X Işınları
Doğadaki görünür ışık yada radyo dalgalarına benzeyen bir elektro magnetik ışınım biçimidir. Öbür ışınım türleri gibi X ışınları da, boşlukta (vakumda) yol alabilen ve ancak bazı maddelerin içinden geçebilen enerji dalgalarından oluşur. X ışınları gözle görülemez ve elektro magnetik tayfın moröte­si ışınları ile gamma ışınları arasında kalan kesiminde yer alırlar. X ışınlarını 1895'te, Alman bilim adamı Wilhelm Conrad Röntgen keşfetti. Bu yüzden bu ışınlara Röntgen ışınları da denir. Röntgen, havasının çoğu boşaltılmış bir vakum lambasının için­den geçirdiği elektrik akımıyla deney yapar­ken iki olay gözlemledi. Bunlardan birincisi, katottan (eksi kutup) anota doğru, çok küçük parçacıklardan oluştuğu düşünülen ışınların aktığı ve bu ışınların lambanın öbür ucuna sıvanmış fosfor katmana çarptığında camda yeşil bir flüorışıma yarattığıydı. Aslında bu, o dönemde bilinen bir olguydu.

Kendisine bugünkü ününü kazandıran öbür gözlemi ise Röntgen'in, akım geçişi sırasında vakum lambasında garip bir ışınımın oluştu­ğunu bulmasıydı. Deneyi yaptığı tezgâhın üzerinde, lambanın yakınlarında, baryum platinosiyanür bileşiğiyle kaplı bir ekran vardı; lamba siyah kâğıtla kaplı olduğunda bile bu ekranın üzerinde bir flüorışıma oluşuyordu., Röntgen bu ışımaya, lamba üzerindeki yeşil flüorışıma bölgesinden siyah kâğıdı geçip gelen ışınların yol açtığı sonucunu çıkardı. Ayrıca, lamba ile ekran arasında yer alan cisimlerin gölgelerinin de ekranın üzerine düştüğünü fark etti ve buradan da bu ışınların bazı maddelerden siyah kâğıttaki kadar kolay geçmediği sonucuna ulaştı. Bu çalışmasıyla 1901'de ilk Nobel Fizik Ödülü'nü kazanan Röntgen, bu yeni ve gi­zemli ışınlara X ışını adını verdi. Röntgen, katottan gelen ışınların çarptığı herhangi bir katı cismin X ışınları saldığını da buldu. Katot ışınlarının, elektron adı verilen çok küçük parçacıkların akışı olduğu daha sonra ortaya çıkarıldı. Lambaya katot ışınlarının akış yolu üzerine metal bir hedef yerleştirildiğinde, hareket halindeki elektron­ların aniden durdurulması sonucunda oluşan X ışınlarının miktarı, bu elektronların yalnız­ca lambanın çeperlerine çarpmasıyla ortaya çıkan X ışınlarının miktarından çok daha fazla olduğu da sonradan bulundu.

X ışınlarının elektro magnetik enerji dalga­ları olduğu ancak 1912'de kanıtlandı. Işık ya da radyo dalgalarına benzemekle birlikte, X ışınlarının dalga boyu öbür elektro magnetik ışınım biçimlerininkinden çok daha kısa­dır. X ışınlarının dalga boyu 1 nanometrenin onda biri ile 100 nanometre arasında değişir. (1 nanometre 1 metrenin milyarda 1’idir.) X ışınları ayrıca çok yüksek enerjiye sahiptir. Bu ışınların maddenin içine işleyebilmesi de bu özellikten kaynaklanır.

X Işınlarının Üretilmesi
X ışınları, vakum lambasındaki hedefin elek­tronlarla bombardıman edilmesi sonucu elde edilir. X ışınlarının maddenin içine işleyebil­me gücüne "sertlik" denir. Bu ışınların sertliği başlıca iki şeye bağlıdır. Bunlardan birincisi, lambadaki havanın yada gazın ne derece boşaltılmış olduğudur. Lambada kalan gaz moleküllerinin sayısı ne kadar azsa, bu mole­küllerle çarpışarak hedeften sapan elektronla­rın sayısı da o kadar az olur. İkinci etken tüpe uygulanan gerilimin şiddeti, yani elektrik basıncıdır. Gerilim ne kadar yüksekse, hedefe çarpan elektron akımının darbe etkisi de o ölçüde büyük olur.

Bugün kullanılmakta olan X ışını lambala­rının çoğu Coolidge lambasıdır. Bu lamba türünü ABD'li bilim adamı William David Coolidge (1873-1975) geliştirmiştir. Son dere­ce yüksek bir vakum düzeyine sahip olan bu lambalarda elektronlar, radyo lambalarında olduğu gibi sıcak bir filamandan (ince bir telden) yayılır. Katottan çıkan ve 1 milyon volta kadar ulaşabi­len yüksek bir gerilimle hızlandırılan elek­tronlar tungstenden yapılmış ağır bir çubuğa çarptırılır. Tungsten, elektron bombardıma­nının neden olduğu yüksek sıcaklıklara erime­den dayanabilir. Tungsten çubuğun filamana yakın olan ucu belirli bir eğimle kesilmiştir; bu uca hedef denir. Hedeften X ışınları yayılır, ama lamba belirli bir açıklık dışında kalın bir kurşun katmanıyla sıvanmış oldu­ğundan X ışınları yalnızca bu açıklıktan dışarı çıkar, bu yüzden de bir demet halinde yol alır.

X ışınları insanın iç organlarının resmini çekmek için kullanılabilir. X ışınları insan vücudundan geçerken, bazı dokular tarafın­dan başka dokulara oranla daha çok soğuru­lur (emirilir). Örneğin kemikler kaslara göre daha çok X ışını soğurur. Bu tür soğurma farklarından kaynaklanan bilgiler, yorumlan­mak üzere düşürülebilir ya da bir film üstüne kaydedilebilir. Eğer bir fotoğraf filmi X ışın­larının yolu üstünde tutulursa, filmin vücuttan daha çok X ışınının geçtiği kesimleri kararır. Böylece vücudun iç organlarını gösteren bir "gölge resmi" (radyografi) elde edilir.

Film yerine plastikle kaplanmış beyaz kâğıt da kullanılabilir. Selenyum gibi yarıiletken bir maddeden yapılmış bir levha elektrikle yükle­nir ve X ışınına tutulursa, ışınım gören kesim­lerindeki yük ortadan kalkar, ışınım görme­yen kesimleri ise yüklü kalır. Ardından, alıcı selenyum levha her parçacığı elektrik yüklü çok ince bir çivit tozu bulutundan geçirilir ve böylece toz parçacıklarının levha üzerindeki karşıt elektrik yüklerince çekilmesi sağlanır. Sonra bu toz parçacıkları plastik kaplı beyaz kâğıt üzerine aktarılır, böylece kuru bir radyografi elde edilir.

Flüorışıl bir ekranın X ışınlarına tutulma­sıyla hareketli resimler elde edilebilir. Ekran, vücudun en az sayıda X ışını geçirdiği yerler­de en parlak olur. Ekranın X ışını çarpan bölgelerinde flüorışıma oluşur; bu yüzden bu muayene yöntemine flüoroskopi denir. X ışınlarının taşıdığı bilgi videobant yada film üzerine kaydedilebilir. Bilgisayarlı tomografi taramasında, fotoğ­raf filmi yerine son derece duyarlı algılayıcı­lardan yararlanılır. Bu yöntemde vücuda ince bir X ışını demeti tutulur; soğurulmayan ışınım vücuttan algılayıcıya geçer. Daha sonra bir bilgisayar bu bilgiyi vücuttan alınmış çapraz bir kesit biçiminde yorumlar.

X Işınlarının Tıpta Kullanılması
Çeşitli hastalıkların tanı ve tedavisinde, başta X ışınları olmak üzere çeşitli ışınım türlerin den yararlanılmasına dayalı tıp dalma radyo­loji denir. Doktorlar yada radyologlar, X ışınlarıyla çekilen filmleri, yani röntgen film­lerini inceleyerek vücudun pek çok bölümünü gözden geçirebilirler. Akciğerlerde herhangi bir enfeksiyon, kanser yada başka bir hasta­lık belirtisi bulunup bulunmadığı bu yolla saptanabilir. Kemiklerdeki kırıklar da rönt­gen filmlerinde görülebilir. Diş hekimleri dişlerin, diş köklerinin ve çevresindeki doku­ların sağlıklı olup olmadığını anlamak için X ışınlarından yararlanırlar.

Doktorlar sindirim kanalını inceleyerek ta­nı koyabilmek için hastaya baryum sülfat içirirler. Et ve kemik dokusundan daha yo­ğun, X ışınlarını geçirmeyen bir madde olan baryum sülfat flüorışıl ekran üzerine koyu bir gölge biçiminde yansır ve sindirim sisteminde aşağı doğru inerken izlenebilir. Işınım, içinden geçtiği hücreye her zaman belirli bir zarar verdiği için büyük bir dikkatle kullanılmalıdır. Yüksek enerjili öbür ışınım biçimleri gibi X ışınları da tehlikeli olabilir. Ama öte yandan X ışınları dokuları tahrip edebildiği için, kanser gibi hastalıklı hücrele­rin yok edilmesinde kullanılabilir.

Sanayide X Işınları
Sanayide X ışınları metal parçaların, özellikle de dökümlerin ve kaynaklanmış parçaların sağlamlığının denetlenmesinde kullanılır. Çok sayıda parçadan oluşan malzemelerin, örneğin elektrikli aletlerin montajının doğru yapılıp yapılmadığı da X ışınlarıyla incelene­bilir. Polis ve gümrük memurları yolcu valiz­lerinde yasadışı bir maddenin bulunup bulun­madığını anlamak için X ışınlarından yararla­nırlar. X ışınları bugün kullanılmakta olan pig­mentlere (renk verici maddelere), eski res­samların kullanmış oldukları pigmentlere oranla daha kolay işler. X ışınlarının bu özelliğinden yararlanan sanat uzmanları, eski bir ressama ait olduğu iddia edilen bir yapıtın sahte olup olmadığını, üzerinde herhangi bir değişikliğin yapılıp yapılmadığını saptayabilir­ler. Tabloların alt katmanlarının X ışınlarıyla incelenmesiyle, ünlü ressamların yapıtlarını nasıl ortaya çıkardıklarına ilişkin pek çok şey öğrenilmiştir. X ışınlarının farklı maddelerde farklı renklerde flüorışıma oluşturma özelli­ğinden, gerçek değerli taşlan yapaylarından ayırt etmekte de yararlanılır.

Bilimsel Araştırmalarda X Işınları
X ışınları canlı hücrelerdeki genetik maddele­rin değişim hızını artırmak için kullanılabilir. Böylece bilim adamları yeni canlı türleri yaratmak ve belirli genlerin kalıtım modelini incelemek için X ışınlarından yararlanabilir­ler. ABD'li genetikçi Hermann Joseph Mul­ler, X ışınlarının değişim yaratıcı (mutajenik) özellikleri üzerindeki çalışmalarıyla 1946 Nobel Tıp yada Fizyoloji Ödülü'nü almıştır. X ışını kristalografisi, maddelerin kristal ve molekül yapısını incelemekte kullanılan bir yöntemdir. Görünür ışıktan farklı olarak X ışınları, içinden geçtikleri mercek, prizma ve aynalarda önemli bir doğrultu değişikliğine uğramaz. Ama öte yandan kristallerdeki atomlar düzenli bir yerleşim içindedir ve X ışınlarını kırılmaya uğratacak kadar birbirleri­ne yakındır, bu yüzden de belirli bir kınnım deseni oluşturur). Çözümlenecek kristal örneğin üze­rine X ışını demeti düşürülür ve ortaya çıkan kırınım deseninin filmi çekilir. Bu desendeki beneklerin konumları çözümlenerek kristalin atom yapısı konusunda bilgi edinilir. X ışını kırınımına dayalı inceleme yöntem­leri, biyoloji açısından önemli moleküllere ilişkin bilgilerimizin artmasında yaşamsal bir rol oynamıştır. Örneğin, DNA olarak anılan deoksiribonükleik asidin X ışını kırınımıyla incelenmesi, DNA moleküllerinin ikili sarmal yapısının belirlenebilmesine yardımcı olmuş ve böylece bilim adamları genetik şifreyi ve bunun kalıtım sürecindeki rolünü öğrenebilmişlerdir. X ışını kırınımı yöntemi metallerin, kay aç­ların, minerallerin incelenmesinde ve cevher çökellerinin yerlerinin saptanmasında da uy­gulanır. X ışınları tarayıcı elektron mikros­koplarında da kullanılır.

X Işını Astronomisi
X ışını astronomisi, dış uzaydaki X ışını kaynaklarının incelenmesini konu alan bir bilim dalıdır. X ışınları Dünya atmosferinde soğurulduğundan yerdeki aletlerle kolayca toplanıp gözlemlenemez. Bu nedenle X ışını teleskoplan ve algılayıcıları roketlerle, balon­larla çok yükseklere çıkartılır yada bir uyduyla Dünya yörüngesine oturtulur. X ışını astronomisiyle, aralarında yıldızların, super­nova kalıntılarının ve kuvazarların da bulun­duğu binlerce X ışını kaynağı ortaya çıkartıl­mıştır. Kuğu X-1 adı verilen güçlü ve önemli bir X ışını kaynağının, görünmeyen yoldaşıyla birlikte ortak bir kütle çekimi merkezi çevresinde dolanan, görünür bir yıldız olduğu sanılmaktadır. Yoldaşının görünür yıldızdan madde çeken bir kara delik olduğu ileri sürülmüştür. Bu varsayıma göre, yıldızdan çekilen madde kara delikte yok oldukça, kara delik X ışınları salmakta ve astronomlar da bu ışınları gözlemlemektedir.