røntgenstråler

Chest X-ray

Dr. Jeremy Jones/Radiopaedia.org. Gjengitt med tillatelse

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. Røntgenstråler ble oppdaget i 1895 av fysikeren Wilhelm Röntgen.

Et røntgenbilde tatt av en menneskehånd i en forelesning av Wilhelm Röntgen. For ytterligere informasjon, se A. Haase, G. Landwehr, E. Umbach (redaktører) (1997) Röntgen Centennial: X-rays in Natural and Life Sciences, Singapore: World Scientific, side 7-8 ISBN: 981-02-3085-0. 

Røntgenbilde av en menneskehånd. av Wilhelm Röntgen. Public domain

Elektromagnetisk stråling med bølgelengde mellom 0,01 nm (nanometer) og 10 nm blir kalt røntgenstråling. Skillene til gammastråling (bølgelengde under 0,01 nm) og ultrafiolett stråling (bølgelengde over 10 nm) 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 anvendes røntgenstrålemetoder for bølgelengder helt opp til 60 nm, mens optiske metoder for ultrafiolette stråler anvendes ned til cirka 10 nm.

Ved korte bølgelengder går røntgenområdet over i gamma-området, 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 del av røntgenspekteret ligger i den nedre delen av bølgelengdeområdet for røntgenstråler, det vil si under 0,1 nm (energi over 10 keV).

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 partiklene akselereres, 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 kvant. Ved energier over noen få keV 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 røntgenstråling.

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 MeV. 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 strålingskvantene. For samme bølgelengde (samme hardhet) øker absorpsjonsevnen til et stoff med økende densitet og økende atomnummer. Absorpsjonstykkelsen, det vil si den tykkelsen av et stoff som må til for å redusere strålingsintensiteten med 1/e (her er e grunntallet i det naturlige logaritmesystemet), er for forskjellige stoffer og energier gitt i tabellen nederst i artikkelen. Ofte finner man svekkingskoeffisienten angitt i tabeller; dette er den inverse av absorpsjonstykkelsen.

Røntgenstrålenes anvendbarhet i røntgendiagnostikk og røntgenkontroll skyldes hovedsakelig det forhold at absorpsjonsevnen øker med densitet og atomnummer. Derfor absorberer for eksempel bensubstans, 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 dermed la han grunnlaget for røntgenspektroskopi både for undersøkelser av krystallstrukturer og som metode for å bestemme strålenes bølgelengde.

Røntgenstråler ble oppdaget 1895 av W. C. 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.

Bølgelengde (nm) 0,1 0,001 0,000 1
Energi (keV) 12,5 125 1250
Aluminium 0,26 23 62
Kobber 0,009 3,5 20
Bly 0,012 0,24 12,5

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

Har du spørsmål om eller kommentarer til artikkelen?

Kommentaren din vil bli publisert under artikkelen, og fagansvarlig eller redaktør vil svare når de har mulighet.

Du må være logget inn for å kommentere.