Røntgenstråler er en type elektromagnetisk stråling som særlig brukes til å ta bilder av innsiden av kroppen ved røntgenundersøkelse, og som har vært svært viktige for å diagnostisere skader og sykdommer.
Strålene ligger mellom ultrafiolett stråling og gammastråling i det elektromagnetiske bølgespekteret. De ble oppdaget i 1895 av fysikeren Wilhelm Conrad von Röntgen.
Elektromagnetisk stråling med bølgelengde mellom 0,01 og 10 nanometer blir kalt røntgenstråling. Skillene til gammastråling (bølgelengde under 0,01 nanometer) og ultrafiolett stråling (bølgelengde over 10 nanometer) er ikke skarpe. Siden overgangene er gradvise, vil betegnelsen for strålingstypen ofte velges ut fra de metodene som brukes ved fremstilling, undersøkelse og anvendelse av strålene. For eksempel brukes røntgenstrålemetoder for bølgelengder helt opp til 60 nanometer, mens optiske metoder for ultrafiolette stråler brukes ned til cirka 10 nanometer.
Ved korte bølgelengder går røntgenområdet over i gammaområdet, men skillet mellom røntgen- og gammastråler (γ-stråler) blir i praksis ofte knyttet til strålenes opprinnelse og ikke til deres bølgelengde eller energi. Den mest anvendte delen av røntgenspekteret ligger i den nedre delen av bølgelengdeområdet for røntgenstråler, det vil si under 0,1 nanometer (energi over 10 kiloelektronvolt).
Røntgenstråling oppstår på to måter, som bremsestråling og ved karakteristisk stråling fra eksiterte atomer.
Bremsestråling sendes ut når elektroner og andre ladede partikler bremses eller akselereres. Bølgelengden avhenger av hvor raskt akselerasjonen skjer, og strålingen danner et kontinuerlig spektrum over et stort intervall. Når elektroner bremses i et stoff, vil bremsestrålingen ligge i et område begrenset oppad i energi (nedad i bølgelengde) som svarer til at all energi i elektronet går over til ett enkelt foton. Ved energier over noen få kiloelektronvolt får man et bremsespektrum vesentlig i røntgenområdet.
Samtidig vil de indre elektronskallene bli eksitert i en rekke atomer som utsettes for elektronbombardement, og i den følgende deeksitasjonen sendes det ut stråling med en bølgelengde som er karakteristisk for det aktuelle grunnstoffet. Dette gir opphav til linjespekteret eller den karakteristiske røntgenstrålingen.
Røntgenstråling kan produseres ved å stoppe en elektronstråle i tungt stoff. Det vanligste apparatet for å frembringe røntgenstråling er røntgenrør. For å oppnå meget høyenergetisk røntgenstråling til bruk i kreftbehandling, brukes elektronakseleratorer, blant annet betatron, som gir energier opptil 10–20 megaelektronvolt. Når den primære radioaktive strålingen (α-, β- og γ-stråling) stoppes, oppstår også røntgenstråler, og stråling fra radioaktive kilder vil derfor for en stor del være røntgenstråler.
Strålingens gjennomtrengningsevne, eller hardhet, øker med avtagende bølgelengde, det vil si med økende energi av fotonene. Gjennomtrengningsevnen angis ofte ved absorpsjonstykkelsen, det vil si den tykkelsen av et stoff som må til for å redusere strålingsintensiteten til 1/e ganger den opprinnelige. Her er e er grunntallet i det naturlige logaritmesystemet. Alternativt kan den angis ved svekkingskoeffisienten, som er den inverse av absorpsjonstykkelsen.
For samme bølgelengde for røntgenstrålingen øker absorpsjonen til et stoff med økende tetthet og økende atomnummer. Dette er hovedsakelig grunnen til at røntgenstråler brukes i røntgendiagnostikk og røntgenkontroll. For eksempel absorberer beinsubstans, som inneholder kalsium og fosfor, mer av strålingen enn bløtt vev, som inneholder vesentlig hydrogen, oksygen, nitrogen og karbon.
Røntgenstrålenes brytningsindeks er ubetydelig mindre enn én. I motsetning til lys brytes eller reflekteres de derfor ikke merkbart når de går fra ett stoff til et annet. Derimot opptrer bøyningsfenomener på samme måte som ved lys når strålene går gjennom en liten åpning eller spres av et lite legeme, og man får interferensbilder når strålene går gjennom eller kastes tilbake av et gitter hvor gitterkonstanten er av samme størrelse som strålenes bølgelengde.
Mens optiske gitre lages som streker på en glatt flate, er de gitterkonstantene man trenger i forbindelse med røntgenstråler så små at de vanskelig lar seg fremstille. I 1912 foreslo Max von Laue å bruke atomgitre i krystaller for å undersøke røntgenstråler, og la dermed grunnlaget for røntgenspektroskopi både for undersøkelser av krystallstrukturer og som metode for å bestemme strålenes bølgelengde.
Den medisinske anvendelsen av røntgenstråling beror på fire egenskaper ved strålingen:
De tre første egenskapene utnyttes ved røntgenundersøkelser, mens den første og den fjerde er grunnlaget for røntgenbehandling av blant annet kreftsvulster.
Røntgenstråler ble oppdaget i 1895 av Wilhelm Conrad Röntgen. Han kalte dem X-rays (X-stråler), en betegnelse som fremdeles brukes i engelsktalende land.
Röntgen la merke til at en papirskjerm vasket med bariumplatinacyanid fluorescerte sterkt hver gang et katodestrålerør ble slått på. Han fant at dette skyldtes stråler som kom fra rørets anode. Han oppdaget også at strålene virket på samme måte som lys på en fotografisk film, og at de var meget gjennomtrengende, særlig i lett stoff. Han foretok gjennomlysninger og tok røntgenbilder av menneskelige organer og la dermed grunnlaget for strålenes viktigste anvendelse: røntgendiagnostikk og røntgenkontroll.
Oppdagelsen av radioaktive strålers virkning på levende vev ledet til at røntgenstråler også fikk anvendelse i terapi, særlig ved visse former av kreftsykdommer.
Kommentarer
Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.
Du må være logget inn for å kommentere.