Snart så slutar fysiken, det kommer nog kännas lite tomt.... efter att ha haft fysik sedan 7:an och nu på gymnasiet minst 3 ggr i veckan. Och nu är det bara 3 ggr kvar och det är antagligen den sista fysiken jag någonsin kommer ha.... *snyft*. Nä det kommer nog bli ganska skönt utan det, så slipper man känna att man inte kan något x) Men jag lägger in det näst sista vi gör i kursen och det handlade om att fördjupa sig inom ett ämne på kapitlet Atomen i fysik B.
Röntgen- och
elektronspektrum
Denna rapport handlar om röntgen och
elektronspektrum. Jag ska förklara vad fenomenen är, hur de uppstår
och hur vi har användning av det i dagens samhälle.
RöntgenspektrumWilhelm Röntgen var den som
upptäckte röntgenstrålning år 1895. Det är en typ av
fotonstrålning, joniserade elektromagnetisk strålning, med kort
våglängd och hög energi. Elektroner som exciteras och sedan ”åker”
tillbaka till sitt grundtillstånd utsänder fotoner som emitteras av
den synliga delen av spektrum. Men för att få upphov till
röntgenspektrum behövs högre excitationsenergier för då är det
möjligt att ”lyfta” upp en elektron som ligger i ett skal djupt
inne i en atom till flera skal ovanför. Om man kollar på t.ex. en
kiselatom och en elektron som exciteras från k-skalet till M-skalet
eller till ett längre ut så kan den lediga platsen fyllas upp av en
elektron från L- el M-skalet och när detta händer att elektronerna
övergår till en skal djupt in så utsänds fotoner som har en hög
energi från 1 Kev och uppåt vilket krävs för att övergångarna
ska ge upphov till röntgenspektrum. Detta gäller för flera
grundämnen som har många elektroner, men skillnaden är att när
atomnumret ökar så förskjuts spektrallinjerna mot höge energier
och kortare våglängder. För att ”skapa” röntgenstrålning
använder man ett röntgenrör, moderna har en upphettad katod som
sänder ut elektroner i en hög hastighet, när dessa träffar en
metallyta bromsas de upp och rörelseenergin omvandlas till
bromsstrålning som består av på grund av den snabba inbromsningen
ett kontinuerligt spektrum.
Användningsområdena för röntgenstrålning är
mest inom vården. Röntgenstrålning har förmåga att passera genom
kroppen och de olika organen släpper igenom olika mycket,vilket gör
det lätt att avbilda dem. Hos tandläkaren används det för att:
- kolla om man har karies
- För att kunna ställa rätt diagnos när man har tandvärk
- Före ett ingrepp
- För att kunna planera tandreglering
Det funkar så att man får en sensor i munnen som
röntgenstrålningen träffar efter att ha gått igenom kroppen och
skickar data till datorn.
På sjukhusen använder de det till medicinska
undersökningar och för vård. Även om de gör nytta så kan de
skada oss också, därför gör man inte vissa undersökningar om
man inte måste eftersom det är inte bra att utsättas för för
mycket strålning. Så strålningen kan både ge och bota cancer.
- Ultraundersökning
- Datortomografi (undersöka flera skikt av organ, används till att undersöka hjärnan)
- Fraktur skador
- Medicinsk terapi
Medicinsk strålning används till för att döda
cancerceller, den strålningen består av fotoner (röntgen- eller
gammastrålning), elektroner, protoner, neutroner eller tyngre
partiklar
Inom industri används det även till materialprovning,
då tar man fram information om materialet och man gör även
materialprovning om det är en produkt som havererat.
Tabellen
visar värden för hur mycket strålning vi utsätts för vid olika
undersökningar. (gjord i Finland)
|
Undersökning
|
Antal
undersökningar
|
Effektiv
dos i millisievert (mSv)
|
|
Tandröntgen
(vanlig) |
1
300 000
|
0,01
|
|
Skallröntgen |
33
000
|
0,1
|
|
Lungorna |
1
400 000
|
0,1
|
|
Mammografi
(bröstundersökning) |
160
000
|
0,2
|
|
Ländryggen |
130
000
|
2,3
|
|
Datortomografi
av buken |
16
000
|
12
|
|
Blodkärl |
46
000
|
20
(3-150)
|
|
Radiologiska
ingrepp (t.ex. öppning av förträngningar i blodkärl) |
-
|
60
(3-450)
|
ElektronspektrumElektroner
som sitter fastare och längre in kan lyftas ut genom att använda
fotoner med större energi. I
en elektronspektrometer exciteras
energinivåer i den atom som undersöks, av röntgenfotoner med en
bestämd energi. Elektronerna som ”lossas” får sin rörelseenergi
analyserad
i denna. I
elektronspektrometern böjs elektronerna i en cirkelbana av det
elektriska fältet mellan två sfärer med samma medelpunkt och ur
spänningen mellan dessa två kan elektronernas rörelseenergi
beräknas. På bilden ser vi hur åker igenom analysatorn till
detektorn där de registreras och den har placerats i en vakuumtank
eftersom luftens molekyler skulle ha stoppat elektronerna innan de
kom till detektorn.
Elektronspektrum använder
man till katalysatormodeller, elektronspektrum från koloxid som
fastnat på rhodium. Spektra visar hur Co gradvis kan brytas upp när
katalysatorns temperatur ökas.
Bild av en elektronspektrometer
Sammanfattningen: Röntgen
förändrade vårt liv förr, man kunde lättare ställa diagnoser
med hjälp av röntgenstrålning och förhindra att fler dog, så man
skulle kunna säga att vår livskvalitet höjdes. Vilket jag tycker
är bra, och i framtiden tror jag de säkert kommer kunna
effektivisera strålning vilket kommer göra den mindre farlig och
inte drabba lika stora områden. Som när man för strålning för
cancer så tror jag det kommer bli lättare att bara ”träffa”
cancer området och mindre av den vävnaden runt om. Jag tycker det
är en jättebra uppfinning, men riskerna att det kan öka att få
cancer när man utsätts för strålning känns ju inte vidare bra.
Men som sagt tror jag de kommer lyckas minska riskerna.
I denna rapport har jag använt mig av
fysikboken, Heureka B och internet.
