X射线

X射线( X-ray )，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。

X射线
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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。

2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考，X射线和伽马射线辐射在一类致癌物清单中。

目录

基本信息

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中文名称：X射线

外文名称：X-ray

其他名称：伦琴射线、X光

学 科：核物理、核化学

发现者：尼古拉·特斯拉以及W.K.伦琴

发现时间：1895年11月8日

特 征：波长非常短，频率很高

波长范围：0.001纳米到10纳米

频率范围：30 PHz到30EHz

发现历史

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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。

威廉·康拉德·伦琴于1845年生于德国累内普.和其他物理学大师不一样，他最初只是技校毕业生。由于努力学习，伦琴十九岁那年又读上大学专科，然后当上物理学助教，继而成为编外讲师。在讲资力、文凭的学术界，他没有因自己学历不高而妄自菲薄，反而更努力地学习和突破。伦琴在温差电、光化学、压电现象、热传导和偏振光传导等领域做出了不少贡献而受到重视，被破格聘为物理学教授.当然，他的最大贡献在于发现了X射线。

1895年，五十岁的伦琴已是德国维尔茨堡大学教授.一天夜晚，他做阴极射线的实验.伦琴把阴极射线管用黑纸严密地围起来，然后关闭窗门，接通电源，想检查黑纸是否漏光.室内一片漆黑，黑纸没有漏光，使他很满意.他正要做进一步的实验时，却发现涂着铂氰化钡的屏幕上，闪烁着黄绿色的荧光.这使他很惊讶，立即切断了电源，那荧光也就消失了.可是当射线管一通电，那荧光也就又出现了.

是什么东西使得铂氰化钡发光呢?射线管里有什么东西放出来呢?伦琴试着用一本书放在射线管和屏幕之间.一通电，屏幕照样发荧光.他又试着用木头、玻璃、硬橡胶等作为阻挡物，但都无法阻断屏幕上的荧光。

那时候，全世界的科学家都认为，原子是构成物质最基本的单位，根本不知道原子内部还有结构，可以发出射线.伦琴当然也不例外。可眼前的实验却提示原子内部有某种未知的射线放出，而且一般物质无法阻挡这种射线。这是什么射线呢?伦琴陷入了沉思之中。“这真是一种神奇的射线.这到底是什么射线呢?”“这是一种未知的射线.这是X.”“对，就叫它X射线吧。”

一个多月后，伦琴的论文《一种新的射线》发表了。1896年，在柏林的物理学年会上，伦琴展示了这张照片，并当场进行了表演，立刻引起了参加会议的学者的重视.消息迅速传遍了全世界，美国有一家医院就用伦琴发现的X射线为一位受枪伤的病人作子弹定位，顺利地取出了体内的子弹。三个月后，在维也纳，医生开始用X光拍片。很快，全世界刮起了一股X射线热。后来，X射线被进一步应用到金属探伤、晶体研究等方面。

X射线的发现，不仅只有实用方面的功能，还提示了在原子内部有着复杂的结构。科学家卢瑟福、居里夫人等科学家的研究也从中获得了启示，伦琴的发现可以说开创了原子物理学的新时代。

1901年12月10日，瑞典皇家学院把世界上第一枚诺贝尔物理学奖章、证书和奖金，授予伦琴这位杰出的科学家。

产生原理

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X射线是一种电磁波，是电磁波谱中的一部分。根据伦琴当时的实验，他之所以能获得X射线，就是因为它的实验产生了一种辐射，即X射线的产生机制之一，韧致辐射。

电子受原子核吸引时弯曲，从而产生了韧致辐射。韧致辐射(bremsstrahlung)也叫刹车辐射，所以大家可以想象出来这种辐射跟减速有关。具体是什么东西的减速呢?在伦琴的实验中就是电子，更普遍地说应该是带电粒子。根据经典电动力学的知识，带电粒子在加速或减速过程中必然伴随着辐射。如果带电粒子与原子或原子核相撞，速度必然骤减，由此过程伴随着的辐射就是韧致辐射 ，这种辐射便会产生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。

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

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名称	管电压(kv)	最短波长(nm)	主要用途
极软X射线	5~20	0.25~0.062	软组织摄影、表皮治疗
软X射线	20~100	0.062~0.012	透视和摄影
硬X射线	100~250	0.012~0.005	较深组织治疗
极硬X射线	250以上	0.005以下	深部组织治疗

特性

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物理效应

1、穿透作用。X射线因其波长短，能量大，照在物质上时，仅一部分被物质所吸收，大部分经由原子间隙而透过，表现出很强的穿透能力。X射线穿透物质的能力与X射线光子的能量有关，X射线的波长越短，光子的能量越大，穿透力越强。X射线的穿透力也与物质密度有关，利用差别吸收这种性质可以把密度不同的物质区分开来。（左图为X射线行李检查仪）

2、电离作用。物质受X射线照射时，可使核外电子脱离原子轨道产生电离。利用电离电荷的多少可测定X射线的照射量，根据这个原理制成了X射线测量仪器。在电离作用下，气体能够导电；某些物质可以发生化学反应；在有机体内可以诱发各种生物效应。

3、荧光作用。X射线波长很短不可见，但它照射到某些化合物如磷、铂氰化钡、硫化锌镉、钨酸钙等时，可使物质发生荧光（可见光或紫外线），荧光的强弱与X射线量成正比。这种作用是X射线应用于透视的基础，利用这种荧光作用可制成荧光屏，用作透视时观察X射线通过人体组织的影像，也可制成增感屏，用作摄影时增强胶片的感光量。

4、热作用。物质所吸收的X射线能大部分被转变成热能，使物体温度升高。

5、干涉、衍射、反射、折射作用。这些作用在X射线显微镜、波长测定和物质结构分析中都得到应用。

化学效应

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1、感光作用。X射线同可见光一样能使胶片感光。胶片感光的强弱与X射线量成正比，当X射线通过人体时，因人体各组织的密度不同，对X射线量的吸收不同，胶片上所获得的感光度不同，从而获得X射线的影像。

2、着色作用。X射线长期照射某些物质如铂氰化钡、铅玻璃、水晶等，可使其结晶体脱水而改变颜色。

生物效应

X射线照射到生物机体时，可使生物细胞受到抑制、破坏甚至坏死，致使机体发生不同程度的生理、病理和生化等方面的改变。不同的生物细胞，对X射线有不同的敏感度，可用于治疗人体的某些疾病，特别是肿瘤的治疗（右图为治疗肿瘤的X刀）。在利用X射线的同时，人们发现了导致病人脱发、皮肤烧伤、工作人员视力障碍，白血病等射线伤害的问题，在应用X射线的同时，也应注意其对正常机体的伤害，注意采取防护措施。

应用

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X射线应用于医学诊断，主要依据X射线的穿透作用、差别吸收、感光作用和荧光作用。由于X射线穿过人体时，受到不同程度的吸收，如骨骼吸收的X射线量比肌肉吸收的量要多，那么通过人体后的X射线量就不一样，这样便携带了人体各部密度分布的信息，在荧光屏上或摄影胶片上引起的荧光作用或感光作用的强弱就有较大差别，因而在荧光屏上或摄影胶片上(经过显影、定影)将显示出不同密度的阴影。根据阴影浓淡的对比，结合临床表现、化验结果和病理诊断，即可判断人体某一部分是否正常。

在机场，X 射线被用于检查旅客的行李中是否带有危险品。当包裹通过机器时，屏幕上就会显示出包裹里装的什么东西。所以大家在坐飞机时一定要注意不要带危险品，这样可以避免许多不必要的麻烦。

在古代埃及，为了防止尸体的腐烂，人们用布把尸体包裹起来。大家应该都知道这些被布包起来的尸体叫做木乃伊，现代科学家可以通过X射线观察到布条尸体的内部，对科学研究提供了相当大的辅助作用。

另外在工业上X射线也有相当大的作用，可以用来做工业探伤，就是用来检查生产出来的新的金属部件有没有砂眼、裂纹、瑕疵等容易被人类忽略的问题。大大提高了工业社会的发展，使科技产品更加精细，好用。

对人体的危害

X射线的电离辐射，对人体是有损伤的，接触射线的时间越长，致病的危险性就越大，例如拍胸片、透视或者做CT等等。如果长时间的接触X射线，因为x射线的辐射剂量可以在身体内累积，所以就会大量的破坏人体的白细胞，使人体血液中的白细胞数量减少，进而导致机体免疫功能下降，使病原微生物容易侵入机体而发生疾病，特别是胎儿和小孩对x射线非常敏感。所以，孕妇和婴幼儿、儿童尽量避免或减少x射线方面的检查。

相关视频

1、X射线是如何产生的？

2、X射线的发现过程