Kiến thức

Tia X – Wikipedia tiếng Việt

Tia X

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Bước tới điều hướng

Bước tới tìm kiếm

Hình ảnh

chụp X quang

tay người đeo

nhẫn

, chụp bởi

Röntgen

X-quang hoặc phổi người

X-quang của phổi người

Bức xạ X (bao gồm tia X hay X-ray) là một dạng của

sóng điện từ

. hầu hết tia X có dải

bước sóng

trong khoảng từ 0,01 đến 10

nano mét

tương ứng với dãy

tần số

từ 30

Petahertz

đến 30

Exahertz

(3×1016 Hz to 3×1019 Hz) và có năng lượng từ 120

eV

đến 120

keV

. Trong nhiều ngôn ngữ, bức xạ X được gọi là bức xạ Röntgen,

[1]

được đặt tên theo nhà khoa học người

Đức

gốc

Hà Lan

Wilhelm Röntgen

, ngay sau khi ông khám phá ra một loại bức xạ mà chưa ai biết đến.

[2]

Các dải năng lượng[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Bảng phân chia các dải bức xạ sóng điện từ/ánh sáng

[3]

Tên

Bước sóng

Tần số

(Hz)

Năng lượng

photon

(

eV

)

Tia gamma

≤ 0,01 nm ≥ 30 EHz 124 keV – 300+ GeV
Tia X 0,01 nm – 10 nm 30 EHz – 30 PHz 124 eV – 124 keV

Tia tử ngoại

10 nm – 380 nm 30 PHz – 790 THz 3.3 eV – 124 eV

Ánh sáng

nhìn thấy

380 nm-700 nm 790 THz – 430 THz 1.7 eV – 3.3 eV

Tia hồng ngoại

700 nm – 1 mm 430 THz – 300 GHz 1.24 meV – 1.7 eV

Vi ba

1 mm – 1 met 300 GHz – 300 MHz 1.7 eV – 1.24 meV

Radio

1 mm – 100000 km 300 GHz – 3 Hz 12.4

fe

V – 1.24 meV

Wilhelm Conrad Röntgen, người khám phá ra tia X

Ứng dụng của tia X cứng và tia X mềm

Tia X cứng và tia X mềm[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Các tia X có năng lượng photon cao (trên 5-10 keV, bước sóng dưới 0,2-0,1 nm) được gọi là tia X cứng, những tia X có năng lượng thấp được gọi là tia X mềm.

[4]

Do có khả năng đâm xuyên, các tia X cứng được sử dụng rộng rãi để nhìn thấy hình ảnh bên trong các vật thể, thường được dùng để chụp X quang trong y tế và kiểm tra hành lý tại an ninh sân bay. Thuật ngữ X-quang được sử dụng để chỉ một hình ảnh được tạo bởi tia X. Vì các bước sóng của tia X cứng tương đương với kích thước của các nguyên tử, nó rất hữu ích để xác định các cấu trúc tinh thể bằng tinh thể học tia X. Ngược lại, tia X mềm bị hấp thụ dễ dàng trong không khí; độ dài suy giảm khoảng 600 eV (~ 2 nm). Các tia X trong môi trường nước nhỏ hơn 1 micromet.

[5]

Tia gamma[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Không có sự đồng thuận về một định nghĩa phân biệt giữa tia X và tia gamma. Một thực tế phổ biến là để phân biệt giữa hai loại bức xạ dựa trên nguồn của chúng: tia X phát ra bởi các electron, trong khi các tia gamma được phát ra bởi hạt nhân nguyên tử.

[6]

[7]

[8]

[9]

Định nghĩa này gặp một số vấn đề: các quá trình khác cũng có thể tạo ra các photon năng lượng cao, hoặc đôi khi phương pháp tạo ra không được biết. Một giải pháp thay thế phổ biến khác là phân biệt X và gamma trên cơ sở bước sóng (tần số hoặc năng lượng photon),Với bức xạ ngắn hơn một số bước sóng tùy ý, chẳng hạn như 10−11 m (0,1

Å

), thì là bức xạ gamma.

[10]

Phương pháp này chỉ định một photon cho một thể loại đã rõ, nhưng chỉ có thể xác định được nếu biết được bước sóng. Tuy nhiên, hai định nghĩa này thường trùng với nhau vì bức xạ điện từ phát ra bởi các tia X thường có bước sóng và năng lượng photon thấp hơn phóng xạ phát ra từ hạt nhân phóng xạ.

[6]

Xem thêm: OMEGA TRỞ THÀNH ĐƠN VỊ BẤM GIỜ CHÍNH THỨC CHO GIẢI AMERICA’S CUP LẦN THỨ 36

Tính chất[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Biểu tượng nguy cơ bức xạ ion hoá

Các photon tia X khi mang đủ năng lượng có thể ion hóa nguyên tử và phá vỡ liên kết phân tử. Điều này làm cho nó trở thành một loại bức xạ ion hoá, do đó gây hại cho mô sống cơ thể. Liều bức xạ cao trong một khoảng thời gian ngắn gây ra bệnh nhiễm xạ, trong khi liều thấp hơn có thể làm tăng nguy cơ ung thư do xạ trị. chụp X-quang trong y tế có nguy cơ làm tăng bị ung thư mặc dù nó có nhiều lợi ích của việc kiểm tra. Khả năng ion hoá của tia X có thể được sử dụng trong điều trị ung thư để diệt tế bào ác tính bằng cách sử dụng phương pháp xạ trị. Nó cũng được sử dụng để xác định đặc tính vật liệu bằng cách sử dụng quang phổ tia X.

Tia X có bước sóng ngắn hơn nhiều so với ánh sáng nhìn thấy, nó có thể đượccấu trúc nhỏ hơn nhiều so với những gì có thể nhìn thấy bằng kính hiển vi bình thường. Điều này có thể được sử dụng trong kính hiển vi X-quang để có được hình ảnh có độ phân giải cao và xác định vị trí các nguyên tử trong tinh thể.

Các tia X cực mạnh có thể đi qua các vật thể dày mà không bị hấp thu hoặc phân tán nhiều. Vì lý do này, tia X được sử dụng rộng rãi để thu hình ảnh bên trong các đối tượng bọc kín. Các ứng dụng thường thấy nhất là trong chụp X quang y tế và máy quét an ninh sân bay, nhưng các kỹ thuật tương tự cũng quan trọng trong công nghiệp (ví dụ chụp X quang công nghiệp và CT công nghiệp) và nghiên cứu (ví dụ CT động vật nhỏ). Độ sâu thâm nhập thay đổi theo một vài bậc độ lớn so với phổ tia X. Điều này cho phép điều chỉnh năng lượng photon cho ứng dụng để truyền tải đầy đủ thông qua đối tượng và đồng thời có độ tương phản tốt trong hình ảnh.

Khả năng nhìn thấy ở mắt người[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Quan điểm thông thường coi mắt người không nhìn thấy tia X. Tuy nhiên ngay sau phát hiện của Röntgen vào năm 1895 đã có thông báo nhìn thấy ánh sáng màu xanh lục-xám yếu khi trong phòng tối. Song vì sự nguy hiểm của tia X nên không có nghiên cứu tiếp theo để xác định cơ chế thật sự. Giả thiết đưa ra là tia X kích thích trực tiếp võng mạc và/hoặc kích thích huỳnh quang và mắt người cảm nhận ánh sáng thường thứ cấp

[11]

.

Câu chuyện phát hiện ra tia X[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Tối ngày

8 tháng 11

năm 1895,

Wilhelm Röntgen

đang kiểm tra xem liệu tia cathode (

tia âm cực

) có thể đi xuyên qua kính hay không thì bất ngờ nhận thấy một ánh sáng phát ra từ một tấm được phủ hóa chất gần đó. Ông gọi những tia tạo ra ánh sáng này là tia X, vì bản chất chưa rõ của chúng.

[12]

Với đầu óc nhạy bén, đầy kinh nghiệm của một nhà vật lý học, việc này đã lôi cuốn ông và 49 ngày sau ông liên tục ở lỳ trong phòng thí nghiệm, mỗi ngày ông chỉ ngừng công việc nghiên cứu ít phút để ăn uống, vệ sinh và chợp mắt nghỉ ngơi vài giờ. Nhờ thế, ông đã tìm ra tính chất của thứ tia bí mật mà ông tạm đặt tên là tia X và mang lại cho ông

giải Nobel về vật lý

đầu tiên vào năm 1901.

Sơ đồ nguyên lý hoạt động đèn Röntgen

Nguồn phát tia X[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Đèn tia X[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Phát hiện của

Wilhelm Röntgen

dẫn đến việc chế tạo ra

đèn phát tia X

(hay

đèn Röntgen

, X-ray tube)

[13]

. Đó là nguồn phát tia X nhân tạo, thứ dụng cụ hiện vẫn đang sử dụng phổ biến trong các ứng dụng tia X. Nguyên lý hoạt động của đèn Röntgen là trong một ống chân không các điện tử được gia tốc tới tốc độ cao, khi đập vào

anode

sẽ bị hãm đột ngột, và phát xạ ánh sáng năng lượng cao. “Bức xạ khi bị hãm” hay bức xạ hãm theo

tiếng Đức

là “Bremsstrahlung”, trở thành thuật ngữ được sử dụng trong văn liệu

tiếng Anh

.

Trong thiên nhiên[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Trong thiên nhiên thì sự

phân rã phóng xạ

của các

đồng vị

phóng xạ trong đất đá, sự xâm nhập của

tia vũ trụ

,… dẫn đến sự có mặt các hạt tích điện năng lượng cao và

tia gamma

trong

sinh quyển

. Tương tác của chúng với vật chất ở đây làm phát sinh tia X theo hai cơ chế chính.

  • Bức xạ hãm các hạt tích điện, phát ra

    photon

    có dải năng lượng từ

    tia gamma

    đến tia X.

  • Các

    photon

    của

    tia gamma

    và tia X năng lượng cao tán xạ theo

    hiệu ứng Compton

    tạo ra tia X thứ cấp.

Các vụ sét đánh tạo ra vùng

plasma

nhiệt độ cao cũng phát ra tia X, nhưng liều lượng không đáng kể.

Trong thực tế đời sống không phải quan tâm đến phông tia X. Chỉ trong nghiên cứu sinh học

di truyền

tiến hóa

, tia X tự nhiên được coi là đóng góp vào việc tạo ra các

biến dị

trong

ADN

.

Trong vũ trụ[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Các thiên thể có nhiệt độ cực cao bức xạ tia X theo lý thuyết bức xạ của

vật đen tuyệt đối

, và là cơ sở để xác định nhiệt độ vì sao đó.

Xem thêm: Giải sách bài tập Vật lí lớp 9-Bài 6: Bài tập vận dụng định luật ôm-LỚP 9

Sử dụng trong Y tế[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Ảnh chụp tia X

hộp sọ

người

Từ khi

Wilhelm Conrad Röntgen

phát hiện ra tia X có thể chẩn đoán

cấu trúc

xương

, tia X được phát triển để sử dụng cho chụp hình y tế.

Năm 1897, tia X lần đầu tiên được sử dụng trên chiến trường quân sự, trong Chiến tranh Balkan, để tìm các mảnh đạn và vị trí xương gãy bên trong cơ thể bệnh nhân.

[12]

Khoa X quang

là một lĩnh vực chuyên biệt trong y tế sử dụng ảnh tia X và các kĩ thuật khác để chẩn đoán bệnh bằng hình ảnh nên còn được gọi là Khoa chẩn đoán hình ảnh.

Việc sử dụng tia X đặc biệt hữu dụng trong việc xác định bệnh lý về xương, nhưng cũng có thể giúp ích tìm ra các bệnh về

phần mềm

. Ưu điểm của ứng dụng này là chẩn đoán và điều trị nhiều bệnh tật một cách nhanh chóng mà không làm bệnh nhân đau đớn (ví dụ như các bệnh về đường máu, bệnh ung thư,…)

[14]

. Một vài ví dụ như khảo sát ngực, có thể dùng để chẩn đoán bệnh về

phổi

như là

viêm phổi

,

ung thư phổi

hay

phù nề phổi

, và khảo sát vùng

bụng

,có thể phát hiện ra

tắc ruột

(

tắc thực quản

),

tràn khí

(từ thủng ruột),

tràn dịch

(trong khoang bụng). Trong vài trường hợp, sử dụng X quang còn gây tranh cãi, như là

sỏi mật

(ít khi cản quang) hay

sỏi thận

(thường thấy nhưng không phải luôn luôn). Hơn nữa, các tư thế chụp X quang truyền thống ít sử dụng trong việc tạo hình các phần mềm như não hay cơ. Việc tạo hình cho phần mềm được thay thế bằng kĩ thuật chụp Cắt lớp vi tính (

Tiếng Anh

: computed axial tomography, CAT hay CT scanning) hoặc tạo hình bằng

chụp cộng hưởng từ

(MRI) hay

siêu âm

.

Tia X còn được sử dụng trong kỹ thuật soi trực tiếp “thời gian thực”, như thăm khám

thành mạch máu

hay nghiên cứu độ cản quang của các tạng rỗng

nội tạng

(chất lỏng cản quang trong các quai ruột lớn hay nhỏ) bằng cách sử dụng máy chiếu

huỳnh quang

. Hình ảnh giải phẫu mạch máu cũng như các can thiệp y tế qua hệ thống động mạch đều dựa vào các máy soi X quang để định vị các thương tổn tiềm tàng và có thể chữa trị.

Xạ trị tia X

, là một can thiệp y tế, hiện nay dùng chuyên biệt cho các tế bào

ung thư

nông (là những khối u không nằm quá sâu trong cơ thể), dùng các tia X có năng lượng mạnh.

Phục vụ kiểm tra an ninh tại cửa khẩu[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Chiếu X quang để thu được hình ảnh các đồ vật bên trong hành lý gói kín hay trong quần áo trên thân người, được thực hiện tại các cửa khẩu có yêu cầu an ninh cao, như cửa lên máy bay, cửa khẩu sang nước khác, và một số nhà giam đặc biệt.

Hệ thống quét an ninh thường tích hợp chiếu X quang với

quét dò kim loại

, để thu được thông tin tin cậy hơn về đối tượng được quét.

Hóa phân tích dùng tia X[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Phổ tán sắc năng lượng tia X

viết tắt là EDX hay EDS (tiếng Anh: Energy-dispersive X-ray spectroscopy), là kỹ thuật phân tích thành phần hóa học của vật rắn dựa vào việc ghi lại phổ tia X phát ra từ vật rắn do tương tác với các bức xạ mà chủ yếu là chùm

điện tử

có năng lượng cao trong các

kính hiển vi điện tử

. Có ba biến thể đo như dưới đây

[15]

.

  • Phổ điện tử Auger (AES, Auger Electron Spectroscopy): thay vì phát ra các tia X đặc trưng, khi các

    điện tử

    có năng lượng lớn tương tác với lớp điện tử sâu bên trong

    nguyên tử

    sẽ khiến một số điện tử lớp phía ngoài bị bật ra tạo ra phổ AES.

  • Phổ huỳnh quang tia X (XPS, X-ray Photoelectron Spectroscopy): tương tác giữa

    điện tử

    và chất rắn gây phát ra phổ huỳnh quang của tia X, có thêm các thông tin về năng lượng liên kết.

  • Phổ tán sắc bước sóng tia X (WDS, X-ray Wavelength-Dispersive Spectroscopy): tương tự như phổ EDX nhưng có độ tinh cao hơn, có thêm thông tin về các nguyên tố nhẹ, nhưng lại có khả năng loại nhiễu tốt hơn EDS và chỉ phân tích được một nguyên tố cho một lần ghi phổ.

Thiên hà Andromeda

quan sát bằng

tia cực tím

và vùng quan sát bằng tia X năng lượng cao,

NASA

, xuất ngày 5/01/2016.

Xem thêm: Tích phân từng phần tính nhanh bằng sơ đồ-Toán Thầy Định

Thiên văn học tia X[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

Thiên văn học tia X

nghiên cứu các vật thể vũ trụ ở các bước sóng tia X. Nó xác định ra các đối tượng phát xạ nhiệt có nhiệt đô trên 107 độ Kelvin, là các sao hay vùng khí dày (được gọi là phát xạ

vật đen tuyệt đối

).

Vì tia X bị khí quyển

Trái Đất

hấp thụ mạnh, việc quan sát phải được thực hiện trên khí cầu ở độ cao lớn, các tên lửa, hay trên tàu vũ trụ

[16]

.

Tham khảo[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

  1. ^

    “X-Rays”

    .

    NASA

    .

    Bản gốc

    lưu trữ ngày 22 tháng 11 năm 2012. Truy cập ngày 7 tháng 11 năm 2012.

  2. ^

    Novelline, Robert (1997). Squire’s Fundamentals of Radiology. Harvard University Press. 5th edition.

    ISBN 0-674-83339-2

    .

  3. ^

    Haynes, William M. biên tập (2011). CRC Handbook of Chemistry and Physics (ấn bản 92). CRC Press. tr. 10.233.

    ISBN

     

    1-4398-5511-0

    .

  4. ^

    Attwood, David (1999).

    Soft X-rays and extreme ultraviolet radiation

    . Cambridge University. tr. 2.

    ISBN

     

    978-0-521-65214-8

    .

    Bản gốc

    lưu trữ ngày 12 tháng 4 năm 2011. Truy cập ngày 3 tháng 6 năm 2017.

  5. ^

    “Physics.nist.gov”

    . Physics.nist.gov. Truy cập ngày 8 tháng 11 năm 2011.

  6. ^

    a

    ă

    Denny, P. P.; Heaton, B. (1999).

    Physics for Diagnostic Radiology

    . USA: CRC Press. tr. 12.

    ISBN

     

    0-7503-0591-6

    .

  7. ^

    Feynman, Richard; Leighton, Robert; Sands, Matthew (1963).

    The Feynman Lectures on Physics, Vol.1

    . USA: Addison-Wesley. tr. 

    2

    –5.

    ISBN

     

    0-201-02116-1

    .

  8. ^

    L’Annunziata, Michael; Abrade, Mohammad (2003).

    Handbook of Radioactivity Analysis

    . Academic Press. tr. 58.

    ISBN

     

    0-12-436603-1

    .

  9. ^

    Grupen, Claus; Cowan, G.; Eidelman, S. D.; Stroh, T. (2005).

    Astroparticle Physics

    . Springer. tr. 

    109

    .

    ISBN

     

    3-540-25312-2

    .

  10. ^

    Hodgman, Charles biên tập (1961). CRC Handbook of Chemistry and Physics, 44th Ed. USA: Chemical Rubber Co. tr. 2850.

  11. ^

    Schober H. Die Direktwahrnehmung von Röntgenstrahlen durch den menschlichen Gesichtssinn. In: Vision Research. 4, Nr. 3–4, S. 251–269.

  12. ^

    a

    ă

    “History.com”

    .

  13. ^

    Julius Edgar Lilienfeld. Die sichtbare Strahlung des Brennecks von Röntgenröhren. In: Physikalische Zeitschrift. 20, Nr. 12, 1919, p. 280

  14. ^

    Nguyễn, Thành Luân.

    “Tia X (Tia RƠN-GHEN) – Cuộc Cách mạng trong lĩnh vực Vật lý học”

    .

  15. ^

    Ứng dụng huỳnh quang tia X trong khoa học và kỹ thuật

    . luanvan.net, 2014. Truy cập 12/01/2016.

  16. ^

    Cox A. N., editor (2000). Allen’s Astrophysical Quantities. New York: Springer-Verlag.

    ISBN 0-387-98746-0

    .

Liên kết ngoài[

sửa

|

sửa mã nguồn

]

  • X-ray (radiation beam)

    tại

    Encyclopædia Britannica

    (tiếng Anh)

  • Historical X-ray tubes

  • Röntgen’s 1895 article, on line and analyzed on

    BibNum

    [click ‘à télécharger’ for English analysis]

  • Example Radiograph: Fractured Humerus

  • A Photograph of an X-ray Machine

  • X-ray Safety

Lấy từ “

https://vi.wikipedia.org/w/index.php?title=Tia_X&oldid=64760025

Chuyên mục: Kiến thức

Related Articles

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Back to top button