مشاوره، طراحی و تجهیز مراکز تصویربرداری

Monthly Archives: مارس 2020

  • 0

سرب

Category : مقالات

سرب

سرب از عنصرهای شیمیایی واسطه در جدول تناوبی با عدد اتمی ۸۲ و نماد شیمیایی Pb (به لاتین Plumbum) است. این عنصر در گروه فلزها قرار دارد همچنین در طبیعت به شکل کانی به نام گالن (سیستم تبلور کوبیک یا مکعبی) یافت می‌گردد. این فلز همچنین تشعشعات هسته‌ای را عبور نمی‌دهد.

سرب فلزی سنگین، دارای رنگ خاکستری (هنگامیکه تازه تراشیده شده سفید مایل به آبی است اما در معرض هوا به رنگ خاکستری تیره تبدیل می‌شود) براق، انعطاف‌پذیر و چکش‌خوار، سمی و بسیار نرم است. این عنصر دارای رنگ سفید مایل به آبی است که از خاصیت رسانای الکتریکی پایینی برخوردار می‌باشد.

این فلز حقیقی به شدت در برابر پوسیدگی مقاومت می‌کند و به همین علت از آن برای نگهداری مایعات فرسایشگر (مثل اسید سولفوریک) استفاده می‌شود.
با افزودن مقادیر خیلی کمی آنتیموان یا فلزات دیگر به سرب می‌توان آن را سخت نمود.

اگر چه فلز سرب خیلی از کارکردهای قدیمی خود را از دست داده است ولی اکنون بزرگترین نقش را در تولید ظروف نگهداری مواد اسیدی خورنده دارد. به عنوان مثال تولید باتری خودرو بدون سرب سخت و هزینه‌بر است. این فلز در برابر اسید سولفوریک مقاوم است.

به دلیل تراکم عنصری بالای سرب این فلز پرتوهای مضر را به خوبی جذب می‌کند و اجازه عبور به آن نمی‌دهد. هم اکنون این فلز برای اتاق‌هایی که در آن از اشعه ایکس و راکتورهای هسته‌ای استفاده می‌شود به عنوان سپهر حفاظتی در دیوار و در آن استفاده می‌شود.

سرب

کاربردهای اولیه سرب عبارت بودند از:
سازه‌های ساختمانی، رنگدانه‌های مورد استفاده در لعاب سرامیک و لوله‌های انتقال آب.
کاخ‌ها و کلیساهای بزرگ اروپا در وسایل تزئینی، سقفها، لوله‌ها و پنجره‌ها یشان دارای مقادیر قابل توجهی سرب هستند. این فلز (در حالت عنصری) پس از آهن، آلومینیم، مس و روی بیشترین کاربرد را دارد.

موارد استفاده معمولی سرب به شرح زیر است:
در باتری‌های اسید سرب، در اجزای الکترونیکی، روکش کابل، مهمات، در شیشه CTRها، سرامیک، شیشه‌های سربدار، لوله‌های سربی (استفاده از اتصالات سربی در لوله‌های آب آشامیدنی در دهه ۹۰ در آمریکا غیرقانونی شد و امروزه کاربرد آنچنانی ندارند) در رنگ‌ها (از سال ۱۹۷۸ در آمریکا و به تدریج از دهه ۶۰ تا دهه ۸۰ در انگلستان ممنوع شد اگرچه رنگ سطوح قدیمی می‌توانست تا ۵۰٪ وزن از سرب باشد) آلیاژها، پیوتر، اتصالات و مواد پرکننده . همچنین در بام‌ها به‌عنوان درزگیر برای محافظت اتصالات در برابر باران مورد استفاده قرار می‌گیرد. در بنزین به‌صورت تترا اتیل و تترا متیل سرب برای کاهش صدای موتور کاربرد داشت. البته فروش بنزین سربدار در آمریکا از سال ۱۹۸۶ و در اتحادیه اروپا از سال ۱۹۹۹ ممنوع شد.

به علت فراوانی سرب (هنوز هم اینگونه‌است)، تهیه آسان، کار کردن آسان با آن، انعطاف‌پذیری و چکش خواری بالا و پالایش راحت، حداقل از ۷۰۰۰ سال پیش مورد استفاده بشر می‌باشد.

در اواسط دهه ۸۰ تغییر مهمی در الگوهای پایان استفاده از سرب به وجود آمده بود.
بیشتر این تغییر ناشی از پیروی مصرف کنندگان این عنصرآمریکا از قوانین زیست‌محیطی بود. که به طرز قابل ملاحظه‌ای استفاده از این عنصر را در محصولات بجز باتری از جمله بنزین، رنگ، اتصالات و سیستم‌های آبی کاهش داده یا حتی حذف کرد.

هشدارها

تحقیقی که گروهی از شیمی دان های فرانسوی بر روی سرب با استفاده از مدل های آنزیمی خیلی ساده انجام داده اند نشان می دهد که خصوصیات الکترونی لایه ظرفیت عنصر عامل اصلی ایجاد سمیت است.
آلودگی ناشی از این عنصر آسیب های زیادی را روی سیستم عصبی، کلیه، شش، مغز استخوان و خون ایجاد می کند. این آسیب ها مخصوصاً در مورد کودکان بسیار شدید و جبران ناپذیر است.

این عنصر فلز سمی است که به پیوندهای عصبی آسیب رسانده ( بخصوص در بچه‌ها ) و موجب بیماریهای خونی و مغزی می‌شود. تماس طولانی با این فلز یا نمکهای آن  )مخصوصا” نمکهای محلول یا اکسید غلیظ  ( PbO2   می‌تواند باعث بیماریهای کلیه و دردهای شکمی شود. به اعتقاد بعضی افراد استفاده تاریخی از این عنصر توسط امپراطوری روم برای لوله‌های آب ( و نمک آن ، استات سرب که بعنوان شیرین کننده شراب و به نام شکر سرب هم معروف است ) عامل دیوانگی بسیاری از امپراطوران بود. نگرانی درباره نقش این عنصر در عقب‌ماندگی ذهنی کودکان موجب کاهش استفاده از آن در سطح جهان گردید.

فروش رنگهای حاوی سرب در کشورهای صنعتی متوقف شده ، گرچه احتمالا” بسیاری از خانه‌های قدیمی هنوز دارای مواد حاوی این عنصر در رنگهایشان هستند. کلا” پیشنهاد می‌شود رنگهای قدیمی را با سمباده ازبین نبرند، چون این کار باعث ایجاد غباری قابل استنشاق می‌گردد. نمکهای سرب که در لعاب ظروف سفالی بکار می‌رود، گاهی اوقات ایجاد مسمومیت کرده‌اند، چون هنگامیکه در آنها اسید نوشیده می‌شود، مانند آبمیوه ها ، یونهای سرب از لعاب ظرف جدا می‌شوند. گفته می‌شود استفاده از سرب برای فشردن سیب جهت تهیه آب سیب ، عامل بیماری Devon colic می‌باشد.

گمان می‌رود سرب پیامدهای ناگواری برای دختران و خانمهای جوان داشته باشد به همین علت بسیاری از دانشگاهها در تجزیه و تحلیلهای دختران ، سرب را در اختیار آنها نمی‌گذارند. سرب در واقع برای ساخت مدادهای اولیه مورد استفاده قرار می‌گرفت، اگرچه در چند دهه اخیر مغز مدادها از گرافیت که شکل طبیعی کربن می‌باشد، ساخته شده است.

جداسازی

سرب محلی در طبیعت یافت می‌شود، اما کمیاب است. امروزه معمولا” این عنصر در کانی‌هایی همراه با روی ،

نقره و ( بیشتر) مس یافت می‌شود و به همراه این مواد جدا می‌گردد. ماده معدنی اصلی این عنصر گالن (PbS) است که حاوی 86,6% سرب می‌باشد. سایرکانیهای مختلف و معمول آن سروسیت ( PbCO3 ) و انگلسیت ( PbSO4 ) می‌باشند. اما بیش از نیمی از سربی که امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرد، بازیافتی است.

سنگ معدن بوسیله مته یا انفجار جدا شده ، سپس آنرا خرد کرده و روی زمین قرار می‌دهند. بعد از آن ، سنگ معدن تحت تاثیر فرآیندی قرار می‌گیرد که در قرن نوزدهم در Broken Hill استرالیا بوجود آمد. یک فرآیند شناور سازی ، سرب و دیگر مواد معدنی را از پس‌مانده‌های سنگ جدا می‌کند تا با عبور سنگ معدن ، آب و مواد شیمیایی خاص از تعدادی مخزن که درون آنها دوغاب همیشه مخلوط می‌شود، عصاره ای بوجود آید.

درون این مخزنها هوا جریان یافته و سولفید سرب به حبابها می‌چسبد و بصورت کف بالا آمده که می‌توان آنرا جدا نمود. این کف ( که تقریبا” دارای 50% سرب است ) خشک شده ، سپس قبل از پالایش به منظور تولید سرب 97% سینتر می‌شوند. بعد ازآن اثین عنصر را طی مراحل مختلف سرد کرده تا ناخالصیهای سبکتر بالا آمده و آنها را جدا می‌کنند. سرب مذاب با گداختن بیشتر بوسیله عبور هوا از روی آن وتشکیل لایه ای از تفاله فلز که حاوی تمامی ناخالصیهای باقی مانده می‌باشد، تصفیه شده و سرب خالص 99,9% بدست می‌آید.

حقایقی علمی در مورد این عنصر

  • عدد اتمی (تعداد پروتون‌ها در هسته اتم): ۸۲
  • نماد اتمی در جدول تناوبی: Pb
  • وزن اتمی (جرم متوسط اتم): ۲۰۷٫۲
  • تراکم: ۱۱٫۳۴۲ گرم بر سانتیمتر مکعب
  • حالت در دمای عادی: جامد
  • نقطه ذوب: ۳۲۷٫۴۶ درجه سانتی‌گراد
  • نقطه جوش: ۱۷۴۹ درجه سانتی‌گراد
  • تعداد ایزوتوپ: ۲۷ ایزوتوپ با ۴ ایزوتوپ پایدار

مرتبط:
تولید ورق سرب

سرب

سرب از عنصرهای شیمیایی واسطه در جدول تناوبی با عدد اتمی ۸۲ و نماد شیمیایی Pb (به لاتین Plumbum) است. این عنصر در گروه فلزها قرار دارد همچنین در طبیعت به شکل کانی به نام گالن (سیستم تبلور کوبیک یا مکعبی) یافت می‌گردد. این فلز همچنین تشعشعات هسته‌ای را عبور نمی‌دهد.

سرب فلزی سنگین، دارای رنگ خاکستری (هنگامیکه تازه تراشیده شده سفید مایل به آبی است اما در معرض هوا به رنگ خاکستری تیره تبدیل می‌شود) براق، انعطاف‌پذیر و چکش‌خوار، سمی و بسیار نرم است. این عنصر دارای رنگ سفید مایل به آبی است که از خاصیت رسانای الکتریکی پایینی برخوردار می‌باشد.

این فلز حقیقی به شدت در برابر پوسیدگی مقاومت می‌کند و به همین علت از آن برای نگهداری مایعات فرسایشگر (مثل اسید سولفوریک) استفاده می‌شود.
با افزودن مقادیر خیلی کمی آنتیموان یا فلزات دیگر به سرب می‌توان آن را سخت نمود.

اگر چه فلز سرب خیلی از کارکردهای قدیمی خود را از دست داده است ولی اکنون بزرگترین نقش را در تولید ظروف نگهداری مواد اسیدی خورنده دارد. به عنوان مثال تولید باتری خودرو بدون سرب سخت و هزینه‌بر است. این فلز در برابر اسید سولفوریک مقاوم است.

به دلیل تراکم عنصری بالای سرب این فلز پرتوهای مضر را به خوبی جذب می‌کند و اجازه عبور به آن نمی‌دهد. هم اکنون این فلز برای اتاق‌هایی که در آن از اشعه ایکس و راکتورهای هسته‌ای استفاده می‌شود به عنوان سپهر حفاظتی در دیوار و در آن استفاده می‌شود.

سرب

کاربردهای اولیه سرب عبارت بودند از:
سازه‌های ساختمانی، رنگدانه‌های مورد استفاده در لعاب سرامیک و لوله‌های انتقال آب.
کاخ‌ها و کلیساهای بزرگ اروپا در وسایل تزئینی، سقفها، لوله‌ها و پنجره‌ها یشان دارای مقادیر قابل توجهی سرب هستند. این فلز (در حالت عنصری) پس از آهن، آلومینیم، مس و روی بیشترین کاربرد را دارد.

موارد استفاده معمولی سرب به شرح زیر است:
در باتری‌های اسید سرب، در اجزای الکترونیکی، روکش کابل، مهمات، در شیشه CTRها، سرامیک، شیشه‌های سربدار، لوله‌های سربی (استفاده از اتصالات سربی در لوله‌های آب آشامیدنی در دهه ۹۰ در آمریکا غیرقانونی شد و امروزه کاربرد آنچنانی ندارند) در رنگ‌ها (از سال ۱۹۷۸ در آمریکا و به تدریج از دهه ۶۰ تا دهه ۸۰ در انگلستان ممنوع شد اگرچه رنگ سطوح قدیمی می‌توانست تا ۵۰٪ وزن از سرب باشد) آلیاژها، پیوتر، اتصالات و مواد پرکننده . همچنین در بام‌ها به‌عنوان درزگیر برای محافظت اتصالات در برابر باران مورد استفاده قرار می‌گیرد. در بنزین به‌صورت تترا اتیل و تترا متیل سرب برای کاهش صدای موتور کاربرد داشت. البته فروش بنزین سربدار در آمریکا از سال ۱۹۸۶ و در اتحادیه اروپا از سال ۱۹۹۹ ممنوع شد.

به علت فراوانی سرب (هنوز هم اینگونه‌است)، تهیه آسان، کار کردن آسان با آن، انعطاف‌پذیری و چکش خواری بالا و پالایش راحت، حداقل از ۷۰۰۰ سال پیش مورد استفاده بشر می‌باشد.

در اواسط دهه ۸۰ تغییر مهمی در الگوهای پایان استفاده از سرب به وجود آمده بود.
بیشتر این تغییر ناشی از پیروی مصرف کنندگان این عنصرآمریکا از قوانین زیست‌محیطی بود. که به طرز قابل ملاحظه‌ای استفاده از این عنصر را در محصولات بجز باتری از جمله بنزین، رنگ، اتصالات و سیستم‌های آبی کاهش داده یا حتی حذف کرد.

هشدارها

تحقیقی که گروهی از شیمی دان های فرانسوی بر روی سرب با استفاده از مدل های آنزیمی خیلی ساده انجام داده اند نشان می دهد که خصوصیات الکترونی لایه ظرفیت عنصر عامل اصلی ایجاد سمیت است.
آلودگی ناشی از این عنصر آسیب های زیادی را روی سیستم عصبی، کلیه، شش، مغز استخوان و خون ایجاد می کند. این آسیب ها مخصوصاً در مورد کودکان بسیار شدید و جبران ناپذیر است.

این عنصر فلز سمی است که به پیوندهای عصبی آسیب رسانده ( بخصوص در بچه‌ها ) و موجب بیماریهای خونی و مغزی می‌شود. تماس طولانی با این فلز یا نمکهای آن  )مخصوصا” نمکهای محلول یا اکسید غلیظ  ( PbO2   می‌تواند باعث بیماریهای کلیه و دردهای شکمی شود. به اعتقاد بعضی افراد استفاده تاریخی از این عنصر توسط امپراطوری روم برای لوله‌های آب ( و نمک آن ، استات سرب که بعنوان شیرین کننده شراب و به نام شکر سرب هم معروف است ) عامل دیوانگی بسیاری از امپراطوران بود. نگرانی درباره نقش این عنصر در عقب‌ماندگی ذهنی کودکان موجب کاهش استفاده از آن در سطح جهان گردید.

فروش رنگهای حاوی سرب در کشورهای صنعتی متوقف شده ، گرچه احتمالا” بسیاری از خانه‌های قدیمی هنوز دارای مواد حاوی این عنصر در رنگهایشان هستند. کلا” پیشنهاد می‌شود رنگهای قدیمی را با سمباده ازبین نبرند، چون این کار باعث ایجاد غباری قابل استنشاق می‌گردد. نمکهای سرب که در لعاب ظروف سفالی بکار می‌رود، گاهی اوقات ایجاد مسمومیت کرده‌اند، چون هنگامیکه در آنها اسید نوشیده می‌شود، مانند آبمیوه ها ، یونهای سرب از لعاب ظرف جدا می‌شوند. گفته می‌شود استفاده از سرب برای فشردن سیب جهت تهیه آب سیب ، عامل بیماری Devon colic می‌باشد.

گمان می‌رود سرب پیامدهای ناگواری برای دختران و خانمهای جوان داشته باشد به همین علت بسیاری از دانشگاهها در تجزیه و تحلیلهای دختران ، سرب را در اختیار آنها نمی‌گذارند. سرب در واقع برای ساخت مدادهای اولیه مورد استفاده قرار می‌گرفت، اگرچه در چند دهه اخیر مغز مدادها از گرافیت که شکل طبیعی کربن می‌باشد، ساخته شده است.

جداسازی

سرب محلی در طبیعت یافت می‌شود، اما کمیاب است. امروزه معمولا” این عنصر در کانی‌هایی همراه با روی ،

نقره و ( بیشتر) مس یافت می‌شود و به همراه این مواد جدا می‌گردد. ماده معدنی اصلی این عنصر گالن (PbS) است که حاوی 86,6% سرب می‌باشد. سایرکانیهای مختلف و معمول آن سروسیت ( PbCO3 ) و انگلسیت ( PbSO4 ) می‌باشند. اما بیش از نیمی از سربی که امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرد، بازیافتی است.

سنگ معدن بوسیله مته یا انفجار جدا شده ، سپس آنرا خرد کرده و روی زمین قرار می‌دهند. بعد از آن ، سنگ معدن تحت تاثیر فرآیندی قرار می‌گیرد که در قرن نوزدهم در Broken Hill استرالیا بوجود آمد. یک فرآیند شناور سازی ، سرب و دیگر مواد معدنی را از پس‌مانده‌های سنگ جدا می‌کند تا با عبور سنگ معدن ، آب و مواد شیمیایی خاص از تعدادی مخزن که درون آنها دوغاب همیشه مخلوط می‌شود، عصاره ای بوجود آید.

درون این مخزنها هوا جریان یافته و سولفید سرب به حبابها می‌چسبد و بصورت کف بالا آمده که می‌توان آنرا جدا نمود. این کف ( که تقریبا” دارای 50% سرب است ) خشک شده ، سپس قبل از پالایش به منظور تولید سرب 97% سینتر می‌شوند. بعد ازآن اثین عنصر را طی مراحل مختلف سرد کرده تا ناخالصیهای سبکتر بالا آمده و آنها را جدا می‌کنند. سرب مذاب با گداختن بیشتر بوسیله عبور هوا از روی آن وتشکیل لایه ای از تفاله فلز که حاوی تمامی ناخالصیهای باقی مانده می‌باشد، تصفیه شده و سرب خالص 99,9% بدست می‌آید.

حقایقی علمی در مورد این عنصر

  • عدد اتمی (تعداد پروتون‌ها در هسته اتم): ۸۲
  • نماد اتمی در جدول تناوبی: Pb
  • وزن اتمی (جرم متوسط اتم): ۲۰۷٫۲
  • تراکم: ۱۱٫۳۴۲ گرم بر سانتیمتر مکعب
  • حالت در دمای عادی: جامد
  • نقطه ذوب: ۳۲۷٫۴۶ درجه سانتی‌گراد
  • نقطه جوش: ۱۷۴۹ درجه سانتی‌گراد
  • تعداد ایزوتوپ: ۲۷ ایزوتوپ با ۴ ایزوتوپ پایدار

مرتبط:
تولید ورق سرب


  • 0

مطالب مرتبط

در این بخش درباره هرآنچه با تصویربرداری مرتبط هست، صحبت خواهیم کرد:

پرتو ایکس 

در این بخش درباره هرآنچه با تصویربرداری مرتبط هست، صحبت خواهیم کرد:

پرتو ایکس 


  • 0

پرتو ایکس

پرتو ایکس

پرتو ایکس یا پرتو رونتگن ، نوعی از تابش الکترومغناطیسی با طول موج حدود ۰۱/۰ تا ۱۰ نانومتر معادل با ۳۰ پِتاهرتز تا ۳۰ اِگزاهرتز۱۶ ۱۰×۳ تا ۱۹ ۱۰×۳ هرتز) و انرژی بین ۱۰۰ الکترون‌ولت تا ۱۰۰ کیلوالکترون‌ولت است.
طول موج این پرتو از طول موج پرتو فرابنفش پایین‌تر و از طول موج پرتو گاما بالاتر است.

تاریخچه :

این پرتو برای اولین بار در سال ۱۸۹۵ توسط فیزیکدانی آلمانی به نام ویلهلم رونتگن مورد مطالعه قرار گرفت. رونتگن متوجه تابش فلوئوروسنسی شد که در هنگام قرار گرفتن کریستال در معرض لامپ کاتودی ولتاژ بالا ایجاد می‌شد. این تابش حتی در زمانی که کریستال با استفاده از یک کاغذ پوشانده می‌شد نیز بوجود می‌آمد.
دلیل نامگذاری آن به ایکس نیز این امر است که در آن موقع این پرتو بسیار ناشناخته و غیرمعمول به‌نظر می‌رسید. دلیل این امر نیز آن است که رونتگن با قرار دادن این پرتو در میدان‌های مغناطیسی و الکتریکی شاهد عدم انحراف آن بود.
یکی از ویژگی‌های جالب این پرتو آن است که می‌تواند از اکثر مواد ( بجز مواد سخت) عبور کند. به همین دلیل رونتگن توانست با استفاده از عبور دادن این پرتو از دست همسرش، تصویری از استخوان‌ها تهیه کند.
جالب است بدانید که رونتگن در سال ۱۸۹۶ نشان رامفورد را به خاطر این کشف مهم دریافت کرد. او همچنین در سال ۱۹۰۱ اولین جایزه نوبل در فیزیک را کسب کرد.

تابش الکترومغناطیسی:

امواج الکترومغناطیسی بر حسب بسامدشان به نام‌های گوناگونی خوانده می‌شوند امواج رادیویی، ریزموج، فروسرخ (مادون قرمز)، نور مرئی، فرابنفش، پرتو ایکس و پرتو گاما. این نام‌ها به ترتیب افزایش بسامد مرتب شده‌اند
به پرتو ایکس با فوتون‌های پرانرژی‌تر (بالای ۵ یا ۱۰ کیلو الکترون‌ولت و با طول موج ۰٫۱ تا ۰٫۲ نانومتر) پرتو ایکس سخت (HX) و پرتوهای با انرژی پایین‌تر را پرتو ایکس نرم (SX) می‌گویند.
پرتو‌های ایکس نرم دارای طول موج‌هایی در حدود ۱۰ نانومتر هستند. با توجه به این مقدار از طول موج، می‌توان گفت که این امواج از نظر دسته‌بندی بین امواج فرابنفش و گاما قرار می‌گیرند. پرتو‌های سخت طول موج‌های کوتاه‌تری دارند. طول موج این نوع از پرتو‌ها حدود ۱۰۰ پیکومتر است که می‌توان آن را در حدود امواج گاما در نظر گرفت.
تنها تفاوت بین پرتو‌های سخت و نرم منبع تولید آن‌ها است. به‌طور دقیق‌تر می‌توان گفت که پرتو‌های نرم با استفاده از شتاب دادن الکترون‌ها و پرتو‌های سخت یا امواج گاما در نتیجه واکنش‌های هسته‌ای تولید می‌شوند.

تمایز پرتو ایکس و گاما:

  1. روش اول بررسی منبع آن است: پرتو ایکس ازالکترونها و پرتو گاما از هسته اتم ساطع می‌شود.
  2. بر اساس طول موج است، پرتوهای دارای طول موج‌های پایین، برای مثال ۰٫۱ آنگستروم، در دسته‌بندی پرتو گاما قرار می‌گیرند.
  3. پرتوهای الکترومغناطیس ساطع شده ازتیوب‌های پرتو ایکس دارای طول موج بلندتر و انرژی فوتون پایین‌تری نسبت به پرتوهای ساطع شده از هسته‌های پرتوزا هستند.

(پرتوهای الکترومغناطیس ساطع شده از تیوب‌های پرتو ایکس دارای طول موج بلندتر و انرژی فوتون پایین‌تری نسبت به پرتوهای ساطع شده از هسته‌های پرتوزا هستند).

خواص:

فوتون‌های تابش ایکس دارای انرژی لازم برای یونیزه کردن اتم‌ها و شکستن پیوند اتمی هستند. این خاصیت پرتو ایکس را در طبقه‌بندی پرتوهای یونیزه‌کننده قرار می‌دهد، و به همین دلیل برای بافت‌های زنده مضر است.
قرار گرفتن در معرض دوز تابش در مقادیر بالا در یک دوره زمانی کم باعث ایجاد بیماریهای حاصل از تشعشع می‌شود، و در عین حال قرار گرفتن در معرض دوز تابش در مقادیر پایین ریسک ابتلا به سرطان‌های ناشی از تشعشع را بالا می‌برد.
از قابلیت یونیزه کردن اشعه ایکس می‌توان در درمان سرطان استفاده کرد، که در این روش پرتو درمانی از پرتوایکس برای کشتن سلول‌های بدخیم سرطانی استفاده می‌شود. همچنین ازطیف‌سنجی پرتو ایکس برای تعیین خصوصیات مواد استفاده می‌شود.

پرتو سخت می‌تواند بدون اینکه جذب یا پراکنده شود از اشیاء ضخیم عبور کند. به همین دلیل از پرتو  سخت برای تصویربرداری از داخل اشیاء دارند استفاده می‌شود. کاربردهای دیگر آن عبارتند از رادیوگرافی پزشکی و اسکنرهای امنیتی فرودگاه‌ها. در عین حال از تکنیک مشابه در صنعت (برای مثال رادیوگرافی صنعتی و سی تی اسکن صنعتی)و همچنین تحقیقات (برای مثال سی تی حیوانات کوچک) استفاده می‌شود. عمق نفوذ پرتو ایکس با تغییر فرکانس آن تغییر می‌کند. این موضوع تنظیم انرژی فوتون برای کاربردهای مختلف را امکان‌پذیر می‌کند.

واکنش با مواد:
تأثیر تابش ایکس بر مواد از سه راه صورت می‌گیرد؛

شدت هر یک از این تأثیرات بستگی به انرژی پرتو ایکس دارد.

تولید:

هر زمان که ذرات باردار (الکترون‌ها یا یون) با انرژی کافی به مواد برخورد نمایند، اشعه ایکس تولید می‌شوند.

  • تولید از طریق الکترون:

در این روش از تولید، از تیوب پرتو ایکس استفاده می‌شود، که این تیوب یک لوله تحت خلأ است که در آن به الکترون‌ها تولیدی توسط یک کاتد داغ شتاب داده شده تا به سرعت بالا برسند. الکترون‌های با سرعت بالا پس از برخورد به مانع فلزی که همان آند است، پرتو ایکس را ایجاد می‌نمایند.

  • تولید از طریق یون‌های مثبت پرسرعت:

این پرتو را می‌توان با استفاده از پروتون‌ها پر سرعت یا یون‌های مثبت دیگر ایجاد نمود. از پرتو حاصل از تحریک پروتون یا پرتو حاصل از ذرات تحریک شده به‌طور گسترده به عنوان یک روش تحلیل مورد استفاده قرار می‌گیرند.

در هنگام برخورد الکترون‌های با سرعت بالا به فلزات، الکترون‌های لایه‌های پایین‌تر به لایه‌های بالاتر منتقل شده (اتم‌ها برانگیخته می‌شوند) و در هنگام برگشت الکترون‌ها به حالت پایه انرژی مازاد را به صورت پرتو ایکس گسیل می‌کنند؛ بنابراین هر لامپ تولید پرتو ایکس باید شامل:

  • منبع الکترون
  • میدان شتاب‌دهنده به الکترونها
  • هدف فلزی

باشد. به علاوه از آنجایی که قسمت عمدهٔ انرژی جنبشی الکترون‌ها هنگام برخورد به فلز هدف، به حرارت تبدیل می‌شود، معمولاً فلز هدف را با آب خنک می‌کنند تا ذوب نشود.

انواع :

تکفام (تک‌رنگ): فقط دارای یک طول موج خاص است را پرتو ایکس تکفام می‌نامند.

سفید (پیوسته): تکفام نبوده و دارای طول موج‌هایی در بازه  λ۱ تا λ۲ است.

 

پرتو ایکس

پرتو ایکس یا پرتو رونتگن ، نوعی از تابش الکترومغناطیسی با طول موج حدود ۰۱/۰ تا ۱۰ نانومتر معادل با ۳۰ پِتاهرتز تا ۳۰ اِگزاهرتز) ۱۶ ۱۰×۳ تا ۱۹ ۱۰×۳ هرتز) و انرژی بین ۱۰۰ الکترون‌ولت تا ۱۰۰ کیلوالکترون‌ولت است.
طول موج این پرتو از طول موج پرتو فرابنفش پایین‌تر و از طول موج پرتو گاما بالاتر است.

تاریخچه :

این پرتو برای اولین بار در سال ۱۸۹۵ توسط فیزیکدانی آلمانی به نام ویلهلم رونتگن مورد مطالعه قرار گرفت. رونتگن متوجه تابش فلوئوروسنسی شد که در هنگام قرار گرفتن کریستال در معرض لامپ کاتودی ولتاژ بالا ایجاد می‌شد. این تابش حتی در زمانی که کریستال با استفاده از یک کاغذ پوشانده می‌شد نیز بوجود می‌آمد.
دلیل نامگذاری آن به ایکس نیز این امر است که در آن موقع این پرتو بسیار ناشناخته و غیرمعمول به‌نظر می‌رسید. دلیل این امر نیز آن است که رونتگن با قرار دادن این پرتو در میدان‌های مغناطیسی و الکتریکی شاهد عدم انحراف آن بود.
یکی از ویژگی‌های جالب این پرتو آن است که می‌تواند از اکثر مواد ( بجز مواد سخت) عبور کند. به همین دلیل رونتگن توانست با استفاده از عبور دادن این پرتو از دست همسرش، تصویری از استخوان‌ها تهیه کند.
جالب است بدانید که رونتگن در سال ۱۸۹۶ نشان رامفورد را به خاطر این کشف مهم دریافت کرد. او همچنین در سال ۱۹۰۱ اولین جایزه نوبل در فیزیک را کسب کرد.

تابش الکترومغناطیسی:

امواج الکترومغناطیسی بر حسب بسامدشان به نام‌های گوناگونی خوانده می‌شوند امواج رادیویی، ریزموج، فروسرخ (مادون قرمز)، نور مرئی، فرابنفش، پرتو ایکس و پرتو گاما. این نام‌ها به ترتیب افزایش بسامد مرتب شده‌اند
به پرتو ایکس با فوتون‌های پرانرژی‌تر (بالای ۵ یا ۱۰ کیلو الکترون‌ولت و با طول موج ۰٫۱ تا ۰٫۲ نانومتر) پرتو ایکس سخت (HX) و پرتوهای با انرژی پایین‌تر را پرتو ایکس نرم (SX) می‌گویند.
پرتو‌های ایکس نرم دارای طول موج‌هایی در حدود ۱۰ نانومتر هستند. با توجه به این مقدار از طول موج، می‌توان گفت که این امواج از نظر دسته‌بندی بین امواج فرابنفش و گاما قرار می‌گیرند. پرتو‌های سخت طول موج‌های کوتاه‌تری دارند. طول موج این نوع از پرتو‌ها حدود ۱۰۰ پیکومتر است که می‌توان آن را در حدود امواج گاما در نظر گرفت.
تنها تفاوت بین پرتو‌های سخت و نرم منبع تولید آن‌ها است. به‌طور دقیق‌تر می‌توان گفت که پرتو‌های نرم با استفاده از شتاب دادن الکترون‌ها و پرتو‌های سخت یا امواج گاما در نتیجه واکنش‌های هسته‌ای تولید می‌شوند.

تمایز پرتو ایکس و گاما:

  1. روش اول بررسی منبع آن است: پرتو ایکس ازالکترونها و پرتو گاما از هسته اتم ساطع می‌شود.
  2. بر اساس طول موج است، پرتوهای دارای طول موج‌های پایین، برای مثال ۰٫۱ آنگستروم، در دسته‌بندی پرتو گاما قرار می‌گیرند.
  3. پرتوهای الکترومغناطیس ساطع شده ازتیوب‌های پرتو ایکس دارای طول موج بلندتر و انرژی فوتون پایین‌تری نسبت به پرتوهای ساطع شده از هسته‌های پرتوزا هستند.

(پرتوهای الکترومغناطیس ساطع شده از تیوب‌های پرتو ایکس دارای طول موج بلندتر و انرژی فوتون پایین‌تری نسبت به پرتوهای ساطع شده از هسته‌های پرتوزا هستند).

خواص:

فوتون‌های تابش ایکس دارای انرژی لازم برای یونیزه کردن اتم‌ها و شکستن پیوند اتمی هستند. این خاصیت پرتو ایکس را در طبقه‌بندی پرتوهای یونیزه‌کننده قرار می‌دهد، و به همین دلیل برای بافت‌های زنده مضر است.
قرار گرفتن در معرض دوز تابش در مقادیر بالا در یک دوره زمانی کم باعث ایجاد بیماریهای حاصل از تشعشع می‌شود، و در عین حال قرار گرفتن در معرض دوز تابش در مقادیر پایین ریسک ابتلا به سرطان‌های ناشی از تشعشع را بالا می‌برد.
از قابلیت یونیزه کردن اشعه ایکس می‌توان در درمان سرطان استفاده کرد، که در این روش پرتو درمانی از پرتوایکس برای کشتن سلول‌های بدخیم سرطانی استفاده می‌شود. همچنین ازطیف‌سنجی پرتو ایکس برای تعیین خصوصیات مواد استفاده می‌شود.

پرتو سخت می‌تواند بدون اینکه جذب یا پراکنده شود از اشیاء ضخیم عبور کند. به همین دلیل از پرتو  سخت برای تصویربرداری از داخل اشیاء دارند استفاده می‌شود. کاربردهای دیگر آن عبارتند از رادیوگرافی پزشکی و اسکنرهای امنیتی فرودگاه‌ها. در عین حال از تکنیک مشابه در صنعت (برای مثال رادیوگرافی صنعتی و سی تی اسکن صنعتی)و همچنین تحقیقات (برای مثال سی تی حیوانات کوچک) استفاده می‌شود. عمق نفوذ پرتو ایکس با تغییر فرکانس آن تغییر می‌کند. این موضوع تنظیم انرژی فوتون برای کاربردهای مختلف را امکان‌پذیر می‌کند.

واکنش با مواد:
تأثیر تابش ایکس بر مواد از سه راه صورت می‌گیرد؛

شدت هر یک از این تأثیرات بستگی به انرژی پرتو ایکس دارد.

تولید:

هر زمان که ذرات باردار (الکترون‌ها یا یون) با انرژی کافی به مواد برخورد نمایند، اشعه ایکس تولید می‌شوند.

  • تولید از طریق الکترون:

در این روش از تولید، از تیوب پرتو ایکس استفاده می‌شود، که این تیوب یک لوله تحت خلأ است که در آن به الکترون‌ها تولیدی توسط یک کاتد داغ شتاب داده شده تا به سرعت بالا برسند. الکترون‌های با سرعت بالا پس از برخورد به مانع فلزی که همان آند است، پرتو ایکس را ایجاد می‌نمایند.

  • تولید از طریق یون‌های مثبت پرسرعت:

این پرتو را می‌توان با استفاده از پروتون‌ها پر سرعت یا یون‌های مثبت دیگر ایجاد نمود. از پرتو حاصل از تحریک پروتون یا پرتو حاصل از ذرات تحریک شده به‌طور گسترده به عنوان یک روش تحلیل مورد استفاده قرار می‌گیرند.

در هنگام برخورد الکترون‌های با سرعت بالا به فلزات، الکترون‌های لایه‌های پایین‌تر به لایه‌های بالاتر منتقل شده (اتم‌ها برانگیخته می‌شوند) و در هنگام برگشت الکترون‌ها به حالت پایه انرژی مازاد را به صورت پرتو ایکس گسیل می‌کنند؛ بنابراین هر لامپ تولید پرتو ایکس باید شامل:

  • منبع الکترون
  • میدان شتاب‌دهنده به الکترونها
  • هدف فلزی

باشد. به علاوه از آنجایی که قسمت عمدهٔ انرژی جنبشی الکترون‌ها هنگام برخورد به فلز هدف، به حرارت تبدیل می‌شود، معمولاً فلز هدف را با آب خنک می‌کنند تا ذوب نشود.

انواع :

تکفام (تک‌رنگ): فقط دارای یک طول موج خاص است را پرتو ایکس تکفام می‌نامند.

سفید (پیوسته): تکفام نبوده و دارای طول موج‌هایی در بازه  λ۱ تا λ۲ است.

 

پرتو
پرتو ایکس
پرتو
پرتو ایکس

بایگانی‌ها