Рентгеновское излучение, пулюивське излучения или Х-лучи (англ. X-ray emission, roentgen radiation, нем. Röntgenstrahlung f) — коротковолновое электромагнитное излучение с длиной волны от 10 нм до 0.01 нм. В электромагнитном спектре диапазон частот рентгеновского излучения лежит между ультрафиолетом и гамма-лучами.

Рентгеновское излучение возникает от резкого торможения движения быстрых электронов в веществе, при энергетических переходах внутренних электронов атома. Оно используется в науке, технике, медицине. Рентгеновское излучение меняет некоторые характеристики горных пород, например, повышает их электропроводность. Кратковременное облучение кристаллов каменной соли снижает их внутреннее трение.

Название рентгеновское излучение происходит от фамилии немецкого физика Вильгельма Конрада рентген. Другое название — пулюивське излучения происходит от имени украинского физика Ивана Пулюя.

Первооткрывателем излучения является Иван Пулюй. Его трудами воспользовался позже и Вильгельм Рентген, которому было лично Пулюем представлены свои работы. Рентген назвал эти лучи неизвестной природы X-лучами. Это название сохранилось до сих пор в англоязычной и франкоязычной научной литературе, войдя в языки многих народов мира.

Рентгеновское излучения используются для флюорографии, рентгенофлюоресцентного анализа и в кристаллографии для определения атомной структуры кристаллов. Методы исследования вещества с помощью рентгеновских лучей объединяет срок рентгеновская спектроскопия.

Сплошной и характеристический спектр излучения

Рентгеновское (Rö) лучи возникает при бомбардировке быстрыми электронами пластинки анода в электронно-лучевой трубке. Различают сплошной и характеристический спектры излучения.

Если энергия электронов, падающих на анод, меньше определенную присущую материала анода величину, то наблюдается только тормозное излучение. Спектр этого излучения сплошной, начинается на определенной частоте, которая зависит только от приложенного напряжения и не зависит от материала анода, сначала его интенсивность растет по частоте, достигает максимума и затем уменьшается.

Характеристическое излучение возникает при больших приложенных напряжениях. Свое название оно получило благодаря тому факту, что оно характеризует материал анода. Характеристическое излучение имеет линейчатый спектр. Оно соответствует квантовомеханическим переходам между различными орбиталями атомов. При столкновении электронов с анодом, они могут выбить из атомов анода внутренний электрон. Характеристическое излучение возникает, когда один из внешних электронов переходит на освобожденную орбиталь. Спектральные линии характеристического излучения разбиваются на серии, которые обозначают большими латинскими буквами K, L, M, N.

Природу линейчатого спектра характеристического рентгеновского излучения можно понять, исходя из представлений о строении атома. Количество электронов в атомах определяется зарядом их ядер. Согласно положениям квантовой механики эти электроны могут иметь только определенные дискретные значения энергии и располагаться на определенных орбиталях. Внешние электроны атомов определяют их химические свойства и оптические спектры. Электроны внутренних оболочек вращаются вокруг ядер с большой скоростью и имеют значительную энергию. Значение этой энергии характерно для каждого химического элемента и для каждой орбитали в нем. Поскольку внутренние электроны атомов не участвуют в химических связях, то их энергия не меняется в зависимости от состава, в которую входит тот или иной химический элемент.

Характеристическое излучение возникает в том случае, когда в результате столкновения с быстрым электроном, один из внутренних электронов покидает атом. Переходя на незанятую орбиту, внешний электрон излучает в рентгеновской области спектра, и частота этого излучения зависит от типа атома и тех орбиталей, между которыми происходит переход.

Рентгеновское излучение ,

где ν — частота, а h — постоянная Планка.

Частоты E i определены для каждого химического элемента и не зависят от типа химических связей, образованных атомом, потому что в образовании химических связей участвуют только внешние электроны.

Эти факты лежат в основе рентгеновского анализа химического состава веществ.

Поглощение

Рентгеновские лучи слабо взаимодействуют с веществом, благодаря чему имеют большую проницаемость. Однако они поглощаются в том случае, когда их энергия выше энергию внутренних электронов атомов. В отличие от линейчатых спектров излучения спектр характеристического поглощения состоит из полос, поскольку электрон, выбит из внутренней оболочки, покидает атом и может иметь любую энергию. Характерные частоты полос также указывают на наличие химических элементов в составе.

Всего с ростом частоты рентгеновских лучей поглощения падает, несколько возрастая каждый раз, когда энергия кванта излучения превышает энергию электрона на определенной орбитали.

Кроме поглощения рентгеновские лучи также рассеиваются в веществе, изменяя направление распространения.

Дифракция

Длина волны рентгеновских лучей одного порядка с характерными постоянными решетки кристаллических веществ. Поэтому атомы кристаллов образуют естественные дифракционные решетки для рентгеновских лучей. Рассеяния рентгеновского излучения на этих решетках используется для определения кристаллической структуры веществ. Именно методом рентгеноструктурного анализа, в 1953 году была расшифрована структура ДНК.

Облучение

Рентгеновские лучи имеют большую энергию — десятки и сотни килоэлектронвольт. Несмотря на то, что они слабо взаимодействуют с веществом, такое взаимодействие все же существует, и при поглощении высвобождается большое количество энергии, что может привести к необратимым повреждениям в клетке живого организма. Поэтому рентгеновские лучи опасны и работа с ними требует особого внимания.

Доза облучения измеряется в бэрах — биологических эквивалентах рентгена.

Проблема приоритета открытия Х-лучей

Ряд отечественных и зарубежных ученых считают, что приоритет изобретения Х-лучей принадлежит выдающемуся украинскому ученому Ивану Пулюю, который впервые применил и исследовал их в 1892

Рентгеновский

Понятия связаны с рентгеновскими (пулюевских) лучами:

рентгеновская трубка
электровакуумный прибор, представляющий собой стеклянную трубку (трубку) с впаянным катодом и анодом, для получения рентгеновского (пулюевских) лучей.
рентгеновская дефектоскопия
выявление наличия, места и размеров дефектов в материалах и изделиях путем просвечивания рентгеновским (пулюевских) лучами.
рентгеновская микроскопия
совокупность методов исследования микроскопического строения объектов с помощью рентгеновского (пулюевских) лучей.
рентгеновский анализ
метод исследования атомного и молекулярного состава и структуры веществ с помощью рентгеновского (пулюевских) лучей. Различают: рентгенодефектоскопичний анализ, рентгеноспектральный анализ и рентгеноструктурный анализ.
рентгеновский Золомеры
прибор для автоматического измерения зольности угля по интенсивности γ-лучей, отраженных от поверхности угля.
рентгеновский сепаратор
аппарат для механизированной выборки породы из угля по сигналам устройства, обнаруживает куски породы по интенсивности отраженного рентгеновского (пулюевских) излучения.

Изображения по теме

  • Рентгеновское излучение
  • Рентгеновское излучение
  • Рентгеновское излучение
  • Рентгеновское излучение
  • Рентгеновское излучение
  • Рентгеновское излучение