X-Işını nedir?

X-ışını üretimi:

Medikal alanda görüntüleme amacıyla kullanılan pek çok çeşit X-ışını makinesi vardır. Genellikle doktorlar ve dişçiler tarafından tıbbi görüntüleme amaçlı kullanılır ve bu kullanımın yanında sanayide de havaalanlarının bagaj kontrol noktaları, endüstride kalite kontrol noktaları gibi pek çok kulanı alanı vardır. Yüksek yoğunluklu materyaller X-ışınının maddelerin içerisinden geçebilme özelliği sayesinde bu yöntemle görüntülenebilir. X-ışın farklı materyallerin içerisinden geçerken bu materyallerin atenüasyon katsayılarına göre belli ölçülerde soğrulur ve film üzerinde kontrast oluşturur.
X-ışını cihazları bir X-ışını tüpü vasıtasıyla X ışınlarını oluştururlar. Bu X-ışını tüpünün içerisinde bulunan bir elektron tabancası tungsten gibi ağır atomlardan oluşturulmuş bir hedefi vurur. Hedefte bulunan enerji yüklü elektronlar vurulunca atomik işlemler meydana gelir ve bu işlemler sonucunda X-ışını oluşur. X-ışını fotonları oluşturulurken iki tur atomik işlem vardır. Bu işlemler Bremsstrahlung ve K-shell emisyonu olarak adlandırılırlar ve her ikisi de tungsten gibi ağır atomlarda meydana gelirler.

Elektron bombardımanı altındayken pek çok element X-ışını yansıtır. Daha ağır olan elementler Bremssthrahlung yöntemi için daha uygundur çünkü daha yoğun X-ışını yayarlar. Çarpışmadan doğan tüm enerji tungstende ısı meydana getirir. Tungsten yüksek erime noktasına sahip olduğu için bu bombardımana dayanabilir.
Bremssthrahlung metodunda radyasyon miktarı tungstene çarpan elektronun hızıyla oynayarak değiştirilebilir. Bu işlem esnasında elektron yavaşlar ve tungsten atom çekirdeği etrafında salınmaya başlar, daha sonra çevreye X-ışını yayarak enerji kaybetmeye başlar. Kuantum teorisine göre bombardımandan sonra farklı dalga boylarında pek çok foton saçılır fakat bu fotonlardan ancak yüksek enerjili olanlar X-ışını olarak kullanılabilir. X-ışını radyasyon spektrum yayımladıktan sonra orijinal elektron yavaşlatılabilir ve durdurulabilir. Gelen elektron hızlandırılır ve tungstene yüksek hızla ve yüksek enerjiyle çarptırılır. Elektron tungstene çarptıktan sonra yavaşlayabilir ya da tamamen durabilir. Bu yavaşlamanın miktarı X-ışınının dalga boyunu verir.

X-ışını üretmek için diğer bir yolda K-shell emisyonudur. Hedef malzemenin elektronları değişik enerji seviyelerine sahip farklı kapalı kabuklardadır ve bu kabuklar içerisinde en düşük enerjili olan K-shelldir. Tungsten hedef atom olarak gelen atoma onu kendi enerji seviyelerinin dışında tutabilmek için yeterli miktarda enerji verir. Bu esnada tungstenin daha dış kabukta bulunan elektronu K-shelle düşebilir. Düşen elektronun kaybettiği enerji yayımlanan X-ışını miktarını gösterir. Daha sonra yüksek enerjili elektron daha dışarı kabuktaki boşalan yere düşer. K-shell emisyonu Bremsstrahlung metoduna göre daha yüksek yoğunluklu X-ışını yayımlar ve bu X-ışını fotonları tek bir dalga boyuna sahiptir.

Pik kilo voltajı (kVp), tüpün akımı (mA) ve poz süresi (s) X-ışını üretiminde önemli faktörlerdir. Pik voltajı katot (hızlanmış elektronların kaynağı) ve anot (hedef atom) arasında potansiyel fark oluşturur. Tüpün akımında katodun terminalleri arasındaki potansiyel farkı belirler. Elde edilen toplam enerji miktarı aşağıdaki formüle göre hesaplanır.

Enerji = kVp* mA* s = kVp* mAs

Tüpe verilecek olan anlık güç kVp ve mA’in çarpılmasıyla bulunur.

Guc = kVp* mA

Anodun karakteristik özellikleri X ışını tüpünün kVp sonucunu etkiler. Yüzey durumu, kompozisyon ve geometri önemli faktörlerdir. Anot yüzeyinin eskimiş olması hastaların yüksek olasılıkla daha fazla tungstene maruz kalmasına yol açar. Ayrıca yanlış kimyasal kompozisyonlar ve yanlış anot açısı X-ışını filminin final kontrastını direk olarak etkiler.