എക്സ് കിരണം
വിക്കിപീഡിയ, ഒരു സ്വതന്ത്ര വിജ്ഞാനകോശം.
10-9 മീറ്റര് മുതല് 10-11 മീറ്റര് വരെ തരംഗ ദൈര്ഘ്യം ഉള്ള വിദ്യുത്കാന്തിക തരംഗങ്ങള് ആണ് എക്സ് കിരണം (X-ray) എന്നറിയപ്പെടുന്നത്. 1895-ല് വില്യം റോണ്ട്ജന് ഡിസ്ചാര്ജ്ജ് ട്യൂബ് ഉപയോഗിച്ചുള്ള ചില പരീക്ഷണങ്ങള്ക്കിടെ അവിചാരിതമായി കണ്ടെത്തിയ വികിരണങ്ങളാണ് പില്ക്കാലത്ത് എക്സ് കിരണങ്ങള് എന്നറിയപ്പെട്ടത്.
ഉള്ളടക്കം |
[തിരുത്തുക] ഉത്ഭവം
അതിവേഗ ഇലക്ട്രോണുകള് ലോഹങ്ങളുമായി കൂട്ടിമുട്ടി അവയുടെ ഗതികോര്ജ്ജം നഷ്ടപ്പെടുത്തുന്നതാണ് എക്സ് കിരണങ്ങളുടെ ഉത്ഭത്തിന്റെ തത്വം .ലോഹവുമായുള്ള കൂട്ടിമുട്ടല് വഴി 99.8 ശതമാനം ഇലക്ട്രോണുകളിലെയും ഗതികോര്ജ്ജം താപോര്ജ്ജമായി പരിവര്ത്തനം ചെയ്യപ്പെടുന്നു.എന്നാല് ശേഷിക്കുന്ന 0.2 ശതമാനം ഇലക്ട്രോണുകള് ലോഹത്തിലെ ആറ്റങ്ങളുടെ അണുകേന്ദ്രത്താല് ആകര്ഷിക്കപ്പെടുന്നു.അണുകേന്ദ്രത്തിന്റെ ആകര്ഷണഫലമായി ഇലക്ട്രോണുകളുടെ ഊര്ജ്ജം കുറയുന്നു.ഇലക്ട്റോണുകളുടെ ഈ ഊര്ജ്ജനഷ്ടമാണ് എക്സ് കിരണങ്ങളായി പുറത്തുവരുന്നത്.ഇത്തരത്തില്ണ്ടാകുന്ന വികിരണങ്ങളുടെ ആവൃത്തിയില് ക്രമാനുഗതമായ കുറവുണ്ടാകുന്നതായി കാണാം.
ഇലക്ട്രോണുകളുടെ പ്രവേഗം വളരെക്കൂടുതലാണെങ്കില് അവ അണുകേന്ദ്രത്തിനു സമീപമുള്ള പ്രധാന ഊര്ജ്ജനിലകളിലെ (orbit) ഇലക്ട്രോണുകളെ തട്ടിത്തെറിപ്പിക്കുന്നു.അങ്ങനെയുണ്ടാകുന്ന ഇലക്ട്രോണ് വിടവ് നികത്താന് തൊട്ടു മുകളിലുള്ള ഊര്ജ്ജനിലയില് നിന്ന് ഒരു ഇലക്ട്രോണ് ഊര്ജ്ജം നഷ്ടപ്പെടുത്തുന്നു. ഈ ഊര്ജ്ജം ഒരു പ്രത്യേക ആവൃത്തിയുള്ള എക്സ് വികിരണമായി പുറത്തേക്കു വരുന്നു. എക്സ് കിരണങ്ങളുടെ തുടര് വര്ണരാജിയിലെ(Continuous spectrum) നേര്രേഖകള്ക്ക് കാരണം ഇത്തരത്തിലുണ്ടാകുന്ന വികിരണങ്ങളാണ്.
[തിരുത്തുക] ഉത്പാദനം
എക്സ് റേ ട്യൂബ് ഉപയോഗിച്ചാണ് എക്സ് കിരണങ്ങള് ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നത്.ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന കിരണങ്ങളുടെ തീവ്രതയനുസരിച്ച് എക്സ് റേ ട്യൂബുകളുടെ ഘടനയില് വ്യത്യാസം വരുത്തുന്നു. വില്യം കോളിഡ്ജ് രൂപകല്പന ചെയ്ത കോളിഡ്ജ് ട്യൂബ് എക്സ് റേ ട്യൂബിനുദാഹരണമാണ്. ഇലക്ട്രോണ് പ്രഭവനത്തിനുള്ള ഒരു ടങ്സ്റ്റണ് കാതോഡും, 45 ഡിഗ്രി ചരിവുള്ള ടങ്ങ്സ്റ്റണ്(അല്ലെങ്കില് മൊളിബ്ഡിനം) ടാര്ജറ്റ് ഘടിപ്പിച്ച ചെമ്പ് ആനോഡും ആണ് എക്സ് റേ ട്യൂബിന്റെ പ്രധാന ഭാഗങ്ങള്. കാതോഡില് ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന ഇലക്ട്രോണുകള് ടങ്സ്റ്റണ് ടാര്ജറ്റില് പതിയ്ക്കുമ്പോള് എക്സ് കിരണങ്ങള് ഉണ്ടാകുന്നു. കാതോഡില് ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണവും പ്രവേഗവും അനുസരിച്ച് എക്സ് കിരണങ്ങളുടെ തീവ്രത വ്യത്യാസപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.
[തിരുത്തുക] സവിശേഷതകള്
[തിരുത്തുക] തീവ്രത
എക്സ് റെ ട്യൂബിന്റെ ടാര്ജറ്റില് പതിയ്ക്കുന്ന ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണം കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച് ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന എക്സ് കിരണങ്ങളുടെ തീവ്രത വര്ധിക്കുന്നു. ടാര്ജറ്റില് പതിയ്ക്കുന്ന ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണം കാതോഡില് ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണത്തിന് ആനുപാതികമാണ്. കാതോഡില് ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണം കാതോഡിന്റെ താപനിലയെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. അതുകൊണ്ടു തന്നെ എക്സ് റേ ട്യൂബിന്റെ കാതോഡിന്റെ താപനില വര്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച് എക്സ് കിരണങ്ങളുടെ തീവ്രതയും വര്ധിക്കുന്നു.
എക്സ് കിരണങ്ങള് കടന്നുപോകുന്ന മാധ്യമം അവയെ ആഗിരണം ചെയ്യുന്നു. അതായത് ചില മാധ്യമങ്ങളില്ക്കൂടി കടന്നുപോകുമ്പോള് എക്സ് കിരണങ്ങളുടെ തീവ്രതയില് ക്രമാനുഗതമായ കുറവുണ്ടാകുന്നു.I0 തീവ്രതയുള്ള ഒരു എക്സ് കിരണം ഒരു മാധ്യമത്തിലൂടെ x ദൂരം സഞ്ചരിക്കുമ്പോള് തീവ്രതയിലുണ്ടാകുന്ന കുറവ് 
എന്ന സമവാക്യം അനുസരിക്കുന്നു. പ്രസ്തുത സമവാക്യത്തിലെ μ എക്സ് കിരണത്തിന്റെ ആഗിരണ ഗുണാങ്ക(Absorption coefficient)ത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു.
ഫോട്ടോഗ്രാഫിക് പ്ലേറ്റില് എക്സ് കിരണമുണ്ടാക്കുന്ന മാറ്റങ്ങളുടെ സ്വഭാവവും അവ അയോണീകരണം വഴി ഉണ്ടാക്കുന്ന വൈദ്യുതിയുടെ അളവുമാണ് എക്സ് അവയുടെ തീവ്രത അളക്കാനുള്ള ഉപാധികള്.
[തിരുത്തുക] ആവൃത്തി
വിദ്യുത്കാന്തിക വര്ണരാജിയിലെ എക്സ് കിരണത്തിന്റെ ആവൃത്തി 3 പെറ്റാഹെട്സ് മുതല് 3 എക്സാഹെട്സ് വരെ(3 × 1016 Hz മുതല് 3 × 1019 Hz വരെ)യാണ്. ഒരു എക്സ് റേ ട്യൂബില് ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന കിരണങ്ങളുടെ ആവൃത്തി അതിന്റെ കാതോഡിനും ആനോഡിനും ഇടയിലുള്ള പൊട്ടന്ഷ്യല് വ്യത്യാസത്തെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. എക്സ്റേ ട്യൂബിലെ പൊട്ടന്ഷ്യല് വ്യത്യാസം V യും ഇലക്ട്രോണ് ചാര്ജ്ജ് e യും ആയാല് ആ ട്യൂബില് ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന എക്സ് കിരണങ്ങളുടെ പരമാവധി ആവൃത്തി, 
ആണ്.ഇവിടെ h പ്ലാങ്ക് സ്ഥിരാങ്കത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു.
[തിരുത്തുക] തരംഗദൈര്ഘ്യം
എക്സ് കിരണങ്ങളുടെ തരംഗദൈര്ഘ്യം 10-9 മീറ്റര് മുതല് 10-11 മീറ്റര് വരെയാണ്.എക്സ് കിരണം ലെഡ് പോലുള്ള ചില വസ്തുക്കളില് പതിയ്ക്കുമ്പോള് അവയുടെ തരംഗദൈര്ഘ്യത്തിനുണ്ടാകുന്ന വ്യതിയാനം കോംപ്റ്റണ് പ്രതിഭാസം എന്നറിയപ്പെടുന്നു.
എക്സ് കിരണങ്ങളുടെ തരംഗദൈര്ഘ്യം സൂചിപ്പിക്കാനുപയോഗിക്കുന്ന ഏകകമാണ് എക്സ് യൂണിറ്റ്( X-unit)അഥവാ എക്സ്.യു(X.U)
-
- 1 X.U =10-11cm =10-13m =10-3Ao
[തിരുത്തുക] പ്രതിദീപ്തി(Fluorescence)
എക്സ് കിരണങ്ങള് ചില പദാര്ത്ഥങ്ങളില് പതിയ്ക്കുമ്പോള് ഫോട്ടോണ് ഉത്സര്ജ്ജിക്കപ്പെടുന്ന പ്രതിഭാസമാണ് എക്സ് റേ പ്രതിദീപ്തി.മരതകം, പവിഴം,വജ്രം എന്നീ രത്നങ്ങള് എക്സ് റേ പ്രതിദീപ്തി കാണിക്കുന്നു. ചില രാസപദാര്ത്ഥങ്ങളിലെ മൂലകങ്ങള് വേര്തിരിക്കാനുപയോഗിക്കുന്ന എക്സ് റേ പ്രതിദീപ്തി സ്പെക്ട്രം മിതി(X ray Fluorescent Spectroscopy)യുടെയും ഉയര്ന്ന താപനിലയിലുള്ള അതിചാലകതയുടെ സ്വഭാവം പഠിക്കാനുപയോഗിക്കുന്ന എക്സ് റേ ഹോളോഗ്രഫി(X-Ray Holography)യുടെയും അടിസ്ഥാനം എക്സ് കിരണങ്ങളുടെ ഈ സവിശേഷതയാണ്.
[തിരുത്തുക] എക്സ് റേ സ്പെക്ട്രം
[തിരുത്തുക] തുടര്വര്ണരാജി(continuous spectrum)
അണുകേന്ദ്രത്തിന്റെ ആകര്ഷണഫലമായി ഇലക്ട്രോണുകള്ക്കുണ്ടാകുന്ന ക്രമമായ ഊര്ജ്ജനഷ്ടം എക്സ് കിരണങ്ങളുടെ തുടര് വര്ണരാജി(continuous spectrum)യ്ക്കു രൂപം നല്കുന്നു.കൃത്യമായി നിര്വചിക്കപെട്ട ഒരു ന്യൂനതമ തരംഗദൈര്ഘ്യം(minimum wavelength limit)ആണ് തുടര് വര്ണരാജിയുടെ സവിശേഷത. ഒരു എക്സ് റേ സ്പെക്ട്രത്തില് ഉത്സര്ജ്ജിക്കപ്പെടുന്ന ഏറ്റവും ഹ്രസ്വമായ തരംഗദൈര്ഘ്യമാണ് ന്യൂനതമ തരംഗദൈര്ഘ്യം.എക്സ് റേ ട്യൂബില് ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്ന വോള്ട്ടേജ് കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച് ഈ തരംഗദൈര്ഘ്യത്തിന്റെ അളവ് കുറയുന്നു.
ടാര്ജറ്റിന്റെ അണുകേന്ദ്രത്താല് ആകര്ഷിക്കപ്പെടുന്ന ഇലക്ട്രോണിന്റെ ആരംഭഊര്ജ്ജം E1 ഉം അവസാന ഊര്ജ്ജം E2ഉം ആയാല്,
(ν-എക്സ് കിരണത്തിന്റെ ആവൃത്തി)
ആപേക്ഷികസിദ്ധാന്തപ്രകാരം,
അതായത്,
ഇവിടെ c1ഇലക്ട്രോണിന്റെ ആദ്യപ്രവേഗവും c2അന്ത്യപ്രവേഗവും ആണ്.
ഇലക്ട്രോണിന്റെ ഊര്ജ്ജം പൂര്്ണമായും എക്സ് തരംഗരൂപത്തില് നഷ്ടപ്പെടുന്നു എങ്കില്,c2 =0 ആയിരിക്കും.അപ്പോള്,
എക്സ് റേ ട്യൂബിലെ വോള്ട്ടേജ് V ആയാല്,
ആവൃത്തിയും തരംഗദൈര്ഘ്യവും തമ്മില് ബന്ധിപ്പിക്കുന്ന സൂത്രവാക്യമനുസരിച്ച്
അതായത്,
പ്രസ്തുത സമവാക്യത്തിലെλmin സാധ്യമായ ഏറ്റവും ചെറിയ തരംഗദൈര്ഘ്യം അഥവാ ന്യൂനതമ തരംഗദൈര്ഘ്യത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു.
-
- ∴ന്യൂനതമ തരംഗദൈര്ഘ്യം,
- ∴ന്യൂനതമ തരംഗദൈര്ഘ്യം,
ഇവിടെ, ഇലക്ട്രോണിന്റെ ചാര്ജ്ജ്, e =1.602x10-19 C
പ്ലാങ്ക് സ്ഥിരാങ്കം,h =6.625x10-34 Js
പ്രകാശവേഗം,c =3x108 m/s
-
- ∴ന്യൂനതമ തരംഗദൈര്ഘ്യം,
Ao
- ∴ന്യൂനതമ തരംഗദൈര്ഘ്യം,
[തിരുത്തുക] നേര്രേഖാസ്പെക്ട്രം(Line Spectrum)
പ്രവേഗം വളരെക്കൂടുതലുള്ള ഇലക്ട്രോണുകള് ടാര്ജറ്റിലെ ആറ്റത്തിനുള്ളില് നിന്ന് അണുകേന്ദ്രത്തിനു സമീപമുള്ള ഇലക്ട്രോണുകളെ തട്ടിത്തെറിപ്പിക്കുകയും അങ്ങനെയുണ്ടാകുന്ന ഇലക്ട്രോണ് വിടവ് നികത്താന് തൊട്ടുമുകളിലുള്ള ഊര്ജ്ജനിലയിലെ ഇലക്ട്രോണ് ഊര്ജ്ജം നഷ്ടപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യുന്നതാണ് എക്സ് കിരണങ്ങളുടെ നേര്രേഖാസ്പെക്ട്ര(Line Spectrum or Discontinuous spectrum)ത്തിനു കാരണം.തുടര് വര്ണരാജിയില് നേര്രേഖകളായാണ് നേര്രേഖാസ്പെക്ട്രം കാണപ്പെടുന്നത്.ഇലക്ട്രോണ് സ്ഥനാന്തരണം സംഭവിക്കുന്ന ഊര്ജ്ജനിലകളെ ആസ്പദമാക്കി നേര്രേഖാസ്പെക്ട്രത്തിലെ രേഖകളെ K-സീരീസ്,L-സീരീസ്,M-സീരീസ് എന്നിങ്ങനെ തരം തിരിക്കാം.K-സീരീസ് രേഖകള് ഉയര്ന്ന ഊര്ജ്ജനിലക്ലില് നിന്നും ഇലക്ട്രോണിന് K-ഷെല്ലിലേക്ക് സ്ഥാനാന്തരണം സംഭവിക്കുമ്പോള് രൂപം കൊള്ളുന്നവയാണ്.അതുപോലെ L-സീരീസിലെ രേഖകള് ഇലക്ട്രോണുകള് ഉയര്ന്ന ഊര്ജ്ജനിലകളില് നിന്നും L ഷെല്ലിലേക്കു പ്രയാണം ചെയ്യുമ്പോഴും M-സീരീസ് അവ ഉയര്ന്ന ഊര്ജ്ജനിലകളില് നിന്നും M ഷെല്ലിലേക്കു പ്രയാണം ചെയ്യുമ്പോഴും രൂപം കൊള്ളുന്നു.അണുകേന്ദ്രത്തിനു സമീപമുള്ള ഊര്ജ്ജനിലകള് തമ്മിലുള്ള ഊര്ജ്ജ വ്യത്യാസം കൂടുതലായതിനാല് K-സീരീസ് രേഖകളുടെ തീവ്രത വളരെക്കൂടുതലായിരിക്കും.ടാര്ജറ്റിന്റെ സ്വഭാവമനുസരിച്ച് സ്പെക്ട്രത്തിന്റെ സ്വഭാവത്തിനും വ്യതിയാനം സംഭവിക്കുന്നു.
[തിരുത്തുക] ജ്യോതിശാസ്ത്രവും എക്സ്-റേ തരംഗവും
എക്സ്-റേ തരംഗങ്ങള്ക്ക് ഭൗമാന്തരീക്ഷത്തെ മറികടന്ന് ഭൂമിയിലേക്ക് എത്താനാവില്ല. താപനില 106 K ഉള്ള വാതകങ്ങള് ആണ് എക്സ് റേ തരംഗങ്ങള് വികിരണം ചെയ്യുന്നത്. അതിനാല് പ്രപഞ്ചത്തിലെ ഊര്ജ്ജപൂരിതമായ മേഖലകളെ കുറിച്ച് പഠിക്കാനാണ് എക്സ് റേ തരംഗ ദൈര്ഘ്യത്തിലുള്ള വിദ്യുത് കാന്തിക തരംഗങ്ങള് ഉപയോഗപ്പെടുക.
[തിരുത്തുക] External links
ഈ ലേഖനവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട കൂടുതല് പ്രമാണങ്ങള് ലഭ്യമാണ്
- X-Ray Discussion Group
- A Photograph of an X-ray Machine
- An X-ray tube demonstration (Animation)
- 1896 Article: "On a New Kind of Rays"
- X-ray Tube in Action (Animation)
- Cathode Ray Tube Collection
- X-Ray Art by Nick Veasey
| വിദ്യുത്കാന്തിക വര്ണ്ണരാജി (തരംഗദൈര്ഘ്യത്തിനനുസരിച്ച് അടുക്കിയിരിക്കുന്നു. കുറഞ്ഞത് മുതല് മുകളിലേക്ക്) |
|
|---|---|
| ഗാമാ തരംഗം • എക്സ്-റേ തരംഗം • അള്ട്രാവയലറ്റ് തരംഗം • ദൃശ്യപ്രകാശ തരംഗം • ഇന്ഫ്രാറെഡ് തരംഗം • ടെറാഹേര്ട്സ് തരംഗം • മൈക്രോവേവ് തരംഗം • റേഡിയോ തരംഗം | |
| Visible (optical) spectrum: | വയലറ്റ് • നീല • പച്ച • മഞ്ഞ • ഓറഞ്ച് • ചുവപ്പ് |
| Microwave spectrum: | W band • V band • K band: Ka band, Ku band • X band • C band • S band • L band |
| Radio spectrum: | EHF • SHF • UHF • VHF • HF • MF • LF • VLF • ULF • SLF • ELF |
| Wavelength designations: | Microwave • Shortwave • Mediumwave • Longwave |
 |
ഭൗതികശാസ്ത്രവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ഈ ലേഖനം അപൂര്ണ്ണമാണ്. ഇതു വികസിപ്പിക്കുവാന് സഹായിക്കുക. സഹായത്തിനു ഈ ലേഖനത്തിന്റെ ഇംഗ്ലീഷ് പതിപ്പ്. |
