विषय
- लहरों के रूप में एक्स-रे
- कण के रूप में एक्स-रे
- एक्स-रे ऊर्जा का उपयोग करना
- व्यावहारिक अनुप्रयोगों में एक्स-रे
- चिकित्सा में एक्स-रे
- एक्स-रे इतिहास: गर्भाधान
- एक्स-रे इतिहास: प्रसार
- एक्स-रे नकारात्मक स्वास्थ्य प्रभाव
- एक्स-रे सुरक्षा
- डीएनए पर एक्स-रे
विद्युत चुम्बकीय तरंग के एकल फोटॉन की ऊर्जा का सामान्य सूत्र जैसे कि एक्स-रे द्वारा दिया जाता है प्लैंक समीकरण: ई = hνजिसमें ऊर्जा हो इ जूल में स्थिर प्लांक के उत्पाद के बराबर है ज (6.626 × 10 −34 जेएस) और आवृत्ति ν (उच्चारण "nu") s_ की इकाइयों में-1_। एक विद्युत चुम्बकीय तरंग की दी गई आवृत्ति के लिए, आप इस समीकरण का उपयोग करके एकल फोटॉन के लिए संबंधित एक्स-रे ऊर्जा की गणना कर सकते हैं। यह दृश्य प्रकाश, गामा किरणों, और एक्स-किरणों सहित विद्युत चुम्बकीय विकिरण के सभी रूपों पर लागू होता है।
प्लैंक समीकरण प्रकाश के तरंग दैर्ध्य गुणों पर निर्भर करता है। यदि आप ऊपर दिए गए आरेख में दिखाए गए तरंग के रूप में प्रकाश की कल्पना करते हैं, तो आप कल्पना कर सकते हैं कि यह एक आयाम, आवृत्ति और तरंग दैर्ध्य है, जैसे कि समुद्र की लहर या ध्वनि तरंग हो सकती है। आयाम एक शिखा की ऊंचाई को मापता है जैसा कि दिखाया गया है और आम तौर पर तरंग की चमक या तीव्रता से मेल खाती है, और तरंग दैर्ध्य क्षैतिज दूरी को मापता है जो लहर का पूरा चक्र कवर करता है। आवृत्ति पूर्ण तरंग दैर्ध्य की संख्या है जो हर सेकंड एक बिंदु से गुजरती है।
लहरों के रूप में एक्स-रे
••• सैयद हुसैन अतहरइलेक्ट्रोमैग्नेटिक स्पेक्ट्रम के हिस्से के रूप में, आप एक्स-रे की आवृत्ति या तरंगदैर्ध्य निर्धारित कर सकते हैं जब आप एक या दूसरे को जानते हैं। प्लैंक समीकरण के समान, यह आवृत्ति ν एक विद्युत चुम्बकीय तरंग प्रकाश की गति से संबंधित है सी, 3 x 10-8 m / s, समीकरण के साथ c = λν जिसमें λ तरंग की तरंग दैर्ध्य है। प्रकाश की गति सभी स्थितियों और उदाहरणों में स्थिर रहती है, इसलिए यह समीकरण दर्शाता है कि एक विद्युत चुम्बकीय तरंग की आवृत्ति और तरंगदैर्ध्य एक दूसरे के विपरीत कैसे आनुपातिक हैं।
उपरोक्त आरेख में, विभिन्न प्रकार की तरंगों के विभिन्न तरंग दैर्ध्य दिखाए जाते हैं। एक्स-किरणें स्पेक्ट्रम में पराबैंगनी (यूवी) और गामा किरणों के बीच झूठ बोलती हैं, इसलिए उनके बीच तरंगदैर्घ्य और आवृत्ति के एक्स-रे गुण होते हैं।
कम तरंग दैर्ध्य अधिक ऊर्जा और आवृत्ति को इंगित करते हैं जो मानव स्वास्थ्य के लिए जोखिम पैदा कर सकते हैं। सनस्क्रीन जो यूवी किरणों और सुरक्षात्मक कोट के खिलाफ ब्लॉक करते हैं और सीसा की ढालें जो एक्स-रे को त्वचा में प्रवेश करने से रोकती हैं, इस शक्ति को प्रदर्शित करती हैं। बाह्य अंतरिक्ष से गामा किरणों को पृथ्वी के वायुमंडल द्वारा सौभाग्य से अवशोषित किया जाता है, जिससे लोगों को नुकसान पहुंचाने से रोका जा सके।
अंत में, आवृत्ति अवधि से संबंधित हो सकती है टी समीकरण के साथ सेकंड में टी = 1 / एफ। ये एक्स-रे गुण विद्युत चुम्बकीय विकिरण के अन्य रूपों पर भी लागू हो सकते हैं। एक्स-रे विकिरण विशेष रूप से इन तरंगदैर्ध्य गुणों को दर्शाता है, लेकिन कण-जैसे भी हैं।
कण के रूप में एक्स-रे
वेवलिक व्यवहारों के अलावा, एक्स-रे कणों की एक धारा की तरह व्यवहार करते हैं, हालांकि एक्स-रे की एक एकल लहर में वस्तुओं के साथ एक और टकराव के बाद एक कण शामिल होता है और टकराव, अवशोषित, प्रतिबिंबित, या गुजरता है।
क्योंकि प्लैंक समीकरण एकल फोटॉन के रूप में ऊर्जा का उपयोग करता है, वैज्ञानिकों का कहना है कि प्रकाश के विद्युत चुम्बकीय तरंगों को ऊर्जा के इन "पैकेट" में "मात्रा" दिया जाता है। वे फोटॉन की विशिष्ट मात्रा से बने होते हैं जो क्वांटा नामक ऊर्जा की असतत मात्रा को ले जाते हैं। जैसे ही परमाणु फोटॉनों को अवशोषित या उत्सर्जित करते हैं, वे क्रमशः ऊर्जा में वृद्धि करते हैं या इसे खो देते हैं। यह ऊर्जा विद्युत चुम्बकीय विकिरण का रूप ले सकती है।
1923 में अमेरिकी भौतिक विज्ञानी विलियम डुआने ने बताया कि इन कणों जैसे व्यवहार के माध्यम से एक्स-रे क्रिस्टल में कैसे भिन्न होंगे। Duane ने विवर्तन करने वाले क्रिस्टल की ज्यामितीय संरचना से मात्रात्मक गति हस्तांतरण का उपयोग यह समझाने के लिए किया कि सामग्री से गुजरते समय अलग-अलग एक्स-रे तरंगें कैसे व्यवहार करेंगी।
एक्स-रे, विद्युत चुम्बकीय विकिरण के अन्य रूपों की तरह, इस तरंग-कण द्वंद्व को प्रदर्शित करते हैं जो वैज्ञानिकों को उनके व्यवहार का वर्णन करने देता है जैसे कि वे एक साथ कण और तरंग दोनों थे। वे एक तरंग दैर्ध्य और आवृत्ति के साथ तरंगों की तरह प्रवाह करते हैं, जबकि कणों की मात्रा उत्सर्जित करते हैं जैसे कि वे कणों के बीम थे।
एक्स-रे ऊर्जा का उपयोग करना
जर्मन भौतिक विज्ञानी मैक्सवेल प्लैंक के नाम पर रखा गया, प्लैंक समीकरण यह तय करता है कि प्रकाश इस वेवलिक तरीके से व्यवहार करता है, प्रकाश भी कण जैसी गुणों को दर्शाता है। प्रकाश की इस तरंग-कण द्वैतता का अर्थ है, हालांकि प्रकाश की ऊर्जा इसकी आवृत्ति पर निर्भर करती है, यह अभी भी फोटॉन द्वारा निर्धारित ऊर्जा की असतत मात्रा में आती है।
जब एक्स-रे के फोटॉन विभिन्न सामग्रियों के संपर्क में आते हैं, तो उनमें से कुछ सामग्री द्वारा अवशोषित हो जाते हैं जबकि अन्य से गुजरते हैं। डॉक्टरों के माध्यम से गुजरने वाले एक्स-रे मानव शरीर की आंतरिक छवियां बनाते हैं।
व्यावहारिक अनुप्रयोगों में एक्स-रे
भौतिकी और रसायन विज्ञान के माध्यम से चिकित्सा, उद्योग और अनुसंधान के विभिन्न क्षेत्रों में अलग-अलग तरीकों से एक्स-रे का उपयोग किया जाता है। चिकित्सा इमेजिंग शोधकर्ता मानव शरीर के भीतर स्थितियों का इलाज करने के लिए निदान बनाने में एक्स-रे का उपयोग करते हैं। रेडियोथेरेपी में कैंसर के उपचार के अनुप्रयोग हैं।
औद्योगिक इंजीनियर धातुओं और अन्य सामग्रियों के निर्माण के लिए आवश्यक गुणों का उपयोग करते हैं, जैसे कि इमारतों में दरारें पहचानना या संरचना बनाना जो बड़ी मात्रा में दबाव का सामना कर सकते हैं।
सिंक्रोट्रॉन सुविधाओं पर एक्स-रे पर शोध से कंपनियां स्पेक्ट्रोस्कोपी और इमेजिंग में उपयोग किए जाने वाले वैज्ञानिक उपकरणों का निर्माण कर सकती हैं।ये सिंक्रोट्रॉन प्रकाश को मोड़ने के लिए बड़े मैग्नेट का उपयोग करते हैं और फोटॉनों को वेवलिक ट्रैक्ट्रीज लेने के लिए मजबूर करते हैं जब इन सुविधाओं में परिपत्र गति में एक्स-रे को तेज किया जाता है, तो बड़ी मात्रा में बिजली बनाने के लिए उनका विकिरण रैखिक रूप से ध्रुवीकृत हो जाता है। मशीन फिर एक्स-रे को अन्य त्वरक और अनुसंधान के लिए सुविधाओं की ओर पुनर्निर्देशित करती है।
चिकित्सा में एक्स-रे
चिकित्सा में एक्स-रे के अनुप्रयोगों ने उपचार के पूरी तरह से नए, अभिनव तरीके बनाए। एक्स-रे उनके गैर-आक्रामक स्वभाव के माध्यम से शरीर के भीतर लक्षणों की पहचान करने की प्रक्रिया का अभिन्न अंग बन गए, जो उन्हें शारीरिक रूप से शरीर में प्रवेश करने की आवश्यकता के बिना निदान करेंगे। एक्स-रे में चिकित्सकों का मार्गदर्शन करने का भी लाभ था क्योंकि वे रोगियों के भीतर चिकित्सा उपकरणों को सम्मिलित, हटाते या संशोधित करते हैं।
चिकित्सा में उपयोग किए जाने वाले तीन मुख्य प्रकार के एक्स-रे इमेजिंग हैं। पहला, रेडियोग्राफी, केवल कम मात्रा में विकिरण के साथ कंकाल प्रणाली को चित्रित करता है। दूसरा, फ्लोरोस्कोपी, पेशेवरों को वास्तविक समय में एक रोगी की आंतरिक स्थिति को देखने देता है। चिकित्सा शोधकर्ताओं ने इसका उपयोग रोगियों को बेरियम खिलाने के लिए उनके पाचन तंत्र के कामकाज का निरीक्षण करने और एसोफैगल रोगों और विकारों के निदान के लिए किया है।
अंत में, गणना की गई टोमोग्राफी रोगियों को आंतरिक अंगों और संरचनाओं की तीन आयामी छवि बनाने के लिए एक अंगूठी के आकार के स्कैनर के नीचे लेटती है। तीन आयामी छवियों को एक साथ रोगी शरीर के कई क्रॉस-अनुभागीय छवियों से एकत्र किया जाता है।
एक्स-रे इतिहास: गर्भाधान
जर्मन मैकेनिकल इंजीनियर विल्हेम कॉनराड रेंटजेन ने एक्स-रे की खोज की, जब वह कैथोड-रे ट्यूब, एक उपकरण के साथ काम कर रहा था, जो छवियों का उत्पादन करने के लिए इलेक्ट्रॉनों को निकालता था। ट्यूब ने एक ग्लास लिफाफे का उपयोग किया जो ट्यूब के अंदर एक वैक्यूम में इलेक्ट्रोड की रक्षा करता था। ट्यूब के माध्यम से विद्युत धाराओं में, रोएंटजेन ने देखा कि डिवाइस से विभिन्न विद्युत चुम्बकीय तरंगों को कैसे उत्सर्जित किया गया था।
जब Roentgen ने ट्यूब की रक्षा के लिए एक मोटे काले कागज का इस्तेमाल किया, तो उन्होंने पाया कि ट्यूब ने एक हरे रंग की फ्लोरोसेंट रोशनी, एक एक्स-रे उत्सर्जित की, जो कागज से गुजर सकती है और अन्य सामग्रियों को सक्रिय कर सकती है। उन्होंने पाया कि जब ऊर्जा की एक निश्चित मात्रा में आवेशित इलेक्ट्रॉन पदार्थ से टकराते हैं, तो एक्स-रे का उत्पादन होता था।
उनका नाम "एक्स-रे" रखा गया, रोएंटजेन ने उनके रहस्यमय, अज्ञात स्वभाव को पकड़ने की उम्मीद की। Roentgen ने पाया कि यह मानव ऊतक से गुजर सकता है, लेकिन हड्डी या धातु के माध्यम से नहीं। 1895 के अंत में, इंजीनियर ने एक्स-रे के साथ-साथ एक बॉक्स में वज़न की एक छवि, एक्स-रे इतिहास में एक उल्लेखनीय उपलब्धि का उपयोग करके अपनी पत्नी के हाथ की एक छवि बनाई।
एक्स-रे इतिहास: प्रसार
जल्द ही, वैज्ञानिकों और इंजीनियरों को एक्स-रे रहस्यमय प्रकृति से एलर्जी हो गई, उन्होंने एक्स-रे के उपयोग की संभावनाओं की खोज शुरू कर दी। द रेंटगेन (आर) विकिरण जोखिम को मापने की अब एक दोषपूर्ण इकाई बन जाएगी जिसे शुष्क हवा के लिए इलेक्ट्रोस्टैटिक चार्ज की एक भी सकारात्मक और नकारात्मक इकाई बनाने के लिए आवश्यक जोखिम की मात्रा के रूप में परिभाषित किया जाएगा।
मानव और अन्य प्राणियों के आंतरिक कंकाल और अंग संरचनाओं की छवियों का निर्माण करते हुए, सर्जन और चिकित्सा शोधकर्ताओं ने मानव शरीर को समझने या यह पता लगाने की नवीन तकनीकों का निर्माण किया कि घायल सैनिकों में गोलियां कहाँ स्थित थीं।
1896 तक, वैज्ञानिक पहले से ही यह पता लगाने के लिए तकनीकों को लागू कर रहे थे कि किस प्रकार के पदार्थ एक्स-रे से गुजर सकते हैं। दुर्भाग्य से, एक्स-रे का उत्पादन करने वाली नलियां औद्योगिक उद्देश्यों के लिए आवश्यक बड़ी मात्रा में वोल्टेज के तहत टूट जाती हैं, जब तक कि 1913 तक अमेरिकी भौतिकविद्-इंजीनियर विलियम डी। कूलिज की कूलिज ट्यूब ने नवगीत क्षेत्र में अधिक सटीक दृश्य के लिए टंगस्टन फिलामेंट का उपयोग नहीं किया था रेडियोलोजी। कूल ब्रिज का काम भौतिकी अनुसंधान में एक्स-रे ट्यूबों को मजबूती से जमीन पर लाएगा।
लाइटबल्ब्स, फ्लोरोसेंट लैंप और वैक्यूम ट्यूबों के उत्पादन के साथ औद्योगिक काम बंद हो गया। विनिर्माण संयंत्रों ने अपनी आंतरिक संरचनाओं और संरचना को सत्यापित करने के लिए स्टील ट्यूब के रेडियोग्राफ, एक्स-रे छवियों का उत्पादन किया। 1930 के दशक तक जनरल इलेक्ट्रिक कंपनी ने औद्योगिक रेडियोग्राफी के लिए एक मिलियन एक्स-रे जनरेटर का उत्पादन किया था। मैकेनिकल सोसाइटी ऑफ मैकेनिकल इंजीनियर्स ने एक साथ वेल्डेड दबाव वाहिकाओं को फ्यूज करने के लिए एक्स-रे का उपयोग शुरू किया।
एक्स-रे नकारात्मक स्वास्थ्य प्रभाव
यह देखते हुए कि एक्स-रे अपनी छोटी तरंग दैर्ध्य और उच्च आवृत्तियों के साथ कितनी ऊर्जा पैक करते हैं, क्योंकि समाज ने विभिन्न क्षेत्रों और विषयों में एक्स-रे को गले लगाया, एक्स-रे के संपर्क में आने से व्यक्तियों को आंखों में जलन, अंग विफलता और त्वचा जलने का अनुभव होता है, कभी-कभी जिसके परिणामस्वरूप अंगों और जीवन की हानि हुई। विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के ये तरंग दैर्ध्य रासायनिक बांडों को तोड़ सकते हैं जो डीएनए में उत्परिवर्तन या जीवित ऊतकों में आणविक संरचना या सेलुलर फ़ंक्शन में परिवर्तन का कारण बन सकते हैं।
एक्स-रे पर अधिक हाल के शोध से पता चला है कि ये उत्परिवर्तन और रासायनिक अपघटन कैंसर का कारण बन सकते हैं, और वैज्ञानिकों का अनुमान है कि संयुक्त राज्य अमेरिका में 0.4% कैंसर सीटी स्कैन के कारण होते हैं। जैसे ही एक्स-रे लोकप्रियता में बढ़ी, शोधकर्ताओं ने एक्स-रे की खुराक के स्तर की सिफारिश करना शुरू कर दिया, जो सुरक्षित माना जाता था।
जैसे ही समाज ने एक्स-रे की शक्ति को अपनाया, चिकित्सकों, वैज्ञानिकों और अन्य पेशेवरों ने एक्स-रे के नकारात्मक स्वास्थ्य प्रभावों के बारे में अपनी चिंताओं को व्यक्त करना शुरू कर दिया। जैसा कि शोधकर्ताओं ने देखा कि एक्स-रे शरीर के माध्यम से कैसे गुजरेंगे, इस बात पर ध्यान दिए बिना कि तरंगें विशेष रूप से शरीर के क्षेत्रों को कैसे लक्षित करती हैं, उनके पास एक्स-रे को खतरनाक मानने का बहुत कम कारण था।
एक्स-रे सुरक्षा
मानव स्वास्थ्य पर एक्स-रे प्रौद्योगिकियों के नकारात्मक प्रभाव के बावजूद, अनावश्यक नुकसान या जोखिम को रोकने के लिए उनके प्रभावों को नियंत्रित और बनाए रखा जा सकता है। जबकि कैंसर स्वाभाविक रूप से 5 में से 1 अमेरिकियों को प्रभावित करता है, एक सीटी स्कैन में आमतौर पर कैंसर का खतरा .05 प्रतिशत बढ़ जाता है, और कुछ शोधकर्ताओं का तर्क है कि कम एक्स-रे एक्सपोज़र भी कैंसर के जोखिम वाले व्यक्तियों में योगदान नहीं दे सकता है।
मानव शरीर ने भी एक्स-रे की कम खुराक से होने वाले नुकसान की मरम्मत के तरीकों का निर्माण किया है, अमेरिकन जर्नल ऑफ क्लिनिकल ऑन्कोलॉजी में एक अध्ययन के अनुसार, यह सुझाव देते हुए कि एक्स-रे स्कैन किसी भी महत्वपूर्ण जोखिम को उत्पन्न नहीं करता है।
एक्स-रे के संपर्क में आने पर बच्चों को ब्रेन कैंसर और ल्यूकेमिया होने का अधिक खतरा होता है। इस कारण से, जब बच्चे को एक्स-रे स्कैन की आवश्यकता हो सकती है, चिकित्सकों और अन्य पेशेवरों ने सहमति प्रदान करने के लिए चिल्ड परिवार के संरक्षक के साथ जोखिमों पर चर्चा की।
डीएनए पर एक्स-रे
अधिक मात्रा में एक्स-रे के संपर्क में आने से उल्टी, रक्तस्राव, बेहोशी, बालों का टूटना और त्वचा का नुकसान हो सकता है। वे डीएनए में उत्परिवर्तन पैदा कर सकते हैं क्योंकि डीएनए अणुओं के बीच बंधन तोड़ने के लिए उनके पास बस ऊर्जा पर्याप्त है।
यह अभी भी निर्धारित करना मुश्किल है कि डीएनए में एक्स-रे विकिरण या डीएनए के यादृच्छिक म्यूटेशन के कारण उत्परिवर्तन। वैज्ञानिक उत्परिवर्तन की प्रकृति का अध्ययन कर सकते हैं, जिसमें उनकी संभाव्यता, एटियलजि और आवृत्ति शामिल हैं, यह निर्धारित करने के लिए कि डीएनए में डबल-स्ट्रैंड का विराम एक्स-रे विकिरण या डीएनए के यादृच्छिक म्यूटेशन का परिणाम था।