Рентгеновское излучение и его основные физические свойства: биологическое действие

Спектр электромагнитных излучений условно разделён на частотные диапазоны для простоты ориентирования в нём. Набольшая доля припадает на рентгеновское излучение. Его открыли в конце XIX века и успешно применяют в диагностике живых организмов, изделий из металла, кристаллов. Рассмотрим основные свойства рентгеновских (Х) лучей, их воздействие на живую материю.

Что такое рентгеновские лучи

Так называемые X-лучи открыл немец Вильгельм Рёнтгер в 1896 году. На шкале электромагнитного излучения они располагаются между жёстким ультрафиолетовым и γ-излучениями, по характеристикам схожи с гамма-лучами, однако вызываются электронами. К характеристикам рентгеновских лучей относят их:

• энергию: 10…250 мэВ;
• частоту: 3⋅10¹⁶…3⋅10¹⁹ герц;
• длину волны: 10 нм – 5 пм.

 Различают мягкое рентгеновское излучение – фотоны имеют меньший потенциал и жёсткое – элементарные частицы имеют высокую энергию и частоту колебаний.

Генерируются X-лучи в рентгеновских трубках и ускорителях заряженных частиц. В естественной среде их источниками являются: радиоактивный распад, достигающие поверхности Земли космические излучения.

Основные свойства рентгеновского излучения

X-лучи обладают уникальной комбинацией физических свойств, часть из которых присуща другим спектрам электромагнитных волн.

• Исходящие из фокуса рентгеновской трубки лучи движутся по прямолинейной траектории.
• Оказывают фотохимическое воздействие – способны разлагать соединения серебра и галогенов. Явление легло в основу создания рентгеноскопических снимков органов человека и животных, преимущественно костей.
• Нейтральны для электромагнитных полей – не отклоняются ЭМ полями.
• В вакууме движутся со скоростью, равной скорости света (c).
• Невидимы для человеческого глаза и органов зрения практически всех живых организмов.
• Обладают ионизирующим воздействием – при высокой концентрации превращают воздух в проводник электрического тока.
• Световозбуждающее действие – X-лучи становятся видимыми вследствие взаимодействия с рядом веществ, например, тетрацианоплатинатом (II) бария. Явление стало основой рентгеноскопии.
• Всепроникающая способность – с лёгкостью проникают в неплотную материю, в том числе мягкие ткани организма. Чем плотнее вещество, тех хуже рентгеновские лучи проникают в него.
• Активное биологическое воздействие – ионизирует живые ткани, могут вызывать лучевые ожоги, болезнь, злокачественные образования. Является мутагенным фактором для клеточных мембран и ДНК в больших дозах, в малых – активизирует метаболизм.
• Взаимодействие со слабосвязанными и свободными электронами при высоких энергиях.
• Являются частью естественного радиоактивного фона.
• Для X-излучения невозможно создать линзу.
• Почти не отражаются при падении на поверхность под прямым углом.

Интенсивность рентгеновских лучей снижается пропорционально увеличению расстояния от источника в квадрате.