எக்சு-கதிர்

எக்ஸ் கதிர்கள் (X-rays, X-கதிர்கள், எக்ஸ் கதிர்கள்) மிக அதிக ஆற்றல் வாய்ந்த கதிர்கள் ஆகும். இரும்பு போன்ற உலோகங்களிலும் ஊடுருவிச் செல்ல வல்லவை. இவற்றின் அலைநீளம் 10 நானோமீட்டர் முதல் 0.01 நானோமீட்டர் வரையாகும் .

வில்ஹம் ராண்ட்கனால் எடுக்கப்பட்ட x-கதிர்ப் படம். மோதிர விரலில் மோதிரம் காணப்படுகின்றது.

மனித நுரையீரலின் எக்ஸ்ரே

இதனைக் கண்டுபிடித்த வில்ஹெம் ராண்ட்ஜன் என்பவரின் பெயரால் ராண்ட்ஜன் கதிரிவீச்சு என்றும் சில மொழிகளில் அழைக்கப்படுகிறது.^[1] காந்த,மின் புலங்களால் இக்கதிர்கள் பாதிப்பு அடையாது. எக்ஸ் கதிர்கள் கண்டுபிடிக்கப்பட்ட இரு மாதங்களில் பயன்பாட்டுக்கு வந்தன. ஹேம்ஸ்பியர் மருத்துவமனையில் எலும்புமுறிவு ஒன்றைக் கண்டறிந்து சிகிச்சை அளிப்பதில் அக்கதிர்கள் பயன்படுத்தப்பட்டன. இக்கண்டுபிடிப்புக்காக ராண்ட்ஜன் அவர்களுக்கு 1901ஆம் ஆண்டு இயற்பியலுக்கான நோபல் பரிசு அளிக்கப் பட்டது.

மனித உடலை ஊடுருவிப் பார்க்க உதவுவது மட்டுமல்லாமல், வானூர்தி தளங்களில் பெட்டிகளைத் திறக்காமலேயே சோதனையிட உதவுகிறது. இக்கதிர்கள் நேர்கோட்டில் செல்கின்றன. இப்பண்பே அவைகள் நோயறி கதிரியலில் (Diagnostic Radiology) கதிர்ப்படம் எடுக்கப் பயன்படுகிறது.

இக்கதிர்கள் உயிரியல் விளைவுகளைத் தோற்றுவிக்கின்றன. இப்பண்பு அவைகள் புற்றுநோய் மருத்துவத்தில் பயன்பட காரணமாகும். இம்முறை கதிர் மருத்துவம் (Radiation therapy) எனப்படும்.

இக்கதிர்கள் கேட்மியம் சல்பைடு (CdS), சிங்கேட்மியம் சல்பைடு (ZnCdS), போன்ற சில பொருட்களில் விழும்போது உடனொளிர்தலைத் (Fluorescence) தோற்றுவிக்கின்றன. இப்பண்பே எக்சு கதிர்களைக் கண்டுகொள்ள உதவியது. மேலும் உடனொளிர் திரையிலும்( fluorescent Sreen) வலுவூட்டும் திரையிலும் ( Intensifying Sreen) பயன்படக் காரணமாகும். படிக இயல் ஆய்விலும் தொழில் துறையிலும் பெரிதும் பயன்பாட்டிலுள்ளன. எக்சு கதிர்கள், சாதாரண ஒளி அலைகளைப்போல் அதே திசைவேகத்துடன் பயணிக்கின்றன. ஓளிஅலைகளின் பண்புகள் யாவும் இதற்கும் பொருந்தும்.

எக்சு-கதிர்கள் என அழைக்கப்படும் இராண்ஜன் கதிர்கள் (Roentgen rays) 1895 நவம்பர் 8 ஆம் நாள் ஊர்சுபெர்க் பல்கலைகழகத்தில் பேராசிரியராக இருந்த வில்லெம் இராண்ஜன், குறூக்சு குழாயுடன் வளியில் மின்னிறக்கம் நிகழ்வதை ஆய்ந்து கொண்டு இருக்கும் போது தற்செயலாக, அருகில் இருந்த பேரியம் பிளாட்டினோ சையனைட் பூச்சுடைய ஒரு அட்டை ஒளிர்வதைக் கண்ணுற்றார். மின்னிறக்கம் நிகழும்போது ஒளிர்வதும் இல்லாத போது ஒளிராமலும் இருக்கக் கண்டார். இதற்கு குழாயின் சுவர்களிலிருந்து வெளிப்படும் புதிரான ஒருவகை கதிர்களே காரணம் எனக் கருதினார். இக்கதிர்களை அவர் எக்சு-கதிர்கள் என அழைத்தார்.^[2]

எக்சு-கதிர்கள் மற்றும் காம்மா கதிர்களுக்கு இடையே ஒரு வரையறை வேறுபடுத்தி உலகளவில் ஒருமித்த கருத்து இல்லை. அவற்றின் மூலத்தை வைத்துக்கொண்டே இக் கதிர்வீச்சுக்களை இருவகையாக வேறுபடுத்துகின்றனர். எக்சு கதிர்கள் இலத்திரன்களில் இருந்து உமிழப்பட்டு வெளிவருகின்றன, ஆனால் காம்மா கதிர்கள் அணுக்கருவிலிருந்து உமிழப்பட்டு வெளிவருகின்றன. மற்றச் செயல்முறைகளின் மூலம் இந்த உயர் ஆற்றலை உருவாக்க முடிவதாலும் சில வேளைகளில் அது உருவாக்கப்படும் முறை தெரியாமல் போவதாலும் இந்த வரையறையில் சிக்கல்கள் உள்ளன. ஒரு பொதுவான மாற்றீடாக அலைநீளத்தின் அடிப்படையில் எக்சு-கதிர் மற்றும் காம்மாக் கதிர்வீச்சுக்கள் வேறுபடுத்தப்படுகின்றன. 10⁻¹¹ m அலைநீளத்தைக் கொண்ட கதிர்வீச்சு காம்மாக் கதிர்கள் எனப்படுகின்றது.

எக்ஸ்-கதிரின் பண்புகள்

அயனாக்கும் கதிர்ப்பு- எச்சரிக்கைக் குறியீடு

எக்ஸ் -கதிர்கள் அதிக சக்தியுடைய மின்காந்தக் கதிர்களாகும். இவற்றின் அயனாக்கும் ஆற்றல் புற-ஊதாக் கதிர்களின் ஆற்றலை விட மிக அதிகமாகும். எனவே பொருட்களை அயனாக்கி இரசாயன பிணைப்புகளை உடைக்கும் ஆற்றலை இவை கொண்டுள்ளன. இப்பண்பு காரணமாகவே எக்ஸ்-கதிர்கள் உயிரிகளுக்கு மிகவும் ஆபத்தானவை எனக் கருதப்படுகின்றன. மென்மையான எக்ஸ்-கதிகளையும் உரிய பாதுகாப்பின்றி நீண்ட காலம் கையாண்டால் டி.என்.ஏ மூலக்கூறுகளின் ஒழுங்கு குலைந்து புற்று நோய்க்கு உள்ளாகலாம். அதிக சக்தியுள்ள எக்ஸ்-கதிர்களினால் புற்று நோய்க் கலங்களை அயனாக்கி அழிக்கவும் இயலும். எனினும் இதன் போது ஆரோக்கியமான கலங்களுக்கு எக்ஸ்-கதிர்கள் செலுத்தப்படுதல் தவிர்க்கப்பட வேண்டும். மருத்துவத்தில் எக்ஸ்-கதிரைப் பயன்படுத்துவதால் வரும் நன்மை அதனால் வரும் ஆபத்தை விட அதிகமாக இருந்தால் மாத்திரமே அவை பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

வலிமையான எக்ஸ்-கதிர்களால் பொருட்களை ஊடுருவ முடியும். இப்பண்பே மருத்துவத் துறையில் எக்ஸ்-கதிர்ப் படங்களை எடுக்கப் பயன்படுத்தப்படுகின்றது. விமான நிலையங்களில் பாதுகாப்புச் சோதனையின் போதும் இத்தொழிற்பாடே பயன்படுத்தப்படுகின்றது.

எக்ஸ்-கதிர்கள் கட்புலனாகும் ஒளி, புற-ஊதாக் கதிர்களை விட மிகக் குறைவான அலை நீளமுடையவை. எனவே எக்ஸ்-கதிர்களைப் பயன்படுத்தும் நுணுக்குக்காட்டிகள் ஒளி நுணுக்குக் காட்டிகளை விட அதிக தெளிவுடையனவாக உள்ளன.

மூலங்கள்

X-கதிர்க் குழாயொன்றின் எளிமையான குறிப்புப் படம். வெளியாகும் வெப்பத்தைத் த்ணிப்பதற்காக நீர் பயன்படுத்தப்படுகின்றது. A-அன்னோட்டு, C-கத்தோட்டு, W-நீர், X- எக்சு கதிர்கள்

சில பொதுவான நேர்மின்முனைப் பொருட்கள் வெளிவிடும் எக்ஸ்-கதிர்களின் சிறப்பியல்புகள்^[3][4]

நேர்மின்முனைப் பொருட்கள்	அணு எண்	ஒளியணுச் சக்தி [keV]		அலைநீளம்[nm]
		Kα1	Kβ1	Kα1	Kβ1
W	74	59.3	67.2	0.0209	0.0184
Mo	42	17.5	19.6	0.0709	0.0632
Cu	29	8.05	8.91	0.157	0.139
Ag	47	22.2	24.9	0.0559	0.0497
Ga	31	9.25	10.26	0.134	0.121
In	49	24.2	27.3	0.0512	0.455

எக்ஸ்-கதிர்கள் இலத்திரன்களில் இருந்து உமிழப்பட்டாலும், அவை வெப்ப எதிர்மின்வாயினால் வெளியிடப்படும் இலத்திரன்களை அதிக மின்னழுத்தத்தைப் பயன்படுத்தி வேகத்தினைக் கூட்டும் வெற்றிடக் குழாயகிய எக்ஸ்-கதிர்க் குழாயிலிருந்தும் தயாரிக்கப்படலாம். கதிர்க் குழாயின் கத்தோட்டு/ எதிர்மின் வாயிலிருந்து இலத்திரன்கள் குறைந்த அமுக்கமுடைய குழாயினுள் செலுத்தப்படுகின்றன. அதிவேகத்தில் செல்லும் இலத்திரன்கள் உலோக இலக்காகிய நேர்மின்வாயுடன் (அன்னோட்டுடன்) மோதி எக்ஸ்-கதிர்களை உருவாக்குகின்றன.^[5] மருத்துவத்துறையில் டங்க்ஸ்டன் அல்லது சிறிதளவு ரீனியம் கலக்கப்பட்ட டங்க்ஸ்டன் பயன்படுத்தப்படுகின்றது. இவ்வுலோகம் அதிக ஊடுருவும் ஆற்றலுடைய எக்ஸ்-கதிர்களை உருவாக்குகின்றது. குறைந்த ஊடுருவும் ஆற்றலுடைய எக்ஸ்-கதிர்கள் தேவைப்பட்டால் மொலிப்டினம் பயன்படுத்தப்படும். மேலும் ஆற்றல் குறைந்த கதிர்கள் தேவைப்பட்டால் செம்பு அன்னோட்டாகப் பயன்படுத்தப்படும். கத்தோட்டின் மின்னழுத்த வேறுபாட்டிலேயே உருவாக்கப்படும் எக்சு கதிர்களின் சக்தி தங்கியுள்ளது. உதாரணமாக 75 kV மின்னழுத்தம் உடைய கத்தோட்டால் 75 keV சக்தியிலும் குறைவான சக்தியுடைய எக்சு கதிரையே உருவாக்க முடியும். எக்ஸ்-கதிர்கள் பிரதானமாக இரு குவான்டம் முறைகளால் உருவாக்கப்படுகின்றன:1. எக்ஸ்-கதிர் உடனொளிர்வு- வேகமாக வரும் புற இலத்திரன்கள் உலோக அணுவின் இலத்திரன்களோடு மோதி இவற்றின் வினையால் எக்ஸ்-கதிர்கள் உருவாகின்றன. இத்தொழிற்பாட்டால் தோற்றுவிக்கப்படும் எக்ஸ்-கதிர்களின் நிறமாலை பயன்படுத்தப்படும் உலோகத்துக்கேற்றபடி வேறுபடும்.

2. பிரம்ஸ்ட்ரிலங்க் - வலிமையான மின் புலம் காரணமாக அதிர்வடையும் இலத்திரன்களிலிருந்து வெளியேற்றப்படும் எக்ஸ்-கதிர்களாகும். இத்தொழிற்பாடு தொடர்ச்சியான நிறமாலையைக் கொடுக்கும்.

ரோடியத்தை அன்னோட்டாகக் கொண்ட X-கதிர்க் குழாயால் வெளியிடப்பட்ட X-கதிரின் நிறமாலை வரைபு. திடீரென்ற வரைபு உயர்ச்சிகள் உடனொளிர்வாலும், தடங்கலற்ற நேரிய வளைவு பிரஸ்டிரலங்க் தொழிற்பாட்டாலும் உருவாகின்றது.

இவ்விரு தொழிற்பாடுகளும் மிகவும் வினைத்திறனற்றவையாகும். ஏனெனில் மின்சக்தியாக விநியோகிக்கப்படும் சக்தியில் அனேகமானது வெப்பசக்தியாக வெளியேற்றப்படுகின்றது. எனவே எக்ஸ்-கதிர்க் குழாயின் வெப்பநிலையைக் கட்டுப்படுத்தும் தொகுதிகள் சேர்க்கப்பட வேண்டும்.

மின்சாரமின்றி எக்ஸ்-கதிர்கள்

எக்ஸ்-கதிர்களைப் பெற பல்லாயிரக் கணக்கான வோல்ட்டு மின்னழுத்தம் தேவைப்படும். மின்வசதி இல்லாத இடங்களில் மின்சாரமின்றி எக்ஸ் கதிர்கள் (X-rays without electricity) பெறுவதற்கு கதிர் ஐசோடோப்புகள் உதவுகிறன. எக்ஸ் கதிர் குழாயில் ஆற்றல் மிக்க எலக்ட்ரான்கள், டங்ஸ்டன் இலக்கை மோதும் நிலையில் எக்ஸ்-கதிர்கள் தோன்றுகின்றன. மிக அதிக மின்னழுத்தத்தில் அவை அதிக ஆற்றலைப் பெறுகின்றன. இதுபோன்ற ஆற்றல் மிக்க எலக்ட்ரான்களை ஐசோடோப்பில் இருந்தும் பெறலாம். ஸ்ட்ரான்சியம் 90, β துகள்களை (எலக்ட்ரான்கள்) வெளியிடுகிறன. காப்பான ஈயக்கட்டியில் ஸ்ட்ரான்சியம் 90 எடுத்துக் கொள்ளப்படுகிறது. இதிலிருந்து வெளிப்படும் எலக்ட்ரான்கள் டங்ஸ்டன் இலக்கை தாக்குமாறு அமைக்கப்படுகிறது. இம்முறையில் வெளிப்படும் எக்ஸ் கதிர்களின் செறிவு குறைவாகவே உள்ளது. பாதுகாப்பான முறையில் கருவி அமைக்கப்படுகிறது.

மருத்துவப் பயன்கள்

நெஞ்சுப் பகுதியின் X-கதிர்ப் படம்.

வில்ஹெம் இராண்ட்ஜன் கண்டுபிடித்ததிலிருந்து எக்ஸ்-கதிர்கள் எலும்புகளின் கட்டமைப்பைக் கண்டறியப் பயன்படுகின்றன. எக்ஸ்-கதிர்கள் மருத்துவப் படிமவியலில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. எக்ஸ்-கதிரின் முதலாவது மருத்துவப் பயன்பாடானது அவரது கண்டுபிடிப்பு மேற்கொள்ளப்பட்டு ஒரு மாதத்திற்குள்ளேயே நிகழ்ந்தது. 2010 இல் உலகளாவிய ரீதியில் 5 பில்லியன் மருத்துவப் படிமவியல் கற்கைகள் மேற்கொள்ளப்பட்டன.

எக்ஸ்-கதிர் படத்தின் அடிப்படைப் பண்புகள்

நல்ல எக்ஸ்-கதிர் படம், பின்வரும் நான்கு அடிப்படைப் பண்புகளைக் கொண்டிருக்க வேண்டும்:

1. போதுமான ஒளியியல் அடர்த்தி (Optical density);
2. சரியான ஒப்புமை (Right contrast);
3. உச்ச அளவு தெளிவு (Maximum clarity);
4. குறைந்த அளவு உருப்பெருக்கம் (Minimum magnification).

எக்ஸ் கதிர் படத்தில் தெளிவில்லாமை

எக்ஸ்-கதிர் படத்தில் தெளிவில்லாமை ( Blurring of x ray image ) என்பது சீரான விளிம்புகளைக் கொண்ட உடலுறுப்புகளின் படம்கூட தெளிவற்ற விளிம்புகளுடன் காணப்படுவதைக் குறிக்கும். இதற்கு பல காரணங்கள் உள்ளன் அவையாவன:

1. குவியம் புள்ளி அளவாக இல்லாததால் புறநிழல் தோன்றுவது.
2. கதிர்களைப் பாய்ச்சும் போது நோயாளி, குவியம், படத்தாள் முதலியன நகர்ந்து விடுதல்.
3. படத்தாள் பெட்டியிலுள்ள வலுவூட்டும் திரைகள் காரணமாகத் தோன்றும் தெளிவின்மை.
4. பார்வைக் கோணம் காரணமாகவும் தெளிவின்மை தோன்றும்.

இவ்வாறு பல காரணங்களால் தெளிவின்மை ஏற்படுகிறது.

வேறு பயன்பாடுகள்

இப்படத்திலுள்ள ஒவ்வொரு புள்ளியும் பளிங்கிலுள்ள அணுக்களால் தெறிக்கப்பட்ட எக்ஸ்-கதிர்களைக் குறிக்கின்றது. இதன் மூலம் பளிங்கின் மூலக்கூற்றுக் கட்டமைப்பையும், வடிவத்தையும், அணுக்கள் பிணைக்கப்பட்டுள்ள விதத்தையும் கண்டறியலாம்.

X-கதிரின் பல்வேறு பயன்களும், பயன்படுத்தப்படும் அலைநீளங்களும்.

• பளிங்குகளூடாக எக்ஸ்-கதிர்கள் செலுத்தப்பட்டு அதில் தெறிப்படையும் எக்ஸ்-கதிர்களின் தெறிப்படையும் அமைப்பைக் கொண்டு பளிங்கின் மூலக்கூற்றுக் கட்டமைப்பு கண்டறியப்படும்.
• எக்ஸ்-கதிர் வானியலில் தொலைதூர வான் பொருட்களிலிருந்து வரும் எக்ஸ்-கதிர்கள் விசேட தொலைக்காட்டிகளைப் பயன்படுத்தி ஆராயப்படுகின்றன.
• மென்மையான எக்ஸ்-கதிர்களைப் பயன்படுத்தித் தெளிவான நுணுக்குக் காட்டி படங்களை எடுக்கலாம்.
• எக்ஸ்-கதிர் உடனொளிர்வானது சில பொருட்களின் கூறுகளை ஆராயப் பயன்படுகின்றது. எக்ஸ்-கதிர் வடிவில் சக்தி உட்செலுத்தப்பட்டு, வெளிவரும் கட்புலனாகும் ஒளியின் சக்தியை அளவிடுவதன் மூலம் மாதிரிப் பொருளின் கூறுகளைக் கண்டறியலாம்.
• வரியோட்டவழிக் கணித்த குறுக்குவெட்டு வரைவியில் (CT scanner) பிரதான ஊடுருவும் மின்காந்த அலையாக உள்ளது.
• விமான நிலையங்களில் பொருட்களைச் சோதனையிடப் பயன்படுகின்றது.
• பொருட்களைக் காவும் பெரிய வாகனங்களின் உள்ளடக்கத்தைச் சோதனையிடப் பயன்படுகின்றது.