X-ışını spektroskopisi, elektromanyetik spektrumun X-ışını kısmındaki dalga boylarında fotonları veya ışık parçacıklarını algılayan ve ölçen bir tekniktir. Bilim adamlarının bir nesnenin kimyasal ve temel özelliklerini anlamalarına yardımcı olmak için kullanılır. Arkeoloji, astronomi ve mühendislik dahil olmak üzere birçok bilim ve teknolojide kullanılan birçok farklı X-ışını spektroskopisi yöntemi vardır. Bu yöntemler, analiz edilen malzeme veya nesnenin daha eksiksiz bir resmini oluşturmak için bağımsız olarak veya kombinasyon halinde kullanılabilir.
İçindekiler
Tarih
SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı’na göre, Alman fizikçi Wilhelm Konrad Roentgen, X-ışınlarını keşfi nedeniyle 1901’de ilk Nobel Fizik Ödülü’nü aldı. SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı’na göre, yeni teknolojisi diğer bilim adamları ve klinisyenler tarafından hızla kullanıldı. İngiliz fizikçi Charles Barclay, 1906 ile 1908 yılları arasında, X-ışınlarının bireysel maddelerin bir özelliği olabileceğini keşfetmesine yol açan araştırmalar yaptı. Çalışmaları ona ayrıca Nobel Fizik Ödülü’nü kazandırdı, ancak ödülü ancak 1917’den sonra aldı.
X-ışınları spektroskopisinin kullanımının 1912 yılında İngiliz fizikçiler William Henry Bragg ve William Lawrence Bragg’ın babası ve oğlu ile başladığı bildirilmekle birlikte, biraz daha önce kullanıldığı da gelen bilgiler arasındadır. X-ışını radyasyonunun kristaller içindeki atomlarla nasıl etkileşime girdiğini incelemek için spektroskopi kullandılar. X-ışını kristalografisi adı verilen teknikleri ertesi yıl bu alanda standardize edildi ve ona 1915’te Nobel Fizik Ödülü’nü kazandırdı. 20. yüzyılın başlarında, William Henry Bragg ve oğlu William Lawrence Bragg ilk X-ışını spektroskoplarını yaptılar. X-ışını radyasyonunun kristallerdeki atomlarla nasıl etkileşime girdiğini incelemek.
X-ışını spektroskopisi nasıl çalışır?
Bir atom kararsız olduğunda veya yüksek enerjili parçacıklar tarafından tutuşturulduğunda, elektronları bir enerji seviyesinden diğerine geçer. Elektronlar hizalandığında, element, bu kimyasal elementi oluşturan atomlara özgü bir şekilde yüksek enerjili X-ışını fotonlarını emer ve yayar. X-ışını spektroskopisi, bilim adamlarının elementleri tanımlamasına ve farklı malzemelerdeki atomların nasıl etkileşime girdiğini anlamasına olanak tanıyan enerji değişikliklerini ölçer.
İki ana yöntem vardır: enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (WDXS) ve enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDXS). WDXS, kristal tarafından saptırılan tek dalga boyundaki X-ışınlarını ölçer. EDXS, yüksek enerjili yüklü parçacık kaynağı tarafından uyarılan elektronların yaydığı X-ışını radyasyonunu ölçer. Her iki teknikte de radyasyonun nasıl dağıldığı, malzemenin atomik yapısını ve dolayısıyla analiz edilen nesne içindeki elementleri anlatır.
Çoklu uygulamalar
Günümüzde X-ışını spektroskopisi arkeoloji, astronomi, mühendislik ve sağlık gibi bilim ve teknolojinin birçok alanında kullanılmaktadır. Bu şekilde, antropologlar ve arkeologlar antik eserler hakkında gizli bilgileri keşfeder ve bulgularını X-ışını spektroskopisi kullanarak analiz ederek ortaya çıkarır. Örneğin, Lowa’daki Grinnell College’da kimya profesörü olan Lee Sharpe ve meslektaşları, Güneybatı Kuzey Amerika’da tarih öncesi insanlar tarafından yapılan obsidyen ok uçlarının kökenini bulmak için X-ışını spektroskopisi (XRF) adı verilen bir yöntem kullandılar. Ekip bulgularını Ekim 2018’de Arkeolojik Bilimler dergisinde yayınladı.
X-ışını spektroskopisi, astrofizikçilerin uzaydaki nesnelerin nasıl çalıştığı hakkında daha fazla bilgi edinmelerine yardımcı oluyor. Örneğin, St. Louis’deki Washington Üniversitesi’nden araştırmacılar, özellikleri hakkında daha fazla bilgi edinmek için karadelikler gibi kozmik nesnelerden gelen X-ışınlarını gözlemlemeyi planlıyorlar. Deneysel ve teorik bir astrofizikçi olan Henrik Krawczynski liderliğindeki ekip, X-ışını polarimetresi adı verilen bir tür X-ışını spektrometresi başlatmayı planlıyor. Aralık 2018 itibariyle, bu paketi içeren helyum dolu bir balon, Dünya atmosferinde uzun süre asılı kalacak.
Pennsylvania’daki Drexel Üniversitesi’nde kimyager ve mühendis olan Yuri Gogotsi, X-ışını spektroskopisi ile çözülen malzemelerle sprey antenler ve tuzdan arındırma zarları yarattı.
Görünmez jet antenleri birkaç on nanometre kalınlığındadır, ancak radyo dalgalarını iletebilir ve yönlendirebilirler. X-ışını absorpsiyon spektroskopisi (XAS) adı verilen bir teknik, inanılmaz derecede ince malzemenin bileşiminin doğru olmasını sağlar ve iletkenliğin belirlenmesine yardımcı olur. Gogotsi, antenlerin iyi çalışması için yüksek bir metalik iletkenliğin gerekli olduğunu ve bu nedenle malzemenin yakından izlenmesi gerektiğini bildirdi.
Gogotsi ve meslektaşları, sodyum gibi belirli iyonları filtreleyerek suyu tuzdan arındıran karmaşık zarların yüzey kimyasını analiz etmek için X-ışını spektroskopisini de kullanıyor. X-ışını spektroskopisinin kullanımı, modern bilgisayarlı tomografi ekipmanının yanı sıra çeşitli tıbbi araştırma ve uygulama alanlarında bulunabilir. BT taramaları sırasında (foton sayımı veya bir spektral tarayıcı yoluyla) X-ışını absorpsiyon spektrumlarının toplanması, daha düşük X-ışını radyasyon dozlarının daha az kullanılması veya hiç kullanılmaması ile vücutta neler olup bittiği hakkında daha ayrıntılı ve kontrastlı bilgiler sağlayabilir.
kaynak:
ixpe.msfc.nasa.gov
nrel.gov
yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]