A röntgen tulajdonságai és felhasználhatósága

 

A röntgensugárzás tulajdonságai

A röntgensugaraknak nevezzük azokat az elektromágneses hullámokat, melyek hullámhossza körülbelül 10 és egyszázad nanométer közé esik. Kisebb hullámhossza csak a gamma és a kozmikus sugárzásnak van. Minél kisebb egy sugárzás hullámhossza - fizikai fogalommal élve: minél keményebb -, annál nagyobb az áthatolóképessége. Ebből kifolyólag a röntgen sok olyan anyagon áthatol, amin a fény például nem. Arra korán rájöttek, hogy a nagyobb átlagrendszámú atomszerkezetek jobban felfogják a röntgensugarakat. Azt is észrevették, hogy legnagyobb átlagrendszámú atomokból álló anyagok, mint például a nehézfémek, fel is fogják azokat.

Az elektromágneses sugárzások teljes spektruma

Fizikai tulajdonságai alapján a röntgen gyakorlatilag megegyezik a többi elektromágneses hullám - például a rádió vagy az infravörös sugárzás - tulajdonságaival. Sugárzásuk egyenletes eloszlású, egyenes irányú, terjedési sebességük légüres térben azonos. Polarizálhatók, interferenciát mutatnak, elhajlíthatók (diffrakcióra képesek). Felfedezésükhöz az vezetett, hogy a fluoreszkáló ernyőt világításra késztetik. Két fontos tulajdonságukat különböztetjük meg: keménységüket és intenzitásukat. A keménységről már korábban ejtettünk szót, az intenzitásukról csak annyit, hogy azt a sugarak által keltett ionok számával szokták mérni. Az emberi szervezetben a túlságosan nagy intenzitású, nagy dózisú röntgensugárzás idült, általános vagy helyi sérüléseket okozhat. Egy ártalmas sugáradag akár harmadfokú égési sérüléséket és ebből fakadó rákos daganatot is okozhat. A kisebb sérülések hetek alatt múló bőrgyulladáshoz vezetnek. Az orvosi röntgenvizsgálatoknál használt röntgen intenzitása alacsony, így káros hatása csak rendszeres használat esetén lehetséges.

Előállítása

Röntgensugárzás akkor keletkezik, ha gyorsan mozgó elektronok valamely anyagba ütköznek és lefékeződnek. A hirtelen lelassuló elektronok mozgási energiájának legnagyobb része hővé alakul, kisebb része pedig röntgensugárrá (energiaátalakulás). A röntgensugárzás létrejöttében két különböző fizikai folyamat játszik szerepet. Az egyik esetben gyors elektronok az anyagban történő lefékeződéskor bocsátanak ki röntgensugarat, ez az úgynevezett fékezési sugárzás. Ilyenkor a röntgensugárzás elviszi az elektron mozgási energiáját. A másik esetben az atomok belső elektronhéjára történő elektronátmenetkor sugárzódik ki a röntgensugár, amit karakterisztikus sugárzásnak neveznek. Ilyenkor az energiaátalakulás atomok gerjesztésével történik.

Előállítását sokáig egyszerű röntgencsőben végezték, mely egy röntgensugarak keltésére épített zárt cső. Ebben a szerkezetben az elektronokat, az úgynevezett elektronnyalábot nehézfémből készült anódon fékezik le. A fékezés következtében az elektronok mozgási energiájának 1 százalékából röntgensugárzás, 99 százalékából hő keletkezik (ezért kell a röntgencsöveket általában folyamatosan hűteni). A röntgencsőben az elektronnyalábot és a feszültséget szabályozni tudják, így különböző minőségű (intenzitású, keménységű, stb.) röntgensugarat tudnak előállítani. Az mindig a felhasználástól függ, milyen röntgensugárra van szükség.