अल्ट्रासाउंड
अल्ट्रासाउंड वह ध्वनि है जिसकी आवृत्ति हमारे सुनने की सीमा से ऊपर (20 kHz से ज़्यादा) होती है; मेडिकल स्कैनर में लाखों हर्ट्ज़ की होती है। प्रोब शरीर में छोटे स्पंद भेजता है। जब स्पंद दो ऊतकों की सीमा तक पहुँचता है तो उसका कुछ भाग गूँज बनकर लौटता है।
स्कैनर गूँज के लौटने का समय t नापता है। स्पंद जाकर लौटता है, इसलिए गहराई = चाल × t ÷ 2। मुलायम ऊतक में चाल लगभग 1 540 m/s होती है। बहुत से स्पंदों से चलती तस्वीर बनती है।
अल्ट्रासाउंड आयनकारी नहीं है, इसलिए बच्चे, हृदय और यकृत के लिए काम आता है। यह हड्डी और हवा से ठीक से नहीं गुज़रता। विस्तार से देखें अनायनकारी इमेजिंग।
एक्स-रे और सीटी
एक्स-रे विद्युत चुंबकीय विकिरण की बहुत छोटी तरंगें हैं, जो एक्स-रे नली में तेज़ इलेक्ट्रॉन धातु के लक्ष्य से टकराने पर बनती हैं। वे मुलायम ऊतक से आसानी से निकल जाती हैं, पर हड्डी ज़्यादा सोखती है, इसलिए शरीर के पीछे लगी फिल्म या डिटेक्टर पर हड्डी सफ़ेद दिखती है।
साधारण एक्स-रे एक सपाट छाया है। सीटी स्कैन (कंप्यूटेड टोमोग्राफी) में नली और डिटेक्टर शरीर के चारों ओर घूमते हैं। कंप्यूटर बहुत से चित्र जोड़कर अनुप्रस्थ कटान बनाता है और उन्हें 3D तस्वीर में भी रख सकता है। सीटी वे अंग और छोटे रक्तस्राव दिखाता है जो सपाट एक्स-रे में छिप जाते हैं। पूरा विवरण एक्स-रे इमेजिंग में है।
विकिरण सुरक्षा
एक्स-रे आयनकारी विकिरण हैं: वे कोशिकाओं को नुकसान पहुँचा सकती हैं। इसलिए उतनी ही इस्तेमाल करते हैं जितनी ज़रूरी हो (डॉक्टर देखता है कि फ़ायदा जोखिम से बड़ा है या नहीं) और तीन नियम मानते हैं:
- समय: जितनी कम देर, उतनी कम मात्रा।
- दूरी: छोटे स्रोत से मात्रा 1 ÷ दूरी² के हिसाब से घटती है। दूरी दुगुनी, मात्रा एक-चौथाई।
- ढाल: सीसे का एप्रन और दीवार ज़्यादातर एक्स-रे और गामा किरणें रोक लेते हैं।
कर्मचारी बैज (डोज़ीमीटर) पहनते हैं जो उन्हें मिली मात्रा दर्ज करता है। गर्भवती महिलाओं की जाँच में विशेष सावधानी रखी जाती है और अक्सर अल्ट्रासाउंड किया जाता है।
करके देखें
घर पर गूँज: किसी दीवार या बड़ी इमारत के पास ताली बजाओ और गूँज सुनो। थोड़ा दूर जाओ और देखो कि गूँज देर से आती है।
छाया: टॉर्च के सामने खिलौना रखो और पीछे हाथ। मोटी चीज़ की छाया गहरी होती है, जैसे एक्स-रे फिल्म पर हड्डी।
3D में: सुरक्षा चुनो और व्यक्ति को स्रोत से दूर खिसकाओ। हर बार दूरी दुगुनी करके मात्रा की संख्या देखो।
मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ
- गहराई = (चाल × गूँज का समय) ÷ 2
- मुलायम ऊतक में अल्ट्रासाउंड की चाल ≈ 1 540 m/s
- छोटे स्रोत से मात्रा ∝ 1 / दूरी²
- तीव्रता: I = I₀ × (½)^(अर्ध-मोटाई परतों की संख्या)
हल किए गए उदाहरण
1. किसी अंग से गूँज 130 µs बाद लौटती है। ऊतक में चाल 1 540 m/s है। गहराई निकालो।
गहराई = 1 540 × 130 × 10⁻⁶ ÷ 2 = 0.2002 ÷ 2 ≈ 0.10 m = 10 cm।
2. स्रोत से 1 m पर मात्रा 36 इकाई है। 3 m पर कितनी होगी?
मात्रा ∝ 1/d²। 3 m पर वह 1/9 रह जाएगी: 36 ÷ 9 = 4 इकाई।
3. एक ढाल की अर्ध-मोटाई परत 2 mm सीसा है। 6 mm से कितना भाग निकलेगा?
6 mm यानी 3 अर्ध-मोटाई परतें। भाग = (½)³ = 1/8 = 12.5%।
आम गलतियाँ
- गूँज वाले सूत्र में 2 से भाग देना भूल जाना। स्पंद जाकर लौटता है।
- अल्ट्रासाउंड को एक्स-रे जैसा विकिरण समझना। यह ध्वनि तरंग है, आयनकारी नहीं।
- दूरी दुगुनी होने पर मात्रा आधी कहना। वह एक-चौथाई हो जाती है (व्युत्क्रम वर्ग)।
- सीटी और एमआरआई को एक समझना। सीटी एक्स-रे से चलता है; एमआरआई चुंबक और रेडियो तरंगों से।