Definícia a vlastnosti röntgenového lúča (žiarenie X)

Röntgenové žiarenie alebo röntgenové žiarenie sú súčasťou elektromagnetického žiarenia spektrum s kratšou vlnovej dĺžky (vyššia kmitočet) než viditeľné svetlo. Vlnová dĺžka röntgenového žiarenia je v rozsahu od 0,01 do 10 nanometrov alebo frekvencie od 3 x 10¹⁶ Hz až 3 × 10¹⁹ Hz. Týmto sa rôntgenová lúča umiestni medzi ultrafialové svetlo a gama žiarenie. Rozlíšenie medzi röntgenovými a gama lúčmi môže byť založené na vlnovej dĺžke alebo na zdroji žiarenia. Niekedy sa x-žiarenie považuje za žiarenie emitované elektrónmi, zatiaľ čo žiarenie gama je emitované atómovým jadrom.

Nemecký vedec Wilhelm Röntgen bol prvý, kto študoval röntgenové lúče (1895), hoci nebol prvým človekom, ktorý ich pozoroval. Röntgenové lúče boli pozorované pochádzajúcimi z Crookesových trubíc, ktoré boli vynájdené okolo roku 1875. Röntgen nazval svetlo „X-žiarenie“, čo znamená, že to bol predtým neznámy typ. Niekedy žiarenie sa nazýva Röntgen alebo Roentgenove žiarenie, vedec. Prijaté kúzla zahŕňajú röntgenové lúče, röntgenové lúče, rôntgenové lúče a röntgenové lúče (a žiarenie).

Pojem rôntgenové žiarenie sa tiež používa na označenie röntgenového snímky vytvoreného pomocou rôntgenového žiarenia a na metódu použitú na vytvorenie obrazu.

Röntgenové lúče sa pohybujú v rozsahu energie od 100 eV do 100 keV (pod vlnovou dĺžkou od 0,2 do 0,1 nm). Tvrdé röntgenové lúče sú tie, ktoré majú fotónové energie väčšie ako 5 až 10 keV. Mäkké röntgenové lúče sú tie, ktoré majú nižšiu energiu. Vlnová dĺžka tvrdých röntgenových lúčov je porovnateľná s priemerom atómu. Tvrdé röntgenové lúče majú dostatok energie na prenikanie hmoty, zatiaľ čo mäkké röntgenové lúče sa absorbujú vo vzduchu alebo prenikajú vodou do hĺbky asi 1 mikrometer.

Röntgenové lúče sa môžu emitovať vždy, keď dôjde k nárazu dostatočne energeticky nabitých častíc. Zrýchlené elektróny sa používajú na výrobu rôntgenového žiarenia v röntgenovej trubici, ktorá je vákuovou trubicou s horúcou katódou a kovovým terčom. Môžu sa použiť aj protóny alebo iné pozitívne ióny. Napríklad protónmi indukovaná röntgenová emisia je analytická technika. Prírodné zdroje röntgenového žiarenia zahŕňajú radónový plyn, iné rádioizotopy, blesky a kozmické lúče.

Tri spôsoby, ako röntgenové lúče interagujú s hmotou, sú Comptonov rozptyl, Rayleighov rozptyl a fotoabsorpcia. Comptonov rozptyl je primárnou interakciou zahŕňajúcou vysoko energetické röntgenové lúče, zatiaľ čo fotoabsorpcia je dominantnou interakciou s mäkkými röntgenovými lúčmi a nízkoenergetickými röntgenovými lúčmi. Akýkoľvek röntgen má dostatočnú energiu na prekonanie väzbovej energie medzi atómami v molekulách, takže účinok závisí od elementárneho zloženia hmoty a nie od jej chemických vlastností.

Väčšina ľudí pozná röntgenové lúče kvôli ich použitiu pri lekárskom zobrazovaní, ale existuje mnoho ďalších aplikácií žiarenia:

V diagnostickej medicíne sa röntgenové lúče používajú na zobrazenie kostných štruktúr. Tvrdé röntgenové žiarenie sa používa na minimalizáciu absorpcie röntgenových lúčov s nízkou energiou. Na röntgenovú trubicu sa umiestni filter, aby sa zabránilo prenosu nízkoenergetického žiarenia. Výška atómová hmotnosť atómov vápnika v zuboch a kostiach absorbuje x-žiarenie, čo umožňuje, aby väčšina iného žiarenia prechádzala cez telo. Počítačová tomografia (CT snímky), fluoroskopia a rádioterapia sú ďalšími diagnostickými technikami röntgenového žiarenia. Röntgenové lúče sa môžu tiež použiť na terapeutické techniky, ako je napríklad liečba rakoviny.

Röntgenové lúče sa používajú na kryštalografiu, astronómiu, mikroskopiu, priemyselnú rádiografiu, letiskové zabezpečenie, spektroskopie, fluorescencia a použitie štiepnych zariadení. Röntgenové lúče sa môžu použiť na vytvorenie umenia a tiež na analýzu obrazov. Medzi zakázané použitia patrí röntgenové odstránenie chĺpkov a toposkopy vhodné pre topánky, ktoré boli populárne v 20. rokoch 20. storočia.

Röntgenové lúče sú formou ionizujúceho žiarenia, ktoré sú schopné prerušiť chemické väzby a ionizovať atómy. Keď boli röntgenové lúče prvýkrát objavené, ľudia utrpeli popáleniny žiarením a vypadávanie vlasov. Boli dokonca hlásené úmrtia. Kým radiačná choroba je do značnej miery minulosťou, lekárske röntgenové lúče sú významným zdrojom ľudskej činnosti ožiarenie, čo predstavuje asi polovicu celkového ožiarenia zo všetkých zdrojov v USA v roku 2005 2006. O dávke, ktorá predstavuje nebezpečenstvo, existuje nezhoda, čiastočne preto, že riziko závisí od viacerých faktorov. Je zrejmé, že rôntgenové žiarenie je schopné spôsobiť genetické poškodenie, ktoré môže viesť k rakovine a vývojovým problémom. Najvyššie riziko je pre plod alebo dieťa.

Kým röntgenové lúče sú mimo viditeľného spektra, je možné vidieť žiarenie molekúl ionizovaného vzduchu okolo intenzívneho röntgenového lúča. Je tiež možné "vidieť" röntgenové lúče, ak je silný zdroj videný očami adaptovanými na temnotu. Mechanizmus tohto javu zostáva nevysvetlený (a experiment je príliš nebezpečný na vykonanie). Prví vedci hlásili, že vidia modrošedú žiaru, ktorá akoby prišla z očí.

Expozícia lekárskeho žiarenia americkej populácii sa od začiatku osemdesiatych rokov 20. storočia výrazne zvýšila, Science Daily, 5. marca 2009. Načítané 4. júla 2017.