الأشعة السينية ( X ray)
هي أشعة كهرومغناطيسية ذات طول موجي (بين 10 و0,01) نانومتر، أي أن طاقة أشعتها بين 120 و120ألف إلكترون فولت. تستخدم بشكل واسع 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 ريتشارد رونتجن, مخترع الأشعة السينية, بتسليط شعاع إلكتروني داخل أنبوب زجاجي مطبق بين طرفيه توتر كهربائي مرتفع. كان هذا الأنبوب مفرغ من الهواء و تنطلق بداخله إلكترونات من قطب كهربائي سالب إلى قطب كهربائي موجب. تم إحاطة هذا الإنبوب بورق ذو لون فاتح لحماية المستخدم من المجال الكهرمغناطيسي المنبعث. تم وضع شاشة فسفورية في نهاية الإنبوب. عندما اصطدام الشعاع الإلكتروني بها, بدأت هذه الشاشة بالتوهج. عندما وضع ريتشارد رونتجن يده بالصدفة بين لأنبوب والشاشة الفسفورية, شاهد صورة لعظام يده على الشاشة, و كانت هذه أول عملية تصوير بالأشعة السينية.
استخداماتها
الأشعة السينية X-Rays جزء من طيف الأشعة الكهرومغناطيسية.
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 إختراق 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 الخبيثة 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. و قد 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
رسم توضيحي لصمام الأشعة السينية : (K: المهبط مصدر الإلكترونات,//و A: المصعد ينتج الاشعة السينية ،//و C نظام تبريد)
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 مستوي منخفض. وهذه هي الاشعة السينية المتميزة بطول موجة معين، ويكون لها طاقة محددة.
وتستغل كلتا الحالتين في صمام أشعة سينية، حيث تنشأ الإلكترونات عند المهبط المتوهج (فتيل متوهج مثل فتيل اللمبة) وتسرع ثم تصتدم بالمصعد الموجب الشحنة فتنكبح بشدة. وعندئذ تنتج الأشعة السينية وحرارة. 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 اليوم السيراميك كمادة للمصعد ويكون مكان اصطدام الإلكترونات عليه مغطى بالموليبدنوم أو بالنحاس أو بالتنجستن.
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 الاشعة. أي أن التعرض إلى جرعة صغيرة من تلك الأشعة مهما كانت صغيرة، يكمن فيها احتمال تحول إحدى الخلايا الحية إلى خلية سرطانية. 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.
الأشعة السينية عند طبيب الأسنان
يستخدم طبيب الاسنان الأشعة السينية لتصوير الأسنان بواسطة الفيلم ومعرفة الفاسد منها من أجل وضع خطة لترميم الأسنان. إلا أن تحميض الفيلم يأخذ شيئا من الوقت. بالإضافة إلى صعوبة تخزين تلك الأفلام وتسجيلها. لذلك طورت طريقة التصوير بالأفلام وبدأت تحل محلها التصوير الرقمي بواسطة المجسات الرقمية. وتحتاج تلك الطريقة تعرض المريض لإشعاع أقل خلال عملية التصوير. وتظهر الصورة مباشرة على شاشة المرقاب.
ويُراعى أثناء أخذ الصور بالأشعة السينية حماية أجزاء جسم المريض الأخرى التي لا تدخل في حيز الفحص من الأشعة بواسطة حوائل رصاصية. كما أن الممرضة التي تعمل على جهاز الأشعة تغادر الغرفة بعد إعدادها المريض للتصوير، وتقوم بتشغيل الجهاز من خارج الغرفة وذلك لكي لا تعرض نفسها للإشعاع. وفي العادة تجري كل ممرضة تدريبا عمليا كل خمس سنوات لمدة يوم واحد لتجديد معرفتها بأصول العمل بالأشعة والأخذ بالجديد في هذا المضمار.
هي أشعة كهرومغناطيسية ذات طول موجي (بين 10 و0,01) نانومتر، أي أن طاقة أشعتها بين 120 و120ألف إلكترون فولت. تستخدم بشكل واسع 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 ريتشارد رونتجن, مخترع الأشعة السينية, بتسليط شعاع إلكتروني داخل أنبوب زجاجي مطبق بين طرفيه توتر كهربائي مرتفع. كان هذا الأنبوب مفرغ من الهواء و تنطلق بداخله إلكترونات من قطب كهربائي سالب إلى قطب كهربائي موجب. تم إحاطة هذا الإنبوب بورق ذو لون فاتح لحماية المستخدم من المجال الكهرمغناطيسي المنبعث. تم وضع شاشة فسفورية في نهاية الإنبوب. عندما اصطدام الشعاع الإلكتروني بها, بدأت هذه الشاشة بالتوهج. عندما وضع ريتشارد رونتجن يده بالصدفة بين لأنبوب والشاشة الفسفورية, شاهد صورة لعظام يده على الشاشة, و كانت هذه أول عملية تصوير بالأشعة السينية.
استخداماتها
الأشعة السينية X-Rays جزء من طيف الأشعة الكهرومغناطيسية.
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 إختراق 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 الخبيثة 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. و قد 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
رسم توضيحي لصمام الأشعة السينية : (K: المهبط مصدر الإلكترونات,//و A: المصعد ينتج الاشعة السينية ،//و C نظام تبريد)
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 مستوي منخفض. وهذه هي الاشعة السينية المتميزة بطول موجة معين، ويكون لها طاقة محددة.
وتستغل كلتا الحالتين في صمام أشعة سينية، حيث تنشأ الإلكترونات عند المهبط المتوهج (فتيل متوهج مثل فتيل اللمبة) وتسرع ثم تصتدم بالمصعد الموجب الشحنة فتنكبح بشدة. وعندئذ تنتج الأشعة السينية وحرارة. 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 اليوم السيراميك كمادة للمصعد ويكون مكان اصطدام الإلكترونات عليه مغطى بالموليبدنوم أو بالنحاس أو بالتنجستن.
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 الاشعة. أي أن التعرض إلى جرعة صغيرة من تلك الأشعة مهما كانت صغيرة، يكمن فيها احتمال تحول إحدى الخلايا الحية إلى خلية سرطانية. 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.
الأشعة السينية عند طبيب الأسنان
يستخدم طبيب الاسنان الأشعة السينية لتصوير الأسنان بواسطة الفيلم ومعرفة الفاسد منها من أجل وضع خطة لترميم الأسنان. إلا أن تحميض الفيلم يأخذ شيئا من الوقت. بالإضافة إلى صعوبة تخزين تلك الأفلام وتسجيلها. لذلك طورت طريقة التصوير بالأفلام وبدأت تحل محلها التصوير الرقمي بواسطة المجسات الرقمية. وتحتاج تلك الطريقة تعرض المريض لإشعاع أقل خلال عملية التصوير. وتظهر الصورة مباشرة على شاشة المرقاب.
ويُراعى أثناء أخذ الصور بالأشعة السينية حماية أجزاء جسم المريض الأخرى التي لا تدخل في حيز الفحص من الأشعة بواسطة حوائل رصاصية. كما أن الممرضة التي تعمل على جهاز الأشعة تغادر الغرفة بعد إعدادها المريض للتصوير، وتقوم بتشغيل الجهاز من خارج الغرفة وذلك لكي لا تعرض نفسها للإشعاع. وفي العادة تجري كل ممرضة تدريبا عمليا كل خمس سنوات لمدة يوم واحد لتجديد معرفتها بأصول العمل بالأشعة والأخذ بالجديد في هذا المضمار.