Radiologyha.com

اثر متقابل اشعه ايکس و ماده

فوتون هاي اشعة ايکس ممکن است با الکترون هاي مداري يا هستة اتم ها برخورد نمايند که البته در محدودة انرژي اشعة ايکس تشخيص برخوردها غالباً با الکترون هاي مداري مي باشد. 5 راه اصلي براي برخورد يک فوتون اشعة ايکس با ماده وجود دارد:

1. پراکندگي همدوس Coherent Scattering

2. اثر فتو الکتريک Photoelectric effect

3. پراکندگي کمپتون Compton Scattering

4. توليد جفت Pair Production

5. تجزيه توسط فوتون Photodisintegration

1- پراکندگي همدوس

برخوردي است که بدون ايجاد هرگونه تغييري در طول موج پرتو، فقط جهت آن را تغيير مي¬دهد. اين برخورد به 2 صورت پراکندگي تامسون و ريلي وجود دارد.

در پراکندگي تامسون يک الکترون منفرد در برخورد شرکت مي نمايد و ليکن پراکندگي ريلي از برخورد مشترک با تمام الکترون هاي يک اتم نتيجه مي گردد. در محدودة انرژي ايکس تشخيص تعداد کمي پراکندگي همدوس رخ مي دهد که گرچه موجب مه آلودگي فيلم مي شود وليکن اهميت چنداني ندارد.

2- اثر فتوالکتريک

در اين برخورد يک فوتون تابشي با انرژي کمي بيشتر از انرژي همبستگي يک الکترون لاية k به يکي از الکترون هاي اين مدار برخورد کرده و آن را از مدارش خارج مي کند. تمام انرژي فوتون به الکترون انتقال مي يابد. اين الکترون به صورت فوتوالکترون در فضا رها مي شود. جاي خالي الکترون در لاية k توسط الکترون از لاية مجاور پر مي گردد. اين الکترون مداري انرژي به شکل اشعة ايکس از دست مي دهد که اشعة ايکس اختصاصي گفته مي شود و جزء خصوصيات هر عنصر مي باشد. برخورد فتوالکتريک به دو عامل انرژي اشعه و عدد اتمي مادة جاذب بستگي دارد و از نقطه نظر کيفيت تصوير مطلوب مي باشد؛ چرا که عالي ترين کنتراست را بدون توليد ميزان قابل توجهي از تشعشعات اسکتر توليد مي نمايد ولي متاسفانه اکسپوژر بيمار در مقايسه با ساير برخوردها بيشتر است.

3- پراکندگي کمپتون

در اين برخورد يک فوتون تابشي با انرژي نسبتاً بالا با يک الکترون آزاد از لاية خارجي اتم برخورد کرده و آن را از مدارش خارج مي نمايد. فوتون مذبور منحرف شده و در جهت جديدي به عنوان اشعة اسکتر حرکت مي نمايد. تقريباً تمام اسکترها از اين برخورد ناشي مي شوند. احتمال وقوع يک برخورد کمپتون به ميزان کل الکترون هايي که در يک جسم کاذب وجود دارد متکي مي باشد. اين برخورد به عدد اتمي مادة جاذب بستگي ندارد؛ ولي به هرحال تحت تأثير انرژي پرتو و دانسيتة مادة جاذب مي باشد.

اين دو نوع برخورد در محدودة انرژي پرتوهاي ايکس تشخيصي رخ مي دهند.

در توليد جفت يک فوتون با انرژي زياد تحت تأثير نيروي هستة اتم، انرژي اش به دو ذره تبديل شده و خود ناپديد مي شود. دو ذره، يکي الکترون معمولي و ديگري پوزيترون مي باشد. اين برخورد با فوتون هايي که انرژيشان کمتر ازmev 02/1 مي باشد رخ نمي دهد.

در تجزيه توسط فوتون، هستة يک اتم توسط يک فوتون پرا نرژي تجزيه مي شود. قسمت خارج شده از هستة اتم ممکن است يک نوترون يا پروتون، ذرة آلفا و يا يک دسته از ذرات باشد. فوتون مي بايست انرژي کافي براي غلبه بر انرژي همبستگي هسته به ميزان mev7 تا 15 را داشته باشد.

به طور کلي در انرژي هاي پائين برخورد فتوالکتريک متداول تر مي باشد؛ در حالي که در انرژي هاي بالا برخورد کمپتون غالب است.

1.4. توليد اشعه ايکس

هنگامي که يک جريان الکتروني با سرعت زياد به هدف برخورد کند، شتاب خود را از دست داده و با تبديل انرژي ايجاد اشعه ايکس مي کند.