伦琴发现x射线的故事 X射线 X射线-发现历史,X射线-原理

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,是波长介于紫外线和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.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。

x射线_X射线 -发现历史


X射线

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。


伦琴

1895年11月8日傍晚,他研究阴极射线。为了防止外界光线对放电管的影响,也为了不使管内的可见光漏出管外,他把房间全部弄黑,还用黑色硬纸给放电管做了个封套。为了检查封套是否漏光,他给放电管接上电源(茹科夫线圈的电极),他看到封套没有漏光而满意。可是当他切断电源后,却意外地发现一米以外的一个小工作台上有闪光,闪光是从一块荧光屏上发出的。然而阴极射线只能在空气中进行几个厘米,这是别人和他自己的实验早已证实的结论。于是他重复刚才的实验,把屏一步步地移远,直到2米以外仍可见到屏上有荧光。伦琴认为这不是阴极射线了。伦琴经过反复实验,确信这是种尚未为人所知的新射线,便取名为X射线。他发现X射线可穿透千页书、2~3厘米厚的木板、几厘米厚的硬橡皮、15毫米厚的铝板等等。可是1.5毫米的铅板几乎就完全把X射线挡住了。他偶然发现X射线可以穿透肌肉照出手骨轮廓,于是有一次他夫人到实验室来看他时,他请她把手放在用黑纸包严的照相底片上,然后用X射线对准照射15分钟,显影后,底片上清晰地呈现出他夫人的手骨像,手指上的结婚戒指也很清楚。这是一张具有历史意义的照片,它表明了人类可借助X射线,隔着皮肉去透视骨骼。1895年12月28日伦琴向维尔茨堡物理医学学会递交了第一篇X射线的论文“一种新射线――初步报告”,报告中叙述了实验的装置,做法,初步发现的X射线的性质等等。X射线的发现,又很快地导致了一项新发现――放射性的发现。


双手X光图片

自伦琴发现X射线后,许多物理学家都在积极地研究和探索,1905年和190

9年,巴克拉曾先后发现X射线的偏振现象,但对X射线究竟是一种电磁波还是微粒辐射,仍不清楚。1912年德国物理学家劳厄发现了X射线通过晶体时产生衍射现象,证明了X射线的波动性和晶体内部结构的周期性,发表了《X射线的干涉现象》一文。

劳厄的文章发表不久,就引起英国布拉格父子的关注,老布拉格(WH.Bragg)已是利兹大学的物理学教授,而小布拉格(WL.Bragg)则刚从剑桥大学毕业,在卡文迪许实验室。由于都是X射线微粒论者,两人都试图用X射线的微粒理论来解释劳厄的照片,但他们的尝试未能取得成功。小布拉格经过反复研究,成功地解释了劳厄的实验事实。他以更简洁的方式,清楚地解释了X射线晶体衍射的形成,并提出了著名的布拉格公式:nX=Zdsino这一结果不仅证明了小布拉格的解释的正确性,更重要的是证明了能够用X射线来获取晶体结构的信息。

1912年11月,年仅22岁的小布位格以《晶体对短波长电磁波衍射》为题向剑桥哲学学会报告了上述研究结果。老布拉格则于1913年元月设计出第一台X射线分光计,并利用这台仪器,发现了特征X射线。小布拉格在用特征X射线分析了一些碱金属卤化物的晶体结构之后,与其父亲合作,成功地测定出了金刚石的晶体结构,并用劳厄法进行了验证。金刚石结构的测定完美地说明了化学家长期以来认为的碳原子的四个键按正四面体形状排列的结论。这对尚处于新生阶段的X射线晶体学来说是一个非常重要的事件,它充分显示了X射线衍射用于分析晶体结构的有效性,使其开始为物理学家和化学家普遍接受。

它是19世纪末20世纪初物理学的三大发现(X射线-1895年、放射线-1896年、电子-1897年)之一,这一发现标志着现代物理学的产生。

x射线_X射线 -原理

当接通电源,按下启动按钮时,整机便开始工作。由主控器发出的脉冲信号,经功率放大,倍压产生高压给X射线管阳极,同样主控Ⅱ发出的脉冲信号经放大给X射线管灯丝,使X射21EHERO-50XA

线管产生X射线,并通过数显面板显示出相应的值KV/μA。此时被测物体放在X射线源与像增强器之间,像增强器的显示屏就显示出被透视物的清晰图像。为使仪器稳定可靠地工作,系统采用脉冲宽调技术,使管电流、管电压保持恒定,X射线管以最佳状态工作。并有高压慢启动功能,使X射线管阳极无高压过冲现象。主控制器采用微型贴片器件,并以20KHz频率工作,使整个系统效率大为提高,消除了噪声,为操作人员提供了安静的使用环境,同时也缩小了体积。透视仪电源采用高频高效率开关电源,并具有全面的保护措施。为确保透视仪的安全,整机加有多种保护装置,使其安全可靠。

x射线_X射线 -产生

电子的韧制辐射,用高能电子轰击金属,电子在打进金属的过程中急剧减速,按照电磁学,有加速的带电粒子会辐射电磁波,如果电子能量很大,比如上万电子伏,就可以产生x射线,这是目前实验室和工厂,医院等地方用的产生x射线的方法。

原子的内层电子跃迁也可以产生x射线,量子力学的理论,电子从高能级往低能级跃迁时候会辐射光子,如果能级的能量差比较大,就可以发出x射线波段的光子。

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x射线_X射线 -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,电子在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。


人体X光图片

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

名称
管电压(kv)最短波长(nm)主要用途极软X射线5~200.25~0.062软组织摄影、表皮治疗软X射线20~1000.062~0.012透视和摄影硬X射线100~2500.012~0.005较深组织治疗极硬X射线250以上0.005以下深部组织治疗

x射线_X射线 -应用

医学应用


X射线诊断

医用诊断X线机:医用X线机医学上常用作辅助检查方法之一。临床上常用的x线检查方法有透视和摄片两种。透视较经济、方便,并可随意变动受检部位作多方面的观察,但不能留下客观的记录,也不易分辨细节。摄片能使受检部位结构清晰地显示于x线片上,并可作为客观记录长期保存,以便在需要时随时加以研究或在复查时作比较。必要时还可作x线特殊检查,如断层摄影、记波摄影以及造影检查等。选择何种x线检查方法,必须根据受检查的具体情况,从解决疾病(尤其是骨科疾病)的要求和临床需要而定。x线检查仅是临床辅助诊断方法之一。

工业应用


工业X射线

工业中用来探伤。

X射线可激发荧光、使气体电离、使感光乳胶感光,故X射线可用电离计、闪烁计数器和感光乳胶片等检测。晶体的点阵结构对X射线可产生显着的衍射作用,X射线衍射法已成为研究晶体结构、形貌和各种缺陷的重要手段。

x射线_X射线 -剂量标准

在研究高温等离子体过程中,无论是在惯性约束聚变,磁约束聚变还是在天体物理领域,都需要确切地了解高温等离子体的各种参数,如电子温度、电子密度、X射线的能谱,时间谱和时空分布,因此要对探测器及接收记录系统做精确标定,那么就需要合理地选取相应的X射线剂量标准。一般说来,在10KeV~30KeV能区,要用自由空气电离室,在1KeV~10KeV能区,选用充Xe(或p-10)气体平行平板电离室,Ex

x射线_X射线 -相关信息

X射线的硬化

当X射线通过一定物质时,能量较低的X射线衰减系数较大,X射线平均能量增加,硬度增加,成为X射线硬化。

于孕妇的影响

目前,普通人在生活中所能接触到的电离辐射主要来自医疗辐射,这其中X线检查所释放的辐射,是非专业人员可能接触到的电离辐射的主要来源。孕妇需要重点防辐射,尤其是电离辐射,原因是电离辐射能量大,能使人体分子产生电离,可能对还未发育成形的胎儿的细胞造成伤害,引起死胎或畸形。


X射线

电离辐射对人体,尤其是对胎儿的伤害的实例可以参考曾在二战中遭受核弹袭击的日本广岛和长崎两地居民的状况。这两个地方在美国投下原子弹之后出现的胎儿畸形情况最为骇人听闻,该地区儿童患白血病的病例大增,就是辐射伤害健康的证明。当然,核爆炸的辐射危害远远高于医疗用的X射线辐射,不过两者对孕妇腹中胎儿的伤害原理类似。

X线是一种波长很短,穿透能力很强的电磁波,如果被X线照射过多,就可能产生放射反应,甚至受到一定程度的放射损害。用于医疗诊断的X线射照射剂量有严格控制,一般影响极小。但是,对准妈妈来说,如果在怀孕期间,尤其是怀孕早期受X光照射,万一超过胎儿的承受极限,则可能会导致胚胎死亡、胎儿畸形、脑部发育不良,及增加日后患癌症的几率等风险。

一般情况下,针对胸部或四肢的X线照射对胎儿的影响相对较小。而过了怀孕的头三个月,即过了怀孕早期,愈接近预产期,X线的影响也越小。所以,孕妇不宜照X光,但也并不是说孕妇绝对不能照X光,如果确实有需要,孕妇也可以在正规医院的医生指导下做相应检查,但是必须将怀孕情况详细告知医生,并完全遵照规范程序。

x射线_X射线 -新闻动态

春运客流高峰将至,旅客对盒饭的需求量也大增,记者昨天探访北京地区动车高铁列车餐饮加工配送基地北京京铁列车服务有限公司获悉,在每趟动车、高铁的配餐中,15元标准的低价盒饭若销售一空,会将其他高价位的盒饭按照15元的价格销售,保证不断供。为防出现异物,每一份盒饭都将经X光照射检验。

据介绍,食物在封装打包后,首先将经过金属检测仪,一旦发现金属物质,则马上报警。第二关是X光照射,不仅金属会在X光的照射下无所遁形,连小石头这类硬物都会被察觉。机器一旦察觉出有异物,传送带就如同突然“发脾气”一般使劲一甩,将有异物的盒饭从流水线抛出,工人将再行手检。

  

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