X-किरणें

X Rays

X-किरणों (अंग्रेजी में :'एक्स रे ')की अवधारणा विद्युत चुम्बकीय विकिरण का एक रूप है। एक्स-किरणें चिकित्सा निदान, सामग्री परीक्षण और विभिन्न वैज्ञानिक अनुप्रयोगों में एक महत्वपूर्ण उपकरण हैं।

एक्स-रे की अवधारणा

एक्स-रे एक प्रकार का विद्युत चुम्बकीय विकिरण है जिसमें दृश्य प्रकाश के समान गुण होते हैं लेकिन बहुत अधिक ऊर्जा होती है। इनकी खोज 1895 में विल्हेम रोएंटजेन द्वारा की गई थी। एक्स-रे का उपयोग चिकित्सा इमेजिंग, औद्योगिक निरीक्षण और वैज्ञानिक अनुसंधान सहित विभिन्न उद्देश्यों के लिए किया जाता है।

महत्वपूर्ण बिन्दु

   एक्स-रे ट्यूब

यह वह उपकरण है जो एक्स-रे उत्पन्न करता है। इसमें आमतौर पर एक वैक्यूम ट्यूब के भीतर एक एनोड और एक कैथोड होता है।

   लक्ष्य सामग्री

एक्स-रे तब उत्पन्न होते हैं जब विद्युत क्षेत्र द्वारा त्वरित उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉन, एक्स-रे ट्यूब में लक्ष्य सामग्री से टकराते हैं। यह लक्ष्य सामग्री अक्सर टंगस्टन जैसी भारी धातु से बनी होती है।

गणितीय समीकरण

एक एक्स-रे फोटॉन ($E_{x}$) की ऊर्जा निम्नलिखित समीकरणों द्वारा इसकी आवृत्ति ($f_{x}$) या तरंग दैर्ध्य ($\lambda _{x}$) से संबंधित है:

आवृत्ति के संदर्भ में

   $E_{x}=hf_{x}$

   जहाँ:

•    $E_{x}$​ एक्स-रे फोटॉन की ऊर्जा है (जूल, $J$ में)।
•    $h$ प्लैंक स्थिरांक ($6.626\times 10^{-34}J\cdot s$) है।
•    $f_{x}$ एक्स-रे फोटॉन की आवृत्ति (हर्ट्ज, $Hz$ में) है।

   तरंग दैर्ध्य के संदर्भ में

$E={\frac {hc}{\lambda }},$

   जहाँ:

•    $c$ प्रकाश की गति है ($3.00\times 10^{8}$ मीटर प्रति सेकंड, $m/s$)।
•    $\lambda _{x}$ एक्स-रे फोटॉन की तरंग दैर्ध्य (मीटर, $m$ में) है।

यदि आने वाले फोटॉन की ऊर्जा सामग्री के कार्य फलन ($\Phi$) से अधिक है, तो इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित हो सकता है। इसलिए, हम उत्सर्जन की स्थिति को इस प्रकार व्यक्त कर सकते हैं:

$E\geq \phi$

आरेख

यहां एक्स-रे ट्यूब में एक्स-रे की पीढ़ी को दर्शाने वाला एक सरलीकृत चित्र दिया गया है:

   ↑
Electrons
   |
   |
   |             _______________________
   |            |                       |
   |            |        X-ray Tube       |
   |            |                       |
   |            |___          ___        |
   |                |        |          |
   |   Anode        | Target | Cathode  |
   |                |        |          |
   |                |        |          |
   |                |        |          |
   |                |        |          |
   |                |        |          |
          |
   |                |        |          |
   |                |        |          |
   |                |        |          |
   |                |        |          |
   |                |        |          |