X-Işınları 1. Ders: X-ışınları hakkında genel bilgiler Numan Akdoğan akdogan@gyte.edu.tr Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü Fizik Bölümü Nanomanyetizma ve Spintronik Araştırma Merkezi (NASAM)
X-Işınları 1. Ders: X-ışınları hakkında genel bilgiler Kaynaklar Elements of x-ray diffraction, B.D. Cullity and S.R. Stock X-ray science and technology, A. G. Michette and C. J. Buckly Introduction to solid state physics, C. Kittel
X-ışınları 1895 yılında Alman Fizikçi (University of Würzburg) Wilhelm Conrad Röntgen tarafından keşfedildi. 1901 yılında Röntgen e Nobel Fizik Ödülü verildi (İlk Nobel ödülü).
1895 (Kasım) Röntgen tarafından x-ışınlarının keşfi. 1896 (Ocak) X-ışınlarının ilk tıbbi uygulaması. 1896 Edison (Mart) ve Stevens (Nisan) tarafından x-ışınlarının zararlı etkileri olduğu belirlendi. 1907 Barkla karakteristik radyasyonu keşfetti. nλ = 2dsinθ 1912 W. L. Bragg kristal kırınımını ile tanımladı. 1914 H. G. Moseley karakteristik X-ışınları hakkında sistematik çalışmalar yaptı (10 Ağustos 1915 te Gelibolu da öldü!). 1946 İlk elektron hızlandırıcısı (synchrotron) radyasyonunun gözlenmesi. 1948 X-ışınlarının uzay araştrımalarında kullanılmaya başlanması.
Büyük voltaj farkı (kv mertebesinde) Cathode (-) (Sıcak filament) Anode (+) (Cu, Mo)
X-ışınlarının enerjisi: E 120 ev 120 kev E( kev ) = 1.24keV nm λ( nm) X-ışınlarının dalgaboyu : λ 0.01 10 nm
Elektromanyetik spektrum
Sürekli spektrum Yeterli kinetik enerjiye sahip yüklü parçacıklar (elektronlar) aniden yavaşlatılırsa X-ışınları yayınlanır. 1 = υ = 2 2 ev m h ν
Karakteristik (tipik) spektrum Bakır (Cu) için karakteristik X-ışını spektrumu
Karakteristik (tipik) spektrum Bakırın (Cu) enerji seviyeleri
Güvenlik tedbirleri Bir X-ışını cihazı iki şekilde zarar verebilir: Elektrik çarpması (Yüksek voltaj, kv) Radyasyon tahribatı (Yanma, radyasyon hastalığı ve genlerde değişim) X-ışını cihazının zararları iki şekilde azaltılabilir: Cihazın uygun şekilde tasarlanması (Yüksek voltaj ve radyasyon koruması ) Kullanıcıların eğitimli ve dikkatli olması
Güvenlik tedbirleri Radyasyondan korunmak için deney düzeneği kurşun bir kafesin içerisinde bulunur. Deney düzeneğini görebilmek için kurşunlu camlar kullanılır. http://www.panalytical.com
nın uygulama alanları Bilgisayarlı tomografi (Tıp) (X-ray computed tomography) Vücudun iç kısımlarının 3-boyutlu görüntülenmesi Bilgisayarlı tomografi (Sanayi) (X-ray computed tomography) Tahribatsız ve ürün kalitesi kontrol edilebilir Tıbbi görüntüleme İskelet sisteminin görüntülenmesi ve yumuşak dokulardaki hastalıkların belirlenmesi Uzaydaki cisimlerin görüntülenmesi X-ray astronomy Değerli tabloların kontrol edilmesi Tablo üzerinde yapılan değişikliklerin kontrol edilmesi
nın uygulama alanları Kristal yapının belirlenmesi Protein, yapay polimer, sıvı kristal, tek kristal Atomik yapının belirlenmesi Extended x-ray absorption fine structure (EXAFS) Manyetik özelliklerin belirlenmesi XMCD, XRMS, PEEM (manyetik domenlerin görüntülenmesi) Entegre devre üretimi X-ray lithography Havaalanı ve sınır güvenliği Kaçakçılığın önlenmesi, zararlı nesnelerin tespit edilmesi
Ders içeriği X-ışınlarının üretilmesi X-ışını detektörleri X-ışınlarının maddeyle etkileşmesi X-ışınlarıyla yapı analizi (Small-angle XRR, high-angle Bragg scattering, in-plane XRD, XAS) X-ışınlarıyla manyetik özelliklerin belirlenmesi (XMCD, XRMS) X-ışınlarıyla görüntüleme (PEEM, CT)