సంగ్రహ ఆంధ్ర విజ్ఞాన కోశము/మూడవ సంపుటము/క్ష-కిరణములు
క్ష-కిరణములు (X - Rays) :
విద్యుదయస్కాంత సిద్ధాంతము (Electromagnetic Theory) ప్రకారము క్ష (X ఎక్సు) కిరణములు లేక 'రాంట్ జెన్' కిరణములు (Rontgen Rays) సాధా రణ కాంతికిరణముల జాతికి చెందినవే అని చెప్పుచున్నారు. కాని వాటి తరంగముల పరిమాణము చాల తక్కువగా నుండుటచే, అవి భిన్నస్వభావము కలిగియున్నవి. గత శతాబ్దాంతములో పెక్కు శాస్త్రజ్ఞులు వాయువులలో గల విద్యుత్ప్రసరణము (Discharge of electricity through gases) ను పరిశీలింపదొడగిరి. వారిలో జర్మనీ దేశస్థుడయిన ప్రొఫెసర్ విల్ హెల్మ్ కోనార్డు రాంట్ జెన్ (Professor Welhelm Konard Rontgen) అను నతడు ఒకడు. 1895 సంవత్సరములో ఒక నాడు అతడు అట్టి ప్రయోగములు చేయుచున్నప్పుడు ఆ గదిలో నున్న బేరియం ప్లాటినో సయనైడు (barium platino cya- nide) పూతగల ఒక అట్ట కాంతితో మెరయుట చూచెను. దానికి కారణము ఆతడు ఉపయోగించుచున్న క్రూక్సు నాళము (Crookes tube) నుండి వచ్చు కిరణములే అని అతడు వెంటనే కనుగొనెను. ఆ కిరణముల స్వభావము అతనికి తెలియకపోవుటచే వాటికి అతడు X (ఎక్సు) కిర ణములని పేరిడెను. అలాగే ఈ కిరణములను హిందూ - దేశ భాషలలో క్ష - కిరణము లనుచున్నారు. రాంట్ జెన్ చేత కని పెట్టబడుటచే వాటిని 'రాంట్ కెన్' కిరణములని కూడ అనుచున్నారు. రాంట్ జెన్ 'X కిరణములను కని పెట్టుటయేగాక వాటి ముఖ్యధర్మములను (properties) కూడ కనుగొనెను. ఈ కిరణములకు అపార దర్శక (opaque) పదార్థములనుగూడ చొచ్చుకొని పోగలశ శక్తి కలదని అతడు కనుగొనెను. అంతేకాక, అవి ఆ కారణము చేత, వైద్య శాస్త్రములోను, పరిశ్రమలలోను చాల ఉపయోగపడగలవని కూడ అతడు సూచించెను. ఈ కిర ణములకును సాధారణ కాంతి కిరణములకును కొన్ని పోలికలున్నట్లు అతడు గ్రహించెను. కాని ఏ పదార్థము లోను X-(క్ష) కిరణములు వక్రీభవనము చెందక పోవు టచే, ఈ కిరణములు కాంతికిరణములవలె తరంగములే అని అతడు నమ్మలేక పోయెను. కాని తరువాత లావె (Lave), బాగ్ (Bragg మొదలగు శాస్త్రజ్ఞుల కృషి వలన ఇవి పరావర్తనము, వక్రీభవనము చెందగలవనియు, ఇవి కాంతికిరణముల జాతికి చెందియున్నవనియు స్పష్ట ముగా తెలిసినది.
X (క్ష) - కిరణములను ఉత్పత్తిచేయు విధము (Generation of X-rays) : అతి వేగముతో ప్రయాణముచేయు ఎలక్ట్రానులు (electrons) ఏ పదార్థమునైనను ఢీకొనినచో X - కిరణ ములు ఉద్భవించును. ఎలక్ట్రానులు పదార్థములను డీకొనునపుడు వాటి గతిశక్తి (kinetic energy) క్షీణించును. ఈ క్షీణించిన శక్తియే X - కిరణములుగా మారును. క్రూక్సు నాళములోని 'కాతోడు' కిరణములు (cathode rays) గాజుతో చేయబడిన నాళమును ఢీకొనుటవలన మొదటి X - కిరణములు ఉద్భవించినవి. ఈ పద్ధతినే శాస్త్రజ్ఞులు కొంత కాలమువరకు X - కిరణ ములను ఉత్పత్తిచేయుటకు అవలంబించిరి. కాని ఇట్లు ఉద్భవించిన కిరణముల తీవ్రత (intensity) చాల తక్కువగా నుండెను. తీవ్రతను హెచ్చించుటకు ఎల క్రానులను నాళముయొక్క ఒక బిందువువద్దకు కేంద్రీక
1. X (ఎక్సు) అనునది ఇంగ్లీషు భాషలో 24వ అక్షరము. పేరు తెలియనప్పుడో, పేరు చెప్పదలచుకొననప్పుడో ఈ అక్షరమును ఇంగ్లీషువారు పేర్కొందురు. రించి నపుడు ఆ బిందువు వద్ద నాళము కరగుచుండెను. అందుచే 1896 వ సంవత్సరములో జాక్సన్ (jackson) అను శాస్త్రజ్ఞుడు నాళములో ఒక లోహపు ముక్కను ఉంచి, ఎలక్ట్రానులు ఈ లోహపుముక్కను ఢీకొనునట్లు చేసెను. ఈ లోహమునే 'ఆంటి కాతోడు' (anti- cathode) లేక టార్జెట్ (target) అందురు. ఈ విధ ముగా మొదటి X - కిరణనాళము ఉద్భవించినది.
X కిరణములను ఉత్పత్తిచేయు విషయమున వేగముగా ప్రయాణముచేయు ఎలక్ట్రానులు, అవి డీకొనుటకు తగిన లోహము ముఖ్యమైన అంగములు. ఎలక్ట్రానులు ఉత్పత్తి అగు విధమునుబట్టి X కిరణనాళములను రెండు ముఖ్యమైన తెగలుగా విభజించవచ్చును. వాయునాళములు (gas tubes) అని పిలువబడువాటిలో ఎలక్ట్రానులు అయోనీ కరణము (ionisation) వలన పుట్టుచున్నవి. కూలిడ్జి ట్యూబులు (Coolidge tubes) లేక వేడికాతోడ్ నాళ ములు (Hot-cathode tubes) అని పిలువబడు వాటిలో ఒక తీగను వేడిచేయుటవలన ఎలక్ట్రానులు ఏర్పడుచున్నవి. ఈ రెండువిధములైన నాళములలోను ఎలక్ట్రానులు వేగ ముతో ప్రయాణము చేయుటకు అతి తీవ్రతగల విద్యుత్ క్షేత్రములు (electric fields) అవసరము. ఈ విద్యుత్ క్షేత్రములను సాధారణముగా పరివర్తన యంత్రముల (transformers) వలన జనింప జేయుచున్నారు. ప్రస్తు తము వాయునాళములు అంతగా ఉపయోగపడకపోయి నను అవి మొదట X - కిరణశాస్త్ర అభివృద్ధికి మిక్కిలి తోడ్పడినవి. ఈ రెండురకముల నాళములు వర్ణింపబడినవి. ఈ క్రింద
వాయునాళములు (gas tubes) : పటములో ఈ నాళములోని ముఖ్యభాగములు చూప బడినవి. ఈ నాళములో గాలి 0.01 మిల్లి మీటరు ఒత్తిడివరకు తీసివేయబడి యుండును. అల్యూమినియం వంటి తేలికలోహముతో కాతోడు చేయబడును. ఆంటి కాతోడు (anti-cathode) మీద X (వ) కిరణములు ఉద్భ వించు భాగమును నాభి (focus) అందురు. ధనధ్రువము (anode) ఋణధ్రువము (cathode) ల మధ్య 30,000 నుండి 60,000 వోల్టుల వరకు విద్యుత్పీడన భేదము (Potential_difference) ఉండును. ఎలక్ట్రానులు (విద్యుదణువులు) డీకొనుటవలన ఆంటి కాతోడు త్వరలో చాల వేడి ఎక్కును. అందుచే ధనధ్రువ (anode) భాగము బోలుగాఉంచబడి, అందులో నీరు ప్రవహించునట్లు చేయ బడినది. ఈ రకము నాళములో ఒక ముఖ్యమైన లోటు కలదు. ఇది కొంతకాలము పనిచేయగానే నాళములో పూర్తిగా శూన్యప్రదేశము (vaccum) ఏర్పడును. అందుచే నాళము పనిచేయదు. దీనిని నివారించుటకు కొన్ని నాళములలో కావలసినపుడు గాలిని సమకూర్చు ఏర్పాటుకూడ చేయబడును. 'వేడి -కాతోడు నాళము (Hot-cathode tube) : వేడి - కాతోడునాళము యొక్క భాగములు ఈ 2 వ పటములో చూపబడినవి. నీరు
చిత్రము - 34
చిత్రము - 33 వాయు ఎక్స్-రే నాళము C ( కాతోడు : ఎలక్ట్రానులు : F ఫోకస్, A ఆనోడు. w ఎక్స్-కిరణములు వచ్చు ద్వారము
పటము - 1
కూలిడ్జ్ ఎక్స్-రే నాళము C కాతోడు : ఓ ఎలక్ట్రానులు, క్ ఫోకస్; A ఆనోడు ; T టారైటు. W L ఎక్స్- కిరణములు వచ్చు ద్వారము . టంగ్స్టను తీ
పటము - 2
వాయునాళములో అయోనీకరణము (ionisation) వలన కావలసిన ఎలక్ట్రానులు (విద్యుదణువులు) జనించుచున్నవి. అందుచే అవి పనిచేయుటకు లోపల కొంత వాయుపదార్థము ఉండుట అవసరము. కాని వేడి- కాతోడు నాళములో ఎలక్ట్రానులు ఒక టంగ్స్టను తీగెను వేడిచేయుటచే జనించుటవలన, ఈ నాళములోని ఒత్తిడిని 0.001 మిల్లిమీటరు వరకు తగ్గించవచ్చును. ఒక నాళము - నుండి వచ్చు X-కిరణముల స్వభావము ఆనోడ్, కాతోడ్ ల మధ్య నున్న విద్యుత్పీడన భేదము (Potential diffe- rence) మీదను, ఆనోడ్ను ఢీకొను ఎలక్ట్రానుల సంఖ్య మీదను ఆధారపడియుండును. కూలిడ్జినాళములో ఈ రెంటిని వేర్వేరుగా మార్చగలము కాని వాయునాళ ములో అట్లు చేయలేము. కూలిడ్జినాళమునకు గల ఈ సదుపాయమువలన ప్రస్తుతము కూలిడ్జినాళము ఎక్కువ వాడుకలో నున్నది.
X-కిరణముల ధర్మములు:
భ్రాశమానపుతెర (Fluorescent Screen) మీది చర్య : తుత్తునాగ-గంధకిదము (Zinc Sulphide), బేరియం ప్లాటినో సయనైడు (Barium platinocyanide) మొద లగు పదార్థములతో పూతపూయబడిన అట్టల పై X - క్ష కిరణములు పడినపుడు అవి కాంతితో మెరయును. X- క్ష కిరణములు అటువంటి అట్టపై బడునట్లు చేసి, X - కిరణ ముల మార్గమునకు అడ్డముగా మన చేయినుంచిన, మన చేతిలోని ఎముకలు అట్టమీద నల్లగా కనిపించును. దీనికి కారణము, X కిరణములు చేతియందలి మెత్తని భాగ ములను చొచ్చుకొనగలిగి, గట్టి ఎముకలను చొచ్చుకొన లేకపోవుటయే.
ఫొటోగ్రాఫిక్ పిల్ముమీద చర్య: సాధారణ కాంతికి వలెనే X - కిరణములకుగూడ ఫొటో గ్రాఫిక్ ఫిల్ముమీద చర్య గలదు. X - కిరణములు ఫిల్ముమీద పడిన తర్వాత, దానిని వికసింప (develop) చేసినచో, ఆఫిల్ముయొక్క వివిధ ప్రాంతములమీద పడిన X - కిరణముల తీవ్రతను కనుగొనవచ్చును. ఈ చర్యయొక్క సహాయముననే మనము మన శరీరములోని ఎముకలను 'ఫోటోగ్రాఫ్' చేయగలుగుచున్నాము. ఈ 'ఫొటోగ్రాఫ్' లను రాంట్ జెనోగ్రాములు (Rontgenograms) అందురు.
అయోనీకరణ గుణము (lonising effect): X -కిరణములు ఒక వాయుపదార్థము ద్వారా పోవునపుడు ఆ వాయువునకు విద్యుద్వాహకశ క్తి సంక్రమించును. X - కిరణములయొక్క ఈ స్వభావమును ఉపయోగించి X-కిరణముల తీవ్రతను (intensity) కొలుచుచున్నారు.
జీవకణములమీది చర్య : X-కిరణములు జీవకణముల మీద పడినపుడు వాటిలో కొన్ని మార్పులు కలుగును. పరిస్థితులను బట్టి ఈ మార్పులు ఉపయోగకరముగా మొదలగు నుండవచ్చును. లేదా అపాయకరములు కావచ్చును. కాన్సర్ (పుట్టకురుపు) మొదలగు వ్యాధులచే గ్రస్తమైన జీవకణములను X-కిరణములవలన నిర్మూలింపవచ్చును. కాని X-కిరణములు వ్యాధిలేని జీవకణముల పై బడిన, అవి చెడిపోయి కాన్సరు, లూకోమియా వ్యాధులకు దారి తీయవచ్చును. X-కిరణములను ఉప యోగించు వైద్యులును, శాస్త్రపరిశోధకులును ఈ కిరణములు కలుగ జేయు దుశ్చర్యకు గురికాకుండ తగు జాగ్రతలు తీసికొందురు.
X-కిరణముల సహాయముచే వ్యాధులను గుర్తించుట (Diagnose) : X-కిరణములు వ్యాధులను నిర్మూలించుట కన్న, వ్యాధులను గుర్తించుటకు ఎన్నో రెట్లు అధికముగా ఉప యోగపడుచున్నవి. మొట్ట మొదట శరీరములోనికి చొచ్చుకొని పోయిన తుపాకిగుండ్లు, సూదులు మొద లైనవాటిని కనుగొనుటకు, X-కిరణములను ఉపయో గించెడివారు. ప్రస్తుతము శరీరములో ఎక్కడ దెబ్బ తగిలినను లోని ఎముకలకు ప్రమాదము సంభవించిన దియు లేనిదియు తెలిసికొనుటకు వెంటనే రాంట్ జెనోగ్రాం తీయించెదరు. 3 వ పటములో చేతికి దెబ్బతగిలి నపుడు తీయించిన రాంట్ జెనోగ్రాం చూపబడినది. శరీరములోని కొన్ని వ్యాధులను X-కిరణపరీక్ష వలన గుర్తింపవచ్చును. మూత్ర పిండములు (Kidneys) లో ఏర్పడిన రాళ్ళను రాంట్ జెనోగ్రాంవలన సులభముగా కనుగొనవచ్చును. క్షయవ్యాధిని కనుగొనుటలో X-కిర ణములను మించిన ఆయుధము మరియొకటి లేదు. అన్న కోళము, ప్రేగులు X-కిరణములమూలమున కనబడనప్ప టికిని వాటిని X-కిరణములకు అపారదర్శకములు (opaque) గా గా నుండు పదార్థముతో నింపి X-కిరణపరీక్ష చేయ వచ్చును. ఈ పద్ధతిని ఉపయోగించి పొట్టలోని కాన్సరు వ్యాధి, పుండ్లు మొద లై నవాటిని గుర్తించుచున్నారు. పరిశ్రమలలో X-కిరణముల ఉపయోగము : X-కిరణములు అన్ని పరిశ్రమలలోను పరిశోధనలకు విరివిగా చిత్రము - 35 పటము - 3 జెనోగ్రాం
ఉపయోగింపబడుచున్నవి. నౌకలు, వంతెనలు, ఆనకట్టలు నిర్మించుటలోను, లోహపరిశ్రమలోను, నైలాను మొద లగు వివిధరకముల వస్త్రపరిశ్రమలోను X-కిరణపరిశోధ నము ఎంతో తోడ్పడుచున్నది. మన శరీరములోని ఎముకలను పరీక్షించునట్లే, ఒక లోహపు రేకులోని లోటుబాట్లను X-కిరణములవలన కనిపెట్టవచ్చును.
పదార్థములలోని అణువుల మార్పును కనుగొనుట : X-కిరణముల ఉపయోగములలో అన్నిటికంటే ముఖ్య మైనది పదార్థములలోని అణువులు కూర్పు (atomic structure) ను కనుగొనుట. మనము సూక్ష్మదర్శినితో వెలుగు కిరణతరంగములకంటె చిన్నవిగా నున్న వస్తు వులను చూడలేము. అందుచే వెలుగుకిరణములు తరంగ ములకంటె చాల చిన్నవైన అణువులను పరీక్షించుటకు చాల తక్కువ పరిమాణముగల తరంగములు అవసరము. X-కిరణ తరంగముల పరిమాణము పదార్థములయొక్క అణువుల పరిమాణమునకు సమీపమున నుండుటవలన, X-కిరణములను ఉపయోగించి అణువులను పరీక్షించుట సాధ్యమైనది. ఈ విషయము 'లా వే' అను జర్మను శాస్త్ర వేత్త 1912 సం. లో కనుగొనెను. తరువాత డ్రాగ్ (Bragg) మొదలైన శాస్త్రజ్ఞుల కృషివలన X-కిరణము 141 లను ఉపయోగించి పదార్థములలోని అణువుల కూర్పును కనుగొనుపద్ధతి చాల అభివృద్ధియైనది. మొదట సామాన్య మైన వజ్రము, ఉప్పు మొదలగు పదార్థముల అణువుల కూర్పుతో ప్రారంభమై, ప్రస్తుతము కొన్ని వందల పర మాణువులు గల అణువుల కూర్పును కనుగొనువరకు ఈ పద్ధతి అభివృద్ధియైనది. ఇటీవల ఫ్రెడరిక్ సాంగర్ (Frederic Sangar) అను శాస్త్రజ్ఞుడు విద్యుద్బంధనము (Insulin) లోని అణువుల కూర్పును సాధించెను.
ఒక పదార్థము యొక్క ధర్మములు వానిలోని అణు వుల కూర్పుమీద ఆధారపడి యుండును. అందుచే పదార్థ ముల అణుకూర్పునకును వాని ధర్మములకును గల సంబం ధమును కనుగొని, మనకు కావలసిన ధర్మములు గల పదార్థములను తయారుచేసికొనవచ్చును. ఈ విధముగ ఇటీవల ఆమెరికాలో వజ్రమును కూడ కోయగల బోర జాను అను పదార్థము తయారుచేయబడినది. పదార్థములనుపరిశీలించుటకు అనేక X కిరణపద్దతులు వాడుకలో నున్నవి. వాటిలో చూర్ణపద్ధతి Powder Method) చాల ఉపయోగకరమైనది. పరిశీలించవలసిన పదార్థమును మెత్తని చూర్ణముగ చేసి X-కిరణ మార్గ ములో నుంచినచో X-కిరణములు కొన్ని దిశలలో ఎక్కువగా వెదజల్ల బడును. అట్లు వెదజల్ల బడిన ఈ కిరణములను ఒక ఫిల్ముమీద పడునట్లు చేసినచో ఉన్మీలనము (develop) చేసిన తరువాత ఫిల్ముమీద నల్లని గీతలు సంగ్రహ ఆంధ్ర పై జెప్పిన కాంతి ప్రవాహములో ఒక భాగమునకు 'ఆకాశగంగ' యని పేరు. ఈ ఆకాశగంగ మహావిష్ణు మండలము (Hercules) ప్రక్షనున్న గరుడమండలములో చిత్రము - 38 పటము - - 4 క్ష - కిరణ - పృథక్కరణము కనబడును. ఈ గీతలసంఖ్య, స్వభావము ఆ పదార్థము మీద ఆధారపడియుండును. వేలిముద్రనుబట్టి ఒక మను ష్యుని గుర్తుపట్టునట్లు, ఈ గీతలను బట్టి పదార్థములను గుర్తు పట్టవచ్చును. ఈ పద్ధతిని క్ష-కిరణ-పృథక్కరణము (X-ray analysis) అందురు. ఈ పద్ధతి చాల వాడుకలో నున్నది. 4వ పటములో మెగ్నీషియం ఫ్లూరైడు (Mag. nesium Fluride) యొక్క చూర్ణ చిత్రము (Powder Photograph) చూపబడినది.
కె. వి. కృ.