Виды ионизирующего излучения. 2

ГБОУ ВПО РНИМУ им. Н.И.Пирогова

 

 

Кафедра онкологии и лучевой  терапии

 

 

 

 

Реферат на тему:

«Виды ионизирующего излучения»

 

              

 

 

 

                                                                   

 

                                                                          Студент 4 курса

                                                                          Педиатрического факультета

                                                                          группы 421

                                                                          Васильев С. И.

                                                                          Преподаватель:

                                                                          Бобров В. И.

 

 

 

2010

 

Оглавление

1. Ионизирующее излучение и его поле 3

2. Виды излучений 7

Корпускулярное излучение 7

• Альфа-излучение 7
• Протонное излучение 8
• Нейтронное излучение 8
• Электронное излучение 12
• Бета-излучение 12

Космическое излучение 13

Электромагнитное излучение 14

• Рентгеновское излучение 17
• Гамма излучение 21

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Ионизирующее излучение и его поле

 

 Радиация - обобщенное  понятие. Оно включает различные  виды излучений, часть которых встречается природе, другие получаются искусственным путем.

 Излучение электромагнитное - процесс образования свободного электромагнитного поля; излучением называют также само свободное электромагнитное поле. Излучают ускоренно движущиеся заряженные частицы (например, тормозное излучение, синхротронное излучение, излучение переменных диполя, квадруполя и мультиполей высшего порядков). Атом и другие атомные системы излучают при квантовых переходах из возбужденных состояний в состояния с меньшей энергией.

Ионизирующее  излучение - излучение, взаимодействие которого со средой приводит к образованию ионов разных знаков. (Видимый свет и ультрафиолетовое излучение не относят к ионизирующим излучениям). Непосредственно ионизирующее излучение - ионизирующее излучение, состоящее из заряженных частиц, имеющих кинетическую энергию, достаточную для ионизации при столкновении. (Непосредственно ионизирующее излучение может состоять из электронов, протонов, α - частиц и др.). Косвенно ионизирующее излучение - ионизирующее излучение, состоящее из незаряженных частиц, которые могут создавать непосредственно ионизирующее излучение и (или) вызывать ядерные превращения. (Косвенно ионизирующее излучение может состоять из нейтронов, фотонов и др.).

Фотонное излучение - электромагнитное косвенно ионизирующее излучение.

γ-Излучение - фотонное излучение, возникающее при ядерных превращениях или аннигиляции частиц.

Характеристическое  излучение - фотонное излучение с дискретным энергетическим спектром, возникающее при изменении энергетического состояния электронов атома.

Тормозное излучение - фотонное излучение с непрерывным энергетическим спектром, испускаемое при уменьшении кинетической энергии заряженных частиц.

Рентгеновское излучение - фотонное излучение, состоящее из тормозного и (или) характеристического излучения, генерируемое рентгеновскими аппаратами.

Корпускулярное  излучение - ионизирующее излучение, состоящее из частиц с массой, отличной от нуля (α -, β -частиц, нейтронов и др.).

α-Излучение - корпускулярное излучение, состоящее из α - частиц (ядер 4Не), испускаемых при радиоактивном распаде ядер или при ядерных реакциях, превращениях.

β-Излучение - корпускулярное излучение с непрерывным энергетическим спектром, состоящее из отрицательно или положительно заряженных электронов или позитронов (β- или β+ - частиц) и возникающее при радиоактивном β - распаде ядер или нестабильных частиц. Характеризуется граничной энергией спектра Еβ.

Аннигиляционное излучение - фотонное излучение, возникающее в результате аннигиляции частицы и античастицы (например, при взаимодействии β- электрона и β+позитрона). Моноэнергетическое ионизирующее излучение - ионизирующее излучение, состоящее из фотоноводинаковой энергии или частиц одного вида с одинаковой кинетической энергией.

Смешанное ионизирующее излучение - ионизирующее излучение, состоящее из частиц различного вида или из частиц и фотонов.

Направленное  ионизирующее излучение -ионизирующее излучение с выделенным направлением распространения.

Естественный  фон излучения - ионизирующее излучение, создаваемое космическим излучением и излучением естественно распределенных природных радиоактивных веществ (на поверхности Земли, в приземной атмосфере, в продуктах питания, воде, в организме человека и др.).

Фон - ионизирующее излучение, состоящее из естественного фона и ионизирующих излучений посторонних источников.

Космическое излучение - ионизирующее излучение, которое состоит из первичного излучения, поступающего из космического пространства, и вторичного излучения, возникающего в результате взаимодействия первичного излучения с атмосферой.

Узкий пучок излучения - такая геометрия излучения, при которой детектор регистрирует только нерассеянное излучение источника.

Широкий пучок  излучения - такая геометрия излучения, при которой детектор регистрирует нерассеянное и рассеянное излучения источника.

Поле ионизирующего  излучения - пространственно-временное распределение ионизирующего излучения в рассматриваемой среде.

Поток ионизирующих частиц (фотонов) - отношение числа ионизирующих частиц (фотонов) dN, проходящих через данную поверхность за интервал времени dt, к этому интервалу: F= dN/dt.

Поток энергии  частиц - отношение энергии падающих частиц к интервалу времени Ψ=dЕ/dt. Плотность потока ионизирующих частиц (фотонов) - отношение потока ионизирующих частиц (фотонов) dF проникающих в объем элементарной сферы, к площади центрального поперечного сечения dS этой сферы: φ = dF/dS = d2N/dtdS. (Плотность потока энергии частиц определяется аналогично).

Флюенс (перенос) ионизирующих частиц (фотонов) - отношение числа ионизирующих частиц (фотонов) dN, проникающих в объем элементарной сферы, к площади центрального поперечного сечения dS этой сферы: Ф = dN/dS.

Энергетический  спектр ионизирующих частиц - распределение ионизирующих частиц по их энергии.

Эффективная энергия  фотонного излучения - энергия фотонов такого моноэнергетического фотонного излучения, относительное ослабление которого в поглотителе определенного состава и определенной толщины то же самое, что и рассматриваемого немоноэнергетического фотонного излучения.

Граничная энергия  спектра β - излучения - наибольшая энергия β -частиц в непрерывном энергетическом спектре β -излучения данного радионуклида.

Альбедо излучения - отношение числа частиц (фотонов), отражающихся от границы раздела двух сред, к числу частиц (фотонов), падающих на поверхность раздела.

Запаздывающее излучение - частицы, излучаемые продуктами распада, в отличии от частиц (нейтронов и гамма - лучей), возникающих непосредственно в момент деления.

Ионизация в газах- отрыв от атома или молекулы газа одного или нескольких электронов. В результате ионизации в газе возникают свободные носители заряда (электроны и ионы) и он приобретает способность проводить электрический ток.

Термин «излучение» охватывает диапазон электромагнитных волн, включая  видимый спектр, инфракрасную и ультрафиолетовую области, а также радиоволны, электрический ток и ионизирующее излучение. Вся несхожесть этих явлений обусловлена лишь частотой (длиной волны) излучения. Ионизирующее излучение может представлять опасность для здоровья человека. Ионизирующее излучение (радиация) - вид излучения, который изменяет физическое состояние атомов или атомных ядер, превращая их в электрически заряженные ионы или продукты ядерных реакций. При определенных обстоятельствах присутствие таких ионов или продуктов ядерных реакций в тканях организма может изменять течение процессов в клетках и молекулах, а при накоплении этих событий может нарушить ход биологических реакций в организме, т.е. представлять опасность для здоровья человек.

2. Виды излучений

 

Различают:

• корпускулярное излучение (состоящее из частиц с массой отличной от нуля);
• электромагнитное (фотонное) излучение.

 Корпускулярное излучение

 

К корпускулярному ионизирующему излучению относят альфа-излучение, электронное, протонное, нейтронное и мезонное излучения. Корпускулярное излучение, состоящее из потока заряженных частиц (α-, β-частиц, протонов, электронов), кинетическая энергия которых достаточна для ионизации атомов при столкновении, относится к классу непосредственно ионизирующего излучения. Нейтроны и другие элементарные частицы непосредственно не производят ионизацию, но в процессе взаимодействия со средой высвобождают заряженные частицы (электроны, протоны), способные ионизировать атомы и молекулы среды, через которую проходят. Соответственно, корпускулярное излучение, состоящее из потока незаряженных частиц, называют косвенно ионизирующим излучением.

Альфа-излучение

 

Альфа частицы (α - частицы) - ядра атома гелия, испускаемые при α - распаде некоторыми радиоактивными атомами. α - частица состоит из двух протонов и двух нейтронов. Альфа излучение - поток ядер атомов гелия (положительно заряженных и относительно тяжелых частиц). Естественное альфа-излучение как результат радиоактивного распада ядра, характерно для неустойчивых ядер тяжелых элементов, начиная с атомного номера более 83, т.е. для естественных радионуклидов рядов урана, и тория, а также, для полученных искусственным путем трансурановых элементов.

Возможность α- распада связана с тем, что масса (а, значит, и суммарная энергия ионов) α- радиоактивного ядра больше суммы масс α- частицы и образующегося после α- распада дочернего ядра. Избыток энергии исходного (материнского) ядра освобождается в форме кинетической энергии α- частицы и отдачи дочернего ядра. α- частицы представляют собой положительно заряженные ядра гелия - 2Не4 и вылетают из ядра со скоростью 15-20 тыс. км/сек. На своём пути они производят сильную ионизацию среды, вырывая электроны из орбит атомов. Пробег α- частиц в воздухе порядка 5-8 см, в воде - 30-50 микрон, в металлах - 10-20 микрон. При ионизации α- лучами наблюдаются химические изменения вещества, и нарушается кристаллическая структура твердых тел. Так как между α- частицей и ядром существует электростатическое отталкивание, вероятность ядерных реакций под действием α- частиц природных радионуклидов (максимальная энергия 8,78 МэВ у 214Ро) очень мала, и наблюдается лишь на легких ядрах (Li, Ве, В, С, N, Na, Al) с образованием радиоактивных изотопов и свободных нейтронов.

 Протонное излучение

 

Протонное излучение – излучение, образующееся в процессе самопроизвольного распада нейтронно-дефицитных атомных ядер или как выходной пучок ионного ускорителя (например, синхрофазоторона).

 Нейтронное излучение

 

Нейтронное излучение - поток нейтронов, которые преобразуют свою энергию в упругих и неупругих взаимодействиях с ядрами атомов. При неупругих взаимодействиях возникает вторичное излучение, которое может состоять как из заряженных частиц, так и из гамма-квантов (гамма-излучения).

При упругих взаимодействиях возможна обычная ионизация вещества. Источниками нейтронного излучения являются:

• спонтанно делящиеся радионуклиды;
• специально изготовленные радионуклидные источники нейтронов;
• ускорители электронов, протонов, ионов;
• ядерные реакторы; космическое излучение.

 С точки зрения биологического Нейтроны образуются в ядерных реакциях (в ядерных реакторах и в других промышленных и лабораторных установках, а также при ядерных взрывах). Нейтроны не обладают электрическим зарядом. Условно нейтроны в зависимости от кинетическойэнергии разделяются на:

• быстрые (до 10 МэВ);
• сверхбыстрые;
• промежуточные;
• медленные;
• тепловые.

Нейтронное излучение  обладает большой проникающей способностью. Медленные и тепловые нейтроны вступают в ядерные реакции, в результате могут образовываться стабильные или радиоактивные изотопы. Свободный нейтрон - это нестабильная, электрически нейтральная частица.

Исследуются уникальные свойства нейтрона, что является актуальным и дает возможность наиболее надежно и точно определить фундаментальные параметры электрослабого взаимодействия и, тем самым либо подтвердить, либо опровергнуть Стандартную модель. Наличие магнитного момента у нейтрона уже свидетельствует о его сложной структуре, т.е. его "неэлементарности". Во втором случае взаимодействие неполяризованных и поляризованных нейтронов разных энергий с ядрами позволяет их использовать в физике ядра и элементарных частиц. Изучение эффектов нарушения пространственной четности и инвариантности относительно обращения времени в различных процессах - от нейтронной оптики до деления ядер нейтронами - это далеко не полный перечень наиболее актуальных сейчас направлений исследований. Тот факт, что реакторные нейтроны тепловых энергий имеют длины волн, сравнимые с межатомными расстояниями в веществе, делает их незаменимым инструментом для исследования конденсированных сред. Взаимодействие нейтронов с атомами является сравнительно слабым, что позволяет нейтронам достаточно глубоко проникать в вещество - в этом их существенное преимущество по сравнению с рентгеновскими и γ-лучами, а также пучками заряженных частиц из-за наличия массы нейтроны при том же импульсе (следовательно, при той же длине волны) обладают значительно меньшей энергией, чем рентгеновские и γ-лучи, и эта энергия оказывается сравнимой с энергией тепловых колебаний атомов и молекул в веществе, что дает возможность изучать не только усредненную статическую атомную структуру вещества, но и динамические процессы, в нем происходящие. Наличие магнитного момента у нейтронов позволяет использовать их для изучения магнитной структуры и магнитных возбуждений вещества, что очень важно для понимания свойств и природы магнетизма материалов. Рассеяние нейтронов атомами обусловлено, в основном, ядерными силами, следовательно сечения их когерентного рассеяния никак не связаны с атомным номером (в отличие от рентгеновских и γ-лучей). Поэтому облучение материалов нейтронами позволяет различать положения атомов легких (водород, кислород и др.) элементов, идентификация которых почти невозможна с использованием рентгеновских и γ-лучей. По этой причине нейтроны успешно применяются при изучении биологических объектов, в материаловедении, в медицине и др. областях. Кроме того, различие в сечениях рассеяния нейтронов у разных изотопов позволяет не только отличать в материале элементы с близкими атомными номерами, но и исследовать их изотопный состав. Наличие изотопов с отрицательной амплитудой когерентного рассеяния дает уникальную возможность контрастирования исследуемых сред, что также очень часто используют в биологии и медицине.

Когерентное рассеяние - рассеяние излучения с сохранением частоты и с фазой, отличающейся на π от фазы первичного излучения. Рассеянная волна может интерферировать с падающей волной или другими когерентно рассеянными волнами. Некогерентное рассеяние возникает в результате эффекта Комптона, при котором энергия части рассеиваемых фотонов оказывается меньше энергии квантов первичного пучка. Соответственно, длина рассеиваемой волны в этом случае отличается от длины волны падающего излучения, а их фазы никак не связаны. Рассеянное излучение не интерферирует с когерентно рассеянным и первичным излучениями.

Проникающая способность  нейтронов большая. Поскольку нейтроны не имеют электрического заряда, они свободно взаимодействуют с ядрами атомов, вызывая ядерные реакции. Проникающая способность нейтронов зависит от их энергии и состава атомов вещества, с которыми они взаимодействуют. Слой половинного ослабления легких материалов для нейтронного излучения в несколько раз меньше, чем для тяжёлых. И наоборот, тяжёлые материалы, например металлы, хуже ослабляют нейтронное излучение, чем гамма-излучение. Лучшими для защиты от нейтронного излучения являются водородосодержащие материалы, то есть имеющие в своей химической формуле атомы водорода. Обычно применяют воду, парафин, полиэтилен. Кроме того, нейтронное излучение хорошо поглощается бором, бериллием, кадмием, графитом, а также водой и парафином.

Поскольку нейтронные излучения сопровождаются γ-излучениями, необходимо применять многослойные экраны из различных материалов: свинец-полиэтилен, сталь - вода и т.д. В ряде случаев для одновременного поглощения нейтронного и гамма-излучений применяют водные растворы гидроксидов тяжелых металлов, например, гидроксид железа Fe(OH)3. Облучаемые нейтронами вещества могут приобретать радиоактивные свойства, то есть получать так называемую наведенную радиоактивность.

Электронное излучение

 

Электронное излучение - пучок электронов на выходе электронного ускорителя или электронной пушки. Характеризуется средней энергией излучения и дисперсией (разбросом), а также шириной пучка. Специальными мерами можно получить моноэнергетический узкий пучок высокоэнергетических электронов.

Бета-излучение

 

Бета частицы (β - частицы)- электроны и позитроны, испускаемые ядрами атомов при β – распаде. Бета-излучение - это электроны или позитроны, которые образуются при β-распаде различных элементов от самых легких (нейтрон) до самых тяжелых.

Бета-излучение - самый распространенный тип радиоактивного распада ядер, особенно для искусственных радионуклидов. Β - частицы (как электроны, так и позитроны), взаимодействуют с электронами атомных оболочек и, передавая им часть своей энергии, могут вырывать их с орбит; при этом образуется положительный ион и свободный электрон. При β-распаде электроны движутся со скоростью близкой к скорости света. Так как скорость β- частиц значительно выше скорости α- частиц, они реже взаимодействуют с атомами среды и плотность ионизации на единицу пробега у них в сотни раз ниже, чем у α- частиц, а пробег в воздухе достигает 10 м (у естественных β- излучателей). В мягкой ткани пробег может достигать 10 - 12 мм. Поглощаются они слоем алюминия толщиной 1 мм.

  В отличие от электронного излучения, β – излучение сопровождается потоком нейтрино (точнее – антинейтрино для электронов и нейтрино для позитронов). Позитронное излучение сопровождается анигилляционным γ-излучением (с энергией 0,51 и/или 1,02 МэВ).

 Космическое излучение

 

Космические лучи – поток стабильных частиц высоких энергий (от 1 до 1012 ГэВ), приходящих на Землю из мирового пространства (первичное излучение), а также рожденное этими частицами при взаимодействиях с атомными ядрами атмосферы вторичное излучение, в состав которого входят все известные элементарные частицы.

 Первичные космические лучи состоят главным образом из протонов (90%), α-частиц (7%), других атомных ядер, вплоть до самых тяжелых, и небольшого количества электронов, позитронов и фотонов большей энергии. Первичное космическое излучение изотропно в пространстве и неизменно во времени. Подавляющая часть первичных космических лучей приходит на Землю из Галактики и лишь небольшая их часть связана с активностью Солнца.

Космическое излучение - электромагнитное или корпускулярное излучение, имеющее внеземной источник; подразделяют на первичное (которое, в свою очередь, делится на галактическое и солнечное) и вторичное. В узком смысле иногда отождествляют космическое излучение и космические лучи. Космическое излучение - более широкое понятие, чем космические лучи, и включает в себя последнее, а также реликтовое излучение, космическое радиоизлучение и др.

На одном из компонентов  космических лучей – нейтрино – построена нейтринная астрономия, связанная с исследованием потоков нейтрино от внеземных источников (Солнца, звезд). Рентгеновское излучение космическое - электромагнитное излучение космических тел в диапазоне энергий фотонов от 100 эВ до 105 эВ, регистрируемое рентгеновскими телескопами. Существуют дискретные источники и диффузный фон космического рентгеновского излучения. К галактическим источникам относятся преимущественно нейтронные звезды и, возможно, черные дыры, шаровые звездные скопления, к внегалактическим источникам - квазары, отдельные галактики и их скопления.

 Вариации ионизирующей составляющей космического излучения вызываются и магнитным полем Земли, отклоняющим первичные нарушенные космические ядра. Мощность эффективной дозы, вызванной ионизирующей компонентой космического излучения на открытом воздухе на уровне моря, составляет на экваторе величину порядка 260-270 мкЗв/год, в северных широтах - 270-290 мкЗв/год. По абсолютному значению эффективные дозы, обусловленные нейтронной составляющей космического излучения, в несколько раз ниже ионизирующей составляющей, но более значительно зависят от широты местности и равны в экваториальных широтах 31 мкЗв/год, в полярных - 95 мкЗв/год. С высотой, в пределах колебаний рельефа Земли, на каждые сто метров над уровнем моря, годовая эффективная доза увеличивается на 10 мкЗв за счет уменьшения слоя атмосферы. Начиная с высоты 1,5-2,0 км, этот прирост увеличивается

 Электромагнитное излучение

 

Излучение электромагнитное - процесс образования свободного электромагнитного поля.

Классическая физика рассматривает  излучение как испускание электромагнитных волн ускоренно движущимися электрическими зарядами (в частности, переменными  токами). Классическая теория объяснила очень многие характерные черты процессов излучения, однако она не смогла дать удовлетворительного описания ряда явлений, особенно теплового излучения тел и излучения микросистем (атомов и молекул). Такое описание оказалось возможным лишь в рамках квантовой теории излучения, показавшей, что излучение представляет собой рождение фотонов при изменении состояния квантовых систем (например, атомов). Квантовая теория, более глубоко проникнув в природу излучения, одновременно указала и границы применимости классической теории: последняя часто является очень хорошим приближением при описании излучения, оставаясь, например, теоретической базой радиотехники.

Простейшим источником поля является точечный заряд. У покоящегося  заряда излучение отсутствует. Равномерно движущийся заряд (в пустоте) также не может быть источником излучения. Заряд же, движущийся ускоренно, излучает. В зависимости от физической природы ускорения излучение иногда приобретает особые наименования. Так, излучение, возникающее при торможении заряженных частиц в веществе в результате воздействия на них кулоновских полей ядер и электронов атомов, называется тормозным излучением. Излучение заряженной частицы, движущейся в магнитном поле, искривляющем её траекторию, называется синхротронным излучением (или магнитотормозным излучением). Оно наблюдается, например, в циклических ускорителях заряженных частиц.

Одним из важнейших примеров излучения релятивистских частиц является синхротронное излучение заряженных частиц в циклических (кольцевых) ускорителях. Резкое отличие от нерелятивистского излучения проявляется здесь уже в спектральном составе излучения.

Ультрарелятивистская частица  может излучать электромагнитные волны, даже если она движется прямолинейно и равномерно (но только в веществе, а не в пустоте!). Это излучение названное излучением Черенкова-Вавилова, возникает, если скорость заряженной частицы в среде превосходит фазовую скорость света в этой среде (uфаз=c/n, где n - показатель преломления среды). Излучение появляется из-за того, что частица «перегоняет» порождаемое ею поле, отрывается от него. Атом также может быть источником излучения. Система из ядра и движущегося в его кулоновском поле электрона должна находиться в одном из дискретных состояний (на определённом уровне энергии). При этом все состояния, кроме основного (т. е. имеющего наименьшую энергию), неустойчивы. Атом, находящийся в неустойчивом (возбуждённом) состоянии, даже если он изолирован, переходит в состояние с меньшей энергией. Этот квантовый переход сопровождается испусканием фотона; такое излучение называется спонтанным (самопроизвольным).

Источниками электромагнитного  излучения могут быть не только атомы, но и более сложные квантовые системы. Общие методы описания излучения таких систем те же, что и при рассмотрении атомов, но конкретные особенности излучения весьма разнообразны. Излучения молекул, например, имеет более сложные спектры, чем излучения атомов. Для излучения атомных ядер типично, что энергия отдельных квантов обычно велика (γ-кванты), интенсивность же излучения сравнительно низка. Электромагнитное излучение часто возникает и при взаимных превращениях элементарных частиц (аннигиляции электронов и позитронов, распаде мезона и т.д.).

Если частота внешнего излучения, падающего на уже возбуждённый атом, совпадает с одной из частот возможных для этого атома согласно (2) квантовых переходов, то атом испускает квант излучения, в точности такой же, как и налетевший на него (резонансный) фотон. Это излучение называется вынужденным. По своим свойствам оно резко отличается от спонтанного - не только частота, но и направление распространения, и поляризация испущенного фотона оказываются теми же, что у резонансного. Электромагнитное излучение имеет широкий спектр энергий и различные источники: гамма-излучение атомных ядер и тормозное излучение ускоренных электронов, радиоволны и др.

Фотон - элементарная частица энергии, обладающая как свойствами частицы, так и волны: фотон не имеет заряда и массы, но обладает импульсом. Энергия света, рентгеновских лучей, гамма - лучей и т.д. переносится фотонами.

 Фотонное излучение - фотонное излучение, возникающее при изменении энергетического состояния атомных ядер или при аннигиляции частиц.

К фотонному ионизирующему  излучению относятся γ-излучение, возникающее при изменении энергетического состояния атомных ядер или аннигиляции частиц, тормозное излучение, возникающее при уменьшении кинетической энергии заряженных частиц, характеристическое излучение с дискретным энергетическим спектром, возникающее при изменении энергетического состояния электронов атома и рентгеновское излучение, состоящее из тормозного и/или характеристического излучений.

Рентгеновское излучение

 

Рентгеновские лучи - электромагнитное ионизирующее излучение, занимающее спектральную область между гамма- и ультрафиолетовым излучением в пределах длин волн 10-3 – 100 нм (от 10-12 до 10-5 см).

Энергетический диапазон от 100 эВ до 0,1 МэВ. Рентгеновские лучи с длиной волны l <0,2 нм условно называются жёсткими, с l >0,2 нм - мягкими рентгеновскими лучами.

Рентгеновские лучи используются в медицине для исследований, диагностики и лечения определенных органических нарушений органов тела, в особенности - внутренних органов.

 Открыты в 1895 году В.К. Рентгеном и названы им Х-лучами (этот термин применяется практически во всех странах, кроме Германии и России). В зависимости от механизма возникновения рентгеновских лучей их спектры могут быть:

• непрерывными (тормозными);
• линейчатыми (характеристическими).

Линейчатое излучение возникает после ионизации атома с выбрасыванием электрона одной из его внутренних оболочек. Такая ионизация может быть результатом столкновения атома с быстрой частицей, например электроном (первичные рентгеновские лучи), или поглощения атомом фотона (флуоресцентные рентгеновские). Ионизованный атом оказывается в начальном квантовом состоянии на одном из высоких уровней энергии и через 10-16-10-15 сек переходит в конечное состояние с меньшей энергией. При этом избыток энергии атом может испустить в виде фотона определённой частоты. Частоты линий спектра такого излучения характерны для атомов каждого элемента, поэтому линейчатый рентгеновский спектр называется характеристическим.

Характеристическое  рентгеновское излучение – электромагнитное излучение, испускаемое при переходах электронов с внешних электронных оболочек атома на внутренние (характеристический спектр). Характеристический спектр – линейчатый рентгеновский спектр, возникающий при переходах электронов верхних оболочек атома на более близко расположенные к ядру K-, L-, M-, N – оболочки. Частоты линий характеристического спектра химических элементов подчиняется закону Мозли.

 Интенсивность тормозных  рентгеновских лучей распределена  по всем частотам до высокочастотной границы n0, на которой энергия фотонов hn0 (h — Планка постоянная) равна энергии eV бомбардирующих электронов (е — заряд электрона, V — разность потенциалов ускоряющего поля, пройденная ими). Этой частоте соответствует коротковолновая граница спектра l0 = hc/eV (с — скорость света). Тормозное рентгеновское излучение (рентгеновские лучи) с непрерывным энергетическим спектром - коротковолновое электромагнитное (фотонное) излучение. Диапазон частот, 3*1016÷3*1019 Гц, диапазон длин волн 10-8 ÷10-12, м. Образуется при уменьшении кинетической энергии (торможении, рассеянии) быстрых заряженных частиц, например, при торможении в кулоновском поле ускоренных электронов. Существенно для легких частиц электронов и позитронов. Спектр тормозного излучения непрерывен, максимальная энергия равна начальной энергии частицы.

 Традиционный метод  генерации рентгеновских лучей - бомбардировка металлического электрода в вакуумной трубке пучком ускоренных электродов. Рентгеновское излучение обладает большой проникающей способностью, действует на фотографическую эмульсию, вызывает люминесценцию, активно действует на клетки живого организма, ионизирует газы, взаимодействует с ионами кристаллической решётки, обладает корпускулярными свойствами, невидимо.