X-IŞINLARININ KULLANIM ALANLARI
X-ışınları Röntgen tarafından keşfedilmesinden bugüne, çok kısa dalga
boyları ve yüksek enerjileri ile günlük hayat içinde çok önemli ve yaygın kullanım
alanları bulmuştur. Bunlardan en önemli birkaçını şöyle sıralayabiliriz: (i) X-ışınları,
tıpta teşhis ve tedavi aracı olarak büyük öneme sahiptir. Radyoskopi ve radyografi
için genellikle 500 - 200 kV luk hızlandırıcı gerilimlerle çalışan X-ışınları tüpünden
elde edilen kısa dalga boylu sert ışınlardan yararlanılır. Günümüzde, çeşitli tanecik
hızlandırıcıları yardımı ile hızlandırılan çok yüksek enerjili elektronların frenlenmeleri
sonucu, giderek çok daha kısa dalga boylu (yüksek frekanslı), dolayısıyla sert Xışınlarının
elde edilmeleri mümkün olmakta ve bunlar kanser tedavisinde ve bazı
operasyonlarda kullanılmaktadır. (ii) X-ışınları; maddenin yapısı, örneğin kristal
düzeni, karmaşık organik maddelerin molekül yapılarının aydınlatılmasında,
günümüzde sık başvurulan bir araştırma aracıdır. (iii) Teknikte malzeme kontrolünde,
sözgelimi ele alınan bir örneğin içinde yabancı bir madde, hava boşluğu ya da bir
yapım hatası bulunup bulunmadığını anlamak için, X-ışınları radyografisinden
yararlanılır. (ıv i) Kimyada bir örnek içinde bulunan eser miktardaki yabancı maddenin
analizi, fizikte yeni elementlerin keşfedilmesi ve özelliklerinin incelenmesinde,
araştırma aracı olarak X-ışınlarının önemi büyüktür. Nadir toprak elementleri ve uran
ötesi elementlerin özellikleri bu yolla saptanabilmektedir.
Günümüzde nükleer görüntüleme tıpta ve endüstride çok geniş bir kullanım
alanına sahiptir. Endüstrideki kullanım alanları tıp alanındaki kadar geniş ve çeşitli
olmasa da özellikle reaktör çalışmalarında ve tahribatsız muayene olarak bilinen
cisimlerin içsel kesit görüntülerinin oluşturulmasında kullanılmaktadır.
2.1. X-Işınlarının Tıpta Kullanılması
Tıp alanında 1895’te X-ışınlarının keşfi ile başlayan radyografi, gelişerek
günümüze kadar gelmiş ve değişik yöntemlerle temelde bilgisayarlı tomografi (CT)
adını almıştır. Klasik radyografide, X-ışınlarının değişik ortamlarda, farklı soğurulma
özelliğinden yararlanılır. X-ışını doku içinden geçerken ortamın fiziksel yoğunlukları,
atomik yapıları, X-ışını enerjisi ve kat ettiği yola bağlı olarak soğurulur ve saçılmaya
uğrar.
Vücudu geçen X-ışınları, X-ışınlarına duyarlı bir film üzerine düşürülmeleri
halinde bir görüntü oluştururlar. Film üzerine düşen şiddet değerleri, farklı soğurma
katsayısına sahip bölgelerden geçerek geldiği için değişik tonda görüntü oluştururlar.
Fakat klasik radyografinin en büyük dezavantajı, birbirlerine çok yakın kütle soğurma
katsayılarına sahip iki bölgenin hemen hemen aynı kontrastı vermesi veya birbirinden
çok farklı kütle soğurma katsayılarına sahip iki bölgeden büyük katsayıya sahip
olanın diğerini gölgelemesi sonucunda iki bölgenin birbirinden ayırt edilememesinin
söz konusu olmasıdır. Bu yüzden filme dayalı radyografinin sakıncalarını gidermek
amacıyla yapılan çalışmalar sonucunda 1970’li yıllarda bilgisayarlı radyografi
geliştirilmiştir. Daha sonraki yıllarda yapılan çalışmalar sonucunda transmisyon
radyografisinin günümüzde en yoğun kullanılan şekillerinden bir tanesi olan
fluoroskopi sistemleri ortaya çıkmıştır. Bu sistemlerde film yerine CsI tipi dedektörler
kullanılmaktadır. Bu dedektörler temelinde bir sintilasyon dedektörüdür. Dedektörde,
gelen radyasyonun şiddetiyle orantılı oluşan parıldama, bir kamera sistemiyle
dijitalize edilerek görüntü oluşturulmaktadır. Günümüzdeki çalışmalar ise bu tip
dedektörler yerine yarı iletken dedektörler kullanarak görüntü oluşturma amacı
taşımaktadır. Bu çalışma, fluoroskopide, CsI dedektörleri yerine CdTe yarıiletken
dedektörler kullanılması üzerinedir.
2.1.1. Röntgen
Röntgen, radyolojik tanı yöntemlerinin en eskisidir. X-ışınlarının diyagnostik
radyolojide kullanılmalarını sağlayan temel özellik, dokuyu geçebilme yetenekleridir.
Flouresans ve fotografik özellikleri ise görüntünün elde edilmesini sağlar. İnsan
vücudunun değişik atom ağırlığında ve değişik kalınlık ve yoğunlukta dokulardan
yapıldığından, x-ışınının absorbsiyonu da farklı olacaktır. Farklı absorbsiyon ve
girginlik sonucu, röntgen filmi (röntgenogram) üzerine değişik oranlarda düşen xışınları
geçtikleri vücut parçasının bir görüntüsünü oluştururlar. Bu görüntü, siyahtan
(film üzerine düşen ışın fazla) beyaza (film üzerine düşen ışın az) kadar değişen gri
tonlardan oluşur.
Röntgenogramlarda Görüntü Oluşumu: Vücudu geçen x-ışınları,
üzerine gümüş bromür (AgBr) emülsiyonu sürülmüş plastik bir yapraktan ibaret olan
röntgen filmi üzerine, ya doğrudan ya da Flouresans özellikteki bir levha aracığıyla,
ultraviole ışığı şeklinde düşürülür. Görülebilir ışığın fotoğraf plağında yaptığı
değişiklikten farksız olan etki, x-ışını veya ultraviole ışığı alan AgBr moleküllerindeki
bağların gevşemesidir. Böyle bir film bazı kimyasal solüsyonlarla karşılaştırılırsa,
etkilenen moleküllerdeki gümüş ve brom birbirlerinden kolayca ayrılır. Tek kalan
gümüş oksitlenerek röntgenogramlar üzerindeki siyah kesimleri oluşturur. Işın
düşmemiş bölgelerdeki gümüş bromür molekülleri ise film üzerinden alınır ve beyaz
olan plastik baz ortaya çıkar. Bu işleme “film processing” (film banyosu) adı verilir.
Yani kısaca röntgenogramlardaki görüntü, okside olmuş gümüş tarafından
oluşturulmaktadır.
Gümüş bromür görüntülerinin elde edildiği bu
yönteme konvansiyonel röntgen, vücudu geçen x-ışınlarının
dedektörlerle ölçülerek görüntünün bilgisayar aracılığı ile
katot tüpünde oluşturulduğu yönteme ise dijital röntgen adı
verilir.
2.1.2. Bilgisayarlı Tomografi
Bu cihaz X-ışın cihazlarının en
gelişmişidir. Bu cihaz ile hekimler MR cihazında
olduğu gibi vücudun belli bir bölgesinin kesit
görüntüsünü çıkarabilme yeteneğine sahip
olmuşlardır. Cihaz diğer röntgen cihazları gibi
bir X-ışını tüpüne sahiptir. Ancak bu cihazın
sabit bir tüp yapısı yerine, hareketli bir
GANTRY üzerine monte edilmiş bir tüp yapısı vardır. Bu gantry sürekli ve belirli bir
hızda dönerek şüpheli vücut bölgesinin üzerini taramış olur. Bu tarama; X-ışını
dedektörüne gelen veriler doğrultusunda görüntü işleme bilgisayarlarıyla CT
görüntüleri oluşturur. Oluşturulan bu görüntü MR görüntülerine oldukça
benzemektedir.
CT cihazının etkili olduğu dokuları ve vücut bölgelerini incelediğimizde daha
çok yapısı ve çalışma prensibi itibariyle kemikli dokuların incelenmesinde, yumuşak
dokularınkine oranla daha başarılıdır.
2.2. X-Ray Cihazları
X-Ray cihazları, nesnelerin sabit bir X-ışını kaynağından geçirilerek içeriği
hakkında bilgi veren cihazlardır. X-Ray cihazlarında bir X-ışını kaynağı ve bu
kaynağın karşısında ışınları algılayan bir detektör grubu bulunmaktadır. Eşyalar bu
ışınların yolu üzerine konulmakta ve eşyalardan geçen ışınlar detektörler (foto
diyotlar) tarafından algılanmaktadır.
Foto diyot çıkış sinyallerinin uygun yükseltme ve filtreleme işlemlerinden
sonra, sinyal işleme ve görüntü oluşturma teknikleri kullanılarak dilim görüntüler
oluşturulmakta, sonrasından bu dilimler birleştirilmekte, sonuç olarak oluşturulan
görüntü monitör bir siluet olarak yansıtılmaktadır.
Aşağıda verilen resimde standart bir X-Ray cihazının bagaj tarama süreci
adım adım izlenmektedir.
Bagajlar X-Ray cihazının tünelinden geçerken maruz kaldıkları X-ışınları
bagajı bir uçtan öbür uca tarar. Taranan her kesit, içerdiği maddenin atom ağırlığıyla
ilgili olarak detektör grubunda bir sinyal oluşturur. Tarama sonunda bu sinyallerin
toplamı taranan maddenin içerdiği nesnelerin görüntüsüdür.
X-ışınlı çanta paket kontrol sistemleri ilk kullanılmaya başladığında siyah
beyaz görüntü verebilen basit cihazları ve buradan sadece malzemenin, çantanın
içindekilerin fiziksel şekli hakkında bilgi alınabilmekteydi. Daha sonra 90’lı yılların
başlarında sadece fiziksel şeklin ne olduğunun bilinmesi pek yeterli olmamaya
başladı. Üreticiler bir adım daha ileriye giderek çanta paket içersindeki nesnelerin
kimyasal yapısı hakkında da bilgi verebilecek yani onların organik ya da inorganik
maddeler olup olmadıklarının belirlenebileceği teknikler üzerinde çalışıp kullanıcılara
bu bilgileri verebilecek multi enerjili sistemler geliştirdiler.
Bu sistem, oluşturulan görüntü üzerinde operatörlerin madde tanımlamasını
kolaylaştırıcı bazı uygulamaları içermektedir. Bu tanımlamada malzemelere renk
kodlaması uygulanmakta, örneğin titanyum, krom, demir, çelik, kalay, kurşun, bakır,
gümüş, altın gibi atom numarası 18’den büyük olan ağır elementler (inorganik
maddeler) mavi renklendirme ile alüminyum gibi atom numarası 10 ile 18 arasında
olan orta ağırlıktaki elementler (karışık grup) yeşil renklendirme ile, atom numaraları
10’un altında olan hidrojen, karbon, nitrojen, oksijen, nitrogliserin, akril, kağıt, tekstil
ürünleri, tahta ve su gibi organik maddeler turuncu ile görünmektedir.
90’lı yılların ikinci çeyreğinden sonra ise bu cihazlarda daha büyük gelişmeler
yaşanmaya başlandı ve 3. çeyrekte artık operatörlere çantaların şüpheli olup
olmadığı hakkında karar vermesinde yardımcı olmaya çalışan ve görüntüler üzerine
şüpheli olabilecek bölgelere işaretler atan sistemler geliştirilmeye başlandı.
2.3. X-Işınlarının Sanayide Kullanılması
Sanayide X-ışınları metal parçaların, özellikle de dökümlerin ve kaynaklanmış
parçaların sağlamlığının denetlenmesinde kullanılır. Çok sayıda parçadan oluşan
malzemelerin, örneğin elektrikli aletlerin montajının doğru yapılıp yapılmadığı da Xışınlarıyla
incelenebilir. Polis ve gümrük memurları yolcu valizlerinde yasadışı bir
maddenin bulunup bulunmadığını anlamak için X-ışınlarından yararlanırlar. X ışınları
bugün kullanılmakta olan pigmentlere (renk verici maddelere), eski ressamların
kullanmış oldukları pigmentlere oranla daha kolay işler. X-ışınlarının bu özelliğinden
yararlanan sanat uzmanları, eski bir ressama ait olduğu iddia edilen bir yapıtın sahte
olup olmadığını, üzerinde herhangi bir değişikliğin yapılıp yapılmadığını saptayabilirler.
Tabloların alt katmanlarının X-ışınlarıyla incelenmesiyle, ünlü ressamların
yapıtlarını nasıl ortaya çıkardıklarına ilişkin pek çok şey öğrenilmiştir. X-ışınlarının
farklı maddelerde farklı renklerde flüorışıma oluşturma özelliğinden, gerçek değerli
taşları yapaylarından ayırt etmekte de yararlanılır.
2.4. Bilimsel Araştırmalarda X-Işınları
X-ışınları canlı hücrelerdeki genetik maddelerin değişim hızını artırmak için
kullanılabilir. Böylece bilim adamları yeni canlı türleri yaratmak ve belirli genlerin
kalıtım modelini incelemek için X-ışınlarından yararlanabilirler. ABD'li genetikçi
Hermann Joseph Muller, X-ışınlarının değişim yaratıcı (mutajenik) özellikleri
üzerindeki çalışmalarıyla 1946 Nobel Tıp ya da Fizyoloji Ödülü'nü almıştır. X-ışını
kristalografisi, maddelerin kristal ve molekül yapısını incelemekte kullanılan bir
yöntemdir. Görünür ışıktan farklı olarak X-ışınları, içinden geçtikleri mercek, prizma
ve aynalarda önemli bir doğrultu değişikliğine uğramaz. Ama öte yandan kristallerdeki
atomlar düzenli bir yerleşim içindedir ve X-ışınlarını kırılmaya uğratacak kadar
birbirlerine yakındır, bu yüzden de belirli bir kırınım deseni oluşturur). Çözümlenecek
kristal örneğin üzerine X-ışını demeti düşürülür ve ortaya çıkan kırınım deseninin filmi
çekilir. Bu desendeki beneklerin konumları çözümlenerek kristalin atom yapısı
konusunda bilgi edinilir. X-ışını kırınımına dayalı inceleme yöntemleri, biyoloji
açısından önemli moleküllere ilişkin bilgilerimizin artmasında yaşamsal bir rol
oynamıştır. Örneğin, DNA olarak anılan deoksiribonükleik asidin X-ışını kırınımıyla
incelenmesi, DNA moleküllerinin ikili sarmal yapısının belirlenebilmesine yardımcı
olmuş ve böylece bilim adamları genetik şifreyi ve bunun kalıtım sürecindeki rolünü
öğrenebilmişlerdir. X-ışını kırınımı yöntemi metallerin, kay açların, minerallerin
incelenmesinde ve cevher çökellerinin yerlerinin saptanmasında da uygulanır.
X-ışınları tarayıcı elektron mikroskoplarında da kullanılır.
2.5. X-Işını Astronomisi
X-ışını astronomisi, dış uzaydaki X-ışını kaynaklarının incelenmesini konu
alan bir bilim dalıdır. X-ışınları Dünya atmosferinde soğurulduğundan yerdeki aletlerle
kolayca toplanıp gözlemlenemez. Bu nedenle X-ışını teleskopları ve algılayıcıları
roketlerle, balonlarla çok yükseklere çıkartılır yada bir uyduyla Dünya yörüngesine
oturtulur. X-ışını astronomisiyle, aralarında yıldızların, süpernova kalıntılarının ve
kuvazarların da bulunduğu binlerce X-ışını kaynağı ortaya çıkartılmıştır. Kuğu X-1 adı
verilen güçlü ve önemli bir X-ışını kaynağının, görünmeyen yoldaşıyla birlikte ortak bir
kütle çekimi merkezi çevresinde dolanan, görünür bir yıldız olduğu sanılmaktadır.
Yoldaşının görünür yıldızdan madde çeken bir kara delik olduğu ileri sürülmüştür. Bu
varsayıma göre, yıldızdan çekilen madde kara delikte yok oldukça, kara delik Xışınları
salmakta ve astronomlar da bu ışınları gözlemlemektedir.
X-ışınları Röntgen tarafından keşfedilmesinden bugüne, çok kısa dalga
boyları ve yüksek enerjileri ile günlük hayat içinde çok önemli ve yaygın kullanım
alanları bulmuştur. Bunlardan en önemli birkaçını şöyle sıralayabiliriz: (i) X-ışınları,
tıpta teşhis ve tedavi aracı olarak büyük öneme sahiptir. Radyoskopi ve radyografi
için genellikle 500 - 200 kV luk hızlandırıcı gerilimlerle çalışan X-ışınları tüpünden
elde edilen kısa dalga boylu sert ışınlardan yararlanılır. Günümüzde, çeşitli tanecik
hızlandırıcıları yardımı ile hızlandırılan çok yüksek enerjili elektronların frenlenmeleri
sonucu, giderek çok daha kısa dalga boylu (yüksek frekanslı), dolayısıyla sert Xışınlarının
elde edilmeleri mümkün olmakta ve bunlar kanser tedavisinde ve bazı
operasyonlarda kullanılmaktadır. (ii) X-ışınları; maddenin yapısı, örneğin kristal
düzeni, karmaşık organik maddelerin molekül yapılarının aydınlatılmasında,
günümüzde sık başvurulan bir araştırma aracıdır. (iii) Teknikte malzeme kontrolünde,
sözgelimi ele alınan bir örneğin içinde yabancı bir madde, hava boşluğu ya da bir
yapım hatası bulunup bulunmadığını anlamak için, X-ışınları radyografisinden
yararlanılır. (ıv i) Kimyada bir örnek içinde bulunan eser miktardaki yabancı maddenin
analizi, fizikte yeni elementlerin keşfedilmesi ve özelliklerinin incelenmesinde,
araştırma aracı olarak X-ışınlarının önemi büyüktür. Nadir toprak elementleri ve uran
ötesi elementlerin özellikleri bu yolla saptanabilmektedir.
Günümüzde nükleer görüntüleme tıpta ve endüstride çok geniş bir kullanım
alanına sahiptir. Endüstrideki kullanım alanları tıp alanındaki kadar geniş ve çeşitli
olmasa da özellikle reaktör çalışmalarında ve tahribatsız muayene olarak bilinen
cisimlerin içsel kesit görüntülerinin oluşturulmasında kullanılmaktadır.
2.1. X-Işınlarının Tıpta Kullanılması
Tıp alanında 1895’te X-ışınlarının keşfi ile başlayan radyografi, gelişerek
günümüze kadar gelmiş ve değişik yöntemlerle temelde bilgisayarlı tomografi (CT)
adını almıştır. Klasik radyografide, X-ışınlarının değişik ortamlarda, farklı soğurulma
özelliğinden yararlanılır. X-ışını doku içinden geçerken ortamın fiziksel yoğunlukları,
atomik yapıları, X-ışını enerjisi ve kat ettiği yola bağlı olarak soğurulur ve saçılmaya
uğrar.
Vücudu geçen X-ışınları, X-ışınlarına duyarlı bir film üzerine düşürülmeleri
halinde bir görüntü oluştururlar. Film üzerine düşen şiddet değerleri, farklı soğurma
katsayısına sahip bölgelerden geçerek geldiği için değişik tonda görüntü oluştururlar.
Fakat klasik radyografinin en büyük dezavantajı, birbirlerine çok yakın kütle soğurma
katsayılarına sahip iki bölgenin hemen hemen aynı kontrastı vermesi veya birbirinden
çok farklı kütle soğurma katsayılarına sahip iki bölgeden büyük katsayıya sahip
olanın diğerini gölgelemesi sonucunda iki bölgenin birbirinden ayırt edilememesinin
söz konusu olmasıdır. Bu yüzden filme dayalı radyografinin sakıncalarını gidermek
amacıyla yapılan çalışmalar sonucunda 1970’li yıllarda bilgisayarlı radyografi
geliştirilmiştir. Daha sonraki yıllarda yapılan çalışmalar sonucunda transmisyon
radyografisinin günümüzde en yoğun kullanılan şekillerinden bir tanesi olan
fluoroskopi sistemleri ortaya çıkmıştır. Bu sistemlerde film yerine CsI tipi dedektörler
kullanılmaktadır. Bu dedektörler temelinde bir sintilasyon dedektörüdür. Dedektörde,
gelen radyasyonun şiddetiyle orantılı oluşan parıldama, bir kamera sistemiyle
dijitalize edilerek görüntü oluşturulmaktadır. Günümüzdeki çalışmalar ise bu tip
dedektörler yerine yarı iletken dedektörler kullanarak görüntü oluşturma amacı
taşımaktadır. Bu çalışma, fluoroskopide, CsI dedektörleri yerine CdTe yarıiletken
dedektörler kullanılması üzerinedir.
2.1.1. Röntgen
Röntgen, radyolojik tanı yöntemlerinin en eskisidir. X-ışınlarının diyagnostik
radyolojide kullanılmalarını sağlayan temel özellik, dokuyu geçebilme yetenekleridir.
Flouresans ve fotografik özellikleri ise görüntünün elde edilmesini sağlar. İnsan
vücudunun değişik atom ağırlığında ve değişik kalınlık ve yoğunlukta dokulardan
yapıldığından, x-ışınının absorbsiyonu da farklı olacaktır. Farklı absorbsiyon ve
girginlik sonucu, röntgen filmi (röntgenogram) üzerine değişik oranlarda düşen xışınları
geçtikleri vücut parçasının bir görüntüsünü oluştururlar. Bu görüntü, siyahtan
(film üzerine düşen ışın fazla) beyaza (film üzerine düşen ışın az) kadar değişen gri
tonlardan oluşur.
Röntgenogramlarda Görüntü Oluşumu: Vücudu geçen x-ışınları,
üzerine gümüş bromür (AgBr) emülsiyonu sürülmüş plastik bir yapraktan ibaret olan
röntgen filmi üzerine, ya doğrudan ya da Flouresans özellikteki bir levha aracığıyla,
ultraviole ışığı şeklinde düşürülür. Görülebilir ışığın fotoğraf plağında yaptığı
değişiklikten farksız olan etki, x-ışını veya ultraviole ışığı alan AgBr moleküllerindeki
bağların gevşemesidir. Böyle bir film bazı kimyasal solüsyonlarla karşılaştırılırsa,
etkilenen moleküllerdeki gümüş ve brom birbirlerinden kolayca ayrılır. Tek kalan
gümüş oksitlenerek röntgenogramlar üzerindeki siyah kesimleri oluşturur. Işın
düşmemiş bölgelerdeki gümüş bromür molekülleri ise film üzerinden alınır ve beyaz
olan plastik baz ortaya çıkar. Bu işleme “film processing” (film banyosu) adı verilir.
Yani kısaca röntgenogramlardaki görüntü, okside olmuş gümüş tarafından
oluşturulmaktadır.
Gümüş bromür görüntülerinin elde edildiği bu
yönteme konvansiyonel röntgen, vücudu geçen x-ışınlarının
dedektörlerle ölçülerek görüntünün bilgisayar aracılığı ile
katot tüpünde oluşturulduğu yönteme ise dijital röntgen adı
verilir.
2.1.2. Bilgisayarlı Tomografi
Bu cihaz X-ışın cihazlarının en
gelişmişidir. Bu cihaz ile hekimler MR cihazında
olduğu gibi vücudun belli bir bölgesinin kesit
görüntüsünü çıkarabilme yeteneğine sahip
olmuşlardır. Cihaz diğer röntgen cihazları gibi
bir X-ışını tüpüne sahiptir. Ancak bu cihazın
sabit bir tüp yapısı yerine, hareketli bir
GANTRY üzerine monte edilmiş bir tüp yapısı vardır. Bu gantry sürekli ve belirli bir
hızda dönerek şüpheli vücut bölgesinin üzerini taramış olur. Bu tarama; X-ışını
dedektörüne gelen veriler doğrultusunda görüntü işleme bilgisayarlarıyla CT
görüntüleri oluşturur. Oluşturulan bu görüntü MR görüntülerine oldukça
benzemektedir.
CT cihazının etkili olduğu dokuları ve vücut bölgelerini incelediğimizde daha
çok yapısı ve çalışma prensibi itibariyle kemikli dokuların incelenmesinde, yumuşak
dokularınkine oranla daha başarılıdır.
2.2. X-Ray Cihazları
X-Ray cihazları, nesnelerin sabit bir X-ışını kaynağından geçirilerek içeriği
hakkında bilgi veren cihazlardır. X-Ray cihazlarında bir X-ışını kaynağı ve bu
kaynağın karşısında ışınları algılayan bir detektör grubu bulunmaktadır. Eşyalar bu
ışınların yolu üzerine konulmakta ve eşyalardan geçen ışınlar detektörler (foto
diyotlar) tarafından algılanmaktadır.
Foto diyot çıkış sinyallerinin uygun yükseltme ve filtreleme işlemlerinden
sonra, sinyal işleme ve görüntü oluşturma teknikleri kullanılarak dilim görüntüler
oluşturulmakta, sonrasından bu dilimler birleştirilmekte, sonuç olarak oluşturulan
görüntü monitör bir siluet olarak yansıtılmaktadır.
Aşağıda verilen resimde standart bir X-Ray cihazının bagaj tarama süreci
adım adım izlenmektedir.
Bagajlar X-Ray cihazının tünelinden geçerken maruz kaldıkları X-ışınları
bagajı bir uçtan öbür uca tarar. Taranan her kesit, içerdiği maddenin atom ağırlığıyla
ilgili olarak detektör grubunda bir sinyal oluşturur. Tarama sonunda bu sinyallerin
toplamı taranan maddenin içerdiği nesnelerin görüntüsüdür.
X-ışınlı çanta paket kontrol sistemleri ilk kullanılmaya başladığında siyah
beyaz görüntü verebilen basit cihazları ve buradan sadece malzemenin, çantanın
içindekilerin fiziksel şekli hakkında bilgi alınabilmekteydi. Daha sonra 90’lı yılların
başlarında sadece fiziksel şeklin ne olduğunun bilinmesi pek yeterli olmamaya
başladı. Üreticiler bir adım daha ileriye giderek çanta paket içersindeki nesnelerin
kimyasal yapısı hakkında da bilgi verebilecek yani onların organik ya da inorganik
maddeler olup olmadıklarının belirlenebileceği teknikler üzerinde çalışıp kullanıcılara
bu bilgileri verebilecek multi enerjili sistemler geliştirdiler.
Bu sistem, oluşturulan görüntü üzerinde operatörlerin madde tanımlamasını
kolaylaştırıcı bazı uygulamaları içermektedir. Bu tanımlamada malzemelere renk
kodlaması uygulanmakta, örneğin titanyum, krom, demir, çelik, kalay, kurşun, bakır,
gümüş, altın gibi atom numarası 18’den büyük olan ağır elementler (inorganik
maddeler) mavi renklendirme ile alüminyum gibi atom numarası 10 ile 18 arasında
olan orta ağırlıktaki elementler (karışık grup) yeşil renklendirme ile, atom numaraları
10’un altında olan hidrojen, karbon, nitrojen, oksijen, nitrogliserin, akril, kağıt, tekstil
ürünleri, tahta ve su gibi organik maddeler turuncu ile görünmektedir.
90’lı yılların ikinci çeyreğinden sonra ise bu cihazlarda daha büyük gelişmeler
yaşanmaya başlandı ve 3. çeyrekte artık operatörlere çantaların şüpheli olup
olmadığı hakkında karar vermesinde yardımcı olmaya çalışan ve görüntüler üzerine
şüpheli olabilecek bölgelere işaretler atan sistemler geliştirilmeye başlandı.
2.3. X-Işınlarının Sanayide Kullanılması
Sanayide X-ışınları metal parçaların, özellikle de dökümlerin ve kaynaklanmış
parçaların sağlamlığının denetlenmesinde kullanılır. Çok sayıda parçadan oluşan
malzemelerin, örneğin elektrikli aletlerin montajının doğru yapılıp yapılmadığı da Xışınlarıyla
incelenebilir. Polis ve gümrük memurları yolcu valizlerinde yasadışı bir
maddenin bulunup bulunmadığını anlamak için X-ışınlarından yararlanırlar. X ışınları
bugün kullanılmakta olan pigmentlere (renk verici maddelere), eski ressamların
kullanmış oldukları pigmentlere oranla daha kolay işler. X-ışınlarının bu özelliğinden
yararlanan sanat uzmanları, eski bir ressama ait olduğu iddia edilen bir yapıtın sahte
olup olmadığını, üzerinde herhangi bir değişikliğin yapılıp yapılmadığını saptayabilirler.
Tabloların alt katmanlarının X-ışınlarıyla incelenmesiyle, ünlü ressamların
yapıtlarını nasıl ortaya çıkardıklarına ilişkin pek çok şey öğrenilmiştir. X-ışınlarının
farklı maddelerde farklı renklerde flüorışıma oluşturma özelliğinden, gerçek değerli
taşları yapaylarından ayırt etmekte de yararlanılır.
2.4. Bilimsel Araştırmalarda X-Işınları
X-ışınları canlı hücrelerdeki genetik maddelerin değişim hızını artırmak için
kullanılabilir. Böylece bilim adamları yeni canlı türleri yaratmak ve belirli genlerin
kalıtım modelini incelemek için X-ışınlarından yararlanabilirler. ABD'li genetikçi
Hermann Joseph Muller, X-ışınlarının değişim yaratıcı (mutajenik) özellikleri
üzerindeki çalışmalarıyla 1946 Nobel Tıp ya da Fizyoloji Ödülü'nü almıştır. X-ışını
kristalografisi, maddelerin kristal ve molekül yapısını incelemekte kullanılan bir
yöntemdir. Görünür ışıktan farklı olarak X-ışınları, içinden geçtikleri mercek, prizma
ve aynalarda önemli bir doğrultu değişikliğine uğramaz. Ama öte yandan kristallerdeki
atomlar düzenli bir yerleşim içindedir ve X-ışınlarını kırılmaya uğratacak kadar
birbirlerine yakındır, bu yüzden de belirli bir kırınım deseni oluşturur). Çözümlenecek
kristal örneğin üzerine X-ışını demeti düşürülür ve ortaya çıkan kırınım deseninin filmi
çekilir. Bu desendeki beneklerin konumları çözümlenerek kristalin atom yapısı
konusunda bilgi edinilir. X-ışını kırınımına dayalı inceleme yöntemleri, biyoloji
açısından önemli moleküllere ilişkin bilgilerimizin artmasında yaşamsal bir rol
oynamıştır. Örneğin, DNA olarak anılan deoksiribonükleik asidin X-ışını kırınımıyla
incelenmesi, DNA moleküllerinin ikili sarmal yapısının belirlenebilmesine yardımcı
olmuş ve böylece bilim adamları genetik şifreyi ve bunun kalıtım sürecindeki rolünü
öğrenebilmişlerdir. X-ışını kırınımı yöntemi metallerin, kay açların, minerallerin
incelenmesinde ve cevher çökellerinin yerlerinin saptanmasında da uygulanır.
X-ışınları tarayıcı elektron mikroskoplarında da kullanılır.
2.5. X-Işını Astronomisi
X-ışını astronomisi, dış uzaydaki X-ışını kaynaklarının incelenmesini konu
alan bir bilim dalıdır. X-ışınları Dünya atmosferinde soğurulduğundan yerdeki aletlerle
kolayca toplanıp gözlemlenemez. Bu nedenle X-ışını teleskopları ve algılayıcıları
roketlerle, balonlarla çok yükseklere çıkartılır yada bir uyduyla Dünya yörüngesine
oturtulur. X-ışını astronomisiyle, aralarında yıldızların, süpernova kalıntılarının ve
kuvazarların da bulunduğu binlerce X-ışını kaynağı ortaya çıkartılmıştır. Kuğu X-1 adı
verilen güçlü ve önemli bir X-ışını kaynağının, görünmeyen yoldaşıyla birlikte ortak bir
kütle çekimi merkezi çevresinde dolanan, görünür bir yıldız olduğu sanılmaktadır.
Yoldaşının görünür yıldızdan madde çeken bir kara delik olduğu ileri sürülmüştür. Bu
varsayıma göre, yıldızdan çekilen madde kara delikte yok oldukça, kara delik Xışınları
salmakta ve astronomlar da bu ışınları gözlemlemektedir.
