X射线如何工作

X射线基本上与可见光光线相同。两者都是波浪形的形式电磁能由称为光子的颗粒携带（请参阅光如何工作有关详细信息）。X射线和可见光光线之间的区别是能级单个光子。这也表示为波长射线。

我们的眼睛对可见光的特定波长敏感，但对高能X射线波的较短波长或较小能量的较长波长无线电波。

可见光光子和X射线光子都是由电子在原子。电子在原子核周围占据不同的能级或轨道。当电子掉落到较低的轨道时，它需要释放一些能量 - 它以光子的形式释放额外的能量。光子的能级取决于电子在轨道之间掉落的距离。（看这一页有关此过程的详细说明。）

当光子与另一个原子发生碰撞时，原子可能吸收光子的能量通过将电子提升到更高的水平。为此，光子的能级必须匹配两个电子位置之间的能量差。如果没有，光子不能在轨道之间移动电子。

组成身体组织的原子很好地吸收了可见光光子。光子的能级与电子位置之间的各种能量差异拟合。无线电波没有足够的能量来在较大原子中的轨道之间移动电子，因此它们会经过大多数东西。X射线光子也经历了大多数事物，但出于相反的原因：它们的能量太多。

但是，它们可以将电子完全从原子上敲开。来自X射线光子的一些能量可将电子与原子分开，其余的使电子在太空中飞行。较大的原子更有可能以这种方式吸收X射线光子，因为较大的原子在轨道之间具有更大的能量差异 - 能量水平更接近光子的能量。较小的原子，其中电子轨道被相对较低的能量分离，吸收X射线光子的可能性较小。

您体内的软组织由较小的原子组成，因此并不能很好地吸收X射线光子。构成骨骼的钙原子更大，因此它们更好吸收X射线光子。

在下一节中，我们将了解X射线机如何使此效果起作用。

X射线机的心脏是电极对- 阴极和阳极 - 位于玻璃真空管。阴极是加热的灯丝，就像您在较旧的日光灯。机器通过细丝通过电流，将其加热。热量将电子从细丝表面脱离。正负的阳极，由钨，将电子绘制在整个管子上。

阴极和阳极之间的电压差极高，因此电子用大量力飞过管子。当超速电子与钨原子碰撞时，它会在原子的一个下轨道之一中敲开一个电子。较高轨道中的电子立即落到较低的能级，以光子的形式释放其额外的能量。这是一个大滴，因此光子具有高能级 - 它是X射线光子。

游离电子也可以生成光子而不会击中原子。原子的核可能吸引了足以改变其路线的超速电子。像彗星四处鞭打太阳，电子在速度超过原子时会减慢并改变方向。这种“制动”动作导致电子以X射线光子的形式散发出多余的能量。

X射线产生涉及的高影响碰撞会产生很多热量。A发动机旋转阳极以防止其熔化（电子束并不总是集中在同一区域）。信封周围的凉爽油浴也会吸收热量。

整个机构都被厚的铅盾所包围。这可以防止X射线逃脱到各个方向。盾牌中的一个小窗口使一些X射线光子在狭窄的光束中逸出。光束在通往患者的过程中通过一系列过滤器。

患者另一侧的摄像头记录了X射线灯的模式，该X射线光线一直通过患者的身体。X射线相机使用与普通相机，但是X射线光启动了化学反应而不是可见光。（看摄影电影的工作方式了解这个过程。）

通常，医生将电影形象保留为消极的。也就是说，暴露于更光线的区域看起来更暗，暴露于光线较小的区域显得更轻。硬材料（例如骨头）看起来是白色的，柔软的材料显得黑色或灰色。医生可以通过改变X射线束的强度来将不同的材料引入焦点。

X射线是医学世界的绝妙补充。他们让医生根本没有任何手术就在患者中凝视。使用X射线看骨骼比打开患者要容易得多，更安全。

但是X射线也可能有害。在X射线科学的早期，许多医生会长时间将患者和他们自己暴露在束中。最终，医生和患者开始发展放射病，医学界知道出了点问题。

问题是X射线是电离辐射。当正常光碰到原子时，它不能以任何重大的方式改变原子。但是，当X射线撞击原子时，它可以将电子从原子上敲出以创建一个离子，电荷原子。然后免费电子与其他原子碰撞以创建更多离子。

离子的电荷会导致内部不自然的化学反应细胞。除其他外，费用可能会破裂脱氧核糖核酸链。具有破裂的DNA链的细胞将死亡或DNA会产生突变。如果很多细胞死亡，人体会出现各种疾病。如果DNA突变，细胞可能会变为癌，这种癌症可能会传播。如果突变是在精子或卵细胞中的，则可能导致出生缺陷。由于所有这些风险，医生今天很少使用X射线。

即使有这些风险，X射线扫描仍然比手术更安全。X射线机是医学方面的宝贵工具，也是安全和科学研究中的资产。它们确实是有史以来最有用的发明之一。

有关X射线和X射线机的更多信息，请查看以下链接。