Рентгенівське випромінювання - електромагнітні хвилі, енергія фотонів яких лежить на енергетичній шкалі між ультрафіолетовим випромінюванням і гамма-випромінюванням. Це невидиме випромінювання, яке здатне різною мірою проникати в усі речовини завдяки тому, що довжина хвилі рентгенівських променів порівнянна з розмірами атомів. Поглинання рентгенівських променів є найважливішим їх властивістю в рентгенівській зйомці. Рентгенівське випромінювання використовується в дефектоскопії, в структурному і фазовому аналізі речовин, у медицині.
Відкриття рентгенівського випромінювання приписується Вільгельму Конраду Рентген. Він був першим, хто опублікував статтю про рентгенівських променях, які він назвав ікс-променями (x-ray). Стаття Рентгена під назвою «Про новий тип променів» була опублікована 28-го грудня 1895 року в журналі Вюрцбургского фізико-медичного товариства. Вважається, однак, доведеним, що рентгенівські промені були вже отримані до цього.
Ще 1853 французький фізик Антуан-Филибер Массон зауважив, що високовольтний розряд між електродами в скляній трубці, що містить газ при дуже низькому тиску, породжує червонувате світіння (такі трубки з'явилися першими попередниками сучасних неонових трубок). Коли інші експериментатори почали відкачувати газ із трубки до більшого розрідження, світіння почало розпадатися на складну послідовність окремих світних шарів, колір яких залежав від газу.
Англійський фізик Вільям Крукс за допомогою вдосконаленого вакуумного насоса досяг ще більшого розрідження і виявив, що світіння зникло, а стінки скляної трубки флуоресцируют зеленуватим світлом. Крукс показав, що промені випускає негативний електрод (поміщений всередину трубки хрестоподібний предмет відкидав тінь на протилежну стінку), і що промені складаються з деякої субстанції і несуть негативний електричний заряд (б'ючись об лопаті легкого коліщатка, промені приводили його в обертання, а пучок променів відхилявся магнітом в сторону, відповідну негативному заряду). У 1878 р Крукс висловив гіпотезу про те, що флуоресценцію викликають промені, коли вдаряються об скляні стінки. Так як негативний електрод називається катодом, що випускається стінками випромінювання отримало назву катодних променів. Німецький фізик Філіп фон Ленард показав, що катодні промені можуть проникати крізь віконце в трубці, затягнуте тонкою алюмінієвою фольгою, і ионизовать повітря в безпосередній близькості від віконця. Загадка вирішилася пізніше, в 1897 р, коли англійський фізик Дж.Дж. Томсон встановив природу частинок в катодних променях і вони отримали назву електронів.
Однак ніхто з них не усвідомив значення зробленого ними відкриття і не опублікував своїх результатів. З цієї причини Рентген не знав про зроблені до нього відкриттях.
Рентген повторив деякі з більш ранніх експериментів, зокрема показавши що сходять з віконця Ленарда катодні промені (тоді ще невідомі) викликають флуоресценцію екрану, покритого ціаноплатінітом барію. Одного разу (це сталося 8 листопада 1895) Рентген, щоб полегшити спостереження, затьмарив кімнату і обернув трубку Крукса (без віконця Ленарда) щільною непрозорою чорної папером. На свій подив, він побачив на що стояв неподалік екрані, покритому ціаноплатінітом барію, смугу флуоресценції. Ретельно проаналізувавши і усунувши можливі причини помилок, він встановив, що флуоресценція з'являлася щоразу, коли він включав трубку, що джерелом випромінювання є саме трубка, а не яка-небудь інша частина ланцюга, і що екран флуоресцировать навіть на відстані майже двох метрів від трубки, що набагато перевершувало можливості короткодіючих катодних променів.
Наступні сім тижнів він провів, досліджуючи явище, яке він назвав ікс-променями (тобто невідомими променями). Тінь, яку відкидав на флуоресціюючий екран провідник від індукційної котушки, що створювала необхідне для розряду висока напруга, навела Рентген на думку про дослідження проникаючої здатності ікс-променів у різних матеріалах. Він виявив, що ікс-промені можуть проникати майже в усі предмети на різну глибину, що залежить від товщини предмета і щільності речовини. Тримаючи невеликої свинцевий диск між розрядною трубкою і екраном, Рентген зауважив, що свинець непроникний для ікс-променів, і тут зробив вражаюче відкриття: кістки його руки відкидали на екран більш темну тінь, оточену більш світлою тінню від м'яких тканин.
Незабаром він виявив, що ікс-промені викликають не тільки світіння екрана, покритого ціаноплатінітом барію, але і потемніння фотопластинок (після прояву) в тих місцях, де ікс-промені потрапляють на фотоемульсію. Так Рентген став першим у світі радіологом. На честь нього ікс-промені стали називати рентгенівськими променями.
Широку популярність придбала виконана Рентгеном в рентгенівських променях фотографія (рентгенограма) пензля дружини. На ній, як на негативі, виразно видно кістки (білі, так як більш щільна кісткова тканина затримує ікс-промені, не даючи їм потрапити на фотопластинку) на тлі більш темного зображення м'яких тканин (затримують ікс-промені в меншій мірі), і білі смужки від кілець на пальцях.
У 1893 р німецький фізіолог і фізик Герман фон Гельмгольц передбачив, що випромінювання, подібне світлу, але з досить короткою довжиною хвилі, могло б проникати в тверді матеріали. У той час таке випромінювання не було відомо.
Після відкриття Рентгеном німецький фізик Макс фон Лауе висловив блискуче припущення про те, що короткохвильовий характер рентгенівського випромінювання можна було б довести, використовуючи як дифракційної решітки регулярно розташовані атоми в кристалі. Дифракційна решітка складається з серії штрихів, проведених на однаковому (малому) відстані один від одного на поверхні скляної або металевої пластинки.
При розсіянні світла на таких пластинках виникає складний візерунок зі світлих і темних плям, вигляд якого залежить від довжини хвилі падаючого на решітку світла. Але оптичні дифракційні решітки були занадто грубі для того, щоб на них могла відбуватися дифракція випромінювання з настільки короткими довжинами хвиль, як ті, які очікувалися в разі рентгенівського випромінювання. У 1913 р експеримент, запропонований фон Лауе, був поставлений Вальтером Фрідріхом і Паулем Кніппінгом.
Так, відкривши невідоме раніше випромінювання, Рентген вніс істотний внесок в ту революцію у фізиці, яка відбувалася на початку XX ст. Перше повідомлення Рентген про його дослідженнях, опубліковане в місцевому науковому журналі в кінці 1895 р, викликало величезний інтерес і в наукових колах, і у широкої публіки. "Незабаром ми виявили, - писав Рентген, - що всі тіла прозорі для цих променів, хоча і в дуже різною мірою". Експерименти Рентген були негайно підтверджені іншими вченими. Рентген опублікував ще дві статті про ікс-промені в 1896 і 1897 рр., Але потім його інтереси перемістилися в інші області.
Медики відразу усвідомили значення рентгенівського випромінювання для діагностики. У той же час ікс-промені стали сенсацією, про яку розтрубили по всьому світу газети і журнали, нерідко подаючи матеріали на істеричній ноті або з комічним відтінком. Рентген дратувала раптово звалилася на нього популярність, відривати у нього дорогоцінний час і заважала подальшим експериментальним дослідженням. З цієї причини він став рідко виступати з публікаціями статей, хоча і не припиняв це робити повністю: за своє життя Рентген написав 58 статей. У 1921 р, коли йому було 76 років, він опублікував статтю про електропровідності кристалів.
При підготовці статті були використані наступні матеріали:
- - стаття "Рентгенівське випромінювання"
- - стаття "Великі фізики. Вільгельм РЕНТГЕН)
Додаткові матеріали: