Röntgen- och elektronspektrum

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.