تبلیغات
برق و الکترونیک - تولید اشعه X با نوار چسب و شکر

تولید اشعه X با نوار چسب و شکر

تاریخ:پنجشنبه 10 شهریور 1390-01:16 ق.ظ

تصویرتولید اشعه X با نوار چسب

مترجم : امین روستاپور

باز كردن سریع نوار چسب تولید نور می كند. آنهم از نوع اشعه ...

كریسمس امسال كه هدایای خود را باز می كنید مراقب باشید.كندن نوار چسبها باعث ایجاد اشعه X میشود.

پژوهشگران در دانشگاه كالیفرنیا-لس آنجلس نشان دادهاند كه كندن نوار چسبهای معمولی در خلاء اشعه X تولید می كند.میزان تولید آن به اندازه كافی بوده است كه از آن برای عكسبرداری از استخوان انگشت یكی از دانشمندان شركت كننده در این آزمایش استفاده شود.

"از برخی جهات ما كمی ترسیده بودیم" این نقل قولی است از Juan Escobar یكی از اعضای این تیم تحقیقاتی. اما او و همكارانش بزودی دریافتند كه اشعه X تنها وقتی ساطع می شود كه این آزمایش در شرایط خلاء انجام گیرد.لذا دلیلی برای ترس مردم در استفاده روزمره از نوار چسبها وجود ندارد.

این نوع آزادسازی انرژی triboluminescence نام داشته و به صورت تابش نور مشاهده می شود.

این پدیده زمانی روی می دهد كه یك جامد(غالبا یك كریستال-بلور) شكسته شده یا مالیده شده یا خراشیده شود. این یك پدیده رازآلود است كه از زمانهای قدیم مكرر مشاهده شده است.فرانسیس بیكنFrancis Bacon در سال 1605 میلادی آن را مشاهده كرده بود.او گزارش كرده است كه خراشیدن یك تكه بلور شكر باعث ساطع شدن نور از آن شده است.

توضیح این پدیده بدین صورت است كه وقتی یك تكه كریستال خرد می شود این عمل باعث می شود تا بارهای الكتریكی مخالف و غیر همنام از یكدیگر جدا شده و فاصله بگیرند.سپس تخلیه الكتریكی ایجاد شده و این آزادسازی انرژی بصورت بارقه ای از نور نمایان می شود.

Escobar اضافه میكند:

از مدتها قبل حدود سال ۱۹۵۳ میلادی گروهی از دانشمندان روسی اظهار كرده بودند كه كندن نوار چسب می تواند اشعه X تولید كند.ولی ما در باره نتایج آزمایشهای قدیمی آنها بسیار بد بین بودیم.تیم ما تصمیم گرفت تا این آزمایشات را با دقت بیشتری نجام دهد. و با كمال تعجب مشاهده نمودیم كه در این آزمایش اشعه X به شكل پالسهای پر انرژی آزاد می شود.

وقتی این پژوهشگران یك دریچه پلاستیكی را بروی مخزن ایجاد خلاء خود تعبیه كردند موفق شدند با استفاده از یك آشكارساز معمولی اشعه X دندانپزشكی از استخوان انگشت عكسبرداری كنند.نتایج آزمایش آنها در آخرین شماره مجله علمی Nature به چاپ رسیده است.

Escobar اضافه میكند:

از میان تخلیه های الكتریكی كه انجام می شود فقط یك در ده هزار آنها تولید اشعه X میكند.انرژی هر تك پالس اشعه X در مدت زمانی معادل چند نانو ثانیه حدود ۱۵ كیلو الكترون ولت است.
تصویر
تصویر گرفته شده از استخوان انگشت با استفاده از نوار چسب

انرژی اشعه Xمسقیما به مقدار بار الكتریكی بستگی دارد كه در لحظه كندن نوار چسب در سطح آنتولید می شود.دانشمندان محاسبه نمودهاند كه مقدار این بار الكتریكی ده ها بار بزرگتر از آن چیزی است كه در آزمایشهای معمولی دیده می شود.

Escobar می گوید:"ما دقیقا نمی دانیم چرا نوار چسب تا این حد بسیار زیاد باردار است."

ماشین اشعه X نوارچسبی سایر دانشمندان را نیز گیج كرده است.

Ken Suslick متخصص در mechanoluminescence از دانشگاه الینویز در Urbana-Champaign می گوید:" ما اصلا فكر نمیكردیم كه اكثر انرژی مكانیكی قابلیت این را داشته باشد كه به صورت اشعه X آزاد شود.چسب استفاده شده در نوار چسبها یك مایع غیر متبلور است نه یك كریستال.دقیقا چه چیزی باعث انقال بار الكتریكی شده است؟گروه های دهنده و گیرنده بار الكتریكی در این آزمایش كدامند؟"

این مسئله هنوز دقیقا واضح نیست.

پژوهشگران حدس می زنند كه چگالی بالای بار الكتریكی تولید شده در این آزمایش به میزان كافی زیاد باشد كه یك واكنش همجوشی هسته ای را استارت بزند.

البته Michael Loughlin دانشمند علوم هستهای آزمایشگاه بین المللی همجوشی هسته ای ITERدر Cadarache فرانسه به این مسئله به دیده تردید می نگرد.ولی با وجود این اضافه می كند كه اگر او اشتباه كرده باشد و این مورد امكان پذیر باشد.چنین سیستمی كه قادر به استارت سریع یك همجوشی هسته ای باشد بسیار مفید فایده خواهد بود.

در حال حاضر Ken Suslick تمایل دارد كه سیستمهای mechanoluminescence را كه در آزمایشگاه خود به روی آنها كار كرده است را مجددا مورد برسی قرار دهد.در این حینEscobar و همكارانش قصد دارند تا آزمایش خود را با سایر انواع چسبها انجام دهند و اثرات مشابه احتمالی را بررسی كنند.

ولی مهمترین چالش پیش روی آنها این است كه در یابند.این پدیده حقیقتا به چه دلیلی روی می دهد؟

Escobar می گوید : "كه این مسئله در راس اولویتهای آنها قرار دارد."

منبع:
1. Camara, C. G., Escobar, J. V., Hird, J. R. & Putterman, S. J. Nature 455, 1089–1092 (2008

در سال ۱۸۹۵ ، درخشش کوتاه صفحه فسفرسانتی که در گوشه‌ای از آزمایشگاه نیمه تاریک بررسی اشعه کاتدیک قرار داشت، ذهن آماده و خلاق رنتگن که در آن زمان استاد فیزیک بود، متوجه پرتوهای تازه‌ای نمود که از حباب شیشه‌ای لامپهای کاتودیک بیرون زده و بی آنکه به چشم دیده شود به اطراف پراکنده می‌شوند. آن چه مایه شگفتی رنتگسن شده بود، نفوذ این پرتوها از دیواره شیشه‌ای لامپ به بیرون و تأثیر آن روی صفحه فاوئورسانت در گوشه‌ای نسبتا دور از لامپ در آزمایشگاه بود. رنتگن به بررسیهای خود درباره کشف تازه که آن پرتو ایکس نامید (بخاطر فروتنی) ، ادامه داد. بعدها این اشعه رنتگن نامیده شد.

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.
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.
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. 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.

بررسی کمی اشعه ایکس

پرتو ناشی از لامپ ۲۰۰ کیلوولتی به درون فولادی به ضخامت حدود ۲۵mm نفوذ می‌کند.
اگر ولتاژ لامپ به ۱
Mv افزایش یابد، پرتو به درون فولادی به ضخامت حدود ۱۳۰mm نفوذ خواهد کرد.
حد بالای عملی برای لامپهای اشعه ایکس رایج در حدود ۱۰۰۰
Kv است و این امر سبب تولید اشعه ایکس با کوتاهترین طول موج می شود. این پرتو انرژی فوتونی تقریبا برابر ۱Mev دارد.
پرتو ایکس با انرژی فوتونی تا ۳۰
Mev را با استفاده از الکترونهای پرانرژی (الکترونهای سریع) بوجود آمده بوسیله مولد واندوگراف شتاب دهنده خطی یا چشمه بتاترون می‌توان تولید کرد.

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.


http://powercontrol.mihanblog.com/extrapage/755



داغ کن - کلوب دات کام
نظرات()