X-ışınları tarafından havanın iyonlaştırılması ve X-ışınının dozunun ...
X-ışınları tarafından havanın iyonlaştırılması ve X-ışınının dozunun ... X-ışınları tarafından havanın iyonlaştırılması ve X-ışınının dozunun ...
DENEY NO:5 HAVANIN X-IŞINLARI İLE İYONLAŞTIRILMASI VE X-IŞINININ DOZUNUN ÖLÇÜLMESİ Bu deneyde X-ışınları elde edilip bunların dozu saniyede Roentgen olarak belirlenecektir. X-ışınları küçük enerjili fotonlar olduğundan fotoelektrik ve Compton olayı ile enerji kaybederler. Bir ortama gelen fotonlar bu olaylarla atomları iyonlaştırırlar. Koparılan elektronlar ortam içinde esnek ve esnek olmayan saçılma yaparak momentumları sıfır oluncaya kadar hareket ederler. Normal koşullar altında 1cm 3 kuru havada 1esyb’lik iyon çifti yükü toplamı [87,7 erg/g(hava)]oluşturan fotonun bıraktığı enerji veya doz 1 Roentgen olarak kabul edilir. Soğurulan doz miktarı da Gray (Gy) cinsinden ifade edilmektedir (1 Gy=1 Joule/kg). Foton, elektron, proton ve nötron gibi radyasyonların ortamla etkileşmeleri ve soğurulmaları birbirinden farklıdır. Dokudaki etkileri yönünden bunların bağıl biyolojik etkinliği (RBE) soğurulan dozla çarpılır. X-ışınları, γ-ışınları, e, β, p,α, hızlı nötron, termal veya yavaş nötron için RBE değerleri sırasıyla, 1, 1, 1, 10, 20, 10 ve 3’eşittir. 1Rad, ortamın 1 gramında 100 erg’lik iyon çifti oluşturarak enerjinin soğurulmasını sağlayan radyasyon dozudur. 1 rem = RBE x Rad, 1rad = 100erg/g 1 Sievert(Sv) = RBE x Gy 1Gy = 1Joule/kg ile gösterilir.Kozmik ışından veya doğal radyoaktif maddeden dolayı aldığımız tabii fon dozu 10-40 µrem/saat’tir. Akciğerinin Roentgen filmini çektiren bir hasta bir yıllık tabii fon dozunun ~%3-10’u kadar doz alır. Gazlar İçinde Elektrik Boşalması Vakum sistemine bağlı bir tüpün iki elektrodu arasında örneğin bir indüksiyon bobini yardımıyla yüksek gerilim oluşturulursa aşağıdaki olaylar görülür: 1. Tüp içindeki basınç atmosfer basıncına eşitse, elektrik boşalması bobinin kıvılcım aralığında bir kıvılcım şeklinde kendini gösterir. Tüp içinden görünür bir akım geçmez. 2. Tüpteki hava yavaş yavaş boşaltılırsa, basınç birkaç cmHg değerine düştüğünde tüp içinde elektrotlar arasında dalgalı bir iplik biçiminde ışıklı bir boşalma kendini gösterir. 34 Şekil 1. X-ışınının oluşumu 3. Basınç yaklaşık 1 cmHg değerine düştüğünde, iplik biçimindeki ışıklı olay genişleyerek tüpün içini doldurur. 4. Yaklaşık 1 mmHg basıncında ışıklı pozitif sütunda tabak dizisi şeklinde kat kat aydınlık bölgeler görülür.
- Page 2 and 3: 5. Basınç yaklaşık 10 -1 mmHg
DENEY NO:5<br />
HAVANIN X-IŞINLARI İLE İYONLAŞTIRILMASI<br />
VE X-IŞINININ DOZUNUN ÖLÇÜLMESİ<br />
Bu deneyde X-<strong>ışınları</strong> elde edilip bunların dozu saniyede Roentgen olarak<br />
belirlenecektir.<br />
X-<strong>ışınları</strong> küçük enerjili fotonlar olduğundan fotoelektrik <strong>ve</strong> Compton olayı ile enerji<br />
kaybederler. Bir ortama gelen fotonlar bu olaylarla atomları iyonlaştırırlar. Koparılan<br />
elektronlar ortam içinde esnek <strong>ve</strong> esnek olmayan saçılma yaparak momentumları<br />
sıfır oluncaya kadar hareket ederler. Normal koşullar altında 1cm 3 kuru havada<br />
1esyb’lik iyon çifti yükü toplamı [87,7 erg/g(hava)]oluşturan fotonun bıraktığı enerji<br />
<strong>ve</strong>ya doz 1 Roentgen olarak kabul edilir. Soğurulan doz miktarı da Gray (Gy)<br />
cinsinden ifade edilmektedir (1 Gy=1 Joule/kg).<br />
Foton, elektron, proton <strong>ve</strong> nötron gibi radyasyonların ortamla etkileşmeleri <strong>ve</strong><br />
soğurulmaları birbirinden farklıdır. Dokudaki etkileri yönünden bunların bağıl biyolojik<br />
etkinliği (RBE) soğurulan dozla çarpılır. X-<strong>ışınları</strong>, γ-<strong>ışınları</strong>, e, β, p,α, hızlı nötron,<br />
termal <strong>ve</strong>ya yavaş nötron için RBE değerleri sırasıyla, 1, 1, 1, 10, 20, 10 <strong>ve</strong> 3’eşittir.<br />
1Rad, ortamın 1 gramında 100 erg’lik iyon çifti oluşturarak enerjinin soğurulmasını<br />
sağlayan radyasyon dozudur.<br />
1 rem = RBE x Rad, 1rad = 100erg/g<br />
1 Sie<strong>ve</strong>rt(Sv) = RBE x Gy 1Gy = 1Joule/kg<br />
ile gösterilir.Kozmik ışından <strong>ve</strong>ya doğal radyoaktif maddeden dolayı aldığımız tabii<br />
fon dozu 10-40 µrem/saat’tir. Akciğerinin Roentgen filmini çektiren bir hasta bir yıllık<br />
tabii fon <strong>dozunun</strong> ~%3-10’u kadar doz alır.<br />
Gazlar İçinde Elektrik Boşalması<br />
Vakum sistemine bağlı bir tüpün iki elektrodu arasında örneğin bir indüksiyon bobini<br />
yardımıyla yüksek gerilim oluşturulursa aşağıdaki olaylar görülür:<br />
1. Tüp içindeki basınç atmosfer basıncına<br />
eşitse, elektrik boşalması bobinin kıvılcım<br />
aralığında bir kıvılcım şeklinde kendini<br />
gösterir. Tüp içinden görünür bir akım<br />
geçmez.<br />
2. Tüpteki hava yavaş yavaş boşaltılırsa,<br />
basınç birkaç cmHg değerine düştüğünde<br />
tüp içinde elektrotlar arasında dalgalı bir<br />
iplik biçiminde ışıklı bir boşalma kendini<br />
gösterir.<br />
34<br />
Şekil 1. X-<strong>ışınının</strong> oluşumu<br />
3. Basınç yaklaşık 1 cmHg değerine düştüğünde, iplik biçimindeki ışıklı olay<br />
genişleyerek tüpün içini doldurur.<br />
4. Yaklaşık 1 mmHg basıncında ışıklı pozitif sütunda tabak dizisi şeklinde kat kat<br />
aydınlık bölgeler görülür.
5. Basınç yaklaşık 10 -1 mmHg’ya düştüğünde tabakalar yavaş yavaş anoda doğru<br />
geriler (şekil 1) <strong>ve</strong> tüp içinde biri katot yakınında öteki pozitif sütunun bitiminde iki<br />
karanlık bölge oluşur.<br />
6. Basınç daha aşağı düşürülürse, yaklaşık 10 -2 mmHg da katot karanlık bölgesi<br />
genişleyerek tüpün içini doldurmaya başlar <strong>ve</strong> yaklaşık 10 -3 mmHg basıncında<br />
tüpün duvarlarında camın cinsine göre yeşilimsi <strong>ve</strong>ya mavimsi renkte fluoresans<br />
olayı kendini gösterir. Bu fluoresans, katot <strong>ışınları</strong>nın anti-katoda çarpmasıyla<br />
ortaya çıkan X-<strong>ışınları</strong>ndan ileri gelir.<br />
7. Basınç daha da aşağı düşürülürse fluoresans yavaş yavaş kaybolur <strong>ve</strong> kıvılcım<br />
tekrar indüksiyon bobininin uçları arasından atlar.<br />
DENEYİN YAPILIŞI<br />
A. X-IŞINLARININ ELDE EDİLMESİ<br />
1) Vakum sistemine bağlı X-ışını tüpünün elektrotlarını indüksiyon bobininin uçlarına<br />
bağlayıp, bobini çalıştırınız. M2 musluğunu yarı açık duruma getirdikten sonra<br />
vakum pompasını çalıştırınız. X-ışını tüpü içindeki hava yavaş yavaş boşalırken<br />
gördüğünüz ışıklı olayları not ediniz <strong>ve</strong> yukarıda anlatılanlarla karşılaştırınız.<br />
2) Tüpün cam duvarlarından fluoresans<br />
olayı kendini gösterip, diğer ışıklı olaylar<br />
kaybolduktan sonra M2 musluğunu<br />
kapatınız. Fluoresans ekranı kurşun<br />
muhafazasının penceresinin karşısına<br />
tutarak X-<strong>ışınları</strong>nın oluşup oluşmadığını<br />
inceleyiniz.<br />
3) Kurşun muhafazanın penceresi kapalı<br />
iken elektrometreyi yükleyiniz. Kapağı<br />
kaldırıp X-ışını demetini elektrometre<br />
üzerindeki kondansatörün levhaları<br />
arasından geçirdiğinizde elektrometrenin<br />
boşalması gerekir. Bunun nedenini<br />
açıklayınız. Deneyde bu kondansatör<br />
iyonizasyon odası olarak kullanılacaktır. Şekil 2. X-ışını tüpü<br />
B. X-IŞINLARINDAN OLUŞAN BİR DEMETİN ŞİDDETİNİN ÖLÇÜLMESİ<br />
Şekil 3’deki düzeneği kurunuz. Önce C0 sığası yokken elektrometreyi 4000V<br />
değerine kadar yükleyiniz. Pencerenin kapağını açarak X-ışını demetini<br />
kondansatörün levhaları arasına gönderiniz.<strong>ve</strong> elektrometre 1000V değerini<br />
gösterinceye kadar geçen t1 boşalma süresini ölçünüz. İyonizasyon odasının<br />
elektrometre ile birlikte sığası C ise geçen yük<br />
q1 = it1 = C · V<br />
olur. Daha sonra C0 sığasını paralel olarak bağlayıp elektrometrenin aynı ΔV<br />
boşalması için geçen t2 süresini ölçünüz. O zaman<br />
olur.<br />
q2 = it2 =(C + C0) · V<br />
35
Buradan<br />
Şekil 3. X- <strong>ışınının</strong> havayı iyonlaştır masının gözlenmesi.<br />
q2 q1 = i(t2 t1) =C0 V<br />
bulunur. C0 sığası formülünden hesaplanır. Burada d levhalar arası<br />
uzaklık, S levhaların alanı <strong>ve</strong> K dielektrik sabitidir.<br />
X-ışını tüpünden gelen demetin çapı 1 cm olduğuna göre, iyonizasyon odası<br />
derinliğini ölçünüz <strong>ve</strong> yukarıdaki bağıntıları kullanarak önce akımı amper olarak<br />
hesaplayınız. Daha sonra demetin şiddetini röntgen/s <strong>ve</strong> Rad/s olarak bulunuz (Not:<br />
Burada Roentgen tanımından hareket edilecektir). Ayrıca X-ışını dozunu rem/s <strong>ve</strong><br />
Sv/s cinsinden elde ediniz.<br />
Akım bir ölçü yükseltici yardımıyla ölçülecek <strong>ve</strong> bu bu akımdan da x-<strong>ışınının</strong> havadaki<br />
dozu hesaplanacaktır.<br />
DİKKAT<br />
Deneye gelmeden önce X-<strong>ışınları</strong>nın oluşumu <strong>ve</strong> özelliklerini çok iyi öğreniniz. X<strong>ışınları</strong>nın<br />
vücut için çok zararlı etkileri vardır. Bu nedenle tüp bir kurşun muhafaza<br />
içine yerleştirilmiş <strong>ve</strong> fluoresans ekran kurşunlu camla kaplanmıştır. Tüpten doğrudan<br />
gelen X-<strong>ışınları</strong>na bakmayınız <strong>ve</strong> elinizi tüpe yaklaştırmayınız.<br />
36
Change language