Bericht über Röntgenaufnahmen. Was sind Röntgenstrahlen - Eigenschaften und Anwendungen von Strahlung. Röntgenanalyse in Wissenschaft und Technik

Röntgen Wilhelm Konrad Wilhelm Konrad Röntgen wurde am 17. März 1845 im Grenzgebiet Deutschlands zu Holland in der Stadt Lenepe geboren. Er erhielt seine technische Ausbildung in Zürich an der gleichen Höheren Technischen Schule (Polytechnikum), wo Eyashtein später studierte. Die Leidenschaft für die Physik zwang ihn nach dem Abitur 1866, den Sportunterricht fortzusetzen.

Nachdem er 1868 eine Dissertation zum Doktor der Philosophie verteidigt hatte, arbeitete er als Assistent am Physikalischen Institut, zuerst in Zürich, dann in Gießen und dann in Straßburg (1874-79) bei Kundt. Hier durchlief Röntgen eine gute Experimentierschule und wurde ein erstklassiger Experimentator. Er führte genaue Messungen des Cp/Cy-Verhältnisses von Gasen, der Viskosität und Dielektrizitätskonstante einer Reihe von Flüssigkeiten durch, untersuchte die elastischen Eigenschaften von Kristallen, ihre piezoelektrischen und pyroelektrischen Eigenschaften und maß das Magnetfeld bewegter Ladungen (Röntgenstrom ). Röntgen führte mit seinem Schüler, einem der Begründer der sowjetischen Physik, A. F. Ioffe, einige wichtige Forschungsarbeiten durch.

Wissenschaftliche Forschung bezieht sich auf Elektromagnetismus, Kristallphysik, Optik, Molekularphysik.

1895 entdeckte er Strahlung mit einer kürzeren Wellenlänge als die Wellenlänge der ultravioletten Strahlen (Röntgenstrahlen), die später Röntgenstrahlen genannt wurden, und untersuchte ihre Eigenschaften: die Fähigkeit, reflektiert zu werden, absorbiert zu werden, Luft zu ionisieren usw. Er schlug das Richtige vor Entwurf einer Röhre zum Empfangen von Röntgenstrahlen - eine geneigte Antikathode aus Platin und eine konkave Kathode: Die ersten fotografierten mit Röntgenstrahlen. Er entdeckte 1885 das Magnetfeld eines sich in einem elektrischen Feld bewegenden Dielektrikums (den sogenannten „Röntgenstrom“). Seine Erfahrung zeigte deutlich, dass das Magnetfeld durch mobile Ladungen erzeugt wird, und war wichtig für die Erstellung der elektronischen Theorie von X. Lorentz. Eine bedeutende Anzahl von Röntgens Arbeiten widmet sich der Untersuchung der Eigenschaften von Flüssigkeiten, Gasen, Kristallen und elektromagnetischen Phänomenen. Er entdeckte die Beziehung zwischen elektrischen und optischen Phänomenen in Kristallen. Für die Entdeckung der nach ihm benannten Strahlen erhielt Röntgen 1901 als erster Physiker den Nobelpreis.

Von 1900 bis zu seinen letzten Lebenstagen (er starb am 10. Februar 1923) war er an der Universität München tätig.

Entdeckung von Röntgen

Ende des 19. Jahrhunderts war von einem zunehmenden Interesse an den Phänomenen des Durchgangs von Elektrizität durch Gase geprägt. Sogar Faraday untersuchte diese Phänomene ernsthaft, beschrieb verschiedene Formen der Entladung und entdeckte einen dunklen Raum in einer leuchtenden Säule aus verdünntem Gas. Der Faraday-Dunkelraum trennt das bläuliche Kathodenglühen von dem rosafarbenen Anodenglühen.

Eine weitere Erhöhung der Verdünnung des Gases verändert die Art des Glühens erheblich. Der Mathematiker Plücker (1801-1868) entdeckte 1859 bei ausreichend starker Verdünnung ein schwach bläuliches Strahlenbündel, das von der Kathode ausgeht, die Anode erreicht und das Glas der Röhre zum Leuchten bringt. Plükers Schüler Gittorf (1824-1914) setzte 1869 die Forschungen seines Lehrers fort und zeigte, dass auf der fluoreszierenden Oberfläche der Röhre ein deutlicher Schatten erscheint, wenn ein fester Körper zwischen die Kathode und diese Oberfläche gebracht wird.

Goldstein (1850-1931), der die Eigenschaften von Strahlen untersuchte, nannte sie Kathodenstrahlen (1876). Drei Jahre später bewies William Crook (1832-1919) die materielle Natur der Kathodenstrahlen und nannte sie „strahlende Materie“ – eine Substanz in einem besonderen vierten Zustand. Seine Aussage war überzeugend und demonstrativ. Experimente mit der „Crookes-Röhre“ wurden später in allen Physikräumen vorgeführt. Die Ablenkung des Kathodenstrahls durch ein Magnetfeld in einer Crookes-Röhre ist zu einer klassischen Schuldemonstration geworden.

Versuche zur elektrischen Ablenkung von Kathodenstrahlen waren jedoch nicht so überzeugend. Hertz stellte eine solche Abweichung nicht fest und kam zu dem Schluss, dass der Kathodenstrahl ein Schwingungsvorgang im Äther ist. Hertz' Schüler F. Lenard zeigte 1893 bei Experimenten mit Kathodenstrahlen, dass diese durch ein mit Aluminiumfolie bedecktes Fenster gehen und im Raum hinter dem Fenster ein Leuchten hervorrufen. Hertz widmete seinen letzten 1892 veröffentlichten Artikel dem Phänomen des Durchgangs von Kathodenstrahlen durch dünne Metallkörper und begann mit den Worten:

„Kathodenstrahlen unterscheiden sich in ihrer Fähigkeit, Festkörper zu durchdringen, erheblich vom Licht.“ Beschreibung der Ergebnisse von Experimenten zum Durchgang von Kathodenstrahlen durch Gold, Silber, Platin, Aluminium usw. Blätter, merkt Hertz an, dass er keine besonderen Unterschiede in den Phänomenen beobachtet habe. Die Strahlen gehen nicht geradlinig durch die Blätter, sondern werden durch Beugung gestreut. Die Natur der Kathodenstrahlen war noch unklar.

Mit solchen Röhren von Crookes, Lenard und anderen experimentierte der Würzburger Professor Wilhelm Konrad Roentgen Ende 1895. Einmal verschloss er nach Versuchsende die Röhre mit einem schwarzen Pappdeckel, schaltete das Licht aus, aber schaltete den Induktor, der die Röhre speiste, nicht ab, er bemerkte ein Leuchten des Bildschirms von Bariumcyanogen, das sich in der Nähe der Röhre befand. Von diesem Umstand betroffen, begann Röntgen mit dem Schirm zu experimentieren. In seiner ersten Mitteilung „Über eine neue Art von Strahlen“ vom 28. Dezember 1895 schrieb er über diese ersten Experimente: Bei jeder Entladung blitzt es hell auf: es beginnt zu fluoreszieren. Fluoreszenz ist bei ausreichender Verdunklung sichtbar und hängt nicht davon ab, ob wir das Papier mit der mit Bariumsynerogen beschichteten oder nicht mit Bariumsynerogen beschichteten Seite bringen. Die Fluoreszenz ist sogar noch in zwei Metern Entfernung von der Röhre wahrnehmbar.“

Eine sorgfältige Untersuchung zeigte Röntgen, "dass schwarzer Karton, der weder für die sichtbaren und ultravioletten Strahlen der Sonne noch für die Strahlen eines Lichtbogens durchsichtig ist, mit einer Art fluoreszierendem Mittel durchdrungen ist". Röntgen untersuchte die Durchdringungskraft dieses „Mittels“, das er kurz „Röntgenstrahlen“ nannte, für verschiedene Substanzen. Er fand heraus, dass die Strahlen ungehindert durch Papier, Holz, Ebonit und dünne Metallschichten gehen, aber durch Blei stark verzögert werden.

Anschließend beschreibt er das sensationelle Erlebnis:

„Wenn Sie Ihre Hand zwischen das Entladungsrohr und den Bildschirm halten, können Sie die dunklen Schatten der Knochen in den schwachen Umrissen des Schattens der Hand selbst sehen.“ Es war die erste Röntgenuntersuchung des menschlichen Körpers. Röntgen erhielt auch die ersten Röntgenbilder, indem er sie an seinem Arm befestigte.

Diese Aufnahmen machten einen großen Eindruck; Die Entdeckung war noch nicht abgeschlossen, und die Röntgendiagnostik hatte ihre Reise bereits begonnen. „Mein Labor wurde von Ärzten überschwemmt, die Patienten hereinbrachten, die vermuteten, dass sie Nadeln in verschiedenen Körperteilen hatten“, schrieb der englische Physiker Schuster.

Bereits nach den ersten Experimenten stellte Röntgen fest, dass sich Röntgenstrahlen von Kathodenstrahlen unterscheiden, sie tragen keine Ladung und werden nicht durch ein Magnetfeld abgelenkt, sondern durch Kathodenstrahlen angeregt. „... Röntgenstrahlen sind nicht identisch mit Kathodenstrahlen, sondern werden von ihnen in den Glaswänden der Entladungsröhre angeregt“, schrieb Röntgen.

Er stellte auch fest, dass sie nicht nur in Glas, sondern auch in Metallen angeregt werden.

Unter Bezugnahme auf die Hertz-Lenard-Hypothese, dass Kathodenstrahlen „ein Phänomen sind, das im Äther auftritt“, weist Röntgen darauf hin, dass „wir etwas Ähnliches über unsere Strahlen sagen können“. Er konnte jedoch die Welleneigenschaften der Strahlen nicht erkennen, sie „verhalten sich anders als bisher bekannte ultraviolette, sichtbare, infrarote Strahlen“. In ihren chemischen und lumineszierenden Wirkungen ähneln sie laut Röntgen ultravioletten Strahlen. In der ersten Mitteilung äußerte er die später hinterlassene Vermutung, dass es sich um Longitudinalwellen im Äther handeln könnte.

Röntgens Entdeckung erregte großes Interesse in der wissenschaftlichen Welt. Seine Experimente wurden in fast allen Labors der Welt wiederholt. In Moskau wurden sie von P. N. Lebedev wiederholt. In St. Petersburg experimentierte der Erfinder des Radios, A. S. Popov, mit Röntgenstrahlen, demonstrierte sie bei öffentlichen Vorträgen und erhielt verschiedene Röntgenmuster. In Cambridge wandte D. D. Thomson sofort die ionisierende Wirkung von Röntgenstrahlen an, um den Durchgang von Elektrizität durch Gase zu untersuchen. Seine Forschung führte zur Entdeckung des Elektrons.

Geräte, die die Eigenschaften von Röntgenstrahlen nutzen, sind aus der modernen medizinischen Diagnostik und Behandlung bestimmter Krankheiten nicht mehr wegzudenken. Die Entdeckung der Röntgenstrahlen liegt mehr als 100 Jahre zurück, aber auch heute noch wird an der Entwicklung neuer Methoden und Geräte gearbeitet, um die negativen Auswirkungen der Strahlung auf den menschlichen Körper zu minimieren.

Wer und wie hat Röntgenstrahlen entdeckt

Unter natürlichen Bedingungen ist der Fluss von Röntgenstrahlen selten und wird nur von bestimmten radioaktiven Isotopen emittiert. Röntgenstrahlen oder Röntgenstrahlen wurden erst 1895 vom deutschen Wissenschaftler Wilhelm Röntgen entdeckt. Diese Entdeckung geschah zufällig während eines Experiments zur Untersuchung des Verhaltens von Lichtstrahlen unter Bedingungen nahe dem Vakuum. Das Experiment umfasste eine Kathoden-Gasentladungsröhre mit reduziertem Druck und einen Leuchtschirm, der jedes Mal in dem Moment zu leuchten begann, in dem die Röhre zu wirken begann.

Roentgen war an einem seltsamen Effekt interessiert und führte eine Reihe von Studien durch, die zeigten, dass die resultierende Strahlung, die für das Auge unsichtbar ist, verschiedene Hindernisse durchdringen kann: Papier, Holz, Glas, einige Metalle und sogar den menschlichen Körper. Trotz des mangelnden Verständnisses der eigentlichen Natur dessen, was passiert, ob ein solches Phänomen durch die Erzeugung eines Stroms unbekannter Teilchen oder Wellen verursacht wird, wurde das folgende Muster festgestellt: Strahlung durchdringt leicht die Weichteile des Körpers und viel härter durch festes lebendes Gewebe und unbelebte Substanzen.

Röntgen war nicht der erste, der dieses Phänomen untersuchte. Mitte des 19. Jahrhunderts untersuchten der Franzose Antoine Mason und der Engländer William Crookes ähnliche Möglichkeiten. Allerdings war es Röntgen, der als erster die Kathodenröhre und einen Indikator erfand, der in der Medizin verwendet werden konnte. Er veröffentlichte als erster eine wissenschaftliche Arbeit, die ihm den Titel des ersten Nobelpreisträgers unter den Physikern einbrachte.

1901 begann eine fruchtbare Zusammenarbeit zwischen den drei Wissenschaftlern, die zu den Gründervätern der Radiologie und Radiologie wurden.

Röntgeneigenschaften

Röntgenstrahlen sind ein integraler Bestandteil des allgemeinen Spektrums elektromagnetischer Strahlung. Die Wellenlänge liegt zwischen Gamma- und Ultraviolettstrahlen. Röntgenstrahlen haben alle üblichen Welleneigenschaften:

• Beugung;
• Brechung;
• Interferenz;
• Ausbreitungsgeschwindigkeit (es ist gleich Licht).

Um einen Röntgenfluss künstlich zu erzeugen, werden spezielle Geräte verwendet - Röntgenröhren. Röntgenstrahlung entsteht durch den Kontakt schneller Wolframelektronen mit Substanzen, die von einer heißen Anode verdampfen. Vor dem Hintergrund der Wechselwirkung entstehen kurzwellige elektromagnetische Wellen, die im Spektrum von 100 bis 0,01 nm und im Energiebereich von 100-0,1 MeV liegen. Wenn die Wellenlänge der Strahlen kleiner als 0,2 nm ist, handelt es sich um harte Strahlung, wenn die Wellenlänge größer als der angegebene Wert ist, spricht man von weicher Röntgenstrahlung.

Bezeichnend ist, dass die beim Kontakt von Elektronen und Anodensubstanz entstehende kinetische Energie zu 99 % in Wärmeenergie und nur zu 1 % in Röntgenstrahlung umgewandelt wird.

Röntgenstrahlung - Bremsstrahlung und Charakteristik

Röntgenstrahlung ist eine Überlagerung von zwei Arten von Strahlen - Bremsstrahlung und charakteristische. Sie werden gleichzeitig im Mobilteil generiert. Daher hängt die Röntgenstrahlung und die Eigenschaft jeder spezifischen Röntgenröhre - das Spektrum ihrer Strahlung - von diesen Indikatoren ab und repräsentiert ihre Überlagerung.

Bremsstrahlung oder kontinuierliche Röntgenstrahlen sind das Ergebnis der Verzögerung von Elektronen, die aus einem Wolframfaden verdampfen.

Charakteristische oder linienförmige Röntgenstrahlen werden im Moment der Umordnung der Atome der Substanz der Anode der Röntgenröhre gebildet. Die Wellenlänge der charakteristischen Strahlen hängt direkt von der Ordnungszahl des chemischen Elements ab, das zur Herstellung der Anode der Röhre verwendet wird.

Die aufgeführten Eigenschaften von Röntgenstrahlen ermöglichen einen praktischen Einsatz:

• unsichtbar für das gewöhnliche Auge;
• hohe Durchdringungsfähigkeit durch lebendes Gewebe und unbelebte Materialien, die kein sichtbares Licht durchlassen;
• Ionisationswirkung auf molekulare Strukturen.

Prinzipien der Röntgenbildgebung

Die Eigenschaft von Röntgenstrahlen, auf der die Bildgebung basiert, ist die Fähigkeit, bestimmte Substanzen entweder zu zersetzen oder zum Leuchten zu bringen.

Röntgenstrahlung verursacht ein fluoreszierendes Leuchten in Cadmium- und Zinksulfiden - grün und in Calciumwolframat - blau. Diese Eigenschaft wird in der Technik der medizinischen Röntgendurchleuchtung genutzt und erhöht auch die Funktionalität von Röntgenbildschirmen.

Die photochemische Wirkung von Röntgenstrahlen auf lichtempfindliche Silberhalogenidmaterialien (Beleuchtung) ermöglicht die Durchführung von Diagnostik - Röntgenbilder zu erstellen. Diese Eigenschaft wird auch zur Messung der Höhe der Gesamtdosis verwendet, die Laboranten in Röntgenräumen erhalten. Tragbare Dosimeter haben spezielle empfindliche Bänder und Indikatoren. Die ionisierende Wirkung der Röntgenstrahlung ermöglicht es, die qualitativen Eigenschaften der erhaltenen Röntgenstrahlen zu bestimmen.

Eine einmalige Bestrahlung mit konventionellen Röntgenstrahlen erhöht das Krebsrisiko nur um 0,001 %.

Bereiche, in denen Röntgenstrahlen verwendet werden

Die Verwendung von Röntgenstrahlen ist in den folgenden Branchen akzeptabel:

1. Sicherheit. Stationäre und tragbare Geräte zur Erkennung gefährlicher und verbotener Gegenstände an Flughäfen, beim Zoll oder an überfüllten Orten.
2. Chemische Industrie, Metallurgie, Archäologie, Architektur, Bauwesen, Restaurierungsarbeiten - um Mängel zu erkennen und chemische Stoffanalysen durchzuführen.
3. Astronomie. Es hilft, kosmische Körper und Phänomene mit Hilfe von Röntgenteleskopen zu beobachten.
4. militärische Industrie. Für die Entwicklung von Laserwaffen.

Die Hauptanwendung von Röntgenstrahlen liegt im medizinischen Bereich. Der Fachbereich Medizinische Radiologie umfasst heute: Strahlendiagnostik, Strahlentherapie (Röntgentherapie), Radiochirurgie. Medizinische Universitäten bringen hochspezialisierte Spezialisten hervor - Radiologen.

Röntgenstrahlung - Schaden und Nutzen, Auswirkungen auf den Körper

Die hohe Durchdringungskraft und ionisierende Wirkung von Röntgenstrahlen kann zu einer Veränderung der Struktur der DNA der Zelle führen und ist daher für den Menschen gefährlich. Der Schaden durch Röntgenstrahlung ist direkt proportional zur empfangenen Strahlendosis. Verschiedene Organe reagieren unterschiedlich stark auf die Bestrahlung. Zu den anfälligsten gehören:

• Knochenmark und Knochengewebe;
• Augenlinse;
• Schilddrüse;
• Brust- und Geschlechtsdrüsen;
• Lungengewebe.

Die unkontrollierte Anwendung von Röntgenstrahlung kann reversible und irreversible Pathologien verursachen.

Folgen der Röntgenbelastung:

• Schädigung des Knochenmarks und Auftreten von Pathologien des hämatopoetischen Systems - Erythrozytopenie, Thrombozytopenie, Leukämie;
• Beschädigung der Linse mit der anschließenden Entwicklung von Katarakten;
• zelluläre Mutationen, die vererbt werden;
• Entwicklung onkologischer Erkrankungen;
• Strahlungsverbrennungen bekommen;
• Entwicklung der Strahlenkrankheit.

Wichtig! Im Gegensatz zu radioaktiven Substanzen reichern sich Röntgenstrahlen nicht im Körpergewebe an, was bedeutet, dass Röntgenstrahlen nicht aus dem Körper entfernt werden müssen. Die schädliche Wirkung von Röntgenstrahlen endet, wenn das Medizinprodukt ausgeschaltet wird.

Der Einsatz von Röntgenstrahlen in der Medizin ist nicht nur zu diagnostischen (Traumatologie, Zahnmedizin), sondern auch zu therapeutischen Zwecken zulässig:

• durch Röntgenstrahlen in kleinen Dosen wird der Stoffwechsel in lebenden Zellen und Geweben angeregt;
• bestimmte Grenzdosen werden zur Behandlung von onkologischen und gutartigen Neubildungen verwendet.

Methoden zur Diagnose von Pathologien mit Röntgenstrahlen

Die Radiodiagnostik umfasst folgende Methoden:

1. Fluoroskopie ist eine Studie, bei der ein Bild in Echtzeit auf einem Fluoreszenzschirm erhalten wird. Neben der klassischen Echtzeit-Bildgebung eines Körperteils gibt es heute Röntgenfernseh-Durchleuchtungstechnologien - das Bild wird von einem fluoreszierenden Bildschirm auf einen Fernsehmonitor übertragen, der sich in einem anderen Raum befindet. Es wurden mehrere digitale Methoden entwickelt, um das resultierende Bild zu verarbeiten und es anschließend vom Bildschirm auf Papier zu übertragen.
2. Die Fluorographie ist die billigste Methode zur Untersuchung der Brustorgane, die darin besteht, ein kleines Bild von 7 x 7 cm zu machen.Trotz der Möglichkeit eines Fehlers ist dies die einzige Möglichkeit, eine jährliche Massenuntersuchung der Bevölkerung durchzuführen. Die Methode ist ungefährlich und erfordert keine Entnahme der empfangenen Strahlendosis aus dem Körper.
3. Radiographie - Erhalten eines zusammenfassenden Bildes auf Film oder Papier, um die Form eines Organs, seine Position oder seinen Tonus zu verdeutlichen. Kann zur Beurteilung der Peristaltik und des Zustands der Schleimhäute verwendet werden. Wenn es die Wahl gibt, dann sollten bei modernen Röntgengeräten weder digitale Geräte bevorzugt werden, bei denen der Röntgenfluss höher sein kann als bei alten Geräten, sondern Niedrigdosis-Röntgengeräte mit direktem Flat Halbleiterdetektoren. Sie ermöglichen es Ihnen, die Belastung des Körpers um das Vierfache zu reduzieren.
4. Die Computer-Röntgentomographie ist eine Technik, die Röntgenstrahlen verwendet, um die erforderliche Anzahl von Bildern von Abschnitten eines ausgewählten Organs zu erhalten. Unter den vielen Varianten moderner CT-Geräte werden hochauflösende CT-Scanner mit niedriger Dosis für eine Reihe wiederholter Studien verwendet.

Strahlentherapie

Die Röntgentherapie bezeichnet lokale Behandlungsmethoden. Am häufigsten wird die Methode verwendet, um Krebszellen zu zerstören. Da die Wirkung der Exposition mit einer chirurgischen Entfernung vergleichbar ist, wird diese Behandlungsmethode oft als Radiochirurgie bezeichnet.

Heute wird die Röntgenbehandlung auf folgende Weise durchgeführt:

1. Extern (Protonentherapie) - Der Strahl tritt von außen in den Körper des Patienten ein.
2. Intern (Brachytherapie) - die Verwendung radioaktiver Kapseln durch Implantation in den Körper, wobei die Platzierung näher am Krebstumor liegt. Der Nachteil dieser Behandlungsmethode besteht darin, dass der Patient bis zur Entfernung der Kapsel aus dem Körper isoliert werden muss.

Diese Methoden sind schonend und in manchen Fällen einer Chemotherapie vorzuziehen. Diese Popularität beruht auf der Tatsache, dass sich die Strahlen nicht ansammeln und nicht aus dem Körper entfernt werden müssen, sie wirken selektiv, ohne andere Zellen und Gewebe zu beeinträchtigen.

Sichere Röntgenbelichtungsrate

Dieser Indikator für die Norm der zulässigen jährlichen Exposition hat einen eigenen Namen - eine genetisch signifikante Äquivalentdosis (GED). Für diesen Indikator gibt es keine eindeutigen quantitativen Werte.

1. Dieser Indikator hängt vom Alter und dem Wunsch des Patienten ab, in Zukunft Kinder zu haben.
2. Es kommt darauf an, welche Organe untersucht oder behandelt wurden.
3. Die GZD wird von der Höhe der natürlichen radioaktiven Hintergrundstrahlung der Region, in der eine Person lebt, beeinflusst.

Heute gelten folgende durchschnittliche GZD-Standards:

• das Expositionsniveau aus allen Quellen mit Ausnahme medizinischer Quellen und ohne Berücksichtigung des natürlichen Strahlungshintergrunds - 167 mRem pro Jahr;
• die Norm für eine jährliche ärztliche Untersuchung beträgt nicht mehr als 100 mRem pro Jahr;
• Der sichere Gesamtwert beträgt 392 mRem pro Jahr.

Röntgenstrahlung erfordert keine Ausscheidung aus dem Körper und ist nur bei intensiver und längerer Exposition gefährlich. Moderne medizinische Geräte verwenden niederenergetische Strahlung von kurzer Dauer, sodass ihre Verwendung als relativ ungefährlich gilt.

Kurze Beschreibung der Röntgenstrahlung

Röntgenstrahlen sind elektromagnetische Wellen (Quantenfluss, Photonen), deren Energie auf der Energieskala zwischen ultravioletter Strahlung und Gammastrahlung angesiedelt ist (Abb. 2-1). Röntgenphotonen haben Energien von 100 eV bis 250 keV, was einer Strahlung mit einer Frequenz von 3×10 16 Hz bis 6×10 19 Hz und einer Wellenlänge von 0,005–10 nm entspricht. Die elektromagnetischen Spektren von Röntgen- und Gammastrahlen überlappen sich weitgehend.

Reis. 2-1. Elektromagnetische Strahlungsskala

Der Hauptunterschied zwischen diesen beiden Strahlungsarten ist die Art und Weise, wie sie auftreten. Röntgenstrahlen werden unter Beteiligung von Elektronen (z. B. während der Verlangsamung ihres Flusses) und Gammastrahlen - beim radioaktiven Zerfall der Kerne einiger Elemente - erhalten.

Röntgenstrahlen können beim Abbremsen eines beschleunigten Stroms geladener Teilchen (sogenannte Bremsstrahlung) oder bei hochenergetischen Übergängen in den Elektronenhüllen von Atomen (charakteristische Strahlung) entstehen. Medizinische Geräte verwenden Röntgenröhren, um Röntgenstrahlen zu erzeugen (Abbildung 2-2). Ihre Hauptbestandteile sind eine Kathode und eine massive Anode. Die aufgrund des elektrischen Potentialunterschieds zwischen Anode und Kathode emittierten Elektronen werden beschleunigt, erreichen die Anode, beim Aufprall auf das Material, aus dem sie abgebremst werden. Als Ergebnis werden Bremsstrahlungs-Röntgenstrahlen erzeugt. Während der Kollision von Elektronen mit der Anode findet auch der zweite Prozess statt - Elektronen werden aus den Elektronenhüllen der Anodenatome herausgeschlagen. Ihre Plätze werden von Elektronen aus anderen Schalen des Atoms besetzt. Dabei entsteht eine zweite Art von Röntgenstrahlung – die sogenannte charakteristische Röntgenstrahlung, deren Spektrum maßgeblich vom Anodenmaterial abhängt. Anoden werden meistens aus Molybdän oder Wolfram hergestellt. Es gibt spezielle Geräte zum Fokussieren und Filtern von Röntgenstrahlen, um die resultierenden Bilder zu verbessern.

Reis. 2-2. Schema des Röntgenröhrengeräts:

Die Eigenschaften von Röntgenstrahlen, die ihren Einsatz in der Medizin prädestinieren, sind Durchdringungskraft, Fluoreszenz und photochemische Effekte. Die Durchdringungskraft von Röntgenstrahlen und ihre Absorption durch das Gewebe des menschlichen Körpers und künstliche Materialien sind die wichtigsten Eigenschaften, die ihren Einsatz in der Strahlendiagnostik bestimmen. Je kürzer die Wellenlänge, desto größer ist die Durchdringungskraft von Röntgenstrahlen.

Es gibt ʼʼʼʼʼ-Röntgenstrahlen mit niedriger Energie und Strahlungsfrequenz (bzw. mit der größten Wellenlänge) und ʼʼʼʼʼ, das eine hohe Photonenenergie und Strahlungsfrequenz hat und eine kurze Wellenlänge hat. Die Wellenlänge der Röntgenstrahlung (bzw. ihre "Steifigkeit" und Durchdringungskraft) hängt von der Größe der an die Röntgenröhre angelegten Spannung ab. Je höher die Spannung an der Röhre, desto größer die Geschwindigkeit und Energie des Elektronenflusses und desto kürzer die Wellenlänge der Röntgenstrahlen.

Während der Wechselwirkung von Röntgenstrahlung, die die Substanz durchdringt, treten qualitative und quantitative Änderungen in ihr auf. Der Grad der Absorption von Röntgenstrahlen durch Gewebe ist unterschiedlich und wird durch die Dichte und das Atomgewicht der Elemente bestimmt, aus denen das Objekt besteht. Je höher die Dichte und das Atomgewicht der Substanz, aus der das zu untersuchende Objekt (Organ) besteht, desto mehr Röntgenstrahlen werden absorbiert. Der menschliche Körper enthält Gewebe und Organe unterschiedlicher Dichte (Lunge, Knochen, Weichteile usw.), was die unterschiedliche Absorption von Röntgenstrahlen erklärt. Die Visualisierung innerer Organe und Strukturen basiert auf dem künstlichen oder natürlichen Unterschied in der Absorption von Röntgenstrahlen durch verschiedene Organe und Gewebe.

Um die durch den Körper hindurchgetretene Strahlung zu registrieren, wird ihre Fähigkeit genutzt, Fluoreszenz bestimmter Verbindungen hervorzurufen und photochemisch auf den Film einzuwirken. Zu diesem Zweck werden spezielle Bildschirme für die Durchleuchtung und fotografische Filme für die Radiographie verwendet. In modernen Röntgengeräten werden spezielle Systeme digitaler elektronischer Detektoren - Digital Electronic Panels - verwendet, um abgeschwächte Strahlung zu registrieren. In diesem Fall werden Röntgenverfahren als digital bezeichnet.

Aufgrund der biologischen Wirkung von Röntgenstrahlen ist es wichtig, Patienten während der Untersuchung zu schützen. Dies wird erreicht

möglichst kurze Belichtungszeit, Ersatz der Durchleuchtung durch Röntgen, streng begründeter Einsatz ionisierender Verfahren, Schutz durch Abschirmung von Patient und Personal vor Strahlenbelastung.

Kurze Beschreibung der Röntgenstrahlung - Konzept und Typen. Einteilung und Merkmale der Kategorie „Kurzkennwerte der Röntgenstrahlung“ 2017, 2018.

Röntgenstrahlung (synonym mit Röntgenstrahlen) hat einen weiten Wellenlängenbereich (von 8·10 -6 bis 10 -12 cm). Röntgenstrahlung entsteht, wenn geladene Teilchen, meist Elektronen, im elektrischen Feld der Atome einer Substanz abgebremst werden. Die resultierenden Quanten haben unterschiedliche Energien und bilden ein kontinuierliches Spektrum. Die maximale Photonenenergie in einem solchen Spektrum ist gleich der Energie einfallender Elektronen. In (siehe) ist die maximale Energie von Röntgenquanten, ausgedrückt in Kiloelektronenvolt, numerisch gleich der Größe der an die Röhre angelegten Spannung, ausgedrückt in Kilovolt. Beim Durchgang durch eine Substanz treten Röntgenstrahlen in Wechselwirkung mit den Elektronen ihrer Atome. Für Röntgenquanten mit Energien bis 100 keV ist die charakteristischste Art der Wechselwirkung der photoelektrische Effekt. Als Ergebnis einer solchen Wechselwirkung wird die Quantenenergie vollständig dafür aufgewendet, ein Elektron aus der Atomhülle herauszuziehen und ihm kinetische Energie zu verleihen. Mit zunehmender Energie eines Röntgenquants nimmt die Wahrscheinlichkeit des photoelektrischen Effekts ab und der Vorgang der Streuung von Quanten an freien Elektronen überwiegt - der sogenannte Compton-Effekt. Als Ergebnis einer solchen Wechselwirkung wird auch ein Sekundärelektron gebildet und außerdem fliegt ein Quant mit einer Energie heraus, die niedriger ist als die Energie des Primärquants. Übersteigt die Energie eines Röntgenquants ein Megaelektronenvolt, kann es zu einem sogenannten Paarungseffekt kommen, bei dem ein Elektron und ein Positron entstehen (siehe). Beim Durchgang durch eine Substanz nimmt folglich die Energie der Röntgenstrahlung ab, d.h. ihre Intensität nimmt ab. Da hier eher niederenergetische Quanten absorbiert werden, wird Röntgenstrahlung mit höherenergetischen Quanten angereichert. Diese Eigenschaft der Röntgenstrahlung wird genutzt, um die mittlere Energie von Quanten zu erhöhen, also ihre Steifigkeit zu erhöhen. Eine Erhöhung der Härte der Röntgenstrahlung wird durch spezielle Filter erreicht (siehe). Röntgenstrahlung wird für die Röntgendiagnostik verwendet (siehe) und (siehe). Siehe auch Ionisierende Strahlung.

Röntgenstrahlung (Synonym: Röntgenstrahlen, Röntgenstrahlen) - quantenelektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge von 250 bis 0,025 A (oder Energiequanten von 5 10 -2 bis 5 10 2 keV). 1895 wurde es von V. K. Roentgen entdeckt. Der an Röntgenstrahlen angrenzende Spektralbereich elektromagnetischer Strahlung, dessen Energiequanten 500 keV überschreiten, wird als Gammastrahlung bezeichnet (siehe); Strahlung, deren Energiequanten unter 0,05 keV liegen, ist ultraviolette Strahlung (siehe).

Röntgenstrahlung, die einen relativ kleinen Teil des riesigen Spektrums elektromagnetischer Strahlung darstellt, das sowohl Radiowellen als auch sichtbares Licht umfasst, breitet sich wie jede elektromagnetische Strahlung mit Lichtgeschwindigkeit aus (etwa 300.000 km / s im Vakuum). ) und ist durch eine Wellenlänge λ gekennzeichnet (die Entfernung, über die sich die Strahlung in einer Schwingungsperiode ausbreitet). Röntgenstrahlung hat noch eine Reihe weiterer Welleneigenschaften (Brechung, Interferenz, Beugung), die aber viel schwieriger zu beobachten sind als langwellige Strahlung: sichtbares Licht, Radiowellen.

Röntgenspektren: a1 - kontinuierliches Bremsstrahlungsspektrum bei 310 kV; a - kontinuierliches Bremsstrahlungsspektrum bei 250 kV, a1 - Spektrum gefiltert durch 1 mm Cu, a2 - Spektrum gefiltert durch 2 mm Cu, b - K-Reihe der Wolframlinie.

Zur Erzeugung von Röntgenstrahlen werden Röntgenröhren verwendet (siehe), in denen Strahlung entsteht, wenn schnelle Elektronen mit Atomen der Anodensubstanz wechselwirken. Es gibt zwei Arten von Röntgenstrahlen: Bremsstrahlung und charakteristische. Bremsstrahlung Röntgenstrahlung, die ein kontinuierliches Spektrum hat, ähnelt gewöhnlichem weißem Licht. Die Intensitätsverteilung in Abhängigkeit von der Wellenlänge (Abb.) ist durch eine Kurve mit Maximum dargestellt; in Richtung langer Wellen fällt die Kurve sanft ab, in Richtung kurzer Wellen steil und bricht bei einer bestimmten Wellenlänge (λ0), der kurzwelligen Grenze des kontinuierlichen Spektrums, ab. Der Wert von λ0 ist umgekehrt proportional zur Spannung an der Röhre. Bremsstrahlung entsteht durch die Wechselwirkung schneller Elektronen mit Atomkernen. Die Bremsstrahlungsintensität ist direkt proportional zur Stärke des Anodenstroms, dem Quadrat der Röhrenspannung und der Ordnungszahl (Z) des Anodenmaterials.

Übersteigt die Energie der in der Röntgenröhre beschleunigten Elektronen den für die Anodensubstanz kritischen Wert (diese Energie wird durch die für diese Substanz kritische Röhrenspannung Vcr bestimmt), so entsteht charakteristische Strahlung. Das charakteristische Spektrum ist eine Linie, ihre Spektrallinien bilden eine Reihe, die mit den Buchstaben K, L, M, N bezeichnet wird.

Die K-Serie hat die kürzeste Wellenlänge, die L-Serie hat eine längere Wellenlänge, die M- und N-Serien werden nur in schweren Elementen beobachtet (Vcr von Wolfram für die K-Serie beträgt 69,3 kV, für die L-Serie - 12,1 kV). Charakteristische Strahlung entsteht wie folgt. Schnelle Elektronen schlagen Atomelektronen aus den inneren Schalen heraus. Das Atom wird angeregt und kehrt dann in den Grundzustand zurück. In diesem Fall füllen Elektronen aus den äußeren, weniger gebundenen Schalen die in den inneren Schalen frei gewordenen Räume, und Photonen charakteristischer Strahlung mit einer Energie, die gleich der Differenz zwischen den Energien des Atoms im angeregten Zustand und im Grundzustand ist, werden emittiert. Dieser Unterschied (und damit die Energie des Photons) hat einen bestimmten Wert, der für jedes Element charakteristisch ist. Dieses Phänomen liegt der Röntgenspektralanalyse von Elementen zugrunde. Die Abbildung zeigt das Linienspektrum von Wolfram vor dem Hintergrund eines kontinuierlichen Bremsstrahlungsspektrums.

Die Energie der in der Röntgenröhre beschleunigten Elektronen wird fast vollständig in thermische Energie umgewandelt (hier wird die Anode stark erhitzt), nur ein unbedeutender Teil (ca. 1 % bei einer Spannung nahe 100 kV) wird in Bremsstrahlungsenergie umgewandelt .

Die Anwendung von Röntgenstrahlen in der Medizin basiert auf den Absorptionsgesetzen von Röntgenstrahlen durch Materie. Die Absorption von Röntgenstrahlen ist völlig unabhängig von den optischen Eigenschaften des Absorbermaterials. Das farblose und transparente Bleiglas, das zum Schutz des Personals in Röntgenräumen verwendet wird, absorbiert Röntgenstrahlen fast vollständig. Im Gegensatz dazu schwächt ein lichtundurchlässiges Blatt Papier Röntgenstrahlen nicht ab.

Die Intensität eines homogenen (d. h. einer bestimmten Wellenlänge) Röntgenstrahls nimmt beim Durchgang durch eine Absorberschicht nach einem Exponentialgesetz (e-x) ab, wobei e die Basis des natürlichen Logarithmus (2,718) und der Exponent x ist ist gleich dem Produkt des Massenschwächungskoeffizienten (μ / p) cm 2 /g pro Absorberdicke in g / cm 2 (hier ist p die Dichte der Substanz in g / cm 3 ). Röntgenstrahlen werden sowohl durch Streuung als auch durch Absorption geschwächt. Dementsprechend ist der Massenschwächungskoeffizient die Summe der Massenabsorptions- und -streuungskoeffizienten. Der Massenabsorptionskoeffizient steigt mit zunehmender Ordnungszahl (Z) des Absorbers (proportional zu Z3 bzw. Z5) und mit zunehmender Wellenlänge (proportional zu λ3) stark an. Diese Abhängigkeit von der Wellenlänge wird innerhalb der Absorptionsbanden beobachtet, an deren Grenzen der Koeffizient Sprünge aufweist.

Der Massenstreukoeffizient steigt mit zunehmender Ordnungszahl der Substanz. Für λ≥0,3Å hängt der Streukoeffizient nicht von der Wellenlänge ab, für λ<0,ЗÅ он уменьшается с уменьшением λ.

Die Abnahme der Absorptions- und Streukoeffizienten mit abnehmender Wellenlänge bewirkt eine Erhöhung der Durchdringungskraft von Röntgenstrahlen. Der Massenabsorptionskoeffizient für Knochen [Absorption erfolgt hauptsächlich durch Ca 3 (PO 4 ) 2 ] ist fast 70-mal größer als für Weichgewebe, wo die Absorption hauptsächlich durch Wasser erfolgt. Dies erklärt, warum sich der Schatten der Knochen auf den Röntgenbildern so stark vom Hintergrund der Weichteile abhebt.

Die Ausbreitung eines inhomogenen Röntgenstrahls durch ein beliebiges Medium geht zusammen mit einer Intensitätsabnahme mit einer Änderung der spektralen Zusammensetzung einher, einer Änderung der Strahlungsqualität: Der langwellige Teil des Spektrums wird absorbiert größer als der kurzwellige Anteil, wird die Strahlung gleichmäßiger. Durch das Herausfiltern des langwelligen Teils des Spektrums kann das Verhältnis zwischen Tiefen- und Oberflächendosis bei der Röntgentherapie tief im menschlichen Körper liegender Herde verbessert werden (siehe Röntgenfilter). Um die Qualität eines inhomogenen Röntgenstrahls zu charakterisieren, wird das Konzept der „halben Dämpfungsschicht (L)“ verwendet – eine Schicht aus einer Substanz, die die Strahlung um die Hälfte schwächt. Die Dicke dieser Schicht hängt von der Spannung an der Röhre, der Dicke und dem Material des Filters ab. Cellophan (bis zu einer Energie von 12 keV), Aluminium (20–100 keV), Kupfer (60–300 keV), Blei und Kupfer (>300 keV) werden zur Messung von Halbdämpfungsschichten verwendet. Bei Röntgenstrahlen, die bei Spannungen von 80-120 kV erzeugt werden, entspricht 1 mm Kupfer in der Filterkapazität 26 mm Aluminium, 1 mm Blei entspricht 50,9 mm Aluminium.

Die Absorption und Streuung von Röntgenstrahlen ist auf ihre korpuskularen Eigenschaften zurückzuführen; Röntgenstrahlen interagieren mit Atomen als Strom von Korpuskeln (Partikeln) - Photonen, von denen jedes eine bestimmte Energie hat (umgekehrt proportional zur Wellenlänge von Röntgenstrahlen). Der Energiebereich von Röntgenphotonen beträgt 0,05–500 keV.

Die Absorption von Röntgenstrahlung beruht auf dem photoelektrischen Effekt: Die Absorption eines Photons durch die Elektronenhülle geht mit der Ausstoßung eines Elektrons einher. Das Atom wird angeregt und sendet bei der Rückkehr in den Grundzustand charakteristische Strahlung aus. Das emittierte Photoelektron trägt die gesamte Energie des Photons (abzüglich der Bindungsenergie des Elektrons im Atom) weg.

Die Streuung von Röntgenstrahlung ist auf die Elektronen des streuenden Mediums zurückzuführen. Es gibt die klassische Streuung (die Wellenlänge der Strahlung ändert sich nicht, aber die Ausbreitungsrichtung ändert sich) und die Streuung mit Wellenlängenänderung - der Compton-Effekt (die Wellenlänge der gestreuten Strahlung ist größer als die einfallende). Im letzteren Fall verhält sich das Photon wie eine sich bewegende Kugel, und die Streuung von Photonen geschieht, nach dem bildlichen Ausdruck von Comnton, wie ein Billardspiel mit Photonen und Elektronen: Beim Zusammenstoß mit einem Elektron überträgt das Photon einen Teil seiner Energie zu ihm und streut, da es bereits weniger Energie hat (bzw. die Wellenlänge der gestreuten Strahlung zunimmt), fliegt das Elektron mit einer Rückstoßenergie aus dem Atom (diese Elektronen werden Compton-Elektronen oder Rückstoßelektronen genannt). Die Absorption von Röntgenenergie erfolgt während der Bildung von Sekundärelektronen (Compton- und Photoelektronen) und der Übertragung von Energie auf diese. Die Energie der Röntgenstrahlen, die auf eine Masseneinheit einer Substanz übertragen wird, bestimmt die absorbierte Röntgenstrahlendosis. Die Einheit dieser Dosis 1 rad entspricht 100 erg/g. Durch die absorbierte Energie in der Substanz des Absorbers laufen eine Reihe von Sekundärprozessen ab, die für die Röntgendosimetrie wichtig sind, da auf ihnen Röntgenmessverfahren basieren. (siehe Dosimetrie).

Alle Gase und viele Flüssigkeiten, Halbleiter und Dielektrika erhöhen unter Einwirkung von Röntgenstrahlen die elektrische Leitfähigkeit. Leitfähigkeit wird von den besten Isoliermaterialien gefunden: Paraffin, Glimmer, Gummi, Bernstein. Die Änderung der Leitfähigkeit beruht auf der Ionisierung des Mediums, d. h. der Trennung neutraler Moleküle in positive und negative Ionen (Ionisierung wird durch Sekundärelektronen erzeugt). Die Ionisation in der Luft wird verwendet, um die Expositionsdosis der Röntgenstrahlung (Luftdosis) zu bestimmen, die in Röntgen gemessen wird (siehe Ionisierende Strahlendosen). Bei einer Dosis von 1 r beträgt die Energiedosis in der Luft 0,88 rad.

Unter Einwirkung von Röntgenstrahlen wird durch die Anregung der Moleküle eines Stoffes (und bei der Rekombination von Ionen) in vielen Fällen ein sichtbares Leuchten des Stoffes angeregt. Bei hohen Intensitäten der Röntgenstrahlung wird ein sichtbares Leuchten von Luft, Papier, Paraffin usw. beobachtet (Metalle sind eine Ausnahme). Die höchste Ausbeute an sichtbarem Licht liefern solche kristallinen Leuchtstoffe wie Zn·CdS·Ag-Phosphor und andere, die für Schirme in der Fluoroskopie verwendet werden.

Unter Einwirkung von Röntgenstrahlen können in einem Stoff auch verschiedene chemische Prozesse ablaufen: die Zersetzung von Silberhalogeniden (ein fotografischer Effekt, der bei Röntgenstrahlen genutzt wird), die Zersetzung von Wasser und wässrigen Lösungen von Wasserstoffperoxid, eine Veränderung der Eigenschaften von Zelluloid (Trübung und Freisetzung von Kampfer), Paraffin (Trübung und Bleichen) .

Durch die vollständige Umwandlung wird die gesamte von der chemisch inerten Substanz absorbierte Röntgenenergie in Wärme umgewandelt. Die Messung sehr kleiner Wärmemengen erfordert hochempfindliche Methoden, ist aber die Hauptmethode für absolute Messungen von Röntgenstrahlen.

Sekundäre biologische Wirkungen durch Röntgenstrahlen sind die Grundlage der medizinischen Strahlentherapie (siehe). Röntgenstrahlen, deren Quanten 6-16 keV (effektive Wellenlängen von 2 bis 5 Å) betragen, werden fast vollständig von der Haut des Gewebes des menschlichen Körpers absorbiert; Sie werden Grenzstrahlen oder manchmal auch Bucca-Rochen genannt (siehe Bucca-Rochen). Für die Tiefenröntgentherapie wird hart gefilterte Strahlung mit effektiven Energiequanten von 100 bis 300 keV verwendet.

Die biologische Wirkung von Röntgenstrahlung sollte nicht nur in der Röntgentherapie, sondern auch in der Röntgendiagnostik sowie in allen anderen Fällen des Kontakts mit Röntgenstrahlen, die den Einsatz eines Strahlenschutzes erfordern, berücksichtigt werden ( sehen).

Arten von Strahlung

Obwohl das menschliche Auge sehr komplex aufgebaut ist und sich an unterschiedliche Entfernungen und Beleuchtungsarten anpassen kann, nimmt es nur Sonnenstrahlung wahr. Gleichzeitig sind der Wissenschaft auch andere elektromagnetische Strömungen bekannt, wie etwa Radiowellen, infrarote (thermische) und ultraviolette Wellen sowie Gamma- und Röntgenstrahlen. Letztere sind in ihrer Länge und ihren Eigenschaften sehr ähnlich und unterscheiden sich weniger in ihrer physikalischen Natur als vielmehr in der Art ihrer Gewinnung. Gammastrahlung tritt auf, wenn radioaktive Elemente zerfallen, und Röntgenstrahlen entstehen, wenn Elektronen oder dieselben Röntgenstrahlen einen Körper bombardieren. Diese Art von Energie kann einem Menschen sowohl große Vorteile bringen als auch eine ernsthafte Gefahr darstellen. Sie werden von Sternen (einschließlich der Sonne) emittiert und häufig in der Industrie, in Krankenhäusern und Labors eingesetzt. Daher ist es nicht überflüssig, mehr über die Strahlen zu erfahren.

Entdeckung von Röntgenstrahlen

Ohne die Neugier und Beobachtung des deutschen Physikers Wilhelm Röntgen wäre die Menschheit lange Zeit im Dunkeln über ihre Existenz geblieben. 1895 interessierten sich viele Physiker für die Natur und die Eigenschaften von Kathodenstrahlen, die als Ergebnis einer Gasentladung bei niedrigem Druck auftraten. V. Roentgen machte bei Experimenten mit solcher Strahlung darauf aufmerksam, dass die Fotoplatte, die sich in der Nähe des Entladungsrohrs befand, auch dann beleuchtet wurde, wenn sie in schwarzes Papier gewickelt war. Und dann fiel ihm noch ein seltsames Phänomen auf: Sobald ein Papierschirm um das Entladungsrohr gewickelt wurde, das zuvor mit einer Lösung aus Barium-Platin-Cyanid getränkt worden war, begann es plötzlich zu glühen. Als der Wissenschaftler seine Hand zwischen Bildschirm und Röhre hielt, waren außerdem die dunklen Umrisse der Knochen darauf vor einem helleren Hintergrund der gesamten Hand sichtbar. Der Physiker erkannte, dass er eine Entdeckung gemacht hatte, und nannte die neue durchdringende Strahlung Röntgenstrahlen, und später wurde ihnen ein anderer Name angehängt: Röntgenstrahlen. Nachfolgende Experimente zeigten, dass solche Wellen entstehen, wenn Hindernisse, einschließlich Metallelektroden, auf dem Weg schneller Elektronen erscheinen.

Eigenschaften von Röntgenstrahlen

Die von Röntgen entdeckte Strahlung beeinflusste die fotografische Platte und verursachte die Ionisierung der Luft, aber gleichzeitig war nicht erkennbar, dass sie von irgendeiner Substanz reflektiert oder gebrochen wurde. Und die Richtung seiner Ausbreitung hing nicht vom elektromagnetischen Feld ab. Die starke Durchschlagskraft von Röntgenwellen und andere Eigenschaften haben Wissenschaftler mit ihrer geringen Länge in Verbindung gebracht. Die erste Annahme, dass Röntgenstrahlen elektromagnetische Wellen sind, die entstehen, wenn Elektronen stark abgebremst werden, war nur eine Hypothese, die es zu bestätigen galt. Und die wurden 15 Jahre nach dem Tod eines herausragenden deutschen Physikers gewonnen. Da Röntgenstrahlen Wellen sind, müssen sie durch das Phänomen der Beugung charakterisiert werden. Ursprünglich wollten sie dies nachweisen, indem sie Strahlung durch mikroskopisch kleine Risse in Bleiplatten leiteten, aber nichts dergleichen bemerkte.

Durchbruch Laue

Und dann schlug der deutsche Physiker M. Laue vor, dass die Wellenlänge zu kurz sei, um Beugung an künstlichen Hindernissen zu bemerken, und dann entschieden sich Wissenschaftler, Kristalle mit einem geordneten Atomgitter zu verwenden. Das Ergebnis in der Praxis bestätigte vollständig die theoretischen Annahmen: Zusätzlich zu einem großen zentralen Fleck erschienen regelmäßig beabstandete kleine Flecken auf der fotografischen Platte. Dieses Phänomen konnte nur durch Beugung erklärt werden, und dank ihr war es möglich, die Länge der Röntgenwelle zu bestimmen. Es stellte sich heraus, dass es weniger als ultraviolette Strahlung ist und in seiner Größenordnung ungefähr der Größe eines Atoms entspricht. Die Frequenz solcher Wellen liegt im Intervall von 3 . 10 16 bis 3 . 10 20 Hertz.