„Röntgensugárzás” változatai közötti eltérés

a
Visszaállítottam a lap korábbi változatát: 82.78.189.1 (vita) szerkesztéséről Kempi szerkesztésére
a (Visszaállítottam a lap korábbi változatát: 82.78.189.1 (vita) szerkesztéséről Kempi szerkesztésére)
{{redir|Röntgen}}
A '''röntgensugárzás''' nagyenergiájú [[elektromágneses sugárzás]], amelynek [[hullámhossz]]a a néhányszor 10 nanométer és a néhányszor 10 pikométer közé esik. A határok nem szigorúak, de ennek megfelelően a frekvenciája nagyjából (30 [[Hertz|PHz]] és 30 EHz (30{{e|15}} Hz és 30{{e|18}} Hz) közötti. Legfontosabb felhasználási területei az orvostudomány és a [[kristálytan]]. Mivel a röntgensugárzásban terjedő röntgenfoton energiája nagyjából 0,1 keV és 1 MeV között lehet, ezért [[ionizáló sugárzás]], azaz élettanilag veszélyes.
KKKKKKKKKKEEEEEEEEEEEEEECCCCCCCCCCCSSSSSSSSSSSSSSKKKKKKKKKKKEEEEEEEEEEEEE!!!!!!!!!!!!
 
[[Fájl:Laprascopy-Roentgen.jpg|jobbra|bélyegkép|250px|Röntgenfelvétel műtét közben]]
 
==Fizikája==
[[Fájl:Roentgen-Roehre.svg|bélyegkép|jobbra|245px|Vízhűtésű röntgencső egyszerűsített ábrája]]
[[Fájl:TubeSpectrum.jpg|bélyegkép|jobbra|245px|Egy ródiummal bevont anódú, 60 kV-os feszültségen működtetett röntgencsőből származó röntgensugárzás]]
A röntgensugárzás hosszabb hullámhosszú (így kisebb energiájú) része az elektromágneses spektrumban az ultraibolya sugárzáshoz csatlakozik, ezt nevezzük ''lágy röntgensugárzás''nak. A rövidebb hullámhosszú (nagyobb energiájú) - ''kemény röntgensugárzás''nak nevezett - tartomány a [[gamma-sugárzás]]sal szomszédos, részben át is fed azzal. Ezért az utóbbi kettőt nem is a hullámhosszuk, hanem a keletkezésük mögött álló fizikai folyamatok alapján különböztetjük meg. A gamma-sugárzás [[atommag]] átalakulások során jön létre, a röntgensugárzást ellenben nagyenergiájú [[elektron]]folyamatok (nagy sebességre felgyorsított elektronok és egy anyagi közeg kölcsönhatása) hozzák létre.
A megfigyelt röntgenszínképek hullámhossza 0,016 nm és 66 nm közötti, nagyon széles tartomány, mintegy 12 oktáv.
 
===Röntgensugárzás mesterséges előállítása===
A röntgensugárzás mesterséges előállításához használt eszköz a röntgencső.
A légritkított térben lévő elektródákra nagyfeszültséget kapcsolva, a katódból kilépő elektronok az anód felé gyorsulnak, majd a magas olvadáspontú [[fém]]ből (gyakran [[volfrám]]) készült anódba becsapódva jön létre a röntgensugárzás. A keletkezésért felelős kétféle fizikai folyamatnak megfelelően a sugárzás spektruma is kétféle jelleget mutat. További részletek a [[röntgencső]] szócikkben.
===Fajtái keletkezés szerint===
A széles, folytonos spektrum a fékezési sugárzásból, a vonalszerű spektrum a karakterisztikus sugárzásból származik.
 
A '''fékezési sugárzást''' a nagy [[Rendszám (kémia)|rendszámú]] atommagok erős [[elektromos mező|elektromos terén]] szóródó elektronok hozzák létre. A lefékeződés során az elektronok energiájuk kis részét röntgenfotonok formájában kisugározzák, az energia másik része pedig hővé alakul. A sugárzás spektruma folytonos, a rövid hullámhosszú oldalon éles határral.
A '''karakterisztikus sugárzás''' úgy jön létre, hogy az anódba becsapódó elég nagy energiájú elektron képes az atom egy az atommaghoz közeli, belső elektronhéjon lévő elektronját kiütni. Az így megüresedő energiaszintű állapotra aztán egy magasabb energiájú elektron kerül, és az átmenet során az energiakülönbségnek megfelelő röntgen[[foton]] emittálódik. Spektruma vonalas, a vonalak helyzete az adott atomra jellemző.
==Alkalmazása==
===Orvostudomány===
A röntgensugárzást leginkább az orvoslásban, azon belül a diagnosztikában és a terápiában használják. Az orvosi diagnosztikában használt sugárzás erőssége 20 - 200 keV közötti energiájú, míg a terápiás sugárzás erőssége akár néhány MeV is lehet, ennek előállítására már gyorsítókat használnak. A röntgensugarak biológiai hatása - gondos adagolás és ellenőrzés esetén - sok betegség gyógyításánál előnyösen alkalmazható ([[röntgenterápia]], pl. rosszindulatú daganatos és rákos megbetegedéseknél).
 
===Nagyrendszámú atomok azonosítása===
A karakterisztikus röntgensugárzáskor az adott anyagi minőségű atomra jellemző színkép alapján meghatározhatók ismeretlen nagyobb rendszámú atomok. Ugyanezen módszer segítségével a kristályok, ásványok, kőzetek összetételének vizsgálata is lehetséges.
 
===Élelmiszervizsgálat===
A röntgentechnológia felhasználható az élelmiszerek ellenőrzésére, a fizikai szennyeződések érzékelésére és minőségi célok érdekében az élelmiszerek belső szerkezetének tanulmányozására is.
 
==Története==
A röntgensugárzás felfedezése az akkoriban sokak által vizsgált katódsugárzással kapcsolatos kísérleteknek köszönhető. Ilyen kísérleteket végzett többek között: [[Ivan Pului]], [[William Crookes]], [[Johann Wilhelm Hittorf]], [[Eugen Goldstein]], [[Heinrich Hertz]], [[Lénárd Fülöp]], [[Nikola Tesla]], [[Thomas Edison]], [[Joseph John Thomson]] és persze maga [[Wilhelm Conrad Röntgen]]. [[Hermann von Helmholtz]] elméleti módszerekkel vizsgálta az akkor még nem azonosított jelenséget. [[Thomas Edison]], [[Charles Glover Barkla]] közvetlenül a felfedezés után végeztek ide kapcsolódó kísérleteket. [[Max von Laue]] neve a röntgendiffrakció jelenségének felfedezéséhez köthető.
 
Johann Hittorf (1824 – 1914) megfigyelte, hogy a [[vákuumcső]] negatív elektródájából sugárzás lép ki, ami a cső üvegfalával találkozva [[fluoreszcencia|fluoreszcenciát]] okozott. Ezt a sugárzást [[1876]]-ban Eugen Goldstein nevezte el katódsugárzásnak. Később William Crookes vizsgálta a ritka gázokban történő energiakisülést, és megalkotta a róla elnevezett Crookes-csövet. Ez volt a mai értelemben véve az első katódsugárcső, amiben a vákuumban lévő elektródák között nagyfeszültség van. Azt vette észre, hogy ha exponálatlan fotólemezt tett a cső közelébe, akkor árnyékfoltok keletkeznek rajta, de nem vizsgálta tovább a jelenséget.
 
=== Tesla ===
[[Nikola Tesla]] [[1887]] áprilisában kezdte el vizsgálni a jelenséget egy saját tervezésű nagyfeszültségű vákuumcsővel és a Crookes-csővel. Technikai publikációiból kiderül, hogy egy olyan speciális egyelektródás csövet fejlesztett ki, amelyben nem volt céltárgyként elektróda. Erről [[1897]]-ben a [[New York]]-i Tudományos Akadémia előtt tartott előadásában számolt be.
 
A Tesla műszere mögött álló jelenséget hívjuk ma [[fékezési sugárzás]]nak. [[1892]]-től Tesla sok kísérletet végzett, de nem határozta meg a sugárzás mibenlétét. Nem közölte eredményeit, és nem tette széles körben ismertté. Későbbi röntgenkísérletei bírták rá, hogy figyelmeztesse a tudományos közösséget a röntgensugárzás biológiai kockázataira.
 
=== Hertz ===
[[Heinrich Hertz]] 1892-ben kezdte vizsgálni a sugárzást, és kimutatta, hogy nagyon vékony fémfólián (például [[alumínium]]on) képes áthatolni. [[Lénárd Fülöp]] (Hertz egyik magyar származású hallgatója) tovább folytatta a kísérleteket. Kifejlesztette a katódsugárcső egy változatát, és megvizsgálta, mennyire hatol át a sugárzás különböző anyagokon.
 
=== Helmholtz ===
[[Hermann von Helmholtz]] úgy írta fel a fény elektromágneses elméletén alapuló matematikai összefüggéseket, hogy nem tudatosult benne, röntgensugárzást vizsgál. Röntgen felfedezése előtt felvetette, hogy diszperzió jöhet létre, de ő maga nem végzett röntgensugárzással kapcsolatos kísérleteket.(''Wiedmann's Annalen'', Vol. XLVIII).
 
=== Röntgen ===
[[Fájl:X-ray by Wilhelm Röntgen of Albert von Kölliker's hand - 18960123-02.jpg|bélyegkép|jobbra|Egy [[Wilhelm Conrad Röntgen|Röntgen]] által készített röntgenfelvétel (radiogram)]]
 
[[1895]] novemberében [[Wilhelm Conrad Röntgen]] [[Németország|német]] tudós vizsgálni és jegyezni kezdte az otthoni laboratóriumában végzett Crookes vákuumcsöves kísérleteit.
 
[[november 8.|November 8-án]] azt vette észre, hogy egy fotólemez, ami egy asztal alsó fiókjában, egy bőrtokban volt, fekete csomagolópapírba csavarva, rejtélyes módon fényt kaphatott, mert egy kulcs képe jelent meg rajta. A helyiségben az egyetlen kulcs a kertkapu kulcsa volt, ami ugyanennek az asztalnak a felső fiókjában volt, ahova több mint egy éve tették. A fotólemezen ennek a kulcsnak a képe jelent meg.
 
Röntgen észrevette, hogy az asztal és a fiókok úgy helyezkednek el, hogy a falra szerelt Crookes-csővel egy vonalban vannak. Azonban a Crookes-cső nem bocsátott ki látható fényt és nyilvánvaló volt, hogy fény nem kerülhetett úgy az alsó fiókba, egy bőrtok belsejébe és a benne lévő csomagolópapíron keresztül a fotólemezre úgy, hogy közben a felső fiókban lévő kulcs képe a lemezre kerüljön. Bármi volt is, ami a képet létrehozta, a kulcson, vagyis a fémtárgyon nem haladt át, ezért az a rész sötét maradt a fotólemezen.
 
Akkoriban már más tudósok is feltételezték, hogy a Crookes-cső valamiféle sugárzást bocsát ki, és ezt '''katódsugárzás'''nak nevezték, mivel az üvegcsőben lévő egyik fémlemezből indult ki (amit katódnak neveztek). Crookes azt gondolta, hogy ezek a sugarak talán egy másik világból erednek. Azonban senki sem mérte vagy tanulmányozta ezeket az ismeretlen sugarakat.
 
Röntgen feltételezte, hogy ez a katódsugárzás lehet az oka a fotólemezen megjelenő képnek. Kéthetes kísérletezés során bizonyította ezeknek a rejtélyes sugaraknak a létezését, melyeket X-sugaraknak nevezett el (a számításokban az '''x''' általában az ismeretlent jelöli). (A világ számtalan helyén ezt a sugárzást ma is '''X-ray''' néven ismerik). Megállapította, hogy a sugárzás áthatol fán, papíron, ruhán, sőt, a legtöbb fémen is, kivéve az [[ólom|ólmot]].
 
Kísérleteiben Röntgen bárium-platina-cianid sóval (ez egy fajta fluoreszkáló só) átitatott papírt függesztett a labor falára. Amikor bekapcsolta a Crookes-csövet és a papírra irányította, a papír halvány zölden világítani kezdett (a megfigyeléshez valószínűleg teljes sötétség kellett). Amikor egy vaslemezt tartott a papír elé, a papír fekete maradt a vaslemez helyén és csak a többi helyen világított. Röntgent meglepte, hogy a vaslemezt tartó kezének csontjai is meglátszódtak a képen. Amikor ujjait mozgatta, az azokat körülvevő zöld körvonal ugyanúgy mozgott. Röntgen felesége felsikoltott, amikor ezt meglátta, és azt mondta, hogy a sugarak a halál előhírnökei (hiszen addig csak a holtak csontjai voltak láthatók). Röntgen azonban még hat hétig intenzíven kísérletezett, mielőtt megjelentette volna eredményeit a később '''röntgensugarak'''nak nevezett jelenség természetéről és lehetséges felhasználásáról.
 
Egy hónapon belül az egész világ a röntgensugarakról beszélt. A szkeptikusok halálsugárnak tartották, ami majd elpusztítja az emberi fajt. Az álmodozók csodának tekintették, aminek a segítségével a vakok látni fognak és amivel bonyolult ábrákat és rajzokat lehet majd a tanulók fejébe sugározni. Az orvosok úgy vélték, egy ima meghallgatásra talált.<ref>Kendall Haven: 100 Greatest Science Discoveries of All Time (Unlimited Libraries, 2007)</ref>
 
[[1895]]. [[december 28.|december 28-án]] írt egy cikket „''Egy újfajta sugárzásról: előzetes közlemény''” címmel, és beküldte a [[Würzburg]]i Fizikai-Orvosi Folyóirathoz. Ez volt az első hivatalos közlemény a röntgensugárzás kategorizálásáról. Röntgen kapta a legelső [[fizikai Nobel-díj]]at ezért a felfedezéséért.
 
=== Edison ===
[[1895]]-ben [[Thomas Alva Edison|Thomas Edison]] a röntgensugárzás hatására fluoreszkáló anyagokat vizsgált, és azt találta, hogy a kalcium-volframát a leghatékonyabb ilyen anyag. [[1896]] márciusa körül a fluoroscope, amit kifejlesztett, az orvosi röntgenvizsgálatok szabványává vált. Mégis abbahagyta kísérleteit [[1903]] körül, [[Clarence Madison Dally]] nevű üvegfúvójának halála után. Dally a röntgencsöveket a saját kezein próbálta ki, és olyan komoly rákot kapott, hogy mindkét kezét amputálták, hogy az életét megmentsék.[http://www.ratical.org/radiation/KillingOurOwn/KOO6.html].
 
=== A 20. század ===
[[1906]]-ban [[Charles Glover Barkla|Charles Barkla]] fizikus felfedezte, hogy a röntgensugárzás szóródik gázokon, és mindegyik elemnek van egy rá jellemző úgynevezett [[karakterisztikus sugárzás]]a. [[1917]]-ben kapott [[fizikai Nobel-díj]]at ezért a felfedezéséért.
 
A röntgensugárzás orvosi célú felhasználásában a [[sugárkezelés]] kifejlesztésével [[John Hall-Edwards]] volt az első. [[1908]]-ban bal karját amputálni kellett [http://www.birmingham.gov.uk/xray bőrgyulladás] terjedése miatt. Az [[1950-es évek]]ben fejlesztették ki a röntgen-mikroszkópot.
 
Az 1980-as években a [[Ronald Reagan|Reagan]]-adminisztráció egy röntgen[[lézer]] készülékre alapozta az ún. ’''Strategic Defense Initiative''’ (Csillagháborús) programját, de a készülék első és egyetlen próbája, melynek során egy termonukleáris robbanás által keltett lézersugár romboló hatását tesztelték, bizonytalan eredményeket produkált.
 
Az [[1990-es évek]]ben felbocsátották a [[Chandra]] röntgenobszervatóriumot, lehetővé téve a röntgensugárzó nagyenergiájú folyamatok tanulmányozását. A világűr [[röntgencsillagászat|röntgenképe]] nem statikus, nagy változások látszanak benne, ilyen például amikor egy [[fekete lyuk]] beszippant egy csillagot, vagy két galaxis ütközik, de röntgensugárzók a [[nóva|nóvák]], a [[neutroncsillag]]ok és más égi objektumok is.
 
== Jegyzetek ==
{{jegyzetek}}
 
== További információk ==
{{commonskat|X-rays}}
* {{CitWeb| url=http://www.muszakiak.com/munkavedelem/sugarzas.html | cím=A sugárzásról általában}}
* {{CitWeb| url=http://rontgen.lap.hu/ | cím=Röntgen linkgyűjtemény}}
* Dr. Budó Ágoston, Dr. Mátrai Tibor: Kísérleti fizika III., Nemzeti tankönyvkiadó, Budapest, 1999
* Dr. Damjanovich Sándor, Dr. Fidy Judit, Dr. Szöllősi János: Orvosi biofizika, Medicina Könyvkiadó, Budapest, 2007
* Simonyi Károly: A fizika kultúrtörténete, Gondolat Kiadó, Budapest, 1981
* Dr. Kellermayer Miklós: Orvosi Biofizikai Gyakorlatok, Semmelweis Kiadó, Budapest, 2014
* {{CitWeb| url=http://www.eufic.org/article/hu/artid/X-rays-in-food-inspection/ | cím=élelmiszerek vizsgálata}}
 
{{Nemzetközi katalógusok}}
{{portál|orvostudomány|i }}
 
{{DEFAULTSORT:Ro~ntgensugarzas}}