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X射线的特性及应用
  文章来源:高能物理研究所 发布时间:2010-05-06 【字号: 小  中  大   

科学家们逐渐揭示了X射线的本质,作为一种波长极短,能量很大的电磁波,X射线的波长比可见光的波长更短(约在0.001~100 纳米,医学上应用的X射线波长约在0.001~0.1 纳米之间),它的光子能量比可见光的光子能量大几万至几十万倍。因此,X射线除具有可见光的一般性质外,还具有自身的特性。正由于X射线的特性,使其在发现后不久,很快在物理学、工业、农业和医学上得到广泛的应用,特别是在医学上,X射线技术已成为对疾病进行诊断和治疗的专门学科,在医疗卫生事业中占有重要地位。 

1.X射线的物理效应

(1)穿透作用。X射线因其波长短,能量大,照在物质上时,仅一部分被物质所吸收,大部分经由原子间隙而透过,表现出很强的穿透能力。X射线穿透物质的能力与X射线光子的能量有关,X射线的波长越短,光子的能量越大,穿透力越强。X射线的穿透力也与物质密度有关,利用差别吸收这种性质可以把密度不同的物质区分开来。(左图为X射线行李检查仪) 

(2)电离作用。物质受X射线照射时,可使核外电子脱离原子轨道产生电离。利用电离电荷的多少可测定X射线的照射量,根据这个原理制成了X射线测量仪器。在电离作用下,气体能够导电;某些物质可以发生化学反应;在有机体内可以诱发各种生物效应。 

(3)荧光作用。X射线波长很短不可见,但它照射到某些化合物如磷、铂氰化钡、硫化锌镉、钨酸钙等时,可使物质发生荧光(可见光或紫外线),荧光的强弱与X射线量成正比。这种作用是X射线应用于透视的基础,利用这种荧光作用可制成荧光屏,用作透视时观察X射线通过人体组织的影像,也可制成增感屏,用作摄影时增强胶片的感光量。

(4)热作用。物质所吸收的X射线能大部分被转变成热能,使物体温度升高。

(5)干涉、衍射、反射、折射作用。这些作用在X射线显微镜(左图)、波长测定和物质结构分析中都得到应用。(右图为澳大利亚制造的新型X射线显微镜拍摄的物体内亚结构高分辨率图像)

2.X射线的化学效应 

(1)感光作用。X射线同可见光一样能使胶片感光。胶片感光的强弱与X射线量成正比,当X射线通过人体时,因人体各组织的密度不同,对X射线量的吸收不同,胶片上所获得的感光度不同,从而获得X射线的影像。 

(2)着色作用。X射线长期照射某些物质如铂氰化钡、铅玻璃、水晶等,可使其结晶体脱水而改变颜色。

3.X射线的生物效应 

X射线照射到生物机体时,可使生物细胞受到抑制、破坏甚至坏死,致使机体发生不同程度的生理、病理和生化等方面的改变。不同的生物细胞,对X射线有不同的敏感度,可用于治疗人体的某些疾病,特别是肿瘤的治疗(右图为治疗肿瘤的X刀)。在利用X射线的同时,人们发现了导致病人脱发、皮肤烧伤、工作人员视力障碍,白血病等射线伤害的问题,在应用X射线的同时,也应注意其对正常机体的伤害,注意采取防护措施。 

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