伦琴射线的简要科学回顾，以及它的物理意义和影响

利用新的X光扫描技术，生物学家制作出了这张双髻鲨头骨的三维图片

x光已经改变了人们的生活，从它的发现到现在，它一直是一个非常非常有用的工具，特别是对医学来说。然而，在材料科学等许多其他领域，由于材料科学的改进和适应，促进了材料鉴定和分析技术的发明。它也为自然科学研究打开了一个新的广阔的机会和灵感的视野。X光由德国物理学家W.K.伦琴于1895年发现，故又称伦琴射线。

著名科学家——伦琴

这位著名的科学家于1845年3月27日出生在德国，德国是历史上诞生了很多位伟大的科学家，有人甚至会说德国是天才的诞生地。伦琴的家庭经济稳定，父母都是商人。随着纺织业的发展和革命的兴起，他们搬到了荷兰的阿珀尔多恩市，在那里威廉度过了大部分童年时光。他父亲的想法是，当他高中毕业后，他负责自己的生意，但他不知道的是，几年后，他的儿子将成为科学领域最杰出的人才之一。

几年后，他在父亲的好朋友威廉·冈宁博士的指导下，开始在技术学校学习，以获得高中文凭。不幸的是，由于一些老师的问题伦琴没有获得他的高中文凭。然而，他对自然科学的兴趣已经觉醒。虽然多年以后，他真正的爱好是物理。

威廉·康拉德·伦琴(Wilhelm Conrad R Ntgen)

伦琴在高中被学校开除后来辗转来到他国参见了一个简单的开始获得了高中文聘，此时他对科学的热爱已经觉醒，他决定在苏黎世大学学习机械工程，在那里他获得了学位。1868年，由于昆特的影响，他获得了物理学硕士学位，正是他帮助伦琴明确地开始向物理学倾斜。

X射线发现的争议——英国科学家威廉·克鲁克斯

克鲁克斯管，一个实验放电管，发明者威廉克罗克斯1875年左右。

• 英国科学家威廉·克鲁克斯发现阴极射线

许多人怀疑伦琴是x射线的发现者，这是因为在19世纪中期，英国科学家威廉·克鲁克斯(William Crookes)利用能量放电对某些气体的影响进行了不同的研究。这些实验包括一个小的全真空管，其中含有电极来产生电流，这些管被称为克鲁克斯管。在这个过程之后，会有各种粒子的辐射，这些粒子后来被称为电子，它们在阴极-阳极管中从一端到另一端移动。在这个过程中，电子在电子管的原子结构中发生碰撞，在电子管表面产生一种叫做发光的强光。在所有这一切之后，克鲁克斯得出结论，这种类型的光是由管内的一些现象产生的，特别是来自阴极的现象，它击中了管的玻璃墙，产生了这种特殊的现象，称为阴极射线。

当它们靠近不同的感光板时，就会产生一种图像，但在那个时候，人们无法确定感光板所包含的图像类型。1887年，特斯拉决定继续研究克鲁克实验产生的这种效应，他可以确定这种辐射对人是有害的，一旦确定一段时间处于这种辐射下，人就会生病。

这引起了威廉·康拉德·伦琴对这一特殊现象产生原因的兴趣。一个大问题被提了出来:管外发生了什么，能否检测出阴极射线?

• 伦琴发现X射线

伦琴是在1985年发现x射线的，当时他正在用希托夫-克鲁克斯管和鲁姆科夫线圈进行实验，研究阴极射线产生的紫色荧光。

伦琴在进行他的实验时，进入了一个完全黑暗的房间，拿了一根管子，然后用一种完全黑色的纸板盖住它，这是为了确保阴极射线不会进入管子。在所有这些准备之后，观察到一个小小的黄绿色光一些非常奇特的东西，它来自一个有一层铂氰化物钡的屏幕，伦琴非常肯定他的发现是重要的，并且证实了克鲁克斯的实验。

在得出最终结论之前，他决定继续做实验来证实他的理论。第一种方法是将屏幕放在离试管更远的地方，并执行相同的程序。他立即观察到荧光仍然存在，然后在他的脑海中说这可能是一个伟大的发现，因为由于它的范围，这种辐射非常强大。

X光片

然后他做了下面的测试，测量这种辐射的范围，他可以看到它有能力穿过空气到达屏幕，然后问了一个新问题，如果我把另一种材料放在管子和盘子中间，会发生什么？，它是否有能力跨越我将要放置的材料并回到屏幕上？然后他放置密度更大的材料来测量这种辐射的范围，他放的第一件东西是一本书，他观察到辐射持续存在，但强度较小。他继续实验放置更厚的材料，并确定辐射仍然在减少，但它仍然存在，直到它达到非常致密的材料，如铅和铂，完全遮蔽了这种辐射。

但他最奇妙大胆的想法即将到来，这是证实他理论的最后一击。他决定用自己的手来观察这种辐射是否能穿过他的身体，伦琴非常惊讶地观察到他手上的骨头反射到屏幕上。这是科学新时代的开始。

世界上第一张人体X光片

他确定光线产生了一种穿透能力强但不可见的辐射，它穿过了很厚的纸甚至很薄的金属。他用摄影底片证明了物体的厚度和X光的穿透性关系。他用妻子的手制作了第一张人体x光片。他称之为“隐名射线”，或“x光”，因为他不知道它们是什么，只知道它们是在撞击某些材料时由阴极射线产生的。

《戴戒指的手》:威廉·伦琴(1845-1923)的第一张x光照片，是他妻子安娜·伯莎·路德维希左手的照片。它于1896年1月1日提交给弗赖堡大学物理研究所的路德维希·泽恩德教授。

在这之后，伦琴花了几个星期仔细研究这些射线的性质，直到最后发表了他的伟大文章，他的研究结果发表在“关于一种新的射线”的文章中。事实上他的工作是如此出色，以至于其他科学家花了15年多的时间为他的发现添加数据，这要归功于伦琴准确、彻底和专注的工作。

他称之为x光，因为在数学中，x是未知事物的代表。伦琴是被认为发现X光的人

x光发现的消息在世界上传播得非常快。伦琴是X光发现多种认可的对象:德国皇帝威廉二世授予他王冠勋章，并于1896年获得伦敦皇家学会鲁姆福德奖章、哥伦比亚大学巴纳德奖章和1901年的物理学诺贝尔奖。

在德国伦滕-格达希尼斯特维尔茨堡-维尔茨堡展出..

X光的物理意义

• x光

它们是由物质和以非常高的速度加速的电子之间的相互作用产生的。当这些加速电子减速或停止时，积累的能量(动能)立即转化为x光。如其定义中所述，电磁波在一端包含板A而另一端包含板B的管内产生，称为(阳极和阴极)。当在第一个板中发射电子束时，这些电子束通过电极加速，该电极在t0和B6之间产生高电压电流。当到达板B6时，它们急剧减速，这导致电磁波获得高频，并最终产生x光。

克鲁克斯管中x光的产生图。修改后的原始图像。

有必要考虑产生x光的某些参数，例如x光的量和电流强度必须与管中发射的电子量成比例，电子随后必须从更高的板(阴极)加速，那么从第一个板发出的电子数必须与管内产生的电流量相同。

为了在实验室和医院中产生x光，使用x光管，x光管可以是两种类型:带灯丝的管或带气体的管。

• 但是首先让我们解释一下x光管的组成；

这些都有一个阀门，负责产生辐射，必须考虑到这个阀门也调节真空，也就是说，没有空气进入管中，这样碰撞就可以发生，整个过程涉及到x光的产生。这个电子管将产生电流，在给定的时间内使两极之间的电流循环，从而产生阴极和阳极之间的电位差。

1.让我们来谈谈阴极。它包含一根灯丝，当电子升高温度时，灯丝会发出电子，因此电子可以从一层流到另一层，必须有大约5安培的电流才能穿过灯丝。我们必须考虑的是，电子管的电流完全独立于灯丝的电流，它们是相互分离的电路。另一个有阴极的组件是聚焦杯，它的功能是聚焦必须克服阴极电子排斥的负电荷，这样它们就可以在位于阳极的小区域内聚集。

2.现在我们来谈谈阳极。众所周知，这是位于试管中的阳性部分，它还具有两种通常用于识别x光的特征。

首先是静止不动的，这就对其运行所需的电流强度要求很小，而旋转时，正好相反，第一，可以产生高电流强度。

两者都有一个叫做“白色”的支撑部件，这是来自阴极的碰撞发生的地方。该组件是具有钨合金金属的特征，而钨合金金属又与铜集成到阳极中。他们也有一种旋转圆盘，在一定的区域帮助散热，因此有可能在管内获得更大的电流。。

电子从阴极加速到阳极的能量将产生不同频率的辐射，这些电子达到的速度越高，辐射频率就越高。灯丝管是一种真空玻璃管，两端有两个电极。阴极为钨丝，阳极为金属块，具有所需能量的特征发射线。气体管的压力约为0.01毫米汞柱，由阀门控制;它有一个凹形的铝阴极，可以聚焦电子和阳极。

• x射线光谱

1. x射线光谱仅仅是管中光子发射的结果，管中光子发射的能量产生x射线。
2. 在x射线发射光谱中，由辐射给出的两个非常重要的特征出现在这一现象中。

第一个是制动辐射,带电的粒子在阳极,往往会经历一个非常大的变化速度,正如一开始提到的,他们辐射电磁波能量包,必需能够最终到达阴极的碰撞实验。这种辐射被称为制动辐射或轫致辐射。由于放射性与原子核负电子的碰撞，x射线在放射治疗中的应用是非常重要的。

1913年记录的第一个x光光谱

第二个是特征辐射，粒子有足够的能量进入白色原子的内层。在这种类型的辐射中，给出了电子-空穴对，来自表面层的电子用电子填充这些空穴，发出分析材料的x射线光谱辐射。来自这种辐射的能量必须始终是离散的，因为它完全依赖于原子的能级，而在这些能级上发生的跃迁不包括原子负电子的非弹性碰撞。

长期暴露在x光下对人的健康有害

对任何人来说，长期暴露在X光下会有副作用。也许我们知道这会造成损害，但不知道科学原因是什么？我将详细解释导致这种辐射的原因。

• 我们知道电离辐射是原子以电磁波的形式释放的能量，但这意味着什么呢?

当这些束或粒子发生某种衰变时，这被称为放射性，这是我们所知道的以电离辐射形式释放的能量，反过来它们释放出一种叫做放射性核素的辐射，这是科学家们用来进行成像测试和治疗的物质。

放射性核素的暴露分为两种形式：

1. 第一种是人体吸入、摄入这类物质后直接进入血液，例如，当一个人要接受注射治疗时，伤口的愈合。需要注意的是，身体会通过粪便自发地将这种物质从血液中释放出来，或者如果你想更快更有效地释放这种物质，可以进行静脉药物治疗。
2. 第二种是外部，基本上是当物质处于环境中时，无论是在空气、灰尘、液体还是其他任何方法中。通常它会附着在人们的衣服或任何其他个人材料上，所以它能附着在皮肤上。消除这类物质的建议是，人在暴露于这类辐射后应进行适当的清洁。

当人们需要进行某种类型的放射线照相时，胸部、腹部、骨骼等等。一般来说，他们总是暴露在电离辐射下，并接受小剂量的这种辐射。这就是为什么这些长期设备的大多数操作者都有非常严重的副作用，如脱发、白内障甚至皮肤癌。

最后，我们必须指出，x光有很大的优势，因为x光的发现为医学科学提供了巨大的进步，所以该领域的许多专业人员已经把x光作为检测疾病和保护病人生命的基本工具。然而，并非一切都是美好的，正如我刚才提到的，暴露于大量辐射会对人类造成严重损害，这就是为什么许多公司为其员工采取了预防措施，创造了有助于保护人们健康的特殊服装和药物。