X 線は電磁放射の一種であり、その中立性と高エネルギー コンテンツにより、鋼のシートと同じくらい頑丈な素材を透過することができます。
X 線は、日常生活で遭遇する最も一般的な放射線の 1 つです。骨を折ったり、歯医者に行かなければならないときはいつでも、骨の状態を見るために X 線写真を撮る必要があります。 X 線は私たちの骨の隙間や皮膚を非常に簡単に通過するため、骨のごくわずかな隙間も表示します。
X 線にこの高い透過性という特別な性質を与えるものは何ですか?他の形態の放射線のように固体の物体によってブロックされないのはなぜですか?その質問に答えるには、まず X 線を理解する必要があります。
X 線とは?
X線は、私たちがよく知っていてよく見る光の別の形です.光は電磁放射の一般的な用語です。簡単に言えば、電磁場を考えてみると、電場と磁場は常に一緒に存在するため、リネンと同じように、リネンを振ったときに現れる擾乱または波は電磁放射になります。 、または私たちが好んでそれを呼んでいるように、光です。
光または電磁放射は波（シュレディンガーの気分によっては粒子）です。あらゆる種類の波には波長があり、これは 2 つの連続する山または谷の間の距離です。
ピークが近くに詰め込まれている場合、波は短い波長を持ち、遠く離れて詰め込まれている場合、波は長い波長を持ちます。光は、波長によってさまざまな形に分類されます。
異なる波長の光 (写真提供:VectorMine/Shutterstock)
X 線の波長は非常に短く、100 から 0.001 ナノメートルの範囲の波長を持つ (しゃれた意図がない) ガンマ線には及ばないだけです。 X 線はヴィルヘルム レントゲンによって発見され、当時の謎めいた存在からそのように名付けられました。
ペネトレーションはどのように機能しますか?
すべての物質は原子で構成されており、原子はさらに電子と陽子 (荷電粒子) で構成されています。それらは電荷値 (負電荷を持つ電子と正電荷を持つ陽子) を持つため、荷電粒子として知られています。
放射線が物質と相互作用すると、これらの電子や陽子と相互作用します。放射線と電子および陽子の間の相互作用は、放射線の特性に依存します。
放射線がアルファ粒子やベータ粒子のような荷電粒子で構成されている場合、相互作用は電荷に依存します。正電荷を持つアルファ線は、原子の電子に引き寄せられ、原子核によって偏向されます。放射線の相互作用が多いほど、カバーできる距離が短くなることがはっきりとわかります。
交通渋滞の道路 (写真提供:ddisq/Shutterstock)
2 人が道路を移動していると想像してください。1 人は車で、もう 1 人は徒歩です。渋滞に巻き込まれると、車に乗っている人は前の車が動くのを待たなければなりません。一方、歩いている人は、車とのやり取りがないため、交通や車を無視して歩き続けます。渋滞が 10 分続くと、歩いている人は車に乗っている人よりも多くの距離を移動します。
これは物質内部への浸透に似ています。電荷を持つ放射線は、電荷の違いにより、原子と物理的に (ぶつかって) 相互作用するだけでなく、磁気的にも相互作用しなければなりません。これが、アルファ線とベータ線の透過レベルが非常に低い理由です。
したがって、専門用語では、浸透は、強度が元の値の 1/eth に低下する前に放射線が移動できる距離です (e はオイラー定数です)。
では、何が X 線の透過性を高めるのでしょうか?
前述したように、X 線は電磁放射 (光) の一種です。光には電荷がありません。つまり、中性です。したがって、X 線が特定の材料内の原子と相互作用する場合、これらの亜原子粒子 (電子と陽子) の電荷のために、X 線は偏向されません。しかし、可視光や赤外線などの他の形態の光はどうでしょうか?同じルールが適用されないのはなぜですか?
まあ、そうです。光は、その波長に関係なく、特定の材料の粒子と相互作用しませんが、考慮すべき特性はそれだけではありません。前の例をもう一度取り上げると、歩く人のエネルギーが高ければ高いほど、より多くの距離を移動できます。すでに疲れている人は、周りの車のことを気にする必要はありませんが、遠くまで行くことはできません.
より多くのエネルギーを持つ人は、より多くの距離をカバーすることができます. (写真提供:svtdesign/Shutterstock)
同じことが光にも当てはまります。より高いエネルギー レベルを持つ放射線は、最も遠くまで浸透することができます。さて、あらゆる種類の波のエネルギーはその波長に依存します。波長が短いほど、エネルギーは高くなります。したがって、赤外線と電波はエネルギーが最も低く、X線とガンマ線はエネルギーが最も高くなります。これが、X 線が他の (より長い) 波長の光よりもはるかに遠くまで浸透できる理由です。
結論
X 線は非常にエネルギーの強い電磁放射であるため、物質の奥深くまで浸透することができます。それほど重要ではないいくつかの要因に依存しますが、それらのエネルギー的で中立的な性質により、同じ密度のスチールや他の金属の小さなシートを貫通することさえできます.
ただし、これらの活発な小さな光線にも限界があり、250 マイクロメートルを超えることはできません。なんらかの理由でそれよりも深く侵入する必要がある場合は、ガンマ線が最善の策かもしれません!
