مقاله و تحقیق دانشجویی

توضیحات :

تحقیق اشعة ايكس وتهية آن در 45 صفحه در قالب Word قابل ویرایش.

بخشی از متن :

اشعة ايكس وتهية آن

اشعةايكس درسال1895 توسط رونتگنRontgon كشف شد . اين دانشمندضمن آزمايش هايي كه دربارة فلورسانس انجام مي داد ، مشاهده نمودكه اگر جدارة لولة كروكس را با كاغذ سياهي بپوشاند ، تشعشع حاصل به هنگام تخلية الكتريكي در داخل لولة كروكس ، صفحه و فيلم عكاسي موجود درخارج لولة كروكس پوشانده شده با كاغذ سياه را متأثر مي سازد . يعني دراثر بمباران ماده توسط الكترون ، اشعه اي حاصل مي شود كه از اجسام كدر عبور مي نمايد. چون در ابتداي امر طبيعت اين اشعه مجهول بود آن را اشعة ايكس ناميد . امروزه اشعة ايكس را مي توان توسط لامپ هاي يوني و لامپ هاي الكتروني تهيه نمود .

1ـ لامپ هاي يوني: لامپ هاي يوني ازحباب شيشه اي كه داراي دوالكترود مي باشد و فشار هواي داخل آن در حدود 0.5 ميليمتر جيوه مي باشد درست شده است . به طوريكه در صورت ايجاد اختلاف پتانسيل نسبتا‏‎ً زياد بين دو الكترود يا دو قطب اشعة كاتوديك حاصل شده و در اثر برخورد اين اشعة كاتوديك بر آند ،كه آن را آنتي كاتد مي ناميم ،اشعة ايكس توليد مي ـ شود . چون قسمت اعظم انرژي الكترون ها به صورت حرارت درآنتي كاتد ظاهر مي شود ، لذا براي جلوگيري از ذوب آنتي كاتد آن را از فلزات ديرگداز مانند پلاتين و يا تنگستن مي سازند در شكل زير نمونه اي از يك لامپ يوني را مشاهده مي كنيد .

2ـ لامپ هاي الكتروني يا لامپ هاي كوليج Coolidge :

اين لامپ در 1912توسط كوليج ساخته شده است . مكانيسم اين لامپ مانند يك لامپ دو قطبي مي باشد بدين ترتيب كه يك فيلمان يا رشته سيم ازجنس تنگستن بااستفاده ازولتاژ 6.3ولت گرم شده و فلز دهندة الكترون را طبق پديدة ترمويونيك گرم مي نمايد . الكترون هاي به وجود آمده تحت تاُثير پتانسيل DC بالا كه بين همين فلز دهندة الكترون (كاتد) و فلز آند (آنتي كاتد) الكترون ها سرعت نزديك به ثلث تا نصف سرعت نور به خود اختصاص مي دهد ،كه ضمن برخورد با آنتي كاتد نيز متوقف شده و در نتيجه تمام انرژي آن به حرارت تبديل مي شود لذا ضمن اين كه آنتي كاتد از فلزات دير گداز نظير مس ـ آهن ـ كبالت ـ كُرم ـ موليبدن ـ تنگستن و نقره مي سازند و آن را توسط جريان هوا يا آب خنك مي نمايند .لامپ هاي مولد اشعة ايكس كه براساس لامپ كوليج شناخته شده بر دو نوع :

الف ـ تيوپ بسته

ب ـ تيوپ هاي جدا شدني

مي باشد كه هر دو در خلأ كار مي كنند و بازده اين نوع لامپ ها از رابطة زير به دست مي آيند :

z V 10^-9 × 1.1 h =

كه درآن z عدد اتمي آنتي كاتد و Vاختلاف پتانسيلي است كه بين آند و كاتد بسته مي شود مثلاّ بازده لامپ اشعة ايكس تنگستني كه با 100kv كار مي كند برابر 0.8 درصد و لامپ اشعة ايكس مسي كه با 30kv كار مي كند برابر 0.2 درصد مي باشد .

در زير ، شكل و اجزاي تشكيل دهندة تيوپ هاي بستة مولد اشعة ايكس را ملاحظه مي كنيد كه متشكل از يك محفظة شيشه اي با فشار داخلي 10⁵ ميليمتر جيوه ، يك كاتد و يك آند مي باشد . نيمي از يك محفظة شيشه اي دريك غلاف فلزي قرار دارد كه جنس آن از آلياژ كووار covar (مس ، فولاد ، كُرم و موليبدن ) است البته جنس شيشه طوري است كه مانع عبور اشعة ايكس مي باشد . دراين لامپ فيلمان يا رشته سيم توليدكنندة گرما والكترون با استفاده از پديدة ترمويونيك از جنس تنگستن انتخاب شده و به عنوان كاتد استفاده مي شود ، شيشة جوش خورده و انتهايش به طرف ولتاژ كم AC هدايت مي شود . اطراف رشته سيم توليد كنندة گرما را محفظة فلزي احاطه كرده كه توليد كننده و متمركزكنندة الكترون هاي خروجي در اثر پديدة ترمويونيك بر روي سطح آنتي كاتد است اگر پتانسيل لازم بين كاتد و آنتي كاتد برقرار باشد . بنا بر اين سطحي كه محل برخورد الكترون ها با آنتي كاتد است كوچك مي باشد . اين سطح را « سطح كانوني » نامند . با تغيير شدت جريان گذرنده از رشته سيم تعداد الكترون هاي آزاد شده و همچنين شدت اشعة ايكس را تغيير داد . البته چون الكترون هايي كه به آنتي كاتد برخورد مي كنند توسط آنتي كاتد متوقف مي شوند و در واقع انرژي جنبشي خود را از دست داده و تبديل به حرارت مي شود براي جلوگيري از ذوب شدن آنتي كاتد آن را با جريان هوا يا آب خنك مي كنند .

اشعة ايكس توليد شده از دريچه هايي كه روي بدنة لامپ تعبيه شده است ، خارج مي شود ، ايجاد اين دريچه ها از نظر مكاني و از نظر جنس يكي از كارهاي اساسي سازندگان مولد اشعة ايكس است .

ازآن جايي كه شيشه هاي معمولي مانع عبور اشعة ايكس بخصوص اشعة ايكس حاصل از آنتي كاتد مس و كُرم هستند ، به جاي شيشة معمولي ، ابتدا از شيشة « لن دومان » ـ كه از عناصر سبك نظير ليتيوم و بُر ساخته مي شود ـ استفاده مي كردند . ولي به خاطر جذب اشعة ايكس از آنتي كُرم و جذب رطوبت زود از بين مي رفت ، درلامپ هاي جديد از ورقه هاي نازك فلز برليوم كه بسيار محكم و در عين حال جاذب اشعة ايكس نيست ، استفاده مي كنند كه غالباً همراه با ورقة نازكي از ميكا به كاربرده مي شود .

شكل و ابعاد سطح كانوني لامپ اشعة ايكس

مولدهاي اشعة ايكس بر اساس قدرت تشعشعي كه دارند ، دسته بندي مي شوند ، اين قدرت تشعشعي برحسب جنس آنتي كاتد و ساختمان سطح كانوني آن بستگي دارد ، طبق تعريف و قرار داد ، سطح كانوني مساحتي از آنتي كاتد است كه درمعرض برخورد الكترون ها قرار مي گيرد ، بنابراين مي توان گفت كه قدرت تشعشعي يك مولد اشعة ايكس به قدرت تحمل سطح كانوني آن بستگي دارد . معمولاً مساحت سطح كانوني از مساحت مورد نياز بيشتر است . با وجود آن ارزش لامپ هاي مولد اشعة ايكس به دو عامل اساسي بستگي دارد :

1ـ سطح كانوني

در شكل زير ( الف ) سطح كانوني حقيقي و سطوح كانوني ظاهري را در دو امتداد عمود برهم مشاهده مي كنيدكه سطح كانون حقيقي لامپ مولد اشعة ايكس تجارتي مربع مستطيل به ابعاد 1× 10‍ ميليمتر و سطح كانوني ظاهري

خطي آن به شكل مربع مستطيل به ابعاد 0.1 × 10 ميليمتر و سطح كانوني ظاهري نقطة آن به شكل مربع به ابعاد1 ×1 ميليمتر مي باشد .

2ـ نحوة پخش بار الكتروني در روي سطح كانوني

اين پخش بايد تا حدّ ممكن يكنواخت باشد . كه نحوة توزيع بار الكتروني در روي سطح كانوني درلامپ هاي بسته از مشخصات اصلي لامپ است . و تنها عاملي كه تا حدودي در اختيار است زاوية شعاع هاي خروجي با سطح آنتي كاتد است .

پرتوهايي كه به وسيلة آنتي كاتد فرستاده مي شوند ، درتمام جهات ، داراي شدت مساوي هستند . اگر a زاوية ميانگين پرتوهاي خروجي از دريچة S با سطح آنتي كاتد باشد (شكل ب صفحه قبل ) ، طبق تعريف سطح مفيد سطح كانوني برابر S /Sin a خواهد بود .

با توجه به اين كه مولد اشعة ايكس مانند يك منبع نوراني نيست و تغيير زاوية منبع نسبت به سطح ورودي دريافت كننده ، سبب تغيير انرژي دسته اشعة ايكس نمي شود . يعني درخشندگي منبع مقدار ثابت بوده و به امتداد تابش بستگي ندارد « قانون لامبر » ، لذا زاوية a را چه براي ازدياد انرژي و چه براي ازدياد سطح ظاهري كانون «S/Sin a » بايد كوچك كرد ولي چون ناهمواري سطح آنتي كاتد حتي در سطح ميكروسكپي باعث جذب شعاع هاي مماسي مي شود ، تقليل aداراي حدي است .

زاوية a در بهترين تيوپ هاي بسته1.5 درجه است ، واضح است كه در چنين مولد هايي سطح آنتي كاتد بايد كاملاً صيقلي شده باشد .

و...