Röntgendefinition och egenskaper (X-strålning)

Röntgenstrålar eller röntgenstrålning är en del av det elektromagnetiska spektrumet med kortare våglängder (högre frekvens) än synligt ljus. X-strålningens våglängd sträcker sig från 0,01 till 10 nanometer, eller frekvenser från 3 × 10¹⁶ Hz till 3 × 10¹⁹ Hz. Detta sätter röntgenvåglängden mellan ultraviolett ljus och gammastrålar. Skillnaden mellan röntgen- och gammastrålar kan baseras på våglängd eller på strålningskälla. Ibland anses x-strålning vara strålning som släpps ut av elektroner, medan gammastrålning avges av atomkärnan.

Den tyska forskaren Wilhelm Röntgen var den första som studerade röntgenstrålar (1895), även om han inte var den första som observerade dem. Röntgenstrålar hade observerats härrörande från Crookes rör, som uppfanns cirka 1875. Röntgen kallade ljuset "X-strålning" för att indikera att det var en tidigare okänd typ. Ibland kallas strålningen Röntgen eller Roentgen-strålning efter forskaren. Godkända stavningar inkluderar röntgen, röntgen, röntgen och röntgen (och strålning).

Termen röntgen används också för att hänvisa till en radiografisk bild bildad med hjälp av röntgenstrålning och till metoden som används för att producera bilden.

Hårda och mjuka röntgenstrålar

Röntgenstrålar sträcker sig i energi från 100 eV till 100 keV (under 0,2-0,1 nm våglängd). Hårda röntgenstrålar är de med fotonenergier större än 5-10 keV. Mjuka röntgenstrålar är de med lägre energi. Våglängden för hårda röntgenstrålar är jämförbar med diametern på en atom. Hårda röntgenstrålar har tillräcklig energi för att penetrera materien, medan mjuka röntgenstrålar absorberas i luft eller tränger in i vatten till ett djup på cirka 1 mikrometer.

Källor till röntgenstrålar

Röntgenstrålar kan avges närhelst tillräckligt energiska laddade partiklar träffar materia. Accelererade elektroner används för att producera röntgenstrålning i ett röntgenrör, som är ett vakuumrör med en varm katod och ett metallmål. Protoner eller andra positiva joner kan också användas. Till exempel är protoninducerad röntgenemission en analytisk teknik. Naturliga källor till röntgenstrålning inkluderar radongas, andra radioisotoper, blixtar och kosmiska strålar.

Hur X-strålning interagerar med sak

De tre sätten röntgenstrålar interagerar med materia är Compton-spridning, Rayleigh-spridning och fotoabsorption. Compton-spridning är den primära interaktionen som involverar hårda röntgenstrålar med hög energi, medan fotoabsorption är den dominerande interaktionen med mjuka röntgenstrålar och hårda röntgenstrålar med lägre energi. Varje röntgenstråle har tillräckligt med energi för att övervinna den bindande energin mellan atomer i molekyler, så effekten beror på grundämnets sammansättning och inte dess kemiska egenskaper.

Användning av röntgenstrålar

De flesta känner till röntgenstrålar på grund av deras användning i medicinsk avbildning, men det finns många andra tillämpningar av strålningen:

I diagnostisk medicin används röntgenstrålar för att se benstrukturer. Hård röntgenstrålning används för att minimera absorptionen av röntgenstrålar med låg energi. Ett filter placeras över röntgenröret för att förhindra överföring av den lägre energistrålningen. Den höga atomenivån av kalciumatomer i tänder och ben absorberar röntgenstrålning, vilket gör att de flesta andra strålningar kan passera genom kroppen. Datortomografi (CT-skanningar), fluoroskopi och strålbehandling är andra röntgendiagnostiska tekniker. Röntgenstrålar kan också användas för terapeutiska tekniker, såsom cancerbehandlingar.

Röntgenstrålar används för kristallografi, astronomi, mikroskopi, industriell radiografi, flygplatssäkerhet, spektroskopi, fluorescens och för att implodera klyvningsanordningar. Röntgenstrålar kan användas för att skapa konst och även för att analysera målningar. Förbjudna användningar inkluderar röntgenhårborttagning och skonanpassade fluoroskop, som båda var populära på 1920-talet.

Risker förknippade med röntgenstrålning

Röntgenstrålar är en form av joniserande strålning, som kan bryta kemiska bindningar och jonisera atomer. När röntgenstrålar först upptäcktes fick människor strålningsförbränningar och håravfall. Det fanns till och med rapporter om dödsfall. Medan strålningssjuka till stor del är en saga historia, är medicinska röntgenstrålar en betydande källa för människoskadad strålningsexponering, och står för ungefär hälften av den totala strålningsexponeringen från alla källor i USA 2006. Det är oenighet om dosen som utgör en fara, delvis eftersom risken beror på flera faktorer. Det är tydligt att x-strålning kan orsaka genetisk skada som kan leda till cancer och utvecklingsproblem. Den högsta risken är för ett foster eller barn.

Ser röntgenbilder

Medan röntgenstrålar är utanför det synliga spektrumet är det möjligt att se glödet av joniserade luftmolekyler runt en intensiv röntgenstråle. Det är också möjligt att "se" röntgenstrålar om en stark källa ses av ett mörkt anpassat öga. Mekanismen för detta fenomen förblir oförklarlig (och experimentet är för farligt att utföra). Tidigare forskare rapporterade se en blågrå glöd som tycktes komma från ögat.

Källa

Medicinsk strålningsexponering av den amerikanska befolkningen ökat kraftigt sedan tidigt 1980-tal, Science Daily, 5 mars 2009. Hämtad 4 juli 2017.