X射線:頻率極高、波長極短、能量很大的電磁波-中文百科頻道

發現曆史

德國維爾茨堡大學校長兼物理研究所所長倫琴教授（1845～1923年），在他從事陰極射線的研究時，發現了X射線。

1895年11月8日傍晚，他研究陰極射線。為了防止外界光線對放電管的影響，也為了不使管内的可見光漏出管外，他把房間全部弄黑，還用黑色硬紙給放電管做了個封套。為了檢查封套是否漏光，他給放電管接上電源（茹科夫線圈的電極），他看到封套沒有漏光而滿意。可是當他切斷電源後，卻意外地發現一米以外的一個小工作台上有閃光，閃光是從一塊熒光屏上發出的。然而陰極射線隻能在空氣中進行幾個厘米，這是别人和他自己的實驗早已證實的結論。

于是他重複剛才的實驗，把屏一步步地移遠，直到2米以外仍可見到屏上有熒光。倫琴認為這不是陰極射線了。倫琴經過反複實驗，确信這是種尚未為人所知的新射線，便取名為X射線。他發現X射線可穿透千頁書、2～3厘米厚的木闆、幾厘米厚的硬橡皮、15毫米厚的鋁闆等等。可是1.5毫米的鉛闆幾乎就完全把X射線擋住了。他偶然發現X射線可以穿透肌肉照出手骨輪廓，于是有一次他夫人到實驗室來看他時，他請她把手放在用黑紙包嚴的照相底片上，然後用X射線對準照射15分鐘，顯影後，底片上清晰地呈現出他夫人的手骨像，手指上的結婚戒指也很清楚。

這是一張具有曆史意義的照片，它表明了人類可借助X射線，隔着皮肉去透視骨骼。1895年12月28日倫琴向維爾茨堡物理醫學學會遞交了第一篇X射線的論文“一種新射線——初步報告”，報告中叙述了實驗的裝置，做法，初步發現的X射線的性質等等。X射線的發現，又很快地導緻了一項新發現——放射性的發現。

自倫琴發現X射線後，許多物理學家都在積極地研究和探索，1905年和1909年，巴克拉曾先後發現X射線的偏振現象，但對X射線究竟是一種電磁波還是微粒輻射，仍不清楚。1912年德國物理學家勞厄發現了X射線通過晶體時産生衍射現象，證明了X射線的波動性和晶體内部結構的周期性，發表了《X射線的幹涉現象》一文。

勞厄的文章發表不久，就引起英國布拉格父子的關注，老布拉格（WH.Bragg）已是利茲大學的物理學教授，而小布拉格（WL.Bragg）則剛從劍橋大學畢業，在卡文迪許實驗室。由于都是X射線微粒論者，兩人都試圖用X射線的微粒理論來解釋勞厄的照片，但他們的嘗試未能取得成功。小布拉格經過反複研究，成功地解釋了勞厄的實驗事實。他以更簡潔的方式，清楚地解釋了X射線晶體衍射的形成，并提出了著名的布拉格公式：nX=Zdsino這一結果不僅證明了小布拉格的解釋的正确性，更重要的是證明了能夠用X射線來獲取晶體結構的信息。

1912年11月，年僅22歲的小布位格以《晶體對短波長電磁波衍射》為題向劍橋哲學學會報告了上述研究結果。老布拉格則于1913年元月設計出第一台X射線分光計，并利用這台儀器，發現了特征X射線。小布拉格在用特征X射線分析了一些堿金屬鹵化物的晶體結構之後，與其父親合作，成功地測定出了金剛石的晶體結構，并用勞厄法進行了驗證。

金剛石結構的測定完美地說明了化學家長期以來認為的碳原子的四個鍵按正四面體形狀排列的結論。這對尚處于新生階段的X射線晶體學來說是一個非常重要的事件，它充分顯示了X射線衍射用于分析晶體結構的有效性，使其開始為物理學家和化學家普遍接受。

它是19世紀末20世紀初物理學的三大發現（X射線-1895年、放射線-1896年、電子-1897年）之一，這一發現标志着現代物理學的産生。

原理

當接通電源，按下啟動按鈕時，整機便開始工作。由主控器發出的脈沖信号，經功率放大，倍壓産生高壓給X射線管陽極，同樣主控Ⅱ發出的脈沖信号經放大給X射線管燈絲，使X射21EHERO-50XA

線管産生X射線，并通過數顯面闆顯示出相應的值KV/μA。此時被測物體放在X射線源與像增強器之間，像增強器的顯示屏就顯示出被透視物的清晰圖像。為使儀器穩定可靠地工作，系統采用脈沖寬調技術，使管電流、管電壓保持恒定，X射線管以最佳狀态工作。并有高壓慢啟動功能，使X射線管陽極無高壓過沖現象。

主控制器采用微型貼片器件，并以20KHz頻率工作，使整個系統效率大為提高，消除了噪聲，為操作人員提供了安靜的使用環境，同時也縮小了體積。透視儀電源采用高頻高效率開關電源，并具有全面的保護措施。為确保透視儀的安全，整機加有多種保護裝置，使其安全可靠。

産生

電子的韌制輻射,用高能電子轟擊金屬,電子在打進金屬的過程中急劇減速,按照電磁學,有加速的帶電粒子會輻射電磁波,如果電子能量很大,比如上萬電子伏,就可以産生x射線,這是目前實驗室和工廠,醫院等地方用的産生x射線的方法。

原子的内層電子躍遷也可以産生x射線,量子力學的理論,電子從高能級往低能級躍遷時候會輻射光子,如果能級的能量差比較大,就可以發出x射線波段的光子。

應用

醫學應用

醫用診斷X線機：醫用X線機醫學上常用作輔助檢查方法之一。臨床上常用的x線檢查方法有透視和攝片兩種。透視較經濟、方便，并可随意變動受檢部位作多方面的觀察，但不能留下客觀的記錄，也不易分辨細節。攝片能使受檢部位結構清晰地顯示于x線片上，并可作為客觀記錄長期保存，以便在需要時随時加以研究或在複查時作比較。

必要時還可作x線特殊檢查，如斷層攝影、記波攝影以及造影檢查等。選擇何種x線檢查方法，必須根據受檢查的具體情況，從解決疾病（尤其是骨科疾病）的要求和臨床需要而定。x線檢查僅是臨床輔助診斷方法之一。

工業應用

工業中用來探傷。

X射線可激發熒光、使氣體電離、使感光乳膠感光，故X射線可用電離計、閃爍計數器和感光乳膠片等檢測。晶體的點陣結構對X射線可産生顯着的衍射作用，X射線衍射法已成為研究晶體結構、形貌和各種缺陷的重要手段。

劑量标準

在研究高溫等離子體過程中，無論是在慣性約束聚變，磁約束聚變還是在天體物理領域，都需要确切地了解高溫等離子體的各種參數，如電子溫度、電子密度、X射線的能譜，時間譜和時空分布，因此要對探測器及接收記錄系統做精确标定，那麼就需要合理地選取相應的X射線劑量标準。

一般說來，在10KeV~30KeV能區，要用自由空氣電離室，在1KeV~10KeV能區，選用充Xe（或p-10）氣體平行平闆電離室，Ex<1KeV的亞千電伏能區可選用亞大氣壓流氣正比計數器、長程稀有氣體電離室（11.1eV~124eV），在0.1MeV~2MeV能區可選用硫酸亞鐵劑量計和硫酸缽劑量計。若為X射線脈沖源，利用光電離光量計可測量1.24eV~12.4KeB的脈沖X射線束強度。