Определение и свойства рентгеновского излучения (рентгеновское излучение)

Рентген или рентгеновское излучение являются частью электромагнитного спектр с короче Длины волн (выше частота) чем видимый свет. Длина волны рентгеновского излучения составляет от 0,01 до 10 нанометров или частоты от 3 × 10¹⁶ Гц до 3 × 10¹⁹ Гц. Это помещает длину волны рентгеновского излучения между ультрафиолетовым светом и гамма-лучами. Различие между рентгеновским и гамма-излучением может основываться на длине волны или источнике излучения. Иногда рентгеновское излучение считается излучением электронов, а гамма-излучение - атомным ядром.

Немецкий ученый Вильгельм Рентген был первым, кто изучал рентгеновские лучи (1895 г.), хотя он не был первым человеком, который наблюдал их. Рентгеновские лучи были получены из трубок Крукса, которые были изобретены примерно в 1875 году. Рентген назвал свет «рентгеновским излучением», чтобы указать, что это был ранее неизвестный тип. Иногда излучение называется Рентген или Рентген излучения, в честь ученого. Принятые варианты написания включают рентгеновские лучи, рентгеновские лучи, рентгеновские лучи и рентгеновские лучи (и излучение).

Термин «рентгеновское излучение» также используется для обозначения рентгенографического изображения, сформированного с использованием рентгеновского излучения, и для способа, используемого для получения изображения.

Рентгеновские лучи имеют энергию от 100 эВ до 100 кэВ (длина волны ниже 0,2–0,1 нм). Жесткие рентгеновские лучи - это те, у которых энергия фотонов больше 5-10 кэВ. Мягкие рентгеновские лучи - это те, которые имеют меньшую энергию. Длина волны жесткого рентгеновского излучения сопоставима с диаметром атома. Жесткие рентгеновские лучи обладают достаточной энергией для проникновения в вещество, в то время как мягкие рентгеновские лучи поглощаются воздухом или проникают в воду на глубину около 1 микрометра.

Рентгеновские лучи могут испускаться всякий раз, когда достаточно энергичные заряженные частицы ударяются о вещество. Ускоренные электроны используются для получения рентгеновского излучения в рентгеновской трубке, которая представляет собой вакуумную трубку с горячим катодом и металлическую мишень. Протоны или другие положительные ионы также могут быть использованы. Например, протон-индуцированное рентгеновское излучение является аналитической техникой. Природные источники рентгеновского излучения включают газ радон, другие радиоизотопы, молнии и космические лучи.

Три способа взаимодействия рентгеновских лучей с веществом: Комптоновское рассеяние, Рэлеевское рассеяние и фотопоглощение. Комптоновское рассеяние является первичным взаимодействием, включающим жесткие рентгеновские лучи высокой энергии, в то время как фотопоглощение является доминирующим взаимодействием с мягкими рентгеновскими лучами и жесткими рентгеновскими лучами с более низкой энергией. Любой рентген имеет достаточную энергию для преодоления энергии связи между атомами в молекулах, поэтому эффект зависит от элементного состава вещества, а не от его химических свойств.

Большинство людей знакомы с рентгеновскими лучами из-за их использования в медицинской визуализации, но есть много других применений излучения:

В диагностической медицине рентген используется для просмотра структур костей. Жесткое рентгеновское излучение используется для минимизации поглощения низкоэнергетического рентгеновского излучения. Над рентгеновской трубкой расположен фильтр для предотвращения передачи излучения с более низкой энергией. Высота атомная масса атомов кальция в зубах и костях поглощает рентгеновское излучение, позволяя большей части другого излучения проходить через тело. Компьютерная томография (КТ), рентгеноскопия и лучевая терапия - другие методы рентгеновской диагностики. Рентген может также использоваться для терапевтических методов, таких как лечение рака.

Рентген используется для кристаллографии, астрономии, микроскопии, промышленной радиографии, безопасности аэропорта, спектроскопия, флуоресценции и взрыва устройств деления. Рентген может быть использован для создания искусства, а также для анализа картин. Запрещено использование рентгеновского удаления волос и флюороскопов, которые были популярны в 1920-х годах.

Рентгеновские лучи представляют собой форму ионизирующего излучения, способную разрушать химические связи и ионизировать атомы. Когда рентгеновские лучи были впервые обнаружены, люди страдали от радиационных ожогов и выпадения волос. Были даже сообщения о смерти. В то время как лучевая болезнь в значительной степени ушла в прошлое, медицинские рентгеновские снимки являются значительным источником техногенного радиационное облучение, составляющее около половины общего радиационного облучения от всех источников в США в 2006. Существуют разногласия по поводу дозы, представляющей опасность, частично потому, что риск зависит от множества факторов. Ясно, что рентгеновское излучение способно вызвать генетическое повреждение, которое может привести к раку и проблемам развития. Наибольший риск для плода или ребенка.

В то время как рентгеновские лучи находятся за пределами видимого спектра, можно увидеть свечение ионизированных молекул воздуха вокруг интенсивного рентгеновского луча. Также возможно «видеть» рентгеновские лучи, если темный глаз воспринимает сильный источник. Механизм этого явления остается необъяснимым (и эксперимент слишком опасен для выполнения). Ранние исследователи сообщали, что видели сине-серое свечение, которое, казалось, исходило из глаз.

Медицинское облучение населения США значительно увеличилось с начала 1980-х годов, Science Daily, 5 марта 2009 г. Получено 4 июля 2017 г.