எக்ஸ்-ரே கலந்துரையாடல் கேள்விகளின் எடுத்துக்காட்டு

எக்ஸ்-ரே கலந்துரையாடல் கேள்விகளின் எடுத்துக்காட்டு

எக்ஸ்-கதிர்கள், பொதுவாக ராண்ட்ஜென்கள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன, இவை மருத்துவம் மற்றும் தொழில்துறையில் ஒரு புரட்சிகரமான தொழில்நுட்பமாகும். 1895-ல் வில்ஹெல்ம் கான்ராட் ராண்ட்ஜென் என்பவரால் கண்டுபிடிக்கப்பட்டதிலிருந்து, எக்ஸ்-கதிர்கள் விஞ்ஞானிகளுக்கும் மருத்துவ நிபுணர்களுக்கும் பொருட்களைச் சேதப்படுத்தாமல் அவற்றின் உள் அமைப்பைக் காண ஒரு பரந்த வாய்ப்பை வழங்கியுள்ளன. இருப்பினும், அவற்றின் செயல்பாட்டுக் கொள்கைகளையும் பயன்பாடுகளையும் புரிந்துகொள்வது சவாலானது. எனவே, இந்தத் தொழில்நுட்பம் பல்வேறு சூழல்களில் எவ்வாறு பயன்படுத்தப்படுகிறது என்பதை விளக்க உதவும் வகையில், எக்ஸ்-கதிர்கள் தொடர்பான எடுத்துக்காட்டுச் சிக்கல்களை இந்தக் கட்டுரை விவாதிக்கும்.

எக்ஸ்-கதிர்களின் வரலாறு மற்றும் அடிப்படைக் கோட்பாடுகள்

எடுத்துக்காட்டுக் கணக்குகளுக்குச் செல்வதற்கு முன், அடிப்படைகளைப் புரிந்துகொள்வது அவசியம். எக்ஸ்-கதிர்கள் என்பவை மிகக் குறுகிய அலைநீளம் கொண்ட ஒரு வகை மின்காந்தக் கதிர்வீச்சு ஆகும், இது அவற்றால் பலதரப்பட்ட பொருட்களை ஊடுருவிச் செல்ல அனுமதிக்கிறது. இதன் காரணமாகவே, மனித உடலில் உள்ள எலும்புகள் போன்ற திடப் பொருட்களைக் காட்சிப்படுத்தும் திறனை எக்ஸ்-கதிர்கள் பெறுகின்றன.

எக்ஸ்-கதிர்களின் கொள்கையானது, கதிர்களுக்கும் பொருளுக்கும் இடையிலான இடைவினையை அடிப்படையாகக் கொண்டது. எக்ஸ்-கதிர்கள் ஒரு பொருளின் வழியே செல்லும்போது, ​​அவற்றில் சில உறிஞ்சப்படுகின்றன, மீதமுள்ளவை ஊடுருவுகின்றன. எலும்பு போன்ற அடர்த்தியான பொருள்கள், தசை மற்றும் தோல் போன்ற மென்மையான திசுக்களை விட அதிக எக்ஸ்-கதிர்களை உறிஞ்சுகின்றன. இந்த வேறுபாடு, உடலின் உள்ளமைப்புகளைக் காண நமக்கு உதவும் ஒரு பிம்பத்தை உருவாக்குகிறது.

எடுத்துக்காட்டுக் கேள்வி 1: எக்ஸ்-கதிர் அளவைக் கணக்கிடுதல்

சோல்
ஒரு நோயாளிக்கு 0.03 கிரே (Gy) எக்ஸ்-கதிர் அளவுடன் ஒரு எக்ஸ்-கதிர் பரிசோதனை செய்யப்படுகிறது. நோயாளியின் உடலால் உறிஞ்சப்பட்ட மொத்த ஆற்றல் 1.5 ஜூல் (J) எனில், எக்ஸ்-கதிர்களுக்கு உட்பட்ட நோயாளியின் உடல் நிறையைக் கணக்கிடுங்கள்.

தீர்வு
கதிர்வீச்சு அளவை (D) பின்வரும் சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடலாம்:

\[ D = \frac{E}{m} \]

எங்கே,
– \( D \) என்பது Gy இல் உள்ள டோஸ் ஆகும்,
– \( E \) என்பது ஜூல் அலகில் உறிஞ்சப்பட்ட ஆற்றல் ஆகும்.
– \( m \) என்பது கிலோகிராமில் (kg) உள்ள நிறை.

உடல் நிறையைக் (\( m \)) கண்டறிய, மேலே உள்ள சூத்திரத்தை நாம் பின்வருமாறு மாற்றலாம்:

[ மீ = \frac{E}{D} ]

அறியப்பட்ட மதிப்புகளைப் பிரதியிடவும்:

\[ m = \frac{1.5 \text{ J}}{0.03 \text{ Gy}} \]

1 Gy = 1 J/kg என்பதை நினைவில் கொள்ளுங்கள், பிறகு:

\[ மீ = \frac{1.5}{0.03} \text{ கி.கி} \]
[ மீ = 50 கி.கி ]

ஆகவே, எக்ஸ்-கதிர்களுக்கு உட்படுத்தப்பட்ட நோயாளியின் உடல் நிறை 50 கிலோகிராம் ஆகும்.

எடுத்துக்காட்டுக் கேள்வி 2: எக்ஸ்-கதிர்களைப் பயன்படுத்தி திசுக்களை அடையாளம் காணுதல்

சோல்
எக்ஸ்-ரே படத்தில், மென்மையான திசுக்களை விட எலும்பு பிரகாசமாகத் தெரிகிறது. வெவ்வேறு வகையான திசுக்களுடன் எக்ஸ்-கதிர்கள் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன என்ற பின்னணியில், இது ஏன் நிகழ்கிறது என்பதை விளக்கவும்.

தீர்வு
பல்வேறு வகையான திசுக்களுக்கு இடையேயான உறிஞ்சும் வேறுபாடுகளின் அடிப்படையில் எக்ஸ்-கதிர்கள் செயல்படுகின்றன. தசை போன்ற மென்மையான திசுக்களைக் காட்டிலும் எலும்பு அதிக அடர்த்தியையும் அணு எண்ணையும் கொண்டுள்ளது. எனவே, எக்ஸ்-கதிர்களை உறிஞ்சுவதில் எலும்பு மிகவும் திறம்பட செயல்படுகிறது.

– எலும்பு: எலும்பு அடர்த்தியாக இருப்பதாலும், கால்சியம் போன்ற அதிக அணு எண் கொண்ட தனிமங்களைக் கொண்டிருப்பதாலும், அது அதிக அளவு எக்ஸ்-கதிர்களை உறிஞ்சுகிறது. இதன் விளைவாக, படச்சுருள் அல்லது உணரியைச் சென்றடையும் எக்ஸ்-கதிர்களின் எண்ணிக்கை குறைகிறது, இதனால் படத்தில் பிரகாசமான பகுதிகள் உருவாகின்றன.

– மென் திசு: தசை மற்றும் தோல் போன்ற மென் திசுக்கள் குறைந்த அடர்த்தியையும் குறைந்த அணு எண்ணையும் கொண்டுள்ளன. அவை அதிக எக்ஸ்-கதிர்களை உறிஞ்சுவதில்லை, எனவே அதிக எக்ஸ்-கதிர்கள் படச்சுருள் அல்லது உணரிக்கு அனுப்பப்படுகின்றன. இதனால், மென் திசுப் பகுதிகள் படத்தில் கருமையாகத் தோன்றுகின்றன.

நிறம் அல்லது பிரகாசத்தில் உள்ள இந்த வேறுபாடுகள், உடலுக்குள் இருக்கும் கட்டமைப்புகளை மருத்துவர் அல்லது தொழில்நுட்ப வல்லுநர் எளிதில் அடையாளம் காண உதவுகின்றன.

எடுத்துக்காட்டு 3: எக்ஸ்-கதிர்களின் அலைநீளத்தைக் கணக்கிடுதல்

சோல்
எக்ஸ்-கதிரின் ஆற்றல் 124 keV (கிலோ-எலக்ட்ரான்வோல்ட்) எனில், அதன் அலைநீளத்தைக் கணக்கிடுக. பின்வரும் சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தவும்:

\[ E = \frac{hc}{\lambda} \]

எங்கே,
– \( E \) என்பது ஆற்றல் (ஜூல்களில்),
– \( h \) என்பது பிளாங்கின் மாறிலி, இதன் மதிப்பு \( 6.626 \times 10^{-34} \) J·s (ஜூல்-வினாடிகள்) ஆகும்.
– \( c \) என்பது ஒளியின் வேகம், அதாவது \( 3 \times 10^8 \) மீ/வி (மீட்டர்/விநாடி),
– \( \lambda \) என்பது அலைநீளம் (மீட்டரில்).

தீர்வு
முதலில் ஆற்றலை keV-இலிருந்து ஜூல்களாக மாற்றவும். 1 eV (எலக்ட்ரான்வோல்ட்) = \( 1.602 \times 10^{-19} \) J, எனில்:

\[ E = 124 \times 10^3 \text{ eV} = 124 \times 10^3 \times 1.602 \times 10^{-19} \text{ J} \]
\[ E = 1.985 \times 10^{-14} \text{ J} \]

சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம்:

\[ \lambda = \frac{hc}{E} \]

அறியப்பட்ட மதிப்புகளைப் பிரதியிடவும்:

\[ \lambda = \frac{6.626 \times 10^{-34} \text{ J·s} \times 3 \times 10^8 \text{ m/s}}{1.985 \times 10^{-14} \text{ J}} \]

கணக்கீடு:

\[ \lambda = \frac{1.9878 \times 10^{-25}}{1.985 \times 10^{-14}} \text{ m} \]
\[ \lambda \approx 1.002 \times 10^{-11} \text{ m} \]

எனவே, 124 keV ஆற்றல் கொண்ட ஒரு எக்ஸ்-கதிரின் அலைநீளம் சுமார் \( 1.002 \times 10^{-11} \) மீட்டர் அல்லது 0.1002 nm (நானோமீட்டர்) ஆகும்.

எடுத்துக்காட்டுக் கேள்வி 4: மருத்துவத்தில் எக்ஸ்-கதிர்களின் பயன்பாடு

சோல்
ஒரு நோயாளிக்குக் கை எலும்பு முறிவு இருப்பது கண்டறியப்பட்டு, அவருக்கு எக்ஸ்-ரே தேவைப்படுகிறது. 100 kV குழாய் மின்னழுத்தம் மற்றும் 10 mA மின்னோட்டத்துடன் 0.1 வினாடிக்கு எக்ஸ்-ரே பயன்படுத்தப்பட்டால், குழாய் வழியாகப் பாயும் மொத்த மின்னூட்டத்தின் அளவு என்ன?

தீர்வு
மின்னூட்டத்தின் அளவை (Q) பின்வரும் சூத்திரத்தைப் பயன்படுத்தி கணக்கிடலாம்:

\[ Q = I \times t \]

எங்கே,
– \( Q \) என்பது கூலம்புகளில் (C) உள்ள மொத்த மின்னூட்டம் ஆகும்,
– \( I \) என்பது ஆம்பியரில் (A) உள்ள மின்னோட்டம்,
– \( t \) என்பது வினாடிகளில் உள்ள நேரம் (s).

அறியப்பட்ட மதிப்புகளைப் பிரதியிடவும்:

\[ I = 10 \text{ mA} = 10 \times 10^{-3} \text{ A} = 0.01 \text{ A} \]
\[ t = 0.1 \text{ வி} \]

\[ Q = 0.01 \text{ A} \times 0.1 \text{ s} \]
\[ Q = 0.001 \text{ C} \]

எனவே, குழாய் வழியாகப் பாயும் மொத்த மின்னூட்டத்தின் அளவு 0.001 கூலும் ஆகும்.

முடிவுரை

மேலே உள்ள எடுத்துக்காட்டுக் கணக்கு, கதிர்வீச்சு அளவு, அலைநீளம் மற்றும் மொத்த மின்னூட்டம் ஆகியவற்றைக் கணக்கிடுவது உட்பட, எக்ஸ்-கதிர்களின் பயன்பாட்டிற்குப் பொருந்தக்கூடிய பல தொழில்நுட்ப அம்சங்களை விளக்குகிறது. எனவே, எக்ஸ்-கதிர்களின் அடிப்படைக் கருத்துக்களையும் செயல்படும் கொள்கைகளையும் புரிந்துகொள்வது, மேலும் சிக்கலான மற்றும் குறிப்பிட்ட பிரச்சனைகளைத் தீர்ப்பதற்குப் பயன்படுத்தப்படலாம். கதிரியக்கவியல், மருத்துவம் அல்லது அணுப் பொறியியல் துறைகளில் பணிபுரியும் எந்தவொரு நிபுணரும் எக்ஸ்-கதிர்களின் பாதுகாப்பான மற்றும் பயனுள்ள பயன்பாட்டை உறுதிசெய்ய, இந்த விஷயங்களில் தேர்ச்சி பெறுவது அவசியமாகும்.