Görüntüleme Teknolojileri
Görüntüleme cihazları, farklı bilim dallarında ayrıntılı tanılama yapılmasını sağlayan cihazlardır. Bu cihazların sürekli gelişmesi ile insanoğlu farklı bilim dallarında daha fazla bilgiye ulaşmaktadır. Görüntüleme cihazlarının gelişimi, özellikle sağlık alanında hastalıkların teşhis ve tedavisinde önemli rol oynamaktadır.
Röntgen
Röntgen, günümüzde kullanılan görüntüleme teknolojilerinin temelini oluşturan ve özellikle sağlık alanında çok önemli bir yeri olan X ışınlarıdır. Alman fizikçi Wilhelm Conrad Röntgen tarafından 1895 yılında keşfedilmiştir. X ışınları, elektromanyetik dalgalardan biridir. Wilhelm Conrad Röntgen, hızlandırılmış bir elektronun bir metale çarpıp ivmeli hareket yapması sonucunda X ışınları ürettiğini bulmuştur.
- X ışınları, elektromanyetik dalgalardan biridir.
- Röntgen cihazından gönderilen X ışınları kırınıma uğrayarak röntgen filmi üzerinde bir görüntü meydana getirmektedir.
- Röntgen cihazları, yüksek enerjili elektromanyetik dalga olan X ışınlarını kullandığından canlı dokular için zararlı olabilmektedir.
MR (Manyetik Rezonans)
MR veya Manyetik Rezonans, güçlü manyetik alan üreten MR cihazları, canlıların organ ve dokularını görüntülemek için kullanılır.
- Cihazın ürettiği manyetik alan, organ ve dokularda bulunan su moleküllerinin içindeki protonları geçici olarak yönlendirir.
- Yönlendirilen protonlara daha sonra radyo dalgaları gönderilir. Radyo dalgalarının protonlardan yansıması sonucunda, bölgedeki proton yoğunluğuna bağlı olarak, bilgisayar tarafından su yoğunluğu tespit edilir ve dokunun görüntüsü oluşturulur.
- MR cihazları, düşük enerjili elektromanyetik dalga olan radyo dalgalarını kullandığından canlı doku hasarına neden olmamaktadır.
PET (Pozitron Emisyon Tomografisi)
Pozitron emisyon tomografisi (PET), doku ve organların metabolik veya biyokimyasal işlevini ortaya çıkarmaya yardımcı olan bir görüntüleme cihazıdır.
- PET cihazı ile tarama yapılırken hastaya damar içi radyoaktif madde enjekte edilir ve bu maddenin vücut içindeki hareketleri izlenir.
- Maruz kalınan radyasyon miktarı az olduğu için radyasyonun olumsuz etkile- riyle karşılaşılma riski düşüktür.
- PET taraması ile MR taramalarında ortaya çıkmayan metabolik anormallikler görüntülenebilmektedir.
- PET taraması; kanser, kalp rahatsızlıkları ve beyin bozuklukları dâhil olmak üzere çeşitli hastalıkların belirlenmesine yardımcı olmaktadır.
Tomografi (BT)
Bilgisayarlı tomografi, günümüzde tomografi cihazları, bilgisayar yazılımları ile birlikte çalışmaktadır. Bu nedenle bu cihazlar, bilgisayarlı tomografi (BT) olarak adlandırılmaktadır. Temel olarak bu cihazlarda, röntgen cihazlarında olduğu gibi, X ışınları kullanılmaktadır. Bilgisayarlı tomografi cihazında röntgen cihazından farklı olarak tek bir X ışını değil, farklı açılardan bir dizi X ışını kullanılır.
- Farklı açılardan birden fazla ışın kullanılarak bilgisayar yardımı ile daha detaylı bir görüntüleme yapılmaktadır.
- Bilgisayarlı tomografi, tıpta özellikle travmalar sonucunda oluşan iç yaralanmaları hızlı bir şekilde belirlemek için kullanılmaktadır.
- Bilgisayarlı tomografide kullanılan X ışınları, canlı dokular için zararlı olabilmektedir.
Ultrason
Ultrason, insan kulağının duymadığı yüksek frekanslı ses dalgalarını kullanarak görüntüler üreten bir görüntüleme yöntemidir. Ultrason cihazları, hamilelik sırasında bebeğin sağlığını izlemek ve yumuşak dokuları incelemek amacıyla kullanılmaktadır.
- Ultrason cihazları, ses dalgaları kullandığından sağlık açısından bilinen bir riski yoktur.
- Ultrason cihazının yaydığı ses dalgaları, havada diğer ortamlara göre daha yavaş hareket eder ve ses dalgalarının taşıdığı enerji diğer ortamlara göre daha hızlı dağılır. Bu nedenle içinde hava bulunan organların, örneğin akciğerin, görüntülenmesinde ultrason cihazları etkili değildir.
Görüntüleme Teknolojileri
Görüntüleme teknolojileri, çeşitli fiziksel prensiplere dayalı olarak nesnelerin veya ortamların görüntülerini elde etme ve işleme tekniklerinden oluşur.
Görüntüleme Teknolojilerinin Çeşitleri
- Röntgen
- Manyetik Rezonans Görüntüleme (MR)
- Bilgisayarlı Tomografi (BT)
- Pozitron Emisyon Tomografisi (PET)
- Ultrason
- Radar
- Sonar
- Termal Kamera
- LCD (Sıvı Kristal Ekran) Teknolojisi
- Plazma Teknolojisi
Görüntüleme Teknolojilerinin Kullanım Alanları
- Tıp
- Askeriye
- Ulaşım
- Güvenlik
- Bilim ve Araştırma
- Sanayi
- Eğitim
Görüntüleme Teknolojilerinin Avantajları ve Dezavantajları
| Görüntüleme Teknolojisi |
Avantajları |
Dezavantajları |
| Röntgen |
Kemik ve akciğer hastalıklarının teşhisinde kullanılır. |
Yüksek radyasyon dozu nedeniyle sıklıkla kullanımı sakıncalıdır. |
| MR |
Yumuşak dokuların görüntülenmesinde kullanılır. |
Uzun işlem süresi ve yüksek maliyeti nedeniyle her hastanede bulunmayabilir. |
| BT |
Kafatası, akciğerler ve karın içi organların görüntülenmesinde kullanılır. |
Röntgen'den daha yüksek radyasyon dozu kullanır. |
| PET |
Kanser ve kalp hastalıklarının teşhisinde kullanılır. |
Yüksek maliyeti nedeniyle her hastanede bulunmayabilir. |
| Ultrason |
Gebelikte fetüsün görüntülenmesi, karın içi organların ve kalp kapakçıklarının görüntülenmesinde kullanılır. |
Bazı bölgelerin görüntülenmesinde sınırlıdır. |
| Radar |
Hava ve deniz araçlarının tespit edilmesinde kullanılır. |
Hava koşullarından etkilenebilir. |
| Sonar |
Deniz altında nesnelerin tespit edilmesinde kullanılır. |
Derin sularda kullanımı sınırlıdır. |
| Termal Kamera |
Isı kaynaklarının tespit edilmesinde kullanılır. |
Görüş mesafesi sınırlıdır. |
| LCD (Sıvı Kristal Ekran) Teknolojisi |
Bilgisayar monitörleri, televizyonlar, telefonlar ve diğer elektronik cihazlarda kullanılır. |
Plazma teknolojisine göre daha düşük parlaklığa ve daha az görüş açısına sahiptir. |
| Plazma Teknolojisi |
Televizyonlarda ve diğer büyük ekranlı cihazlarda kullanılır. |
LCD teknolojisine göre daha yüksek enerji tüketir ve daha pahalıdır. |
Sonuç
Görüntüleme teknolojileri, çeşitli fiziksel prensiplere dayalı olarak nesnelerin veya ortamların görüntülerini elde etme ve işleme tekniklerinden oluşur. Bu teknolojiler tıp, ulaşım, güvenlik, bilim ve araştırma gibi birçok alanda kullanılır. Her teknolojinin kendine özgü avantajları ve dezavantajları vardır.
Kaynaklar
Etkinliğin Değerlendirilmesi
1. Görüntüleme teknolojilerinin kullanım alanlarından üç tanesini örneklendiriniz.
2. Görüntüleme teknolojilerinin avantajlarından üç tanesini ve dezavantajlarından üç tanesini listeleyiniz.
3. Görüntüleme teknolojilerinin fizik bilimiyle ilişkisini açıklayınız.
Yarı İletken Teknolojileri
Yarı iletkenler, normal şartlar altında yalıtkan maddelerdir ve dışarıdan ısı, ışık, manyetik etki veya gerilim altında bırakıldıklarında iletken hâle geçebilmektedir. Elektronik sistemlerde en çok kullanılan yarı iletkenler silisyum ve germanyumdur.
Yarı İletkenlerin Özellikleri
- Son yörüngelerinde 4 elektron bulunur.
- Valans elektron sayısını tamamlama eğilimindedirler.
- Kovalent bağ yaparlar.
- Dışarıdan etki uygulanarak geçici iletkenlik kazanırlar.
- Dış etki kaldırıldığında yalıtkan hâle dönerler.
Yarı İletkenlerin Teknolojideki Önemi
Yarı iletkenler, elektronik, enerji üretimi, bilimsel çalışmalar gibi birçok alanda kullanılmaktadır.
Diyot
Diyot, P ve N tipi yarı iletkenlerin birleşmesi ile oluşan ve tek yönlü akım ileten devre elemanıdır. Diyotların anodundan katoduna doğru akım gönderildiğinde akım geçişi olmakta fakat tersi yönde akım gönderildiğinde akım geçişi olmamaktadır.
Transistör
Transistör, elektronik sinyallerin akışını kontrol eden veya devrede anahtarlama elemanı olarak görev yapan yarı iletkenlerden yapılmış bir devre elemanıdır. Transistörler, günümüzde kullanılan elektronik cihazların en temel bileşenlerinden biridir.
Sonuç
Yarı iletkenler, günümüz dünyasında vazgeçilmez bir öneme sahiptir ve elektronikten enerji üretimine kadar birçok alanda kullanılmaktadır.
Yarı İletkenlerin Kullanım Alanları - YouTube
Yarı İletken | BilisimTerimleri.netSüper İletkenler
Süper iletkenler, elektrik akımını direnç olmadan ileten malzemelerdir. Bu, süper iletkenlerin elektrik enerjisini mükemmel bir şekilde iletmesi anlamına gelir. Süper iletkenlik, belirli sıcaklıkların altında meydana gelen bir olgudur. Bu sıcaklığa kritik sıcaklık adı verilir. Kritik sıcaklığın üzerinde, süper iletkenler normal iletkenler gibi davranır ve elektrik akımını dirençle iletir.
Süper İletkenlerin Temel Özellikleri
- Dirençsiz: Süper iletkenler, elektrik akımını direnç olmadan iletir.
- Meissner Etkisi: Süper iletkenler, manyetik alanları iter.
- Kritik Sıcaklık: Süper iletkenlik, belirli sıcaklıkların altında meydana gelir.
- Kritik Manyetik Alan: Süper iletkenlik, belirli bir manyetik alanın altında meydana gelir.
Süper İletkenlerin Teknolojideki Kullanım Alanları
- Hızlı Trenler: Süper iletkenler, yüksek hızlı trenlerin motorlarında kullanılır.
- Parçacık Hızlandırıcılar: Süper iletkenler, parçacık hızlandırıcılarının mıknatıslarında kullanılır.
- Tıbbi Görüntüleme: Süper iletkenler, tıbbi görüntüleme cihazlarında kullanılır.
- Enerji Depolama: Süper iletkenler, enerji depolama sistemlerinde kullanılır.
Sonuç
Süper iletkenler, birçok alanda kullanılabilecek potansiyele sahip malzemelerdir. Ancak, süper iletkenlerin üretimi ve kullanımı hala çok maliyetlidir. Bu nedenle, süper iletkenlerin yaygın olarak kullanılması için daha fazla araştırma ve geliştirme çalışması yapılması gerekmektedir.
Kaynaklar:
Nanoteknoloji
Nanoteknoloji, maddeleri atomik ve moleküler düzeyde kontrol eden ve manipüle eden bir bilim alanıdır. Nanoteknolojinin çalışma alanı, 1 ila 100 nanometre aralığındaki yapılardır.
Nanobilimin Temelleri
Nanobilim, nanoteknolojinin temelini oluşturan bilim dalıdır. Nanobilim, maddelerin atomik ve moleküler düzeydeki özelliklerini ve davranışlarını inceler. Nanobilimciler, maddelerin bu ölçekteki yapılarını anlamak ve kontrol etmek için çeşitli deneysel ve teorik yöntemler kullanırlar.
Fizik Bilimi ile Nanobilim ve Nanoteknolojinin İlişkisi
Fizik bilimi, nanobilim ve nanoteknolojinin temelini oluşturan bir başka bilim dalıdır. Fizik bilimi, maddelerin yapısını, hareketini ve etkileşimlerini inceler. Nanobilim ve nanoteknolojide kullanılan birçok kavram ve yöntem, fizik biliminden kaynaklanır. Örneğin, kuantum mekaniği, nanobilim ve nanoteknolojide önemli bir rol oynayan bir fizik dalıdır.
Fonksiyonel ve Doğal Nanoyapılar
Fonksiyonel nanoyapılar, belirli bir görevi yerine getirebilmek için tasarlanmış nanoyapılardır. Bu nanoyapılar, elektronik, mekanik, kimyasal ve biyolojik olmak üzere çeşitli alanlarda kullanılırlar. Doğal nanoyapılar ise, doğada kendiliğinden oluşan nanoyapılardır. Bu nanoyapılar, proteinler, DNA ve virüsler gibi birçok biyolojik yapıda bulunurlar.
Sonuç
Nanoteknoloji, birçok alanda devrim yaratma potansiyeline sahip yeni ve heyecan verici bir bilim dalıdır. Nanoteknolojinin gelecekteki uygulamaları arasında, daha verimli enerji kaynaklarının geliştirilmesi, yeni ilaçların keşfi, daha güçlü ve dayanıklı malzemelerin üretilmesi ve daha etkili tedavi yöntemlerinin geliştirilmesi yer almaktadır.
LASER IŞINLARI
LASER ışınları, günlük hayatta birçok alanda kullanılan, yüksek enerjili ve yönlendirilmiş ışık türüdür.
LASER Işığının Özellikleri
- Tutarlılık: LASER ışınları, aynı frekansta ve aynı fazdadir.
- Yönlendirilmişlik: LASER ışınları, çok dar bir alana odaklanabilir.
- Odaklanabilirlik: LASER ışınları, çok küçük bir noktaya odaklanabilir.
- Yüksek Enerji Yoğunluğu: LASER ışınları çok yüksek enerji yoğunluğuna sahip olabilir.
LASER Işığının Kullanım Alanları
- Mesafe Ölçme: LASER ışınları, Dünya ile Ay arasındaki mesafeyi ölçmek gibi uzun mesafeleri ölçmek için kullanılır.
- Lazer Cerrahisi: LASER ışınları, doku kesmek ve kanseri tedavi etmek gibi çeşitli tıbbi prosedürlerde kullanılır.
- Lazer İletişim: LASER ışınları, Dünya ile uzay araçları arasında veri iletişimi için kullanılır.
- Lazer Tarama: LASER ışınları, nesnelerin 3 boyutlu taraması için kullanılır.
- Lazer Malzeme İşleme: LASER ışınları, metal kesmek, kaynak yapmak ve yüzey işleme gibi çeşitli malzeme işleme işlemlerinde kullanılır.
Sonuç
LASER ışınları, günlük hayatta birçok alanda kullanılan, yüksek enerjili ve yönlendirilmiş ışık türüdür. LASER ışınlarının özellikleri, onları birçok uygulama için ideal hale getirir.
NASA'nın lazer ışınıyla Ay'ı ölçmesi
Lazer Işık Nedir?LASER IŞINLARI
LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation), uyarılmış emisyon yoluyla elde edilen, yüksek enerjili ve odaklı ışık demetleridir.
LASER Işınının Oluşumu
LASER ışını, uyarılmış emisyon yoluyla üretilir. Uyarılmış emisyon, bir elektronun yüksek enerji seviyesinden düşük enerji seviyesine uyarılarak geçmesi sırasında aynı fazlı fotonlar yaymasıdır. LASER tüpünde, atomları kolayca uyarılabilen katı, sıvı veya gaz LASER ortamı, yüksek enerji seviyesindeki elektron sayısını artırmak için dışarıdan sürekli verilmesi gereken enerji, biri %100, diğeri %95 yansıtıcı olan ayna sistemi arasına yerleştirilen kuvars tüp ve elde edilen LASER ışınını taşıyan fiber optik iletken bulunur. Yüksek enerji seviyesinden düşük enerji seviyesine uyarılarak geçen elektronların yaydığı fotonlar, yansıtıcı aynalara çarparak atomları uyarır ve kendisi ile aynı özelliklere sahip fotonlar üretir. Aynalardan yansıyarak sayıları artan fotonlar, belli bir orana ulaştığında %95 yansıtıcı aynadan geçer ve LASER ışınını oluşturur.
Videoda LASER ışınının oluşumu anlatılmıştır.
LASER Işınının Özellikleri
- Aynı yönlü, eşit dalga boylu ve frekanslı ışıklardan meydana gelir.
- Belli bir yöne odaklandığından tutarlıdır.
- Kullanılan ışığın dalga boyuna bağlı olarak tek renklidir (monokromatik).
- Atmosferik doğa olaylarından (yağmur, kar, sis vb.) etkilenir.
- Normal şartlar altında sapma miktarı azdır.
LASER Işınının Kullanım Alanları
LASER ışınları, tıp, iletişim, endüstri, teknoloji ve savunma alanlarında olmak üzere birçok farklı alanda kullanılmaktadır.
- Tıp alanında; kansız cerrahide, böbrek taşlarını yok etmede, kanser tanı ve tedavisinde, göz merceğindeki eğriliğin düzeltilmesinde, fiber optik endoskopla bağırsaklardaki ülserleri tespit etmede, karaciğer ve akciğer hastalıklarında, mikroorganizmaların ve hücrelerin iç yapısını incelemede, akne tedavisinde vb. kullanılır.
- İletişim alanında; fiber optik iletişimde, büyük mesafelerde düşük kayıpla bilgi gönderme uygulamasında, su altı haberleşme ağlarında, uzay iletişiminde, radarlarda ve uydularda kullanılır.
- Endüstri alanında; kesme, delme, lehimleme işlemlerinde; baskılı devre kartı ve mikroişlemci üretiminde kullanılır.
- Teknoloji alanında; yazıcılarda, CD-ROM’larda, DVD-ROM’larda ve barkod okuyucu sistemlerinde kullanılır.
- Savunma alanında; hedef saptamada ve mesafe ölçmede kullanılır.
- Gösteri, Eğlence ve Reklam Alanlarında LASER; tarihî ve turistik mekânların silüetlerinin ışıklandırılmasında ve eğlence etkinliklerindeki lazerli ışık gösterilerinde kullanılır.
SONUÇ
LASER ışınları, yüksek enerjili, odaklanmış ve tutarlı ışık demetleridir. Bu özellikleri sayesinde birçok farklı alanda kullanılmaktadırlar.