X Işını Kristalografisi Nedir?

X Işını, X Işını nedir, X Işını ne işe yarar, X Işını hakkında bilgiler, X Işını Kristalografisi, X Işını Kristalografisi nedir, X Işını Kristalografisi ne işe yarar, X Işını Kristalografisi hakkında bilgiler

Sevgili okurlar, sizlere X Işını ve X Işını Kristalografisi hakkında bilgiler vereceğiz. Peki X Işını nedir, X Işını ne işe yarar, X Işını Kristalografisi nedir, X Işını Kristalografisi hakkında bilgiler nelerdir? Hepsi ve daha fazlası yazımıda.

X-Işını Nedir?

X-ışınları, görünür ışığa benzer şekilde elektromanyetik radyasyonun bir şeklidir. Fakat görünür ışığın aksine, X-ışınları daha yüksek enerjiye sahiptir ve vücut da dahil olmak üzere birçok cisimden geçebilir. Tıpta X-ışınları, vücuttaki doku ve yapıların görüntülerini oluşturmak için görüntüleme amaçlı ve onkoloji alanında ise tedavi amaçlı kullanılır.

X-ışınlarının tıpta kullanılması çocuklarda ve yetişkinlerde hastalıklara tanı konulmasında ve kanser hastalıklarının tedavisinde önemli bir rol oynar.

Günümüzde tıpta geniş bir kullanım alanı olan X ışınları 1895 yılında Alman Fizik profesörü Wilhelm Röntgen tarafından bulunmuştur. Röntgen, Würzburg Üniversitesi’ndeki laboratuvarında vakum altındaki Crookes tüpünde katot ışınlarıyla çalışırken, tüpten uzaktaki bir cam kavonoz içindeki baryumlu platinsiyanür kristallerinde pırıltılar oluştuğunu fark etmiş ve bu ışınların o ana kadar bilinmemesinden dolayı X-ışınları adını vermiştir.

Röntgen daha sonra Crookes tüpünü ışık geçirmez siyah bir kutu içine koymuş ve deneyi her tekrarladığında kartonun floresan gibi parladığını görünce tüp ile karton arasına kendi elini koymuş ve el kemiklerinin göründüğünü farketmiş. Daha sonra deneyi eşinin eliyle tekrarlamış ve böylece dünyadaki ilk radyografik film çekilmiştir.

Kendisine 1901 yılında ilk defa verilmeye başlanan Nobel ödülünü kazandıracak olan X-ışınlarını keşfetmesi tıp biliminde büyük bir çığır açmıştır.

X-Işını Ne İşe Yarar?

Her biri farklı teknolojileri ve teknikleri kullanan tıbbi görüntüleme ve tedavi işlemlerinin birçok türü veya modalitesi vardır. Tanı amaçlı kullanılan görüntüleme yöntemlerinden bilgisayarlı tomografi (BT), floroskopi ve radyografi tümüyle iyonize radyasyonu kullanarak vücudun görüntülerini üretir. Tedavi amaçlı kullanılan lineer hızlandırıcılar X-ışınlarını kullanarak tümörlü hücrenin DNA’sını tahrip edip kanser hastalığının tedavi edilmesini ya da durdurulmasını sağlar.

BT, radyografi ve floroskopi aynı temel prensibe göre çalışır: X-ışını vücuttan geçerken farklı doku yoğunlukları tarafından farklı şekilde soğurulur ve bir kısmı iç yapılar tarafından emilir; geriye kalan X-ışını ise bir bilgisayar tarafından kayıt veya daha ileri işlemler için bir dedektöre (örn. film veya bilgisayar ekranına) iletilir.

Hastadan geçen ışınlar daha sonra değerlendirme için tek bir görüntü olarak radyografik film üzerine kaydedilir.

Mamografi: Meme iç yapısını görüntülemek için yapılan bir görüntüleme işlemidir.
Floroskopi: Hastadan geçen ışınlar görüntü şiddetlendirici aracılığıyla monitöre aktarılarak işlemin gerçek zamanlı olarak izlenmesine olanak sağlar.
Bilgisayarlı Tomografi (BT): Dedektörün hasta vücudu etrafında hareket etmesi sırasında birçok X-ışını görüntüsü kaydedilir. Bir bilgisayar tüm bireysel görüntüleri kesit görüntülerine veya iç organların ve dokuların kesitlerine dönüştürür. BT incelemesi, BT görüntüsü birçok bireysel X-ışını projeksiyonlarından yeniden yapılandırıldığından, konvansiyonel radyografiden daha yüksek bir radyasyon dozu içerir.
Panoromik ve periapikal görüntüleme cihazları ile volumetrik diş tomografi cihazları da diş hekimliğinde görüntüleme amaçlı olarak kullanılır.

X-Işını Kristalografisi Nedir?

X ışını kristalografisi bir kristalin atomik ve moleküler yapısını incelemek için kullanılan ve kristalleşmiş atomların bir X-ışını demetindeki ışınların kristale özel çeşitli yönlerde kırınımı olayına dayanan, bir yöntemdir. Kırınıma uğrayan bu demetlerin açılarını ve genliklerini ölçerek bir kristalografi uzmanı kristaldeki elektronların yoğunluğunun üç boyutlu bir görüntüsünü elde edebilir. Bu elektron yoğunluğundan kristaldeki atomların kimyasal bağları, kristal yapıdaki düzensizlikler ve bazı başka bilgilerle birlikte ortalama konumları tespit edilebilir.

Tuzlar, metaller, mineraller, yarıiletkenlerde olduğu kadar çeşitli inorganik, organik ve biyolojik moleküller de kristal oluşturabikleri için X-ışını kristalografisi pek çok bilimsel alana temel teşkil etmiştir. Keşfinden itibaren ilk birkaç onyılda bu yöntem, muhtelif malzemelerin -özellikle de mineral ve alaşımların- atomlarının büyüklüklerini, kimyasal bağların uzunlukları ve türleri ile atomik ölçek farklarını bulmakta kullanılmıştır. Yöntem, aralarında vitaminler, ilaçlar, proteinler ve DNA gibi nükleik asitlarinde bulunduğu birçok biyolojik molekülün yapısını ve işlevini ortaya çıkarmıştır. X-ışını kristalografisi halen yeni malzemelerdeki atomik yapının tanımlanması ve farklı deneylere konu malzemeler arasındaki benzerliklerin anlaşılması için kullanılan başlıca yöntemdir. X-ışınıyla anlaşılan kristal yapıları, bir malzemenin alışılmışın dışında yeni elektronik ve esneklik özelliklerini açıklayabilir, kimyasal bir etkileşim sürecine ışık tutabilir veya hastalıklara karşı yeni ecza maddelerinin tasarımına temel teşkil edebilir.

Bir X-ışını kırınım ölçümünde bir açıölçerin üzerine yerleştirilen kristal, yavaş yavaş döndürülürken X-ışınlarıyla bombardımana tabi tutulması neticesinde kırınıma uğrayan ışınlar yansımalar olarak bilinen düzenli aralıklarla dizilmiş bir spot deseni oluşturur. Değişik açılardan elde edilen iki boyutlu görüntüler, matematiksel Fourier dönüşüm yöntemi kullanılarak ve kullanılan nümunenin bilinen kimyasal verileriyle birleştirilerek kristaldeki elektronların üç boyutlu modeli elde edilir. Şayet kristaller çok küçükse ya da iç yapıları yeterince düzenli değilse düşük çözünürlük (bulanıklık) gibi hatalar oluşabilir.

X-ışını kristalografisi, atomik yapıların tespitinde kullanılan birçok başka metotla ilişkilidir. Elektronlar ve nötronların saçılmasından da Fourier dönüşümleriyle yorumlanabilecek benzer kırınım desenleri elde edilebilir. Yeterli büyüklükte kristaller elde etmenin mümkün olmadığı durumlarda, daha az ayrıntılı bilgi verebilecek fiber kırınımı, un kırınımı ve küçük-açı X-ışını saçılması (small-angle X-ray scattering) (SAXS) gibi başka X-ışını metotları devreye sokulabilir. Eğer araştırılan kristal sadece nanokristal zerreler şeklinde bulunabiliyorsa veya kristalitesi zayıfsa, atomik yapıyı belirlemek için elektron kristalografisi metotları uygulanabilir.