ساختاراتم
بویل مفهوم تازه ای از عنصر را ارائه داد (تعریف دو دانشمند یعنی تالس و ارسطو از عنصر درست نبود) به این معنی که ماده ای که نمی توان آن را به مواد ساده تری تبدیل کرد و شیمی را علمی تجربی و عملی دانست (سه ابزار یونانیان یعنی مشاهده و اندیشیدن و نتیجه گیری را کافی ندانست.)
ساختار اتم:
تالس آب را عنصر اصلی سازنده ی جهان هستی می دانست.
ارسطو پس از تالس , سه عنصر هوا و خاک و آتش را به آب اضافه کرد. در آن زمان چهار عنصر، عناصر کاینات تصور می شد.
بویل مفهوم تازه ای از عنصر را ارائه داد (تعریف دو دانشمند یعنی تالس و ارسطو از عنصر درست نبود) به این معنی که ماده ای که نمی توان آن را به مواد ساده تری تبدیل کرد و شیمی را علمی تجربی و عملی دانست (سه ابزار یونانیان یعنی مشاهده و اندیشیدن و نتیجه گیری را کافی ندانست.)
نظریه ی اتمی دالتون:
دالتون نظریه اتمی خود را با اجرای آزمایش در هفت بند بیان کرد.
1- ماده از ذره های تجزیه ناپذیری به نام اتم ساخته شده است.
2- همه ی اتم ها یک عنصر , مشابه یکدیگرند.
3- اتم ها نه به وجود می آیند و نه از بین می روند.
4- همه ی اتم های یک عنصر جرم یکسان و خواص شیمیایی یکسان دارند.
5- اتم های عنصرهای مختلف به هم متصل می شوند و مولکول ها را به وجود می آورند.
6- در هر مولکول از یک ترکیب معین , همواره نوع و تعداد نسبی اتم های سازنده ی آن یکسان است.
7- واکنش های شیمیایی شامل جابه جایی اتم ها و یا تغییر در شیوه ی اتصال آن ها است.
نظریه های دالتون نارسایی ها و ایرادهایی دارد و اما آغازی مهم بود.
مواردی که نظریه ی دالتون نمی توانست توجیه کند:
1- پدیده ی برقکافت (الکترولیز) و نتایج مربوط به آن
2- پیوند یونی ـ فرق یون با اتم خنثی
3- پرتو کاتدی
4- پرتوزایی و واکنش های هسته ای
5- مفهوم ظرفیت در عناصر گوناگون
6- پدیده ی ایزوتوپی
قسمت اول نظریه ی دالتون تأیید فیلسوف یونانی (دموکریت) بود.
نظریه ی دالتون از سه قسمت اصلی (قانون بقای جرم ـ قانون نسبت ها معین ـ قانون نسبت های چندگانه) می باشد.
مطالعه ی اتم ها و ذرات ریزتر فقط به صورت غیرمستقیم و از روی رفتار (خواص) امکان پذیر است.
اولین ذره ی زیراتمی شناخته شده الکترون است. ذرات زیر اتمی شامل:
1ـ الکترون 2ـ پروتون 3ـ نوترون
مواردی که به کشف و شناخت الکترون منجر شد:
1- الکتریسیته ی ساکن یا مالشی
2- پدیده ی الکترولیز (برقکافت)
3- پرتو کاتدی
4- پدیده ی پرتوزایی
الکترولیز:
یعنی تجزیه ی ماده ی مرکب به وسیله ی عبور جریان برق
فیزیکدانی (استونی) برای الکتریسیته ذره ای بنیادی به نام الکترون پیشنهاد کرد ولی هیچ رابطه ای میان اتم و الکترون پیدا نکرد.
فارادی در هنگام الکترولیز به رابطة ماده و الکترون پی برد. (او مشاهده کرد هنگام عبور جریان برق از یک محلول یا مذاب ماده مرکب فلزدار واکنش شیمیایی رخ می دهد).
پرتو کاتدی:
هر گاه فشار گاز درون لوله را کم کنیم (حدود 0/01 atm) و یک ولتاژ بسیار قوی بین این دو الکترود اعمال شود پرتوهایی از الکترود منفی (کاتد) به سمت الکترود مثبت (آند) جریان
میابد. از این رو به آن پرتو کاتدی گویند. حال اگر نوع گاز درون لوله را تغییر دهیم گاز ملتهب به رنگ خاصی که مربوط به نوع گاز است خود را نشان خواهد داد (به طور مثال اگر هیدروژن باشد رنگ آن صورتی می شود).
حال اگر فشار گاز درون لوله خیلی کمتر از atm شود (به علت فشار بسیار پایین یا خلاء نسبی) در صورت برخورد با شیشه می تواند (نوع شیشه و ماده فلوئورسنتی که در آن به کار رفته) رنگ خاصی را از خود نشان دهد.
گازها عایق و نارسانا هستند پس در لوله پرتو کاتدی باید فشار گاز درون لوله را پایین بیاوریم تا رسانا شود. برای تولید اشعة کاتدی دو شرط لازم است: 1ـ ولتاژ را بالا ببریم. 2ـ فشار گاز درون لوله را کم کنیم.
ویژگی پرتو کاتدی:
1- پرتو کاتدی به خط راست حرکت می کند.
2- پرتو کاتدی دارای بار الکتریکی منفی است.
3- پرتو کاتدی به جنس گاز درون شیشه بستگی ندارد.
4- پرتو کاتدی به جنس کاتد بستگی ندارد.
5- پرتو کاتدی به هنگام عبور، گاز رقیق درون لوله را ملتهب می کند.
6- پرتو کاتدی در برخورد با مادة فلورسنت باعث درخشش می شود.
7- پرتو کاتدی دارای انرژی است.
8- پرتو کاتدی همواره از کاتد به آند حرکت می کند.
9- پرتو کاتدی به خط راست حرکت می کند.
10- پرتو کاتدی در میدان مقناطیسی به سمت N منحرف می شود.
11- پرتو کاتدی اشعه نامرئی است.
12- پرتو کاتدی همان الکترونها است.
****کار میلیکان (آزمایش قطره روغن):
میلیکان با آزمایش و انجام محاسبات ابتدا مقدار بار الکتریکی و سپس با کمک این نسبت (e/m) جرم الکترون را بدست آورد.
جرم الکترون (بار الکترون)
مواد لومینانس شامل دو حالت فلوئورسانس و فسفرسانس است .
لومینانس (تابناکی) پدیده نورافشانی جسمی پس از قرار گرفتن در معرض اشعه .
هانری بکرل بطور تصادفی به پدیده پرتوزایی پی برد.
1- فلوئورسانس: خاصیت فیزیکی برخی مواد که با قطع منبع نور تابش قطع می شود.
2- فسفرسانس: خاصیت فیزیکی برخی مواد که با قطع منبع نور تا مدتی تابش ادامه دارد.
همه چیز درباره « اشعه ایکس » :
طیف اشعه ایکس :
اشعه تولید شده بوسیله لامپ اشعه ایکس یک طول موج ندارد. بلکه شامل گسترهای از طول موجهاست. پرتوهای ایکس بوسیله دو نوع فرایند تولید میشوند:
· شتاب منفی الکترونها در موقع برخورد با انتهای ماده هدف پرتوهای ایکسی با طول موجهای متفاوت تولید میکند. این پرتو "سفید" یا نوار پیوسته فرکانسها در طیف اشعه ایکس را به عنوان تابش ترمزی میشناسند.
· برخورد الکترون با اتم هدف موجب جابجایی الکترون مداری در اتم هدف و راندن آن به حالت پر انرژیتری میشود. این عمل را برانگیزش مینامند.
o هنگامی که الکترون مداری پر انرژی به موقعیت مداری نخستین خود برمیگردد، رها شدن انرژی بصورت گسیل پرتوی با فرکانس خاصی خواهد بود. این پرتو شدت خیلی بیشتری نسبت به پرتو "سفید" زمینه خواهد داشت.
o معمولا برای هر ماده هدف معینی بیش از یک طول موج اشعه ایکس وجود دارد. طول موج پرتو تولید شده بوسیله لامپ اشعه ایکس ، حد پایینی دارد که با ولتاژ لامپ نسبت عکس دارد. کمترین طول موج برحسب نانومتر (nm) از رابطه زیر بدست میآید. که در آن V ولتاژ لامپ میباشد.
λmin = 1239.5/V
o پرتو حد پایینی طول موج طیف ، بیشترین اهمیت را در پرتو نگاری دارد. زیرا توانایی نفوذ آن بیشتر است
مشخصههای بارز اشعه ایکس :
· بزرگی جریان لامپ بر پخش طول موج اشعه ایکس تولید شده تأثیر ندارد. اما بر روی شدت پرتو موثر است.
· طول موج اشعه ایکس یا اشعه گاما بسیار مهم است. با کاهش طول موج ، نفوذپذیری پرتو به درون محیط افزایش مییابد. به بیان دیگر در مقایسه با پرتوی با طول موج بزرگتر ، پرتوی با طول موج بسیار کوتاه قادر به نفوذ به ماده معینی با ضخامت بیشتر و یا چگالی بیشتر خواهد بود. بنابراین ، اگر حداقل طول موج پرتو تولید شده با افزایش ولتاژ لامپ کاهش یابد، نفوذپذیری پرتو افزایش خواهد یافت.
نفوذ پذیری اشعه ایکس :
نفوذ پذیری پرتوهای ایکس تولید شده از پرتوهای گاما کمتر بوده اما برای پرتوهای ایکس تولید شده در لامپهای اشعه ایکس بوسیله چشمههای پرانرژی در خصوص فولاد نیز دیده میشود. باید توجه کرد که بیشترین ضخامتهای استفاده از زمانهای پرتودهی چند دقیقهای و فیلمی با سرعت متوسط میتوان مورد بررسی قرار داد. مقاطع ضعیفتر را با استفاده از زمانهای پرتودهی طولانی و فیلمی با سرعت زیاد میتوان بازرسی کرد.
نحوه تولید اشعه ایکس:
پرتوهای ایکس را بوسیله بمباران هدفی فلزی با باریکهای از الکترونهای سریع تولید می کنند. قطعات اصلی لامپ اشعه ایکس شامل کاتد برای گسیل الکترونها و آند به عنوان هدف میباشد، که هر دو درون لامپ خلا جای گرفتهاند. با توجه به میزان نفوذ اشعه ایکس و فرکانس مربوطهاش از لامپهای اشعه ایکس متنوعی در کارهای تحقیقاتی ، پزشکی ، صنعت و ... استفاده میکنند.
یکی از صورتهای انرژی است. این اشعه را اشعهی مجهول و یا اشعهی رونتگن نیز نامیدهاند.
اکنون دانشمندان میدانند که اشعهی ایکس نوعی تابش الکترومغناطیسی هستند. تابشهای الکترومغناطیسی موجهایی هستند که از نوسانهای الکتریکی و مغناطیسی تشکیل شدهاند. اشعهیگاما، اشعهی ایکس، اشعهیفرابنفش، نور، اشعهیفروسرخ و موجهایرادیویی از موجهای الکترومغناطیسیهستند. این موجها انرژی دارند و در خلأ هم میتوانند منتشرشوند. سرعتانتشار آنها برابربا سرعت نور، یعنی در خلأ حدود 300000 کیلومتر در ثانیه است. اشعهی ایکس، مانند نورمعمولی، در خط راست منتشرمیشوند. این اشعه، مانند نورمعمولی بر فیلمعکاسی اثرشیمیایی دارند، ولی بر سلولهای بینایی اثری که سبب دیده شدن اشیا باشد نمیگذارند.
تفاوت اشعهی ایکس و نورمعمولیدر طولموج آنهاست. طولموجهای اشعهی ایکس خیلیدر جسمهایکدر، که نورمعمولی از آن نمیگذرد، به آسانی نفوذمیکنند و اگر این جسمها زیاد کلفتنباشند، از آنهامیگذرند. توانایینفوذ و ویژگیهای دیگر اشعهی ایکس سببشدهاست که این اشعه درپزشکی، صنعت، و پژوهشهایعلمی کاربردهای فراوان داشتهباشند.
اشعهی ایکس سبب تغییراتشیمیایی و فیزیکی در موادمیشوند. این اشعه اگر به وسیلهی جانوریا گیاه جذبمیشوند، ممکناست به بافتهای زندهی آنها آسیب برساند، یا حتی آنها را از میانببرند. به همیندلیل، اشعهی ایکس ممکناست برای جانداران زیانآور و خطرناکباشند. جذب بیش از اندازهیاشعهی ایکس ممکناست سببسرطان، سوختگیهایپوستی، کمخونی، یا بیماریها و ناراحتیهای دیگر در انسان بشود. پزشکان و کسانی که با دستگاههای اشعهی ایکس کارمیکنند باید بسیاردقّت کنند تاخود و بیمارانشان بیش از اندازه در برابر تابش این اشعه قرارنگیرند.
اشعهی ایکس در طبیعت به وسیلهیخورشید و ستارگان دیگرتولید میشوند. تابش اشعهی ایکس از بعضیستارگان آنقدر زیاداست که آنستارگان راگاهی ستارگان ایکس مینامند، بیشتر اشعهی ایکسی که درخورشید و ستارگان دیگر تولیدمیشود، پیشاز رسیدن به زمین، به وسیلهی جوّ زمین جذبمیشود.
اشعهی ایکس، به طورمصنوعی، بیشتر به وسیلهی دستگاههایموّلد اشعهی ایکس تولید میشوند. بعضی از دستگاههایی هم که در مراکزاتمی به کارمیروند اشعهی ایکس تولیدمیکنند.
ویژگیهای اشعهی ایکس :
تابشهای الکترومغناطیسی با طول موج کوتاهتر پر انرژیتر از تابش با طول موج بلندتر هستند. در میان انواع تابشهای الکترومغناطیسی اشعهی ایکس دارای طول موج بسیار کوتاه و انرژی بسیار زیاد هستند.
طول موجهای اشعهی ایکس از 01/0 آنگسترم[1][1] تا 100 آنگسترم در تغییراست. طول موجهایی که بر سلولهایبینایی مااثر میگذارد از 4000تا حدود7000 آنگسترم است.
بسیاری از ویژگیهای اشعهی ایکس نتیجهیکوتاه بودن طولموج و زیادبودن انرژی آنهاست. اشعهی ایکس بیشتر ازنورمعمولی در ماده نفوذمیکنند، زیرا خیلی پر انرژیتر از آنهستند. هر چه طولموج اشعهی ایکس کوتاهترباشد، این اشعه در اجسام نفوذمیکنند.
اشعه ایکس با طولموج کوتاهتر را اشعهی ایکسسخت، واشعهی ایکس را با طول موج بلندتر را، که کمتر دراجسام نفوذمیکنند، اشعهی ایکسنرم مینامند. اشعهی ایکس، برخلاف نورمعمولی ، به آسانی ازآینه منعکسنمیشوند، زیرا به سبب داشتن انرژی زیاد معمولاً به جای بازتاب، در آینه نفوذمیکنند.
نورمعمولی، هنگامی که از هوامیگذرد و وارد عدسیشیشهای میشود، میشکند، ولی اشعهی ایکس هنگامی که از مادّهای میگذرد و وارد مادّهی دیگری میشود، چندان نمی شکند.
اشعهی ایکس، هنگامبرخورد باالکترونهای اتمهایمادّه، بهوسیلهی آنهاجذبمیشود. عدّهی الکترونهایاتم با عدداتمی برابراست. بنابراین، موادی که عدداتمی آنها زیاد است از مواد دیگر، اشعهی ایکس را جذب میکنند. سرب، که عدداتمی آن 82
است، بیشتر از مواد دیگر اشعهی ایکس را جذب میکند. به همین سبب، برای جلوگیری از سپرها یاحفاظتهایسربی استفادهمیشود. برلیم، که عدداتمی آن 4است، اشعهی ایکسرا بهمیزان بسیارکم جذبمیکند. جذب اشعهی ایکسبه چگالیمادّه و عوامل پیچیدهتر دیگری نیز بستگیدارد. موادّی که چگالی آنها زیاد است بیشتر از مواد دیگر اشعهی ایکس را جذبمیکنند.
آن دسته از اشعهی ایکس که بهوسیلهی مادّه جذبمیشود، اگر انرژی کافی داشته باشد، میتواند الکترونهای اتمهای ماده را از آن جداکند. اتمی که از نظر الکتریکی خنثی است اگر الکترون بگیرد یا از دست بدهد، بار الکتریکی پیدا میکند. اتمی را که بار الکتریکیدارد یون، واین فرایند را یونیزاسیون (یونش) مینامند.
اشعهی ایکس هنگامیکه ازبدنمیگذرند، دربافتهاتولید یونشمیکنند. اشعهی ایکس اگر بیش از اندازه به بافتهای بدن بتابند، به سلولهای آن آسیبمیرسانند. به همین سبب، اشعه ی ایکس، با آنکه کارایی فراواندارند، ممکناست خطرناک هم باشند.
تولید اشعه ی ایکس:
الکترونها، اگر با سرعت زیاد به عنصر سنگینی برخورد کنند، این عنصر از خود اشعهی ایکس تابشمیکند. اساس ساختماندستگاهی کهاشعهی ایکس تولیدمیکند به این صورت است:
در لولهای که درون آن خالی شدهاست از یک رشتهسیم که درحال التهاباست[2][2]، پیوسته الکترون خارج میشود. این رشته را کاتد[3][3] مینامند.دردرون این لوله قطب مثبت، یا آند[4][4]، نیز وجود دارد. میان کاتد و آند اختلافپتانسیل زیاد برقرارمیکنند. الکترونهایی که از کاتد خارج میشوند، بر اثر این اختلاف پتانسیل زیاد، سرعت میگیرند. الکترونها به خط راست حرکت میکنند و در سر راه خود به فلزی که درون لوله قرار دارد ضربه میزنند. این فلز آنتیکاتد نامیده میشود آنتیکاتد الکترونها رامیگیرد ودرعوض اشعهی ایکس تابشمیکند. آنتیکاتدرا ازفلزدیرگداز، مانند تنگستن، انتخابمیکنند. ممکناست آنتیکاتد همان آند باشدهر قدر پتانسیل آند بیشتر باشد، الکترونها بیشترسرعتمیگیرند و اشعه ی ایکسی که از کاتد تابش میشود طولموج کوتاهتری دارند و سختتر هستد.
کاربردهای اشعهی ایکس :
در پزشکی از اشعهی ایکس بیشتر برای عکسبرداری از استخوانها واندامهای درون بدن استفادهمیشود. پزشکان، با بررسی این عکسها، میتوانند جای استخوانهای شکسته یا اندامهای آسیب دیده را تشخیصبدهند. دندانپزشکان، با بررسی آنها، میتوانند به جای پوسیدگی دندانها و چگونگی ریشه آنها پی ببرند.
عکسبرداری از اندامها درون بدن را رادیوگرافی (پرتونگاری) و دیدن آنها را رادیوسکوپی (پرتو بینی) مینامند. پزشکی که رادیوگرافی یا رادیوسکوپی میکند رادیولوژیست یا رادیولوگ (پرتوشناس) و کار او رادیولوژی (پرتوشناسی) نامیده میشود. رادیوگرافی با اشعهی ایکس به این صورت است که باریکهای از اشعهی ایکس، پس از گذشتن از بدن بیمار، فیلمحسّاس عکاسی تابانده میشود. اشعهی ایکس از پوست و گوشت بیشتر میگذرد تا از استخوان. در نتیجه، تصویر استخوانها در فیلم روشنتر و تصویر اندامها دیگر به صورت سایه و تاریکتر نشان دادهمیشود. درصفحهفلوئورسان برخوردمیکنند و پزشکاز پشتاینصفحهمیتواند تصویر اندامهای بیمار را در حال کار کردن ببینید. به هنگام رادیو گرافی یا رادیوسکوپی گاهی مادّهی بیزیانی به بدن بیمار تزریق یا به اوخورانده میشود تا اندام مورد نظر آشکارتر دیدهشود مثلاً، ممکناست پزشک، پیش از رادیوگرافی با اشعهی ایکس از رودهی بیمار، به او محلول سولفات باریم بخوراند. اینمادّهاشعهی ایکس را جذب میکند و در نتیجه تصویر رودهها روشنتر دیده میشود.
اشعهی ایکس در درمان سرطان نیز کاربرد فراوان دارند. این اشعه سلولهای سرطانی را زودتر از سلولهای سالم از میان میبرند. اگر به یک غده ی سرطانی به اندازهی لازم اشعهی ایکس بتابانند، آن غده سرانجام، بیآنکه به سلولهای سالم آسیب زیاد برسد، ازمیانمیرود. درمان بهوسیلهی اشعهی ایکس را رادیوتراپی (پرتودرمانی) مینامند.
اشعهی ایکس کاربردهای دیگر نیز در پزشکیدارد. دستکشها و سرنگهای جراحی را با استفاده از این اشعه ضدعفونیمیکنند. اینگونه وسیله و ابزارها را نمی توان با حرارتدادن یا جوشاندن ضدعفونی کنند، زیرا فوری خرابمیشوند.
در صنعت، برای بازرسی محصولات فلزی مختلف، مانند آلومینیوم و فولاد، که به صورت ریختهگری تهیّه شدهاند از اشعهی ایکس استفادهمیشود. عکسهایی که از این راه تهیّه میشوند حفرههای ریز و شکستگیهای درون قطعههای فلزی را که از سطح دیده نمیشوند آشکارمیکنند. برای بازرسی محصولاتیکه به میزان زیاد تولید می شوند، مانند ترانزیستورها و قطعه های الکترونیکی کوچک، نیز اشعهی ایکس به کارمیبرند. در فرودگاههاو جاهایی که بار مسافران را بازرسی می کنند، برای پیدا کردن اسلحه یا چیزهای ممنوع دیگر، چمدانها و بارهای مسافرانرا از برابر اشعهی ایکس میگذرانند.
تولیدکنندگان مواد پلاستیکی به بعضی از این مواد اشعهی ایکس میتابانند.این اشعه سبب تغییرات شیمیایی و محکمتر شدن آنها میشود. از اشعهی ایکس برای جلوگیری از تولید نوعی مگس استفادهمیکنند. اینمگس درگوشت و خون جانوران تخمریزی می کند و سبب تلف شدن حیوان می شود. اشعهی ایکس جنس نر این حشره عقیم میکند. بهوسیلهی اشعهی ایکس بذرهای اصلاح شدهای از جو دوسر بهدستمیآورند که محصول بیشترو بهتر می دهد و یا درزمینهایی کهخاک کم قوت دارند نیز به خوبی رشد میکند و محصول میدهد.
با استفاده از اشعة ایکس میتوان ساختمان بلورین اجسام را شناخت و از این راه تشخیص داد که جسم از چه موادی تشکیل شده است. هنگامی که باریکهای از اشعة ایکس از بلور یک جسم میگذرد، اتمهای آن جسم، مانند آینههای بسیار ریز، اشعة تابیده شده را به صورت نقشی منظم پراکنده میکنند. نقشی که از پراکنده شدن اشعةایکس، پس از تابش بر یک بلور پدید میآید، مخصوص همان بلور است و نقش پراش آن بلور نامیده میشود. دانشمندان، در پژوهشهای علمی، با مطالعة نقشهای گوناگون پراش بلورهای هر جسم، آگاهیهای بسیاری دربارة آرایش اتمهای بلور آن جسم به دست میآورند. مطالعه پراش اشعةایکس به وسیله بلورها را بلورنگاری اشعه ایکس (X-ray crystallography) مینامند.
دانشمندان برای بررسی ساختمان بعضی از مواد شیمیایی پیچیده، مانند آنزیمها و پروتئینها و همچنین برای تولید مصنوعی آنها از اشعة ایکس استفاده میکنند.
باستانشناسان برای بررسی اشیای کهنی که لایة کلفتی از گرد و خاک و مواد دیگر یا زنگ زدگی آنها را پوشانده است، از اشعة ایکس استفاده میکنند. از این راه میتوانند، بدون برداشتن لایه رویی که ممکن است به خودی شیء آسیب برساند، تصویر آن را ببینند. همچنین برای شناختن تابلوهای قدیمی و اصیل که ممکن است نقاشی دیگری روی آنها را پوشاندهباشد از اشعهی ایکس استفاده میکنند. رنگهای نقاشی رادرگذشته از ترکیبهایسربمیساختند، ولیرنگهایجدید بیشتر از ترکیبهایعناصر سبک ساخته میشوند. چون عنصرهای سنگین اشعة ایکس را بیشتر جذب میکنند، از این رو میتوان به کمک آنها نقاشیهای قدیم و اصیل را تشخیص داد.
چگونه اخترشناسان قادر به دیدن اشعه ی ایکس هستند؟
گرچه اشعه ایکس انرژی بسیار زیادی برای نفوذ دارد اما اتمسفر زمین به اندازه ی کافی برای رد نشدن اشعه ی ایکس ضخیم است و مانع از رد شدن آنها می شود و تنها اجازه می دهد تا 10 سانتیمتر از این پرتو در هوا نفوذ کند حال ما برای اینکه این پرتو را دریافت نمائیم چاره ای به جز تحقیقات در بالای جو نداریم . با توجه به این محدودیت ما 4 روش برای مطالعه بر روی اشعه ی ایکس پیش رو داریم ...
1: فرستادن موشک اکتشاف تغییرات جوی یا sunding rocket
2: فرستان بالون ها
3: فرستادن ساتالایت ها
4: تلسکوپ های فرو سرخ
موشک اکتشاف تغییرات جوی (sunding rocket)
در این راکت اکتشاف گر ردیاب اشعه ایکس در دماغه یا نوک راکت قرار می گیرد این همان روش است که در سال 1949 در نیو مکزیکو اجرا شد که اولین این پرتو های دریافتی مربوط به خورشید می شد در سال 1962 اولین نشانه ها از پرتو ایکس غیر از خورشید تائید شد و از آنجا بود که دانشمندان توجه شان معطوف به این شد که آیا ممکن است که این پرتو این همه راه را آمده باشد بدون اینکه منحرف شده باشد؟
حال دیگر دانشمندان به این فکر افتادند که تا به حال داشته اند شمال زمین را به دنبال اشعه ایکس می گشتند حال آنکه ممکن بود درصد وجود پرتو ایکس در جنوب بیشتر می بود و دانشمندان مجبور بودند برای هر طرف زمین یک راکت را روانه ی آسمان کنند تا شاید بتوانند این پرتو را رصد کنند ولی این کار هزینه ی زیادی را در بر داشت به همین دلیلی دانشمندان به فکر افتادند تا از بالون ها استفاده کنند ...
مواد رادیو اکتیو یا پرتوزا: موادی هستند که به طور طبیعی و خود به خود (بدون دخالت عوامل خارجی) از خود اشعه (پرتو) ساطع می کنند. به پرتو تابیده شده از سوی این مواد اشعه رادیو اکتیو و این پدیده را پدیده رادیواکتیویتی یا پرتوزایی می گویند.
فرق لومینانس با پدیده رادیواکتیویتی: لومینانس یا پدیده تابناکی، با جذب نور تابناک می شود و نور می دهد اما پدیده رادیواکتیویتی بدون جذب نور و خود به خود انجام می شود.
علت پرتوزایی مواد، ناپایداری هسته های مواد رادیواکتیو می باشد. این تغییرات در هسته اتم اتفاق می افتد. این مواد (مواد رادیواکتیو) هنگامی که از خود اشعه یا ذره یا هر دو را تابش می کنند تا حدی پایدار می شوند.
مواد رادیواکتیو سه نوع تابش دارند. آلفا ، بتا و گاما
هر گاه از یک منبع رادیواکتیو یک باریکه پرتو را از میان دو صفحه باردار عبور دهیم باریکه پرتو به سه تابش گفته شده تقسیم می شود.
ویژگی اشعه آلفا: از جنس هسته هلیم می باشد و جذب صفحه منفی می شود. قدرت نفوذ کمتری از بتا و گاما دارد و بار آن مثبت است.
هلیم اتمی است که 2 الکترون، 2 پروتون و 2 نوترون دارد.
(هسته هلیوم فقط دو پروتون و دو نوترون دارد).
ویژگی اشعه بتا: از جنس الکترون و دارای بار منفی است و جذب صفحه مثبت می شود. قدرت نفوذ آن از آلفا بیشتر و از گاما کمتر است.
ویژگی اشعه گاما: بار ندارد. در صفحه های باردار منحرف نمی شود، از جنس اشعه X بوده و و ماهیت الکترومغناطیسی دارد و به علت پرانرژی بودن از قدرت نفوذ بالاتری برخوردار است.
· با کشف الکترون تامسون مدلی برای اتم ارائه داد.
ساختار اتم:
تالس آب را عنصر اصلی سازنده ی جهان هستی می دانست.
ارسطو پس از تالس , سه عنصر هوا و خاک و آتش را به آب اضافه کرد. در آن زمان چهار عنصر، عناصر کاینات تصور می شد.
بویل مفهوم تازه ای از عنصر را ارائه داد (تعریف دو دانشمند یعنی تالس و ارسطو از عنصر درست نبود) به این معنی که ماده ای که نمی توان آن را به مواد ساده تری تبدیل کرد و شیمی را علمی تجربی و عملی دانست (سه ابزار یونانیان یعنی مشاهده و اندیشیدن و نتیجه گیری را کافی ندانست.)
نظریه ی اتمی دالتون:
دالتون نظریه اتمی خود را با اجرای آزمایش در هفت بند بیان کرد.
1- ماده از ذره های تجزیه ناپذیری به نام اتم ساخته شده است.
2- همه ی اتم ها یک عنصر , مشابه یکدیگرند.
3- اتم ها نه به وجود می آیند و نه از بین می روند.
4- همه ی اتم های یک عنصر جرم یکسان و خواص شیمیایی یکسان دارند.
5- اتم های عنصرهای مختلف به هم متصل می شوند و مولکول ها را به وجود می آورند.
6- در هر مولکول از یک ترکیب معین , همواره نوع و تعداد نسبی اتم های سازنده ی آن یکسان است.
7- واکنش های شیمیایی شامل جابه جایی اتم ها و یا تغییر در شیوه ی اتصال آن ها است.
نظریه های دالتون نارسایی ها و ایرادهایی دارد و اما آغازی مهم بود.
مواردی که نظریه ی دالتون نمی توانست توجیه کند:
1- پدیده ی برقکافت (الکترولیز) و نتایج مربوط به آن
2- پیوند یونی ـ فرق یون با اتم خنثی
3- پرتو کاتدی
4- پرتوزایی و واکنش های هسته ای
5- مفهوم ظرفیت در عناصر گوناگون
6- پدیده ی ایزوتوپی
قسمت اول نظریه ی دالتون تأیید فیلسوف یونانی (دموکریت) بود.
نظریه ی دالتون از سه قسمت اصلی (قانون بقای جرم ـ قانون نسبت ها معین ـ قانون نسبت های چندگانه) می باشد.
مطالعه ی اتم ها و ذرات ریزتر فقط به صورت غیرمستقیم و از روی رفتار (خواص) امکان پذیر است.
اولین ذره ی زیراتمی شناخته شده الکترون است. ذرات زیر اتمی شامل:
1ـ الکترون 2ـ پروتون 3ـ نوترون
مواردی که به کشف و شناخت الکترون منجر شد:
1- الکتریسیته ی ساکن یا مالشی
2- پدیده ی الکترولیز (برقکافت)
3- پرتو کاتدی
4- پدیده ی پرتوزایی
الکترولیز:
یعنی تجزیه ی ماده ی مرکب به وسیله ی عبور جریان برق
فیزیکدانی (استونی) برای الکتریسیته ذره ای بنیادی به نام الکترون پیشنهاد کرد ولی هیچ رابطه ای میان اتم و الکترون پیدا نکرد.
فارادی در هنگام الکترولیز به رابطة ماده و الکترون پی برد. (او مشاهده کرد هنگام عبور جریان برق از یک محلول یا مذاب ماده مرکب فلزدار واکنش شیمیایی رخ می دهد).
پرتو کاتدی:
هر گاه فشار گاز درون لوله را کم کنیم (حدود 0/01 atm) و یک ولتاژ بسیار قوی بین این دو الکترود اعمال شود پرتوهایی از الکترود منفی (کاتد) به سمت الکترود مثبت (آند) جریان
میابد. از این رو به آن پرتو کاتدی گویند. حال اگر نوع گاز درون لوله را تغییر دهیم گاز ملتهب به رنگ خاصی که مربوط به نوع گاز است خود را نشان خواهد داد (به طور مثال اگر هیدروژن باشد رنگ آن صورتی می شود).
حال اگر فشار گاز درون لوله خیلی کمتر از atm شود (به علت فشار بسیار پایین یا خلاء نسبی) در صورت برخورد با شیشه می تواند (نوع شیشه و ماده فلوئورسنتی که در آن به کار رفته) رنگ خاصی را از خود نشان دهد.
گازها عایق و نارسانا هستند پس در لوله پرتو کاتدی باید فشار گاز درون لوله را پایین بیاوریم تا رسانا شود. برای تولید اشعة کاتدی دو شرط لازم است: 1ـ ولتاژ را بالا ببریم. 2ـ فشار گاز درون لوله را کم کنیم.
ویژگی پرتو کاتدی:
1- پرتو کاتدی به خط راست حرکت می کند.
2- پرتو کاتدی دارای بار الکتریکی منفی است.
3- پرتو کاتدی به جنس گاز درون شیشه بستگی ندارد.
4- پرتو کاتدی به جنس کاتد بستگی ندارد.
5- پرتو کاتدی به هنگام عبور، گاز رقیق درون لوله را ملتهب می کند.
6- پرتو کاتدی در برخورد با مادة فلورسنت باعث درخشش می شود.
7- پرتو کاتدی دارای انرژی است.
8- پرتو کاتدی همواره از کاتد به آند حرکت می کند.
9- پرتو کاتدی به خط راست حرکت می کند.
10- پرتو کاتدی در میدان مقناطیسی به سمت N منحرف می شود.
11- پرتو کاتدی اشعه نامرئی است.
12- پرتو کاتدی همان الکترونها است.
****کار میلیکان (آزمایش قطره روغن):
میلیکان با آزمایش و انجام محاسبات ابتدا مقدار بار الکتریکی و سپس با کمک این نسبت (e/m) جرم الکترون را بدست آورد.
جرم الکترون (بار الکترون)
مواد لومینانس شامل دو حالت فلوئورسانس و فسفرسانس است .
لومینانس (تابناکی) پدیده نورافشانی جسمی پس از قرار گرفتن در معرض اشعه .
هانری بکرل بطور تصادفی به پدیده پرتوزایی پی برد.
1- فلوئورسانس: خاصیت فیزیکی برخی مواد که با قطع منبع نور تابش قطع می شود.
2- فسفرسانس: خاصیت فیزیکی برخی مواد که با قطع منبع نور تا مدتی تابش ادامه دارد.
همه چیز درباره « اشعه ایکس » :
طیف اشعه ایکس :
اشعه تولید شده بوسیله لامپ اشعه ایکس یک طول موج ندارد. بلکه شامل گسترهای از طول موجهاست. پرتوهای ایکس بوسیله دو نوع فرایند تولید میشوند:
· شتاب منفی الکترونها در موقع برخورد با انتهای ماده هدف پرتوهای ایکسی با طول موجهای متفاوت تولید میکند. این پرتو "سفید" یا نوار پیوسته فرکانسها در طیف اشعه ایکس را به عنوان تابش ترمزی میشناسند.
· برخورد الکترون با اتم هدف موجب جابجایی الکترون مداری در اتم هدف و راندن آن به حالت پر انرژیتری میشود. این عمل را برانگیزش مینامند.
o هنگامی که الکترون مداری پر انرژی به موقعیت مداری نخستین خود برمیگردد، رها شدن انرژی بصورت گسیل پرتوی با فرکانس خاصی خواهد بود. این پرتو شدت خیلی بیشتری نسبت به پرتو "سفید" زمینه خواهد داشت.
o معمولا برای هر ماده هدف معینی بیش از یک طول موج اشعه ایکس وجود دارد. طول موج پرتو تولید شده بوسیله لامپ اشعه ایکس ، حد پایینی دارد که با ولتاژ لامپ نسبت عکس دارد. کمترین طول موج برحسب نانومتر (nm) از رابطه زیر بدست میآید. که در آن V ولتاژ لامپ میباشد.
λmin = 1239.5/V
o پرتو حد پایینی طول موج طیف ، بیشترین اهمیت را در پرتو نگاری دارد. زیرا توانایی نفوذ آن بیشتر است
مشخصههای بارز اشعه ایکس :
· بزرگی جریان لامپ بر پخش طول موج اشعه ایکس تولید شده تأثیر ندارد. اما بر روی شدت پرتو موثر است.
· طول موج اشعه ایکس یا اشعه گاما بسیار مهم است. با کاهش طول موج ، نفوذپذیری پرتو به درون محیط افزایش مییابد. به بیان دیگر در مقایسه با پرتوی با طول موج بزرگتر ، پرتوی با طول موج بسیار کوتاه قادر به نفوذ به ماده معینی با ضخامت بیشتر و یا چگالی بیشتر خواهد بود. بنابراین ، اگر حداقل طول موج پرتو تولید شده با افزایش ولتاژ لامپ کاهش یابد، نفوذپذیری پرتو افزایش خواهد یافت.
نفوذ پذیری اشعه ایکس :
نفوذ پذیری پرتوهای ایکس تولید شده از پرتوهای گاما کمتر بوده اما برای پرتوهای ایکس تولید شده در لامپهای اشعه ایکس بوسیله چشمههای پرانرژی در خصوص فولاد نیز دیده میشود. باید توجه کرد که بیشترین ضخامتهای استفاده از زمانهای پرتودهی چند دقیقهای و فیلمی با سرعت متوسط میتوان مورد بررسی قرار داد. مقاطع ضعیفتر را با استفاده از زمانهای پرتودهی طولانی و فیلمی با سرعت زیاد میتوان بازرسی کرد.
نحوه تولید اشعه ایکس:
پرتوهای ایکس را بوسیله بمباران هدفی فلزی با باریکهای از الکترونهای سریع تولید می کنند. قطعات اصلی لامپ اشعه ایکس شامل کاتد برای گسیل الکترونها و آند به عنوان هدف میباشد، که هر دو درون لامپ خلا جای گرفتهاند. با توجه به میزان نفوذ اشعه ایکس و فرکانس مربوطهاش از لامپهای اشعه ایکس متنوعی در کارهای تحقیقاتی ، پزشکی ، صنعت و ... استفاده میکنند.
یکی از صورتهای انرژی است. این اشعه را اشعهی مجهول و یا اشعهی رونتگن نیز نامیدهاند.
اکنون دانشمندان میدانند که اشعهی ایکس نوعی تابش الکترومغناطیسی هستند. تابشهای الکترومغناطیسی موجهایی هستند که از نوسانهای الکتریکی و مغناطیسی تشکیل شدهاند. اشعهیگاما، اشعهی ایکس، اشعهیفرابنفش، نور، اشعهیفروسرخ و موجهایرادیویی از موجهای الکترومغناطیسیهستند. این موجها انرژی دارند و در خلأ هم میتوانند منتشرشوند. سرعتانتشار آنها برابربا سرعت نور، یعنی در خلأ حدود 300000 کیلومتر در ثانیه است. اشعهی ایکس، مانند نورمعمولی، در خط راست منتشرمیشوند. این اشعه، مانند نورمعمولی بر فیلمعکاسی اثرشیمیایی دارند، ولی بر سلولهای بینایی اثری که سبب دیده شدن اشیا باشد نمیگذارند.
تفاوت اشعهی ایکس و نورمعمولیدر طولموج آنهاست. طولموجهای اشعهی ایکس خیلیدر جسمهایکدر، که نورمعمولی از آن نمیگذرد، به آسانی نفوذمیکنند و اگر این جسمها زیاد کلفتنباشند، از آنهامیگذرند. توانایینفوذ و ویژگیهای دیگر اشعهی ایکس سببشدهاست که این اشعه درپزشکی، صنعت، و پژوهشهایعلمی کاربردهای فراوان داشتهباشند.
اشعهی ایکس سبب تغییراتشیمیایی و فیزیکی در موادمیشوند. این اشعه اگر به وسیلهی جانوریا گیاه جذبمیشوند، ممکناست به بافتهای زندهی آنها آسیب برساند، یا حتی آنها را از میانببرند. به همیندلیل، اشعهی ایکس ممکناست برای جانداران زیانآور و خطرناکباشند. جذب بیش از اندازهیاشعهی ایکس ممکناست سببسرطان، سوختگیهایپوستی، کمخونی، یا بیماریها و ناراحتیهای دیگر در انسان بشود. پزشکان و کسانی که با دستگاههای اشعهی ایکس کارمیکنند باید بسیاردقّت کنند تاخود و بیمارانشان بیش از اندازه در برابر تابش این اشعه قرارنگیرند.
اشعهی ایکس در طبیعت به وسیلهیخورشید و ستارگان دیگرتولید میشوند. تابش اشعهی ایکس از بعضیستارگان آنقدر زیاداست که آنستارگان راگاهی ستارگان ایکس مینامند، بیشتر اشعهی ایکسی که درخورشید و ستارگان دیگر تولیدمیشود، پیشاز رسیدن به زمین، به وسیلهی جوّ زمین جذبمیشود.
اشعهی ایکس، به طورمصنوعی، بیشتر به وسیلهی دستگاههایموّلد اشعهی ایکس تولید میشوند. بعضی از دستگاههایی هم که در مراکزاتمی به کارمیروند اشعهی ایکس تولیدمیکنند.
ویژگیهای اشعهی ایکس :
تابشهای الکترومغناطیسی با طول موج کوتاهتر پر انرژیتر از تابش با طول موج بلندتر هستند. در میان انواع تابشهای الکترومغناطیسی اشعهی ایکس دارای طول موج بسیار کوتاه و انرژی بسیار زیاد هستند.
طول موجهای اشعهی ایکس از 01/0 آنگسترم[1][1] تا 100 آنگسترم در تغییراست. طول موجهایی که بر سلولهایبینایی مااثر میگذارد از 4000تا حدود7000 آنگسترم است.
بسیاری از ویژگیهای اشعهی ایکس نتیجهیکوتاه بودن طولموج و زیادبودن انرژی آنهاست. اشعهی ایکس بیشتر ازنورمعمولی در ماده نفوذمیکنند، زیرا خیلی پر انرژیتر از آنهستند. هر چه طولموج اشعهی ایکس کوتاهترباشد، این اشعه در اجسام نفوذمیکنند.
اشعه ایکس با طولموج کوتاهتر را اشعهی ایکسسخت، واشعهی ایکس را با طول موج بلندتر را، که کمتر دراجسام نفوذمیکنند، اشعهی ایکسنرم مینامند. اشعهی ایکس، برخلاف نورمعمولی ، به آسانی ازآینه منعکسنمیشوند، زیرا به سبب داشتن انرژی زیاد معمولاً به جای بازتاب، در آینه نفوذمیکنند.
نورمعمولی، هنگامی که از هوامیگذرد و وارد عدسیشیشهای میشود، میشکند، ولی اشعهی ایکس هنگامی که از مادّهای میگذرد و وارد مادّهی دیگری میشود، چندان نمی شکند.
اشعهی ایکس، هنگامبرخورد باالکترونهای اتمهایمادّه، بهوسیلهی آنهاجذبمیشود. عدّهی الکترونهایاتم با عدداتمی برابراست. بنابراین، موادی که عدداتمی آنها زیاد است از مواد دیگر، اشعهی ایکس را جذب میکنند. سرب، که عدداتمی آن 82
است، بیشتر از مواد دیگر اشعهی ایکس را جذب میکند. به همین سبب، برای جلوگیری از سپرها یاحفاظتهایسربی استفادهمیشود. برلیم، که عدداتمی آن 4است، اشعهی ایکسرا بهمیزان بسیارکم جذبمیکند. جذب اشعهی ایکسبه چگالیمادّه و عوامل پیچیدهتر دیگری نیز بستگیدارد. موادّی که چگالی آنها زیاد است بیشتر از مواد دیگر اشعهی ایکس را جذبمیکنند.
آن دسته از اشعهی ایکس که بهوسیلهی مادّه جذبمیشود، اگر انرژی کافی داشته باشد، میتواند الکترونهای اتمهای ماده را از آن جداکند. اتمی که از نظر الکتریکی خنثی است اگر الکترون بگیرد یا از دست بدهد، بار الکتریکی پیدا میکند. اتمی را که بار الکتریکیدارد یون، واین فرایند را یونیزاسیون (یونش) مینامند.
اشعهی ایکس هنگامیکه ازبدنمیگذرند، دربافتهاتولید یونشمیکنند. اشعهی ایکس اگر بیش از اندازه به بافتهای بدن بتابند، به سلولهای آن آسیبمیرسانند. به همین سبب، اشعه ی ایکس، با آنکه کارایی فراواندارند، ممکناست خطرناک هم باشند.
تولید اشعه ی ایکس:
الکترونها، اگر با سرعت زیاد به عنصر سنگینی برخورد کنند، این عنصر از خود اشعهی ایکس تابشمیکند. اساس ساختماندستگاهی کهاشعهی ایکس تولیدمیکند به این صورت است:
در لولهای که درون آن خالی شدهاست از یک رشتهسیم که درحال التهاباست[2][2]، پیوسته الکترون خارج میشود. این رشته را کاتد[3][3] مینامند.دردرون این لوله قطب مثبت، یا آند[4][4]، نیز وجود دارد. میان کاتد و آند اختلافپتانسیل زیاد برقرارمیکنند. الکترونهایی که از کاتد خارج میشوند، بر اثر این اختلاف پتانسیل زیاد، سرعت میگیرند. الکترونها به خط راست حرکت میکنند و در سر راه خود به فلزی که درون لوله قرار دارد ضربه میزنند. این فلز آنتیکاتد نامیده میشود آنتیکاتد الکترونها رامیگیرد ودرعوض اشعهی ایکس تابشمیکند. آنتیکاتدرا ازفلزدیرگداز، مانند تنگستن، انتخابمیکنند. ممکناست آنتیکاتد همان آند باشدهر قدر پتانسیل آند بیشتر باشد، الکترونها بیشترسرعتمیگیرند و اشعه ی ایکسی که از کاتد تابش میشود طولموج کوتاهتری دارند و سختتر هستد.
کاربردهای اشعهی ایکس :
در پزشکی از اشعهی ایکس بیشتر برای عکسبرداری از استخوانها واندامهای درون بدن استفادهمیشود. پزشکان، با بررسی این عکسها، میتوانند جای استخوانهای شکسته یا اندامهای آسیب دیده را تشخیصبدهند. دندانپزشکان، با بررسی آنها، میتوانند به جای پوسیدگی دندانها و چگونگی ریشه آنها پی ببرند.
عکسبرداری از اندامها درون بدن را رادیوگرافی (پرتونگاری) و دیدن آنها را رادیوسکوپی (پرتو بینی) مینامند. پزشکی که رادیوگرافی یا رادیوسکوپی میکند رادیولوژیست یا رادیولوگ (پرتوشناس) و کار او رادیولوژی (پرتوشناسی) نامیده میشود. رادیوگرافی با اشعهی ایکس به این صورت است که باریکهای از اشعهی ایکس، پس از گذشتن از بدن بیمار، فیلمحسّاس عکاسی تابانده میشود. اشعهی ایکس از پوست و گوشت بیشتر میگذرد تا از استخوان. در نتیجه، تصویر استخوانها در فیلم روشنتر و تصویر اندامها دیگر به صورت سایه و تاریکتر نشان دادهمیشود. درصفحهفلوئورسان برخوردمیکنند و پزشکاز پشتاینصفحهمیتواند تصویر اندامهای بیمار را در حال کار کردن ببینید. به هنگام رادیو گرافی یا رادیوسکوپی گاهی مادّهی بیزیانی به بدن بیمار تزریق یا به اوخورانده میشود تا اندام مورد نظر آشکارتر دیدهشود مثلاً، ممکناست پزشک، پیش از رادیوگرافی با اشعهی ایکس از رودهی بیمار، به او محلول سولفات باریم بخوراند. اینمادّهاشعهی ایکس را جذب میکند و در نتیجه تصویر رودهها روشنتر دیده میشود.
اشعهی ایکس در درمان سرطان نیز کاربرد فراوان دارند. این اشعه سلولهای سرطانی را زودتر از سلولهای سالم از میان میبرند. اگر به یک غده ی سرطانی به اندازهی لازم اشعهی ایکس بتابانند، آن غده سرانجام، بیآنکه به سلولهای سالم آسیب زیاد برسد، ازمیانمیرود. درمان بهوسیلهی اشعهی ایکس را رادیوتراپی (پرتودرمانی) مینامند.
اشعهی ایکس کاربردهای دیگر نیز در پزشکیدارد. دستکشها و سرنگهای جراحی را با استفاده از این اشعه ضدعفونیمیکنند. اینگونه وسیله و ابزارها را نمی توان با حرارتدادن یا جوشاندن ضدعفونی کنند، زیرا فوری خرابمیشوند.
در صنعت، برای بازرسی محصولات فلزی مختلف، مانند آلومینیوم و فولاد، که به صورت ریختهگری تهیّه شدهاند از اشعهی ایکس استفادهمیشود. عکسهایی که از این راه تهیّه میشوند حفرههای ریز و شکستگیهای درون قطعههای فلزی را که از سطح دیده نمیشوند آشکارمیکنند. برای بازرسی محصولاتیکه به میزان زیاد تولید می شوند، مانند ترانزیستورها و قطعه های الکترونیکی کوچک، نیز اشعهی ایکس به کارمیبرند. در فرودگاههاو جاهایی که بار مسافران را بازرسی می کنند، برای پیدا کردن اسلحه یا چیزهای ممنوع دیگر، چمدانها و بارهای مسافرانرا از برابر اشعهی ایکس میگذرانند.
تولیدکنندگان مواد پلاستیکی به بعضی از این مواد اشعهی ایکس میتابانند.این اشعه سبب تغییرات شیمیایی و محکمتر شدن آنها میشود. از اشعهی ایکس برای جلوگیری از تولید نوعی مگس استفادهمیکنند. اینمگس درگوشت و خون جانوران تخمریزی می کند و سبب تلف شدن حیوان می شود. اشعهی ایکس جنس نر این حشره عقیم میکند. بهوسیلهی اشعهی ایکس بذرهای اصلاح شدهای از جو دوسر بهدستمیآورند که محصول بیشترو بهتر می دهد و یا درزمینهایی کهخاک کم قوت دارند نیز به خوبی رشد میکند و محصول میدهد.
با استفاده از اشعة ایکس میتوان ساختمان بلورین اجسام را شناخت و از این راه تشخیص داد که جسم از چه موادی تشکیل شده است. هنگامی که باریکهای از اشعة ایکس از بلور یک جسم میگذرد، اتمهای آن جسم، مانند آینههای بسیار ریز، اشعة تابیده شده را به صورت نقشی منظم پراکنده میکنند. نقشی که از پراکنده شدن اشعةایکس، پس از تابش بر یک بلور پدید میآید، مخصوص همان بلور است و نقش پراش آن بلور نامیده میشود. دانشمندان، در پژوهشهای علمی، با مطالعة نقشهای گوناگون پراش بلورهای هر جسم، آگاهیهای بسیاری دربارة آرایش اتمهای بلور آن جسم به دست میآورند. مطالعه پراش اشعةایکس به وسیله بلورها را بلورنگاری اشعه ایکس (X-ray crystallography) مینامند.
دانشمندان برای بررسی ساختمان بعضی از مواد شیمیایی پیچیده، مانند آنزیمها و پروتئینها و همچنین برای تولید مصنوعی آنها از اشعة ایکس استفاده میکنند.
باستانشناسان برای بررسی اشیای کهنی که لایة کلفتی از گرد و خاک و مواد دیگر یا زنگ زدگی آنها را پوشانده است، از اشعة ایکس استفاده میکنند. از این راه میتوانند، بدون برداشتن لایه رویی که ممکن است به خودی شیء آسیب برساند، تصویر آن را ببینند. همچنین برای شناختن تابلوهای قدیمی و اصیل که ممکن است نقاشی دیگری روی آنها را پوشاندهباشد از اشعهی ایکس استفاده میکنند. رنگهای نقاشی رادرگذشته از ترکیبهایسربمیساختند، ولیرنگهایجدید بیشتر از ترکیبهایعناصر سبک ساخته میشوند. چون عنصرهای سنگین اشعة ایکس را بیشتر جذب میکنند، از این رو میتوان به کمک آنها نقاشیهای قدیم و اصیل را تشخیص داد.
چگونه اخترشناسان قادر به دیدن اشعه ی ایکس هستند؟
گرچه اشعه ایکس انرژی بسیار زیادی برای نفوذ دارد اما اتمسفر زمین به اندازه ی کافی برای رد نشدن اشعه ی ایکس ضخیم است و مانع از رد شدن آنها می شود و تنها اجازه می دهد تا 10 سانتیمتر از این پرتو در هوا نفوذ کند حال ما برای اینکه این پرتو را دریافت نمائیم چاره ای به جز تحقیقات در بالای جو نداریم . با توجه به این محدودیت ما 4 روش برای مطالعه بر روی اشعه ی ایکس پیش رو داریم ...
1: فرستادن موشک اکتشاف تغییرات جوی یا sunding rocket
2: فرستان بالون ها
3: فرستادن ساتالایت ها
4: تلسکوپ های فرو سرخ
موشک اکتشاف تغییرات جوی (sunding rocket)
در این راکت اکتشاف گر ردیاب اشعه ایکس در دماغه یا نوک راکت قرار می گیرد این همان روش است که در سال 1949 در نیو مکزیکو اجرا شد که اولین این پرتو های دریافتی مربوط به خورشید می شد در سال 1962 اولین نشانه ها از پرتو ایکس غیر از خورشید تائید شد و از آنجا بود که دانشمندان توجه شان معطوف به این شد که آیا ممکن است که این پرتو این همه راه را آمده باشد بدون اینکه منحرف شده باشد؟
حال دیگر دانشمندان به این فکر افتادند که تا به حال داشته اند شمال زمین را به دنبال اشعه ایکس می گشتند حال آنکه ممکن بود درصد وجود پرتو ایکس در جنوب بیشتر می بود و دانشمندان مجبور بودند برای هر طرف زمین یک راکت را روانه ی آسمان کنند تا شاید بتوانند این پرتو را رصد کنند ولی این کار هزینه ی زیادی را در بر داشت به همین دلیلی دانشمندان به فکر افتادند تا از بالون ها استفاده کنند ...
مواد رادیو اکتیو یا پرتوزا: موادی هستند که به طور طبیعی و خود به خود (بدون دخالت عوامل خارجی) از خود اشعه (پرتو) ساطع می کنند. به پرتو تابیده شده از سوی این مواد اشعه رادیو اکتیو و این پدیده را پدیده رادیواکتیویتی یا پرتوزایی می گویند.
فرق لومینانس با پدیده رادیواکتیویتی: لومینانس یا پدیده تابناکی، با جذب نور تابناک می شود و نور می دهد اما پدیده رادیواکتیویتی بدون جذب نور و خود به خود انجام می شود.
علت پرتوزایی مواد، ناپایداری هسته های مواد رادیواکتیو می باشد. این تغییرات در هسته اتم اتفاق می افتد. این مواد (مواد رادیواکتیو) هنگامی که از خود اشعه یا ذره یا هر دو را تابش می کنند تا حدی پایدار می شوند.
مواد رادیواکتیو سه نوع تابش دارند. آلفا ، بتا و گاما
هر گاه از یک منبع رادیواکتیو یک باریکه پرتو را از میان دو صفحه باردار عبور دهیم باریکه پرتو به سه تابش گفته شده تقسیم می شود.
ویژگی اشعه آلفا: از جنس هسته هلیم می باشد و جذب صفحه منفی می شود. قدرت نفوذ کمتری از بتا و گاما دارد و بار آن مثبت است.
هلیم اتمی است که 2 الکترون، 2 پروتون و 2 نوترون دارد.
(هسته هلیوم فقط دو پروتون و دو نوترون دارد).
ویژگی اشعه بتا: از جنس الکترون و دارای بار منفی است و جذب صفحه مثبت می شود. قدرت نفوذ آن از آلفا بیشتر و از گاما کمتر است.
ویژگی اشعه گاما: بار ندارد. در صفحه های باردار منحرف نمی شود، از جنس اشعه X بوده و و ماهیت الکترومغناطیسی دارد و به علت پرانرژی بودن از قدرت نفوذ بالاتری برخوردار است.
· با کشف الکترون تامسون مدلی برای اتم ارائه داد.
+ نوشته شده در پنجشنبه سوم بهمن ۱۳۹۲ ساعت 15:19 توسط moein
|