与许多人类的巨大发现一样，X射线技术是偶然发明的。1895年，德国物理学家威廉·伦登（Wilhelm Roentgen）在气体放电管中试验电子束时发现了这一发现。Roentgen注意到，当电子束打开时，他实验室中的荧光屏开始发光。这个反应本身并不令人惊讶 - 荧光材料通常会发出电磁辐射的反应 - 但是Roentgen的管被重的黑色纸板包围。Roentgen认为这将阻止大部分辐射。
Roentgen在管和屏幕之间放置了各种物体，屏幕仍然闪烁。最后，他把手放在管子的前面，看到他骨头的轮廓投射到荧光屏上。发现自己的X射线后，他发现了它们最有利的应用。
Roentgen的卓越发现成为人类历史上最重要的医学进步之一。X射线技术可让医生直观地观察人体组织，非常轻松地检查破骨，蛀孔和吞咽物体。可以使用修改的X射线程序来检查较软的组织，例如肺，血管或肠。
在这篇文章中，我们将详细了解X射线机器如何脱离这个难以置信的技巧。事实证明，基本过程真的很简单。
什么是X射线？
X射线基本上与可见光线相同。两者都是由称为光子的粒子携带的波动形式的电磁能。X射线和可见光线之间的差的能量电平的单个光子的。这也表示为波长的射线。
我们的眼睛对可见光的特定波长敏感，但对较高能量X射线波的较短波长或较低能量无线电波的较长波长敏感。
可见光光子和X射线光子都通过的运动产生的电子在原子。电子在原子核周围占据不同的能级或轨道。当电子下降到较低的轨道时，它需要释放一些能量 - 它以光子的形式释放额外的能量。光子的能级取决于电子在轨道之间的距离。（有关此过程的详细说明，请参阅此页。）
当光子与另一个原子碰撞时，原子可以通过将电子升高到更高的水平来吸收光子的能量。为了实现这一点，光子的能级必须与两个电子位置之间的能量差相匹配。如果不是，光子不能在轨道之间移动电子。
组成你的身体组织的原子很好地吸收可见光光子。光子的能级符合电子位置之间的各种能量差异。无线电波没有足够的能量在较大原子的轨道之间移动电子，所以它们通过大部分东西。X射线光子也通过大部分东西，但相反的原因：他们有太多的精力。
其他X射线使用
X射线技术最重要的贡献在于医药世界，但X射线在其他一些领域也发挥了至关重要的作用。X射线在涉及量子力学理论，晶体学和宇宙学的研究中已经至关重要。在工业界，X射线扫描仪通常用于检测重金属设备的微小缺陷。当然，X光扫描仪已成为机场安全的标准设备。
然而，他们可以将电子从原子上完全敲出。来自X射线光子的一些能量用于将电子与原子分开，其余的将电子飞过空间。更大的原子更可能以这种方式吸收X射线光子，因为较大的原子在轨道之间具有更大的能量差异 - 能量水平更接近于光子的能量。较小的原子，其中电子轨道被能量相对较低的跳跃分离，不太可能吸收X射线光子。
身体中的软组织由较小的原子组成，因此不能很好地吸收X射线光子。组成你骨骼的钙原子要大得多，所以它们更好地吸收X射线光子。
X光机
X射线机的核心是位于玻璃真空管内的电极 - 阴极和阳极。阴极是一个加热的灯丝，就像在较老的荧光灯中可能会发现的。机器通过电流通过灯丝加热。热量将电子从灯丝表面喷出。带正电的阳极，由钨制成的平盘，将电子穿过管。
阴极和阳极之间的电压差非常高，因此电子以大量的力飞过管。当超速电子与钨原子碰撞时，它会在原子的较低轨道之一上敲击电子。较高轨道中的电子立即下降到较低的能量水平，以光子的形式释放其额外的能量。这是一个很大的下降，所以光子具有高能级 - 它是一个X射线光子。
自由电子与钨原子碰撞，将电子从较低的轨道上敲出。较高的轨道电子填充空位，释放其作为光子的多余能量。
自由电子也可以产生光子而不会碰到原子。原子的核可能会吸引一个超速的电子，足以改变它的过程。像彗星围绕着太阳鞭打，电子速度减慢，方向随着原子速度的变化而变化。这种“制动”动作导致电子以X射线光子的形式发射多余的能量。
自由电子被吸引到钨原子核上。随着电子速度的过去，核心改变了它的过程。电子失去能量，它作为X射线光子释放。
对比媒体
在正常的X射线照片中，大多数软组织不会显现出来。要集中器官或检查构成循环系统的血管，医生必须将造影剂引入体内。
对比介质是比周围组织更有效吸收X射线的液体。为了使消化系统和内分泌系统的器官成为焦点，患者将吞咽造影剂混合物，通常是钡化合物。如果医生想要检查循环系统中的血管或其他元素，他们会将造影剂注射到患者的血液中。
造影介质通常与一个结合使用荧光镜。在荧光透视中，X射线穿过身体到荧光屏上，产生移动的X射线图像。医生可以使用荧光透视来追踪造影剂通过身体。医生也可以在电影或视频上记录移动的X光影像。
涉及X射线生产的高冲击碰撞产生大量的热量。甲马达旋转阳极以防止它熔化（电子束不总是集中在同一区域）。围绕信封的凉爽油浴也吸收热量。
整个机构被一个厚铅屏包围。这样可以防止X射线从各个方向逃逸。屏蔽中的一个小窗口让一些X射线光子在狭窄的光束中逃逸。光束通过一系列过滤器，途经病人。
患者另一侧的相机记录穿过患者身体的X射线光的图案。X射线摄像机使用与普通摄像机相同的胶片技术，但X射线光照射化学反应而不是可见光。（请参阅摄影影片的作品了解此过程。）
一般来说，医生将电影形象保持为负面。也就是说，暴露于更多光线的区域显得更暗，并且暴露于较少光线的区域显得更轻。硬质材料（如骨头）呈现白色，较软的材料显示为黑色或灰色。医生可以通过改变X射线束的强度来将不同的材料聚焦。
X光的利弊
X光是医学世界的奇妙补充; 他们让医生根本没有任何手术在同一个病人身上。使用X射线来看待破碎的骨骼比打开病人要容易得多，更安全。
但X射线也可能是有害的。在X光科学的早期，很多医生会长时间地将病人和自己暴露在梁上。医生和患者最终开始出现放射病，医学界知道有什么问题。
问题是X射线是电离辐射的一种形式。当正常的光线撞击原子时，它不能以任何显着的方式改变原子。但是当X射线撞击原子时，它可以将电子从原子上敲出来，产生一个离子，一个带电荷的原子。然后自由电子与其他原子碰撞以产生更多的离子。
离子的电荷可导致细胞内的不自然的化学反应。除此之外，电荷可以打破DNA链。具有断裂DNA链的细胞将会死亡，否则DNA会发生突变。如果大量细胞死亡，身体会发展各种疾病。如果DNA突变，细胞可能变得癌变，并且这种癌症可能传播。如果突变位于精子或卵细胞中，则可能导致出生缺陷。由于所有这些风险，医生今天谨慎使用X光片。
即使有这些风险，X射线扫描仍然比手术更安全。X光机是医学上无价的工具，也是安全科学研究的资产。它们是真正的最有用的发明之一。