הגדרת רנטגן ומאפיינים (קרינת X)

קרני רנטגן או קרינת רנטגן הם חלק מהאלקטרומגנטית ספקטרום עם קצר יותר אורכי גל (גבוה יותר תדירות) מאשר אור נראה. אורך הגל של קרינת X נעה בין 0.01 ל -10 ננומטר, או תדרים בין 3 × 10¹⁶ הרץ ל- 3 × 10¹⁹ הרץ. זה מציב את אורך הגל של הרנטגן בין אור אולטרה סגול לקרני גאמה. ההבחנה בין קרני רנטגן לגמא עשויה להתבסס על אורך גל או על מקור קרינה. לפעמים קרינת x נחשבת לקרינה הנפלטת על ידי אלקטרונים, ואילו קרינת גמא נפלטת על ידי הגרעין האטומי.

המדען הגרמני וילהלם רונטגן היה הראשון שחקר צילומי רנטגן (1895), למרות שהוא לא היה האדם הראשון שצפה בהם. נצפו צילומי רנטגן שנבעו מצינורות קרוקס, שהומצאו בסביבות 1875. רונטגן כינה את האור "קרינת X" כדי לציין שהוא היה מסוג לא ידוע בעבר. לפעמים ה קרינה נקרא קרינת רונטגן או קרינת רוגנטן על שם המדען. כתבים מקובלים כוללים קרני רנטגן, צילומי רנטגן, רנטגן וקרני רנטגן (והקרנות).

המונח רנטגן משמש גם להתייחס לתמונה רדיוגרפית שנוצרה באמצעות קרינת רנטגן ולשיטה המשמשת לייצור התמונה.

קרני רנטגן נעות באנרגיה מ- 100 eV ל- 100 keV (מתחת לאורך גל 0.2–0.1 ננומטר). צילומי רנטגן קשים הם כאלו עם אנרגיות פוטון הגדולות מ- 5-10 keV. צילומי רנטגן רכים הם אלו עם אנרגיה נמוכה יותר. אורך הגל של צילומי רנטגן קשים דומה לקוטר האטום. לצילומי רנטגן קשיחים יש אנרגיה מספקת לחדירת חומר, בעוד שצילומי רנטגן רכים נספגים באוויר או חודרים מים לעומק של כמיקרומטר בערך.

רנטגן עשוי להיפלט בכל פעם שחלקיקים טעונים אנרגטיים מספיק פוגעים בחומר. אלקטרונים מואצים משמשים לייצור קרינת רנטגן בצינור רנטגן, שהוא צינור ואקום עם קתודה חמה ומטרת מתכת. ניתן להשתמש בפרוטונים או יונים חיוביים אחרים. לדוגמה, פליטת רנטגן הנגרמת על ידי פרוטון היא טכניקה אנליטית. מקורות טבעיים לקרינת X כוללים גז ראדון, רדיואיזוטופים אחרים, ברקים וקרניים קוסמיות.

שלוש הדרכים בהן צילומי רנטגן מקיימים אינטראקציה עם חומר הם פיזור קומפטוןפיזור ריילי וספיחת תמונות. פיזור קומפטון הוא האינטראקציה העיקרית הכוללת צילומי רנטגן קשיחים באנרגיה גבוהה, ואילו ספיחת פוטו היא האינטראקציה הדומיננטית עם צילומי רנטגן רכים וצילומי רנטגן קשיחים באנרגיה נמוכה יותר. לכל רנטגן יש אנרגיה מספקת כדי להתגבר על האנרגיה המחייבת בין אטומים במולקולות, כך שההשפעה תלויה בהרכב החומר היסודי ולא בתכונות הכימיות שלו.

רוב האנשים מכירים צילומי רנטגן בגלל השימוש בהם בהדמיה רפואית, אך ישנם יישומים רבים אחרים של הקרינה:

ברפואה אבחנתית משתמשים בצילומי רנטגן לצפייה במבני עצמות. קרינת רנטגן קשה משמשת למזעור ספיגת צילומי רנטגן נמוכות באנרגיה. פילטר מונח מעל צינור הרנטגן בכדי למנוע העברת קרינת האנרגיה התחתונה. הגבוה מסה אטומית של אטומי סידן בשיניים ובעצמות סופג קרינת x, ומאפשרת לרוב הקרינה האחרת לעבור בגוף. טומוגרפיה ממוחשבת (סריקות CT), פלואורוסקופיה והקרנות הן טכניקות אחרות לאבחון קרינה. ניתן להשתמש בצילומי רנטגן גם לטכניקות טיפוליות, כגון טיפולי סרטן.

צילומי רנטגן משמשים לקריסטלוגרפיה, אסטרונומיה, מיקרוסקופיה, רדיוגרפיה תעשייתית, אבטחת שדה תעופה, ספקטרוסקופיה, פלואורסצנט, ולהטמעת מכשירי ביקוע. ניתן להשתמש בצילומי רנטגן ליצירת אמנות וגם לניתוח ציורים. שימושים אסורים כוללים הסרת שיער בצילומי רנטגן ופלואורוסקופים מתאימים לנעליים, ששניהם היו פופולריים בשנות העשרים.

צילומי רנטגן הם סוג של קרינה מייננת, המסוגלים לשבור קשרים כימיים וליינן אטומים. כאשר התגלו צילומי רנטגן לראשונה, אנשים סבלו מכוויות קרינה ואובדן שיער. היו אפילו דיווחים על מקרי מוות. בעוד שחולי קרינה הם במידה רבה נחלת העבר, צילומי רנטגן רפואיים הם מקור משמעותי מעשה ידי אדם חשיפה לקרינה, המהווה כמחצית מסך החשיפה לקרינה מכל המקורות בארה"ב 2006. קיימת מחלוקת לגבי המינון שמציג סכנה, בין היתר מכיוון שהסיכון תלוי במספר גורמים. ברור שקרינת רנטגן מסוגלת לגרום לנזק גנטי שיכול להוביל לסרטן ולבעיות התפתחותיות. הסיכון הגבוה ביותר הוא לעובר או לילד.

בעוד קרני רנטגן נמצאות מחוץ לספקטרום הנראה לעין, אפשר לראות את זוהר של מולקולות אוויר מיוננות סביב קרן רנטגן אינטנסיבית. אפשר גם "לראות" צילומי רנטגן אם מקור חזק נראה בעין המותאמת כהה. המנגנון לתופעה זו נותר בלתי מוסבר (והניסוי מסוכן מדי לביצוע). חוקרים מוקדמים דיווחו שראו זוהר כחול-אפור שנראה כאילו הגיע מתוך העין.

חשיפה לקרינה רפואית של אוכלוסיית ארה"ב גדלה מאוד מאז תחילת שנות השמונים, Science Daily, 5 במרץ, 2009. הוחזר ב -4 ביולי 2017.