X-Işınları

Gebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Bölümü

Nanomanyetizma ve Spintronik Araştırma Merkezi (NASAM)

Numan Akdoğan

akdogan@gyte.edu.tr

1. Ders: X-ışınları hakkında genel bilgiler

X-Işınları1. 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

N. Akdoğan 1. Ders: X-ışınları hakkında genel bilgiler

X-ışınları 1895 yılında Alman Fizikçi (University of Würzburg)Wilhelm Conrad Röntgentarafından keşfedildi.

1901 yılında Röntgen’e Nobel Fizik Ödülü verildi (İlk Nobel ödülü).

X-ışınları

N. Akdoğan 1. Ders: X-ışınları hakkında genel bilgiler

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.

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.

2 sinn dλ θ=

X-ışınları

N. Akdoğan 1. Ders: X-ışınları hakkında genel bilgiler

Cathode (-) (Sıcak filament)

Anode (+) (Cu, Mo)

Büyük voltaj farkı (kV mertebesinde)

X-ışınları

N. Akdoğan 1. Ders: X-ışınları hakkında genel bilgiler

1.24( )( )keV nmE keV

nmλ⋅

=

X-ışınlarının dalgaboyu : λ≈0.01 – 10 nm

X-ışınlarının enerjisi: E≈120 eV – 120 keV

X-ışınları

N. Akdoğan 1. Ders: X-ışınları hakkında genel bilgiler

Elektromanyetik spektrum

X-ışınları

N. Akdoğan 1. Ders: X-ışınları hakkında genel bilgiler

Sürekli spektrum

Yeterli kinetik enerjiye sahip yüklü parçacıklar (elektronlar) aniden yavaşlatılırsa X-ışınları yayınlanır.

212

eV m hυ ν= =

X-ışınları

N. Akdoğan 1. Ders: X-ışınları hakkında genel bilgiler

Karakteristik (tipik) spektrum

Bakır (Cu) için karakteristik X-ışını spektrumu

X-ışınları

N. Akdoğan 1. Ders: X-ışınları hakkında genel bilgiler

Karakteristik (tipik) spektrum

Bakırın (Cu) enerji seviyeleri

Güvenlik tedbirleri

N. Akdoğan 1. Ders: X-ışınları hakkında genel bilgiler

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

N. Akdoğan 1. Ders: X-ışınları hakkında genel bilgiler

Radyasyondan korunmak için deney düzeneği kurşun bir kafesin içerisinde bulunur. Deney düzeneğini görebilmek için kurşunlu camlar kullanılır.

http://www.panalytical.com

X-ışınlarının uygulama alanları

N. Akdoğan 1. Ders: X-ışınları hakkında genel bilgiler

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

Uzaydaki cisimlerin görüntülenmesiX-ray astronomy

Değerli tabloların kontrol edilmesiTablo üzerinde yapılan değişikliklerin kontrol edilmesi

Tıbbi görüntülemeİskelet sisteminin görüntülenmesi ve yumuşak dokulardaki hastalıkların belirlenmesi

X-ışınlarının uygulama alanları

N. Akdoğan 1. Ders: X-ışınları hakkında genel bilgiler

Kristal yapının belirlenmesiProtein, yapay polimer, sıvı kristal, tek kristal

Atomik yapının belirlenmesiExtended x-ray absorption fine structure (EXAFS)

Manyetik özelliklerin belirlenmesiXMCD, XRMS, PEEM (manyetik domenlerin görüntülenmesi)

Havaalanı ve sınır güvenliğiKaçakçılığın önlenmesi, zararlı nesnelerin tespit edilmesi

Entegre devre üretimiX-ray lithography

Ders içeriği

N. Akdoğan 1. Ders: X-ışınları hakkında genel bilgiler

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)