X-Zracenje

H – ZRAČENjE
X-zračenje je otkrio nemački fizičar Vilhelm Rentgen (Wilhelm Conrad
Röntgen) krajem 1895. godine. X-zračenje je elektromagnetne prirode i ograničeno
je oblastima gama i ultraljubičastog zračenja. Stroge granice između ovih oblasti
ne postoje, ali se pod X-zračenjem obično podrazumevaju fotoni talasnih dužina
od 0.01 nm do 10 nm, tj. energija od 124 keV do 124 eV. X-zraci talasnih dužina
od 5 nm do 10 nm su meki X-zraci, zato što imaju malu energiju i lako se
apsorbuju.
1. OTKRIĆE X-ZRAKA
Krajem 19. veka fizičari širom sveta proučavali su fenomene vezane za
električna pražnjenja u vakuumskim cevima (Slika 1). Rentgen je 1895. godine u
svojoj laboratoriji izvodio eksperimente sa katodnim zracima u Kruksovoj
(Crookes) cevi. To je staklena komora iz koje je izvučen vazduh i u kojoj su, na
rastojanju od nekoliko centimetara, postavljene dve metalne elektrode, katoda i
antikatoda (anoda), priključene na izvor napona. Počevši da primenjuje na ovim
cevima velike napone reda nekoliko desetina hiljada volti, Rentgen je primetio
na drugom kraju sobe fluorescentni sjaj na ploči od barijum-platinocijanida,
inače fluorescentnog materijala. Odmah je bilo jasno da je ova pojava posledica
zračenja koje potiče iz same cevi. Fluorescencija se nastavljala i pošto je cev
okružio crnim kartonom kako bi onemogućio prolaz ultraljubičastih zraka, do
tada najprodornijeg poznatog zračenja. Takođe, pošto je cev bila pokrivena, ni
katodni zraci (elektroni) nisu mogli da stignu do fluorescentnog materijala.
Slika 1. Shematski prikaz vakuumske cevi.
Bilo je jasno da je u pitanju mnogo prodornije zračenje, do tada nepoznato, pa
je i dobilo radni naziv X-zraci, koji se zadržao do danas. Kroz dodatne
eksperimente, Rentgen je otkrio da ovi zraci putuju pravom linijom, da prolaze
kroz mnoge supstance, pa čak i kroz ljudsko tkivo i kosti, i da u različitim
materijalima imaju različite prodornosti. Takođe, ostavljaju trag na
fotografskoj ploči.
Šest godina nakon otkrića X-zraka, 1901. godine, Rentgen je za to otkriće
dobio Nobelovu nagradu i time postao prvi dobitnik ove nagrade za fiziku. Zraci
koje je pronašao se ponjemu zovu i rentgenski zraci.
2. NASTAJANjE X-ZRAČENjA

U eksperimentrima koji su usledili utvrđeno je da je rentgensko zračenje deo
elekromagnenog spektra sa talasnim dužinama oko 0.1 nm i da se sastoji od dva
dela, koja su u vezi sa njegovim načinom nastanka. Jedan deo je kontinualni
spektar, koji ne zavisi od vrste materijala anode, a drugi diskretni
(karakteristični) spektar, koji se javlja iznad neke vrednosti ubrzavajućeg napona
i zavisi od vrste materijala anode, odnosno od rednog broja njenih atoma.
Postoje dva, odnosno tri, principa nastajanja H-zračenja. Elektroni
emitovani sa katode (termoelektronskom emisijom i dr.) ubrzavaju se velikom
potencijalnom razlikom i stiču enegiju reda nekoliko desetina hiljada eV. Brzi
elektroni stižu do anode i ulaze u električno polje jezgara atoma od kojih je ona
sačinjena (Slika 2), gde se naglo usporavaju.