X İŞİNLÂRİ,
doğadaki görünür ışık ya da radyo daîgaianna oenzeyen Dır elektromag-netik ışınım biçimidir. Öbür ışınım türleri gibi X ışınlan da, boşlukta (vakumda) yol alabilen ve ancak bazı maddelerin içinden geçebilen enerji dalgalarından oluşur. X ışınları gözle görülemez ve elektromagnetik tayfın morötesi ışınlan ile gamma ışınları arasında kalain kesiminde yer alırlarX ışınlarını 1895’te, Alman bilim adamı Wilhelm Conrad Röntgen keşfetti . Bu yüzden bu ışınlara Röntgen ışınlan da denir. Röntgen, havasının çoğu boşaltılmış bir vakum lambasınıh için^ den geçirdiği elektrik akımıyla deney yaparken iki olay gözlemledi. Bunlardan birincisi, katottan (eksi kutup) anota doğru, çok küçük parçacıklardan oluştuğu düşünülen ışınların aktığı ve bu ışınların lambanın öbür ucuna sıvanmış fosfor katmana çarptığında camda yeşil bir flüorışıma yarattığıydı. Ashnda bu, o dönemde bilinen bir olguydu.
Kendisine, bugünkü ününü kazandıran öbür gözlemi ise, Röntgen’in, akım geçişi sırasında vakum larnbasında garip bir ışınımın oluştuğunu bulmasıydı. Deneyi yaptığı tezgâhın üzerinde, lambanın yakınlarında, baryum pla-tinosiyanür bileşiğiyle kaph bir ekran vardı; lamba.,siyah kâğıtla kaph olduğunda bile bu ekranın üzerinde bir flüorışıma oluşuyordu., Röntgen bu ışımaya, lamba üzerindeki yeşil flüorışıma bölgesinden , siyah kâğıdı geçip gelen . ışınların yol açtığı sonucunu çıkardı. Ayrıca, lamba ile ekran arasında yer alan cisimlerin gölgelerinin de ekranın, üzerine düştüğünü fark etti ve buradan da bu ışınlann bazı maddelerden siyah kâğıttaki kadar kolay geçmediği sonucuna ulaştı.Bu çahşmasıyla 1901’de ilk Nobel Fizik
bakır çubuksıcak tungsten fllamaneksiyûk elektron akışıelektromagnetik işınınD (X ışınlan)İnce X ışını dennetl.
Havası boşaltılmış bir lambada, sıcak tungsten telden çıkan elektronlar bir tungsten hedefe doğru akıp burayı döver. Bu hedeften salınan X ışınları ince bir demet halinde, belirli bir doğrultuya yöneltilebilir.
Ödülü’nü kazanan Röntgen, bu yeni ve gi^ zemli ışınlara X ışını adını verdi. Röntgen, katottan gelen ışınların çarptığı herhangi, bir katı cismin X ışınları saldığını da bulduv Katot ışınlarının, elektron adı verilen çok küçük parçacıkların akışı olduğu daha sonra ortaya çıkarıldı (bak. ELEKTRON). Lambaya katot ışınlarının akış yolu üzerine metal bir hedef yerleştirildiğinde, hareket halindeki elektronların aniden durdurulması sonucunda oluşan X ışınlarının miktarı, bu elektronların yalnızca lambanın çeperlerine çarpmasıyla ortaya çıkan X ışınlarının miktarından çok daha fazla olduğu da sonradan bulundu.
X ışınlarının elektromagnetik enerji ‘dalgaları olduğu ancak 1912’de kanıtlandı. Işık ya da radyo dalgalarına benzemekle birlikte, X ışınlarının dalga boyu öbür elektromagnetik ışınım biçimlerininkinden çok daha kısadır. X ışınlarının dalga boyu 1 nanometrenin onda biri iİe lOO nanometre arasında değişir. (1 nanometre 1 metrenin milyarda l’idir.) X ışınları ayrıca çok yüksek enerjiye sahiptir. Bu ışınların maddenin içine işleyebilmesi de bu özellikten kaynaklanır.
X Işınlarının Üretilmesi
i X ışınları, vakum lambasındaki hedefin elek-
tronlarla bombardıman edilmesi sonucu elde edilir. X ışınlarının madçlenin içine işleyebilme gücüne “sertlik” denir. Bu ışınların sertliği başlıca, iki şeye; bağlıdır. Bunlardan birincisi;* lambadaki havanın-” ya da; gazın ne derece boşaltılmış öldüğüdür.. Lambada kalan gaz moleküllerinin sayısı ne kadar azsa, bu moleküllerle çarpışarak hedeften sapan elektronların sayısı da o kadar âz olur. İkinci etken tüpe Uygulanan gerilimin; şiddeti,; yanielektrik basıncıdır. Gerilim ne kadar yüksekse, hedefe çarpan elektron akırnınin darbe etkisj de”ö ölçüde büyük olur.; ,;
Bugün küllanıirnaktavöian X ışını lambala-rinın çoğu Coolidge lambasıdır. Bu lantİDa türünü ABD’li bilim adamı ^Villiam David. Coolidge (1873-1975) geliştirrhiştir. Son derece yüksek bir vakuin düzeyine sahip olan bu, lambalarda elektronlar, rââyo İâmbalannda olduğu gibi sıcâk’ bir’filamândan (ince -bir telden) yayılır (£>aA:. ELEKTRONİK; VâKUM). Katottan çıkan ve 1 milyon volta kadar ulaşabilen yüksek bir gerihmle hızlandınlan elektronlar tungstenden yapılmış ağır bir çubuğa çarptırılır. Tungsten, elektron bombardımanının neden olduğu yüksek sıcaklıklara erime.r, den dayanabilir. Tungsten çubuğun filamana yakın olan ucu belirh bir eğimle: kesilmiştir; bu uca hedef denir. Hedeften X ışınları yayılır, ama lamba belirli bir açıklık dışında kahn bir kurşun katmanıyla sıvanmış olduğundan X ışınları yalnızca bu açıklıktan dışarı çıkar, bu yüzden de bir demet halinde yolahr;
X ışınları insanın iç organlarının resmini, çekmek için kullanılabilir. X ışınları insan vücudundan geçerken, bazı dokular tarafından başka dokulara oranla daha çok soğurulur (emirilir). Örneğin kemikler kaslara göre daha çok X ışını soğurur. Bu tür soğurma farklarından kaynaklanan bilgiler, yorumlanmak üzere düşürülebilir ya da bir film üstüne kaydedilebilir. Eğer bir fotoğraf filmi X ışınlarının yolu üstünde tutulursa, filmin vücuttan daha çok X ışınının geçtiği.kesimleri kararır. Böylece vücudun iç organlarını gösteren bir “gölge resmi” (radyografi) elde edilir.
Film yerine plastikle kaplanmış beyaz kâğıt da kullanılabilir. Selenyum gibi yarıiletken bir maddeden yapılmış bir levha elektrikle yüklenir ve X ışınına tutulursa^ ışınım gören kesim-
62 X IŞINLARI
General Electric, X-ray Depi.
lerindeki yük ortadan kalkar, ışınım görmeyen kesimleri ise yüklü kalır. Ardından, alıcı selenyum levha her parçacığı elektrik yüklü çok ince bir çivit tozu bulutundan geçirilir ve böylece toz parçacıklannın levha üzerindeki karşıt elektrik yüklerince çekilmesi sağlanır. Sonra bu toz parçacıklan plastik kaplı beyaz kâğıt üzerine aktanhr, böylece kuru bir radyografi elde edilir.
Flüonşıl bir ekranın X ışınlarına tutulmasıyla hareketli resimler elde edilebilir. Ekran^ vücudun en az sayıda X ışını geçirdiği yerlerde en parlak olur. Ekranın X ışını çarpan bölgelerinde flüorışıma oluşur; bu yüzden bu muayene yöntemine flüoroskopi denir. X ışınlarının taşıdığı bilgi videobant ya da film üzerine kaydedilebilir.
Bilgisayarlı tomografi taramasında, fotoğraf filmi yerine son derece duyarlı algılayıcılardan yarârlanıhr. Bu yöntemde vücuda ince bir X ışını demeti tutulur; soğurulmayan ışınım vücuttan algılayıcıya geçer. Daha sonra bir bilgisayar bu-bilgiyi vücuttan alınmış çapraz bir kesit biçiminde yorumlar.’
X ışınlarının Tıpta Kullanılması
Çeşitli hastalıklann tanı ve tedavisinde, başta X ışınları olmak üzere çeşitli ışınım türlerin-
Howard O. Stearnselde edilmesinde yaygın olarak kullanılır. Solda: X ışınlarıyla çekilen bu röntgen filmi, bir kaza kurbanının her iki bacağındaki açık kırıkları çok belirgin olarak göstermektedir. Üstte: Filmde çene kemiğine kaynamış bir 20 yaş dişi (akıldişi) görülüyor.
den yararlanılmasına dayah tıp dalına radyoloji denir. Doktorlar ya da radyologlar, X ışınlarıyla çekilen filmleri, yani röntgen filmlerini inceleyerek vücudun pek çok bölümünü gözden geçirebilirler. Akciğerlerde herhangi bir enfeksiyon, kanser ya da başka bir hasta-hk belirtisi bulunup bulunmadığı bu yolla saptanabilir. Kemiklerdeki kırıklar da röntgen filmlerinde görülebilir. Diş hekimleri dişlerin, diş köklerinin ve çevresindeki doku-lann sağhkh olup olmadığını anlamak için X ışınlarından yararlanırlar.
Doktorlar sindirim kanalını inceleyerek tanı koyabilmek için hastaya baryum sülfat içirirler. Et ve kemik dokusundan daha yoğun,-X ışınlarını geçirmeyen bir madde olan baryum sülfat flüorışıl ekran üzerine koyu bir gölge biçiminde yansır ve sindirim sisteminde aşağı doğru inerken izlenebilir.
Işınım, içinden geçtiği hücreye her zaman behrli bir zarar verdiği için büyük bir dikkatle kullanılmahdır. Yüksek enerjih öbür ışınım biçimleri gibi X ışınlan da tehlikeli olabilir. ’ Ama öte yandan X ışınları dokulan tahrip edebildiği için, kanser gibi^ hastalıklı hücrelerin yok edilmesinde kullanılabilir.
Sanayide X Işınları
Sanayide X ışınlan metal parçaların, özellikle de dökümlerin ve kaynaklanmış parçaların sağlamhğının denetlenmesinde kullanılır. Çok sayıda parçadan oluşan malzemelerin.
Örneğin elektrikli’ aletlerin montajının ‘doğru yapılıp yapılmadığı da X ışınlarıyla incelene-‘ bilir; Polis ve gümrük memurları yolcu valizlerinde yasadışı bir maddenin bulunup bulunmadığını anlamak için X ışınlarından yararlanırlar. ‘
X ışınları bugün kullanılmakta olan pigmentlere (renk.verici maddelere), eski ressamların kullanmış oldukları pigmentlere oranla daha kolay işler; t X ışınlarının bu özelliğinden yararlanan sanat uzmanları, eski bir ressama ait olduğu iddia edilen bir yapıtın sahte:olup olmadığını, üzerinde herhangi bir değişikliğin yapılıp yapılmadığını saptayabilii:-i 1er. Tabloların alt katmanlannın X ışınlarıyla incelenmesiyle, ünlü ressamların yapıtlarını nasıl ortaya çıkardıklarına ilişkin pek çok şey öğrenilmiştir. X ışınlarının farkh maddelerde farklı renklerde flüorışıma oluşturma özelliğinden, gerçek değerli taşlan yapaylarından ayırt etmekte de yararlanıhr.
Bilimsel Araştırmalarda X Işınları
X ışınları canlı hücrelerdeki genetik maddelerin değişim hızını artırmak için kullanılabilir.. Böylece bilim ^adamları yeni canlı türleri yaratmak ve belirli genlerin kalıtım modelini incelemek için X ışınlarından yararlanaibilir-1er. ABD’li genetikçi Hermann Joseph Mul-
CT Scan Dept.} Massachusetts General Hospitat
Teknisyen beyin taramasına giren bir hastayı izliyor (sağda). Bilgisayarlı eksenel tomografiyle elde edilen sonuç resmi (üstte) X ışinlarıyla ‘farklı açılardan çekilen fotoğrafların ortaya . , koyduğu verileri birleştirir.’ ‘ ‘ ‘
1er, X ışınlarının değşinim yaratıcı (mutaje-nik) özellikleri üzerindeki çalışmalarıyla 1946 Nobel Tıp ya da Fizyoloji Ödülü’nü almıştır.
X ışını kristalografisi, maddelerin kristal ve molekül ‘yapısını incelemekte kullanılan bir yöntemdir. Görünür ışıktan farklı olarak X ışınları, içinden geçtikleri mercek, prizma ve aynalarda önemli bir doğrultu değişikliğine uğramaz. Ama öte yandan kristallerdeki atomlar düzenli bir yerleşim içindedir ve X ışınlarını kırılmaya uğratacak kadar birbirlerine yakındır, bu yüzden de belirli bir kınnım deseni oluşturur {bak. KRİSTAL; YANSIMA VE KIRILMA). Çözümlenecek kristal örneğin üzerine X ışını demeti düşürülür ve, ortaya çıkan kırınım deseninin filmi çekilir. Bu desendeki beneklerin konumlan çözümlenerek kristalin atom yapısı konusunda bilgi edinilir. ‘ .
X ışını-kırınımına dayalr inceleme yöntemleri, biyoloji açısından önemli moleküllere ilişkin bilgilerimizin artmasında yaşamsal bir rol oynamıştır.! Örneğin, DNA olarak anılan deoksiribonükleik asidin X ışını kırınımıyla: incelenmesi, DNA moleküllerinin ikili sarmal yapısının belirlenebilmesine yardımcı olmuş ve böylece bilim adamlarr genetik şifreyi ve bunun kalıtım sürecindeki rolünü öğrenebil-mişlerdir (bak. KALITIM VE GENETİK; WatS0N ve Crick). ‘
X ışını kırınımı yöntemi metallerin, kayaç-larm, minerallerin incelenmesinde ve cevher çökellerinin yerlerinin,saptanmasında da uygulanır. X ışınları tarayıcı elektron mikros-koplannda da kullanılır (bak.
X Işını Astronomisi
X ışını astronomisi, dış-uzaydaki’ Xi ışını kaynaklarının incelenmesini konu alan bir bilim dalıdır. X ışınları Dünya atmosferinde soğurulduğundan yerdeki aletlerle kblayca toplanıp gözlemlenemez; Bü nedenle X ışını teleskopları ve algılayıcıları roketlerle, balonlarla çok • yüksekleşre Çıkartılır ya dai bir uyduyla Dünya yörüngesine oturtulur. Xi’şım astronomisiyle, airalânnda’yıldızlann, süper-nova kalıntılarının ve kuvazarların da’bulunduğu binlerce X ışını kaynağı ortaya çıkartılmıştır. Kuğu X-,l adı verilen güçlü ve önemli bir X ışını kaynağının, görünmeyen yoldaşıyla birlikte ortak bir kütleçekimi merkezi çevresinde dolanan, görünür bir yıldız olduğu sanılmaktadır. Yoldaşının görünür yıldızdan madde çek’en bir kara delik olduğu ileri sürülmüştür. Bu varsayıma göre, yıldızdan çekilen madde kara delikte yok oldukça, kara delik X ışınlan salmakta ve astronomlar da bu ışınları gözlemlemektedir.
