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X射线

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'''X射线'''是由于 [[ 原子 ]] 中的 [[ 电子 ]] 在能量相差悬殊的两个能级之间的跃迁而产生的粒子流,是波长介于 [[ 紫外线 ]] [[ γ射线 ]] 之间的电磁辐射。其波长很短约介于0.01~100埃之间。由 [[ 德国 ]] 物理学 家W家[[W.K.伦琴 ]] 于1895年发现,故又称伦琴射线。
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。波长小于0.1埃的称超硬X射线,在0.1~1埃范围内的称硬X射线,1~100埃范围内的称软X射线。
X射线最初用于医学成像诊断和 X射线结晶学。X射线也是游离辐射等这一类对人体有危害的射线。
2017年10月27日,世界卫生组织国际 [[ 癌症 ]] 研究机构公布的致癌物清单初步整理参考,X射线和 [[ 伽马射线 ]] 辐射在一类致癌物清单中。
=='''基本信息'''==
学 科:核物理、核化学
发现者: [[ 尼古拉·特斯拉 ]] 及W及[[W.K.伦琴]]
发现时间:1895年11月8日
特 征:波长非常短, [[ 频率 ]] 很高
波长范围:0.001纳米到10纳米
=='''发现历史'''==
[[ File:1 3380507031.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=X%E5%B0%84%E7%BA%BF%E7%9A%84%E5%8F%91%E7%8E%B0&src=tab_www&correct=X%E5%B0%84%E7%BA%BF%E7%9A%84%E5%8F%91%E7%8E%B0&ancestor=list&cmsid=3a8f9f817dde2414020e504448b67e47&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=0&fsn=60&adstar=0&clw=254#id=21893d4ed26ce699bbc7d0b12bebee86&currsn=0&ps=58&pc=58 原圖鏈接][http://www.sohu.com/404.html 来自搜狐]]]
[[ 德国 ]] 维尔茨堡大学校长兼物理研究所所长 [[ 伦琴 ]] 教授(1845~1923年),在他从事阴极射线的研究时,发现了X射线。
[[ 威廉·康拉德·伦琴 ]] 于1845年生于德国累内普.和其他物理学大师不一样,他最初只是技校毕业生. 由于努力学习,伦琴十九岁那年又读上大学专科,然后当上物理学助教,继而成为编外讲师. 在讲资力、文凭的学术界,他没有因自己学历不高而妄自菲薄,反而更努力地学习和突破. 伦琴在温差电、光化学、压电现象、热传导和偏振光传导等领域做出了不少贡献而受到重视,被破格聘为物理学教授.当然,他的最大贡献在于发现了X射线.
1895年,五十岁的伦琴已是德国维尔茨堡大学教授.一天夜晚,他做阴极射线的实验.伦琴把阴极射线管用黑纸严密地围起来,然后关闭窗门,接通 [[ 电源 ]] ,想检查黑纸是否漏光.室内一片漆黑,黑纸没有漏光,使他很满意.他正要做进一步的实验时,却发现涂着 [[ 铂氰化钡 ]] 的屏幕上,闪烁着黄绿色的荧光.这使他很惊讶,立即切断了电源,那荧光也就消失了.可是当射线管一通电,那荧光也就又出现了.
是什么东西使得铂氰化钡发光呢?射线管里有什么东西放出来呢?伦琴试着用一本书放在射线管和屏幕之间.一通电,屏幕照样发荧光.他又试着用木头、玻璃、硬橡胶等作为阻挡物,但都无法阻断屏幕上的荧光.那时候,全世界的科学家都认为,原子是构成物质最基本的单位,根本不知道原子内部还有结构,可以发出射线.伦琴当然也不例外.可眼前的实验却提示原子内部有某种未知的射线放出,而且一般物质无法阻挡这种射线
那时候,全世界的科学家都认为,原子是构成物质最基本的单位,根本不知道原子内部还有结构,可以发出射线.伦琴当然也不例外。可眼前的实验却提示原子内部有某种未知的射线放出,而且一般物质无法阻挡这种射线。 这是什么射线呢?伦琴陷入了沉思之中。“这真是一种神奇的射线.这到底是什么射线呢?”“这是一种未知的射线.这是X.”“对,就叫它X射线吧.
一个多月后,伦琴的论文《一种新的射线》发表了.1896 。1896 年,在 [[ 柏林 ]] 的物理学年会上,伦琴展示了这张照片,并当场进行了表演,立刻引起了参加会议的学者的重视.消息迅速传遍了全世界,美国有一家医院就用伦琴发现的X射线为一位受枪伤的病人作子弹定位,顺利地取出了体内的子弹. 三个月后,在 [[ 维也纳 ]] ,医生开始用X光拍片. 很快,全世界刮起了一股X射线热. 后来,X射线被进一步应用到 [[ 金属 ]] 探伤、晶体研究等方面。
X射线的发现,不仅只有实用方面的功能,还提示了在 [[ 原子 ]] 内部有着复杂的结构. 科学家 [[ 卢瑟福 ]] [[ 居里夫人 ]] 等科学家的研究也从中获得了启示,伦琴的发现可以说开创了原子物理学的新时代。
1901年12月10日, [[ 瑞典 ]] 皇家学院把世界上第一枚 [[ 诺贝尔 ]] 物理学奖章、证书和奖金,授予伦琴这位杰出的科学家。<ref>[https://www.chazidian.com/gushi16383/ X射线的发现者],查字典网,2014-08-12</ref>
=='''产生原理'''==
X射线是一种电磁波,是电磁波谱中的一部分。根据伦琴当时的实验,他之所以能获得X射线,就是因为它的实验产生了一种辐射,即X射线的产生机制之一,韧致辐射。
[[ 电子 ]] [[ 原子 ]] 核吸引时弯曲,从而产生了韧致辐射。韧致辐射(bremsstrahlung)也叫刹车辐射,所以大家可以想象出来这种辐射跟减速有关。具体是什么东西的减速呢?在伦琴的实验中就是电子,更普遍地说应该是带电粒子。根据经典电动力学的知识,带电粒子在加速或减速过程中必然伴随着辐射。如果带电粒子与原子或原子核相撞, [[ 速度 ]] 必然骤减,由此过程伴随着的辐射就是韧致辐射 ,这种辐射便会产生X射线。<ref>[https://www.360kuai.com/pc/97f15e9110b290ee5?cota=4&kuai_so=1&tj_url=so_rec&sign=360_57c3bbd1&refer_scene=so_1 X射线是如何产生的?],快资讯网,2019-12-13 </ref>
=='''分类'''==
===辐射分类===
轫致辐射:当高速电子流撞击阳极靶受到制动时, [[ 电子 ]] [[ 原子 ]] 核的强 [[ 电场 ]] 作用下,速度的量值和方向都发生急剧的变化,一部分动能转化为光子的能量而辐射出去,这就是轫致辐射。
x射线管在管 [[ 电压 ]] 较低的时,被靶阻挡的电子的能量不越过一定限度,只发射连续光谱的辐射。
特征辐射: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,特征光谱和靶材料有关。
===波长分类===
[[ File:8276ec43f2456c21175f2eaea8976729 1.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=X%E5%B0%84%E7%BA%BF%E7%9A%84%E5%BA%94%E7%94%A8&src=srp&correct=X%E5%B0%84%E7%BA%BF%E7%9A%84%E5%BA%94%E7%94%A8&ancestor=list&cmsid=81cf43166e61b13f26953069a89172ff&cmras=0&cn=0&gn=0&kn=0&fsn=60&adstar=0&clw=254#id=3a1d7f6e36098fc5cb831157605ecf21&currsn=0&ps=59&pc=59 原圖鏈接][http://spro.so.com/searchthrow/api/midpage/throw?ls=s112c46189d&lm_extend=ctype:3&ctype=3&q=X%E5%B0%84%E7%BA%BF%E7%9A%84%E5%BA%94%E7%94%A8&rurl=http%3A%2F%2Fwww.eepw.com.cn%2Farticle%2F80392.htm&img=http%3A%2F%2Fediterupload.eepw.com.cn%2F200803%2F8276ec43f2456c21175f2eaea8976729_1.jpg&key=t013bc8da561e4ad709.jpg&s=1579840713034 来自科学网]]]
{| class="wikitable"! 名称 !! 管电压(kv) !! 最短波长(nm) !! 主要用途|- | 极软X射线 || 5~20 0.25~0.062 || 软组织摄影、表皮治疗|- | 软X射线 ||20~100 0.062~0.012 || 透视和摄影|- | 硬X射线 ||100~250 0.012~0.005 || 较深组织治疗|- | 极硬X射线 || 250以上 0.005以下 || 深部组织治疗|}
=='''特性'''==
[[ File:13339738351.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=X%E5%B0%84%E7%BA%BF&src=tab_www&correct=X%E5%B0%84%E7%BA%BF&ancestor=list&cmsid=ca4d594e8bfe6182535c6cfdd2dec2b5&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=0&fsn=70&adstar=0&clw=254#id=5bd8cf93536bc92e6c1217c2f62ecab8&prevsn=0&currsn=70&ps=128&pc=60 原圖鏈接][http://www.gq.com.cn/fun/c216.html 来自GQ男士]]]
===物理效应===
1、穿透作用。X射线因其波长短,能量大,照在物质上时,仅一部分被物质所吸收,大部分经由 [[ 原子 ]] 间隙而透过,表现出很强的穿透能力。X射线穿透物质的能力与X射线光子的能量有关,X射线的波长越短,光子的能量越大,穿透力越强。X射线的穿透力也与物质密度有关,利用差别吸收这种性质可以把 [[ 密度 ]] 不同的物质区分开来。(左图为X射线行李检查仪)
2、电离作用。物质受X射线照射时,可使核外 [[ 电子 ]] 脱离 [[ 原子 ]] 轨道产生电离。利用电离电荷的多少可测定X射线的照射量,根据这个原理制成了X射线测量仪器。在电离作用下, [[ 气体 ]] 能够导电;某些物质可以发生化学反应;在有机体内可以诱发各种生物效应。
3、荧光作用。X射线波长很短不可见,但它照射到某些化合物如磷、 [[ 铂氰化钡 ]] [[ 硫化锌镉 ]] [[ 钨酸钙 ]] 等时,可使物质发生荧光(可见光或 [[ 紫外线 ]] ),荧光的强弱与X射线量成正比。这种作用是X射线应用于透视的基础,利用这种荧光作用可制成荧光屏,用作透视时观察X射线通过人体组织的影像,也可制成增感屏,用作摄影时增强胶片的感光量。
4、热作用。物质所吸收的X射线能大部分被转变成 [[ 热能 ]] ,使物体 [[ 温度 ]] 升高。
5、 [[ 干涉 ]] [[ 衍射 ]] [[ 反射 ]] [[ 折射 ]] 作用。这些作用在X射线 [[ 显微镜 (左图) ]] 、波长测定和物质结构分析中都得到应用。 (右图为澳大利亚制造的新型X射线显微镜拍摄的物体内亚结构高分辨率图像)
===化学效应 ===
1、感光作用。X射线同可见光一样能使胶片感光。胶片感光的强弱与X射线量成正比,当X射线通过人体时,因人体各组织的密度不同,对X射线量的吸收不同,胶片上所获得的感光度不同,从而获得X射线的影像。
2、着色作用。X射线长期照射某些物质如 [[ 铂氰化钡 ]] 、铅 [[ 玻璃 ]] 、水晶等,可使其结晶体脱水而改变颜色。
===生物效应 ===
X射线照射到生物机体时,可使生物 [[ 细胞 ]] 受到抑制、破坏甚至坏死,致使机体发生不同程度的生理、病理和生化等方面的改变。不同的生物细胞,对X射线有不同的敏感度,可用于治疗人体的某些疾病,特别是肿瘤的治疗(右图为治疗肿瘤的X刀)。在利用X射线的同时,人们发现了导致病人脱发、皮肤烧伤、工作人员视力障碍, [[ 白血病 ]] 等射线伤害的问题,在应用X射线的同时,也应注意其对正常机体的伤害,注意采取防护措施。 <ref>[http://www.cas.cn/kxcb/kpwz/201104/t20110414_3115682.shtml X射线的特性及应用],中国科学院网,2010-05-06</ref>
=='''应用'''==
[[ File:Wc050912043.jpg|缩略图|250px|[https://image.so.com/view?q=X%E5%B0%84%E7%BA%BF&src=tab_www&correct=X%E5%B0%84%E7%BA%BF&ancestor=list&cmsid=ca4d594e8bfe6182535c6cfdd2dec2b5&cmras=6&cn=0&gn=0&kn=0&fsn=70&adstar=0&clw=254#id=e77f3a18b1dffa3cd0d09ff6b0404a38&prevsn=0&currsn=70&ps=128&pc=60 原圖鏈接][http://news.cri.cn/gb/9523/2005/12/09/782@814995_10.htm 来自旅游频道]]]
X射线应用于医学诊断,主要依据X射线的穿透作用、差别吸收、感光作用和荧光作用。由于X射线穿过人体时,受到不同程度的吸收,如骨骼吸收的X射线量比肌肉吸收的量要多,那么通过人体后的X射线量就不一样,这样便携带了人体各部密度分布的信息,在 [[ 荧光屏 ]] 上或摄影胶片上引起的荧光作用或感光作用的强弱就有较大差别,因而在荧光屏上或摄影胶片上(经过显影、定影)将显示出不同密度的阴影。根据阴影浓淡的对比,结合临床表现、化验结果和病理诊断,即可判断人体某一部分是否正常。
在机场,X 射线被用于检查旅客的行李中是否带有危险品。当包裹通过机器时,屏幕上就会显示出包裹里装的什么东西。所以大家在坐 [[ 飞机 ]] 时一定要注意不要带危险品,这样可以避免许多不必要的麻烦。 在古代[[埃及]],为了防止尸体的腐烂,人们用布把尸体包裹起来。大家应该都知道这些被布包起来的尸体叫做木乃伊,现代科学家可以通过X射线观察到布条尸体的内部,对科学研究提供了相当大的辅助作用。 另外在工业上X射线也有相当大的作用,可以用来做[[工业]]探伤,就是用来检查生产出来的新的[[金属]]部件有没有砂眼、裂纹、瑕疵等容易被人类忽略的问题。大大提高了工业社会的发展,使科技产品更加精细,好用。 =='''对人体的危害'''== X射线的电离辐射,对人体是有损伤的,接触射线的时间越长,致病的危险性就越大,例如拍胸片、透视或者做[[CT]]等等。如果长时间的接触X射线,因为x射线的辐射剂量可以在身体内累积,所以就会大量的破坏人体的白[[细胞]],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,使病原微生物容易侵入机体而发生疾病,特别是胎儿和小孩对x射线非常敏感。所以,孕妇和婴幼儿、儿童尽量避免或减少x射线方面的检查。<ref>[https://www.youlai.cn/ask/1399471.html x射线的危害],有来医生网,2018-11-19 </ref> =='''相关视频'''== 1、X射线是如何产生的? {{#iDisplay:v.qq.com/x/page/f0521xzsq1l|640|380|qq}} 2、X射线的发现过程 {{#iDisplay:v.qq.com/x/page/o0639t7w5oh|640|380|qq}} == '''參考來源''' ==
在古代埃及,为了防止尸体的腐烂,人们用布把尸体包裹起来。大家应该都知道这些被布包起来的尸体叫做木乃伊,现代科学家可以通过X射线观察到布条尸体的内部,对科学研究提供了相当大的辅助作用。{{Reflist}}
[[Category:330 另外在工业上X射线也有相当大的作用,可以用来做工业探伤,就是用来检查生产出来的新的金属部件有没有砂眼、裂纹、瑕疵等容易被人类忽略的问题。大大提高了工业社会的发展,使科技产品更加精细,好用。物理學總論]]
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