Rentgeno spindulių apibrėžimas ir savybės (X spinduliuotė)

Rentgeno arba rentgeno spinduliuotė yra elektromagnetinės dalies dalis spektras su trumpesniais bangos ilgiai (aukštesnis dažnis) nei matoma šviesa. Rentgeno spinduliuotės bangos ilgis svyruoja nuo 0,01 iki 10 nanometrų, o dažnis - nuo 3 × 10¹⁶ Hz iki 3 × 10¹⁹ Hz. Tai nustato rentgeno bangos ilgį tarp ultravioletinės ir gama spindulių. Skirtumas tarp rentgeno ir gama spindulių gali būti pagrįstas bangos ilgiu arba radiacijos šaltiniu. Kartais x-radiacija laikoma elektronų skleidžiama radiacija, tuo tarpu gama spinduliuotę skleidžia atominis branduolys.

Vokiečių mokslininkas Wilhelmas Röntgenas pirmasis tyrė rentgeno nuotraukas (1895 m.), Nors jis nebuvo pirmasis žmogus, stebėjęs juos. Rentgeno spinduliai buvo pastebėti sklindant iš kreivų vamzdelių, kurie buvo išrasti maždaug 1875 m. Röntgenas šviesą pavadino „rentgeno spinduliuote“, norėdamas nurodyti, kad tai anksčiau nebuvo žinomas tipas. Kartais radiacija po mokslininko vadinama Röntgen arba Roentgen radiacija. Priimtinos rašybos yra rentgeno, rentgeno, rentgeno ir rentgeno (ir radiacijos).

Terminas „rentgenas“ taip pat vartojamas nurodant rentgenografinį vaizdą, suformuotą naudojant rentgeno spinduliuotę, ir vaizdo atvaizdavimo metodą.

Rentgeno spindulių energija svyruoja nuo 100 eV iki 100 keV (mažesnė kaip 0,2–0,1 nm bangos ilgio). Kietieji rentgeno spinduliai yra tie, kurių fotono energija yra didesnė kaip 5–10 keV. Minkšti rentgeno spinduliai yra tie, kurių energija yra mažesnė. Kietųjų rentgeno spindulių bangos ilgis yra panašus į atomo skersmenį. Kietieji rentgeno spinduliai turi pakankamai energijos, kad prasiskverbtų iš materijos, o minkšti rentgeno spinduliai absorbuojami ore arba prasiskverbia pro vandenį iki maždaug 1 mikrometro gylio.

Rentgeno spinduliai gali būti skleidžiami, kai tik pradeda atrodyti pakankamai energetiškai įkrautos dalelės. Pagreitinti elektronai yra naudojami rentgeno spinduliuotei sukurti rentgeno vamzdyje, kuris yra vakuuminis vamzdis su karštu katodu ir metaliniu taikiniu. Taip pat gali būti naudojami protonai ar kiti teigiami jonai. Pavyzdžiui, protonų sukeltas rentgeno spinduliavimas yra analizės metodas. Natūralūs rentgeno spinduliuotės šaltiniai yra radono dujos, kiti radioizotopai, žaibas ir kosminiai spinduliai.

Trys būdai, kaip rentgeno spinduliai sąveikauja su materija Komptono išsibarstymas, Rayleigh sklaida ir fotoabsorbcija. Komptono sklaida yra pagrindinė sąveika, apimanti didelės energijos kietus rentgeno spindulius, tuo tarpu fotoabsorbcija yra pagrindinė sąveika su minkštaisiais rentgeno spinduliais ir mažesnės energijos kietosiomis rentgeno nuotraukomis. Bet kuris rentgeno spindulys turi pakankamai energijos, kad įveiktų jungimosi energiją tarp atomų molekulėse, taigi poveikis priklauso nuo elementarios materijos sudėties, o ne nuo jo cheminių savybių.

Dauguma žmonių yra susipažinę su rentgeno spinduliais dėl jų naudojimo medicininiame vaizdavime, tačiau yra ir daug kitų radiacijos taikymo būdų:

Diagnostikos medicinoje rentgeno nuotraukos yra naudojamos kaulų struktūroms apžiūrėti. Kieta rentgeno spinduliuotė naudojama siekiant sumažinti mažai energijos gaunančių rentgeno spindulių absorbciją. Filtras dedamas virš rentgeno vamzdžio, kad būtų išvengta mažesnės energijos spinduliuotės perdavimo. Aukštasis atominė masė kalcio atomų dantyse ir kauluose sugeria x spinduliuotę, leisdamas didžiąją dalį kitos radiacijos praleisti pro kūną. Kompiuterinė tomografija (kompiuterinė tomografija), fluoroskopija ir radioterapija yra kitos rentgeno diagnostikos metodikos. Rentgeno spinduliai taip pat gali būti naudojami terapiniams metodams, pavyzdžiui, vėžio gydymui.

Rentgeno spinduliai naudojami kristalografijai, astronomijai, mikroskopijai, pramoninei radiografijai, oro uosto saugumui, spektroskopija, fluorescencija ir implantuoti dalijimosi įtaisus. Rentgeno spinduliai gali būti naudojami kuriant meną ir analizuojant paveikslus. Draudžiamas naudojimas apima rentgeno plaukų šalinimą ir prie batų tvirtinamus fluoroskopus, kurie abu buvo populiarūs 1920 m.

Rentgeno spinduliai yra jonizuojančiosios spinduliuotės forma, galinti nutraukti cheminius ryšius ir jonizuoti atomus. Kai pirmą kartą buvo aptikti rentgeno spinduliai, žmonės patyrė radiacijos nudegimus ir plaukų slinkimą. Buvo net pranešimų apie mirtis. Nors spindulinė liga yra praeitis, medicininės rentgeno nuotraukos yra didelis žmogaus sukeltas šaltinis radiacijos apšvitą, kuri sudaro maždaug pusę visos radiacijos iš visų šaltinių JAV JAV 2006. Dėl dozės, kuri kelia pavojų, nesutariama, iš dalies todėl, kad rizika priklauso nuo daugelio veiksnių. Akivaizdu, kad x-radiacija gali sukelti genetinę žalą, kuri gali sukelti vėžį ir vystymosi problemas. Didžiausia rizika yra vaisiui ar vaikui.

Nors rentgeno spinduliai yra už matomo spektro ribų, aplink intensyvų rentgeno spindulį galima pamatyti jonizuotų oro molekulių švytėjimą. Taip pat galima „pamatyti“ rentgeno spindulius, jei stiprų šaltinį mato tamsoje pritaikyta akis. Šio reiškinio mechanizmas išlieka nepaaiškintas (o eksperimentui atlikti yra per daug pavojinga). Ankstyvieji tyrėjai pranešė matę melsvai pilką spindesį, kuris atrodė iš akies.

Medicinos spinduliuotės poveikis JAV gyventojams labai padidėjo nuo devintojo dešimtmečio pradžios, „Science Daily“, 2009 m. Kovo 5 d. Gauta 2017 m. Liepos 4 d.