ακτίνες Χ

Ηλεκτρομαγνητικές ακτινοβολίες με συχνότητα πολύ μεγαλύτερη από τη συχνότητα του φωτός και, αντίστοιχα, με μήκος κύματος πολύ μικρότερο (από 10_-8 εκ. μέχρι 10_-11 εκ.). Τις ανακάλυψε το 1895 ο Κόνραντ Βίλχελμ Ρέντγκεν (βλ. λ.). Οι α. Χ παράγονται σε ειδικούς σωλήνες, πρακτικά με απόλυτο κενό, με τον βομβαρδισμό ενός στόχου, που ονομάζεται αντικάθοδος, με μια δέσμη καθοδικών ακτίνων (δηλαδή ηλεκτρονίων) που έχουν κατάλληλα επιταχυνθεί από μια διαφορά δυναμικού μεταξύ καθόδου και αντικαθόδου της τάξης μερικών δεκάδων χιλιάδων βολτ. Η κάθοδος, που εκπέμπει τα ηλεκτρόνια, αποτελείται συνήθως από ένα μεταλλικό νήμα, που διαρρέεται από ρεύμα, το οποίο καθώς θερμαίνεται εκπέμπει ηλεκτρόνια εξαιτίας του θερμοηλεκτρονικού φαινομένου. Στις α. Χ διακρίνεται μια συνιστώσα ακτινοβολία, που καλύπτει μια ευρεία περιοχή μήκους κύματος, είναι ανεξάρτητη από τη φύση του στοιχείου από το οποίο αποτελείται η αντικάθοδος και εξαρτάται μόνο από την εφαρμοζόμενη τάση, και από μια άλλη συνιστώσα ακτινοβολία, η οποία συνιστά φάσμα γραμμών που αντιστοιχούν σε σαφώς καθορισμένα μήκη κύματος, και εξαρτάται από τη φύση του στοιχείου που χρησιμοποιείται στην αντικάθοδο. Ενώ για τάσεις σχετικώς χαμηλές, κάτω των 25.000 βολτ επικρατεί η συνεχής ακτινοβολία, πάνω από την τάση αυτή γίνεται όλο πιο έντονο το γραμμικό φάσμα. Όπως και οι άλλες ακτινοβολίες, οι α. Χ παρουσιάζουν τα φαινόμενα της διάχυσης, της ανάκλασης, της διάθλασης, της παράθλασης και της συμβολής. Εξαιτίας του μικρού μήκους κύματος των α.Χ, το τελευταίο αυτό φαινόμενο δεν μπορεί να παρατηρηθεί με σχισμές και πλέγματα που χρησιμοποιούνται για το ορατό φως. Ένα κατάλληλο πλέγμα για α. Χ αποτελείται από τα κρυσταλλικά σώματα, στα οποία οι ενδοατομικές αποστάσεις είναι της τάξης του μεγέθους των μηκών κύματος των α. Χ. Σε ατομική κλίμακα ο μηχανισμός εκπομπής των α. Χ είναι ο εξής: τα ηλεκτρόνια, πλούσια σε ενέργεια, προσβάλλουν τα άτομα του μετάλλου που συνιστά την αντικάθοδο και διώχνουν από τη θέση τους τα ατομικά ηλεκτρόνια των εσώτερων στιβάδων. Η θέση των ηλεκτρονίων που αποσπώνται καταλαμβάνεται από ηλεκτρόνια των πιο εξωτερικών στιβάδων, τα οποία, εκτελώντας μια τέτοια μετάβαση, εκπέμπουν ένα κβάντο ακτινοβολίας Χ. Εφόσον και η ενέργεια του κβάντου που εκπέμπεται (και κατά συνέπεια η συχνότητα της ακτινοβολίας) είναι ανάλογη προς το θετικό ηλεκτρικό φορτίο του πυρήνα, σύμφωνα με μια σχέση που χαρακτηρίζεται ως νόμος του Μόσλεϊ, έπεται ότι κάθε στοιχείο εκπέμπει α. Χ χαρακτηριστικής συχνότητας. Στις μετατοπίσεις αυτές οφείλεται η γραμμική ακτινοβολία. Η συνεχής ακτινοβολία οφείλεται, αντίθετα, στην απώλεια ενέργειας από ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία από μέρους των ηλεκτρονίων που προσπίπτουν και δεν οφείλεται σε μετακινήσεις μεταξύ στιβάδων ορισμένης ενέργειας. Από πρακτική άποψη οι α. Χ διακρίνονται σε μαλακές (όσες έχουν μικρή συχνότητα και μεγάλο μήκος κύματος) και σκληρές (με μικρότερο μήκος κύματος και μεγαλύτερη συχνότητα).Οι α. Χ μπορούν να διαπεράσουν μεγάλο πάχος ουσιών που είναι αδιαφανείς στο φως. Στην ιδιότητα αυτή στηρίζεται η χρήση των α. Χ για διαγνωστικούς σκοπούς και για τη βιομηχανική ραδιογραφία. Για τη χρήση των α. Χ για θεραπευτικούς σκοπούς αξιοποιείται η ικανότητα που έχουν να προκαλούν ιονισμό. Η ικανότητα αυτή αυξάνει με την αύξηση της σκληρότητάς τους. Σωλήνας παλαιού τύπου για την παραγωγή ακτίνων Χ (Ρώμη, Μουσείο Ιστορίας και Ιατρικής). Διαδικασία για τη λήψη φωτογραφικής πλάκας με ακτίνες Χ.