X-ray definitie en eigenschappen (X-straling)

Röntgenstralen of röntgenstraling maken deel uit van de elektromagnetische spectrum met korter golflengten (hoger frequentie) dan zichtbaar licht. De golflengte van röntgenstraling 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 gammastraling. Het onderscheid tussen röntgen- en gammastraling kan gebaseerd zijn op golflengte of op 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 waren uitgevonden. Röntgen noemde het licht "röntgenstraling" om aan te geven dat het een voorheen onbekend type was. Soms het straling heet Röntgen of Roentgen straling, naar de wetenschapper. Geaccepteerde spellingen omvatten röntgenstralen, röntgenstralen, röntgenstralen en röntgenstralen (en straling).

De term röntgenstraal wordt ook gebruikt om te verwijzen naar een radiografisch beeld dat is gevormd met behulp van röntgenstraling en naar de methode die is gebruikt om het beeld te produceren.

Röntgenstralen variëren in energie van 100 eV tot 100 keV (onder een golflengte van 0,2–0,1 nm). Harde röntgenstralen zijn die met fotonenergieën van meer 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 materie binnen te dringen, terwijl zachte röntgenstralen worden geabsorbeerd in lucht of water doordringen tot een diepte van ongeveer 1 micrometer.

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 geïnduceerde röntgenstraling is bijvoorbeeld een analytische techniek. Natuurlijke bronnen van röntgenstraling omvatten radongas, andere radio-isotopen, bliksem en kosmische straling.

De drie manieren waarop röntgenstralen met materie interageren zijn Compton verstrooiing, Rayleigh-verstrooiing en fotoabsorptie. Comptonverstrooiing is de primaire interactie met harde röntgenstralen met hoge energie, terwijl fotoabsorptie de dominante interactie is met zachte röntgenstralen 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 ervan.

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 röntgenfoto's gebruikt om botstructuren te bekijken. Harde röntgenstraling wordt gebruikt om de absorptie van röntgenstralen met lage energie te minimaliseren. Er wordt een filter over de röntgenbuis geplaatst om transmissie van straling met lagere energie te voorkomen. De hoge atoom massa van calciumatomen in tanden en botten absorbeert röntgenstraling, waardoor de meeste andere straling door het lichaam kan gaan. 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 imploderen. Röntgenstralen kunnen worden gebruikt om kunst te maken en ook om schilderijen te analyseren. Verboden toepassingen zijn onder meer röntgenhaarverwijdering en schoen-passende fluoroscopen, die beide populair waren in de jaren 1920.

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

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

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