一、X射線概述
波長(zhǎng)介于紫外線和γ射線間的電磁輻射 。由德國(guó)物理學(xué)家W.K.倫琴于1895年發(fā)現(xiàn)，故又稱倫琴射線。波長(zhǎng)小于0.1埃的稱超硬X射線，在0.1～1埃范圍內(nèi)的稱硬X射線，1～10埃范圍內(nèi)的稱軟X射線。實(shí)驗(yàn)室中X射線由X射線管產(chǎn)生，X射線管是具有陰極和陽(yáng)極的真空管，陰極用鎢絲制成，通電后可發(fā)射熱電子，陽(yáng)極（就稱靶極）用高熔點(diǎn)金屬制成（一般用鎢，用于晶體結(jié)構(gòu)分析的X射線管還可用鐵、銅、鎳等材料）。用幾萬(wàn)伏至幾十萬(wàn)伏的高壓加速電子，電子束轟擊靶極，X射線從靶極發(fā)出。電子轟擊靶極時(shí)會(huì)產(chǎn)生高溫，故靶極必須用水冷卻，有時(shí)還將靶極設(shè)計(jì)成轉(zhuǎn)動(dòng)式的。
二、X射線特點(diǎn)
X射線的特征是波長(zhǎng)非常短，頻率很高，其波長(zhǎng)約為（20～0.06）×10-8厘米之間。因此X射線必定是由于原子在能量相差懸殊的兩個(gè)能級(jí)之間的躍遷而產(chǎn)生的。所以X射線光譜是原子中最靠?jī)?nèi)層的電子躍遷時(shí)發(fā)出來(lái)的，而光學(xué)光譜則是外層的電子躍遷時(shí)發(fā)射出來(lái)的。X射線在電場(chǎng)磁場(chǎng)中不偏轉(zhuǎn)。這說(shuō)明X射線是不帶電的粒子流，因此能產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象。
X射線譜由連續(xù)譜和標(biāo)識(shí)譜兩部分組成 ，標(biāo)識(shí)譜重疊在連續(xù)譜背景上，連續(xù)譜是由于高速電子受靶極阻擋而產(chǎn)生的 軔致輻射 ，其短波極限λ 0 由加速電壓V決定：λ 0 = hc /( ev )為普朗克常數(shù)， e 為電子電量， c 為真空中的光速。標(biāo)識(shí)譜是由一系列線狀譜組成，它們是因靶元素內(nèi)層電子的躍遷而產(chǎn)生，每種元素各有一套特定的標(biāo)識(shí)譜，反映了原子殼層結(jié)構(gòu) 。同步輻射源可產(chǎn)生高強(qiáng)度的連續(xù)譜X射線，現(xiàn)已成為重要的X射線源。
X射線具有很高的穿透本領(lǐng)，能透過(guò)許多對(duì)可見光不透明的物質(zhì)，如墨紙、木料等。這種肉眼看不見的射線可以使很多固體材料發(fā)生可見的熒光，使照相底片感光以及空氣電離等效應(yīng)，波長(zhǎng)越短的X射線能量越大，叫做硬X射線，波長(zhǎng)長(zhǎng)的X射線能量較低，稱為軟X射線。當(dāng)在真空中，高速運(yùn)動(dòng)的電子轟擊金屬靶時(shí)，靶就放出X射線，這就是X射線管的結(jié)構(gòu)原理。
三、X射線的分類
放出的X射線分為兩類：
?。?）如果被靶阻擋的電子的能量，不越過(guò)一定限度時(shí)，只發(fā)射連續(xù)光譜的輻射。這種輻射叫做軔致輻射，連續(xù)光譜的性質(zhì)和靶材料無(wú)關(guān)。
?。?）一種不連續(xù)的，它只有幾條特殊的線狀光譜，這種發(fā)射線狀光譜的輻射叫做特征輻射，特征光譜和靶材料有關(guān)。
四、X射線的應(yīng)用
醫(yī)用診斷X線機(jī) 醫(yī)用X線機(jī)醫(yī)學(xué)上常用作輔助檢查方法之一。臨床上常用的x線檢查方法有透視和攝片兩種。透視較經(jīng)濟(jì)、方便，并可隨意變動(dòng)受檢部位作多方面的觀察，但不能留下客觀的記錄，也不易分辨細(xì)節(jié)。攝片能使受檢部位結(jié)構(gòu)清晰地顯示于x線片上，并可作為客觀記錄長(zhǎng)期保存，以便在需要時(shí)隨時(shí)加以研究或在復(fù)查時(shí)作比較。必要時(shí)還可作x線特殊檢查，如斷層攝影、記波攝影以及造影檢查等。選擇何種x線檢查方法，必須根據(jù)受檢查的具體情況，從解決疾?。ㄓ绕涫枪强萍膊。┑囊蠛团R床需要而定。x線檢查僅是臨床輔助診斷方法之一。
工業(yè)中用來(lái)探傷。長(zhǎng)期受X射線輻射對(duì)人體有傷害 。X射線可激發(fā)熒光、使氣體電離、使感光乳膠感光，故X射線可用電離計(jì)、閃爍計(jì)數(shù)器和感光乳膠片等檢測(cè)。晶體的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)對(duì)X射線可產(chǎn)生顯著的衍射作用，X射線衍射法已成為研究晶體結(jié)構(gòu)、形貌和各種缺陷的重要手段。
五、X射線的發(fā)現(xiàn)過(guò)程
1895年11月8日是一個(gè)星期五。晚上，德國(guó)慕尼黑伍爾茨堡大學(xué)的整個(gè)校園都沉浸在一片靜悄悄的氣氛當(dāng)中，大家都回家度周末去了。但是還有一個(gè)房間依然亮著燈光。燈光下，一位年過(guò)半百的學(xué)者凝視著一疊灰黑色的照相底片在發(fā)呆，仿佛陷入了深深的沉思……
他在思索什么呢？原來(lái)，這位學(xué)者以前做過(guò)一次放電實(shí)驗(yàn)，為了確保實(shí)驗(yàn)的精確性，他事先用錫紙和硬紙板把各種實(shí)驗(yàn)器材都包裹得嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí),并且用一個(gè)沒(méi)有安裝鋁窗的陰極管讓陰極射線透出?？墒乾F(xiàn)在，他卻驚奇地發(fā)現(xiàn)，對(duì)著陰極射線發(fā)射的一塊涂有氰亞鉑酸鋇的屏幕(這個(gè)屏幕用于另外一個(gè)實(shí)驗(yàn))發(fā)出了光.而放電管旁邊這疊原本嚴(yán)密封閉的底片，現(xiàn)在也變成了灰黑色—這說(shuō)明它們已經(jīng)曝光了！
這個(gè)一般人很快就會(huì)忽略的現(xiàn)象，卻引起了這位學(xué)者的注意，使他產(chǎn)生了濃厚的興趣。他想：底片的變化，恰恰說(shuō)明放電管放出了一種穿透力極強(qiáng)的新射線，它甚至能夠穿透裝底片的袋子！一定要好好研究一下。不過(guò)—既然目前還不知道它是什么射線，于是取名“X射線”。
于是，這位學(xué)者開始了對(duì)這種神秘的X射線的研究。
他先把一個(gè)涂有磷光物質(zhì)的屏幕放在放電管附近，結(jié)果發(fā)現(xiàn)屏幕馬上發(fā)出了亮光。接著，他嘗試著拿一些平時(shí)不透光的較輕物質(zhì)—比如書本、橡皮板和木板—放到放電管和屏幕之間去擋那束看不見的神秘射線，可是誰(shuí)也不能把它擋住，在屏幕上幾乎看不到任何陰影，它甚至能夠輕而易舉地穿透15毫米厚的鋁板！直到他把一塊厚厚的金屬板放在放電管與屏幕之間，屏幕上才出現(xiàn)了金屬板的陰影—看來(lái)這種射線還是沒(méi)有能力穿透太厚的物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn),只有鉛板和鉑板才能使屏不發(fā)光,當(dāng)陰極管被接通時(shí),放在旁邊的照相底片也將被感光,即使用厚厚的黑紙將底片包起來(lái)也無(wú)濟(jì)于事。
接下來(lái)更為神奇的現(xiàn)象發(fā)生了， 一天晚上倫琴很晚也沒(méi)回家，他的妻子來(lái)實(shí)驗(yàn)室看他，于是他的妻子便成了在那不明輻射作用下在照相底片上留下痕跡的第一人。倫琴拍攝的第一張X線片當(dāng)時(shí)倫琴要求他的妻子用手捂住照相底片。當(dāng)顯影后，夫妻倆在底片上看見了手指骨頭和結(jié)婚戒指的影象。
這一發(fā)現(xiàn)對(duì)于醫(yī)學(xué)的價(jià)值可是十分重要的，它就像給了人們一副可以看穿肌膚的“眼鏡”，能夠使醫(yī)生的“目光”穿透人的皮肉透視人的骨骼，清楚地觀察到活體內(nèi)的各種生理和病理現(xiàn)象。根據(jù)這一原理，后來(lái)人們發(fā)明了X光機(jī)，X射線已經(jīng)成為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中一個(gè)不可缺少的武器。當(dāng)人們不慎摔傷之后，為了檢查是不是骨折了，不是總要先到醫(yī)院去“照一個(gè)片子”嗎？這就是在用X射線照相?。?br/> 這位學(xué)者雖然發(fā)現(xiàn)了X射線，但當(dāng)時(shí)的人們—包括他本人在內(nèi)，都不知道這種射線究竟是什么東西。直到20世紀(jì)初，人們才知道X射線實(shí)質(zhì)上是一種比光波更短的電磁波，它不僅在醫(yī)學(xué)中用途廣泛，成為人類戰(zhàn)勝許多疾病的有力武器，而且還為今后物理學(xué)的重大變革提供了重要的證據(jù)。正因?yàn)檫@些原因，在1901年諾貝爾獎(jiǎng)的頒獎(jiǎng)儀式上，這位學(xué)者成為世界上第一個(gè)榮獲諾貝爾獎(jiǎng)物理獎(jiǎng)的人。
人們?yōu)榱思o(jì)念倫琴，將X射線命名為倫琴射線。
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