भारत में त्वरक

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एक रैखिक त्वरक, जिसे प्रायः लिनाक कहा जाता है, कैंसर-चिकित्सा के क्षेत्र में उपयोग की जाने वाला एक परिष्कृत यन्त्र है। यह स्वस्थ ऊतकों को होने वाली हानी को कम करते हुए, कैंसर कोशिकाओं को लक्षित करने और नष्ट करने के लिए उच्च-ऊर्जा वाले एक्स-रे या इलेक्ट्रॉन प्रदान करता है।

एक रैखिक त्वरक,कुछ मौलिक भौतिकी अवधारणाओं का उपयोग कर सकते हैं।

रैखिक त्वरक

परिभाषा

रैखिक त्वरक, एक ऐसा उपकरण है,जो इलेक्ट्रॉनों जैसे आवेशित कणों को एक सीधी रेखा में द्रुत गति देता है। इन त्वरित कणों का उपयोग उच्च-ऊर्जा, एक्स-रे उत्पन्न करने के लिए किया जा सकता है, जिनका उपयोग कैंसर के उपचार के लिए किया जाता है।

कार्य शैली

एक रैखिक त्वरक में एक इलेक्ट्रॉन गन, एक वेवगाइड और एक लक्ष्य सहित कई घटक होते हैं। यहां प्रत्येक का संक्षिप्त विवरण दिया गया है:

इलेक्ट्रॉन गन

यह एक रैखिक त्वरक का प्रारंभिक बिंदु है। यह इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करता है, जो नकारात्मक रूप से आवेशित कण हैं।

वेवगाइड

यह एक ट्यूब जैसी संरचना है जो इलेक्ट्रॉनों का मार्गदर्शन करती है और विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों का उपयोग करके उन्हें गति देती है। इसे वेवगाइड कहा जाता है क्योंकि यह विद्युत चुम्बकीय तरंगों का मार्गदर्शन करता ,इलेक्ट्रॉनों को धक्का देती हैं।

रैखिक त्वरक के पीछे का गणित:

एक रैखिक त्वरक में इलेक्ट्रॉनों का त्वरण कुछ मौलिक भौतिकी सिद्धांतों पर आधारित है, जिसमें न्यूटन की गति का दूसरा नियम और विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र से संबंधित समीकरण सम्मलित हैं।

वेवगाइड में दोलनशील विद्युत क्षेत्र बनाकर इलेक्ट्रॉनों का त्वरण प्राप्त किया जाता है। इन क्षेत्रों की प्रबलता रेडियोफ्रीक्वेंसी ($Rf$) स्रोतों द्वारा नियंत्रित की जाती है। वेवगाइड से गुजरने पर इलेक्ट्रॉनों द्वारा प्राप्त ऊर्जा को निम्नलिखित समीकरण का उपयोग करके वर्णित किया जा सकता है:

ऊर्जा = (इलेक्ट्रॉन आवेश, $e$) × (विद्युत क्षेत्र की प्रबलता , $E$) × (त्वरण की दूरी, $d$)

यहाँ:

इलेक्ट्रॉन आवेश, $e$, लगभग $1.6\times 10^{-19},$ कूलम्ब के मान के साथ एक मौलिक स्थिरांक है।

•    विद्युत क्षेत्र की प्रबलता , $E$, वेवगाइड में दोलनशील विद्युत क्षेत्र की प्रबलता है।
•    त्वरण की दूरी, $d$, वेवगाइड की लंबाई है जिसके माध्यम से इलेक्ट्रॉन यात्रा करते हैं।

विद्युत क्षेत्र की प्रबलता और वेवगाइड की लंबाई को समायोजित करके, इलेक्ट्रॉनों द्वारा प्राप्त ऊर्जा को नियंत्रित कर सकते हैं और,परिणामस्वरूप, जब ये इलेक्ट्रॉन लक्ष्य से टकराते हैं, तो एक्स-रे की ऊर्जा उत्पन्न होती है।

रैखिक त्वरक के प्रकार:

रैखिक त्वरक विभिन्न प्रकार के होते हैं, जिनमें शामिल हैं:

रैखिक त्वरक - नारायण मल्टीस्पेशलिटी अस्पताल, मैसूर में एलेक्टा कॉम्पैक्ट मॉडल। रेडियोथेरेपी के लिए उपकरण का उपयोग किया जाता है ।

   चिकित्सा जगत में त्वरक (मेडिकल लीनियर एक्सेलेरेटर):

• ये विशेष रूप से कैंसर के उपचार जैसे चिकित्सा उद्देश्यों के लिए डिज़ाइन की गई मशीनें हैं। वे फोटॉन बीम (एक्स-रे) और इलेक्ट्रॉन बीम सहित विभिन्न प्रकार के विकिरण प्रदान कर सकते हैं।

   दोहरी ऊर्जा रैखिक त्वरक:

• कुछ उन्नत सुविधाओं में दोहरी ऊर्जा रैखिक त्वरक हो सकते हैं, जो उच्च-ऊर्जा फोटॉन और इलेक्ट्रॉनों दोनों का उपयोग करके उपचार प्रदान कर सकते हैं।

भारत में रैखिक त्वरक

सितंबर 2021 तक के आंकड़ों के अनुसार, भारत में कई रैखिक त्वरक (लिनैक) हैं। रैखिक त्वरक,उन्नत चिकित्सा उपकरण हैं,जिनका उपयोग मुख्य रूप से विकिरण चिकित्सा के माध्यम से कैंसर के उपचार के लिए किया जाता है। वे आसपास के स्वस्थ ऊतकों को बचाते हुए,कैंसर कोशिकाओं को लक्षित करने और नष्ट करने के लिए उच्च-ऊर्जा,एक्स-रे या इलेक्ट्रॉन प्रदान करते हैं।

भारत में प्रमुख अस्पतालों, कैंसर केंद्रों और अनुसंधान संस्थानों में प्रायः पर उनके ऑन्कोलॉजी विभागों के हिस्से के रूप में रैखिक त्वरक होते हैं।

संक्षेप में

कण भौतिकी, विज्ञान की एक प्रमुख शाखा है जिसकी मौलिक अवधारणाओं का उपयोग कर रैखिक त्वरक, का निर्माण कीया जाता है। ऊर्जित कणों से जुड़े हुए क्षेत्रों में व्याप्त ऊर्जा को नियंत्रित कर इन कणों से ही विभन्न प्रकार के नियोजन निर्मित कीये जाते हैं, जिनका अभियंत्रिक उपयोग, आधुनिक समाज की मानवीय कल्पना का सरोकार करने में निहित है।अन्य विकसित देशों की तरह ही भारत में भी त्वरकों का इतिहास वैज्ञानिक प्रयोगों एवं चिकित्सा जगत के उपयोगों से जुड़ा हुआ है ।