Eisimpleir de Cheistean Deasbaid X-ghath
Tha ghathan-X, ris an canar rontgens mar as trice, nan teicneòlas rèabhlaideach ann an leigheas agus gnìomhachas. Bho chaidh an lorg le Wilhelm Conrad Röntgen ann an 1895, tha ghathan-X air uinneag mhòr fhosgladh do luchd-saidheans agus proifeiseantaich meidigeach gus structar a-staigh nithean fhaicinn gun mhilleadh a dhèanamh orra. Ach, tha e dùbhlanach tuigse fhaighinn air na prionnsapalan obrach agus na cleachdaidhean aca. Mar sin, bruidhnidh an artaigil seo air eisimpleirean de dhuilgheadasan a tha a’ toirt a-steach ghathan-X gus cuideachadh le bhith a’ mìneachadh mar a thathas a’ cleachdadh an teicneòlais seo ann an diofar cho-theacsan.
Eachdraidh agus Prionnsabalan Bunasach Ghathan-X
Mus tèid sinn air adhart gu na duilgheadasan eisimpleireach, tha e cudromach na bunaitean a thuigsinn. Tha ghathan-X nan seòrsa de rèididheachd electromagnetic le tonn-fhaid glè ghoirid, a leigeas leotha dol tro raon farsaing de stuthan. Is e seo a tha a’ dèanamh ghathan-X comasach air nithean cruaidh fhaicinn, leithid cnàmhan ann am bodhaig an duine.
Tha prionnsabal ghathan-X stèidhichte air an eadar-obrachadh eadar na ghathan agus stuth. Nuair a thèid ghathan-X tro nì, thèid cuid dhiubh a ghabhail a-steach agus an còrr air an sgaoileadh. Bidh nithean nas dùmhaile, leithid cnàimh, a’ gabhail a-steach barrachd ghathan-X na clò nas buige, leithid fèithean agus craiceann. Cruthaichidh an diofar seo ìomhaigh a leigeas leinn structaran a-staigh fhaicinn.
Eisimpleir Ceist 1: A’ tomhas dòs X-ghath
Ceist
Bidh euslainteach a’ faighinn sgrùdadh X-ghath le dòs X-ghath de 0.03 Gray (Gy). Ma tha an lùth iomlan a tha corp an euslaintich a’ gabhail a-steach 1.5 Joules (J), obraich a-mach mais bodhaig an euslaintich a tha fosgailte do na X-ghathannan.
Fuasgladh
Faodar dòs rèididheachd (D) obrachadh a-mach leis an fhoirmle:
[D = \frac{E}{m} \]
Càite,
– \( D \) 's e an dòs ann an Gy,
– ’S e \(E \) an lùth a thèid a ghabhail a-steach ann an Joules,
– Is e \(m \) an tomad ann an cileagraman (kg).
Gus mais bodhaig (\(m \)) a lorg, is urrainn dhuinn am foirmle gu h-àrd atharrachadh gu:
[m = \frac{E}{D} \]
Cuir luachan aithnichte nan àite:
[m = 1.5 J agus 0.03 Gy]
Cuimhnich gu bheil 1 Gy = 1 J/kg, agus an uairsin:
[m = \frac{1.5}{0.03} \text{ kg} \]
[m = 50 kg]
Mar sin, is e 50 kg mais bodhaig an euslaintich a tha fosgailte do X-ghathan.
Eisimpleir Ceist 2: Comharrachadh Fighe a’ cleachdadh X-ghathan
Ceist
Ann an ìomhaigh X-ghath, tha cnàimh a’ coimhead nas soilleire na clò bog. Mìnich carson a tha seo a’ tachairt ann an co-theacsa mar a bhios X-ghathannan ag eadar-obrachadh le diofar sheòrsaichean clò.
Fuasgladh
Bidh gathan-X ag obair stèidhichte air eadar-dhealachaidhean ann an gabhail a-steach eadar diofar sheòrsaichean clò. Tha dùmhlachd agus àireamh atamach nas àirde aig cnàimh na tha aig clò bog mar fhèithean. Mar sin, tha cnàimh nas èifeachdaiche ann a bhith a’ gabhail a-steach ghathan-X.
– Cnàimh: Leis gu bheil e dùmhail agus gu bheil eileamaidean ann le àireamhan atamach àrda leithid calcium, bidh cnàimh a’ gabhail a-steach tòrr ghathan-X. Tha seo ag adhbhrachadh nach eil uiread de ghathan-X a’ ruighinn an fhilm no an lorgaire, agus mar thoradh air sin bidh raointean nas soilleire san ìomhaigh.
– Clò bog: Tha dùmhlachd agus àireamh atamach nas ìsle aig clò bog leithid fèithean agus craiceann. Chan eil iad a’ gabhail a-steach uiread de ghathan-X, agus mar sin thèid barrachd ghathan-X a thar-chur chun fhilm no chun an lorgaire. Tha seo ag adhbhrachadh gum bi raointean clò bog a’ coimhead nas dorcha san ìomhaigh.
Leigidh na h-eadar-dhealachaidhean seo ann an dath no soilleireachd leis an dotair no an teicneòlaiche structaran taobh a-staigh a’ chuirp aithneachadh gu furasta.
Eisimpleir 3: A’ tomhas tonn-fhad ghathan-X
Ceist
Ma tha lùth 124 keV (kilo-electronvolts) aig a’ ghath-X, obraich a-mach a thonnan-fhaid. Cleachd am foirmle:
[E = \frac{hc}{\lambda} \]
Càite,
– \( E \) 's e lùth (ann an joules) a th' ann,
– ’S e \(h \) cunbhalach Planck, is e sin \( 6.626 \times 10^{-34} \) J·s (joule-diogan),
– ’S e \(c \) astar an t-solais, is e sin \(3 \times 10^8 \) m/s (meatairean gach diog),
– ’S e \( \lambda \) an tonn-fhaid (ann am meatairean).
Fuasgladh
An toiseach tionndaidh lùth bho keV gu joules. 1 eV (electronvolt) = 1.602 × 10-19 J, an uairsin:
[E = 124 × 103 eV = 124 × 103 1.602 × 10-19 J]
[E = 1.985 × 10⁻⁴ J]
Le bhith a’ cleachdadh na foirmle:
[\lambda = \frac{hc}{E} \]
Cuir luachan aithnichte nan àite:
[lambda = (6.626 × 10⁻⁴ J·s) × 3 × 10⁻⁴ m/s/1.985 × 10⁻⁴ J]
Àireamhachadh:
[lambda = \frac{1.9878 \times 10^{-25}}{1.985 \times 10^{-14}} \text{ m} \]
[lambda timcheall air 1.002 × 10⁻⁻¹ m]
Mar sin, tha tonn-fhaid ghathan-X le lùth de 124 keV mu 1.002 × 10⁻⁴ meatairean no 0.1002 nm (nanometers).
Eisimpleir Ceist 4: Cleachdadh X-ghathan ann an Leigheas
Ceist
Tha briseadh gàirdean air a dhearbhadh aig euslainteach agus feumaidh e/i gath-x a dhèanamh. Ma thèid gath-x a chleachdadh le bholtaids tiùba de 100 kV agus sruth de 10 mA airson 0.1 diog, dè an ìre iomlan de luchd a tha a’ sruthadh tron tiùb?
Fuasgladh
Faodar meud a’ chosgais (Q) obrachadh a-mach leis an fhoirmle seo:
\[ Q = I \times t \]
Càite,
– ’S e \(Q \) an cosgais iomlan ann an coulombs (C),
– Is e \(I \) an sruth ann an amperes (A),
– Is e \(t \) an ùine ann an diogan (s).
Cuir luachan aithnichte nan àite:
[I = 10 mA = 10 × 10-3 A = 0.01 A]
[t = 0.1 s]
[Q = 0.01 A × 0.1 s]
\[ Q = 0.001 \text{ C} \]
Mar sin, is e 0.001 coulomb an ìre iomlan de luchd a tha a’ sruthadh tron tiùb.
Co-dhùnadh
Tha an eisimpleir de dhuilgheadas gu h-àrd a’ sealltainn grunn thaobhan teicnigeach a tha buntainneach ri cleachdadh ghathan-X, a’ gabhail a-steach obrachadh a-mach dòs, tonn-fhaid, agus cosgais iomlan. Mar sin, faodar tuigse fhaighinn air bun-bheachdan agus prionnsapalan obrach ghathan-X a chur an sàs ann a bhith a’ fuasgladh dhuilgheadasan nas iom-fhillte agus nas sònraichte. Tha e riatanach do neach-dreuchd sam bith a tha ag obair ann an rèidio-eòlas, leigheas, no innleadaireachd niùclasach a bhith a’ maighstireachd an stuth seo gus dèanamh cinnteach à cleachdadh sàbhailte agus èifeachdach ghathan-X.
