگر ، از نور با نفوذتر بوده و به آسانی از بدن انسان ، چوب ، قطعات نسبتاً ضخیم فلزی ، و دیگر اشیاء کدر عبور می کنند .

برای استفاده از هر وسیله ای همواره به شناخت کامل آن نیاز نیست ، به این دلیل تقریباً بی درنگ فیزیک دانها و چندی بعد مهندسان علاقه مند به مطالعه ساختار درونی اجسام کدر ، پرتوهای X را بکار گرفتند . با قرار دادن لامپ پرتو X در یک سوی جسم و فیلم عکاسی  در سوی دیگر ، می توان تصویری سایه مانند و یا پرتونگار به دست آورد، بخشهایی از جسم با چگالی کمتر ، نسبت به بخشهایی با چگالی بیشتر مقدار بیشتری از تابش X را عبور می دهند . بدین وسیله نقطه ی شکست در  استخوانی شکسته و یا محل ترکی در یک فلز قالب  گیری شده مشخص می شود.

بدین ترتیب پرتونگاری بدون آگاهی دقیق از تابش بکار برده شده ، آغاز شد ، زیرا ماهیت کامل پرتوهای X تا سال 1912 ، مشخص نبود ،‌ در این سال ، پدیده ی پراش پرتو X در بلوها کشف شد ، و همزمان با این کشف ، ماهیت موجی پرتوهای  X به اثبات رسد از این رو روش جدیدی برای بررسی ریز ساختار ماده نیز فراهم شد . هر چند پرتونگاری در این نوع خود وسیله بسیار مهمی است و از زمینه ی کاربردی گسترده ای برخوردار است ، اما معمولاً توان تفکیک آن برای آشکارسازی جزئیات درونی ، تا مرتبة  محدود می شود . از سوی دیگر ، پراش می تواند به طور غیر مستقیم جزئیات ساختار درونی را تا اندازه ی آشکار کند ، و در این کتاب به این پدیده، و کاربردهای آن در مسائل متالورژیکی پرداخته می شود . در اینجا پرتوهای X و ساختار دورنی بلورها در دو فصل اول به عنوان پیش نیازهای لازم برای بحث پراش پرتوهای X در بلوها که به دنبال خواهد آمد ، توصیف شده است.

تابش الکترومغناطیس

امروزه می دانیم که پرتوهای X ، تابش الکترومغناطیسی با ماهیتی کاملاً همانند نور مرعی ،‌‌ اما با طول موجی بسیار کوتاهتر از آن هستند ،‌ واحد اندازه گیری در ناحیه پرتو X آنگسترم برابر با  است و پرتوهای X بکار رفته در پراش ، تقریباً طول موجهایی در گستره ی 5/0 تا 5/2 دارند ، در حالی که طول موج نور مرئی در محدودة 6000 است . بدین ترتیب پرتوهای X ،‌ ناحیه ای میان پرتوهای گاما و فرابنفش را در طیف کامل الکترومغناطیسی اشغال می کنند.

گاهی در اندازه گیری طول موج پرتو X از واحدهای دیگری مانند واحد X ، (XU) ،‌ و کیلو ‌X  (KX=1000XU) استفاده می کنند . واحد KX ،‌‏ اندکی از آنگسترم بزرگتر است که منشا آن در بخش 3 ـ 4 توصیف می شود . واحد پذیرفته شده ی SI برای طول موج در ناحیه ی پرتو X ، نانومتر است:  نامومتر

اما این واحد رایج نشده است.

طیف پیوسته

هنگامی پرتوهای X ایجاد می شوند که شتاب هر ذره ی باردار الکتریکی با انرژی جنبشی کافی، بسرعت کند شود ، معمولاً برای چنین منظوری از الکترونها استفاده می  شود. این تابش در یک لامپ پرتو X با منبعی از الکترونها و دو الکترود فلزی ، تولید می شود . ولتاژ زیادی که به میزان چند ده هزار ولت در دو سر الکترود وجود دارد موجب گسیل الکترونها به سوی آندو یا هدف می شود و در آنجا الکترونها با سرعت زیاد به هدف برخورد می کنند . پرتوهای X در نقطه ی برخورد تولید شده و در تمام جهات منتشر می شوند. اگر e بار الکترون ( ^19-10×6/1 کولمب ) و V ولتاژ دو سر الکترودها باشد ، در این صورت انرژی جنبشی ( بر حسب ژول ) الکترونها هنگام برخورد از معادله ی زیر به دست می آید.

( 3 ـ  1 )                  

که در  آن m جرم الکترون ( kg ^31- 10×11/9 ) و V سرعت آن بر  حسب متر بر ثانیه درست پیش از برخورد است . در لامپی با ولتاژ 30000 ولت ، این سرعت نزدیک به سرعت نور است . بیشتر انرژی جنبشی الکترونهایی که به هدف برخورد می کنند به حرارت تبدیل شده و کمتر از یک درصد از این انرژی به پرتوهای X تبدیل می شود.

هنگامی پرتوهای خارج شده از هدف ، مورد واکاوی قرار گیرند ، آشکار می شود که مجموعه ای از طول موجهای گوناگون هستند ، و تغییرات شدت با طول موج ، به ولتاژ لامپ بستگی دارد .

 شدت تا طول موج ویژه ای صفر است که به آن حد طول موج کوتاه می گویند، سپس بسرعت تا بیشینه ای افزایش می یابد و آنگاه بدون هیچ مرز مشخصی در ناحیه ی طول موجهای بلند کاهش می یابد . هنگام افزایش ولتاژ لامپ ، شدت تمام طول موجها افزایش یافته و مرز طول موج کوتاه و مکان بیشینه به سوی طول موجهای کوتاهتر
تغییر مکان می دهد .

تابشی با این منحنی ها نشان اده شده را تابش چند رنگ ،‌ پیوسته ، و یا سفید گویند ، زیرا مانند نور سفید از پرتوهایی با طول موجهای گوناگوی ساخته شده است . تابش سفید را تابش ترمزی نیز گویند که واژه ای آلمانی است ، زیرا از شتاب کاهش یافته ای الکترونها ناشی می شود.

طیف پیوسته ، از کند شدن سریع الکترونهای برخورد کننده  به هدف ناشی می شود ، زیرا همانگونه که در بالا گفته شد ، هر بار کند شونده ،  انرژی آزاد می کنند .