علماء يبتكرون جهاز أشعة سينية بحجم الهاتف الذكي

نجح علماء روس من جامعة "بيلغورود" الحكومية، في تطوير جهاز أجهزة أشعة سينية بحجم الهاتف الذكي، لكنهم حددوا الشروط التي تضمن استقرار الجهاز المحمول ومتانته.

يعود الحجم الكبير لأجهزة الأشعة السينية الطبية والصناعية إلى ضخامة مكوناتها الداخلية: أنبوب الأشعة السينية، الذي يولّد الإشعاع عند تطبيق جهد عالٍ، والكاشف، الموضوع داخل غلاف واق.

وقالت الجامعة إنّ "هذا الأمر يصعّب نقل هذه الأجهزة لضخامتها، ويستهلك كميات كبيرة من الكهرباء".

وبحسب العلماء تتيح زيادة حجم الأنبوب زيادة قوة الأشعة السينية وقدرتها على الاختراق، بينما يمكّن الكاشف من التقاط إشارات أكثر والحصول على صورة دقيقة للجسم المراد فحصه. ومع ذلك، في العديد من تطبيقات التشخيص الطبي وتحليل المواد، لا حاجة لتحسين هذه الخصائص، كما يشير أندريه أولينيك، الأستاذ المشارك في قسم الفيزياء النظرية والتجريبية في جامعة بيلغورود الحكومية.

حدد العلماء الظروف التي تمكّن بلورة تانتالات الليثيوم (LiTaO3) ذات قطر 1 سم من توليد أشعة سينية بشكل مستقر وقابل للتكرار، بطاقة كافية للأغراض الطبية. عند رفع درجة الحرارة بمقدار 10 إلى 20 درجة مئوية في الفراغ، تصبح هذه البلورات مصادر لحقل كهربائي قوي، ما يؤدي إلى توليد الأشعة السينية.

وأضاف أولينيك: "لقد وجدنا العامل المسؤول عن نجاحنا، قانون التغير الدوري في درجة حرارة البلورة، الذي يشبه شكل الجيب، حيث يسمح هذا القانون بتغييرات سلسة في سعة المجال المولّد، ويقلل بشكل كبير من احتمالية حدوث أعطال كهربائية، والتي قد تؤدي إلى عدم الاستقرار".

وأشار إلى أنّ "الضبط الدقيق للهندسة التجريبية، وضغط الغاز المتبقي، وقانون تغير درجة الحرارة يسمح لنا بتحقيق تشغيل مستقر، أو على العكس، الانزلاق إلى حالة عدم استقرار".
 
كما لفت إلى أنه "قبل نحو 20 عاماً، طرح مصدر أشعة سينية مشابه، والذي أثار ضجة قصيرة نظراً لوظيفته، ومصدر طاقته من بطارية 9 فولت، وحجمه الذي يفوق علبة الثقاب بقليل. ومع ذلك، وبسبب عدم استقرار الإشعاع، توقف إنتاج هذه المصادر بعد بضع سنوات، ولم يحاول أحد إنتاج مصادر كهربائية حرارية أخرى"، معتبراً إياها "غير فعالة وغير قابلة للتحكم".

وتابع أولينيك: "لقد وضعنا لأنفسنا هدفاً يتمثل في القضاء على أسباب عدم استقرار توليد الجسيمات، وقد نجحنا في ذلك. لكننا الآن بحاجة إلى تحويل هذه المبادئ إلى شكل مدمج للاستخدام العملي خارج المختبر. يمكن أن تكون هذه الأجهزة ركيزة أساسية في سيارات الإسعاف، وغرف الطوارئ، ومسابك الصلب، وحتى في صناعة المجوهرات".

يخطط العلماء في المستقبل لبناء نموذج أولي لجهاز محمول لتحليل الأجسام الحقيقية باستخدام الأشعة السينية، بالإضافة إلى دراسة القضايا الأساسية المتعلقة بآليات انبعاث الأشعة السينية. كما سيدرس فريق جامعة "بيلغورود" الحكومية، بالتعاون مع علماء بريطانيين، مواد قادرة على تحويل الطاقة الحرارية إلى كهرباء بكفاءة.

اقرأ أيضاً: روسيا تطوّر وقوداً نووياً ثورياً لمفاعلات النيترونات السريعة