پرتو ایکس سخت (Hard X-rays)، در فیزیک (Physics)

انواع امواج (Wave)، در فیزیک (Physics) را در آموزش زیر شرح دادیم :

پرتو ایکس سخت (Hard X-rays) :

پرتو ایکس سخت (Hard X-rays) به بخشی از طیف پرتو ایکس با انرژی بالاتر و طول موج کوتاه تر (کمتر از حدود 0.1 نانومتر، یعنی انرژی بالاتر از 5-10 keV) گفته می شود. این پرتوها قدرت نفوذ بسیار بیشتری نسبت به پرتو ایکس نرم دارند و می توانند از مواد ضخیم تر عبور کنند. برهم کنش اصلی پرتو ایکس سخت با ماده، پراکندگی کامپتون و تولید زوج (در انرژی های بسیار بالا) است. به دلیل نفوذ بالا، پرتو ایکس سخت کاربردهای فراوانی در پزشکی، صنعت و تحقیقات دارد.

منابع پرتو ایکس سخت: پرتو ایکس سخت معمولا توسط لامپ های اشعه ایکس با ولتاژ بالا (ده ها تا صدها کیلوولت)، شتاب دهنده های ذرات (مانند بتاترون و سینکروترون)، و منابع رادیواکتیو (مانند ایریدیوم-192 و کبالت-60 در رادیوگرافی صنعتی) تولید می شود. در شتاب دهنده ها، الکترون ها با انرژی بسیار بالا (گیگاالکترون ولت) به حرکت درمی آیند و تابش سینکروترون با طیف وسیعی از جمله پرتو ایکس سخت تولید می کنند.

کاربردها: 1. پزشکی: - رادیوگرافی معمولی: برای تصویربرداری از استخوان ها و اندام ها. - سی تی اسکن (CT Scan): با استفاده از پرتو ایکس سخت و چرخش منبع به دور بیمار، تصاویر مقطعی با وضوح بالا از بدن تهیه می شود. - آنژیوگرافی: تصویربرداری از عروق خونی با تزریق ماده حاجب. - پرتودرمانی (Radiotherapy): از پرتو ایکس سخت با انرژی بالا (مگاولتاژ) برای نابودی سلول های سرطانی استفاده می شود (رادیوتراپی خارجی). دستگاه های لینک (LINAC) رایج ترین منابع در پرتودرمانی هستند. 2. صنعت: - رادیوگرافی صنعتی: بازرسی جوش ها، قطعات ریخته گری شده، و سازه های فلزی برای یافتن ترک ها و عیوب داخلی. - اسکن کانتینرها و چمدان ها: در فرودگاه ها و گمرکات برای تشخیص مواد ممنوعه و خطرناک. 3. تحقیقات: - کریستالوگرافی ماکرومولکولی: تعیین ساختار سه بعدی پروتئین ها و ویروس ها با استفاده از پراش پرتو ایکس سخت (در منابع سینکروترون). - تصویربرداری فاز کنتراست: روشی پیشرفته برای تصویربرداری با کنتراست بالا از بافت های نرم. - مطالعه مواد تحت فشار بالا: با استفاده از سلول های سندان الماس (DAC) و پراش پرتو ایکس سخت.

چالش ها: کار با پرتو ایکس سخت نیاز به محافظ‌های قوی (معمولا سرب یا بتن) دارد. تصویربرداری با پرتو ایکس سخت به دلیل ماهیت نافذ آن، نیاز به آشکارسازهای حساس و با رزولوشن بالا دارد. همچنین در پزشکی، بهینه سازی دوز دریافتی بیمار در عین حفظ کیفیت تصویر، یک چالش مهم است.