دانلود مقاله اشعه ایکس و تهیه آن

اختصاصی از یارا فایل دانلود مقاله اشعه ایکس و تهیه آن دانلود با لینک مستقیم و پرسرعت .

فرمت فایل : word(قابل ویرایش)

تعداد صفحات:45

  
فهرست مطالب :

 لامپ های یونی

لامپ های الکترونی یا لامپ های کولیج

اشعة ایکس که براساس لامپ کولیج شناخته شده بر دو نوع

شکل و ابعاد سطح کانونی لامپ اشعة ایکس

مکانیسم تولید اشعة ایکس

17 خاصیت مهم اشعة ایکس

پدیدة کمپتون

اندازه گیری طول موج اشعة ایکس

اثر اشعة ایکس بر روی اجسام (جذب)

تغییرات ضریب جذب با طول موج

تغییرات ضریب جذب با طبیعت اجسام

جذب به وسیلة هوا

صافی ها

روش های تجربی پراش اشعة ایکس توسط بلورها

اشعة ایکس وتهیة آن

 

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 h =                           

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 a 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 a 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 a را چه برای ازدیاد انرژی و چه برای ازدیاد سطح ظاهری کانون «S/Sin a » باید کوچک کرد ولی چون ناهمواری سطح آنتی کاتد حتی در سطح میکروسکپی باعث جذب شعاع های مماسی می شود ، تقلیل  aدارای حدی است .

زاویة a در بهترین تیوپ های بسته1.5 درجه است ، واضح است که در چنین مولد هایی سطح آنتی کاتد باید کاملاً صیقلی شده باشد .

معمولاً a درلامپ های تجارتی بین 4 تا 6 درجه تغییر می کند. دراین نوع لامپ ها به جای دو دریچه ، دو جفت دریچه درست می کنند ، به طوریکه محور هرجفت دریچه بر محورجفت دریچة دیگر عمود باشد . البته مولدهایی نیز می توان یافت که سطوح کانونی آن ها دوایری به قطریک میلیمتراست . بهترین مولد اشعة ایکس آن هایی هستند که توزیع و نحوة پخش الکترون روی آنتی کاتد آن ها یکنواخت باشد برای این کار به هنگام تنظیم دستگاه یکی از دو آزمایش زیر را انجام می دهند :

صفحة سوراخ داری که حائل پرتو ایکس است و ابعاد سوراخ آن به مراتب از ابعاد سطح کانونی کوچکتر است ( 0.02 میلیمتر ) در مسیر دسته اشعة ایکس قرار می دهند تا تصویر دایره ای شکل روی قطعه فیلم مستقر در پشت صفحة سوراخ دار که به نسبت P / S  بزرگ شده است ، به دست آید البته می توان به جای سوراخ دایره ای شکل یک شکاف مربع مستطیل قرار داد و تصویر سطح کانونی را در دو امتداد تهیه نمود و نحوة توزیع شدت تشعشع پرتو ایکس را دردو امتداد طولی وعرضی بررسی واصلاح های لازم را جهت توزیع یکنواخت روی آنتی کاتد انجام داد . در مولدهای تجارتی ، کمتر می توان یک چنین مولدهای اصلاح شده را به دست آورد . لازم به تذکر است که سطح کانونی ، به مرور کارکرد مولد شکل خود را از دست می دهد ، و بدین ترتیب ازارزش مولد کاسته می شود .