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身边的物理:X射线揭示内部之谜

【摘要】:伦琴X射线又称伦琴射线,是1895年由德国物理学家伦琴发现的,波长介于紫外线和γ射线间的电磁辐射。1901年,由于发现X射线而对人类作出贡献,伦琴获得了当年的诺贝尔物理学奖。不过,人类关于X射线的研究并没有停止。在伦琴发现X射线后仅仅几个月时间内,这条发现就被应用于医学影像。而且X射线还是诱发癌症和冠心病的主要原因,因此应该更加防范和注意。

X射线 发现物体内部的利器

其实,所谓的透视眼一直都只是科幻小说里的情节,现实中即使你有一双再犀利的眼睛,即使你的视力比任何人都好,你也只能看见直观呈现在你面前的物质。难题来了,由于某种原因,我们又需要看到用人眼无法看到的东西,那该怎么办呢?X射线似乎可以帮人们解围,它是怎么办到的呢?

伦琴

X射线又称伦琴射线,是1895年由德国物理学家伦琴发现的,波长介于紫外线和γ射线间的电磁辐射。早期X射线重要的研究者有威廉·克鲁克斯爵士、约翰·威廉·希托夫、海因里希·鲁道夫·赫兹、菲利普·莱纳德、亥姆霍兹、尼古拉·特斯拉爱迪生、马克思·冯·劳厄和威廉·康拉德·伦琴,从中可以看出,伦琴开始研究的时间并不算早。

伦琴从1895年11月8日才开始进行阴极射线的研究,但是仅用了一个多月的时间,他就完成了初步的实验报告并宣布自己发现了“一种新的射线”。他把这项成果发布在了维尔茨堡的一本科学杂志上。很多科学家都主张以他的名字来命名这种射线,但是伦琴自己坚决反对。为了表明这是一种新的射线,伦琴采用表示未知数的X来命名,但是直至今日,仍然有人习惯使用伦琴射线这一名称。1901年,由于发现X射线而对人类作出贡献,伦琴获得了当年的诺贝尔物理学奖。

伦琴教书的学校

1895年,爱迪生研究了各种材料在X光照射下发出荧光的能力,进而发现钨酸钙的荧光能力最为明显。1896年3月,根据这项发现,爱迪生发明了荧光观察管,也就是被后人们用于医用的X光的检验。然而1903年,爱迪生公司的一名玻璃工人由于喜欢将X光管放在手上检验而得上了癌症,尽管进行了截肢手术仍然没能挽回生命,因此爱迪生终止了自己对X光的研究。不过,人类关于X射线的研究并没有停止。1906年,物理学家贝克勒耳发现X射线能够被气体散射,并且每一种元素有其特征X谱线。这个发现使得他获得了1917年的诺贝尔物理学奖。

X光片(www.chuimin.cn)

X射线被广泛地应用在各种领域,对于人类来说有着重要的意义。用途最广的就是在医学领域,尤其是用于医疗诊断的X线机 。在伦琴发现X射线后仅仅几个月时间内,这条发现就被应用于医学影像。而在不到一年之后的1896年2月,苏格兰医生约翰·麦金泰尔就在格拉斯哥皇家医院设立了世界上第一个放射科。除了在医学方面的用途之外,X射线在天文学上也起着尤为重要的作用。在20世纪90年代,哈佛大学建立了X射线天文台,用来观测宇宙中强烈的天文现象中产生的X射线,由此来向人们展示恒星如何被黑洞搅碎,星系间的碰撞,超新星和中子星等问题。另外,X射线在军事领域也有应用。在20世纪80年代,X射线激光器被设置为美国罗纳德·里根总统的战略主动防御计划的一部分。然而由于对该装置试验并没有给出结论性的结果,再加上政治上的原因等,整体的计划被搁置了, 但是在布什总统任职期间,这个计划又作为国家导弹防御计划的一部分被重新启动了。

各种物品在X光下的图像显示

但是如此用途广泛的X射线却有着重大的问题,就是如果长期受到辐射就会对人体有害,尤其是对于孕妇和儿童,因为这两类人是最敏感的,很容易受到X射线的侵蚀,因此每次都会统一为他们穿上铅衣或铅裙,进行“优待”处理。而且X射线还是诱发癌症和冠心病的主要原因,因此应该更加防范和注意。但是由于X射线对于观察和维护人类的健康也有着极其重要的意义,所以应当以不牺牲X光的这些用途为前提,尽量减少辐射剂量为最好的对待它的态度。

医用X光机

X射线

X光检查是医学上常用的辅助检查方法之一。摄片能使受检部位的结构清晰地显示于x线片上,并可作为客观记录长期保存,以便在需要时随时加以研究或在复查时作比较。选择何种x线检查方法,必须根据受检者的具体情况,从解决疾病的要求和临床需要而定,比如胸腔X射线,就被用来诊断肺部疾病,如肺炎肺癌或肺气肿等。必要时还可作特殊x线检查,如断层摄影、记波摄影以及造影检查等。