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) సాధారణ కాంతికిరణముల జాతికి చెందినవే అని చెప్పుచున్నారు. కాని వాటి తరంగముల పరిమాణము చాల తక్కువగా నుండుటచే, అవి భిన్నస్వభావము కలిగియున్నవి. గత శతాబ్దాంతములో పెక్కుశాస్త్రజ్ఞులు 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 ఒకనాడు అతడు అట్టి ప్రయోగములు చేయుచున్నప్పుడు ఆ గదిలోనున్న బేరియం ప్లాటినో సయనైడు (barium platino cyanide) 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) కిరణములని పేరిడెను. అలాగే ఈ కిరణములను హిందూదేశ భాషలలో క్ష - కిరణము లనుచున్నారు. రాంట్ జెన్ చేత కనిపెట్టబడుటచే వాటిని 'రాంట్ జెన్' కిరణములని కూడ అనుచున్నారు. రాంట్ జెన్ 'X కిరణములను కనిపెట్టుటయేగాక వాటి ముఖ్యధర్మములను (properties) కూడ కనుగొనెను. ఈ కిరణములకు అపార దర్శక (opaque) పదార్థములనుగూడ చొచ్చుకొని పోగలశక్తి కలదని అతడు కనుగొనెను. అంతేకాక, అవి ఆ కారణముచేత, వైద్య శాస్త్రములోను, పరిశ్రమలలోను చాల ఉపయోగపడగలవని కూడ అతడు సూచించెను. ఈ కిరణములకును సాధారణ కాంతి కిరణములకును కొన్ని పోలికలున్నట్లు అతడు గ్రహించెను. కాని ఏ పదార్థములోను X-(క్ష) కిరణములు వక్రీభవనము చెందక పోవుటచే, ఈ కిరణములు కాంతికిరణములవలె తరంగములే అని అతడు నమ్మలేకపోయెను. కాని తరువాత లావె (Lave), బ్రాగ్ (Bragg) మొదలగు శాస్త్రజ్ఞుల కృషి వలన ఇవి పరావర్తనము, వక్రీభవనము చెందగలవనియు, ఇవి కాంతికిరణముల జాతికి చెందియున్నవనియు స్పష్టముగా తెలిసినది.
X (క్ష) - కిరణములను ఉత్పత్తిచేయు విధము (Generation of X-rays) :
అతివేగముతో ప్రయాణముచేయు ఎలక్ట్రానులు (electrons) ఏ పదార్థమునైనను ఢీకొనినచో X - కిరణములు 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 - కిరణములను ఉత్పత్తిచేయుటకు అవలంబించిరి. కాని ఇట్లు ఉద్భవించిన కిరణముల తీవ్రత (intensity) చాల తక్కువగా నుండెను. తీవ్రతను హెచ్చించుటకు ఎలక్ట్రానులను నాళముయొక్క ఒక బిందువువద్దకు కేంద్రీక
1. X (ఎక్సు) అనునది ఇంగ్లీషుభాషలో 24వ అక్షరము. పేరు తెలియనప్పుడో, పేరు చెప్పదలచుకొననప్పుడో ఈ అక్షరమును ఇంగ్లీషువారు పేర్కొందురు. రించి నపుడు ఆ బిందువువద్ద నాళము కరగుచుండెను. అందుచే 1896 వ సంవత్సరములో జాక్సన్ (jackson) అను శాస్త్రజ్ఞుడు నాళములో ఒక లోహపుముక్కను ఉంచి, ఎలక్ట్రానులు ఈ లోహపుముక్కను ఢీకొనునట్లు చేసెను. ఈ లోహమునే 'ఆంటి కాతోడు' (anticathode) లేక టార్జెట్ (target) అందురు. ఈ విధముగా 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 అయోనీకరణము (ionisation) వలన పుట్టుచున్నవి. కూలిడ్జి ట్యూబులు (Coolidge tubes) లేక వేడికాతోడ్ నాళములు (Hot-cathode tubes) అని పిలువబడు వాటిలో ఒక తీగను వేడిచేయుటవలన ఎలక్ట్రానులు ఏర్పడుచున్నవి. ఈ రెండువిధములైన నాళములలోను ఎలక్ట్రానులు వేగముతో ప్రయాణము చేయుటకు అతి తీవ్రతగల విద్యుత్ క్షేత్రములు (electric fields) అవసరము. ఈ విద్యుత్ క్షేత్రములను సాధారణముగా పరివర్తన యంత్రముల (transformers) వలన జనింప జేయుచున్నారు. ప్రస్తుతము వాయునాళములు అంతగా ఉపయోగపడకపోయినను అవి మొదట X - కిరణశాస్త్ర అభివృద్ధికి మిక్కిలి తోడ్పడినవి. ఈ రెండురకముల నాళములు ఈ క్రింద వర్ణింపబడినవి.
చిత్రము - 33
వాయు ఎక్స్-రే నాళము
C. కాతోడు; E. ఎలక్ట్రానులు ; F. ఫోకస్, A. ఆనోడు, T. టార్జెట్ ; W. ఎక్స్-కిరణములు వచ్చు ద్వారము
పటము - I
వాయునాళములు (gas tubes) :
పటములో ఈ నాళములోని ముఖ్యభాగములు చూపబడినవి. ఈ నాళములో గాలి 0.01 మిల్లి మీటరు ఒత్తిడివరకు తీసివేయబడి యుండును. అల్యూమినియం వంటి తేలికలోహముతో కాతోడు చేయబడును. ఆంటి కాతోడు (anti-cathode) మీద X (క్ష) కిరణములు ఉద్భవించు 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 చేయబడినది. 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.
చిత్రము - 34
కూలిడ్జి ఎక్స్-రే నాళము
C కాతోడు : E. ఎలక్ట్రానులు : F ఫోకస్, A ఆనోడు ; T. టార్జెటు, W. ఎక్స్-కిరణములు వచ్చుద్వారము ; L. టంగ్ట్సనుతీగ
పటము - 2
వాయునాళములో అయోనీకరణము (ionisation) వలన కావలసిన ఎలక్ట్రానులు (విద్యుదణువులు) జనించు చున్నవి. అందుచే అవి పనిచేయుటకు లోపల కొంత వాయుపదార్థము ఉండుట అవసరము. కాని వేడి-కాతోడు నాళములో ఎలక్ట్రానులు ఒక టంగ్ట్సను 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 difference) మీదను, ఆనోడ్‌ను ఢీకొను ఎలక్ట్రానుల సంఖ్య మీదను ఆధారపడియుండును. కూలిడ్జినాళములో ఈ
రెంటిని వేర్వేరుగా మార్చగలము కాని వాయునాళములో 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) మొదలగు పదార్థములతో పూతపూయబడిన అట్టలపై X - క్ష కిరణములు పడినపుడు అవి కాంతితో మెరయును. X- క్ష కిరణములు అటువంటి అట్టపై బడునట్లు చేసి, X - కిరణముల మార్గమునకు అడ్డముగా మన చేయినుంచిన, మన చేతిలోని ఎముకలు అట్టమీద నల్లగా కనిపించును. దీనికి కారణము, X కిరణములు చేతియందలి మెత్తని భాగములను చొచ్చుకొనగలిగి, గట్టి ఎముకలను చొచ్చుకొన లేకపోవుటయే.
ఫొటోగ్రాఫిక్ పిల్ముమీద చర్య: సాధారణ కాంతికి వలెనే X - కిరణములకుగూడ ఫొటోగ్రాఫిక్ 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 (Ionising 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 నుండవచ్చును. లేదా అపాయకరములు కావచ్చును. కాన్సర్ (పుట్టకురుపు) మొదలగు వ్యాధులచే గ్రస్తమైన జీవకణములను X-కిరణములవలన నిర్మూలింపవచ్చును. కాని X-కిరణములు వ్యాధిలేని జీవకణములపై బడిన, అవి చెడిపోయి కాన్సరు, లూకోమియా మొదలగు వ్యాధులకు దారి తీయవచ్చును. X-కిరణములను ఉపయోగించు వైద్యులును, శాస్త్రపరిశోధకులును ఈ కిరణములు కలుగజేయు దుశ్చర్యకు గురికాకుండ తగు జాగ్రతలు తీసికొందురు.
X-కిరణముల సహాయముచే వ్యాధులను గుర్తించుట (Diagnose) :
X-కిరణములు వ్యాధులను నిర్మూలించుట కన్న, వ్యాధులను గుర్తించుటకు ఎన్నో రెట్లు అధికముగా ఉపయోగపడు చున్నవి. మొట్ట మొదట శరీరములోనికి చొచ్చుకొని పోయిన తుపాకిగుండ్లు, సూదులు మొదలైనవాటిని కనుగొనుటకు, X-కిరణములను ఉపయోగించెడివారు. ప్రస్తుతము శరీరములో ఎక్కడ దెబ్బ తగిలినను లోని ఎముకలకు ప్రమాదము సంభవించినదియు లేనిదియు తెలిసికొనుటకు వెంటనే రాంట్ జెనోగ్రాం తీయించెదరు. 3 వ పటములో చేతికి దెబ్బతగిలినపుడు తీయించిన రాంట్ జెనోగ్రాం చూపబడినది.
శరీరములోని కొన్ని వ్యాధులను X-కిరణపరీక్షవలన గుర్తింపవచ్చును. మూత్ర పిండముల (Kidneys) లో ఏర్పడిన రాళ్ళను రాంట్ జెనోగ్రాంవలన సులభముగా కనుగొనవచ్చును. క్షయవ్యాధిని కనుగొనుటలో X-కిరణములను మించిన ఆయుధము మరియొకటి లేదు. అన్నకోశము, ప్రేగులు X-కిరణములమూలమున కనబడనప్పటికిని వాటిని X-కిరణములకు అపారదర్శకములు (opaque) గా నుండు పదార్థముతో నింపి X-కిరణపరీక్ష చేయవచ్చును. ఈ పద్ధతిని ఉపయోగించి పొట్టలోని కాన్సరువ్యాధి, పుండ్లు మొదలైనవాటిని గుర్తించుచున్నారు.
పరిశ్రమలలో X-కిరణముల ఉపయోగము : X-కిరణములు అన్ని పరిశ్రమలలోను పరిశోధనలకు విరివిగా చిత్రము - 35
ఉపయోగింపబడుచున్నవి. నౌకలు, వంతెనలు, ఆనకట్టలు నిర్మించుటలోను, లోహపరిశ్రమలోను, నైలాను మొదలగు వివిధరకముల వస్త్రపరిశ్రమలోను X-కిరణపరిశోధనము ఎంతో తోడ్పడుచున్నది. మన శరీరములోని ఎముకలను పరీక్షించునట్లే, ఒక లోహపు రేకులోని లోటుబాట్లను X-కిరణములవలన కనిపెట్టవచ్చును.
పదార్థములలోని అణువుల మార్పును కనుగొనుట : X-కిరణముల ఉపయోగములలో అన్నిటికంటె ముఖ్యమైనది పదార్థములలోని అణువులు కూర్పు (atomic structure) ను కనుగొనుట. మనము సూక్ష్మదర్శినితో వెలుగు కిరణతరంగములకంటె చిన్నవిగా నున్న వస్తువులను చూడలేము. అందుచే వెలుగుకిరణములు తరంగములకంటె 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 'లావే' అను జర్మను శాస్త్రవేత్త 1912 సం. లో కనుగొనెను. తరువాత బ్రాగ్ (Bragg) మొదలైన శాస్త్రజ్ఞుల కృషివలన X-కిరణములను ఉపయోగించి పదార్థములలోని అణువుల కూర్పును కనుగొనుపద్ధతి చాల అభివృద్ధియైనది. మొదట సామాన్యమైన వజ్రము, ఉప్పు మొదలగు పదార్థముల అణువుల కూర్పుతో ప్రారంభమై, ప్రస్తుతము కొన్నివందల పరమాణువులు గల అణువుల కూర్పును కనుగొనువరకు ఈ పద్ధతి అభివృద్ధియైనది. ఇటీవల ఫ్రెడరిక్ సాంగర్ (Frederic Sangar) అను శాస్త్రజ్ఞుడు విద్యుద్బంధనము (Insulin) లోని అణువుల కూర్పును సాధించెను.
ఒక పదార్థముయొక్క ధర్మములు వానిలోని అణువుల కూర్పుమీద ఆధారపడి యుండును. అందుచే పదార్థముల అణుకూర్పునకును వాని ధర్మములకును గల సంబంధమును కనుగొని, మనకు కావలసిన ధర్మములు గల పదార్థములను తయారుచేసికొనవచ్చును. ఈ విధముగ ఇటీవల ఆమెరికాలో వజ్రమును కూడ కోయగల బోరజాను అను పదార్థము తయారుచేయబడినది.
పదార్థములనుపరిశీలించుటకు అనేక X కిరణపద్దతులు వాడుకలో నున్నవి. వాటిలో చూర్ణపద్ధతి Powder Method) చాల ఉపయోగకరమైనది. పరిశీలించవలసిన పదార్థమును మెత్తని చూర్ణముగ చేసి X-కిరణ మార్గములో నుంచినచో X-కిరణములు కొన్ని దిశలలో ఎక్కువగా వెదజల్లబడును. అట్లు వెదజల్లబడిన ఈ కిరణములను ఒక ఫిల్ముమీద పడునట్లు చేసినచో ఉన్మీలనము (develop) చేసిన తరువాత ఫిల్ముమీద నల్లని గీతలు కనబడును. ఈ గీతలసంఖ్య, స్వభావము ఆ పదార్థము మీద ఆధారపడియుండును. వేలిముద్రనుబట్టి ఒక మనుష్యుని గుర్తుపట్టునట్లు, ఈ గీతలనుబట్టి పదార్థములను గుర్తు పట్టవచ్చును. ఈ పద్ధతిని క్ష-కిరణ-పృథక్కరణము (X-ray analysis) అందురు. ఈ పద్ధతి చాల వాడుకలో నున్నది.
4 వ పటములో మెగ్నీషియం ఫ్లూరైడు (Magnesium Fluride) యొక్క చూర్ణచిత్రము (Powder Photograph) చూపబడినది.
చిత్రము - 36
కె. వి. కృ.