Definicija i svojstva X zraka (X zračenje)

X-zrake ili x-zračenje dio su elektromagnetskog spektar s kraćom valne duljine (viša frekvencija) nego vidljivo svjetlo. Valovna duljina X-zračenja kreće se od 0,01 do 10 nanometara, ili frekvencije od 3 × 10¹⁶ Hz do 3 × 10¹⁹ Hz. Time se postavlja rendgenska valna duljina između ultraljubičastog svjetla i gama zraka. Razlika između rendgenskih i gama zraka može se temeljiti na valnoj duljini ili na izvoru zračenja. Ponekad se x-zračenje smatra zračenjem koje emituju elektroni, dok gama zračenje atomska jezgra.

Njemački znanstvenik Wilhelm Röntgen bio je prvi koji je proučavao rendgenske zrake (1895.), iako nije bio prva osoba koja ih je promatrala. Primijećene su rendgen zrake iz Crookesovih cijevi, koje su izumljene oko 1875. godine. Röntgen je svjetlost nazvao "X-zračenjem" kako bi naznačio da je dotad nepoznata vrsta. Ponekad radijacija naziva se Röntgen ili Roentgen zračenje, nakon znanstvenika. Prihvaćeni pravopisi uključuju x zrake, x-zrake, xrays i X zrake (i zračenje).

Pojam rendgenski zrak također se koristi za označavanje radiografske slike koja je nastala primjenom x-zračenja i metode koja se koristi za proizvodnju slike.

X-zrake se kreću u rasponu energije od 100 eV do 100 keV (valna duljina ispod 0,2–0,1 nm). Tvrde rendgenske zrake su one čija je energija fotona veća od 5-10 keV. Meke rendgenske zrake su one s nižom energijom. Valna duljina tvrdih X-zraka je usporediva s promjerom atoma. Tvrde rendgenske zrake imaju dovoljno energije da prodiru u materiju, dok meke x-zrake apsorbiraju se u zraku ili prodiru u vodu do dubine od oko 1 mikrometar.

X-zrake se mogu emitirati kad god dovoljno energično nabijene čestice padnu na materiju. Ubrzani elektroni koriste se za proizvodnju x-zračenja u rendgenskoj cijevi, koja je vakuumska cijev s vrućom katodom i metalnom metom. Također se mogu koristiti protoni ili drugi pozitivni ioni. Na primjer, emisija rendgenskih zraka izazvana protonom analitička je tehnika. Prirodni izvori x-zračenja uključuju radon, druge radioizotope, munje i kozmičke zrake.

Tri su načina da x-zrake djeluju na materiju Compton raspršivanje, Rayleigh raspršivanje i fotoapsorpcija. Raspršivanje komtona primarna je interakcija koja uključuje visokoenergetske tvrde x-zrake, dok je fotoapsorpcija dominantna interakcija s mekim rendgenima i nižim energetskim tvrdim rendgenima. Bilo koja rendgenska zraka ima dovoljno energije da nadvlada energiju vezanja između atoma u molekulama, tako da učinak ovisi o elementarnom sastavu materije, a ne o njezinim kemijskim svojstvima.

Većina ljudi je upoznata s X-zrakama zbog njihove uporabe u medicinskim slikama, ali postoje i mnoge druge primjene zračenja:

U dijagnostičkoj medicini x-zrake se koriste za pregled koštanih struktura. Koristi se tvrdo x-zračenje da bi se smanjila apsorpcija niskoenergetskih x-zraka. Nad rendgenskom cijevi postavlja se filter da se spriječi prijenos zračenja niže energije. Visoka atomska masa atoma kalcija u zubima i kostima apsorbira x-zračenje, dopuštajući većini ostalog zračenja da prođe kroz tijelo. Računalna tomografija (CT skeniranje), fluoroskopija i radioterapija su druge dijagnostičke tehnike x-zračenja. X-zrake se također mogu koristiti za terapeutske tehnike, poput liječenja raka.

X-zrake se koriste za kristalografiju, astronomiju, mikroskopiju, industrijsku radiografiju, sigurnost aerodroma, spektroskopija, fluorescencija i implodiranje uređaja za fisiju. X-zrake se mogu koristiti za stvaranje umjetnosti i za analizu slika. Zabranjena upotreba uključuje rendgensko uklanjanje dlačica i fluoroskop za ugradnju cipela, koji su oboje bili popularni u 1920-ima.

X-zrake su oblik ionizirajućeg zračenja, sposobni razbiti kemijske veze i ionizirati atome. Kada su prvi put otkrivene rendgenske zrake, ljudi su imali opekotine od zračenja i gubitak kose. Bilo je čak i izvještaja o smrti. Iako je radijacijska bolest u velikoj mjeri prošlost, medicinski rendgenski zraci su značajan izvor stvoren od čovjeka izloženost zračenju, koja čini otprilike polovinu ukupne izloženosti zračenju iz svih izvora u Sjedinjenim Državama u 2006. Postoji neslaganje oko doze koja predstavlja opasnost, djelomično i zbog toga što rizik ovisi o više faktora. Jasno je da x-zračenje može uzrokovati genetsku štetu koja može dovesti do raka i problema u razvoju. Najveći rizik je za plod ili dijete.

Dok su rendgenske zrake izvan vidljivog spektra, moguće je vidjeti sjaj ioniziranih molekula zraka oko intenzivnog rendgenskog snopa. Moguće je i "vidjeti" rendgenske zrake ako snažno vrelo promatra tamno prilagođeno oko. Mehanizam ove pojave ostaje neobjašnjiv (a eksperiment je previše opasan za izvođenje). Rani istraživači izvijestili su o plavo-sivom sjaju koji kao da dolazi iz oka.

Izloženost medicinskog zračenja američke populacije značajno se povećala od početka 1980-ih, Science Daily, 5. ožujka 2009. Preuzeto 4. srpnja 2017.