ملتقى الفيزيائيين العرب

قصة الاشعه السينية

لعدة أيام متتالية من بداية شهر يناير لعام 1896م كانت "المانشتات" العريضة على الصفحات الأولى في صحف العالم الغربي تتحدث عن ما وصفته "باكتشاف علمي مثير" وأشارت تلك الصحف إلى أن صاحب ذلك الاكتشاف هو الفيزيائي الألماني ويلهلم رونتجن وأفاد بأن هذا الاكتشاف هو عبارة عن نوع جديد من "الضوء" قادر على اختراق الخشب واللحم والأنسجة اللينة ومعظم الأجسام المعتمة الأخرى .وذكرت الصحف أن البروفيسور رونتجن قد استطاع – باستخدام هذه الأشعة – تصوير عظام اليد البشرية كما قام بتصوير قطع من المعادن محفوظة داخل صندوق خشبي مغلق وراحت إحدى الصحف تعلّق :] إن هذه الصحيفة تؤكد لقرائها أن هذا الأمر ليس دعابة أو خدعة ولكنه في الواقع اكتشاف جاد لبروفيسور ألماني جاد [
لقد كان اكتشاف الأشعة السينية إحدى الصدف في التاريخ العلمي التي يسخرها الخالق عز وجل لعباده - بين الفينة والأخرى - ليكتشفوا أبعادا جديدة في دائرة معرفتهم بسنن الله في كونه الرحيب وتتسع تجربتهم البشرية علمياً وإدراكا فلقد كان رونتجن مهتماً بدراسة ما يطلق عليه اسم (أشعة المهبط) وهي عبارة عن الكترونات تنطلق من قطب كهربائي سالب الى قطب موجب تحت تأثير جهد كهربائي مرتفع ويتم ذلك داخل انبوب زجاجي مفرغ من الهواء وفي اليوم الخامس من نوفمبر لعام 1895 م وأثناء قيام رونتجن بتجاربه تلك عمد إلى جعل الغرفة مظلمة وغطّى الأنبوب بورق سميك اسود وسرعان ما خيّل إليه إن هناك ضوءاً صادراً من خارج الأنبوب ولما رفع رأسه ليتحقق من ذلك وجد صفيحة من الورق -المدهون بمادة كيماوية - في حالة توهج ، وكانت هذه الصفيحة قد وضعت صدفة على مسافة بعيدة من الأنبوب وفي الحال قام رونتجن بإيقاف الجهاز فاختفى توهج الصفيحة ، ولما أعاد تشغيله عادت الصفيحة من جديد إلى توهجها . ولم يكن هذا التوهج ليثير استغراب رونتجن لو إن الصفيحة كانت موضوعة في طريق (أشعة المهبط ) ولكن انبوب التفريغ كان محاطاً تماماً بالورق الأسود السميك ولذا فإن الامر كان خارجاً عن الأمور المألوفة والحالات المعهودة . وتوجه اهتمام رونتجن في الحال إلى هذه الظاهرة (الغريبة) ، فأخذ الصفيحة إلى غرفة مجاورة وأغلق الباب وأسدل الستائر ليجد ان الصفيحة تبقى متوهجة طالما كان أنبوب أشعة المهبط عاملاً .
لقد كان رونتجن -عند اكتشافه لهذه الظاهرة - في الخمسين من عمره وكان له في ذلك الوقت إسهاماته وبحوثه العلمية المنشورة كما كان له في الساحة العلمية حضور ملموس ولذا فإنه سرعان ما أدرك أهمية هذه الظاهرة التي وقع عليها صدفة ، وبدأ عملاً حثيثاً لدراسة هذه الظاهرة ومعرفة طبيعتها وخصائصها . واستغرقت هذه الدراسة فترة سبعة أسابيع قبل ان يتقدم رونتجن في الثامن والعشرين من ديسمبر عان 1895 م ببحثه المعنون (حول نوع جديد من الأشعة ) . لقد كانت فترة السبعة أسابيع السابقة لنشره للبحث فترة حافلة بالجهد المضني والمثابرة المتواصلة ووصفت إحدى صديقات زوجة رونتجن تلك الفترة الحاسمة بقولها [ لقد قالت السيدة رونتجن بأنها مرت بأيام عصيبة فقد كان زوجها يأتي إلى العشاء متأخراً وعادة ما يكون في مزاج عصبي وكان يأكل قليلاً ولا يتحدث ابداً وسرعان ما يغادر المنزل -مرة أخرى- إلى معمله [.
لقد بين رونتجن إن لهذه الأشعة الجديدة قدرة على اختراق الكتب والحواجز السميكة من الخشب وكتب يقول [ ومن اجل الإيجاز فإنني سوف استخدم تعبير الأشعة ، ولكي ابرز هذه الأشعة عن غيرها فسوف أطلق عليها اسم أشعة اكس ] . ومن المعروف إن الحرف( X ) في اللغة اللاتينية هو الرمز الرياضي المستخدم للكمية المجهولة في علم الجبر ، وبالرغم من إن هذه الأشعة لم تعد الآن غامضة ، واتضحت طبيعتها وخصائصها إلا أنها احتفظت بالاسم الذي منحها إياه مكتشفها البروفيسور رونتجن .
وأوضح رونتجن بتجاربه أن هذه الأشعة الجديدة تختلف عن أشعة المهبط اختلافا جذرياً ، فالأشعة السينية تصدر من الأنبوب نتيجة لاصطدام أشعة المهبط (الالكترونات) بالمادة الصلبة الموجودة عن القطب الموجب للأنبوب كما هو موضح في الشكل.

توليد الأشعة السينية :
إننا نعرف الآن أن سبب انبعاث الأشعة السينية يعود إلى أن الطاقة التي تفقدها الالكترونات عند اصطدامها بذرات المادة الموجودة عند القطب الموجب تهيج ذرات هذه المادة فتنبعث منها أشعة ذات طاقة عالية قادرة على اختراق المواد مثل الورق والخشب وغيرهما .
ولاحظ رونتجن أن هذه الأشعة تخترق العضلات البشرية ولكن العظام توقفها كما لاحظ أن هذه الأشعة تؤثر في الألواح الفتوغرافية ولذا فإنه في اليوم الثالث والعشرين من يناير لعام 1896م ألقى رونتجن محاضرة عن اكتشافه المثير وقام باخذ صورة بالأشعة السينية لعظام يد عالم الأحياء الألماني رودلف فون كوليكر الذي تبرع بيده لهذه المهمة وأبرزت الصورة عظام اليد بشكل واضح وبعد أربعة أيام من وصول أخبار هذا الاكتشاف إلى أمريكا تم –باستخدام هذه الأشعة- تحديد مكان رصاصة في فخذ أحد المرضى . وهكذا دخلت الأشعة مجال الطب كوسيلة فعالة لاكتشاف الأجزاء الداخلية من الجسم ، وأحدثت ثورة في مجال تشخيص الإمراض ومشاهدة حالة الأسنان والعظام ومعالجة الكسور ، وذلك لأن الأشعة السينية تخترق بسهولة الأنسجة اللينة ، أما الأجسام الصلبة مثل العظام فإنها تمتص هذه الأشعة وتوقف قدراً كبيراً منها .ولذا فإن اللوح الفوتوغرافي –الموضوع خلف الجسم- يبرز العظام بلون أبيض سحابي وتبدو مناطق الأنسجة التي تنفذ عبرها الأشعة بشدة عالية سوداء . وأما الأجسام المعدنية الصلبة مثل الرصاص فإنها –إن وجدت في الجسم- تظهر ناصعة البياض لكونها قد امتصت الأشعة السينية تماماً وتمكنت من إيقافها قبل أن تصل إلى اللوح الفوتوغرافي .
لق استقطبت تجارب رونتجن اهتمام العلماء والفيزيائيين وتمخضت عن نشاط بحثي وتطبيقي كبير ، وفتحت آفاقاً جديدة في دنيا التطبيقات الحياتية للفيزياء ولذا فإنه عندما بدأت مؤسسة نوبل بمنح جائزتها في علم الفيزياء في عام 1901م كان رونتجن هو أول فيزيائي يتسلّم هذه الجائزة .
إننا نعرف ألان أن للأشعة السينية خصائص الضوء نفسها فهي عبارة عن موجات كهرومغناطيسية تخضع لخصائص الحيود والتداخل وتنتقل بسرعة الضوء والفارق الوحيد أن أطوال موجاتها أقصر من أطوال موجات الأشعة فوق البنفسجية ، وهكذا احتلّت الأشعة السينية مكانها المرموق في شجرة "العائلة الكهرومغناطيسية" .
ومن المهم أن نذكر هنا أنه إضافة إلى مزايا الأشعة السينية في الكشف عن الأسنان والعظام وكسورها وتحديد مواقع الأجسام الصلبة مثل الشظايا أو الرصاص في الجسم ، فإنها تستخدم أيضاً في علاج الأورام الخبيثة والقضاء عليها ، كما أن لها تطبيقات صناعية واسعة مثل قياس سمك المواد والكشف عن عيوبها ومراقبة الجودة والنوعية في صناعة السبائك المعدنية والقطع المستخدمة في السيارات والطائرات وغيرها . وتستخدم الأشعة السينية أيضاً في مراقبة حقائب المسافرين في المطارات بحثاً عن أسلحة أو قنابل ، ولها تطبيقات عدّة في مجالات الأبحاث المختلفة كمعرفة التركيب الذري للعناصر . وقد كان للأشعة السينية الدور الرائد في إرساء دعائم علم فيزياء الجوامد إذ انه باستخدام الأشعة السينية أتضح وجود تناظر معين في بعض أنواع الجوامد (البلورات) وكانت تلك بداية انطلاقة جبارة في دراسة خصائص الجوامد والركيب البلوري .
وفي الواقع أن الأشعة السينية تسهم اسهاماً فعالاً في كثير من المجالات التطبيقية والبحثية وحتى مجال الرسم الفني اقتحمته هذه الأشعة فاستخدمت للتعرف على أساليب الرسامين والتمييز بين اللوحات الحقيقية واللوحات المزيفة ، وكم من قضية استطاع القضاء أن يجد لها حلاً باستخدام الأشعة السينية ، وذلك لأن الألوان المستعملة في اللوحات القديمة تحتوي على كثير من المركبات المعدنية التي تمتص الأشعة السينية ، وأما الألوان المستعملة في اللوحات الحديثة فهي مركبات عضوية تمتص الأشعة السينية بكميات أقل . ويوجد حاليا في أكثر المتاحف العالمية أجهزة أشعة سينية مصممة لتصوير اللوحات والتحف الفنية لغرض دراستها والتحقق منها .

المقدمة:
مع تقدم علوم طب الأسنان بدأت الأشعة تشغل مكانها المناسب إما بكونها اختصاصاً قائماً بحد ذاته، أو بكونها علماً متمماً لاختصاص آخر بحيث أن الأشعة تقدم وسيلة تشخيصية لا يمكن إهمالها.
منذ اكتشاف روتنجن للأشعة السينية عام 1895 ومحاولات الأطباء والأبحاث تتزايد يوماً بعد يوم للاستفادة القصوى من هذا الاكتشاف العظيم. ولكي يكون طبيب الأسنان قادر على فهم المظاهر الشعاعية الطبيعية والمرضية يجب أن يكون ملماً بشكل جيد بمعظم علوم طب الأسنان الأخرى وبالذات التشريح الوصفي والتشريح المرضي وبعض مبادئ علم الفيزياء

كشفت الأشعة السينية من قبل العالم Williamconrad Roentgen في عام 1895 حيث لاحظ أنها قادرة أن تعطي ظلاً للأجسام الموجودة في مسيرها ولجهله بطبيعتها دعاها بالأشعة المجهولة.
تعريف الأشعة السينية
الأشعة السينية شكل من أشكال الطاقة تنسب إلى مجموعة الإشعاعات الكهرطيسية حيث تتكون الموجات الكهرطيسية من وحدات من الطاقة تدعى photon، ليس لها كتلة ولا وزن وبذلك فهي تختلف عن الأشعة الجسمية Corpuscular.R والتي تتركب من أجزاء من المادة أو الذرة والتي تملك وزناً وكتلة مثل جزئيات electron-proton-Alpha (3).
كلما زاد عدد الإلكترونات كلما قل ثبات الذرة ومال العنصر نحو التفكك والتحول وهذا ما ينطبق على العناصر المشعة مثل: Plutinum-Uranium, Radium .
عندما ينتقل الإلكترون إلى مدار أقرب للنواة يحرر طاقة، ويلزمه طاقة للتحرك نحو المحيط بعيداً عن النواة.
- البروتون شحنته إيجابية تعادل شحنة الإلكترونات إلا أن كتلته أكبر بكثير.
الكهرباء:مجموعة إلكترونات تسير ضمن سلك معين.
لماذا سميت الأشعة السينية بأشعة X:
لأن الإلكترونات التي تترك مدارها تترك المدار الداخلي X ليشغل من قبل إلكترون آخر من مدار خارجي، عملية الانتقال هذه تولد فوتونات الأشعة السينية.
عن الاشعة السينية :
الأشعة السينية هي نوع منالإشعاع الكهرومغنطيسيالذي يتضمن الضوء المرئي، و موجات الراديو وأشعة جاما. و تشترك الأشعة السينية والضوء المرئي في كثير من الخصائص. فمثلاً تنتقل الأشعة السينية بسرعة الضوء 299,792كم/ث ، كما أن كلاً من الأشعة السينية و الضوء المرئي، يتحركان في خطوطمستقيمة على هيئة طاقة كهربائية وطاقة مغنطيسية مرتبطتين بعضهما ببعض تسببان معًاالموجات الكهرومغنطيسية. ومن جهة أخرى فإن الأشعة السينية تعتم أفلامالتصوير الضوئي مثلما يفعل الضوء.
ومع ذلك فإن الأشعة السينية والضوء يختلفان فيالطول الموجيوهو المسافةبين ذُروتين لموجة كهرومغنطيسية. فالطول الموجي للأشعة السينية أقصر كثيرًا منالطول الموجي للضوء. ولهذا السبب يمكن للأشعة السينية أن تخترق مواد كثيرة لا ينفذمنها الضوء. وقد أدت قوة الاختراق بالإضافة إلى خصائص أخرى، أن تكون الأشعة السينيةذات فائدة قصوى في الطب والصناعة والبحث العلمي.
مسببات واستخدامات الاشعة السينية:
تسبب الأشعة السينية تغييرات حيوية وكيميائية وفيزيائية في المواد؛ فإذا امتصنبات أو حيوان هذه الأشعة، فإنها من الجائز أن تتلف الأنسجة الحية وأحيانًا تدمرها. ولهذا السبب يمكن أن تكون خطيرة. فقد تسبب جرعة زائدة من الأشعة السينية إصابةالإنسان بالسرطان، أو بحروق في الجلد، أو بانخفاض في إمداد الدم أوحالات خطيرةأخرى. وتسبب الأشعة السينية أيضًاطفراتفي الكائنات الحية. وهذا يحدث منجراء تغير في جزيئات الحمض الأميني د.ن.أ الذي يكون الصبغيات في شكل جزيئات. وتحملجزيئات الحمض الأميني د.ن.أ، المعلومات الوراثية للكائن الحي. وفي العادة تقومالطفرات بتغيير الطبائع الوراثية في الكائن الحي، وكذلك تغيير الخصائص مثل الحجم. انظر: الوراثة؛الطفرة البيولوجية.ويجب على أطباءالأسنان واختصاصيي الأشعة الاهتمام الخاص بعدم تعريض المرضى أو تعريض أنفسهم لجرعاتزائدة من الأشعة..
وتستخدم الأشعة السينيةفي عدة مجالات طبية . وهي كأشعة الضوء قادرة على تكوين صورة على فيلم فوتوغرافي . فإذا ما وقف شخص على مستوى خفيض الطاقة لأشعة إكس والفيلم تظهر على الفيلم صورةلهيكله العظمي ، ويمكن بدلك اكتشاف أي كسر أو تشويه في عظامه . وتستخدم الأشعةالسينية العالية المستوى الطاقة في معالجة السرطان إذ أن لهذه الأشعة قدرة إشعاعيةتأيينية تقتل خلاياه . كما تستخدم الأشعة السينية أيضاً في مجالات البحث العلميكدراسات تركيب البلورات لاكتشاف وضع الذرات والجزيئات وانتظامها في النسق البلوري ،وكذلك لدراسة طريقة ترابط الذرات الضخمة كالحامض النووي (د ن ا) والصبغ الخلوي جوغيرها .

خواص الأشعة السينية:

الخواص الفيزيائية:
1- تنتشر بخط مستقيم وبسرعة 300 ألف كم/ ثا.
2- تتناسب شدة الأشعة عكساً مع مربع المسافة.
3- لا تحمل شحنة كهربائية وليس لها كتلة ولا تتأثر بالمجال الكهربائي أو المغناطيسي.
4- الأشعة السينية المنتجة بفرق كمون منخفض تكون طويلة الموجة وبالتالي قليلة النفوذ وتسمى بالأشعة الرخوة. أما الأشعة القاسية فهي قصيرة الموجة وشديدة النفوذ وتنتج بفرق كمون عالي.
الخواص الكيميائية :
1- يمكن أن توهج بعض الأجسام.
2- تؤثر في المركبات الكيميائية وتساعد في إرجاعها وخاصة زمرة هالوجين الفضة.
3- يمكن أن تشرد الغازات وتجعلها ناقلة للتيار الكهربائي.

الخاتمة:

يشمل تأثير الأشعة على كل من جزيئات الجسم التركيبية، الخلايا بمختلف أنواعها، الأعضاء، وتكمن الخطورة الأكبر بأن تأثيرها لن يظهر قبل مضي وقتطويل بعد التعرض والذي يدعى بالفترة الخفية.
و يمكن للأشعة أن تُحدث طفرات في الشيفرة الوراثية في معظم الخلايا وبالذات المولدة للدم. إن التأثير الضار على المورثات ينتقل إلى أجيال بعيدة.
والخلاصة تشمل الآثار الضارة لأشعة ((x

- تأثيرات جسدية في الشخص نفسه ( تقرحات الجلد، إصابة العين بالساد (

- تأثيرات جنينية ووراثية، وفيما يخص الممارسة السنية فإنه نادراً ما تسببها.

المصادر

http://www.hazemsakeek.com
http://www.mawsoah.ne
/www.qatifkids.com