Promieniowanie rentgenowskie
Z Wikipedii
Promieniowanie rentgenowskie (w wielu krajach nazywane promieniowaniem X lub promieniami X) to rodzaj promieniowania elektromagnetycznego, którego długość fali mieści się w zakresie od 5 pm do 10 nm. Zakres promieniowania rentgenowskiego znajduje się pomiędzy ultrafioletem i promieniowaniem gamma. Znanym skrótem nazwy jest promieniowanie rtg.
Spis treści |
[edytuj] Zakresy promieniowania rentgenowskiego
- twarde promieniowanie rentgenowskie - długość od 5 pm do 100 pm
- miękkie promieniowanie rentgenowskie - długość od 0,1 nm do 10 nm
[edytuj] Źródła promieniowania
Promieniowanie rentgenowskie uzyskuje się w praktyce (np. w lampie rentgenowskiej) poprzez wyhamowywanie rozpędzonych elektronów na materiale o dużej (powyżej 20) liczbie atomowej (Promieniowanie hamowania), efektem czego jest powstanie promieniowania o charekterystyce ciągłej, na którym widoczne są również piki pochodzące od promieniowania charakterystycznego katody (rozpędzone elektrony wybijają elektrony z atomów katody). Wskutek efektu fotoelektrycznego następuje emisja charakterystycznego promieniowania X. Promieniowanie X powstaje także w wyniku wychwytu elektronu, tj. gdy jądro przechwytuje znajdujący się na powłoce K elektron, w wyniku czego powstaje wolne miejsce, na które spadają elektrony z wyższych powłok i następuje emisja kwantu X. Przykładem źródła promieniowania X działającego w oparciu o wychwyt elektronu jest 55Fe, emitujące 80% kwantów o energii ok. 5,9 keV (linia K-alfa) oraz 20% o energii 6,2keV (linia K-beta). Obecnie są budowane także efektywniejsze źródła promieniowania X, promieniowanie wytwarzane jest przez poruszajace się po okręgu elektrony w synchrotronach, stąd promieniowanie to nazywa się promieniowaniem synchrotronowym, były to jednak źródła II generacji mało wydajne. Stąd powstały źródła promieniowania synchrotronowego III generacji oparte o urządzenia typu wiggler i undulator. W wymienionych urządzeniach elektron porusza się po trajektorii zbliżonej do sinusoidy, dzięki czemu, przy każdej zmianie kierunkiu prędkości emituje on energię w postaci kwantu X. Przykładem tego typu źródła moogą być: BESY II (Niemcy), DORIS III (Hasylab - Niemcy), ESRF (Francja). Obecnie trwają prace nad źródłem kolejnej (IV generacji) promieniowania synchrotronowego, tj. laserem na swobodnych elektronach (FEL) o nazwie własnej TESLA, który ma zostać zbudowany w ośrodku naukowym DESY (Hamburg, Niemcy).
[edytuj] Promieniowanie i medycyna
Promieniowanie rentgenowskie jest wykorzystywane do uzyskiwania zdjęć rentgenowskich, które pozwalają m.in. na diagnostykę złamań kości i chorób płuc. Naświetlanie promieniami rentgenowskimi zabija komórki nowotworowe, co wykorzystuje się w radioterapii. Jednak przyjęcie dużej dawki promieniowania może powodować oparzenia i chorobę popromienną...
[edytuj] Historia
Jedni z najważniejszych badaczy promieni rengentowskich to William Crookes, Johann Wilhelm Hittorf, Eugene Goldstein, Heinrich Hertz, Philipp Lenard, Hermann von Helmholtz, Thomas Edison, Nikola Tesla, Charles Barkla, oraz Wilhelm Conrad Roentgen.
Jedne z najwcześniejszych badań zostały przeprowadzone przez William'a Crookes'a oraz Johann'a Wilhelm'a Hittorf'a. Obserwowali oni powstające w lampie próżniowej promieniowanie, które pochodziło z ujemnej elektrody. Promienie te powodowały świecenie szkła w lampie. W 1876 roku Eugenia Goldstein nazwała je promieniowaniem katodowym. Następnie angielski fizyk William Crookes badał efekty wyładowań elektrycznych w gazach szlachetnych. Stwierdził on, że jeżeli umieści w pobliżu lampy szklane płytki fotograficzne, to ulegają one naświetleniu i pojawiają się na nich cienie przedmiotów, które przesłaniały lampę. Efekt ten nie wzbudził jego zainteresowania.
W roku 1892 niemiecki fizyk Heinrich Hertz rozpoczął eksperymenty, nad przenikaniem promieni katodowych przez cienkie warstwy metalu, np aluminium, a jego student Philip Lenard kontynuował te badania. Uczeń Hertza opracował wersje lampy katodowej i analizował przenikanie promieni przez różne materiały.
Niezależnie od nich w kwietniu 1887 roku Nikola Tesla rozpoczął badania nad tym samym problemem. Eksperymentował z wysokimi napięciami i lampami próżniowymi. Opublikował on wiele technicznych prac nad udoskonalonymi lampami z jedną elektrodą. W 1897 roku wygłosił na ten temat odczyt przed New York Academy of Sciences. Tesla potrafił wytworzyć na tyle silne promieniowanie katodowe, że udało mu się zaobserwować jego negatywny wpływ na istoty żywe. W 1892 roku zdał sobie sprawę, że promienie katodowe mogą służyć do obserwacji wnętrza ciała człowieka i wykonał szereg fotografii. Jednak nie opublikował tych wyników, za to wysyłał zdjęcia do Wilhelm'a Roentgen'a.
Hermann von Helmholtz sformułował matematyczne równania opisujące promieniowanie katodowe, z których wynikała możliwość ich dyspersji.
Dnia 8 listopada 1895 roku Wilhelm Roentgen niemiecki naukowiec rozpoczął obserwacje promieni katodowych podczas eksperymentów z lampami próżniowymi. Dnia 28 grudnia 1895 roku opublikował on wyniki swoich badań w czasopiśmie Würzburgskiego Towarzystwa Fizyczno-Medycznego. Było to pierwsze publiczne ogłoszenie istnienia promieni rentgenowskich, dla których Roentgen zaproponował nazwę promieni X, obowiązującą do chwili obecnej w większości krajów (m.in. w krajach anglosaskich). Potem wielu naukowców zaczęło je określać jako promienie rentgena (nazwa obowiązujące m.in. w Polsce i w Niemczech). Za odkrycie promieni X Roentgen otrzymał pierwszą nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki w 1901 roku.
[edytuj] Zobacz też
- analiza rentgenofluorescencyjna (metoda XRF)
- astronomia rentgenowska
- częstotliwość
- fala
- Geminga
- lampa rentgenowska
- oddziaływanie elektromagnetyczne
- promieniowanie charakterystyczne
- rentgenografia strukturalna (krystalografia rentgenowska, analiza rengenostrukturalna - metody XRD i SAXS)
- Wilhelm Roentgen
| Widmo elektromagnetyczne (od najmniejszej do największej długości fali) |
|
| Gamma | Roentgena | Ultrafiolet | Widzialne | Podczerwień | Mikrofale | Radiowe | |
| Widmo optyczne: | Fiolet | Niebieski | Zielony | Żółty | Pomarańczowy | Czerwony |
|---|---|
| Pasmo mikrofalowe: | Pasmo W | Pasmo V | Pasmo K: Pasmo Ka, Pasmo Ku | Pasmo X | Pasmo C | Pasmo S | Pasmo L |
| Pasmo radiowe: | EHF | SHF | UHF | VHF | HF | MF | LF | VLF | ULF | SLF | ELF |
