X-Işınları1. Ders: X-ışınları hakkında genel bilgiler

Numan Akdoğanakdogan@gyte.edu.tr

Gebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Bölümü

Nanomanyetizma ve Spintronik Araştırma Merkezi (NASAM)

X-Işınları1. Ders: X-ışınları hakkında genel bilgiler

KAYNAKLAR

Elements of X-ray diffraction, B. D. Cullity and S. R. Stock X-ray science and technology, A. G. Michette and C. J. Buckly Introduction to solid state physics, C. Kittel

N. Akdoğan 1. Ders: X-ışınları hakkında genel bilgiler

X-ışınları

X-ışınları 1895 yılındaAlman Fizikçi (University of Würzburg)Wilhelm Conrad Röntgentarafından keşfedildi.

1901 yılında Röntgen’e Nobel Fizik Ödülü verildi (İlk Nobel ödülü).

http://en.wikipedia.org

X-ışınları1895 (Kasım) Röntgen tarafından X-ışınlarının keşfi.

1896 (Ocak) X-ışınlarının ilk tıbbi uygulaması.1896 Edison (Mart) ve Stevens (Nisan) tarafından X-ışınlarının zararlı etkileri olduğu belirlendi.1897 Osmanlı-Yunan savaşı sırasında yaralı askerlerin Röntgen filmleri alındı (European Journal of Radiology 55, p.306, 2005).

1907 Barkla karakteristik radyasyonu keşfetti.

1912 W. L. Bragg kristal kırınımını nλ =2dsinθ ile tanımladı.

1914 H. G. Moseley karakteristik X-ışınları hakkında sistematik çalışmalar yaptı (10 Ağustos 1915’te Gelibolu’da öldü!).

1946 İlk elektron hızlandırıcısı (synchrotron) radyasyonunun gözlenmesi.

1948 X-ışınlarının uzay araştırmalarında kullanılmaya başlanması.

N. Akdoğan 1. Ders: X-ışınları hakkında genel bilgiler

X-ışınları

N. Akdoğan 1. Ders: X-ışınları hakkında genel bilgiler

X-ışınları

N. Akdoğan 1. Ders: X-ışınları hakkında genel bilgiler

X-ışınları

N. Akdoğan 1. Ders: X-ışınları hakkında genel bilgiler

Elektromanyetik Spektrum

www.-antonine--education.-co.-uk

X-ışınları

N. Akdoğan 1. Ders: X-ışınları hakkında genel bilgiler

X-ışınlarının enerjisi: E≈120 eV – 120 keV

X-ışınlarının dalgaboyu : λ≈0.01 – 10 nm

1.24( )( )keV nmE keV

nmλ⋅

=

X-ışınları

N. Akdoğan 1. Ders: X-ışınları hakkında genel bilgiler

Büyük voltaj farkı (kV mertebesinde)

Cathode (-)(Sıcak filament) Anode (+)

(Cu, Mo)

http://en.wikipedia.org/wiki/X-ray_tube

X-ışınları

N. Akdoğan 1. Ders: X-ışınları hakkında genel bilgiler

Sürekli Spektrum

Yeterli kinetik enerjiye sahip yüklü parçacıklar (elektronlar) aniden yavaşlatılırsa X-ışınları yayınlanır.

21 V2

eV m hV= =

X-ışınları

N. Akdoğan 1. Ders: X-ışınları hakkında genel bilgiler

Karakteristik (tipik) spektrum

Bakır (Cu) için karakteristik X-ışını spektrumu

X-ışınları

N. Akdoğan 1. Ders: X-ışınları hakkında genel bilgiler

Bakırın (Cu) enerji seviyeleri

Karakteristik (tipik) spektrum

Güvenlik Tedbirleri

N. Akdoğan 1. Ders: X-ışınları hakkında genel bilgiler

Bir X-ışını cihazı iki şekilde zarar verebilir:Elektrik çarpması (Yüksek voltaj, kV)Radyasyon tahribatı (Yanma, radyasyon hastalığı ve genlerde değişim)

X-ışını cihazının zararları iki şekilde azaltılabilir:Cihazın uygun şekilde tasarlanması (Yüksek voltaj ve radyasyon koruması ) Kullanıcıların eğitimli ve dikkatli olması

Güvenlik Tedbirleri

N. Akdoğan 1. Ders: X-ışınları hakkında genel bilgiler

Radyasyondan korunmak için deney düzeneği kurşun bir kafesin içerisinde bulunur.Deney düzeneğini görebilmek için kurşunlu camlar kullanılır.

http://www.panalytical.com

N. Akdoğan 1. Ders: X-ışınları hakkında genel bilgiler

X-ışınlarının uygulama alanları

Bilgisayarlı tomografi (Tıp)(X-ray computed tomography)

Bilgisayarlı tomografi (Sanayi) (X-ray computed tomography)

Tıbbi görüntülemeİskelet sisteminin görüntülenmesi ve yumuşak dokulardaki hastalıkların belirlenmesi

Uzaydaki cisimlerin görüntülenmesiX-ray astronomy

Değerli tabloların kontrol edilmesiTablo üzerinde yapılan değişikliklerin kontrol edilmesi

Vücudun iç kısımlarının3-boyutlu görüntülenmesi

Tahribatsız ve ürün kalitesi kontrol edilebilir

X-ışınlarının uygulama

N. Akdoğan 1. Ders: X-ışınları hakkında genel bilgiler

X-ışınlarının uygulama alanları

Kristal yapının belirlenmesiProtein, yapay polimer, sıvı kristal, tek kristal

Atomik yapının belirlenmesiExtended x-ray absorption fine structure (EXAFS)

Manyetik özelliklerin belirlenmesiXMCD, XRMS, PEEM (manyetik domenlerin görüntülenmesi)

Entegre devre üretimiX-ray lithography

Havaalanı ve sınır güvenliğiKaçakçılığın önlenmesi, zararlı nesnelerin tespit edilmesi

Ders içeriği

X-ışınlarının üretilmesi

X-ışınlarının maddeyle etkileşmesi (Saçılma, soğurma, geçiş)

X-ışını detektörleri

X-ışınlarıyla yapı analizi(Small-angle XRR, high-angle Bragg scattering, in-plane XRD, XAS)

X-ışınlarıyla manyetik özelliklerin belirlenmesi (XMCD, XRMS)

X-ışınlarıyla görüntüleme (CT, PEEM)