موقع المهندس موقع المهندس بيت كل مهندس – تشابه الأشعة السينية X-ray الضوء المرئي فكليهما مكون من فوتونات تتحرك بشكل موجي حاملة طاقة كهرطيسية electromagnetic energy , لكن الفرق بين الأشعة السينية و أشعة الضوء المرئي هو مستوى الطاقة للفوتونات و الذي يعبر عنه بطول موجة الأشعة wavelength .
– إن العين البشرية حساسة لمجال معين من أطوال الأمواج تتراوح ضمنه الأشعة المرئية ,لكنها غير حساسة للأشعة السينية التي يكون طول موجتها أقل من الضوء المرئي و بالتالي طاقتها أعلى , كما أنها غير حساسة للأمواج الراديوية radio waves التي تتمتع بطول موجة أكبر من الضوء المرئي و بالتالي طاقة أقل .
فوتونات الأشعة السينية
– إن فوتونات الأشعة السينية كما فوتونات الضوء المرئي تنتج عن حركة الإلكترونات في الذرات , حيث تشغل هذه الالكترونات سويات طاقية مختلفة في مداراتها حول نواة الذرة , و عندما ينتقل الكترون من مداره إلى مدار ذي سوية طاقية أدنى فإنه يحرر طاقة على شكل فوتونات , تتوقف طاقة هذه الفوتونات على الفرق بين السويتين الطاقيتين الأولى و الثانية للإلكترون .
عندما يصدم الفوتون المنطلق ذرة أخرى تقوم هذه الذرة بامتصاص طاقة هذا الفوتون عن طريق نقل الكترون إلى سوية طاقية أعلى . لكي يحدث هذا يجب أن تكون السوية الطاقية للفوتون تساوي الفرق بين السويتين الطاقيتين للإلكترون .
عادة تقوم ذرات نسج الإنسان بامتصاص مختلف فوتونات الضوء المرئي , حيث أن السويات الطاقية لفوتونات الضوء المرئي تناسب الفروق المختلفة بين مواضع الإلكترونات في ذرات النسج . بينما لا تملك أمواج الراديو الطاقة الكافية لنقل الإلكترونات بين السويات الطاقية المختلفة للذرات , و بالتالي هي قادرة على اختراق مختلف الأجسام , و كذلك الحال أيضاً في الأشعة السينية لكن بفارق وحيد هو أن الأشعة السينية تملك طاقة عالية جداً.
تستطيع عندما تسقط على الذرات الصغيرة نسبياً أن تطرد الكترون من هذه الذرات , حيث تقوم بعض طاقة فوتون الأشعة السينية بفصل الكترون عن ذرته , بينما تقوم الطاقة المتبقية بدفع الإلكترون بعيداً عن ذرته فهي غالباً غير قادرة على امتصاص فوتونات الأشعة السينية . بينما تقوم الذرات الكبيرة نسبياً بامتصاص فوتون الأشعة السينية لأن هذه الذرات تملك فروق طاقية عالية بين مداراتها و تكون هذه الفروق مساوية تقريباً لطاقة فوتونات .
تتنوع النسج في جسم الإنسان فهي إما مكونة من ذرات صغيرة و بالتالي غير قادرة على امتصاص فوتونات الأشعة السينية , أو قد تكون كبيرة كذرات الكالسيوم calcium atoms التي تشكل البنية الأساسية للعظام و بالتالي هي قادرة على امتصاص فوتونات الأشعة السينية .
أنبوب الأشعة السينية الزجاجي
إن الجزء الأساسي في هذا الجهاز هو أنبوب الأشعة السينية الزجاجي و المفرغ من الهواء , و الحاوي على مهبط cathode هو عبارة عن خيط معدني رفيع يتم تسخينه بواسطة عبور تيار كهربائي فيه , حيث تقوم هذه الحرارة بطرد إلكترون من سطح المهبط . بينما يكون المصعد anode المشحون إيجاباً عبارة عن قرص مسطح من التنغستين tungsten .
يطبق فرق توتر عالي بين المصعد و المهبط الهدف منه إكساب الإلكترونات المنتزعة من المهبط سرعة عالية باتجاه المصعد , عندما يصدم إلكترون ذرة تنغستين موجودة على المصعد يقوم بتحرير الكترون ذي سوية طاقية منخفضة من هذه الذرة , و يحل محل هذا الإلكترون إلكترون آخر من نفس الذرة لكنه يتمتع بسوية طاقية أعلى , لينتج عن هذه العملية تحرر الطاقة الزائدة على شكل فوتون بسوية طاقية عالية , هو فوتون الأشعة السينية .
كما و يمكن للإلكترونات الحرة أن تولد فوتونات دون أن تصدم الذرات , حيث يمكن أن تقوم أنوية الذرات بجذب الإلكترونات المسرعة حيث تسبب تباطؤ لهذه الإلكترونات و تغيير مساراتها , و بالتالي يصدر الإلكترون عند هذه الحالة الفائض من طاقته على شكل فوتونات للأشعة السينية .
تصادم الإلكترونات بالمصعد
ينتج عن تصادم الإلكترونات بالمصعد حرارة عالية لذلك يستخدم محرك لتدوير المصعد و حمايته من الإنصهار .
تحاط البنية الداخلية لأنبوب الأشعة السينية بغلاف رصاصي ثخين يمنع تشتت الأشعة السينية في مختلف الإتجاهات , و يحوي هذا الغلاف على نافذة صغيرة تسمح لفوتونات الأشعة السينية بأن تخرج على شكل حزمة ضيقة تعبر سلسلة من الفلاتر filters قبل سقوطها على جسم المريض .
توجد على الجانب الآخر من جسم المريض كاميرا الأشعة السينية X-ray camera التي تستخدم نفس تكنولوجيا الأفلام المستخدمة في الكاميرا العادية , لكن الفرق هنا أن من سيحرض التفاعلات الكيميائية على الفيلم هي و ليس الضوء المرئي , أما في جهاز الــ Digital X-Ray الذي سنتحدث عنه لاحقاً فيستخدم عوضاً عن الأفلام عنصر تحسس الكتروني CCD .
تظهر مناطق الفيلم التي تعرضت لكميات كبيرة من الأشعة عاتمة اللون , بينما تظهر المناطق التي كانت أقل عرضة للأشعة أقل عتوماً , و هذا ما يفسر أن العظام تظهر على الفيلم بيضاء كونها امتصت الأشعة الساقطة عليها و بالتالي لم تصل الأشعة إلى الفيلم , بينما تظهر النسج الطرية سوداء أو رمادية لأنها لم تمتص الأشعة و بالتالي وصلت كميات أكبر من هذه الأشعة إلى الفيلم .
