18新利最新登入x射线的工作原理

x射线和可见光基本上是一样的。都是波状的电磁能量由一种叫做光子的粒子携带(见18新利最新登入光是如何工作的详情)。x射线和可见光之间的区别是能量水平单个光子的。这也表示为波长射线的。

我们的眼睛对特定波长的可见光敏感，但对较短波长的高能量x射线波或较长波长的低能量x射线波不敏感无线电波．

可见光光子和x射线光子都是由光的运动产生的电子在原子．电子在原子核周围占据不同的能级或轨道。当一个电子下降到较低的轨道时，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下落的距离。18新利最新登入(见这个页面有关此过程的详细描述。)

当光子与另一个原子碰撞时，这个原子可能会吸收光子通过将电子提升到更高能级而获得能量。要做到这一点，光子的能级必须匹配两个电子位置之间的能量差。否则，光子就不能在轨道之间移动电子。

构成你身体组织的原子能很好地吸收可见光光子。光子的能级与电子位置之间的各种能量差相吻合。无线电波没有足够的能量在较大原子的轨道之间移动电子，所以它们可以穿过大部分物质。x射线光子也能穿过大多数物体，但原因恰恰相反:它们的能量太大了。

然而，它们可以把一个18新利最新登入电子从原子中完全击出。x射线光子的一部分能量将电子从原子中分离出来，其余的能量则将电子送入太空。较大的原子更有可能以这种方式吸收x射线光子，因为较大的原子轨道之间的能量差异更大——能级与光子的能量更接近。较小的原子，其电子轨道被相对较低的能量跳跃所分离，不太可能吸收x射线光子。

人体的软组织由更小的原子组成，因此不能很好地吸收x射线光子。构成骨骼的钙原子要大得多，所以它们更擅长吸收x射线光子．

在下一节中，我们将看到x光机是如何发挥这种作用的。18新利最新登入

x光机的核心是电极对一个阴极和一个阳极玻璃真空管．阴极是加热丝，就像你可能会在更老的日光灯．机器通过电流使灯丝加热。热使电子从灯丝表面溅射出去。带正电的阳极，一种扁平的圆盘钨使电子穿过电子管。

阴极和阳极之间的电压差非常大，所以电子以很大的力穿过电子管。当一个高速运动的电子与一个钨原子相撞时，它会在这个原子的一个较低轨道上撞散一个电子。在较高轨道上的电子立即下降到较低的能级，以光子的形式释放其额外的能量。这是一个很大的下降，所以光子有很高的能级——它是一个x射线光子。

自由电子也可以在不撞击原子的情况下产生光子。原子核可能会吸引一个高速运动的电子，足以改变它的轨道。就像彗星一样太阳时，电子在快速通过原子时，速度变慢并改变方向。这种“制动”作用导致电子以x射线光子的形式释放出多余的能量。

x射线产生过程中产生的高碰撞会产生大量的热量。一个电动机旋转阳极以防止其熔化(电子束并不总是聚焦在同一区域)。包裹在外壳周围的冷油浴也能吸收热量。

整个装置被一层厚厚的铅罩包围着。这样可以防止x射线从各个方向逃逸。防护罩上的一个小窗口可以让一些x射线光子以狭窄的光束逸出。光束经过一系列的过滤器到达病人。

病人身体另一侧的摄像机记录下x光穿过病人身体的模式。x射线相机使用与普通相机相同的胶片技术普通的相机但是x射线而不是可见光引发了化学反应。(见18新利最新登入摄影胶片的工作原理了解这个过程。)

一般来说，医生会把影像作为负．也就是说，暴露在更多光线下的区域看起来更暗，暴露在更少光线下的区域看起来更亮。硬的材料，如骨头，呈白色，软的材料呈黑色或灰色。医生可以通过改变x射线束的强度来聚焦不同的材料。

x射线是医学世界的一个奇妙的补充;它们可以让医生在不做任何手术的情况下窥视病人的内部。用x光检查骨折要比给病人开刀容易得多，也安全得多。

但是x射线也是有害的。在x光科学的早期，很多医生会让病人和他们自己长时间暴露在射线下。最终，医生和病人开始发展辐射病医疗界意识到问题出在哪里。

问题是x射线是一种电离辐射．当普通的光照射到一个原子上时，它不会以任何显著的方式改变原子。但当x射线击中一个原子时，它会把原子上的电子撞掉，从而产生离子，一个带电原子。然后自由电子与其他原子碰撞产生更多的离子。

离子的电荷会导致内部发生不自然的化学反应细胞．除此之外，电荷可能会断裂DNA链。DNA链断裂的细胞要么死亡，要么DNA发生突变。如果大量细胞死亡，身体就会患上各种疾病。如果DNA突变，细胞就可能变成癌变这种癌症可能会扩散。如果突变发生在精子或卵细胞中，可能会导致出生缺陷。由于所有这些风险，今天的医生很少使用x光。

即使有这些风险，x光扫描仍然是比手术更安全的选择。x光机在医学上是无价的工具，也是安全和科学研究的资产。它们确实是有史以来最有用的发明之一。

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