Röntgenkiirguse määratlus ja omadused (X-kiirgus)

Röntgenikiirgus või röntgenkiirgus on osa elektromagnetilisest spekter lühemaga lainepikkused (kõrgem sagedus) kui nähtav valgus. Röntgenkiirguse lainepikkus on vahemikus 0,01 kuni 10 nanomeetrit või sagedused vahemikus 3 × 10¹⁶ Hz kuni 3 × 10¹⁹ Hz. See seab ultraviolettvalguse ja gammakiirte vahel röntgenkiirguse lainepikkuse. Röntgen- ja gammakiirte eristamine võib põhineda lainepikkusel või kiirgusallikal. Mõnikord peetakse x-kiirgust elektronide kiirgavaks, gammakiirgust aga aatomituuma poolt.

Saksa teadlane Wilhelm Röntgen uuris esimesena röntgenikiirgust (1895), ehkki ta polnud esimene inimene, kes neid vaatas. 1875. aastal leiutatud Crookes'i torudest on täheldatud röntgenikiirgust. Röntgen nimetas valgust "X-kiirguseks", et näidata, et see oli varem tundmatu tüüp. Mõnikord kiirgus nimetatakse teadlase järel Röntgeni või Roentgeni kiirguseks. Lubatud kirjapildid hõlmavad röntgenikiirte, röntgenikiirte, röntgenikiirte ja röntgenkiirte (ja kiirguse).

Terminit röntgenikiirgus kasutatakse ka röntgenpildi abil moodustatud radiograafilise pildi ja pildi valmistamiseks kasutatud meetodi kohta.

Röntgenikiirte energiavahemik on 100 eV kuni 100 keV (lainepikkus alla 0,2–0,1 nm). Kõva röntgenikiirgus on selline, mille footonienergia on suurem kui 5-10 keV. Pehme röntgenikiirgus on väiksema energiakuluga. Kõvade röntgenkiirte lainepikkus on võrreldav aatomi läbimõõduga. Kõvadel röntgenikiirtel on piisavalt energiat aine tungimiseks, samas kui pehmed röntgenkiired imenduvad õhku või imbuvad vette umbes 1 mikromeetri sügavusele.

Kui piisavalt energeetiliselt laetud osakesed löövad, võivad tekkida röntgenikiirgus. Kiirendatud elektrone kasutatakse röntgenitorus röntgenkiirguse tootmiseks, mis on kuuma katoodi ja metallist sihtmärgiga vaakumtoru. Võib kasutada ka prootoneid või muid positiivseid ioone. Näiteks prootoni poolt indutseeritud röntgenkiirgus on analüütiline meetod. Looduslikeks kiirgusallikateks on radoongaas, muud radioisotoobid, välk ja kosmilised kiired.

Kolm võimalust, kuidas röntgenikiirgus mateeriaga suhestub, on Komptoni hajumine, Rayleigh hajumine ja fotoabsorptsioon. Komptoni hajumine on peamine interaktsioon, mis hõlmab kõrge energiaga kõva röntgenikiirgust, samal ajal kui fotoabsorptsioon on domineeriv koostoime pehmete röntgenkiirte ja madalama energiaga kõvade röntgenkiirtega. Igal röntgenogrammil on piisavalt energiat, et ületada molekulides olevate aatomite vahelist sidumisenergiat, seega sõltub toime aine põhikompositsioonist, mitte selle keemilistest omadustest.

Enamik inimesi tunneb röntgenikiirgust nende kasutamise tõttu meditsiinilises pildistamises, kuid kiirguse rakendusi on ka palju muid:

Diagnostilises meditsiinis kasutatakse luustruktuuride vaatlemiseks röntgenikiirgust. Kõva röntgenikiirgust kasutatakse vähese energiatarbimisega röntgenikiirguse neeldumise minimeerimiseks. Madalama energiakiirguse ülekandmise vältimiseks asetatakse röntgenitoru kohale filter. Kõrge aatommass kaltsiumi aatomite sisaldus hammastes ja luudes neelab x-kiirgust, mis laseb enamikul teistest kiirgustest läbi keha. Röntgendiagnostika tehnikad on ka kompuutertomograafia (CT-skaneerimine), fluoroskoopia ja kiiritusravi. Röntgenkiirte võib kasutada ka terapeutilises tehnikas, näiteks vähiravis.

Röntgenikiirte kasutatakse kristallograafias, astronoomias, mikroskoopias, tööstusradiograafias, lennujaama turvalisuses, spektroskoopia, fluorestsentsi ja lõhustumisseadmete implanteerimist. Röntgenkiirte võib kasutada kunsti loomiseks ja ka maalide analüüsimiseks. Keelatud kasutusaladeks on röntgenikiirgus ja jalatsitele sobivad fluoroskoobid, mis olid mõlemad populaarsed 1920ndatel.

Röntgenikiirgus on ioniseeriva kiirguse vorm, mis on võimeline purustama keemilisi sidemeid ja ioniseerima aatomeid. Kui röntgenikiirgus esmakordselt avastati, kannatasid inimesed radiatsioonipõletuse ja juuste väljalangemise all. Surmajuhtumeid oli isegi. Kui kiirgushaigus on suures osas minevik, on meditsiiniline röntgenikiirgus inimese põhjustatud oluline allikas kiirguse kokkupuude, mis moodustab umbes poole kogu USA kõigist allikatest lähtuva kiirguse kokkupuutest USA - s 2006. Ohtu kujutava doosi osas on erimeelsusi, osaliselt seetõttu, et risk sõltub mitmest tegurist. On selge, et x-kiirgus on võimeline tekitama geneetilisi kahjustusi, mis võivad põhjustada vähki ja arenguprobleeme. Suurim oht ​​on lootele või lapsele.

Kui röntgenikiirgus on väljaspool nähtavat spektrit, on võimalik näha ioniseeritud õhumolekulide hõõgu intensiivse röntgenkiire ümber. Samuti on võimalik röntgenikiirgust "näha", kui tugevat allikat vaatab tumeda kohandatud silm. Selle nähtuse mehhanism jääb seletamatuks (ja katse on selle läbiviimiseks liiga ohtlik). Varased uurijad teatasid, et nägid sinakashalli sära, mis tundus silma seest tulevat.

USA elanikkonna kokkupuude meditsiinilise kiirgusega on alates 1980. aastate algusest märkimisväärselt suurenenud, Science Daily, 5. märts 2009. Saadud 4. juulil 2017.