اشعةایکس درسال1895 توسط رونتگنRontgon کشف شد . این دانشمندضمن آزمایش هایی که دربارة فلورسانس انجام می داد ، مشاهده نمودکه اگر جدارة لولة کروکس را با کاغذ سیاهی بپوشاند ، تشعشع حاصل به هنگام تخلیة الکتریکی در داخل لولة کروکس ، صفحه و فیلم عکاسی موجود درخارج لولة کروکس پوشانده شده با کاغذ سیاه را متأثر می سازد . یعنی دراثر بمباران ماده توسط الکترون ، اشعه ای حاصل می شود که از اجسام کدر عبور می نماید. چون در ابتدای امر طبیعت این اشعه مجهول بود آن را اشعة ایکس نامید . امروزه اشعة ایکس را می توان توسط لامپ های یونی و لامپ های الکترونی تهیه نمود .
1ـ لامپ های یونی: لامپ های یونی ازحباب شیشه ای که دارای دوالکترود می باشد و فشار هوای داخل آن در حدود 0.5 میلیمتر جیوه می باشد درست شده است . به طوریکه در صورت ایجاد اختلاف پتانسیل نسبتاً زیاد بین دو الکترود یا دو قطب اشعة کاتودیک حاصل شده و در اثر برخورد این اشعة کاتودیک بر آند ،که آن را آنتی کاتد می نامیم ،اشعة ایکس تولید می ـ شود . چون قسمت اعظم انرژی الکترون ها به صورت حرارت درآنتی کاتد ظاهر می شود ، لذا برای جلوگیری از ذوب آنتی کاتد آن را از فلزات دیرگداز مانند پلاتین و یا تنگستن می سازند در شکل زیر نمونه ای از یک لامپ یونی را مشاهده می کنید .
2ـ لامپ های الکترونی یا لامپ های کولیج Coolidge :
این لامپ در 1912توسط کولیج ساخته شده است . مکانیسم این لامپ مانند یک لامپ دو قطبی می باشد بدین ترتیب که یک فیلمان یا رشته سیم ازجنس تنگستن بااستفاده ازولتاژ 6.3ولت گرم شده و فلز دهندة الکترون را طبق پدیدة ترمویونیک گرم می نماید . الکترون های به وجود آمده تحت تاُثیر پتانسیل DC بالا که بین همین فلز دهندة الکترون (کاتد) و فلز آند (آنتی کاتد) الکترون ها سرعت نزدیک به ثلث تا نصف سرعت نور به خود اختصاص می دهد ،که ضمن برخورد با آنتی کاتد نیز متوقف شده و در نتیجه تمام انرژی آن به حرارت تبدیل می شود لذا ضمن این که آنتی کاتد از فلزات دیر گداز نظیر مس ـ آهن ـ کبالت ـ کُرم ـ مولیبدن ـ تنگستن و نقره می سازند و آن را توسط جریان هوا یا آب خنک می نمایند .لامپ های مولد اشعة ایکس که براساس لامپ کولیج شناخته شده بر دو نوع :
الف ـ تیوپ بسته
ب ـ تیوپ های جدا شدنی
می باشد که هر دو در خلأ کار می کنند و بازده این نوع لامپ ها از رابطة زیر به دست می آیند :
z V 10-9 × 1.1
که درآن z عدد اتمی آنتی کاتد و Vاختلاف پتانسیلی است که بین آند و کاتد بسته می شود مثلاّ بازده لامپ اشعة ایکس تنگستنی که با 100kv کار می کند برابر 0.8 درصد و لامپ اشعة ایکس مسی که با 30kv کار می کند برابر 0.2 درصد می باشد .
در زیر ، شکل و اجزای تشکیل دهندة تیوپ های بستة مولد اشعة ایکس را ملاحظه می کنید که متشکل از یک محفظة شیشه ای با فشار داخلی 105 میلیمتر جیوه ، یک کاتد و یک آند می باشد . نیمی از یک محفظة شیشه ای دریک غلاف فلزی قرار دارد که جنس آن از آلیاژ کووار covar (مس ، فولاد ، کُرم و مولیبدن ) است البته جنس شیشه طوری است که مانع عبور اشعة ایکس می باشد . دراین لامپ فیلمان یا رشته سیم تولیدکنندة گرما والکترون با استفاده از پدیدة ترمویونیک از جنس تنگستن انتخاب شده و به عنوان کاتد استفاده می شود ، شیشة جوش خورده و انتهایش به طرف ولتاژ کم AC هدایت می شود . اطراف رشته سیم تولید کنندة گرما را محفظة فلزی احاطه کرده که تولید کننده و متمرکزکنندة الکترون های خروجی در اثر پدیدة ترمویونیک بر روی سطح آنتی کاتد است اگر پتانسیل لازم بین کاتد و آنتی کاتد برقرار باشد . بنا بر این سطحی که محل برخورد الکترون ها با آنتی کاتد است کوچک می باشد . این سطح را « سطح کانونی » نامند . با تغییر شدت جریان گذرنده از رشته سیم تعداد الکترون های آزاد شده و همچنین شدت اشعة ایکس را تغییر داد . البته چون الکترون هایی که به آنتی کاتد برخورد می کنند توسط آنتی کاتد متوقف می شوند و در واقع انرژی جنبشی خود را از دست داده و تبدیل به حرارت می شود برای جلوگیری از ذوب شدن آنتی کاتد آن را با جریان هوا یا آب خنک می کنند .
اشعة ایکس تولید شده از دریچه هایی که روی بدنة لامپ تعبیه شده است ، خارج می شود ، ایجاد این دریچه ها از نظر مکانی و از نظر جنس یکی از کارهای اساسی سازندگان مولد اشعة ایکس است .
ازآن جایی که شیشه های معمولی مانع عبور اشعة ایکس بخصوص اشعة ایکس حاصل از آنتی کاتد مس و کُرم هستند ، به جای شیشة معمولی ، ابتدا از شیشة « لن دومان » ـ که از عناصر سبک نظیر لیتیوم و بُر ساخته می شود ـ استفاده می کردند . ولی به خاطر جذب اشعة ایکس از آنتی کُرم و جذب رطوبت زود از بین می رفت ، درلامپ های جدید از ورقه های نازک فلز برلیوم که بسیار محکم و در عین حال جاذب اشعة ایکس نیست ، استفاده می کنند که غالباً همراه با ورقة نازکی از میکا به کاربرده می شود .
شکل و ابعاد سطح کانونی لامپ اشعة ایکس
مولدهای اشعة ایکس بر اساس قدرت تشعشعی که دارند ، دسته بندی می شوند ، این قدرت تشعشعی برحسب جنس آنتی کاتد و ساختمان سطح کانونی آن بستگی دارد ، طبق تعریف و قرار داد ، سطح کانونی مساحتی از آنتی کاتد است که درمعرض برخورد الکترون ها قرار می گیرد ، بنابراین می توان گفت که قدرت تشعشعی یک مولد اشعة ایکس به قدرت تحمل سطح کانونی آن بستگی دارد . معمولاً مساحت سطح کانونی از مساحت مورد نیاز بیشتر است . با وجود آن ارزش لامپ های مولد اشعة ایکس به دو عامل اساسی بستگی دارد :
1ـ سطح کانونی
در شکل زیر ( الف ) سطح کانونی حقیقی و سطوح کانونی ظاهری را در دو امتداد عمود برهم مشاهده می کنیدکه سطح کانون حقیقی لامپ مولد اشعة ایکس تجارتی مربع مستطیل به ابعاد 1× 10 میلیمتر و سطح کانونی ظاهری
خطی آن به شکل مربع مستطیل به ابعاد 0.1 × 10 میلیمتر و سطح کانونی ظاهری نقطة آن به شکل مربع به ابعاد1 ×1 میلیمتر می باشد .
2ـ نحوة پخش بار الکترونی در روی سطح کانونی
این پخش باید تا حدّ ممکن یکنواخت باشد . که نحوة توزیع بار الکترونی در روی سطح کانونی درلامپ های بسته از مشخصات اصلی لامپ است . و تنها عاملی که تا حدودی در اختیار است زاویة شعاع های خروجی با سطح آنتی کاتد است .
پرتوهایی که به وسیلة آنتی کاتد فرستاده می شوند ، درتمام جهات ، دارای شدت مساوی هستند . اگر زاویة میانگین پرتوهای خروجی از دریچة S با سطح آنتی کاتد باشد (شکل ب صفحه قبل ) ، طبق تعریف سطح مفید سطح کانونی برابر S /Sin خواهد بود .
با توجه به این که مولد اشعة ایکس مانند یک منبع نورانی نیست و تغییر زاویة منبع نسبت به سطح ورودی دریافت کننده ، سبب تغییر انرژی دسته اشعة ایکس نمی شود . یعنی درخشندگی منبع مقدار ثابت بوده و به امتداد تابش بستگی ندارد « قانون لامبر » ، لذا زاویة را چه برای ازدیاد انرژی و چه برای ازدیاد سطح ظاهری کانون «S/Sin » باید کوچک کرد ولی چون ناهمواری سطح آنتی کاتد حتی در سطح میکروسکپی باعث جذب شعاع های مماسی می شود ، تقلیل دارای حدی است .
زاویة در بهترین تیوپ های بسته1.5 درجه است ، واضح است که در چنین مولد هایی سطح آنتی کاتد باید کاملاً صیقلی شده باشد .
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 45 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
دانلود مقاله اشعة ایکس وتهیة آن
