එක්ස් කිරණ

එක්ස් කිරණ (Rontgen කිරණ) යනු එක්තරා ආකාරයක විද්‍යුත් චුම්බක විකිරණ වර්ගයක් වන අතර එහි තරංග ආයාමය නැනෝ මීටර් 10 සිට 0.01 දක්වා වේ. එහි සංඛ්‍යාතය 30PHz සිට 30EHz අතර වේ. ඒවා ගැමා කිරණ වලට වඩා දිගු වන අතර UV කිරණ වලට වඩා කෙටිය. ඒවා විකිරණ විද්‍යාව සහ ස්පටික විද්‍යාවේදී රෝග නිර්ණ ක්‍රමයක් ලෙසට භාවිතයට ගැනේ. එක්ස් කිරණ එක්තරා ආකාරයක අයනීකාරක විකිරණයක් වන අතර එවැන්නක් හානි දායක විය හැකිය. එක්ස්කිරණ වලට එය සොයාගත් Wilhelm Conrad Roentgen ගේ නමින් රෝන්ජෙන් කිරණ ලෙසද හැදින්වේ.

රෝන්ජෙන්ගේ සොයාගැනීමෙන් පසුව වෛද්‍ය ක්ෂේත්‍රයෙහි ප්‍රතිරූපණ ලබාගැනීම සදහා එක්ස්කිරණ භාවිතයට ගැණිනි. විකිරණ වේදය වෛද්‍ය විද්‍යාවෙහි විශේෂ ක්ෂේත්‍රයකි. විකිරණ ශිල්පින් විසින් විකිරණ රේඛනය සහ අනෙකුත් ක්‍රම රෝග නිර්ණය සදහා භාවිතයට ගැනේ. මෙය එක්ස් රේ තාක්ෂණය මගින් බහුලවම ගන්නා ප්‍රයෝජනයයි.

එක්ස් කිරණ විශේෂයෙන්ම සංධාරක පද්ධතියේ රෝග හදුනාගැනීම සදහා උපකාරීවේ. මීට අමතරව මෘදු පටක වල ඇති ඇතැම් රෝග හඳුනා ගැනීමටද පුළුවන. නියුමෝනියාව, පෙනහළු පිලිකා හෝ පෙනහළු වල නොයෙකුත් තරලයන් රැස්වීම උරස්කුහරයේ එක්ස්කිරණ ඡායාරූපයක් මගින්ද, උදරකුහරයේ එක්ස්කිරණ ඡායාරූපයක් මගින් අන්ත්‍රයෙහි ඇතිවන අවහිරතා, වායු එක්රැස්වීම් සහ තරල එක්රැස්වීම් දැක බලාගත හැකිය. ඇතැම් අවස්ථාවලදී පිත්තාශයේ ගල් හෝ වකුගඩුවල ගල් එක්ස් රේ ඡායාරූපයක් මගින් දැකබලා ගැනීම අපහසු වන්නේ ඒවා එක්ස්කිරණ සදහා පාර දෘෂ්‍ය බැවිනි. සම්ප්‍රදායික එක්ස් රේ ඡායාපිටපතක් මොළය මාංපේශි වැනි පටක කොටස් වල රෝග තත්ත්වයන් හදුනා ගැනීමට බාවිතා කළ නොහැක. මෙවන් පටක සදහා විකල්ප ක්‍රමයන් වන්නේ Computed axial tomography හෙවත් CT ස්කෑන් ක්‍රමය, විදයුත් චුම්භක ප්‍රතිරූපණය හෙවත් MRI ස්කෑන් සහ අතිධ්වනි ස්කෑන් (Ultrasound Scan) ක්‍රමයන්ය. වසර 2005 සිට ඇමරිකා එක්සත් ජනපදය මගින් එක්ස්කිරණ පිලිකා කාරක ද්‍රව්‍යයක් බවට නම් කර ඇත.

පිලිකා රෝග සදහා බහුලවම සුවකිරීමේ ක්‍රමයක් ලෙසට භාවිතා වන විකිරණ චිකිත්සාවේදී ඉතා විශාල ශක්ති ප්‍රමාණයකින් යුක්ත විකිරණ භාවිතාවේ.

එක්ස් කිරණ නලයක ඵලදායිතාවය 2% ත් වඩා අඩුය. මින් නිපදවන ශක්තියෙන් වැඩි කොටසක් භාවිතා වනුයේ එහි වු ඇනෝඩයෙහි උෂ්ණත්වය වැඩිකිරීම සදහායි.

එක්ස් කිරණ ෆෝටෝන පරමාණු අයනීකරණයට හා අණුක බැඳුම්කර කඩාකප්පල් කිරීමට අවශ්‍ය ශක්තිය රැගෙන යයි. මෙය අයනීකරණ විකිරණ වර්ගයක් නිකුත් කරයි. එම නිසා සජීවී පටක වලට හානිකර වෙයි. ඉතා කෙටි කාලයක් පුරා ඉතා ඉහළ විකිරණ මාත්‍රාවකට නිරාවරණය වීම විකිරණ ලෙඩ රෝග ඇති වීමට හේතු වන අතර, අඩු මාත්‍රා විකිරණ-ප්‍රේරණය පිළිකා පිළිබඳ වැඩි අවධානමක් ඇති කරයි. වෛද්‍ය ප්‍රතිරූපණයේදී, මෙම වැඩි වූ පිළිකා අවධානම සාමාන්‍යයෙන් විකිරණ පරීක්ෂණයේ ප්‍රතිලාභ මත බොහෝ සෙයින් නොසලකනු ලබයි. එක්ස් කිරණවල අයනීකරණ හැකියාව පිළිකා ප්‍රතිකාරයේදී විකිරණ ප්‍රතිකාර මගින් මාරාන්තික සෛල විනාශ කිරීමට යොදා ගත හැකිය.

දෘඪ X-කිරණවලට වැඩි අවශෝෂණයකින් හෝ විසිරී යාමකින් තොරව සාපේක්ෂව ඝන වස්තූන් හරහා ගමන් කළ හැකිය. මෙම හේතුව නිසා, දෘශ්‍ය පාරාන්ධ වස්තූන්ගේ අභ්‍යන්තරය නිරූපණය කිරීමට X-කිරණ බහුලව භාවිතා වේ. බොහෝ විට දක්නට ලැබෙන යෙදුම් අතර වෛද්‍ය විකිරණවේදය සහ ගුවන් තොටුපළ ආරක්ෂක ස්කෑනර් යන්ත්‍ර වේ. නමුත් කර්මාන්ත වල (උදා: කාර්මික විකිරණවේදය සහ කාර්මික CT ස්කෑනිං) සහ පර්යේෂණ සඳහා (උදා: කුඩා සත්ව CT) ඉහත ක්‍රමවේද වැදගත් වේ. එක්ස් කිරණ වර්ණාවලියේ විශාලත්වයේ අනුපිළිවෙල අනුව විනිවිද යාමේ ගැඹුර වෙනස් වේ. මෙමඟින් වස්තුව හරහා ප්‍රමාණවත් සම්ප්‍රේෂණයක් ලබා දීමටත් ඒ සමඟම රූපයේ හොඳ විභේදනයක් ලබා දීමටත් යෙදුම සඳහා ෆෝටෝන ශක්තිය සකස් කිරීමට ඉඩ සලසයි.

X-කිරණවල දෘශ්‍ය ආලෝකයට වඩා ඉතා කෙටි තරංග ආයාමයක් ඇති අතර එමඟින් සාමාන්‍ය අන්වීක්ෂයකින් දැකිය හැකි ප්‍රමාණයට වඩා කුඩා ව්‍යුහයන් ගවේෂණය කිරීමට හැකි වේ. මෙම ගුණය එක්ස් කිරණ අන්වීක්ෂයේ දී අධි-විභේදන රූප ලබා ගැනීමටත්, එක්ස් කිරණ ස්ඵටික විද්‍යාවේදී ස්ඵටිකවල පරමාණුවල පිහිටීම තීරණය කිරීමටත් භාවිතා කරයි.

එක්ස් කිරණ ද්‍රව්‍ය සමඟ ප්‍රධාන ආකාර තුනකින් අන්තර් ක්‍රියා කරයි; එනම් ප්‍රකාශ අවශෝෂණය, කොම්ප්ටන් විසිරීම සහ රේලී විසිරීම හරහා වෙයි. මෙම අන්තර්ක්‍රියා වල ශක්තිය එක්ස් කිරණවල ශක්තිය සහ ද්‍රව්‍යයේ මූලද්‍රව්‍ය සංයුතිය මත රඳා පවතී; නමුත් රසායනික ගුණ මත බොහෝ විට රඳා නොපවතී, මක්නිසාද යත් X කිරණ ෆෝටෝන ශක්තිය රසායනික බන්ධන ශක්තීන්ට වඩා බෙහෙවින් වැඩි බැවිනි. ප්‍රකාශ අවශෝෂණය හෝ ප්‍රකාශ විද්‍යුත් අවශෝෂණය යනු මෘදු X-ray තන්ත්‍රයේ සහ අඩු දෘඩ X-ray ශක්ති සඳහා ප්‍රමුඛ අන්තර්ක්‍රියා යාන්ත්‍රණයයි. ඉහළ ශක්තීන්හිදී, කොම්ප්ටන් විසිරීම ප්‍රමුඛව සිදුවෙයි.

ඒකක ස්කන්ධයකට ප්‍රකාශ විද්‍යුත් අවශෝෂණයක සම්භාවිතාව Z3/E3 ට ආසන්න වශයෙන් සමානුපාතික වේ, එහිදී Z යනු පරමාණුක ක්‍රමාංකය වන අතර E යනු සිද්ධි ෆෝටෝනයේ ශක්තිය වේ.^[1] අන්තර්ක්‍රියා සම්භාවිතාවේ හදිසි වෙනස්කම් ඇ��ි, අවශෝෂණ දාර ලෙස හැඳින්වෙන අභ්‍යන්තර කවච ඉලෙක්ට්‍රෝන බන්ධන ශක්තීන්ට ආසන්නව මෙම නියමය වලංගු නොවේ. කෙසේ වෙතත්, අඩු ෆෝටෝන ශක්තීන් සහ ඉහළ පරමාණුක ක්‍රමාංක සඳහා ඉහළ අවශෝෂණ සංගුණක සහ ඒ අනුව කෙටි විනිවිද යාමේ ගැඹුරේ සාමාන්‍ය ප්‍රවණතාවය ඉතා ප්‍රබල වේ. මෘදු පටක සඳහා, 26 keV ෆෝටෝන ශක්තියක් දක්වා ප්‍රකාශ අවශෝෂණ ආධිපත්‍යය දරන අතර අනතුරුව කොම්ප්ටන් විසිරීම හට ගනී. වැඩි පරමාණුක ක්‍රමාංකයක් සහිත ද්‍රව්‍ය සඳහා මෙම සීමාව වැඩි වේ. අස්ථිවල ඇති අධික කැල්සියම් ප්‍රමාණය (Z = 20) සහ ඒවායේ අධික ඝනත්වය, වෛද්‍ය රේඩියෝ ඡායා රූපවල ඒවා ඉතා පැහැදිලිව පෙන්නුම් කිරීමට හේතුවෙයි.

ඒ photoabsorbed ෆෝටෝන ස්ථාන මාරු එහි සියලු ශක්තිය එය අන්යේන්ය සමඟ ඇති ඉලෙක්ට්රෝනයක්, මේ අනුව, ඉලෙක්ට්රෝන බැඳී හා එහි මාර්ගය වැඩි පරමාණු අයනීකරණයට කිරීමට ඉඩ ඇත බව මීතේන්වල නිෂ්පාදනය කරනු ලැබූ පරමාණුවක් අයනීකරණ. පිටත ඉලෙක්ට්රෝන පුරප්පාඩු ඉලෙක්ට්රෝන තත්ත්වය පුරවා එක්කෝ ලක්ෂණයක් ෆෝටෝන [පැහැදිලි කිරීමක් කරන්න] හෝ භු ඉලෙක්ට්රෝන සටහන් වනු ඇත. මෙම බලපෑම එක්ස් කිරණ වර්ණාවලියක් හෝ භු ඉලෙක්ට්රෝන වර්ණාවලීක්ෂණය මගින් මූලද්රව්ය හඳුනාගැනීම සඳහා යොදා ගත හැකිය.

Compton විසිරීම එක්ස්-රේ කිරණ හා වෛද්ය සේයාරූප මෘදු පටක අතර අතිප්රමුඛ අන්තර් වේ. [12] Compton විසිරීම පිටත ෂෙල් ඉලෙක්ට්රෝන විසින් එක්ස් කිරණ ෆෝටෝන ක අනම්ය විසිරීම වේ. මෙම ෆෝටෝන බලශක්ති කොටසක් එමගින් පරමාණුව අයනීකරණ හා එක්ස් කිරණ තරංග ආයාමය වැඩි වන විසිරීම ඉලෙක්ට්රෝන මාරු කර ඇත. විසිරී ෆෝටෝන ඕනෑම දිශාවකට යන්න පුළුවන්, නමුත් මුල් දිශාව සමාන දිශාව විශේෂයෙන් අධි ශක්ති එක්ස්-රේ කිරණ සඳහා වඩාත් ඉඩ ඇත. විවිධ විසිරීම කෝණ සඳහා සම්භාවිතාව ද ක්ලයින්-Nishina සූත්රය විසින් විස්තර කර ඇත. මෙම ස්ථාන මාරු බලශක්ති සෘජුවම බල ශක්තිය හා ගම්යතාව සංරක්ෂණය සිට විසිරීම කෝණය ලබා ගත හැක.

පැහැයකින් දිස් එක්ස් කිරණ පාලන තන්ත්රය අධිපති ඉලාස්ටික් විසිරීම යාන්ත්රණයකි. [13] අනම්ය ඉදිරියට විසිරීම එක්ස්-රේ කිරණ සඳහා පමණක් තරමක් 1. [14] පහත වන වර්තනාංකයක්, උද්ගත

සෑම මොහොතකම, X කිරණ උපයෝගී කර නිෂ්පාදනය කරනු ලබයි, ප්රමාණවත් ශක්තිය අංශු (ඉලෙක්ට්රෝන හෝ අයන) ද්රව්යයක පහර චෝදනා කළේය.

සමහර පොදු ඇනෝඩය ද්රව්ය සඳහා ලාක්ෂණික එක්ස් කිරණ විමෝචනය රේඛා. [15] [16]

ඇනෝඩය

ද්රව්ය පරමාණුක

අංකය ෆෝටෝන බලශක්ති [keV] තරංග ආයාමය [nm ට]

Kα1 Kβ1 Kα1 Kβ1

74 59,3 67,2 0,0209 0,0184 W

මෝ 42 17,5 19,6 0,0709 0,0632

Cu 29 8,05 8,91 0,154 0,139

Ag 47 22,2 24,9 0,0559 0,0497

ගා 31 9,25 10,26 0,134 0,121

49 24,2 27,3 0,0512 0,455 දී

60 kV පවත්වාෙගන ගිය rhodium ඉලක්කය සහිත එක්ස් කිරණ නල විසින් නිකුත් කරන එක්ස්-රේ කිරණ වර්ණාවලි. සුමට, අඛණ්ඩ වක්රය bremsstrahlung නිසා වන අතර, කරල් rhodium පරමාණු සඳහා ලක්ෂණයක් කේ රේඛා වේ.

එක්ස්-රේ කිරණ එක්ස්-කිරණ නලයක්, ඉහළ ප්රවේගය උණුසුම් කැතෝඩ විසින් නිකුත් ඉලෙක්ට්රෝන කඩිනම් කිරීමට අධි බලැති විදුලි භාවිතා කරන රික්ත නලයක් විසින් ජනනය කල හැක. ඉහළ ප්රවේගය ඉලෙක්ට්රෝන එක්ස්-රේ කිරණ නිර්මාණය, ඇනෝඩය, ලෝහ ඉලක්කය එක්ක හැප්පෙන්න. [17] වෛද්ය එක්ස් කිරණ නල ඉලක්කය සාමාන්යයෙන් ටංස්ටන් හෝ rhenium වඩාත් ඉරිතලා-ප්රතිරෝධී ලෝහ මිශ්රණය (5%) සහ ටංස්ටන් (95%), නමුත් සමහර අවස්ථාවලදී මෘදුයි එක්ස්-රේ කිරණ මෙන් අවශ්ය විට මීට වඩා වැඩි විශේෂිත යෙදීම සඳහා ෙමොලිබ්ඩිනම් පැප්. නියැදි යකඩ අන්තර්ගත වලින් ප්රතිදීප්තිමිතික වෙනත් ආකාරයකින් ප්රශ්නයක් ඉදිරිපත් විය හැකි විට කොබෝල්ට් විට භාවිතා කරමින් සමග ස්ථිතික දී, තඹ ඉලක්කය, බොහෝ සුලභ වේ.

බිහි එක්ස් කිරණ ෆෝටෝන එසේ 80 kV නල 80 ට වඩා වැඩි ශක්ති සමග එක්ස්-රේ කිරණ නිර්මාණය කළ නොහැක, නළ ගුණයක් ඉලෙක්ට්රෝන චෝදනාව මත වෝල්ටීයතාවය සමාන වන මෙම සිද්ධිය ඉලෙක්ට්රෝන, බලශක්ති විසින් සීමා උපරිම ශක්තිය keV. ඉලෙක්ට්රෝන ඉලක්කය පහර විට, එක්ස්-රේ කිරණ දෙකක් වෙනස් පරමාණුක ක්රියාවලීන් විසින් නිර්මාණය කර ඇත:

ලාක්ෂණික එක්ස් කිරණ විමෝචනය (X-එක්ස්කිරණ ප්රතිදීප්තිමිතික): ඉලෙක්ට්රෝන අවශ්ය ශක්තිය තිබේ නම් එය ලෝහ පරමාණුවක් අභ්යන්තර ඉලෙක්ට්රෝන කටුවෙන් එළියට ක කක්ෂීය ඉලෙක්ට්රෝන තට්ටු කළ හැකි අතර, එහි ප්රතිඵලයක් ලෙස ඉහළ ශක්ති මට්ටම් වලින් ඉලෙක්ට්රෝන පසුව පුරප්පාඩු වූ පුරවනවා හා එක්ස් කිරණ ෆෝටෝන විමෝචනය. මෙම ක්රියාවලිය විවික්ත සංඛ්යාත ස්වල්පයක සමහර විට වර්ණාවලි රේඛා ලෙස සඳහන් එක්ස්-රේ කිරණ සඳහා විමෝචන වර්ණාවලිය, නිෂ්පාදනය කරයි. වර්ණාවලි