X線の特性と応用

X線は1895年にウィルヘルム・コンラート・レントゲンが発見し、同年に物理学のノーベル賞を受賞しました。ガンマ線に次いで電磁スペクトル全体で最も波長が短く、そのため高エネルギーを持ちます。X線とガンマ線は理論上は光と同様のエネルギーですが、作用は大きく異なります。

オーストラリア政府のウェブサイトによれば、X線は高電圧で加速した電子をターゲットに衝突させることで生成されます。

伝搬の仕方

X線は人間の目には見えず、光波と同様の横波電磁振動から成ります。真空中では光速（約3×10⁸ m/s）で直進します。

運動の性質

光波と同様に、X線は反射や屈折が起こります。回折は特に結晶構造で顕著です。偏光も起こり、波の振動は一つの平面に限定されます。これらの性質は光に比べてはるかに弱く、媒質により吸収や散乱の度合いが変わります。

エネルギーの性質

X線のエネルギーは約1 keVから50 MeVの範囲です。高エネルギー電子が物質と相互作用すると、非破壊検査用のX線画像が生成されます。電子の運動エネルギーのほとんどは熱に変換され、X線に変換されるのは1％未満です。X線は通過する媒質で一部吸収され、一部透過します。

連続スペクトル

電子がターゲットに衝突して減速する際に発生する現象を連続X線スペクトル（ブレムスストラhlung、ドイツ語で「減速放射」）と呼びます。一部の電子はすべてのエネルギーを失い、完全に停止します。

物質への影響

X線は特定の元素で蛍光や燐光を誘発し、写真フィルムを暗くします。また、固体や液体の電気的性質を変化させます。人体では細胞を損傷・死滅させ、遺伝子変異を引き起こすため、撮影時には最大限の防護が必要です。