X Ray-definitie en eigenschappen (X-straling)

Röntgenstralen of röntgenstraling maken deel uit van het elektromagnetische spectrum met kortere golflengten (hogere frequentie) dan zichtbaar licht. X-straling golflengte varieert van 0,01 tot 10 nanometer, of frequenties van 3 × 10¹⁶ Hz tot 3 × 10¹⁹ Hz. Dit plaatst de röntgengolflengte tussen ultraviolet licht en gammastralen. Het onderscheid tussen röntgenstralen en gammastralen kan worden gebaseerd op golflengte of stralingsbron. Soms wordt röntgenstraling beschouwd als straling die wordt uitgezonden door elektronen, terwijl gammastraling wordt uitgezonden door de atoomkern.

De Duitse wetenschapper Wilhelm Röntgen was de eerste die röntgenfoto's bestudeerde (1895), hoewel hij niet de eerste was die ze observeerde. Röntgenstralen waren waargenomen afkomstig van Crookes-buizen, die rond 1875 werden uitgevonden. Röntgen noemde het licht "X-straling" om aan te geven dat het een eerder onbekend type was. Soms wordt de straling Röntgen of Roentgen straling genoemd, naar de wetenschapper. Geaccepteerde spelling omvat röntgenstralen, röntgenstralen, röntgenstralen en röntgenstralen (en straling).

De term röntgenfoto wordt ook gebruikt om te verwijzen naar een radiografisch beeld gevormd met röntgenstraling en naar de methode die wordt gebruikt om het beeld te produceren.

Harde en zachte röntgenstralen

Röntgenstralen variëren in energie van 100 eV tot 100 keV (minder dan 0,2-0,1 nm golflengte). Harde röntgenstralen zijn die met fotonenergieën groter dan 5-10 keV. Zachte röntgenstralen zijn die met lagere energie. De golflengte van harde röntgenstralen is vergelijkbaar met de diameter van een atoom. Harde röntgenstralen hebben voldoende energie om door te dringen in materie, terwijl zachte röntgenstralen worden geabsorbeerd in lucht of water doordringen tot een diepte van ongeveer 1 micrometer.

Bronnen van röntgenstralen

Röntgenstralen kunnen worden uitgezonden wanneer voldoende energetisch geladen deeltjes materie raken. Versnelde elektronen worden gebruikt om röntgenstraling te produceren in een röntgenbuis, een vacuümbuis met een hete kathode en een metalen doelwit. Protonen of andere positieve ionen kunnen ook worden gebruikt. Door protonen opgewekte röntgenemissie is bijvoorbeeld een analytische techniek. Natuurlijke bronnen van röntgenstraling zijn radongas, andere radio-isotopen, bliksem en kosmische straling.

Hoe X-straling samenwerkt met materie

De drie manieren waarop röntgenstralen met materie omgaan zijn Compton-verstrooiing, Rayleigh-verstrooiing en fotoabsorptie. Compton-verstrooiing is de primaire interactie met harde röntgenstralen met hoge energie, terwijl fotoabsorptie de dominante interactie is met zachte x-stralen en harde röntgenstralen met lagere energie. Elke röntgenfoto heeft voldoende energie om de bindingsenergie tussen atomen in moleculen te overwinnen, dus het effect hangt af van de elementaire samenstelling van materie en niet van de chemische eigenschappen.

Gebruik van X-stralen

De meeste mensen zijn bekend met röntgenstralen vanwege hun gebruik in medische beeldvorming, maar er zijn veel andere toepassingen van de straling:

In de diagnostische geneeskunde worden röntgenstralen gebruikt om botstructuren te bekijken. Harde röntgenstraling wordt gebruikt om de absorptie van röntgenstralen met lage energie te minimaliseren. Een filter wordt over de röntgenbuis geplaatst om transmissie van de straling met lagere energie te voorkomen. De hoge atoommassa van calciumatomen in tanden en botten absorbeert röntgenstraling, waardoor de meeste andere straling het lichaam kan passeren. Computertomografie (CT-scans), fluoroscopie en radiotherapie zijn andere diagnostische technieken voor röntgenstraling. Röntgenstralen kunnen ook worden gebruikt voor therapeutische technieken, zoals kankerbehandelingen.

Röntgenstralen worden gebruikt voor kristallografie, astronomie, microscopie, industriële radiografie, luchthavenbeveiliging, spectroscopie, fluorescentie en om splijtingsapparaten te implanteren. Röntgenstralen kunnen worden gebruikt om kunst te maken en ook om schilderijen te analyseren. Verboden gebruik omvat ontharing met röntgenstralen en fluoroscopen die in de schoen passen, die beide in de jaren 1920 populair waren.

Risico's verbonden aan X-straling

Röntgenstralen zijn een vorm van ioniserende straling die chemische bindingen kan verbreken en atomen ioniseren. Toen röntgenfoto's voor het eerst werden ontdekt, leden mensen aan brandwonden door straling en haaruitval. Er waren zelfs meldingen van sterfgevallen. Hoewel stralingsziekte grotendeels tot het verleden behoort, zijn medische röntgenstralen een belangrijke bron van door de mens veroorzaakte blootstelling aan straling, goed voor ongeveer de helft van de totale blootstelling aan straling uit alle bronnen in de VS in 2006. Er bestaat onenigheid over de dosis die vormt een gevaar, deels omdat risico afhankelijk is van meerdere factoren. Het is duidelijk dat röntgenstraling genetische schade kan veroorzaken die kan leiden tot kanker en ontwikkelingsproblemen. Het grootste risico is voor een foetus of kind.

Röntgenstralen zien

Hoewel röntgenstralen zich buiten het zichtbare spectrum bevinden, is het mogelijk om de gloed van geïoniseerde luchtmoleculen rond een intense röntgenstraal te zien. Het is ook mogelijk om röntgenfoto's te "zien" als een sterke bron wordt bekeken door een donker aangepast oog. Het mechanisme voor dit fenomeen blijft onverklaard (en het experiment is te gevaarlijk om uit te voeren). Vroege onderzoekers meldden een blauwgrijze gloed te zien die vanuit het oog leek te komen.

Bron

Blootstelling aan medische straling van de Amerikaanse bevolking is sterk toegenomen Sinds het begin van de jaren tachtig, Science Daily, 5 maart 2009. Ontvangen op 4 juli 2017.