أنظمة المسح بالأشعة السينية هي تقنيات تصوير واختبار غير مدمرة تستخدم الأشعة السينية—وهي شكل من أشكال الإشعاع الكهرومغناطيسي عالي الطاقة—لإنشاء صور مرئية للهياكل الداخلية للأشياء. يعتمد المبدأ الأساسي على الامتصاص التفاضلي للأشعة السينية أثناء مرورها عبر مواد ذات كثافة وسماكة وتكوين متباين.
المبدأ الأساسي للتشغيل
يتضمن تشغيل جميع أنظمة المسح بالأشعة السينية ثلاثة مكونات رئيسية:
مصدر الأشعة السينية: يولد حزمة الأشعة السينية عن طريق تسريع الإلكترونات باتجاه هدف من معدن ثقيل (مثل التنجستن).
الجسم/المادة: يتم وضع العنصر المراد مسحه (مثل الأمتعة، جسم الإنسان، لحام صناعي) بين المصدر والكاشف.
الكاشف (Detector): يلتقط الأشعة السينية المنقولة بعد مرورها عبر الجسم. تمتص المواد الأكثر كثافة (مثل المعادن أو العظام) المزيد من الأشعة السينية، مما يؤدي إلى وصول عدد أقل من الأشعة السينية إلى الكاشف، وتظهر هذه المنطقة كمنطقة أفتح في الصورة النهائية. تسمح المواد الأقل كثافة (مثل الماء أو البلاستيك) بمرور المزيد من الأشعة السينية، وتظهر أكثر قتامة.
تتم بعد ذلك معالجة البيانات الأولية من الكاشف وتقديمها كصورة ثنائية الأبعاد (2D) أو ثلاثية الأبعاد (3D).
التطبيقات الطبية (التصوير الشعاعي)
في المجال الطبي، يعد المسح بالأشعة السينية أمرًا أساسيًا للتشخيص والعلاج:
التصوير الشعاعي الإسقاطي (الأشعة السينية القياسية): ينشئ صورة ظل واحدة ثنائية الأبعاد تُستخدم لتصور العظام (الكسور)، والأعضاء الداخلية، والأجسام الغريبة.
التنظير الفلوري (Fluoroscopy): يستخدم أشعة سينية مستمرة لتوليد صور متحركة في الوقت الفعلي، وغالبًا ما يستخدم أثناء العمليات الجراحية أو الإجراءات مثل تصوير الأوعية.
التصوير المقطعي المحوسب (CT): يستخدم مصدرًا وكاشفًا دوارًا للأشعة السينية لالتقاط صور إسقاط متعددة من زوايا مختلفة. ثم تتم إعادة بناء هذه البيانات حسابيًا لإنشاء صور مقطعية ثلاثية الأبعاد مفصلة (شرائح) للجسم.
تطبيقات الأمن
يعد المسح بالأشعة السينية ضروريًا لضمان السلامة العامة ومنع نقل المواد المحظورة:
ماسحات الأمتعة (أمن المطارات): تستخدم تقنية الأشعة السينية المزدوجة الطاقة (dual-energy). باستخدام مستويين مختلفين من طاقة الأشعة السينية، يمكن لهذه الأنظمة التمييز بين المواد بناءً على رقمها الذري الفعال ($Z_{eff}$)، مما يساعد في تحديد التهديدات العضوية (المتفجرات، المخدرات) مقابل التهديدات غير العضوية (المعادن).
ماسحات البضائع والمركبات: أنظمة أشعة سينية كبيرة وقوية تستخدم لمسح حاويات الشحن والشاحنات والقطارات بحثًا عن الممنوعات، الركاب المتخفين، والأسلحة غير المشروعة.
ماسحات الجسم: بينما تستخدم بعض الأنظمة الأحدث تقنية الموجات المليمترية، كانت وحدات الأشعة السينية الارتدادية (Backscatter X-ray) المتخصصة (التي تم التوقف عن استخدامها غالبًا بسبب مخاوف تتعلق بالخصوصية) تستخدم للكشف عن الأشياء المخفية تحت الملابس.
التطبيقات الصناعية (الاختبار غير المدمر – NDT)
في البيئات الصناعية، تُستخدم أنظمة الأشعة السينية للاختبار غير المدمر (NDT) لضمان جودة المنتج وسلامة الهيكل دون إتلاف العنصر:
فحص اللحامات: تحديد الشقوق، المسامية، أو الشوائب في وصلات اللحام في خطوط الأنابيب، الطائرات، وأوعية الضغط.
فحص المسبوكات: تحديد مواقع الفراغات، الانكماش، أو عدم الاتساق في المواد داخل المسبوكات المعدنية.
فحص الأغذية: الكشف عن الملوثات الغريبة (مثل شظايا المعادن أو الزجاج أو العظام) في المنتجات الغذائية المعبأة.
فحص الإلكترونيات: تستخدم لفحص الأشعة السينية ذات التركيز الدقيق (micro-focus X-ray) للوحات الدوائر المطبوعة ($PCBs$) ووصلات اللحام للكشف عن عيوب التصنيع.