Röntgensugárzás
A Wikipédiából, a szabad lexikonból.
A röntgensugárzás az elektromágneses sugárzás egyik formája, amelynek hullámhossza 10 nanométer és 100 pikométer közé esik, ennek megfelelően frekvenciája 30 PHz és 3 EHz közötti. Legfontosabb felhasználása az orvostudomány területén és a kristálytanban vannak. Mivel a röntgensugárzás ionizáló sugárzás, ezért élettanilag veszélyes.
Tartalomjegyzék |
[szerkesztés] Fizikája
Nagyjából a 0,1 nm-nél hosszabb hullámhosszú röntgensugárzást nevezzük lágy röntgensugárzásnak, az ennél rövidebb hullámhosszúakat pedig kemény röntgensugárzásnak. A kemény röntgensugárzás és a gamma-sugárzás részben átfedi egymást, valójában az elnevezésben a sugárzás forrása számít, nem a hullámhossza: a röntgensugárzást nagyenergiájú elektron-folyamatok hozzák létre, a gamma-sugárzás pedig atommagátalakulások során jön létre.
A legalapvetőbb előállítási módja az, hogy elektront gyorsítanak, majd azt fém (gyakran volfrám) céltárggyal ütköztetik. A céltárgynál az elektron hirtelen lefékeződik a fém céltárgyban, és ha elég nagy energiájú az elektron, akkor képes az atom belső héjon lévő elektronját kiütni. Az atom egy magasabb energiájú elektronja visszaesve az üressé vált szintre röntgenfotont bocsát ki.
Ez okozza a hullámhossz-eloszlás spektrumvonal-szerű részét. Ezen kívül létrejön még egy folytonos fékezési sugárzás összetevő is, melyet a magas rendszámú atommagok erős elektromos terén szóródó elektronok hoznak létre.
[szerkesztés] Története
Páran a legkorábbi röntgensugázás-kísérletezők közül: Ivan Pului, William Crookes, Johann Wilhelm Hittorf, Eugen Goldstein, Heinrich Hertz, Lénárd Fülöp, Hermann von Helmholtz, Nikola Tesla, Thomas Edison, Charles Glover Barkla, Max von Laue és Wilhelm Conrad Röntgen.
Johann Hittorf (1824 - 1914) megfigyelte a vákuum cső negatív elektródájából kijövő sugárzást. Ez a sugárzás fluoreszcenciát okozott, amikor a cső üvegfalával találkozott. 1876-ban nevezte el Eugen Goldstein a sugárzást katódsugárzásnak. Később William Crookes vizsgálta a ritka gázokban történő energiakisülést, és megalkotta a róla elnevezett Crookes-csövet. Ez egy vákuum-cső, melyben az elektródák között nagy feszültség van. Azt vette észre, hogy ha exponálatlan fotolemezt tett a cső közelébe, akkor árnyékfoltok keletkeznek rajta, de nem vizsgálta tovább a jelenséget.
[szerkesztés] Tesla
1887 áprilisában kezdte el vizsgálni Nikola Tesla a röntgensugárzást a saját fejlesztésű nagyfeszültségű vákuumcsővel és a Crookes-csővel. Technikai publikációiból kiderül, hogy kifejlesztett egy speciális egy-elektródás röntgencsövet, melyben nem volt céltárgyként elektróda. Erről 1897-ben a New Yorki Tudományos Akadémia előtt tartott előadásában számolt be.
A Tesla műszere mögött álló jelenséget ma fékezési sugárzásnak hívjuk, melynek során nagy energiájú másodlagos röntgensugárzás keletkezik, amikor töltött részecskék (például elektronok) fékeződnek le anyagban. 1892-től Tesla sok kísérletet végzett, de nem határozta meg a sugárzás mibenlétét. Nem közölte eredményeit, és nem tette széles körben ismertté. Későbbi röntgen-kísérletei bírták rá, hogy figyelmeztesse a tudományos közösséget a röntgensugárzás biológiai kockázataira.
[szerkesztés] Hertz
1892-ben Heinrich Hertz kezdte vizsgálni a sugárzást, és kimutatta, hogy nagyon vékony fémfólián (pédául alumíniumon) képes áthatolni. Lénárd Fülöp (Hertz egyik magyar származású hallgatója) tovább vizsgálta ezt a jelenséget. Kifejlesztette a katódsugárcső egy változatát, és megvizsgálta, mennyire hatol át a sugárzás különböző anyagokon, mégsem tudatosult benne, hogy röntgensugárzást vizsgál. Hermann von Helmholtz írt fel matematikai egyenleteket a röntgensugárzásra. Felvetette, hogy diszperzió jöhet létre, mielőtt Röntgen megtette a felfedezését, és bejelentette volna. Helmholtz egyenletei a fény elektromágneses elméletén alapultak (Wiedmann's Annalen, Vol. XLVIII). Ő viszont nem dolgozott tényleges röntgensugárzással.
[szerkesztés] Röntgen
1895. november 8-án, Wilhelm Röntgen, német tudós kezdte el vizsgálni és lejegyezni vákuumcsöves kísérleteit. 1895. december 28-án írt egy cikket "Egy újfajta sugárzásról: előzetes közlemény", és beküldte a Würzburgi Fizikai-Orvosi folyóirathoz. Ez volt az első hivatalos közlemény a röngensugárzás kategorizálásáról. Röntgen a sugárzást „X”-szel jelölte, azt érzékeltetve, hogy ez még egy ismeretlen sugárzás. Ez az elnevezés megmaradt a világ nagy részén. (Lásd oldalt a különböző nyelvű szócikkek címeit.) Röntgen kapta a legelső fizikai Nobel-díjat ezért a felfedezéséért.
Röntgen egy primitív katódsugárcsövön dolgozott, aminek a sugarait egy vákuumcsőre irányította. Egyszer egy halvány zöld fényre lett figyelmes a vákuumcső falán. Viszont a sugárzás a katódsugárcsőből útközben egy halom más tárgyon is keresztül haladt. Erre elkezdett különféle tárgyakat helyezni a sugárzás útjába, és eközben azt vette észre, hogy a kézcsontjai is kirajzolódnak a vákuumcső falán, ha a kezét a sugár útjába teszi.
[szerkesztés] Edison
1895-ben Thomas Edison a röntgensugárzás hatására fluoreszkáló anyagokat vizsgált, és azt találta, hogy a kalcium-volframát a leghatékonyabb ilyen anyag. 1896 márciusa körül a fluoroscope, amit kifejlesztett, az orvosi röntgenvizsgálatok szabványává vált. Mégis abbahagyta kísérleteit 1903 körül, Clarence Madison Dally nevű üvegfúvójának halála után. Dally a röntgencsöveket a saját kezein próbálta ki, és olyan komoly rákot kapott, hogy mindkét kezét amputálták, hogy az életét megmentsék.[1].
[szerkesztés] A 20. század
1906-ben Charles Barkla fizikus felfedezte, hogy a röntgensugárzás szóródik gázokon, és mindegyik elemnek van egy rá jellemző úgynevezett karekterisztikus sugárzása. 1917-ben kapott fizikai Nobel-díjat ezért a felfedezéséért.
A röntgensugárzás orvosi célú felhasználásában a sugárkezelés kifejlesztésével John Hall-Edwards volt az első. 1908-ban bal karját amputálni kellett bőrgyulladás terjedése miatt. Az 1950-es években fejlesztették ki a röntgen-mikroszkópot.
Az 1980-as években a Reagan adminisztráció egy röntgenlézer készülékre alapozta az un. ’Strategic Defense Initiative’ programját, de a készülék első és egyetlen próbája, melynek során egy termonukleáris robbanás által keltett lézersugár romboló hatását tesztelték, bizonytalan eredményeket produkált. E programot műszaki, de főleg politikai okokból felfüggesztették, és csak a második Bush adminisztráció élesztette újjá ’National Missile Defense’ néven.
Az 1990-es években felbocsátották a Chandra röntgenobszervatóriumot, lehetővé téve a röntgensugárzó nagyenergiájú folyamatok tanulmányozását. A világűr röntgenképe nem statikus, nagy változások látszanak benne, ilyen például amikor egy fekete lyuk beszippant egy csillagot, vagy két galaxis ütközik, de röntgensugárzók a nóvák, a neutroncsillagok és más égi objektumok is.
Based on work by 