جهاز أشعة سينية بحجم هاتف ذكي
تمكن علماء من جامعة بيلغورود الروسية من ابتكار جهاز يستخدم الأشعة السينية بحيث يكون بحجم الهاتف الذكي، وقد تمكنوا من تحديد العوامل التي تسهم في ضمان استقرار هذا الجهاز المحمول وقوته.
جهاز الأشعة السينية الخفيف
تعود الضخامة التي تتسم بها أجهزة الأشعة السينية التقليدية المستخدمة في الطب والصناعة إلى حجم مكوناتها الداخلية، مثل أنبوب الأشعة السينية الذي يقوم بانتاج الإشعاع تحت جهد عالٍ، والكاشف المحمي داخل غلاف واقي. لكن هذه الضخامة تعيق إمكانية نقل هذه الأجهزة بسهولة، وتتطلب كميات كبيرة من الطاقة. زياة حجم الأنبوب تؤدي إلى زيادة قوة الأشعة السينية وقدرتها على الاختراق، مما يجعل الكاشف قادراً على التقاط إشارات أكثر وبالتالي الحصول على صورة دقيقة للجسم المراد فحصه. ومع ذلك، في الكثير من التطبيقات الطبية والتحليلات، لا يتطلب الأمر تحسين هذه الخصائص بشكل كبير، كما أفاد أندريه أولينيك، الأستاذ المشارك في قسم الفيزياء النظرية والتجريبية في الجامعة.
عمل العلماء على تحديد الظروف التي تجعل من بلورة تانتالات الليثيوم (LiTaO3) ذات قطر 1 سم قادرة على إنتاج أشعة سينية بشكل مستقر وقابل للتكرار، وبما يكفي للاستخدام الطبي. عند ارتفاع درجة حرارة البلورة بمقدار 10 إلى 20 درجة مئوية في الفراغ، تتحول هذه البلورات إلى مصادر لحقل كهربائي قوي، مما يؤدي إلى إنتاج الأشعة السينية.
كما أضاف أولينيك: «لقد اكتشفنا العامل الرئيسي وراء نجاحنا. إن قانون التغير الدوري في درجة حرارة البلورة، الذي يشبه شكل الجيب، يسهم في تغييرات سلسة في سعة الحقل الناتج، مما يقلل بشكل كبير من احتمالية حدوث أعطال كهربائية قد تؤدي إلى عدم الاستقرار. التحكم الدقيق في الهندسة التجريبية وضغط الغاز المتبقي بالإضافة إلى قانون تغير درجة الحرارة يساعدنا على تحقيق تشغيل مستقر أو قد يؤدي إلى عدم الاستقرار إذا لم يتم تنظيمه بشكل صحيح».
قبل حوالي 20 عامًا، تم اقتراح جهاز مشابه للأشعة السينية أثار اهتمامًا آنذاك بفضل وظيفته، حيث كان يعمل ببطارية 9 فولت وكان حجمه أكبر قليلاً من علبة الثقاب. ومع ذلك، بسبب عدم استقرار الإشعاع، توقف إنتاج هذه الأجهزة بعد بضع سنوات، ولم يحاول أحد تطوير مصادر أخرى تعتبر كهربائية حرارية، معتقدين أنها غير فعالة وغير قابلة للتحكم.
وأشار أولينيك إلى أنهم حددوا هدف القضاء على أسباب عدم استقرار توليد الجسيمات، وقد حققوا ذلك بنجاح. إلا أنهم الآن يسعون لتحويل هذه المبادئ إلى تصميم مدمج ليكون قابلاً للاستخدام العملي خارج المختبر. ويتوقع أن تكون هذه الأجهزة أساساً مهماً في سيارات الإسعاف، وغرف الطوارئ، ومجالات متعددة من الصناعة وحتى في صناعة المجوهرات.
تعليقات