ماشين پرتو ايكس

قلب ماشين پرتو ايكس جفت الكترود( كاتود و آنود) است كه داخل لوله خلأ شيشه‌اي قرار گرفته‌اند. كاتود، فيلامان گرم‌شده‌اي‌ است كه در لامپ‌هاي قديمي‌ هم مي‌توانيد آنها را ببينيد. ماشين جريان را از فيلامان گذرانده، گرم مي‌كند. گرما الكترون‌ها را به سمت سطح هُل مي‌دهد. آنود بار مثبت، صفحه‌ي تخت تنگستني است كه الكترون‌ها در لوله حركت مي كنند.

اختلاف ولتاژ بين كاتود و آنود بسيار بالاست بطوريكه‌ الكترون‌ها با نيروي زيادي در لوله به حركت در مي‌آيند. وقتي الكترون‌هاي سرعت گرفته با اتم تنگستن برخورد مي‌كنند، يك الكترون در تنگستن تغيير مدار(اوربيتال) مي‌دهد و به تراز پايين‌تري مي‌رود. يك الكترون در اوربيتال بالاتر به تراز پايين‌تر مي‌افتد و انرژي اضافي بصورت تابش فوتون آزاد مي‌شود. اين فوتون پُرانرژي‌ است؛ يعني پرتو ايكس.

ا

الكترون آزاد به اتم تنگستن برخورد مي‌كند، الكتروني را به مدار پايين‌تر مي‌بر. الكترون با اوربيتال بالاتر 

به تراز خالي مي‌افتد و پرتو يا همان فوتون ساطع مي‌كند.

لكترون‌هاي آزاد هم فوتون‌هايي آزاد مي كنند كه ناشي از برخورد نيست. درست مثل دنباله‌داري كه دور خورشيد مي‌گردد و دور مي شود، الكترون در حين گذر از اتم، سرعت كم مي‌كند و تغيير جهت مي‌دهد. اين كنش ترمزي، سبب مي‌شود كه الكترون انرژي را بصورت پرتو ايكس ساطع مي‌كند.

الكترون آزد جذب هسته‌‌ي تنگستن مي‌شود. وقتي به هسته نزديك مي‌شود سرعتش كم شده

و موقع عبور مطابق شكل مسير الكترون عوض شده و بطبق بقاي تكانه و انرژي،‌ فوتون در گستره پرتو ايكس منتشر مي‌شود. 

برخوردهاي انرژي بالا در توليد پرتو ايكس گرماي زيادي توليد مي‌كنند. موتور آنود را مي‌چرخاند و مانع از ذوب شدنش مي‌شود (باريكه‌ي الكترون هميشه روي آن منطقه متمركز نيست). دوش روغن سرد محيط را سرد مي‌كند. مكانيسم كُلي با يك سپر ضخيم احاطه شده است. اين باعث مي‌شود پرتو ايكس از هيچ جهتي نشت نمي‌كند. يك پنجره‌ي كوچك در محافظ تعبيه شده كه سبب مي‌شود باريكه‌اي از پرتو ايكس تابيده شود. باريكه از يك سري فيلتر مي‌گذرد تا به بيمار برسد.

در پرتوهاي ايكس معمولي، بيشتر دستمال‌هاي نرم به وضوح ديده نمي‌شوند. براي كانوني ‌كردن روي اعضا يا آزمايش خون از دستگاه‌هاي مدور استفاده مي‌شود و پزشكها بايد از روش ماده متضاد استفاده كنند. ماده متضاد سيالي است كه پرتوهاي ايكس را بطور مؤثري جذب مي‌كند. براي اينكه دستگاه درگوارش و دستگاه‌هاي ترشحي آورده شود، بيمار ماده متضاد را غورت مي‌دهد  كه عموماً تركييبي از باريم است. اگر پزشكان خواستند آزمايش مجاري خون يا ديگر اعضا را انجام دهند، ماه متضاد را در مسير جريان خون تزريق مي‌كنند. ماده متضاد اغلب در فلوئورسكوپ استفاده مي‌شود. در فلوئورسكپي پرتو ايكس از بدن گذشته در صفحه‌اي تصوير پرتو ابيس در حال حركت ديده مي‌شود. پزشكان ممكن است از از اين روش براي رديابي مسير ماده متضاد در بدن استفاده كنند. پزشكان مي‌توانند بصورت ويدئويي اين تصاوير را ضبط كنند.

يك دوربين در طرف مقابل بيمار الگوي نور پرتو ايكس گذرنده از بدن بيمار را ثبت مي‌كند. دوربين پرتو ايكس همان فناوري  دوربين‌هاي معمولي را استفاده مي‌كند، ولي نور پرتو ايكس برهمكنش شيميايي بجاي نور مرئي دارد (امولسيون).

عموماً پزشكان  تصوير اين فيلم را بصورت نگاتيو مي‌گيرند. يعني منطقه‌اي كه نوردهي شده، اگر نور بيشتري گرفته باشد تاريك‌تر و برعكس خواهد بود. مواد سخت مثل استخوان، در عكس‌ها ياه و سفيد ديده مي‌شوند و مواد نرم‌تر خاكستري و سفيد. پزشكها از مواد مختلف براي كانوني كردن پرتوهاي ايكس با شدت‌هاي مختلف استفاده مي‌كنند.

آيا پرتو ايكس مضر است؟

پرتوهاي ايكس براي دنياي پزشكي جالب هستند. بدون نياز به عمل جراحي مي‌توانند داخل بدن را ببينند. روش بسيار ساده‌تر و امين‌تري نسبت به عمل باز هستند. ولي پرتوهاي ايكس ممكن است مضر هم باشند. در روزهاي اول علم پرتو ايكس بيشتر پزشكان بيماران را د ر زمان‌هاي طولاني تحت تابش قرار مي‌دادند. به تدريج بيماران و پزشكان دچار بيماريهاي ناشي از تابش مي‌شدند و جامعه‌ي پزشكي مي‌دانست چيزي غلط است.

مشكل اين است كه پرتو ايكس از تابش يونيزه تشكيل شده است. وقتي نور معمولي به اتم‌ها برخورد مي‌كند،‌ اتم را دچار تغييراتي نمي‌كند. ولي وقتي پرتو ايكس به اتم برخورد مي‌كند،‌ مي‌تواند الكترون‌ها را حركت داده و يون توليد كند. الكترون‌هاي آزاد وقتي به اتم‌ها برخورد مي‌كنند يون‌هاي بيشتري توليد مي‌كنند.

بار الكتريكي يك يون دورن سلول‌ها مي‌تواند باعث رفتارهاي غيرطبيعي شود. بار مي‌تواند DNA را بشكند. يك سلول با DNA شكسته شده يا مي‌ميرد يا دچار جهش ناگهاني مي‌شود. اگر تعداد سلول‌هاي مرده زياد باشد بدن ممكن است بيماري‌هاي متعددي را در خودش گسترش دهد. اگر DNA جهش پيدا كند، سلول سرطاني مي‌شود و اين سلول‌ها قابليت گسترش دارند. اگر اين جهش در اسپرم يا سلول‌هاي بنيادي صورت گيرد، روي توليد مثل تاثير مي‌گذارد. چون‌ همه‌ي اين خطرات وجود دارد، امروزهع پزشكان پرتوهاي ايكس را خيلي كم استفاده مي‌كنند.

حتي با وجود اين خطرها،‌اسكن پرتو ايكس همچنان امين‌تر از جراحي است. اين روش به‌واقع يكي از مفيد‌ترين اختراعات بوده است.

لينك مرتبط: پرتو ايكس