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传奇X射线

发布日期:2020-11-10 信息来源:中国核工业科技馆 字号:【

1895年11月8日,德国物理学家伦琴在进行阴极射线实验时,注意到放在射线管附近的荧光屏上发出微光,经过研究,他确定这些微光是由于射线管中发出的某种射线所致。因为当时对于这种射线的本质和属性还了解得很少,所以伦琴把它称为X射线,表示未知的意思。伦琴还发现这种射线具有极强的穿透力,可以穿透人体肌肉,使骨骼在荧光屏或照片上投下阴影。在夫人到实验室劝他去休息时,伦琴牵过夫人的手,放在荧光板和阴极射线管之间,荧光板上出现了夫人手骨和手指上婚戒的完整影像,这就是人类历史上的第一张X光照片。为了纪念伦琴的成就,X射线在许多国家都被称为伦琴射线,而伦琴也因为X射线的发现获得了世界上第一枚诺贝尔物理学奖章。

X射线是一种波长很短、能量很大的电磁波,其波长比可见光的波长更短,光子能量比可见光的光子能量大几万至几十万倍。X射线具有很强的穿透本领,能透过许多对可见光不透明的物质,如黑纸、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,还可以使空气发生电离。

伦琴公布发现X射线的消息及夫人手骨照片的第四天,一位美国医生就用X射线照相发现了伤员脚上的子弹,世界各地的医院也相继利用X射线为病人诊断,后来,X射线被进一步应用到金属探伤、晶体研究等方面。除了在各领域的实际应用,X射线的发现还表明原子内部存在复杂的结构,极大地促进了核物理的发展,引发了一系列诺贝尔奖传奇:贝克勒尔发现铀射线,居里夫妇发现钋和镭,汤姆逊发现电子……可以说,X射线的发现开创了原子物理学的新时代。

 

 

时至今日,X射线被广泛用于晶体结构分析、工业及医学等领域,对科学技术的发展产生了巨大而深远的影响。由于X射线可激发荧光、使气体电离、使感光乳胶感光,故X射线可用于电离计、闪烁计数器和感光乳胶片等检测研究领域;晶体的点阵结构可使X射线产生显著的衍射现象,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;由于X射线波长短,能量高,具有很强的穿透力,可以用于检测金属材料和焊接部位的内部缺陷,在机械、石油、化工、航空、造船、安保、国防军工等部门,特别是在锅炉压力容器焊缝的检测中有极为广泛的应用。

X射线还被广泛应用于医学诊断和治疗,不论是骨折移位、骨性病变、不透光异物存留、心肺器质性疾病还是消化系统梗阻,医生一般都建议先照X光。除了简单的X光片外,CT同样是用X射线对人体检查部位一定厚度的层面进行扫描,从而得到断面或立体的图像,主要对脊柱骨折、椎管病变、关节突关节病变等病人进行检查。此外,治疗肿瘤的一种放射性疗法就是用不同能量的X射线对人体病灶部分的细胞组织进行照射,从而使被照射的细胞组织受到破坏或抑制。

当然,由于X射线对人体存在一定的危害,我们在使用X射线时一定要做好防护。对X射线的防护同样遵循屏蔽防护、距离防护和时间防护原则,屏蔽防护是指在X射线源与人之间插入必要的吸收物质来降低照射量,通常使用原子序数较高的物质,如铅或含铅的物质,因此X光室的医生与护士会穿戴铅衣和铅手套;距离防护是利用X射线照射量与距离平方成反比的原理,通过增加X射线源与人体间的距离来减少照射量;时间防护则是减少照射时间。

X射线是19世纪末物理学最重大的发现之一,不仅保护了人类的生命健康、使我们的生活更加美好,也为现代物理学提供了一种新的研究手段。

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