• 1.摘要
  • 2.基本信息
  • 3.基础定义
  • 4.应用举例
  • 4.1.X射线诊断
  • 4.2.X射线治疗
  • 4.3.工业领域
  • 5.演绎过程
  • 6.产生
  • 7.分类
  • 7.1.辐射分类
  • 7.2.波长分类
  • 8.特性
  • 8.1.物理特性
  • 8.2.化学特性
  • 8.3.生物特性
  • 9.危害及防护
  • 9.1.危害
  • 9.2.防护
  • 10.参考资料
  • 11.知识合集

X射线

核物理学术语

X射线(X-ray,伦琴射线)是由于原子中的电子在能量相差悬殊的两个能级之间的跃迁而产生的粒子流,是一种电磁波,由德国物理学家W.K.伦琴于1895年发现1

X射线具有很高的穿透性,被用于医学成像诊断。2017年10月27日,世界卫生组织国际癌症研究机构将X射线放置在致癌物清单中。

基本信息

  • 发现者

    尼古拉·特斯拉以及W.K.伦琴

  • 频率范围

    30 PHz到30EHz

  • 特征

    波长非常短频率很高

  • 领域

    核能

  • 发现时间

    1895年11月8日

基础定义

X射线

产生X射线的最简单方法是用加速后的电子撞击金属靶。撞击过程中,电子突然减速,其损失的动能(其中的1%)会以光子形式放出,形成X光光谱的连续部分,称之为制动辐射。通过加大加速电压,电子携带的能量增大,则有可能将金属原子的内层电子撞出。于是内层形成空穴,外层电子跃迁回内层填补空穴,同时放出波长在0.1纳米左右的光子。由于外层电子跃迁放出的能量是量子化的,所以放出的光子的波长也集中在某些部分,形成了X光谱中的特征线,此称为特性辐射。

应用举例

X射线诊断

X射线应用于医学诊断3,主要依据X射线的穿透作用、差别吸收、感光作用和荧光作用。由于X射线穿过人体时,受到不同程度的吸收,如骨骼吸收的X射线量比肌肉吸收的量要多,那么通过人体后的X射线量就不一样,这样便携带了人体各部密度分布的信息,在荧光屏上或摄影胶片上引起的荧光作用或感光作用的强弱就有较大差别,因而在荧光屏上或摄影胶片上(经过显影、定影)将显示出不同密度的阴影。根据阴影浓淡的对比,结合临床表现、化验结果和病理诊断,即可判断人体某一部分是否正常。于是,X射线诊断技术便成了世界上最早应用的非刨伤性的内脏检查技术。

X射线治疗

X射线应用于治疗4,主要依据其生物效应,应用不同能量的X射线对人体病灶部分的细胞组织进行照射时,即可使被照射的细胞组织受到破坏或抑制,从而达到对某些疾病,特别是肿瘤的治疗目的。

工业领域

X射线可激发荧光5、使气体电离、使感光乳胶感光,故X射线可用电离计、闪烁计数器和感光乳胶片等检测研究领域,晶体的点阵结构对X射线可产生显著的衍射作用,X射线衍射法已成为研究晶体结构、形貌和各种缺陷的重要手段

演绎过程

最早发现X射线是特斯拉,特斯拉制定了许多实验来产生X射线。特斯拉认为用他的电路,“我的仪器可以产生的爱克斯光(即X射线)的能量比一般仪器可以产生的要大的多。”

他还谈到用他的电路和单节点X射线产生设备在工作时的危害。在他许多调查这种现象的记录中,他归结了导致皮肤损伤的许多原因。他认为早期的皮肤损伤并不是X射线所引起的,而是臭氧的产生与皮肤接触,和一些亚硝酸接触所致。特斯拉错误地认为X射线是由分离的粒子组成的。

特斯拉完成了一些实验,并先于伦琴证实了他的发现(包括拍摄他的手的X射线照片,之后他将照片寄给了伦琴),但没有使他的发现众所周知,他的大部分研究资料在1895年3月的第五大道一次实验室大火中给烧毁了。

德国维尔茨堡大学校长兼物理研究所所长伦琴教授(1845~1923年),在他从事阴极射线的研究时,发现了X射线。

伦琴

1895年11月8日傍晚,他研究阴极射线。为了防止外界光线对放电管的影响,也为了不使管内的可见光漏出管外,他把房间全部弄黑,还用黑色硬纸给放电管做了个封套。为了检查封套是否漏光,他给放电管接上电源(茹科夫线圈的电极),他看到封套没有漏光而满意。可是当他切断电源后,却意外地发现一米以外的一个小工作台上有闪光,闪光是从一块荧光屏上发出的。然而阴极射线只能在空气中进行几个厘米,这是别人和他自己的实验早已证实的结论。于是他重复刚才的实验,把屏一步步地移远,直到2米以外仍可见到屏上有荧光。伦琴认为这不是阴极射线了。伦琴经过反复实验,确信这是种尚未为人所知的新射线,便取名为X射线。他发现X射线可穿透千页书、2~3厘米厚的木板、几厘米厚的硬橡皮、15毫米厚的铝板等等。可是1.5毫米的铅板几乎就完全把X射线挡住了。他偶然发现X射线可以穿透肌肉照出手骨轮廓,于是有一次他夫人到实验室来看他时,他请她把手放在用黑纸包严的照相底片上,然后用X射线对准照射15分钟,显影后,底片上清晰地呈现出他夫人的手骨像,手指上的结婚戒指也很清楚。这是一张具有历史意义的照片,它表明了人类可借助X射线,隔着皮肉去透视骨骼。1895年12月28日伦琴向维尔茨堡物理医学学会递交了第一篇X射线的论文“一种新射线——初步报告”,报告中叙述了实验的装置,做法,初步发现的X射线的性质等等。X射线的发现,又很快地导致了一项新发现——放射性的发现。

双手X光图片