1-1// اكتشاف الاشعة السينية :
اكتشفت الاشعة السينية بواسطة العالم الالماني (رونتجن) عام 1895, كما في الشكل رقم (1-1) , بمحض الصدفة لذلك اطلق عليها الاشعة المجهولة (اكس X-RAY) . نظرا لطاقتها العالية تستطيع اختراق المواد المعتمة, ولذلك استخدمت في تشخيص كسور العظام, لأنها تنفذ بسهولة من انسجة الجسم اكثر من العظام فتظهر على هيئة ظلال خافته, بينما تكون ظلال العظام اكثر قتامة, فيسهل تحديد اماكن الكسور والشروخ او الانفصال عن المكان الطبيعي, كما يمكن تحديد اماكن النتوءات والاورام. ثم استخدمها رجال الصناعة في دراسة خواص المواد وبنيتها الداخلية واختيار السبائك, واستخدمها العلماء في كثير من ابحاثهم لان لها قدرة نفاذ عالية. [1]
قام رونتجن بربط قطبي انبوبة مفرغة من الهواء في نهايتي ملف حث كبير. وكانت الانبوبة مغلفة بورق معتم وقد وضع الجهاز بأكمله في غرفة مظلمة ايضا وكانت لديه شاشة من الورق مطلي بملح سيانيد الباريوم البلاتيني, واثناء التفريغ الكهربائي لفت نظره ظاهرة غريبة وهي ظهور بريق ناصع وفلورة على الشاشة عند كل تفريغ سواء كان الوجه المطلي للشاشة مواجها للأنبوبة او الوجه الاخر. كما وجد ان هذه الظاهرة يمكن مشاهدتها ايضا حتى عندما تكون الشاشة على بعد مترين من الانبوبة. وفي الحال ادرك رونتجن اهمية هذا الاكتشاف وكرر التجارب المكثفة لدراسة خواص هذه الاشعة المجهولة. [2]
وتجدر الملاحظة إلى أنه خلال الاجتماع التاريخي الذي عقدته الجمعية الفيزيائية والطبية في فورزبورغ والذي عرض خلاله رونتجن اكتشافه, طلب العالم الطبيب فان كوليكر (V.Kolliker) تصوير يده بالأشعة الجديدة فكان له ما أراد أثناء عقد الاجتماع. وقد تم تظهير الصورة بسرعة واستطاع الحضور مشاهدة النتيجة المذهلة إذ ظهرت عظام اليد فقط. وهكذا تمت أول عملية تصوير بالأشعة السينية والاكتشاف ما يزال في يومه الأول.
وهكذا وأمام روعة النتيجة التي حصل عليها وقف كوليكر، في القاعة وطالب، بكثير من الحماس، بأن تسمى هذه الأشعة بعد ذلك اليوم "رونتجن" وهذا ما هو معتمد في بعض البلدان كألمانيا مثلا. ولكن أسم أشعة اكس (الأشعة السينية ) هو الاسم الأكثر استعمالا وبشكل خاص في المؤلفات الفرنسية. [3]

1-2// ماهية الاشعة السينية :
استطاع الإنسان منذ القدم أن يثبت أن الضوء ينساب بخط مستقيم داخل مكان معين وينعكس على المرآة حسب قوانين ثابتة وينكسر إذا ما انتقل من جسم إلى جسم، حسب قوانين ثابتة أيضا . وقد ساعد اكتشاف هذه القوانين على إرساء قواعد علم مهم، ألا وهو علم البصريات الهندسية الذي ساهم مساهمة فعالة في دفع عجلة التقدم العلمي والتقني للإنسان فتمت بفضله منذ قرون صناعة العدسات والمرايا والميكروسكوب وأجهزة رصد النجوم.. الخ. وبقيت هذه القوانين وهذه الصناعة حتى اليوم، مما يعني أن ملاحظات الإنسان الآنفة الذكر تشكل تقريبا حسن الدقة للحقيقة المطلقة.
ولم يطرح الفيزيائيون السؤال الكبير عن طبيعة هذا الضوء إلا بعد أن بدأت بعض الملاحظات الجديدة تتناقض مع القوانين المذكورة أعلاه . فلما تبين للباحثين أن الضوء إذا مر عبر فتحة صغيرة ينتشر عند خروجه منها وكأن الفتحة هي مصدر الضوء، فعرفوا أن قانون الانسياب بخط مستقيم هو قانون قد يكون صحيحا وكافيا في بعض الميادين والتجارب ولكنه بالتأكيد قاصر عن تفسير كل الظواهر.
وبعد دراسة معمقة لكل خصائص الضوء، اضطر الباحثون للتعلق بفرضية جديدة تقضي بأن الضوء هو عبارة عن موجة تنساب في المكان دون أن يكون بالإمكان تحديدها بنقطة وأن هذه الموجة (أو ذبذبتها ) يحدد لون الضوء. ولقد حال توزع الموجة في المكان وانتشارها دون حصر الطاقة بنقطة معينة مما جعل تفسير الظاهرة الضوكهربائية صعبا.
إذا أرسلنا ضوءا إلى مادة صلبة فمن الممكن، في بعض الحالات، أن يحرر الضوء كهيربا من الجسم الصلب .وهذا يعني أن الضوء حمل معه طاقة كافية لسلخ الكهيرب عن الذرة . ومن الضروري أن تكون هذه الطاقة محصورة في مكان صغير ( هو حجم الكهيرب ) وهذا ما يتناقض مع الطبيعة الموجية للضوء.
وحدت هذه الظاهرة الفيزيائيين على طرح نظرية جديدة تقضي بأن الطاقة لا تنساب مع الضوء بشكل مستمر وغير متقطع وبأن الضوء مؤلف من حبيبات ضوء، يسمى واحدها فوتون (Photon)(*)، تحمل الطاقة.
وللأشعة السينية نفس طبيعة الضوء. أي أنها موجة كهرومغناطيسية تختلف عن موجة الضوء المرئي بطول الموجة فقط، إذ أن ذبذبة أي أشعة سينية أعلى من ذبذبة الضوء المرئي، وبالتالي فإن الطاقة التي تحملها أكبر من تلك التي يحملها أي ضوء مرئي. وتجدر الملاحظة إلى أن كل ما قيل حول ازدواجية طبيعة الضوء (موجية وجسيميه) يبقى صحيحا في ميدان الأشعة السينية.
إن طول موجة الأشعة السينية أقصر بكثير من طول موجة أي أشعة مرئية . تجدر الإشارة أن وحدة القياس المستخدمة لقياس طول الأشعة السينية في هذا الميدان هي الأنجستروم (Angstrom:A) والتي تساوي جزءا من مئة مليون من السنتمتر.[1]

1-3// خصائص الاشعة السينية :
ــ الأشعة السينية تنساب بخط مستقيم وبسرعة مساوية لسرعة الضوء.
ــ لا تتأثر بوجود حقل مغناطيسي أو حقل كهربائي وهذا ما يدل على أنها لا تحمل أي شحنة كهربائية.
ــ يتغير طول موجة الأشعة السينية بحسب طبيعة معدن المهبط ، بين جزء من ألف من الأنجستروم وبين ألف أنجستروم.
ــ تؤثر على أفلام التصوير.
ـ تسبب فلورة أو فسفرة بعض الأجسام.
ــ لها تأثير ضوكيميائي .
ــ تستطيع جرح أو قتل الخلايا الحية وأحيانا إحداث تغيرات عضوية فيها.
ــ تتمتع كالضوء بازدواجية الطبيعة بحيث أنها تبدو في بعض الميادين كالموجة ( الحيود مثلا ) وفي بعضها الآخر كمجموعة حبيبات طاقة قادرة على تحرير الكترون أو أكثر في بعض الأجسام الصلبة محدثة بذلك تيارا كهربائيا.
إن تنوع الخصائص إلى جانب تلك التي لم تذكر هنا أُوجد العديد من التطبيقات المهمة . ويكفي أن نذكر على سبيل المثال الخدمات الجلية التي تقدمها الأشعة السينية في ميادين التصوير الطبي وفي ميدان دراسة تكوين الأجسام الصلبة وكيفية ترتيب الذرات داخلها . ونستطيع القول بأن عددا من هذه التطبيقات يدخل في ميادين الفيزياء والكيمياء والهندسة والطب والصناعة. إن السير نحو توحيد النظرية العلمية عند الإنسان يلاحظ بشكل واضح من تطور الأبحاث الأساسية في ميدان الأشعة السينية. فالفيزيائي الذي يستعمل الأشعة السينية في ميدان الأجسام الصلبة مضطر للإلمام بالكثير من النظريات الكيميائية خاصة فيما يتعلق بطبيعة الرباط بين الذرات داخل الجسم الصلب وبالتالي كمية الشحنة الكهربائية (أو عدد الالكترونات) المركزة في كل ذرة . [1]

1-4// انواع الاشعة السينية :
هناك نوعان من الاشعة السينية يمكن الحصول عليهما الان. والتفريق بين هذين النوعين يعود، بشكل اساسي، الى طريقة الحصول على كل منهما:
1ـ الاشعة السينية "البيضاء" او الطيف غير المتقطع . وكلمة بيضاء لا تعني هنا اللون الابيض وانما تعني احتواء هذا الطيف على اشعة سينية مختلفة الذبذبة وطول الموجة. أي اننا نجد في هذا الطيف كل الموجات الممكن تصورها ضمن حدين ادنى او اعلى لطول الموجة :
?m ? ? ? ?M
2ــ الاشعة السينية الخاصة بكل معدن والمكونة من عدة اضواء، كل واحد منها احادي طول الموجة ، تجتمع في عدة مجموعات. وطول موجة كل ضوء منها يتعلق، بالعدد الذري للعنصر المادي الذي ولده.
يمكن الحصول على "الطيف الابيض" بإخضاع انبوبة الاشعة السينية لتوتر منخفض نسبيا. واذا ما اتخذنا بعض الاحتياطات المبنية على دراسة قيمة التوتر وطبيعة المعدن الموجود في المصعد يمكن الحصول على هذا الطيف الابيض دون ان يمزج بالأشعة السينية الخاصة بنوع المصعد (أي النوع الثاني من الاشعة السينية). [2]

1-5// انتاج الاشعة السينية :
تصدر الأشعة السينية بطريقتين:
بواسطة تعجيل (تسريع) الجسيمات المشحونة وتكون عادة إلكترونات - وهذه تكوّن أشعة انكباح التي تشكل طيفا مستمرا (أي خليط من الموجات الكهرومغناطيسية القصيرة والقصيرة جدا).
أو عند انتقالات الإلكترون في غلاف الذرة أو الجزيء من مستوي عال جدا للطاقة إلى مستوي منخفض. وهذه هي الاشعة السينية المتميزة بطول موجة معين، ويكون لها طاقة محددة.
وتستغل كلتا الحالتين في صمام أشعة سينية، حيث تنشأ الإلكترونات عند المهبط المتوهج (فتيل متوهج مثل فتيل اللمبة) وتسرع ثم تصطدم بالمصعد الموجب الشحنة فتنكبح بشدة. وعندئذ تنتج الأشعة السينية وحرارة. 99 % من الطاقة الكهربائية المستخدمة تظهر على هيئة حرارة ليست مفيدة وفقط 1% من الطاقة يتحول إلى الأشعة السينية. ويحدث اصطدام الإلكترونات بإلكترونات ذرات معدن المصعد وتطيح بها خارج الذرة، ونظرا لأن الذرة لا تبقى طويلا خالية من أحد إلكتروناتها، فيمتلئ المكان الشاغر بإلكترون من خارج الذرة ويصدر مع هذا الانتقال شعاعا من الأشعة السينية ذا طول موجة محددة. كما في الشكل رقم (1-2) .
ويستخدم اليوم السيراميك كمادة للمصعد ويكون مكان اصطدام الإلكترونات عليه مغطى بالمولبيديوم أو بالنحاس أو بالتنجستن. [1]