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毕业设计(论文)课题名称X射线的发现与应用X射线的发现与应用摘要X射线又名伦琴射线，它的波长范围一般在0.001nm到1nm或更长一点。X射线的发现对自然科学的发展有着极为重要的意义，它像一根导火线，引起了一连串的反应，从本质上改变了我们的生活方式。论文通过理论与实际相结合的方法，主要介绍邵阳学院毕业论文（设计）II了X射线的发现过程，X射线的性质，X射线的应用和X射线的防护技术等方面最新发展。X射线在各个领域有着广泛的应用，和人类生产、生活息息相关。例如，医疗用的CT扫描仪的图像能让医生看到人体内脏的结构，从而做出正确的诊断。X射线标志元素来研究物质组成更是给科研带来了一场革命。本文的重点是探讨X射线的最新研究成果及其实用价值，并对X射线的广阔应用前景作出展望。关键词：X射线；发现；效应；应用；防护AbstractX-rayandXray,itisincommonly0.001nmwavelengthrangeto1nmormore.X-rayfindingshasextremelyimportantsignificancetothedevelopmentofnaturalscience,itislikeafuse,causingachainreaction,essentiallychangedthewaywelive.Paperbythemethodofcombiningtheorywithpractice,mainlyintroducedtheX-rayofthediscoveryprocess,邵阳学院毕业论文（设计）IIIthenatureoftheX-ray,theapplicationofX-rayandX-rayprotectiontechnologyetc.Thelatestdevelopment.Xrayhasbeenwidelyusedinvariousfields,andthehumanproductionandlifeiscloselylinked.TheCTscanimagesformedicaluse,forexample,canletthedoctorseethestructureofthehumangut,soastomakethecorrectdiagnosis.X-raysignelementstostudycompositionbutalsobroughtarevolutiontoscientificresearch.ThefocusofthisarticleistodiscussthelatestresearchresultsofXrayanditsutilityvalue,andthebroadapplicationprospectofXraytooutlook.Keywords:X-ray;discovery;effect;applicationprotection邵阳学院毕业论文（设计）目录摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．ⅠAbstract．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅱ1引言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12X射线的发现与命名．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13X射线的性质．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．23.1物理效应．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33.2化学效应．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43.3生物效应．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．54X射线的应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．54.1X射线在医学中的应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．54.2应用X射线检测技术检测PCB板．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．84.3X射线在其他方面的应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．95X射线的防护．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．105.1工业X射线探伤的卫生防护．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．105.2医用X射线的正确使用及防护．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．116结束语．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15邵阳学院毕业论文（设计）11引言1895年德国物理学家W.K.伦琴发现了X射线,为表彰他的贡献,1901年的第一届诺贝尔物理学奖就颁给了他。X射线的发现开启了近代物理学的大门。60年代,美国物理学家马克、英国电气工程师豪斯菲尔德提出了用计算机控制的X射线断层扫描原理,并发明了X射线断层扫描仪(简称CT扫描仪)。他们两人也因此而荣获1979年度的诺贝尔生理学及医学奖。1912年,德国物理学家劳厄用实验证明X射线具有波动性，又证明晶体中的原子是有规则排列的。为此,他荣获1914年度的诺贝尔物理学奖。1953～1959年,小布拉格手下的两位助手佩鲁茨和肯德罗，用改进了的X射线分析法,测定了肌红蛋白及血红蛋白分子的结构。他们因此而获得1962年度的诺贝尔化学奖。如此等等，很多科学家都是在研究X射线的应用而获的了诺贝尔奖[1]。随着科学研究的深入和生活质量的提高,X射线在各个领域扮演着相当重要的角色,研究它越来越广泛的应用是历史赋予当代科学研究者的使命。X射线的应用跟我们有着密切的关联,掌握X射线相关的常识是非常必要的。本课题的主要目的是通过论文给人们一个深入认识X射线的机会,并激发大家进行X射线研究的兴趣。当前,在X射线领域有着很多应用误区,并且X射线的放射性是研究必需注意的方面,所以，当前的主要任务是要把研究的方向调整过来,使它向为人类服务的方向发展。2X射线的发现与命名早在1836年,法拉第就发现在稀薄气体中放电会产生美丽的辉光。1876年德国物理学家哥尔德施泰因正式称这种放电是“阴极射线”。欧洲学术界对“阴极射线究竟是什么”的问题展开了长期而激烈的争论。当时就任沃兹堡大学校长的伦琴也卷进这场争论,并对阴极射线进行了系统的研究。1895年11月8日傍晚，伦琴在暗室中做阴极射线管中气体放电的实验时,为了避免紫外线与可见光的影响,他用黑色硬纸把阴极射线管密包起来。但伦琴发现在一段距离以外的涂有铂氰酸钡(BaPt(CN)。)荧光材料的屏上竟会发出微弱的荧光,他反复观察,肯定激发这种荧光的东西来自阴极射线管,而且又可以肯定它不是阴极射线,因为阴极射线是透不出阴极射线管的玻璃壁的。伦琴认真对待这个偶然的发现,一面继续进行实验,一面进行理论上的思索。他推论着,当阴极射线撞击在管子的玻璃壁时,是否会形成一种不知道的射线,而它可以通过房间,当撞击在化学药品上时便会发出荧光。伦琴又发现,邵阳学院毕业论文（设计）2当金属的厚片放在管子与涂有铂氛酸钡的屏之间时,便会发生投射阴影,表明这种射线穿透不过去,而平时不透光的、轻的物质(如铝片、木片、纸张等)放置在这两者之间时,发现在这种射线范围内投射阴影几乎看不见,表明它可以穿过这类物质。所吸收的射线的数量似乎大致与吸收体的厚度和密度成正比。当管内的气体愈少,则射线的贯穿性愈高。由于肌肉和骨胳对这种射线的吸收情况不一样(肌肉对它的吸收比骨胳弱得多),所以具有相当硬度的这种射线照射时,便在屏上留下骨胳的阴影。第一张骨胳照片也是伦琴自己拍的。这一事实,对于外科医术来说,当然具有无上的价值。同时,伦琴又发现,这种射线并没有表示出明显的普通光的特性(如反射、折射、衍射等),所以他误认为所发现的射线与光无关。考虑到它的确不定的本性,他把这种射线称为X射线。此名一直延用至今。后人为纪念伦琴的这一伟大发现，又把它命名为伦琴射线[2]。X射线的发现具有十分重大的意义，它是19世纪末20世纪初发生的物理学革命的开端。它的发现对于化学的发展也有重要意义：1913年，根据对各种元素的特征Ｘ射线光谱的研究发现的莫塞莱定律，确定了元素的原子序数等于核电荷数，这对元素周期律的发展和原子结构理论的建立起了重要作用。以X射线晶体衍射现象为基础建立起来的X线晶体学，是现代结构化学的基石之一，它为自然科学和医学开辟了一条崭新的道路。为此，1901年，伦琴荣获物理学第一个诺贝尔奖金。科学总是在不断发展的，经伦琴及各国科学家的反复实践和研究，逐渐揭示了X射线的本质。高速运动的电子流撞击固体物质会产生伦琴射线，X射线是由于原子在能量相差悬殊的两个能级之间的跃迁而产生的，所以X射线光谱是原子中最靠内层的电子跃迁时发出来的，而光学光谱则是外层的电子跃迁时发射出来的。X射线在电场磁场中不偏转。这说明X射线是不带电的粒子流。1906年，实验证明X射线是波长很短、能量很大的一种电磁波，它的波长比可见光的波长更短(约在0．001～100nm，医学上应用的X射线波长约在0．001～0．1nm之间)，它的光子能量（X射线可看成具有一定能量E、动量P、质量m的X光子）：E=hv；P=h/（h为普朗克常数，是1900年普朗克在研究黑体辐射时首次引进，它是微观现象量子特性的表征），比可见光的光子能量大几万至几十万倍。因此，X射线除具有可见光的一般性质外，还具有自身的特性。3X射线的性质邵阳学院毕业论文（设计）33.1物理效应3.1.1穿透作用穿透作用是指X射线通过物质时不被吸收的能力。X射线能穿透一般可见光所不能透过的物质。可见光因其波长较长，光子具有的能量很小，当射到物体上时，一部分被反射，大部分为物质所吸收，不能透过物体；而X射线则不然，因其波长短，能量大，照在物质上时，仅一部分被物质所吸收，大部分经由原子间隙而透过，表现出很强的穿透能力。X射线穿透物质的能力与X射线光子的能量有关，X射线的波长越短，光子的能量越大，穿透力越强。X射线的穿透力也与物质密度有关，密度大的物质，对X射线的吸收多，透过少；密度小者，吸收少，透过多。利用差别吸收这种性质可以把密度不同的骨骼、肌肉、脂肪等软组织区分开来。这正是X射线透视和摄影的物理基础。3.1.2电离作用物质受X射线照射时，使核外电子脱离原子轨道，这种作用叫电离作用。在光电效应和散射过程中，出现光电子和反冲电子脱离其原子的过程叫一次电离，这些光电子或反冲电子在行进中又和其它原子碰撞，使被击原子逸出电子叫二次电离。在固体和液体中，电离后的正、负离子将很快复合，不易收集。但在气体中的电离电荷却很容易收集起来，利用电离电荷的多少可测定X射线的照射量。X射线测量仪器正是根据这个原理制成的。由于电离作