بشكل عام يحدث التوهين او ضعف الاشعاع بالانجليزية Sources of Attenuation بسبب عمليات امتصاص المادة للاشعاع ، الذي يعبر عن التفاعل بين فوتون الاشعة السينية وجزيئات المادة ، في زاوية التناثر التي تحدث تغيير في شكل الفوتون الاصلي ليأخذ شكلا اخر من اشكال الطاقة ، وقد تشمل هذه التفاعلات التآثير الكهروضوئي بالانجليزية photoelectric effect.
وفي النهاية ان مصطلح التوهين الكلي للاشعاع يعبر عن مجموع المؤثرات المختلفة في علميات التفاعل بين الفوتون والاكترون التي تؤدي في النهاية الى ضعف الفوتون او القضاء عليه ، وتم توضيح هذه العلاقات بشكل وافي في المواضيع السابقة ولمزيد من المعلومات انت تحتاج القراءة بعناية في علوم الالياف الضوئية والبصريات
التآثيرات في التفاعلات الكهروضوئية
يوضح الرسم البياني ادناه تأثير التفاعلات الكهروضوئية التي ستقود الى معامل التوهين الكلي بالانجليزية total absorption coefficient وان (μ) باللون الاحمر يعبر عن الحديد المستخدم كدالة للطاقة الاشعاعية ويظهر في المنحنى العناصر الاربعة المشتركة في عملية التفاعل باللون الاسود مع العلم ان اغلب عمليات التصوير تتم في نطاق ٠.١ الي ١.٥ ميجا الكترون فولت MEV وهي حسب الاتي
- التآثير الكهروضوئي photoelectric PE
- تأثير او تناثر كومبتون Compton scattering C
- الانتاج الزوجي pair production PP
- تاثير طومسون او تناثر رايلي Thomson or Rayleigh scattering R
وفيما يلي ملخص عن الاليات المختلفة التي تسبب توهين وضعف كلي لحزم الاشعاع
اولا: Photoelectric PE التآثير الكهروضوئي
يعرف ايضا باسم المفعول الكهروضوئي وهو يعبر عن امتصاص المادة لفوتون الاشعة السينية مما يؤدي الى طرد الالكترون من الذرة وبالتالي تتآين الذرة ، وبعد ذلك تعود الذرة المتأينة الى حالة متعادلة ومع انبعاث الاشعة السينية للذرة يتم امتصاص الفوتونات الاقل طاقة مرة اخرى، وبشكل عام تعتبر هذه العملية هي المهيمنه في عملية امتصاص الاشعاع اثناء اجراء التصوير الصناعي لكنها بنفس الوقت لا تحد من جودة الصورة الشعاعية وقد تصل طاقة الفوتون الى ٥٠٠ كيلو فولت.
ثانيا : تآثير كومبتون Compton scattering
يحدث عندما ينحرف فوتون الاشعة السينية من المدار الاصلي اثناء التفاعل مع الالكترون ثم يتم اخراج الالكترون المكتسب للطاقة من موقعه المداري . ويفقد الفوتون الطاقة بسبب هذا التفاعل ، ثم يستمر الفوتون في سفره خلال المواد في اتجاه اخر جديد وبالتالي تكون لديه طاقة اقل وطول موجة اطول ، تعرف هذه العملية باسم الانتثار غير المتماسك لان تغيير طاقة الفوتون ليست دائما منتظمة ، ويعتمد نقل الطاقة على زاوية الانتثار وليس على طبيعة الانتشار. ولمزيد من المعلومات حاول القراءة عن تآثير كومبتون والعلاقة بين زاوية الانتثار والطاقة الفوتونية واذا سمح الوقت سوف اضيف شرح لهذا الموضوع.
ثالثا: الانتاج الزوجي Pair production PP
الانتاج الزوجي او انتاج الزوج بالانجليزية Pair production يحدث عندما تكون طاقة فوتون الأشعة السينية أكبر من ١.٠٢ ميجا إلكترون فولت MEV، ولكن يتم الانتاج الزوجي بصورة كبيرة في الطاقات العالية حوالي ١٠ ميجا إلكترون فولت. و يحدث انتاج الزوج عند القضاء على فوتون الاشعة السينية وياتي في صورة إنشاء إلكترون electron وبوزيترون Positrons.
وبالتالي فان البوزيترونات Positrons حياتها قصيرة جدا وتختفي بسرعة وتسمي هذه الحالة (ابادة بوزيترون) في نفس الوقت يتم تشكيل اثنين من الفوتونات ذات الطاقة ٠.٥١ ميجا إلكترون فولت. ويعتبر تفاعل الانتاج الزوجي ذو أهمية خاصة عند تمرير الفوتونات عالية الطاقة خلال المواد ذات العدد الذري العالي.
رابعا : تبعثر طومسون Thomson scattering R
يعرف تبعثر طومسون أيضا بهذه الاسماء Rayleigh, coherent, or classical scattering ويحدث عندما يتفاعل فوتون الأشعة السينية مع الذرة بأكملها ، بحيث يتم انتشار الفوتون بدون اي تغيير في الطاقة الداخلية لذرة زاوية الانتثار، و انتشار طومسون ليس اكثر من مساهم ثانوي في معامل الامتصاص ، حيث يحدث الانتشار دون فقدان الطاقة مع العلم ان الانتشار دائم الاتجاه الى الامام
خامسا : التفكك Photodisintegration PD
هي العملية التي يتم فيها التقاط فوتون الأشعة السينية من نواة الذرة مع طرد الجسيم من النواة عندما يتم اعطاء كل الطاقة من الأشعة السينية إلى النواة ، وبسبب الطاقة العالية جدا يتم اهمال هذه العملية لطاقة الاشعة السينية المستخدمة في عمليات التصوير الشعاعي.
(رَبَّنَا لاَ تُؤَاخِذْنَا إِن نَّسِينَا أَوْ أَخْطَأْنَا رَبَّنَا وَلاَ تَحْمِلْ عَلَيْنَا إِصْرًا كَمَا حَمَلْتَهُ عَلَى الَّذِينَ مِن قَبْلِنَا رَبَّنَا وَلاَ تُحَمِّلْنَا مَا لاَ طَاقَةَ لَنَا بِهِ وَاعْفُ عَنَّا وَاغْفِرْ لَنَا وَارْحَمْنَا أَنتَ مَوْلاَنَا فَانصُرْنَا عَلَى الْقَوْمِ الْكَافِرِينَ) صدق الله العظيم
تأثير طاقة الفوتون على توهين و ضعف الاشعاع
ان خصائص الامتصاص تزيد او تنقص مع زيادة طاقة الاشعة السينية ، ولان خصائص المواد تساهم ايضا في ضعف الاشعاع ، فالمادة تلعب دورا هاما في تطوير التباين في التصوير الشعاعي، لذلك ان فهم العلاقة بين سماكة المواد وخصائص الامتصاص وطاقة الفوتون هو امر اساسي في انتاج صورة شعاعية عالية الجودة.
وان الاشعة السينية ذات التباين العالي ستوفر معلومات اكبر للكشف عن عيوب معينة لذلك من المهم فهم معامل الامتصاص عند تصميم الدروع الواقية من اشعة جاما او الاشعة السينية او مقابر تخزين المواد المشعة بصفة عامة
ولقد قمت بشرح اكثر من ١٢ مقال عن خصائص الاشعة السينية واشعة جاما المستخدمة في عمليات التصوير بالاشعة سواء في المجالات الطبية والصناعية ، لفهم طبيعة عمل الاشعاع ، واخذ الاحتياطات اللازمة واتخاذ جميع الاجراءات في الوقاية من الاشعاع على الرغم من انها ليست ضرورية لصاحب العمل، ان يكون الفني ملم بكل هذه التفاصيل،
و كان الغرض من شرحها هو ان تعرف سر هذه الاشعة الذي تتعامل معها في حياتك اليومية عزيزي فني التصوير بالاشعة واذا اردت معلومات اكثر عليك الاطلاع علي الكتب والمراجع الفيزيائية الخاصة بالبصريات وعلوم الاشعة. كما انني اامل ان اكون قد وفقت في شرح مصادر توهين الاشعاع – ضعف الاشعاع Sources of Attenuation
شكرا لمشاركة المعلومات: