X izpi
X izpiak terminoa energia altuko erradiazio elektromagnetikoaren forma bati dagokio. Hauetako gehiengoaren uhin-luzerak 0,01 eta 10 nanometroen artekoak dira, eta dagozkien energiak 124 eV eta 145 keV tartean daude. Espektro elektromagnetikoan argi ultramore eta gamma izpien artean daude kokatuta, azken hauek energetikoenak izanda. Giza begiarentzat ikusezinak diren arren, gorputz opakuak zeharkatzeko gai dira, horregatik asko erabiltzen dira apurtutako hezurren erradiografiak lortzeko, edota bularreko minbiziak bilatzeko mamografietan. Bestalde, kristalografia arloan ere maiz erabiltzen dira, materialen barne-egituraren ezaugarriak aztertzeko. Herrialde askotan Roentgen erradiazio bezala dira ezagunak, Wilhelm Conrad Röntgen zientzialari alemaniarrak aurkitu baitzituen 1895ean.[1]
Historia eta aitzinamendua urteetan zehar
Röntgen aurretiko behaketa eta ikerketak
1895 urtean aurkitu aurretik, X izpiak gasez betetako deskarga-hodi esperimentalek igortzen zuten erradiazio ezezagun mota bat baino ez ziren. Hemeretzigarren mendearen bigarren erdian, izpi katodikoak aztertzen zituen zientzialari talde batek behatu zuen lehen aldiz hodiok askatzen zuten erradiazioa; eta esperimentu eta behaketa ugari behar izan zituzten zer ziren ondorioztatzera heldu ziren arte.[2]
X izpiak –jakin gabe – ekoitzi zituen lehen zientzialaria William Morgan fisikaria izan zen. 1785ean Zientzia Naturalaren Aurrerapenerako Londresko Errege Elkartera (Royal Society of London) artikulu bat bidali zuen, partzialki ebakuatutako beirazko hodi baten zehar korronte elektrikoa pasaraztean gertatzen zena azalduz.[3][4] Lan hau beranduago izan zuten aztergai Humphry Davy eta ondo ezagutzen dugun bere laguntzaile Michael Faraday-k.
Urteek aurrera egin ahala zientzialari hagitz aritu ziren erradiazio honen atzetik, esperimentalki batez ere, 1895ean Röntgenek aurkitu zituela iragarri eta argiaren teoria elektromagnetikoarekin lotu zituen arte. Aipatzekoa da, hala ere, Röntgenek ez zuela benetako X izpiekin jardun.
Bestalde, Nikola Tesla ere aritu zen energia erradiatzaile hau ikertzeko lanetan, urtebete lehenago bere laborategian Crookes-en hodien esperimentuarekin zerikusia zuen hondatutako film batekin jardun ostean. Röntgenek identifikatu ondoren, Teslak ere bere X izpi irudiak sortzeari ekin zion, potentzial-diferentzia altuak eta hodiak erabiliz.
Röntgenen aurkikuntza
Aurkitu zituen urte berean, esku artean zerabilen erradiazioari buruzko laborategiko txostena idazteari ekin zion Röntgenek. “X” deitu zien izpioi, berarentzat ere oraindik ezezagunak zirelako; eta izen horri eutsi diote egun arte, nahiz eta Europako herrialde askotan oraindik “Röentgen izpi” deritzen. Röntgenek Fisika arloan saritutako lehenengo Nobela lortu zuen aurkikuntza honi esker.
Badira Röntgen aurkikuntzaren aitzindari izan ez zela diotenak, bere laguntzaileek laborategiko ohar eta lanak erre omen baitzituzten zendu zenean.[5][6] Edonola ere, bere biografoek baiezkoari eusten diote; hauen esanetan, zientzialaria izpi katodikoekin lanean ari zen Crookes-en hodi batekin, bario platinozianidaz igurtzitako pantaila fluoreszente bat erabiliz. Pantailatik metro batera distira berde bat begiztatu zuen, eta honi esker, erabilitako hoditik izpi ikusezin batzuek inguruko objektuak zeharkatzen zituztela eta pantailan distira sortzen zutela ikusi zuen. Honen ostean, izpi ezezagunokin buru-belarri hasi zen lanean, bi hilabeteren buruan artikulua argitaratu zuen arte.[7]
X izpiak bere emaztearen eskuaren argazki bat ateratzeko erabili zituen Röntgenek, eta hauxe izan zen izpiok erabiliz egindako lehenengo argazkia edo erradiografia. Bere emazteak, argazkia ikusitakoan, “Nire heriotza ikusi dut” esan omen zuen.[8]
Fisika arloko beste aurkikuntza askoren gisa, aurkikuntza honek asko harritu zituen garaiko zientzialariak. Röntgenen biografo baten esanetan, 1896an soilik, 49 saiakera eta 1044 artikulu argitaratu ziren X izpiei buruz; haietako asko izpion eta okultismoaren arteko loturak egiteko izan baziren ere.[9][10]
Aurrerapenak erradiologian
Aurkikuntzaren berri eman bezain laster, Röntgen Europako mediku ugarirekin jarri zen harremanetan, aurkitu berri zuen erradiazioa medikuntzarako ere baliagarria izango zelakoan.[11]
Xede klinikoekin bi aste baino gutxiagoren buruan erabili ziren lehenengoz X izpiak, 1896ko urtarrilaren 11n; Birminghameko John-Hall Edwards medikuak laguntzaile baten eskuan sartutako orratz bat erradiografiatu zuenean. Hall Edwards izan zen, urte bereko otsailaren 14an, ebakuntza batean X izpiak lehenengo aldiz erabili zituen aurrena, beste behin.[12]
Hurrengo urteetan mediku asko izan ziren X izpiak animalia eta intsektuekin erabili zituztenak, izpiok hobeto ulertzeko asmotan. Osasunerako kaltegarriak zirelako ondorioa atera zuten, eta hau nabarmendu egin zen izpiokin jardun zuten zientzialari batzuk gaixotzen eta hiltzen hasi zirenean, hala nola Clarence Madison Dally, Thomas Edisonen beira-putzegileetako bat.[11]
Aurkitutako arriskuak
Zientzialarien artean izandako hedapenaren ostean, geroago eta ikerlari gehiagok jasan zituzten ile-galera, erredurak eta zauri larriagoak X izpiekin jardutearen ondorioz. 1896ko otsailean, Vanderbilt laborategiko William Lofland Dudley eta John Danielek buruan tiro egin zioten ume bat jaso zuten. Bere buruko bala bilatzeari ekin aurretik, Dudley boluntario aurkeztu zen izpiokin esperimentu bat burutzeko, “bere ohiko zientziarenganako grinarekin”.[13][14] Bikoteak Dudley-en burezurraren erradiografia bat egin zuen (ordubeteko esposizioarekin) eta 21 egunen buruan 5 cm-ko diametroko soilgune batetaz ohartu ziren.[15]
Urte bereko abuztuan, Columbia College-ko Dr. HD. Hawks-ek erredura larriak jasan zituen eskuan eta bularrean X izpiekin egindako erakustaldi baten ostean. Honen berri eman zioten Electrical Review aldizkariari eta beste hainbat ikerlarik erredurak jasan zituztela jakinarazi zuten, beranduago.[16] Garaiko sendagileen artean X izpiek horrelako eraginik izan zezaketen ala ez inguruan eztabaida bizia izan zen; izan ere, asko ziren X izpien esposizioak osasunean inolako eraginik ez zutela ziotenak. 1905eko abuztuaten 3an, San Frantzisko, Kaliforniako Elizabeth Fleischman X izpien aitzindari estatubatuarra zendu zen, izpiokin jardun osteko konplikazioak zirela eta.
Arestian aipatutako Hall-Edwardsek minbizia garatu zuen X izpiekin lanean pasatu zuen denbora guztiaren ostean (orduan, minbizia mota honi "X izpi dermatitis" zeritzoten), eta X izpien arriskuei buruzko hainbat artikulu argitaratu zituen. 1908an ezkerreko besoa moztu zioten ukondoraino,[12] eta beranduxeago, eskuineko eskuko lau atzamar. 1926an hil zen, eta bere ezkerreko eskua Birminghameko unibertsitatean dago erakusgai.
Hogeigarren mendetik haratago
X izpiak oso arrakastatsuak izan ziren mende osoan zehar, zituzten erabilera eta aplikazioak ugaritzen hasi baitziren. Aitzindariek egin zuten bezala, zetozen urteetako zientzialariek Crookes-en hodiekin[17] eta deskarga hodiekin lanean jarraitu zuten, eta aipatzekoak dira bai medikuntzaren eta bai fisika esperimentalaren arloan egindako zenbait aurrerakuntza: 1906an Charles Barkla-k gasek X izpiak sakabana zitzaketela deskubritu zuen (gasen dispertsio fenomenoak), eta Nobel saria eskuratu zuen honi esker 1917an; eta 1914an Marie Curie fisikari poloniarrak auto erradiologikoak garatu zituen Lehen Mundu Gerran zauritutako soldaduak bizkorrago artatuak izan zitezen.[18]
1920 eta 1950 bitartean garatu ziren X izpi makinak, helburu komertzialekin batez ere;[19] eta 1950eko hamarkadan garatu zen X izpi mikroskopioa.
Hogeigarren mendearen bigarren erdian bultzada handia izan zuten X izpiak beren onerako erabili zituzten alorrek, hala nola astronomiak (behatokietan, esaterako, unibertsoan ekoizten diren X izpien tarteko erradiazioa biltzeko)[20], eta armadak.
Energia-tarteak
X izpi indartsu eta ahulak
Fotoi-energia altua duten X izpiak (5-10 keV baino gehiagokoak) X izpi indartsuak deitzen dira; energia baxuagokoak (eta ondorioz uhin-luzera handiagoa dutenak), aldiz, X izpi ahulak dira.[21] Haien barneratze-gaitasuna dela eta, X izpi indartsuak maiz erabiltzen dira objektuen barnealdeen argazkiak ateratzeko, hala nola erradiologian edo aireportuetako segurtasunean. X izpien uhin-luzerak atomoaren tamainaren antzekoak direnez, asko erabiltzen dira kristalen estrukturak aztertzeko ere, X izpien kristalografia dela medio. Bestalde, aireak erraz xurgatzen ditu X izpi ahulak .
Gamma izpiak
Ez dago inolako adostasunik X izpiak eta gamma izpiak desberdintzeari dagokionez. Ohikoena da modu honetan bereiztea bi erradiazio hauek: X izpiak elektroiek igortzen dituzte, eta gamma izpiak nukleo atomiko batek.[22][23][24][25] Definizio honek zenbait arazo ditu, beste prozesu batzuek ere sor ditzaketelako honelako energia altuko fotoiak, edo batzuetan ez delako prozesu hori ezagutzen. Ohiko alternatiba bat da bi erradiazio hauek haien uhin-luzeraren arabera (edota maiztasun edo fotoi-energiaren arabera) ezberdintzea, uhin-luzera arbitrario batetik behera (10-11 m edo 0.1 Å) gamma izpiak direla kontsideratuz. Askotan termino bat edo bestea erabiltzen da arrazoi historikoengatik, erabilitako neurketa-teknikaren ondorioz edo haien erabilerak direla eta. Adibidez, medikuntza eta industria-helburuekin sortutako gamma izpiak, 6-20 MeV tartekoak, X izpitzat har daitezke testuinguru honetan.[26]
Propietateak
X izpien fotoiek atomoak ionizatzeko eta lotura molekularrak apurtzeko beste energia daramate. Honengatik, X izpiak erradiazio ionizatzaileen barruan daude eta, ondorioz, izaki bizidunon ehunentzako kaltegarriak dira. Erradiazio oso altuko dosi bat jasoz gero denbora tarte laburrean, erradiazio gaixotasun bat sor daiteke, eta erradiazioa ahula izanez gero, minbizia izateko probabilitatea igotzen da. Medikuntzaren ikuspuntutik, orokorrean minbizia izateko arriskua askoz txikiagoa da X izpien bidezko miaketaren onurekin alderatuta, eta horregatik dira X izpi bidezko erradiografiak hain ohikoak oraindik. Erradiazio honen ionizazio-ahalmena maiz erabiltzen da minbiziaren tratamenduan, zelula gaiztoak hiltzeko erradioterapiaren bitartez.
X izpi indartsuak objektu nahiko lodiak zeharkatzeko gai dira, gehiegi xurgatu edo sakabanatuak izan barik. Honengatik, askotan erabiltzen dira objektu opakuen irudiak ateratzeko. Honen aplikazio nagusiak erradiografian eta aireportuetako segurtasunean ikusten dira, baina honelako teknikak oso garrantzitsuak dira industria edo ikerkuntzan ere. Barneratze-sakonera zenbait magnitude-ordenatan aldatzen da X izpien espektroan zehar, eta honi esker, fotoien energia nahi den helbururako zehatz daiteke, sakonera eta irudi-kontraste aproposak lortuz.
X izpiek argi ikusgaiak baino uhin-luzera askoz laburragoak dituztenez, mikroskopio arrunt batekin ikus daitezkeenak baino tamaina askoz txikiagoak ikusi ahal dira haiekin. Propietate hau X izpien mikroskopian erabiltzen da, kalitate handiko irudiak lortzeko, baita kristalografian ere, kristalen atomoen posizioak zehazteko.
Ikusgaitasuna
X izpiak orokorrean giza begiarentzat ikusezinak badira ere, posible da ikustea baldintza berezi batzuetan. Röntgen-en 1895ko aurkikuntzatik denbora gutxira, Brandes fisikariak begian sortutakoa zirudien distira urdinxka-gris bat ikusi zuela esan zuen X izpi hodiekin lanean aritu ostean.[27] Hau entzundakoan, Röntgen-ek berak ere distira hori ikusi zuela esan zuen, eta behin baino gertatu ez zitzaionez, erabilitako X izpi hodiaren akatsen baten ondorio bezala baztertu zuela saiakera hori.
Geroxeago konturatu zen ustezko akastun hodi hori zela distira ikusgaia ekoizteko behar beste energia zeukan bakarra, eta esperimentua errepikatu zuen. Gaur egun ez da gizakien X izpiak ikusteko gaitasunaz hitz egiten, agian, izpiok ikusteko esperimentuak berarekin duen erradiazio ionizatzaile esposizioa ekiditeko asmoz.
Oraindik ez dakigu begiaren zein mekanismo zehatzek eragiten duen ikusgaitasun hau: ohiko irudi detekzioa izan liteke (erretinako errodopsina molekulen kitzikapenagatik), erretinako nerbio zelulen zuzeneko kitzikapena, ala izpion zeharkako detekzio moduren bat, besteak beste.
Bestelako baldintzetan X izpiak ikustea ezinezkoa den arren, posible da aireko molekulen ionizazioa ikuskatzea erabilitako izpiaren intentsitatea behar bezain altua bada, X izpien eragina behatzeko zeharkako modu batean. Halako intentsitate altuaren[28] adibide bat Europar Sinkrotroi Erradiazio Laborategiko “wiggler” edo oszilatzailea da, Alpe frantziarretan.[29]
Materiarekiko elkarrekintza
X izpiek materiarekin dituzten elkarrekintzak hiru motatakoak dira: efektu fotoelektrikoa, Compton efektua eta Rayleigh efektua. Interakzio hauen indarra X izpien energia eta materiaren konposizioaren araberakoa da. Normalean materialaren propietate fisikoak ez dira oso garrantzitsuak, X izpien fotoien energiak lotura kimikoenak baino askoz handiagoak direlako. Efektu fotoelektrikoa (edo xurgapen fotoelektrikoa) elkarrekintza mekanismo nagusia da X izpien erradiazio ahulean, baita erradiazio indartsuaren energia baxuenetan ere. Energia altuenetan, aldiz, Compton efektua da nagusi.
Efektu fotoelektrikoa
Xurgatutako fotoi batek bere energia guztia ematen dio berarekin eragiten duen elektroiari. Honela, elektroi horren atomoa ionizatu egiten da fotoelektroi bat emitituz, zeina bere bidean beste atomo batzuk ionizatzeko gai den. Kanpoko beste elektroi batek elektroi-posizioaren hutsunea bete eta X izpi edo Auger-elektroi bat emitituko du. Efektu hauek oinarrizko detekzioak egiteko erabil daitezke, X izpien espektroskopia edo Auger elektroien espektroskopiaren bitartez.
Xurgapen fotoelektrikoa gertatzeko probabilitatea masa unitateko Z3/E3 adierazpenarekiko proportzionala da gutxi gorabehera, non Z atomo-zenbakia eta E fotoi erasotzailearen energia diren.[30] Arau hau ez da baliagarria atomo baten barne elektroien lotura-energietatik gertu, aldaketa bortitzak agertzen direlako elkarrekintza probabilitatean. Hala ere, energia baxuko fotoi eta atomo-zenbaki handiko atomoentzako ohikoena xurgapen-koefiziente altuak dira.
Compton efektua
Compton efektua elkarrekintza nagusia da X izpi eta ehun bigunen artean, irudi medikoen arloan.[30] Efektu hau dispertsio inelastiko mota bat da, X izpien fotoi eta kanpo geruzetako elektroiaren artean. Fotoiaren energiaren zati bat elektroiaren dispertsioan erabiltzen da, eta honen eraginez atomoa ionizatu egiten da, eta X izpiaren uhin-luzera handitu. Sakabanatutako fotoia edozein norabidetan atera daiteke, baina probabilitaterik handiena hasierako norabidearen antzeko batek izango du, bereziki energia altuko X izpientzat. Dispertsio-angelu ezberdinentzako probabilitateak Klein-Nishina formularen bidez kalkulatzen dira, eta transferitutako energia sakabanatze-angelutik zuzenean lor daiteke, energiaren eta momentuaren kontserbazioak erabiliz.
Rayleigh efektua
Rayleigh efektua dispertsio elastikoko mekanismo nagusia da X izpietan.[31] Efektu hau hurbilpen ona da ingurune ezberdinetan argiaren sakabanaketa nola gertatzen den azaltzeko, dispertsio-partikulek tamaina txikia duten kasuan. Honek, adibidez, zerua urdina zergatik den azaltzen du: gure atmosferak gehiago sakabanatzen dituelako uhin-luzera laburreko erradiazioak (argi urdina) luzeak baino (gorria).
X izpien ekoizpena
Behar beste energiadun kargatutako partikulek (elektroiek edo ioiek) material bat jotzen duten bakoitzean X izpiak ekoizten dira.
X izpiak X izpi hodi deritzenetan ekoitz daitezke. Hodiotan potentzial diferentzia handien bidez katodo bero batetik elektroiak askatzen eta azeleratzen dira abiadura handiak lortzen dituzten arte. Elektroiek metalezko beste xafla baten, anodoaren, aurka talka egiten dute X izpiak ekoitziz.[32] Metalezko xafla hauek osatzeko materialik erabilienak tungstenoa, renioa eta molibdenoa dira medikuntzan; eta kristalografian, aldiz, kobrea eta kobaltoa.
Energiaren kontserbazioaren legetik, badakigu ekoitzitako X izpi fotoiaren energia maximoa azeleratutako elektroiaren energiak mugatutakoa dela: partikulak izango duen energia zinetiko maximoa elektroiaren kargaren eta hodian zeharreko potentzial-diferentziaren arteko biderketarekin bat etorriko da. Hortaz, hodian ezarritako potentzial-diferentzia 100 kV bada, elektroiak izan ahalko duen energia zinetiko maximoa 100 keV izango da.
Elektroiak anodora heltzen direnean X izpiak bi prozesu atomikoren ondorioz sor daitezke:
1. X izpi karakteristikoen igorpena (edo X izpi elektrolumineszentzia): elektroiak behar beste energia badu, metalezko xaflako atomo baten beste elektroi bat kanpora dezake bere aurka talka egiten duenean. Modu honetan, energia altuagoko elektroiak orbital altuagoetatik jaits daitezke hutsune hori betetzera, X izpi fotoiak igorriz; eta maiztasun diskretu gutxi batzuetako X izpi deritzogun igorpen espektroa osatuz.
2. Bremsstrahlung: fenomeno hau elektroien dispertsioaren ondorioz sortutako erradiazioan oinarritzen da. Kasu honetan X izpiek espektro jarraitua osatzen dute, eta izpien maiztasuna talka egiten duten elektroien energiak mugatua dago.
X izpiak ekoizteko modu bi hauek ez dira batere eraginkorrak, energiaren % 99 bero moduan xahutzen baita. Izpi hauen ekoizpenerako geroago eta gehiago erabiltzen den modu bat partikula-azeleragailuetako sinkrotroi erradiazioa da, zeinak, arestian aipatutako bi moduekin konparaturik, askoz ere magnitude-ordena handiagoetan ekoizten baititu X izpiak.[33]
Detektagailuak
X izpien detektagailuak forma eta funtzio askotakoak dira, euren helburuaren arabera. Irudi-detektagailuak (erradiografietarako erabiltzen direnak, adibidez), hasiera batean argazki-plaketan oinarritzen ziren, eta gero argazki-filmetan. Gaur egun, detektagailu digitalekin ordezkatzen dira gehienbat, hala nola irudi-plakekin eta panel lauko detektagailuekin. Erradiaziotik babesteko, ionizazio-ganberak erabili ohi dira esposizio zuzenaren arriskua ebaluatzeko; eta dosimetroak, aldiz, pertsona batek izan duen erradiazio-dosia neurtzeko. X izpien espektroak uhin-luzerazko espektrometroekin edota energiaren sakabanatzea erabiltzen duten espektrometroen bidez neur daitezke. X izpien difrakzioaren aplikazioetarako (X izpien kristalografia, adibidez), asko erabiltzen dira fotoiak zenbatzeko detektagailu hibridoak.[34]
Neurketa unitateak eta esposizioa
Esposizio deritzo X izpien ionizazio kapazitate neurriari:
- Coulomb kilogramo unitateko (C/kg) da esposizioaren Nazioarteko Sistemako unitatea, eta materia kilogramo batean polaritate bakoitzeko coulomb bana erradiazio sortzeko beharrezko kantitatea da.
- Roentgena (R) esposizio unitate tradizional zaharkitua da, eta aire lehor zentimetro kubiko batean polaritate bakoitzeko unitate elektroestatiko bana sortzeko beharrezko erradiazioa adierazten du.
Hala ere, erradiazio ionizatzaileak materiarengan (bereziki izaki bizidunen ehunetan) duen eragina lotuago dago hauetan jarritako energia kantitatearekin sortutako kargarekin baino. Xurgatutako energia neurri honi xurgaturiko dosia deritzogu:
- Gray-a (Gy), J/kg unitateduna, xurgaturiko dosiaren NS-ko unitatea da: edozein materia motatako kilogramo batean 1 J energia jartzeko beharrezko erradiazio kantitatea da.
- Rad-a (rad) zaharkitutako unitate tradizionala da, eta bere baliokidea materia kilogramoko 10 mJ litzateke.
Dosi baliokidea erradiazioak giza ehunean duen eragina da. X izpien kasuan xurgatutako dosiarekin bat dator.
- Rem (rem), ingelesetik zuzenean itzulirik “Röntgen gizon baliokidea” litzatekeena, dosi baliokidearen unitate tradizionala da. Asko dira termino hau ulergarriago egiteko baliatutako adibideak, baina xelebreenetariko bat “banana dosi baliokidea” da, banana batek daukan erradiazioa eta erradiazio dosi estandar bat konparatzeko erabiltzen dena.
- Sieverta (Sv) NSko dosi baliokidearen eta dosi eraginkorraren unitatea da, eta numerikoki bat dator Grayarekin.
| Neurria | Unitatea | Ikurra | Eratorpena | Urtea | NS baliokidea |
|---|---|---|---|---|---|
| Aktibitatea (A) | becquerel | Bq | s−1 | 1974 | NS unitateak |
| curie | Ci | 3.7 × 1010 s−1 | 1953 | 3.7×1010 Bq | |
| rutherford | Rd | 106 s−1 | 1946 | 1.000.000 Bq | |
| Esposizioa (X) | coulomb kilogramoko | C/kg | C⋅kg−1 aire | 1974 | NS unitateak |
| röntgen | R | esu / 0.001293 g aire | 1928 | 2.58 × 10−4 C/kg | |
| Xurgaturiko dosia (D) | gray | Gy | J⋅kg−1 | 1974 | NS unitateak |
| erg gramoko | erg/g | erg⋅g−1 | 1950 | 1.0 × 10−4 Gy | |
| rad | rad | 100 erg⋅g−1 | 1953 | 0.010 Gy | |
| Dosi baliokidea (H) | sievert | Sv | J⋅kg−1 × WR | 1977 | NS unitateak |
| röntgen gizon baliokidea | rem | 100 erg⋅g−1 x WR | 1971 | 0.010 Sv | |
| Dosi eraginkorra (E) | sievert | Sv | J⋅kg−1 × WR × WT | 1977 | NS unitateak |
| röntgen gizon baliokidea | rem | 100 erg⋅g−1 × WR × WT | 1971 | 0.010 Sv |
Erabilera medikoa
Röntgenek X izpiak hezur-egiturak identifikatzeko erabil daitezkeela aurkitu zuenetik, asko erabiltzen dira irudi medikoen arloan.[35] Lehen erabilera medikoa gai honi buruzko artikulua argitaratu eta hilabetera izan zen, Erresuma Batuan egindako ebakuntza batean; eta 2010era arte, irudi medikoen bost bilioi azterketa burutu ziren mundu osoan.[36] 2006an, irudi medikoen bidezko erradiazioarekiko esposizioa erradiazio ionizatzailearekiko esposizio osoaren % 50 izan zen Estatu Batuetan.[37]
Proiekzio-erradiografiak
Erradiografia proiektiboa, X izpien erradiazioa erabiliz bi dimentsioko irudiak sortzean datza. Hezurrek kaltzio-kontzentrazio handia dute eta elementu honek nahiko zenbaki atomiko handia duenez (Z = 20), hezurrek modu eraginkorrean xurgatzen dituzte X izpiak. Honen ondorioz detektagailura hezurren itzalean iristen diren X izpien kopurua murrizten da, eta argi eta garbi ikusten dira erradiografian. Halaber, birikak eta hauen barruan harrapatutako gasa oso ongi bereizten dira, ehunarekin alderatuta xurgapen txikiagoa dagoelako; ehun moten arteko desberdintasunak, aldiz, zailagoak dira ikusteko.
Proiekzio-erradiografiak baliagarriak dira hezur-sistemaren patologiak detektatzeko, bai eta ehun bigunetan gaixotasun-prozesu batzuk detektatzeko ere. Adibide nabarmen batzuk izan daitezke, hain arrunta den toraxeko erradiografia, biriketako gaixotasunak (pneumonia, birikako minbizia edo birikako edema) identifikatzeko erabil daitekeena; eta, erradiografia abdominala, hesteetako buxadura, aire askea (errai-zulaketetik) eta likido askea (aszitisean) detekta ditzakeena. Gainera, X izpiak behazun-kalkuluak (oso gutxitan izaten direnak erradiopakuak) edo giltzurrun-kalkuluak (sarritan, baina ez beti, ikus daitezkeenak) detektatzeko ere erabil daitezke. Erradiografia sinple tradizionalak ez dira hain erabilgarriak ehun bigunen irudiak lortzeko, hala nola, garunarenak edo muskuluenak. Era berean proiekzio-erradiografiak asko erabiltzen dira inplante ortopedikoen arloan; adibidez, belaun-, aldaka- edo sorbalda-inplanteen inguruko hezurrarekiko kokapena ebaluatzeko. Hori bi dimentsiotan ebalua daiteke erradiografia sinpleetatik abiatuta, edo hiru dimentsiotan “2D-tik 3D-rako erregistroa” izeneko teknika erabiltzen bada. Teknika honek, ustez, erradiografia sinpleetatik inplantearen posizioa ebaluatzearekin lotutako proiekzio-akatsak deuseztatzen ditu.
Orobat hortz-erradiografia ahoko arazo arrunten diagnostikoan erabiltzen da, txantxarretan, esaterako.
Diagnostiko medikoaren aplikazioetan, energia baxuko X izpiak (ahulak) erabiltzea ekiditen da, gorputzak erabat xurgatzen baititu, erradiazio-dosia handituz irudiaren eraketari lagundu gabe. Beraz, X izpien iragazki deritzon metalezko orri mehe bat, askotan aluminiozkoa, jarri ohi da X izpien hodiaren leihoaren gainean, espektroaren energia baxuko zatia xurgatzeko. Teknika honi sortaren gogortzea esaten zaio, espektroaren erdigunea energia altuagoko X izpietara lekualdatzen baitu.
Sistema kardiobaskularraren irudi bat sortzeko, arteriak eta zainak barne (angiografia), intereseko eskualde anatomikoaren hasierako irudi bat hartzen da. Eskualde bereko bigarren irudi bat hartzen da, eremu horretako odol-hodietan iododun kontraste-agente bat injektatu eta gero. Ondoren, bi irudi hauek digitalki alderatzen dira, odol-hodiak delineatzen dituen iododun kontrastea bakarrik utziz. Erradiologoak edo zirujauak irudi anatomiko normalekin alderatzen du lortutako irudia, odol-hodian kalterik edo buxadurarik dagoen zehazteko.
Ordenagailu bidezko tomografia
Ordenagailu bidezko tomografia (OTA) irudi medikoen modalitate bat da, non tomogramak edo gorputzaren eremu espezifikoen ebaketak lortzen diren hainbat norabidetan hartutako X izpien irudi multzo handi batetik abiatuta.[38] Zeharkako irudi hauek gorputz barruko hiru dimentsioko irudi bakarrean konbina daitezke, hainbat medikuntza-disziplinatan helburu diagnostiko eta terapeutikoekin erabiltzeko.
Fluoroskopia
Fluoroskopia medikuek edo erradioterapeutek erabiltzen duten irudi-teknika arrunt bat da, fluoroskopio baten bidez denbora errealean mugitzen diren irudiak lortzeko balio duena. Fluoroskopio bat X izpien iturri batek eta pantaila fluoreszente batek osatzen dute, eta pazientea haien artean jartzen da. Hala ere, fluoroskopio modernoek pantaila X izpien irudi-intensifikatzaile eta CCD bideo-kamera banatara akoplatzen dute, irudiak monitore batean grabatzeko eta erreproduzitzeko. Metodo honetarako kontraste-material bat erabil daiteke, hala nola bihotzeko kateterismoa (arteria koronarioen buxadurak aztertzeko) eta barioaren irensketa (hestegorriko eta irensteko nahasmenduak aztertzeko).
Erradioterapia
X izpiak tratamendu bezala erabiltzeari erradioterapia esaten zaio, eta neurri handi batean minbiziaren tratamendurako erabiltzen da (zainketa aringarria barne). Irudiak lortzeko bakarrik erabiltzen direnak baino erradiazio-dosi altuagoak behar dira. Energia baxuko X izpi sortak azaleko minbiziak tratatzeko erabiltzen dira, eta energia altuko sortak, berriz, gorputz barruko minbiziak tratatzeko (hala nola garunekoa, biriketakoa, prostatakoa eta bularrekoa).[39][40]
Bestelako erabilerak
- X izpien bidezko kristalografia kristal baten atomoen sarea zeharkatzen duten X izpien difrakzioak eratzen duen patroia erregistratzeko eta aztertzeko erabiltzen da, sare horren egitura ikusteko. Rosalind Franklinek antzeko teknika bat erabili zuen zuntzen difrakzioa edo DNA-ren helize bikoitzeko egitura aurkitzeko.[41]
- X izpien astronomia astronomiaren behaketa-adar bat da, zeina zeruko objektuen X izpien igorpena aztertzeaz arduratzen baiten.
- X izpien analisi mikroskopikoak X izpien banda ahuleko erradiazio elektromagnetikoa erabiltzen du objektu oso txikien irudiak sortzeko.
- X izpien fluoreszentzia bidez X izpiak lagin baten barruan sortu eta detektatzen dira. Ateratzen diren X izpien energia laginaren konposizioa identifikatzeko erabil daiteke.
- Erradiografia industrialak X izpiak erabiltzen ditu pieza industrialak ikuskatzeko, bereziki soldadurak.
Van Gogh-en erretratu ezezaguna Grasgond margolan famatuaren azpitik ikusten da. Hau ikusgai egin da X izpiak erabiliz, Deutsches Elektronen-Synchrotron museoan (Hanburgo). - Objektu kulturalen erradiografiari dagokionez, gehienetan margolanen erradiografiak hartzen dira azpiko marrazkiak, margotze-prozesu zeharreko pentimentoak, ondorengo zaharberritzaileek egindako aldaketak eta, batzuetan, arinagoko pinturak euskarrian errebelatzeko. Pigmentu asko, berun-zuria adibidez, ondo agertzen dira erradiografietan.
- X izpien espektromikroskopia pinturetako pigmentuen erreakzioak aztertzeko erabili izan da. Adibidez, van Gogh-en pinturetan kolorearen degradazioa aztertzeko.[42]
- Tomografia konputarizatu industriala X izpi tresneria erabiltzen duen prozesua da eta objektuen kanpoko zein barruko osagaien hiru dimentsioko irudikapenak sortzeko erabiltzen da. Hori lortzeko, eskaneatutako objektuaren norabide askotako proiekzio-irudiak informatikoki prozesatzen dira.
- Aireportuetan segurtasun-eskanerrek X izpiak erabiltzen dituzte ekipajearen barrualdea ikuskatzeko hegazkinean kargatu aurretik, segurtasun-mehatxuen bila.
- Muga-kontroletako eskanerrek eta polizia nazionalaren departamentuek X izpiak erabiltzen dituzte kamioien barrualdea ikuskatzeko.
- X izpien artea eta arte ederren fotografia (X izpien erabilera artistikoa), adibidez, Stane Jagodič-ren lanak.
- X izpien bidezko depilazioa, metodo oso hedatua 1920ko hamarkadan, baina orain FDA-k debekatua.[43]
- Oinetakoak probatzeko fluoroskopioak 1920ko hamarkadan zabaldu ziren. Amerikako Estatu Batuetan debekatu egin ziren 1960ko hamarkadan, Erresuma Batuan 1970eko hamarkadan eta geroago Europa kontinentalean.
Yoga egiten duen giza eskeleto baten X izpien animazioa - Röntgenen estereofotogrametria markatzaileen ezarpenaren arabera hezurren mugimendua arakatzeko erabiltzen da.
- X izpien fotoelektroien espektroskopia efektu fotoelektrikoan oinarritzen den analisi kimikoko teknika bat da, normalean gainazalen zientzian erabiltzen dena.
- Erradiazio bidezko inplosioa fisio-leherketa batek (bonba atomikoa) sortutako energia handiko X izpiak erabiltzea da, erregai nuklearra fusio-ignizio punturaino konprimitzeko (H bonba).
Efektu kaltegarriak
Diagnostiko klinikoetarako X izpi esposizioak minbizia eta garapen arazo arriskua areagotzen ditu pazienteengan.[44][45][46] Bai Munduko Osasun Erakundearen minbiziaren ikerkuntzarako nazioarteko agentziak eta bai Estatu Batuetako gobernuak X izpiak kartzinogeno bezala sailkatu ditu, eta gutxi gorabehera egungo Estatu Batuetako minbizia kasuen % 0,4 tomografien ondoriozkoa dela estimatzen da.[47]
Ez dago esperimentalki ez epidemiologikoki frogaturik erradiazioarentzat muga dosi bat dagoenik, hau da, X izpiekiko esposizioa beti da kaltegarria neurri handiago edo txikiago batean.[48] Minbizia jasateko arriskua 1100 mGy-rekiko esposizioan has daiteke, esaterako.[49] Bizitzan zehar egindako erradiografia gehigarriek pertsona estandarrak 75 urte betetzean minbizia izateko probabilitatea % 0,6 eta % 3 artean areago dezaketela estimatzen da.[50] Gorputzak xurgatutako erradiazio kantitatea erradiografia motaren eta gorputzeko atalaren menpekoa bada ere, tomografiek eta fluoroskopiek gainerako erradiografiek baino erradiazio kantitate handiagoak ematen dizkiote giza gorputzari. [47]
X izpiak are kaltegarriagoak dira umekientzat, horregatik ekiditen dira erradiografiak haurdun dauden pazienteekin.[51][52] Orokorrean ultrasoinu bidezko prozedurak erabiltzen dira kasuotan, erradiaziorik ez darabiltenez gero;[53] baina muturreko kasu batzuetan, erradiografiak onura gehiago izango baditu kalteak baino, egiten dira erradiografiak. Erradiazio honekiko gehiegizko esposizioak fetuari ez ezik, amaren ugaltze-organoei ere egin diezaieke kalte.
Arrisku hori perspektiban ikusteko, bularreko erradiografia arrunt batek pertsona bat ingurugiroko 10 eguneko esposizioaren baliokidearen eraginpean jarriko luke, eta hortzetako erradiografia batek egun batekoarenean. Tomografia batek, aldiz, 2-3 urteko ingurugiroko erradiazioaren eragina izango luke pazientearen gorputzean, eta 4-5 urte arteko esposizioarena bularrean soilik. Estatistikei jarraituz, Estatu Batuetako biztanle batek % 40ko probabilitateaz gara dezake minbizia bere bizitzan, ingurugirotik jasotako erradiazioaren eraginez soilik.
Buruan egindako tomografia bakar batek pazienteari 40 urtez jasoko lukeen ingurugiroko erradiazioaren baliokidea emango lioke, % 19 eta % 32 arteko neurketa-erroreaz eskaneo metodoaren arabera.
Hortz-erradiografiei dagokienez, xurgatutako erradiazio dosia asko aldatzen da baliaturiko prozeduraren eta teknologiaren (filmazkoa ala digitala) arabera. Hortzetako X izpi argazki bakar batek 0,5 eta 4 mrem arteko esposiziopean jar dezake gizaki bat. Aho osoko erradiografia batek, aldiz, 6 (argazki digitalaren kasuan) eta 18 (orri mehearen kasuan) mrem -rainoko esposizioa ekar dezake.[54][55][56]
Erreferentziak
Ikus, gainera
Kanpo estekak
- "On a New Kind of Rays". Nature. 53 (1369): 274-276. 1896ko urtarrila. Bibcode:1896Natur..53R.274. doi:10.1038/053274b0.
- "Ion X-Ray tubes". The Cathode Ray Tube site.
- "Index of Early Bremsstrahlung Articles".. Shade Tree Physics. 2010ko apirilak 12.
- Samuel JJ (2013ko urriak 20). "La découverte des rayons X par Röntgen". Bibnum Education (frantsesez). Röntgen discovery of X-rays (PDF; Ingelesezko itzulpena).
- Oakley, P. A., Navid Ehsani, N., & Harrison, D. E. (2020). "5 Reasons Why Scoliosis X-Rays Are Not Harmful. Dose-Response."https://doi.org/10.1177/1559325820957797
| Espektro elektromagnetikoa gamma izpiak • X izpiak • ultramoreak • argia • infragorriak • mikrouhinak • irrati uhinak | |||||||||
| ultramorea | morea | urdina | berdea | horia | laranja | gorria | infragorria | ||