How X-rays see through your skin - Ge Wang

چگونه اشعه ایکس از پوست شما عبور می‌کند - جی وانگ

Translator: soheila Jafari Reviewer: Leila Ataei

In 1895, a physicist named Wilhelm Roentgen

در سال ۱۸۹۵، فیزیکدانی به نام ویلهلم رونتگن

was doing experiments with a cathode tube,

آزمایشی را با لوله کاتد انجام می‌داد،

a glass container in which a beam of electrons lights up a fluorescent window.

یک ظرف شیشه‌ای که در آن میله‌ای الکترونی یک پنجره فلورسنتی را روشن می‌کند.

He had wrapped cardboard around the tube

او برای نگه داشتن نور فلورسنت

to keep the fluorescent light from escaping,

لوله را با مقوایی محکم بست،

when something peculiar happened.

که آنوقت چیزی عجیب و غریب اتفاق افتاد.

Another screen outside the tube was glowing.

صفحه دیگری در بیرون لوله درخشان شد.

In other words, invisible rays had passed through the cardboard.

به زبان دیگر، اشعه‌های نامرئی از مقوا عبور کرده‌ بودند.

Wilhelm had no idea what those rays were, so he called them X-rays,

ویلهلم هیچ ایده‌ای از اینکه این اشعه‌ چیست را نداشت پس آن را اشعه ایکس نامید،

and his discovery eventually won him a Nobel Prize.

و کشف او در نهایت برنده جایزه‌ نوبل شد.

Here's what we now know was happening.

الان می‌دانیم آن اتفاق چه بود.

When high energy electrons in the cathode tube

هنگامی که الکترون‌های پُر انرژی میله کاتد

hit a metal component,

به یک جسم فلزی برخورد می‌کند،

they either got slowed down and released extra energy,

یا سرعتشان آهسته شده و انرژی اضافی را آزاد می‌کنند،

or kicked off electrons from the atoms they hit,

یا به الکترون‌ اتمهایی که با آنها برخورد می‌کند ضربه می‌زنند

which triggered a reshuffling that again released energy.

که این باعث یک بر هم زدن الکترون‌ها شد که دوباره انرژی آزاد می‌کند.

In both cases, the energy was emitted in the form of X-rays,

در دو حالت، انرژی شده ساطع شده اشعه ایکس را شکل می‌دهد،

which is a type of electromagnetic radiation

که نوعی از تابش الکترومغناطیسی هست

with higher energy than visible light, and lower energy than Gamma rays.

با انرژی بیشتری از نور مرئی، و انرژی کمتری از اشعه گاما.

X-rays are powerful enough to fly through many kinds of matter

اشعه‌های ایکس به قدر کاقی قدرتمند هستند از خیلی از مواد عبور کنند

as if they are semi-transparent,

اگر آنها نیمه شفاف باشند،

and they're particularly useful for medical applications

و بطور خاص این اشعه برای کاربردهای پزشکی مفید هست

because they can make images of organs, like bones, without harming them,

زیرا می‌توانند تصویری از اندام‌هایی مانند استخوان‌ها بگیرد، بدون اینکه اسیبی به آنها برسانند،

although they do have a small chance

گرچه احتمال کمی وجود دارد

of causing mutations in reproductive organs,

که آنها باعث جهشی در اندامهای تناسلی

and tissues like the thyroid,

و برخی از بافتها مانند تیروئید شوند،

which is why lead aprons are often used to block them.

و به همین دلیل پیشبند سربی ‌برای مسدود کردن پرتوهای آنها استفاده می‌شود.

When X-rays interact with matter, they collide with electrons.

هنگامی اشعه ایکس با ماده‌ای تعامل می‌کند، آنها با الکترون‌ها برخورد می‌کنند.

Sometimes, the X-ray transfers all of its energy to the matter and gets absorbed.

گاهی، اشعه ایکس تمامی انرژی‌اش را به ماده‌ای که به آن برخورد می‌کند منتقل کرده و جذب می‌شود.

Other times, it only transfers some of its energy,

در سایر موارد، تنها بخشی از انرژی اش را منتقل می‌کند،

and the rest is scattered.

و بقیه پراکنده می‌شود.

The frequency of these outcomes

تکرار این پیامدها

depends on how many electrons the X-rays are likely to hit.

بستگی به تعداد الکترون‌هایی دارد که اشعه ایکس به آنها ضربه می‌زند.

Collisions are more likely if a material is dense,

اگر یک ماده از چگالی بالاتری برخوردار باشد برخورد بیشتر هست،

or if it's made of elements with higher atomic numbers,

یا اگر از عناصری با اتم های با عدد اتمی بالا باشد،

which means more electrons.

یعنی الکترون بیشتر.

Bones are dense and full of calcium, which has a relatively high atomic number,

استخوان‌ها متراکم و پر از کلسیم هستند، و نسبتا دارای عدد اتمی بالاست،

so they absorb X-rays pretty well.

بنابرای آنها خیلی خوب اشعه ایکس را جذب می‌کنند.

Soft tissue, on the other hand, isn't as dense,

بافت‌های نرم، از طرف دیگر، متراکم نیستند،

and contains mostly lower atomic number elements,

و بیشتر محتوای عناصری با عدد اتمی پائین هستند،

like carbon, hydrogen, and oxygen.

مانند کربن، هیدروژن، و اکسیژن.

So more of the X-rays penetrate tissues like lungs and muscles,

بنابراین بیشتر اشعه ایکس به درون بافت‌هایی مانند ریه ها و ماهیچه‌ها نفوذ می‌کند،

darkening the film.

و فیلم را سیاه می‌کند.

These 2-D pictures are only useful up to a point, though.

این تصاویر دوبُعدی تنها برای یک نقطه مفید هستند.

When X-rays travel through the body,

هنگامی که اشعه ایکس از از بدن عبور می‌کند،

they can interact with many atoms along the path.

می‌توانند در مسیر‌شان با اتم های زیادی برخورد کنند.

What is recorded on the film reflects the sum of all those interactions.

آنچه که در این فیلم ثبت می‌شود

It's like trying to print 100 pages of a novel on a single sheet of paper.

مثل این می‌ماند که تلاش کنید که ۱۰۰ صفحه از یک داستان را تنها در یک صفحه چاپ کنید.

To see what's really going on,

برای اینکه ببینید واقعا چه اتفاقی می‌افتد،

you would have to take X-ray views from many angles around the body

باید تصایر اشعه ایکش را از زوایای زیادی در اطراف بدن بگیرید

and use them to construct an internal image.

و از آنها برای ساختن یک تصویر داخلی استفاده کنید.

And that's something doctors do all the time

و این چیزیست که پزشکان همیشه با روشی

in a procedure called a CT, Computed Tomography scan,

به نام سی تی اسکن، یا اسکن توموگرافی کامپیوتری انجام می‌دهند،

another Nobel Prize winning invention.

اختراع دیگری که برنده جایزه نوبل شد.

Think of CT like this.

در مورد سی تی اسکن اینطور فکر کنید.

With just one X-ray,

با تنها یک عکس اشعه ایکس،

you might be able to see the density change due to a solid tumor in a patient,

شما می‌توانید تغییر تراکم یک تومور را در بیمار نشان دهند،

but you wouldn't know how deep it is beneath the surface.

اما شما نمی‌‌دانید که عمق آن از سطح بدن چقدر هست.

However, if you take X-rays from multiple angles,

اما، اگر چندین عکس از زاویه مختلف بدن بگیرید،

you should be able to find the tumor's position and shape.

باید بتوانید موقعیت تومور و شکل آن را پیدا کنید.

A CT scanner works by sending a fan or cone of X-rays through a patient

دستگاه سی تی اسکن با ارسال اشعه ایکس پروانه مانند یا مخروطی شکل به درون بدن بیمار

to an array of detectors.

آرایه‌ای از تصاویر برای ردیابی درست می‌کند

The X-ray beam is rotated around the patient,

پرتو اشعه ایکس دور بیمار می‌گردد،

and often also moved down the patient's body,

و اغلب به طرف پائین بدن

with the X-ray source tracing a spiral trajectory.

در یک مسیر مارپیچی به دور بیمار حرکت می‌کند.

Spiral CT scans produce data that can be processed into cross sections

سی تی اسکن مارپیچی اطلاعاتی را فراهم می‌کند که بتوان در سطح مقطع ( اندامها) پردازش شود

detailed enough to spot anatomical features, tumors,

و دارای جزئیات کافی از ویژگی‌های آناتومی بدن، تومورها،

blood clots, and infections.

خون لخته شده، و عفونت‌ها باشد.

CT scans can even detect heart disease and cavities

حتی سی تی اسکن بیماری‌های قلبی و خوردگی‌ها

in mummies buried thousands of years ago.

در مومیایی‌هایی که هزاران سال پیش به خاک سپرده شدند را آشکار می‌کند.

So what began as Roentgen's happy accident has become a medical marvel.

پس آنچه با اتفاق خوشحال کننده رونتگن آغاز شد تبدیل به شگفتی پزشکی شده است.

Hospitals and clinics now conduct over 100 millions scans each year worldwide

اکنون بیمارستان‌ها و درمانگاه ‌ها بیش از ۱۰۰ میلیون اسکن در سال در سراسر جهان

to treat diseases and save lives.

برای درمان بیماری و نجات جان آنها انجام می‌دهند.