X ışınları Wilhelm Conrad Röntgen tarafından Würzburg Üniversitesi'nde yaptığı çalışmalar sonucu nispeten tesadüf eseri bulmuştur. Daha önce bilinen bir ışın olmadığı için denklemlerde bilinmeyen yerine kullanılan x'i tercih etmiş ve adını X ışınları koymuştur. Tabi yine de bu ışınlar zamanla röntgen ışınları şeklinde anılmaya başlamıştır.

İleri görüşlü adamcağız, adının Türkiye'de kötü amaçlarla kullanılabileceğini fark etse de bunun önüne geçememiştir :)

_Kaynak

Yüksek enerjili birincil elektronlar atomun iç kabuğundan dışarı elektron atabilirler. Dış kabuktan gelecek bir elektronla iç kısımda oluşan boşluk doldurularak enerji dengesi sağlanır. İki elektron düzeyi arasındaki enerji farkı serbestleşir. Bu enerji farkı x-ışını fotonu olarak gönderilir ya da bu enerjiyi alan elektronlar dış kabuktan dışarı atılır. Bu elektronlara Auger elektronlar denir.

Yüksek primer enerjilerde x-ışınları oluşumunu sağlanırken düşük primer enerjilerde auger elektronları oluşur.

Nasıl oluşur?

Aslında bu kısımda epey terimsel ifadeler var fakat mümkün olduğunca yalın şekilde anlatmaya çalışacağım.

Öncelikle x-ışınları elektromanyetik bir titreşimdir. Yeterli kinetik enerjiye sahip yüklü bir parçanın hızı aniden azaltılmasıyla oluşur. Elektronlar bu iş için oldukça idealdir. Bir tüp içerisinde gerçekleştirilir. Şimdi tüp içerisinde yaşanan potansiyel senaryoları konuşalım. Çünkü tek tip bir oluşum söz konusu değildir.

• İlk senaryomuzda dışarıdan gönderdiğimiz elektron hedefteki atom ile elastik çarpışma yapar. Elastik çarpışmada gönderdiğimiz elektron neredeyse hiç enerji kaybetmediğinden hedefteki atoma da enerji aktaramamış olur. Bu durumda ışınım yapması beklenemez.

Elastik çarpışmanın enerji kaybına çok çok az yol açmasını belki de en güzel anlatan örnek aşağıdadır :)

_Kaynak
Gelelim elastik olmayan çarpışmalara. Çünkü asıl işimiz burada başlıyor. :)

• Yine aynı şekilde dışarıdan elektron yolladığımızda atomun çevresinde dış orbitallerde yer alan elektronlardan biri ile çarpışabilir. Çarpışma sonucunda enerjisinin bir kısmını dış orbitaldeki elektrona aktarır. Fakat bu enerji elektronu atomdan koparmak için yeterli değildir. Koparamadığımız elektron artık olması gerekenden daha fazla enerjiye sahiptir. Tekrar kararlı hale dönerken elde ettiği fazladan enerjinin % 99'u ısıya dönüşürken % 1'lik kısmı ise x-ışınlarına dönüşür.

Atomların kararlı olduklar belirli enerji seviyeleri vardır. Elektronların çekirdeğe uzaklığına ve atomların cinsine göre değişkenlik gösterir. Yukarıda yaptığımız gibi bu enerji seviyeleriyle oynarsak atomlar tekrar kararlı oldukları enerji seviyesine dönmek isteyeceklerdir.

• Gönderdiğimiz elektronlar eğer hedefteki atomların çekirdeğiyle elastik olmayan bir çarpışma gerçekleştirirse çekirdeğin etkisine girer ve sahip olduğu enerjinin bir kısmını kaybeder. Bu enerji doğrudan x-ışınları olarak açığa çıkar.

_{Buna da elastik olmayan çarpışma diyebiliriz:)}

• Bir diğer durum ise yolladığımız elektron iç orbitallerdeki elektronlardan biriyle çarpışarak onu atomdan koparması durumudur. Atom bu durumda tekrar kararlı hale gelebilmek için dış yörüngedeki elektronlardan birini iç yörüngeye çekecektir. Bu duruma toplam bağlanma enerjisi azalacak ve bu miktara karşılık gelen x-ışını üretilecektir.

Bağlanma enerjisi: Bir elektronu bağlı olduğu atomdan koparmak için gereken enerjidir.

Genel özellikler

• Dalga boyları yaklaşık 0,04-1000 angstrom arasında değişir. (İnsanlar 3800-7800 arasını görebilir.)
• X-ışınlarının şiddeti kaynaktan uzaklaşıldıkça mesafenin karesi ile doğru orantılı olarak azalır.
• Hızları yaklaşık saniyede 300.000 km/sn'dir.
• Elektriksel yük taşımadıklarından manyetik alan içerisinde sapmaya uğramazlar.
• Çeşitli maddelerle kimyasal etkileşimlere girebilirler.
• Kromozom yapısını bozabilirler. (Erken emeklilik sebebi)
• Maddeden geçişleri sırasında enerjileri ile ters, maddenin yoğunluğu ile doğru orantılı olarak absorbe olurlar.

Genel olarak x-ışınları bu şekilde arkadaşlar. Sorularınız olursa elimden geldiğince cevaplamaya çalışırım. :)

#turkcebilim etiketi giderek daha çok ilgi görüyor. Keyifli bir paydada birleştiğimiz için epey memnunum. Siz de katılmak isterseniz ve amaçladığımız sistemi görmek isterseniz etiketi oluşturan @gokhan83kurt'un şu yazısını okuyabilirsiniz. Umarım yazarken aldığım keyfi siz de okurken almışsınızdır :)