Rentgenstaru definīcija un īpašības (X starojums)

Rentgena vai rentgena starojums ir elektromagnētiskā daļa spektrs ar īsāku viļņu garumi (augstāk biežums) nekā redzamā gaisma. X-starojuma viļņa garums svārstās no 0,01 līdz 10 nanometriem vai frekvences no 3 × 10¹⁶ Hz līdz 3 × 10¹⁹ Hz. Tas nosaka rentgena viļņa garumu starp ultravioleto gaismu un gamma stariem. Atšķirība starp rentgena un gamma stariem var būt balstīta uz viļņa garumu vai starojuma avotu. Dažreiz x-starojumu uzskata par elektronu izstarotu starojumu, savukārt gamma starojumu izstaro atoma kodols.

Vācu zinātnieks Vilhelms Röntgens bija pirmais, kurš pētīja rentgenu (1895), lai gan viņš nebija pirmais, kurš tos novēroja. No Crookes caurulēm, kuras tika izgudrotas aptuveni 1875. gadā, tika novērots rentgena starojums. Röntgen sauca gaismu par "X-starojumu", lai norādītu, ka tas bija iepriekš nezināms tips. Dažreiz starojums pēc zinātnieka sauc Röntgen vai Rentgen starojumu. Pieņemtie rakstības veidi ietver rentgenstarus, rentgena starus, rentgenstarus un rentgenstarus (un starojumu).

Termins rentgenstūris tiek izmantots arī, lai apzīmētu radiogrāfisku attēlu, kas izveidots, izmantojot rentgenstarojumu, un attēla iegūšanas metodi.

Rentgenstaru enerģijas diapazons ir no 100 eV līdz 100 keV (zem viļņa garuma 0,2–0,1 nm). Cietie rentgenstari ir tie, kuru fotonu enerģija ir lielāka par 5-10 keV. Mīkstie rentgenstari ir tie, kuriem ir zemāka enerģija. Cieto rentgena viļņu garums ir salīdzināms ar atoma diametru. Cietiem rentgenstariem ir pietiekami daudz enerģijas, lai iekļūtu matērijā, bet mīkstie rentgenstari tiek absorbēti gaisā vai iekļūst ūdenī apmēram 1 mikrometra dziļumā.

X-stari var izstarot ikreiz, kad ir saskārušies pietiekami enerģētiski lādētas daļiņas. Paātrinātus elektronus izmanto, lai iegūtu rentgenstarojumu rentgena caurulē, kas ir vakuuma caurule ar karstu katodu un metāla mērķi. Var izmantot arī protonus vai citus pozitīvos jonus. Piemēram, protonu izraisīta rentgena emisija ir analītiska metode. Pie dabiskiem x-starojuma avotiem pieder radona gāze, citi radioizotopi, zibens un kosmiskie stari.

Trīs veidi, kā rentgenstari mijiedarbojas ar matēriju, ir Komptona izkliede, Reilija izkliede un fotoabsorbcija. Komptona izkliede ir galvenā mijiedarbība, kurā iesaistīti augstas enerģijas cietie rentgeni, savukārt fotoabsorbcija ir galvenā mijiedarbība ar mīkstiem rentgenstariem un zemākas enerģijas cietajiem rentgeniem. Jebkuram rentgenam ir pietiekama enerģija, lai pārvarētu saistošo enerģiju starp atomiem molekulās, tāpēc efekts ir atkarīgs no vielas elementārā sastāva, nevis no tā ķīmiskajām īpašībām.

Lielākā daļa cilvēku ir pazīstami ar rentgena stariem, jo ​​tos izmanto medicīniskajā attēlveidošanā, bet ir arī daudz citu starojuma pielietojumu:

Diagnostikas medicīnā rentgenstaru izmanto, lai apskatītu kaulu struktūras. Cietais rentgenstarojums tiek izmantots, lai samazinātu zemas enerģijas rentgena absorbciju. Lai novērstu zemākas enerģijas starojuma pārnešanu, virs rentgena caurules tiek ievietots filtrs. Augstais atomu masa kalcija atomu zobos un kaulos absorbē x-starojumu, ļaujot lielākajai daļai pārējā starojuma iziet cauri ķermenim. Datortomogrāfija (CT skenēšana), fluoroskopija un staru terapija ir citas rentgenstaru diagnostikas metodes. Rentgenstarus var izmantot arī terapeitiskās metodēs, piemēram, vēža ārstēšanā.

Rentgenstari tiek izmantoti kristalogrāfijai, astronomijai, mikroskopijai, rūpnieciskajai radiogrāfijai, lidostas drošībai, spektroskopija, fluorescenci un impulsēt skaldīšanas ierīces. Rentgenstarus var izmantot mākslas radīšanai un arī gleznu analīzei. Aizliegtais lietojums ietver matu noņemšanu ar rentgena stariem un apaviem piemērotus fluoroskopus, kas abi bija populāri 20. gadsimta 20. gados.

Rentgenstari ir jonizējošā starojuma forma, kas spēj sašķelt ķīmiskās saites un jonizēt atomus. Pirmoreiz atklājot rentgena starus, cilvēki cieta starojuma apdegumus un matu izkrišanu. Bija pat ziņojumi par nāves gadījumiem. Kaut arī slimības, kas saistītas ar apstarošanu, lielākoties ir pagātne, medicīniskās rentgenogrammas ir nozīmīgs cilvēku radīts avots radiācijas iedarbība, kas veido apmēram pusi no kopējā starojuma iedarbības no visiem ASV avotiem ASV 2006. Pastāv domstarpības par devu, kas rada bīstamību, daļēji tāpēc, ka risks ir atkarīgs no vairākiem faktoriem. Ir skaidrs, ka rentgenstarojums var izraisīt ģenētiskus bojājumus, kas var izraisīt vēzi un attīstības problēmas. Lielākais risks ir auglim vai bērnam.

Kamēr rentgenstari atrodas ārpus redzamā spektra, ap intensīvu rentgena staru ir iespējams redzēt jonizētu gaisa molekulu mirdzumu. Ir arī iespējams "redzēt" rentgena starus, ja spēcīgu avotu aplūko tumši adaptēta acs. Šīs parādības mehānisms joprojām ir neizskaidrojams (un eksperiments ir pārāk bīstams, lai to veiktu). Agrīnie pētnieki ziņoja, ka redzēja zili pelēku mirdzumu, kas, šķiet, nāca no acs iekšienes.

Kopš astoņdesmito gadu sākuma ievērojami palielinās ASV iedzīvotāju medicīniskā starojuma iedarbība, Science Daily, 2009. gada 5. marts. Iegūts 2017. gada 4. jūlijā.