Definice a vlastnosti rentgenového paprsku (záření X)

Rentgenové nebo rentgenové záření jsou součástí elektromagnetického záření spektrum s kratší vlnové délky (vyšší frekvence) než viditelné světlo. Vlnová délka rentgenového záření se pohybuje od 0,01 do 10 nanometrů, nebo frekvence od 3 × 10¹⁶ Hz až 3 × 10¹⁹ Hz. Tím se stanoví rentgenová vlnová délka mezi ultrafialovým světlem a paprsky gama. Rozlišení mezi rentgenovým a gama paprskem může být založeno na vlnové délce nebo na zdroji záření. Někdy je x-záření považováno za záření emitované elektrony, zatímco gama záření je emitováno atomovým jádrem.

Německý vědec Wilhelm Röntgen byl první, kdo studoval rentgenové paprsky (1895), ačkoli nebyl prvním, kdo je pozoroval. Byly pozorovány rentgenové paprsky vycházející z Crookesových zkumavek, které byly vynalezeny kolem roku 1875. Röntgen nazval světlo "X-záření", aby naznačil, že to byl dříve neznámý typ. Někdy záření se nazývá Röntgen nebo Roentgenova záření, podle vědce. Přijatá hláskování zahrnují rentgen, rentgen, rentgen a rentgen (a záření).

Termín rentgen se také používá k označení rentgenového snímku vytvořeného rentgenem a ke způsobu použitému k vytvoření obrazu.

Rentgenové paprsky jsou v rozsahu energie od 100 eV do 100 keV (pod vlnovou délkou 0,2–0,1 nm). Tvrdé rentgenové paprsky jsou ty, které mají fotonové energie vyšší než 5-10 keV. Měkké rentgenové paprsky jsou ty, které mají nižší energii. Vlnová délka tvrdých rentgenových paprsků je srovnatelná s průměrem atomu. Tvrdé rentgenové paprsky mají dostatečnou energii pro pronikání hmoty, zatímco měkké rentgenové paprsky jsou absorbovány ve vzduchu nebo pronikají vodou do hloubky asi 1 mikrometr.

Rentgenové paprsky mohou být emitovány, kdykoli dojde k nárazu dostatečně energetických nabitých částic. Zrychlené elektrony se používají k produkci rentgenového záření v rentgenové trubici, což je vakuová trubice s horkou katodou a kovovým terčem. Mohou být také použity protony nebo jiné pozitivní ionty. Například protonem indukovaná rentgenová emise je analytická technika. Přírodní zdroje rentgenového záření zahrnují radonový plyn, další radioizotopy, blesky a kosmické paprsky.

Tři způsoby rentgenového záření s hmotou jsou Comptonův rozptyl, Rayleighův rozptyl a fotoabsorpce. Comptonův rozptyl je primární interakce zahrnující vysoce energetické tvrdé rentgenové paprsky, zatímco fotoabsorpce je dominantní interakcí s měkkými rentgenovými paprsky a nízkoenergetickými tvrdými rentgenovými paprsky. Jakýkoli rentgen má dostatečnou energii k překonání vazebné energie mezi atomy v molekulách, takže účinek závisí na elementárním složení hmoty a nikoli na jejích chemických vlastnostech.

Většina lidí je obeznámena s rentgenovými paprsky kvůli jejich použití při lékařském zobrazování, ale existuje mnoho dalších aplikací záření:

V diagnostické medicíně se rentgenové paprsky používají k prohlížení kostních struktur. Tvrdé rentgenové záření se používá k minimalizaci absorpce rentgenových paprsků s nízkou energií. Přes rentgenovou trubici je umístěn filtr, aby se zabránilo přenosu záření s nižší energií. Výška atomová hmotnost atomů vápníku v zubech a kostech absorbuje rentgenové záření, umožňující většině dalšího záření procházet tělem. Počítačová tomografie (CT snímky), fluoroskopie a radioterapie jsou další diagnostické techniky pro rentgenové záření. Rentgenové paprsky mohou být také použity pro terapeutické techniky, jako je léčba rakoviny.

Rentgenové paprsky se používají pro krystalografii, astronomii, mikroskopii, průmyslovou radiografii, letištní bezpečnost, spektroskopie, fluorescence, a použít imobilizační zařízení. Rentgenové paprsky mohou být použity k vytvoření umění a také k analýze obrazů. Zakázaná použití zahrnují rentgenové odstranění chloupků a botososkopy, které vyhovují botám, které byly ve 20. letech populární.

Rentgenové paprsky jsou formou ionizujícího záření, schopného rozbít chemické vazby a ionizovat atomy. Když byly rentgenové paprsky poprvé objeveny, lidé utrpěli popálení a vypadávání vlasů. Existovaly dokonce zprávy o úmrtích. Zatímco radiační nemoc je z velké části minulostí, lékařské rentgenové paprsky jsou významným zdrojem člověkem vytvořeného radiační expozice, což představuje asi polovinu celkové radiační expozice ze všech zdrojů v USA v USA 2006. Existuje neshoda ohledně dávky, která představuje nebezpečí, částečně proto, že riziko závisí na více faktorech. Je jasné, že rentgenové záření je schopné způsobit genetické poškození, které může vést k rakovině a vývojovým problémům. Největší riziko je pro plod nebo dítě.

Zatímco rentgenové paprsky jsou mimo viditelné spektrum, je možné vidět záři molekul ionizovaného vzduchu kolem intenzivního rentgenového paprsku. Je také možné „vidět“ rentgenové paprsky, pokud je silný zdroj zobrazen okem přizpůsobeným tmavě. Mechanismus tohoto jevu zůstává nevysvětlený (a experiment je příliš nebezpečný na provedení). Brzy vědci hlásili, že viděli modrošedou záři, která vypadala, že pochází z očí.

Expozice lékařského záření americkému obyvatelstvu se od počátku 80. let výrazně zvýšila, Science Daily, 5. března 2009. Načteno 4. července 2017.