إعداد الأستاذ حسان بغدادي

الأشعة السينية X-Rays

إذا سقط إشعاع ضوئي (فوتون) ذو تردد مناسب suitable frequency على سطح فلز metal، عندها ينطلق من السطح الكترون يسمى إلكترون ضوئي Photo-electron وهذه الظاهرة تسمى الظاهرة الكهروضوئية Photo-electric effect.




ولقد وجد عمليا ان عكس هذه الظاهرة صحيح. فقد ثبت أن الإلكترونات السريعة عندما تصطدم بمادة فلزية صلبة solid metal، حينها ينطلق منها إشعاعات كهرومغناطيسية (Photons) ذات تردد كبير high frequency وهذه الأشعة المنبعثة تسمى الأشعة السينية X-Rays.



وأول من اكتشف الأشعة السينية عام 1895 عالم ألماني اسمه روتجن.أسباب تولد الأشعة السينيةعند اصطدام الالكترون السريع بالهدف target (surface of the metal)، يحدث أحد الاحتمالين التاليين أو قد يحدث كلاهما:الاحتمال الأول:إذا كانت طاقة الالكترون عالية، فإنه ينفذ داخل إحدى ذرات الهدف مخترقاً المدارات الالكترونية energy levels الخارجية لها ثم يصطدم مباشرة مع الكترون يدور في إحدى المدارات الداخلية inner levels القريبة من النواة وتكون النتيجة تحرر هذا الالكترون من الذرة extraction of the electron، فتتآين الذرّة ionized atom ويتواجد بها فراغ مكان الالكترون الذي تم تحريره وهنا يقفز jump إلكترون من مستوى الطاقة الأعلى ليشغل هذا الفراغ وفي الوقت نفسه ينبعث من الذرة فوتون الأشعة السينية x-rays photon. ويحدث تباعاً أن الالكترون الذي في المستوى الاعلى يهبط الى المستوى الاسفل وينبعث فوتون الاشعة السينية بتردد مختلف عن سابقه لذلك نرى ان الذرة الواحدة من ذرات الهدف يمكن ان تبعث بفوتونات أشعة سينية يختلف بعضها عن بعض في التردد. 



وباختلاف المستويات من فلز لآخر difference of energy levels between atom فإن الأشعة السينية الناتجة تكون مميزة لمادة الهدف specialized ويسمى هذا الطيف بالطيف الخطي spectral lines للأشعة السينية.الاحتمال الثاني:عندما يقترب الالكترون السريع من الهدف فإنه يواصل سيره داخل إحدى الذرات دون أي تصادم مع اي من الكتروناتها. وأثناء اقتراب الالكترون من النواة فإنه يتأثر بمجالها الكهربائي electric field وينتج عن ذلك تباطؤ الالكترون deceleration of electron وانحراف مساره جهة النواة deviation toward the nucleus فتقل طاقته الحركية kinetic energy وهذا النقص في الطاقة الحركية يظهر على شكل فوتون اشعة سينية منبعث emitted x-ray photon ذو طاقة تساوي الفرق بين الطاقتين الحركيتين للإلكترون. وبعد خروج الالكترون من الذرة يدخل بالقرب من ذرة اخرى ويتكرر ما حدث له في الذرة الاولى وينتج فوتون أشعة سينية جديد طاقته أقل من طاقة الفوتون الاول. 


وبتجوال هذا الالكترون بعدة ذرات ينتج عدة فوتونات للأشعة السينية يكون مدى واسع من الترددات المتتالية. ونسمي هذا الطيف غير المرئي بالطيف المستمر continuous spectrum للأشعة السينية.