Ciekawostki Technologie

Rentgen samoprzylepny przeźroczysty

Zdjęcie rentgenowskie podajnika taśmy samoprzylepnej
Zdjęcie rentgenowskie podajnika taśmy samoprzylepnej. Zdjęcie na licencji CC-BY-NC-SA 2.0 autorstwa tpmartins z Flickr

Zwykła, przezroczysta taśma klejąca, mimo że niepozorna, potrafi zaskoczyć. Pisaliśmy już jak za jej pomocą uzyskać grafen. Dzisiaj zobaczymy, że można jej użyć jako źródło promieni Rentgena.

Historia tego odkrycia sięga roku 1939, gdy zauważono, że gwałtownie rozwijana taśma klejąca emituje słabe światło. Możecie zresztą sprawdzić to sami. Wystarczy rolka taśmy i zaciemnione pomieszczenie. Zjawisko to, już wówczas dość dobrze znane, nosi nazwę tryboluminescencji (nie ma nic wspólnego z kołami zębatymi). Występuje bardzo często gdy rozdzielamy materiały złożone z cienkich warstw.

W 1953 r. uczeni radzieccy odkryli, że jeśli taśmę klejącą rozwija się w próżni, można zaobserwować emisję promieni Rentgena dokładnie z obszaru w którym rozdzielane są warstwy taśmy. Było to odkrycie na tyle zaskakujące, że spotkało się z dużą nieufnością środowiska naukowego i trzeba było ponad 50 lat, aby ktoś znów się nim zajął. Wzięli się za to badacze z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles. W 2008 roku, opublikowali oni w Nature artykuł, w którym przedstawili metodę na zademonstrowanie tego zjawiska, jak również zaproponowali mechanizm jego działania.

W ich eksperymencie taśma przewijana jest z rolki na rolkę w komorze próżniowej. Usunięcie powietrza jest ważne dla powodzenia eksperymentu. Autorzy uważają bowiem, że emisja promieniowania rentgenowskiego zachodzi w wyniku wyładowań elektrycznych. W momencie oddzielania dwóch warstw taśmy, na jednej z nich zostaje więcej elektronów niż na drugiej. Powstaje zatem różnica potencjałów, co jest warunkiem konicznym do powstania wyładowania elektrycznego. W obecności powietrza, wyładowania te zachodzą przy dużo mniejszej różnicy potencjałów, ponieważ cząsteczki powietrza ułatwiają przepływ nośników prądu pomiędzy rozdzielanymi warstwami taśmy. W wyniku wyładowań powstaje promieniowanie elektromagnetyczne o energii przypadającej na zakres światła widzialnego. Stąd zaobserwowany w 1939 efekt tryboluminescencji.

Gdy usunie się powietrze, różnica potencjałów między obiema warstwami musi być dużo większa aby doszło do wyładowania. To z kolei oznacza, że powstałe w ten sposób promieniowanie elektromagnetyczne ma dużo większą energię i znajduje się w zakresie odpowiadającym promieniom Rentgena. Promieniowanie ma na tyle duże natężenie, że udało się przy jego pomocy wykonać zdjęcie rentgenowskie palca dłoni.

Obejrzyj film przedstawiający doświadczenie na stronie Nature.com

Co ciekawe, taśmy różnych producentów emitowały promieniowanie w nieco innych zakresach. Wynika z tego, że znaczenie ma tutaj użyty klej (ponieważ sama taśma zawsze była z tego samego materiału).

Jakie może być praktyczne zastosowanie tego odkrycia? Autorzy sugerują ,że umożliwi ono skonstruowanie tanich aparatów do prześwietleń. Ich dodatkową zaletą byłoby mniejsza dawka promieniowania pochłonięta przez pacjenta podczas naświetlenia. Na tym jednak nie koniec. Sugeruje się, że można to zjawisko wykorzystać w defektoskopii materiałów kompozytowych. Niektóre z takich materiałów mają budowę warstwową, więc może się okazać, że rozwijający się defekt będzie powodował emisję promieniowania. Na koniec zastosowanie najbardziej hipotetyczne, ale pobudzające wyobraźnię. Autorzy zasugerowali, że gdyby na taśmę nanieść atomy deuteru, mogłyby one w wyniku opisanego zjawiska zostać zjonizowane elektronami o wysokiej energii. To z kolei mogłoby w przypadku kolizji dwóch tak naładowanych jonów deuteru doprowadzić do połączenia się ich w atom helu. Innymi słowy doszłoby do fuzji atomowej – procesu który zasila gwiazdy i który być może kiedyś stanie się tanim i bezpiecznym źródłem energii dla ludzkości.

ResearchBlogging.org

Więcej informacji:
(C) Zdjęcie na licencji CC-BY-NC-SA 2.0 autorstwa tjmartins z Flickr
Camara, C., Escobar, J., Hird, J., & Putterman, S. (2008). Correlation between nanosecond X-ray flashes and stick–slip friction in peeling tape Nature, 455 (7216), 1089-1092 DOI: 10.1038/nature07378
Print Friendly, PDF & Email

O autorze

Michał Jarosz

Inżynier automatyki i robotyki. Utrzymuje się z projektowania systemów bazodanowych. Dorywczo koordynator badań klinicznych. Członek Association for Computing Machinery. Założyciel i opiekun zespołu obliczeń rozproszonych BOINC@Poland. Na koncie jeden maraton i aspiracje do kolejnych.