Рентгеновские лучи или рентгеновское излучение являются частью электромагнитного спектра с более короткими длинами волн (более высокой частотой), чем видимый свет. Длина волны рентгеновского излучения находится в диапазоне от 0,01 до 10 нанометров или частот от 3 × 10 16 Гц до 3 × 10 19 Гц. Это ставит длину волны рентгеновского излучения между ультрафиолетовым светом и гамма-лучами. Различие между рентгеновскими лучами и гамма-лучами может быть основано на длине волны или источнике излучения. Иногда рентгеновское излучение считается излучением, испускаемым электронами, тогда как гамма-излучение испускается атомным ядром.
Немецкий ученый Вильгельм Рентген первым изучил рентгеновские лучи (1895), хотя он не был первым, кто их наблюдал. Рентгеновские лучи исходили из трубок Крукса, которые были изобретены примерно в 1875 году. Рентген назвал свет «рентгеновским излучением», чтобы указать, что это был ранее неизвестный тип. Иногда это излучение называют рентгеновским или рентгеновским излучением в честь ученого. Допустимые варианты написания включают рентгеновские лучи, рентгеновские лучи, рентгеновские лучи и рентгеновские лучи (и излучение).
Термин рентген также используется для обозначения рентгенографическое изображение, сформированное с использованием рентгеновского излучения, и метод, используемый для получения изображения.
Жесткий и мягкий рентгеновские лучи
Энергия рентгеновского излучения колеблется от 100 эВ до 100 кэВ (длина волны менее 0,2–0,1 нм). Жесткие рентгеновские лучи – это те, у которых энергия фотонов превышает 5-10 кэВ. Мягкие рентгеновские лучи – это лучи с меньшей энергией. Длина волны жесткого рентгеновского излучения сравнима с диаметром атома. Жесткие рентгеновские лучи обладают достаточной энергией, чтобы проникать в материю, в то время как мягкие рентгеновские лучи поглощаются воздухом или проникают в воду на глубину около 1 микрометра.
Источники рентгеновских лучей
Рентгеновские лучи могут испускаться всякий раз, когда достаточно энергичные заряженные частицы сталкиваются с веществом. Ускоренные электроны используются для получения рентгеновского излучения в рентгеновской трубке, которая представляет собой вакуумную трубку с горячим катодом и металлической мишенью. Также можно использовать протоны или другие положительные ионы. Например, рентгеновское излучение, индуцированное протонами, является аналитическим методом. Естественные источники рентгеновского излучения включают газ радон, другие радиоизотопы, молнии и космические лучи.
Как рентгеновское излучение взаимодействует с веществом
Рентгеновские лучи взаимодействуют с веществом тремя способами: комптоновское рассеяние, рэлеевское рассеяние и фотопоглощение. Комптоновское рассеяние – это первичное взаимодействие с участием жесткого рентгеновского излучения высокой энергии, в то время как фотопоглощение является доминирующим взаимодействием с мягким рентгеновским излучением и жестким рентгеновским излучением с меньшей энергией. Любой рентгеновский луч обладает достаточной энергией, чтобы преодолеть энергию связи между атомами в молекулах, поэтому эффект зависит от элементного состава вещества, а не от его химических свойств.
Использование рентгеновских лучей
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 костных структур.. Жесткое рентгеновское излучение используется для минимизации поглощения рентгеновских лучей низкой энергии. Над рентгеновской трубкой помещается фильтр для предотвращения передачи излучения с более низкой энергией. Высокая атомная масса атомов кальция в зубах и костях поглощает рентгеновское излучение, позволяя большей части другого излучения проходить через тело. Компьютерная томография (компьютерная томография), рентгеноскопия и лучевая терапия – это другие методы рентгеновской диагностики. Рентгеновские лучи также могут использоваться для терапевтических методов, таких как лечение рака.
Рентгеновские лучи используются в кристаллографии, астрономии, микроскопии, промышленной радиографии, аэропортах безопасности, спектроскопии, флуоресценции и взрыва устройств деления. Рентгеновские лучи можно использовать для создания произведений искусства, а также для анализа картин. Запрещенное использование включает удаление волос с помощью рентгеновских лучей и флюороскопы для примерки обуви, которые были популярны в 1920-х годах.
Риски, связанные с рентгеновским излучением
Рентгеновские лучи – это форма ионизирующего излучения, способного разрывать химические связи и ионизировать атомы. Когда впервые были обнаружены рентгеновские лучи, люди страдали лучевыми ожогами и выпадением волос. Были даже сообщения о смертельных случаях. Хотя лучевая болезнь в значительной степени ушла в прошлое, медицинские рентгеновские лучи являются значительным источником антропогенного радиационного облучения, на долю которого в 2006 году приходилось около половины общего радиационного облучения от всех источников в США. представляет опасность, частично потому, что риск зависит от множества факторов. Совершенно очевидно, что рентгеновское излучение способно вызвать генетический ущерб, который может привести к раку и проблемам развития. Самый высокий риск для плода или ребенка.
Видеть рентгеновские лучи
Пока рентгеновские лучи находятся за пределами видимого спектра , можно увидеть свечение ионизированных молекул воздуха вокруг интенсивного рентгеновского луча. Также возможно «увидеть» рентгеновские лучи, если глаз, адаптированный к темноте, видит сильный источник. Механизм этого явления остается невыясненным (а эксперимент слишком опасен для выполнения). Ранние исследователи сообщали, что видели сине-серое свечение, которое, казалось, исходило изнутри глаза.
Источник
Медицинское радиационное облучение Население США значительно увеличилось с начала 1980-х, Science Daily, 5 марта 2009 г. Источник по данным 4 июля 2017 г.