X射线到底是什么?

作者&投稿:劳程 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
什么是X射线?~

X射线是具有极短波长和高能量的电磁波。 X射线的波长短于可见光的波长(大约在0.001至100 nm之间,而医学中使用的X射线的波长在0.001至0.1 nm之间),其光子能量为数万至数十万倍大于可见光。



由于其短波长和大能量,X射线在撞击物质时仅被该物质部分吸收,并且大部分通过原子之间的间隙透射,显示出强大的穿透能力。它的穿透能力与X射线的波长以及所穿透物质的密度和厚度有关。X射线波长越短,穿透率越大;密度越低,厚度越薄,X射线越容易穿透。



X射线的应用:



它通常用于医学上的荧光检查和工业中的探伤。如果工件的局部区域存在缺陷,则可以使用某种检测方法来确定工件中是否存在缺陷以及缺陷的位置和大小。



当该物质受到X射线照射时,会导致核外电子偏离原子轨道而产生电离。电离电荷的量可用于确定X射线曝光量。根据该原理,制造了X射线测量仪。 X射线检查设备用于实现零件的缺陷检测。



目前,市场上的X射线检查设备广泛用于电子工业的X射线检查,半导体X射线检查,锂电池X射线检查等各个行业。它在产品检查,异物扫描中起着至关重要的作用。 以及安全检查。

X射线又称伦琴射线。它是一种波长很短的电磁辐射,其波长约为(20~0.06)×10-8厘米之间。伦琴射线具有很高的穿透本领,能透过许多对可见光不透明的物质,如墨纸、木料等。这种肉眼看不见的射线可以使很多固体材料发生可见的荧光,使照相底片感光以及空气电离等效应,波长越短的X射线能量越大,叫做硬X射线,波长长的X射线能量较低,称为软X射线。当在真空中,高速运动的电子轰击金属靶时,靶就放出X射线,这就是X射线管的结构原理。放出的X射线分为两类:(1)如果被靶阻挡的电子的能量,不越过一定限度时,只发射连续光谱的辐射。这种辐射叫做轫致辐射;(2)一种不连续的,它只有几条特殊的线状光谱,这种发射线状光谱的辐射叫做特征辐射。连续光谱的性质和靶材料无关,而特征光谱和靶材料有关,不同的材料有不同的特征光谱这就是为什么称之为“特征”的原因。X射线的特征是波长非常短,频率很高。因此X射线必定是由于原子在能量相差悬殊的两个能级之间的跃迁而产生的。所以X射线光谱是原子中最靠内层的电子跃迁时发出来的,而光学光谱则是外层的电子跃迁时发射出来的。X射线在电场磁场中不偏转。这说明X射线是不带电的粒子流。1906年,实验证明X射线是波长很短的一种电磁波,因此能产生干涉、衍射现象。X射线用来帮助人们进行医学诊断和治疗;用于工业上的非破坏性材料的检查;在基础科学和应用科学领域内,被广泛用于晶体结构分析,及通过X射线光谱和X射线吸收进行化学分析和原子结构的研究。

临床医生为了明确诊断,常需要病人到放射科做各种检查,如透视、摄片、消化道钡餐以及特殊的造影等。因而经常会遇见病人向放射科医生提出这样或者那样的问题,其中最多最普遍的问题是:这些检查对我的健康影响大吗?要回答这个问题不是简单一句话就能说明白的,具体情况要具体对待
首先要从X线的基本原理谈起。X线是德国物理学家伦琴·威廉·康拉德于1895年11月8日发现的。当时由于人们对这种射线不了解,就给它取了个未知数“X”的名字,后来人们便称它为“X射线”。X线对人体健康确有一定危害,X线照射量越大,对人体的损害就越大。X线照射量可在身体内累积,其主要危害是对人体血液成分中的白细胞具有一定的杀伤力,使人体血液中的白细胞数量减少,进而导致机体免疫功能下降,使病菌容易侵入机体而发生疾病。根据X线理论原理,病人在X线检查时,安全照射量应在100伦琴以内,按这个照射量再制定出容许的照射次数和时间。如胸部透视在几天以内总的积累不应超过12分钟,胃肠检查不应超过10分钟。至于摄片检查因部位不同,照射量多不同,所以相应的容许照射次数也不同。病人在一年当中做2~3次检查对健康的影响是微不足道的。而且随着医学影像学的不断发展,目前胶片及暗盒夹都采用了“感绿屏”和“感绿片”,这样X线照射量要比原来剂量还要减少1/2量,从而更加保护了病人的健康,且诊断效果没有丝毫降低。此外,近年来各大医院均采用摄片为主、透视为辅的方式。一方面是为了减少病人过多摄入X线量(透视比摄片X线量大),另一方面也可为诊断疾病留有依据,以便于治疗和复查对比
虽说X线检查对绝大多数人是安全的,但仍应强调,由于胎儿、婴幼儿、儿童对X线非常敏感,故孕妇和婴幼儿、儿童应尽量避免X线检查。如果必须检查,特别是作骨盆测量或胎儿检查时,则曝光次数不得超过2~3次。对婴幼儿的X线检查最好仅将被检查部位暴露,其余部分均应遮盖。在正常情况下,如果不超过容许照射时间及次数应该是相对安全的。但是对于X线的敏感性每个人是不相同的,它还与人体的一般健康状况有关系,更重要的是所谓安全照射量并不保证对遗传因子也是安全的,因为目前对于足以影响遗传的照射量究竟是多少还不十分明确。但是,从预防角度来看,X线检查次数还是越少越好

X射线的发现者威廉·康拉德·伦琴于1845年出生在德国尼普镇。他于1869年从苏黎世大学获得哲学博士学位。在随后的十九年间,伦琴在一些不同的大学工作,逐步地赢得了优秀科学家的声誉。1888年他被任命为维尔茨堡大学物理所物理学教授兼所长。1895年伦琴在这里发现了X射线。

1895年9月8日这一天,伦琴正在做阴极射线实验。阴极射线是由一束电子流组成的。当位于几乎完全真空的封闭玻璃管两端的电极之间有高电压时,就有电子流产生。阴极射线并没有特别强的穿透力,连几厘米厚的空气都难以穿过。这一次伦琴用厚黑纸完全覆盖住阴极射线,这样即使有电流通过,也不会看到来自玻璃管的光。可是当伦琴接通阴极射线管的电路时,他惊奇地发现在附近一条长凳上的一个荧光屏(镀有一种荧光物质氰亚铂酸钡)上开始发光,恰好象受一盏灯的感应激发出来似的。他断开阴极射线管的电流,荧光屏即停止发光。由于阴极射线管完全被覆盖,伦琴很快就认识到当电流接通时,一定有某种不可见的辐射线自阴极发出。由于这种辐射线的神密性质,他称之为“X射线”——X在数学上通常用来代表一个未知数。

这一偶然发现使伦琴感到兴奋,他把其它的研究工作搁置下来,专心致志地研究X射线的性质。经过几周的紧张工作,他发现了下例事实。(1)X射线除了能引起氰亚铂酸钡发荧光外,还能引起许多其它化学制品发荧光。(2)X射线能穿透许多普通光所不能穿透的物质;特别是能直接穿过肌肉但却不能透过骨胳,伦琴把手放在阴极射线管和荧光屏之间,就能在荧光屏上看到他的手骨。(3)X射线沿直线运行,与带电粒子不同,X射线不会因磁场的作用而发生偏移。

1895年12月伦琴写出了他的第一篇X射线的论文,发表后立即引起了人们极大的兴趣和振奋。在短短的几个月内就有数以百计的科学家在研究X射线,在一年之内发表的有关论文大约就有一千篇!在伦琴发明的直接感召下而进行研究的科学家当中有一位是安托万·亨利·贝克雷尔。贝克雷尔虽然是有意在做X射线的研究,但是却偶然发现了甚至更为重要的放射现象。

在一般情况下,每当用高能电子轰击一个物体时,就会有X射线产生。X射线本身并不是由电子而是由电磁波构成的。因此这种射线与可见辐射线(即光波)基本上相似,不过其波长要短得多。

当然X射线的最著名的应用还是在医疗(包括口腔)诊断中。其另一种应用是放射性治疗,在这种治疗当中X射线被用来消灭恶性肿瘤或抑制其生长。X射线在工业上也有很多应用,例如,可以用来测量某些物质的厚度或勘测潜在的缺陷。X射线还应用于许多科研领域,从生物到天文,特别是为科学家提供了大量有关原子和分子结构的信息。

发现X射线的全部功劳都应归于伦琴。他独自研究,他的发现是前所未料的,他对其进行了极佳的追踪研究,而且他的发现对贝克雷尔及其他研究人员都有重要的促进作用。

然而人们不要过高地估计伦琴的重要性。X射线的应用当然很有益处,但是不能认为它如同法拉第电磁感应的发现一样,改变了我们的整个技术;也不能认为X射线的发明在科学理论中有其真正重大的意义。人们知道紫外线(波长要比可见光短)已近一个世纪了,X射线与紫外线相类似,但是它的波长比紫外线还要短,它的存在与经典物理学的观点完全相符。总之,我认为完全有理由把伦琴远排在贝克雷尔之后,因为贝克雷尔的发现具有更重大的意义。

伦琴目己没有孩子,但他和妻子抱养了一个女儿。1901年伦琴获得诺贝尔物理奖,是获得该项奖的头一个人。他于1923年在德国慕尼黑与世长辞。

X射线又称伦琴射线。它是一种波长很短的电磁辐射,其波长约为(20~0.06)×10-8厘米之间。伦琴射线具有很高的穿透本领,能透过许多对可见光不透明的物质,如墨纸、木料等。这种肉眼看不见的射线可以使很多固体材料发生可见的荧光,使照相底片感光以及空气电离等效应,波长越短的X射线能量越大,叫做硬X射线,波长长的X射线能量较低,称为软X射线。当在真空中,高速运动的电子轰击金属靶时,靶就放出X射线,这就是X射线管的结构原理。放出的X射线分为两类:(1)如果被靶阻挡的电子的能量,不越过一定限度时,只发射连续光谱的辐射。这种辐射叫做轫致辐射;(2)一种不连续的,它只有几条特殊的线状光谱,这种发射线状光谱的辐射叫做特征辐射。连续光谱的性质和靶材料无关,而特征光谱和靶材料有关,不同的材料有不同的特征光谱这就是为什么称之为“特征”的原因。X射线的特征是波长非常短,频率很高。因此X射线必定是由于原子在能量相差悬殊的两个能级之间的跃迁而产生的。所以X射线光谱是原子中最靠内层的电子跃迁时发出来的,而光学光谱则是外层的电子跃迁时发射出来的。X射线在电场磁场中不偏转。这说明X射线是不带电的粒子流。1906年,实验证明X射线是波长很短的一种电磁波,因此能产生干涉、衍射现象。X射线用来帮助人们进行医学诊断和治疗;用于工业上的非破坏性材料的检查;在基础科学和应用科学领域内,被广泛用于晶体结构分析,及通过X射线光谱和X射线吸收进行化学分析和原子结构的研究。



按带电性质,所有的射线分为大类:
1、带电的射线,如:α,Ρ(质子),β

2、电磁辐射,如:γ(伽玛射线),χ射线

3、中性射线,如:n(中子),v(中微子)

γ(伽玛射线),X射线本质上和光波是一样的,都是电磁波,只是波长比普通光波更短罢了。
α(阿尔法)粒子就是氦原子核,带有两个单位正电荷。
β(贝塔)粒子有贝塔正粒子,就是正电子,带一个单位正电荷,贝塔负粒子,就是一般说的电子,带一个单位负电荷。


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