اثر پاشنه ی آند چیست؟

برای تولید امواج فراصوت از چه روش هایی استفاده می شود؟

  برای تولید امواج فراصوت همانطور از روش های متفاوتی استفاده می شود که دو تا از مهمترین این روشها، روش های Magneto Strictive  و Inverse Piezoelectric هستند، در روشMagneto Strictive ، یک میله ی فلزی مثل نیکل را تحت تاثیر یک میدان مغناطیسی متغیر قرار می دهند و به این ترتیب با تغییر میدان مغناطیسی، طول میله در حد میکرون تغییر می کند، در این حالت اگر میله در یک محیط الاستیک مثل هوا قرار داشته باشد، با تغییر طول میله، یک موج آکوستیکی تولید می شود که فرکانس آن برابر با فرکانس تغییر طول میله می باشد، منتها با توجه به اینکه این روش برای تولید فرکانسهای بالا کارآمد نیست، در دستگاههای پزشکی مثل دستگاههای سونوگرافی از این روش برای تولید امواج فراصوت استفاده نمی کنند. روش دیگری که برای تولید امواج فراصوت مورد استفاده قرار می گیرد روش Inverse Piezoelectric است، کلمه پیزوالکتریک از دو کلمه پیزو که در زبان یونانی به معنای فشار است و Electric که به معنای الکتریسیته می باشد، تشکیل شده و خاصیت پیزوالکتریک خاصیتی است که در کریستال هایی مثل کوارتز یا بعضی سرامیکها وجود دارد. در مواد غیر بلوری دو قطبی های الکتریکی بصورت تصادفی در درون ماده قرار گرفته اند، به عنوان مثال شیشه ی معمولی یک غیر بلور است، چون در آن ذرات Sio2 بصورت تصادفی و بدون رعایت هیچگونه نظمی در کنار هم قرار گرفته اند و شیشه ساخته شده است، منتها اگر همین ماده ی غیر بلور را تا نقطه ی کوری آن گرم کنیم، دو قطبی های موجود در آن که برای مثال در مورد شیشه ذرات Sio2 هستند، می توانند آزادانه در درون ماده حرکت کنند. در این حالت اگر یک میدان الکتریکی در اطراف ماده برقرار بشود، این دوقطبی ها در راستای میدان الکتریکی خارجی جهت گیری می کنند و در این شرایط با سرد کردن ماده تا دمای زیر کوری ترکیب دو قطبی ها  fix می شود و یک ماده ای تولید می شه که به آن کریستال یا بلور گفته می شود. پس بطور خلاصه، کریستالها موادی هستند که ملکولهای دو قطبی در آنها به صورت منظم چیده شده اند. بعضی از این کریستالها دارای خاصیت پیزو الکتریک هستند، به این معنا که اگر در راستای ویژه ای از کریستال یک فشار مکانیکی اعمال بشود، فاصله ی بین اتم ها تغییر می کند و در نتیجه مرکز ثقل بارهای مثبت و منفی که در حالت عادی بر هم منطبق هستند، از هم جدا می شوند و یک اختلاف پتانسیل الکتریکی در دو طرف بلور بوجود می آید، به همین صورت اگر به جای اعمال یک نیروی مکانیکی، یک موج اکوستیکی هم به بلور اعمال بشود، باز هم بلور فشرده یا منبسط می شود و یک اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو طرف کریستال ایجاد می شود، بنابراین بطور کلی این کریستالها قادرند انرژی مکانیکی را به انرژی الکتریکی تبدیل کنند که به این خاصیت پیزوالکتریک گفته می شود. حال اگر به جای اعمال نیروی مکانیکی، به کریستال یک اختلاف پتانسیل الکتریکی اعمال بشود، مولکولهای دو قطبی برای همراستا شدن با میدان الکتریکی اعمالی می چرخند و در نتیجه ی حرکت آنها ضخامت بلور تغییر می کند. به این ترتیب اگر جهت میدان الکتریکی اعمالی را با یک فرکانس مشخصی تغییر بدهیم، جهت حرکت مولکولهای دو قطبی و در نتیجه ضخامت کریستال هم با همان فرکانس تغییر می کند، که اثر این تغییر ضخامت بر روی محیط اطراف به صورت انتشار امواج آکوستیکی می باشد، به این صورت که وقتی ضخامت کریستال کم می شود، فشار هم در محیط اطراف کم می شود و وقتی ضخامت کریستال زیاد می شود، فشار هم در محیط اطراف زیاد می گردد و به این ترتیب یک موج آکوستیکی در محیط اطراف تولید می شود، به این خاصیت کریستال که در آن انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی یا همان انرژی فراصوتی تبدیل می شود، پیزوالکتریک معکوس گفته می شود و این خاصیت اساس تولید امواج فراصوت توسط مبدل های سونوگرافی است. به این معنا که در دستگاه های سونوگرافی با اعمال ولتاژی بین 600 تا 700 ولت به یک کریستال پیزوالکتریک، ضخامت کریستال را به صورت متناوب تغییر می دهند و امواج فراصوت تولیدی را به درون بدن بیمار می فرستند، این امواج در برخورد با سطح مشترک بافتهای داخلی بدن، بازتاب می شوند و اکوهای بازتابشی به سمت کریستال برمیگردند، نهایتاً این اکوهای بازگشتی با توجه به خاصیت پیزوالکتریک کریستال، در مبدل به انرژی الکتریکی تبدیل می شوند و برای تجزیه و تحلیل به کامپیوتر ارسال می گردند. بنابراین بطور خلاصه از پیزوالکتریک معکوس برای تولید امواج فراصوت و از پیزوالکتریک مستقیم برای آشکارسازی اکوها استفاده می شود. مد فیزیک دات کام، پنجره ای رو به دنیای فیزیک پزشکی

گرید چیست و به چه منظور مورد استفاده قرار می گیرد؟

پرتوهای اشعه ایکس در مسیر حرکت خود یا بدون هیچ برخوردی از بدن بیمار عبور می کنند، یا توسط بدن بیمار جذب می شوند و یا از مسیر اولیه ی خود در جهات مختلف پراکنده می شوند. پرتوهایی که توسط بدن بیمار جذب می شوند و پرتوهایی که بدون هیچ برخوردی از بدن بیمار عبور می کنند برای ما تصویر واضحی از بافتهای مختلف می سازند، منتها پرتوهایی که از مسیر حرکت خودشان منحرف می شوند (پراکنده می شوند)، حامل اطلاعات تشخیصی نبوده و نویز محسوب می گردند، و اگر این پرتوهای پراکنده شده به فیلم رادیوگرافی برسند موجب محوشدن تصویر رادیوگرافی و کاهش کنتراست فیلم رادیوگرافی می گردند. به همین دلیل برای آنکه از رسیدن این پرتوهای پراکنده به سطح فیلم رادیوگرافی یا صفحه ی فلوروسکپی جلوگیری شود، از راه های متفاوتی استفاده می شود، یکی از این راه ها کاهش اندازه ی میدان اشعه ایکس بوسیله ی کلیماتور می باشد تا  به این ترتیب پرتوهای پراکنده ی کمتری تولید گردد، راه دوم استفاده ی از kvp های کوچیکتر می باشد تا به این ترتیب فوتونهای اشعه ی ایکس انرژی کمتری داشته باشند و در نتیجه پرتوهای پراکنده شده انرژی کافی برای رسیدن به فیلم رادیوگرافی را نداشته باشند. راه سوم استفاده ار باند کمپرسی برای کاهش ضخامت بافتی می باشد که در میدان اشعه ی ایکس قرار می گیرد تا به این صورت با کاهش ضخامت بافت احتمال پراکندگی پرتوها نیز کاهش پیدا کند، راه چهارم افزایش فاصله ی بین بافت بدن و فیلم است تا به این ترتیب پرتوهای پراکنده شده ی کمتری به فیلم برسند و مه آلودگی فیلم کاهش پیدا کند، نهایتاً کاربردی ترین روشی که برای کاهش پرتوهای پراکنده شده مورد استفاده قرار می گیرد استفاده ی از گرید می باشد، به این صورت که گرید از تعداد زیادی نوارهای سربی موازی ساخته شده که این نوارهای سربی توسط یک ماده ی شفاف به اشعه ی ایکس مثل کربن، آلومینیم یا پلاستیک از هم جدا شده اند، و وقتی که گرید بین بیمار و کاست رادیوگرافی قرار می گیرد، به علت همراستا بودن شکافت های گرید با منبع تولید پرتوهای ایکس، فوتونهای اشعه ایکسی که بدون هیچ برخوردی از بدن بیمار عبور می کنند، شانس بیشتری برای عبور از فضای بین تیغه ها دارند، در حالیکه پرتوهای پراکنده شده به احتمال زیاد با تیغه های گرید برخورد کرده و حذف می شوند، به این ترتیب پرتوهای پراکنده شده ی کمتری به فیلم می رسد، نویز تصویر رادیوگرافی کاهش پیدا می کند، و در نتیجه کنتراست تصویر رادیوگرافی افزایش می یابد.   مد فیزیک دات کام، پنجره ای رو به دنیای فیزیک پزشکی

تضعیف یا Attenuation پرتوهای ایکس به چه معناست؟

  در برخورد فوتون با یک ماده، هر کدام از فرایندهای فوتوالکتریک، کامپتون، تامسون، تولید جفت و تجزیه ی نوری ممکن است اتفاق بیفتند، منتها در هر برخورد، فقط یکی از این فرایندها اتفاق می افتد، حال اگر تعداد فوتونهای زیادی در بیم اشعه ایکس داشته باشیم، در برخوردهای متعدد ممکن است که همه­ ی این فرایندها را داشته باشیم، بنابراین احتمال برخورد فوتون با ماده برابر است با مجموع احتمال تک تک برخورهای تامسون، کامپتون، فوتوالکتریک، تولید جفت و تجزیه ی نوری با آن ماده، و در محدوده ی تشخیصی چون تولید جفت و تجزیه ی نوری اتفاق نمی افتند، احتمال برخورد از مجموع احتمالات تامسون، فوتوالکتریک و کامپتون بدست می آید، به این ترتیب  ،در محدوده ی تشخیصی، به کاهش شدت پرتو در حین عبور از ضخامت یک ماده ی جاذب بر اثر فوتوالکتریک، کامپتون و تامسون، تضعیف یا Attenuation گفته می شود. ضریب تضعیف معیاری برای نمایش کمیت پرتوی تضعیف شده توسط ضخامت معینی از ماده ی جاذب می باشد که به دو صورت ضریب تضعیف خطی و ضریب تضعیف جرمی تعریف می شود. ضریب تضعیف خطی نشان دهنده ی کسری از پرتوهای ایکس می باشد که در هنگام عبور از یک سانتی متر از یک ماده کاهش پیدا می کند و از مجموع احتمال وقوع پدیده های تامسون، فوتوالکتریک، کامپتون و تولید جفت به صورت زیر قابل محاسبه است.  ضریب تضعیف خطی کل یک ماده به انرژی پرتو و نوع ماده ی جاذب (چگالی و عدد اتمی ماده جاذب) وابسته است و با افزایش انرژی و چگالی، ضریب تضعیف خطی کاهش پیدا می کند. از طرفی ضریب تضعیف خطی نه تنها به چگالی ماده ی جاذب، بلکه به حالت فیزیکی ماده ی جاذب هم وابسته می باشد. به عنوان مثال چون چگالی آب بیشتر از یخ و چگالی یخ بیشتر از بخار آب می باشد، با اینکه هر سه از مولکولهای آب ساخته شده اند، منتها چون حالتهای فیزیکی متفاوتی دارند، ضرایب تضعیف آنها با هم متفاوت می باشد و ضریب تضعیف بخار آب

پرتوهای ایکس پیوسته (ترمزی یا برمشترالانگ) چگونه تولید می شوند؟

  اگر الکترون ها در برخورد با یک ماده جاذب مثل تنگستن، آنقدر انرژی داشته باشند که بتوانند از ابر الکترونی ماده ی جاذب عبور کنند و خودشان را به نزدیکی هسته برسانند، در این صورت الکترونها تحت تأثیر نیروی جاذبه ی کلونی قوی هسته قرار می گیرند و ناگهان از مسیر خودشان منحرف می شوند، که این تغییر مسیر ناگهانی باعث بوجود آمدن یک شتاب زاویه ای در الکترون  می شود و در نتیجه ی این شتاب زاویه ای و بر اساس قوانین الکترومغناطیس، الکترون پر انرژی مقداری از انرژی خودش را بصورت امواج الکترومغناطیس از دست می دهد، که به این امواج که دارای یک طیف پیوسته با انرژی های مختلف هستند، پرتوهای ترمزی یا پرتو ایکس پیوسته گفته می شود، منتها نکته ای که در مورد برخورد الکترونهای پر انرژی با یک ماده ی فلزی مثل تنگستن وجود دارد آن است که درصدی از انرژی جنبشی الکترونها که به اشعه ی ایکس تبدیل می شود و به آن راندمان تولید اشعه ی ایکس گفته می شود بسیار پایین است، و بیشتر انرژی جنبشی الکترون ها یعنی در حدود 99% انرژی در هنگام برخورد به ماده ی هدف به حرارت تبدیل می شود، و تنها حدود 1% انرژی به پرتو ایکس تبدیل می شود. دلیل این موضوع هم آن است که بیشتر الکترونهای پر انرژی فرودی به الکترونهای لایه ی بیرونی ماده ی هدف برخورد می کنند و در این برخورد انرژی لازم برای یونیزاسیون اتم را به این الکترونها نمی دهند و فقط باعث برانگیختگی اتم ها می شوند، در نتیجه الکترونهای اتم فقط به تراز انرژی بالاتر می روند و بلافاصله با تابش اشعه ی مادون قرمز (IR) که باعث گرما می شود، به تراز انرژی پایه برمی گردند. راندمان تولید اشعه ی ایکس با عدد اتمی ماده ی هدف و انرژی الکترونها یا همان  KVPی دستگاه اشعه ی ایکس رابطه ی مستقیم دارد، و با افزایش هر کدام از اینها، افزایش پیدا می کند. مدفیزیک دات کام، پنجره ای رو به دنیای فیزیک_پزشکی