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X射线近代科学的宝藏

01

X射线的发现

年11月8日傍晚,伦琴正在维尔茨堡大学的一个实验室做一项关于阴极射线的实验。当他打开高压电源,检查有没有光线从管中漏出的时候,突然发现有一道绿光从附近的一个板凳射出。他把高压电源关掉,光线也随着消失。敏感的伦琴立刻点灯,发现板凳上摆着自己原来做实验时用的一块硬纸板,硬纸板上涂了一层荧光材料。伦琴知道阴极射线的有效射程仅有2.5厘米,显然是不会跑出这么远的。他很快意识到这是一种新的未知光线,并且这种光线能激发涂料的晶体发出荧光。他再次打开开关,用一本书挡在阴极射线管与硬纸板之间,发现硬纸板依然有光。他先后在阴极射线管与硬纸板之间放了木头、玻璃、硬橡胶等等,但都不能挡住这种光线。

由此,这种穿透性强,性质特殊的射线就被发现了。由于当时对它的性质还不十分了解,所以定名为X射线。

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铝合金的优点

物理特性:

1、穿透作用。X射线因其波长短,能量大,照在物质上时,仅一部分被物质所吸收,大部分经由原子间隙而透过,表现出很强的穿透能力。X射线穿透物质的能力与X射线光子的能量有关,X射线的波长越短,光子的能量越大,穿透力越强。

2、电离作用。物质受X射线照射时,可使核外电子脱离原子轨道产生电离。利用电离电荷的多少可测定X射线的照射量,根据这个原理制成了X射线测量仪器。

3、荧光作用。X射线波长很短不可见,但它照射到某些化合物如磷、铂氰化钡、硫化锌镉、钨酸钙等时,可使物质发生荧光(可见光或紫外线),荧光的强弱与X射线量成正比。

4、热作用。物质所吸收的X射线能大部分被转变成热能,使物体温度升高。

5、干涉、衍射、反射、折射作用。这些作用在X射线显微镜、波长测定和物质结构分析中都得到应用。

化学特性:

1、感光作用。X射线同可见光一样能使胶片感光。胶片感光的强弱与X射线量成正比,当X射线通过人体时,因人体各组织的密度不同,对X射线量的吸收不同,胶片上所获得的感光度不同,从而获得X射线的影像。

2、着色作用。X射线长期照射某些物质如铂氰化钡、铅玻璃、水晶等,可使其结晶体脱水而改变颜色。

生物特性:

X射线照射到生物机体时,可使生物细胞受到抑制、破坏甚至坏死,致使机体发生不同程度的生理、病理和生化等方面的改变。不同的生物细胞,对X射线有不同的敏感度,可用于治疗人体的某些疾病,特别是肿瘤的治疗。

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03

X射线的应用

一、医学诊断

X射线应用于医学诊断,主要依据X射线的穿透作用、感光作用和荧光作用。由于X射线穿过人体时会受到不同程度的吸收,如骨骼吸收的X射线量比肌肉吸收的量要多,那么通过人体后的X射线量就不一样,这样X射线便携带了人体各部密度分布的信息,在荧光屏上或摄影胶片上引起的荧光作用或感光作用的强弱就有较大差别,因而在荧光屏上或摄影胶片上将显示出不同密度的阴影。根据阴影浓淡的对比,结合临床表现和病理诊断,即可判断人体某一部分是否正常。

二、物品检查

在机场,X射线被用于检查旅客的行李中是否带有危险品。当包裹通过机器时,屏幕上就会显示出包裹里装的什么东西。这是因为不同物质组成、不同密度和不同厚度的物品内部结构能够不同程度地吸收X射线,密度、厚度越大,吸收射线越多;密度、厚度越小,吸收射线越少,所以从物品透射出来的射线强度就能够反映出物品内部结构信息。

三、工业探伤

在工业上,X射线也有相当大的作用,可以用来做工业探伤,就是用来检查生产出来的新的金属部件有没有砂眼、裂纹、瑕疵等容易被人类忽略的问题。大大提高了工业社会的发展,使科技产品更加精细,好用。

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X射线的危害

X射线对于生物细胞有一定的杀伤破坏作用,所以人体受到X射线照射后,会产生一定的生理反应。如果长时间过量照射的话,会造成组织破坏、影响生理机能,甚至引起生命危险。

另外,X射线本质上属于电离辐射,电离辐射对身体的危害性较大,可以破坏细胞分子间的化学键,通过改变DNA的结构而增加癌变的风险。

但是,我们平时能接触到的X射线剂量都是严格限制在安全剂量之内的,例如在做疾病检查时所用的X射线剂量是非常小的。正常人偶尔做一次胸透或胃肠道检查,或做一次血管造影,不会有什么不良反应。所以,只要不长时间的暴露在X射线下,它对我们人体的危害几乎是可以忽略的。

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结语

对于身处21世纪的我们而言,X射线就像是伦琴赠与我们的一件宝藏,在推动科技发展的同时为我们的生活提供了极大的便利。然而,X射线的发现却是极其偶然的,因此我们在日常的生活与学习中,也应当学会观察这些小细节,并加以探究和思考,说不定下一个诺贝尔奖得主就出在我们中间。

文字:陈骏逸

排版:陈骏逸

图片:来自网络

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