Рэнтгенаўскае выпраменьваньне

Зьвесткі зь Вікіпэдыі — вольнай энцыкляпэдыі
Перайсьці да: навігацыі, пошуку
Зробленая Вільгельмам Рэнтгенам фатаграфія (рэнтгенаграма) ручыцы Альбэрта Кёлікера.

Рэнтгенаўскае выпраменьваньне — адзін зь відаў электрамагнітнага выпраменьваньня. Энэргія фатонаў такога выпраменьваньня на шкале электрамагнітных хваляў ляжыць паміж ультрафіялетавым і гама-выпраменьваньнем. Даўжыня хвалі рэнтгенаўскага выпраменьваньня складае ад 0,01 да 10 нм (10−2—10³ Å), што адпавядае частасьці ў межах ад 30 пэтагэрц да 30 экзагэрц (3×1016 Гц — 3×1019 Гц) і энэргіі ад 100 эВ да 100 кэВ.

Рэнтгенаўскія хвалі з энэргіяй да 10 кэВ называюць «мяккім выпраменьваньнем», хвалі з большай энэргіяй — «жорсткім» — паводле іх пранікальнай здольнасьці[1].

Вільгельм Рэнтген, агульна прызнаны адкрывальнік рэнтгенаўскага выпраменьваньня, назваў яго X-промнямі (вымаўляецца «ікс-промні»), каб абазначыць невядомы тып радыяцыі[2]. Ён апублікаваў свае адкрыцьці ў 1895 годзе, за што ў 1901 годзе быў узнагароджаны Нобэлеўскай прэміяй у галіне фізыкі. Існуе таксама думка пра тое, што ўпершыню рэнтгенаўскія промні атрымалі Нікола Тэсла і незалежна ад яго прафэсар Вышэйшай тэхнічнай школы ў Празе Іван Пулюй (1880-я гады)[3]. Яшчэ Ўільям Крукс у 1880-я гады упершыню заўважыў, што фотастужкі, якія знаходзіліся блізу ягонай рэнтгенаўскай трубкі былі засьвечаныя. Таксама адзначаецца, што рэнтгенаўскае выпраменьваньне рэгістраваў Фэрнанда Стэнфард у 1891 годзе[4]. У 1888 годзе Філіп Ленард высьвятляў, ці могуць катодныя прамяні прайсьці праз паверхню рэнтгенаўскай трубкі і распаўсюджвацца ў паветры[5]. У 1894 годзе Нікола Тэсла заўважыў, што ў ягонай лабараторыі была пашкоджаная фотастужка, і зрабіў выснову, што гэта адбылося з-за рэнтгенаўскай трубкі Крукса, якую ён авыкарыстоўваў. Пасьля ён вывучаў гэтую зьяву.

Паводле мэханізму свайго ўзьнікненьня можна выдзеліць два тыпы рэнтгенаўскага выпраменьваньня — характарыстычнае і тармазное. Характарыстычнае ўзьнікае ў атамах пры запаўненьні ўнутраных электронных узроўняў электронамі з большай энэргіяй. Пры гэтым выпрамяняецца квант выпраменьваньня, энэргія якога роўная рознасьці энэргій канечнага узроўню і першапачатковага, на якім знаходзіўся электрон. Для кожнага элемэнта такая рознасьць свая, таму па ёй можна зрабіць выснову, якое рэчыва зьяўляецца крыніцай рэнтгенаўскага выпраменьваньня і такім чынам характарызаваць яго. Адсюль і бярэцца назва «характарыстычнае выпраменьване» (ад анг. characteristic X-ray radiation)[6]. Другі тып выпраменьваньня ўзьнікае пры тармажэньні ў рэчыве зараджаных часьціц (часьцей за ўсё маюцца на ўвазе электроны). У ангельскай літаратуры замацавалася нямецкае слова для абазначэньня тармазнога выпраменьваньня — анг. bremssrahlung. Энэргетычны спэктар характарыстычнага выпраменьваньня — лінейчаты, тармазнога — непарыўны.

Сёньня рэнтгенаўскае выпраменьваньне выкарысатоўваецца ў рэнтгеналёгіі для дасьледаваньня унутранай будовы цела чалавека з мэтай выяўленьня пераломаў, розных унутраных хваробаў (тубэркулёзу, раку). Шырока распаўсюджанымі ў мэдыцынскай практыцы зьяўляюцца рэнтгенаўскія апараты і кампутарныя тамографы[7], якія выкарыстоўваюць у якасьці крыніцы выпраменьваньня рэнтгенаўскую трубку. Рэнтгенаўскае выпраменьнваньне выкарыстоўваецца з-за сваёй вялікай пранікальнай здольнасьці. Паколькі яно пранікае скрозь чалавека, яго можна зарэгістраваць, напрыклад, з дапамогай рэнтгенаўскай стужкі. З-за таго, што рэнтгенаўскае выпраменьваньне па-рознаму паглынаецца касьцямі і мяккімі тканінамі чалавека (цягліцамі, лёгкімі), на рэнтгенаўскай стужцы будзе бачная выява ўнутранай будовы цела чалавека.

Паколькі рэнгенаўскае выпраменьваньне зьяўляецца іянізавальным, ягонае ўзьдзеяньне можа быць шкодным для чалавека, які знаходзіцца непасрэдна каля крыніцы такога выпраменьваньня. Для недапушчэньня гэтай шкоды звычайна ўжываюцца тыя ж мэтады абароны ад іянізавальнага выпраменьваньня, што і ў выпадку гама-выпраменьваньня — абарона з дапамогай экранаў з цяжкіх матэрыялаў (напрыклад, сьвінец)[8].

Рэнтгенаўская астраномія — разьдзел назіральнай астраноміі, які заключаецца ў рэгістрацыі рэнтгенаўскага выпраменьваньня касьмічных целаў, напрыклад, Сонца і галяктык. Рэнтгенаўскае выпраменьване з-за межаў зямлі часткова паглынаецца атмасфэрай, таму для рэнтгенаўскай астраноміі выкарыстоўваюцца альбо касьмічныя апараты, альбо паветраныя балёнікі, якія падымаюцца ў высокія слаі атмасфэры Зямлі[9].

Рэнтгенаўскае выпраменьваньне таксама выкарыстоўваецца ў матэрыялазнаўстве. На крышталічных і іншых рэчывах з пэрыядычнымі структурамі рэнтгенаўскае выпраменьваньне зазнае дыфракцыю, з-за чаго адбіцьцё снапка рэнтгенаўскага выпраменьваньня ад кожнага рэчыва будзе мець унікальную дыфракцыйную карціну. У прыватнасьці, менавіта мэтадам рэнтгенаўскай дыфракцыі было высьветлена, што малекулы дэзоксырыбануклійнай кісьлі (ДНК) маюць сьпіральную структуру[10].

Крыніцы[рэдагаваць | рэдагаваць крыніцу]

  1. ^ Hard X-Rays (анг.) // Solar Flare Theory Educational Web Pages. — Goddard Space Flight Center.
  2. ^ Novelline, Robert. Squire’s Fundamentals of Radiology. Harvard University Press. 5th edition. 1997. ISBN 0-674-83339-2.
  3. ^ Puluj J. Strahlende Elektroden-Materie und der sogenannte vierte Aggregatzustand. — 1883.
  4. ^ Wyman T. Fernando Sanford and the Discovery of X-rays // "Imprint", from the Associates of the Stanford University Libraries. — 2005. — С. 5–15.
  5. ^ Thomson, J. J. The Discharge of Electricity through Gasses. — USA: Charles Scribner's Sons, 1903. — P. 182–186.
  6. ^ R Nave. X-rays. HyperPhysics
  7. ^ Medical X-ray Imaging Food and Drug Administration
  8. ^ X Rays — Definition, Purpose, Description, Risks Encyclopedia of Children’s Health
  9. ^ Introduction to X-ray Astronomy the Institute of Astronomy X-Ray Group
  10. ^ X-ray Atoms and X-rays: Seeing inside a crystal // The structure of DNA. Understanding Science