Les rayons X ou les rayonnements X font partie du spectre électromagnétique avec des longueurs d'onde plus courtes ( fréquence plus élevée ) que la lumière visible . La longueur d'onde du rayonnement X varie de 0,01 à 10 nanomètres, ou des fréquences de 3 × 10 16 Hz à 3 × 10 19 Hz. Cela place la longueur d'onde des rayons X entre la lumière ultraviolette et les rayons gamma. La distinction entre les rayons X et gamma peut être basée sur la longueur d'onde ou sur la source de rayonnement. Parfois, le rayonnement X est considéré comme un rayonnement émis par des électrons, tandis que le rayonnement gamma est émis par le noyau atomique.
Le scientifique allemand Wilhelm Röntgen a été le premier à étudier les rayons X (1895), bien qu'il ne soit pas le premier à les observer. Des rayons X avaient été observés émanant de tubes de Crookes, qui ont été inventés vers 1875. Röntgen a appelé la lumière "rayonnement X" pour indiquer qu'il s'agissait d'un type inconnu auparavant. Parfois, le rayonnement est appelé radiation Röntgen ou Roentgen, d'après le scientifique. Les orthographes acceptées comprennent les rayons X, les rayons X, les rayons X et les rayons X (et le rayonnement).
Le terme rayons X est également utilisé pour désigner une image radiographique formée en utilisant un rayonnement X et le procédé utilisé pour produire l'image.
Rayons X durs et souples
Les rayons X ont une énergie de 100 eV à 100 keV (en dessous de 0,2 à 0,1 nm de longueur d'onde). Les rayons X durs sont ceux dont les énergies photoniques sont supérieures à 5-10 keV. Les rayons X mous sont ceux qui ont une énergie plus faible. La longueur d'onde des rayons X durs est comparable au diamètre d'un atome. Les rayons X durs ont une énergie suffisante pour pénétrer la matière, tandis que les rayons X mous sont absorbés dans l'air ou pénètrent dans l'eau jusqu'à une profondeur d'environ 1 micromètre.
Sources de rayons X
Des rayons X peuvent être émis chaque fois que des particules chargées suffisamment d'énergie heurtent la matière. Des électrons accélérés sont utilisés pour produire un rayonnement X dans un tube à rayons X, qui est un tube à vide avec une cathode chaude et une cible métallique. Des protons ou d'autres ions positifs peuvent également être utilisés. Par exemple, l'émission de rayons X induite par les protons est une technique analytique. Les sources naturelles de rayonnement X comprennent le radon, d'autres radio-isotopes, la foudre et les rayons cosmiques.
Comment le rayonnement X interagit avec la matière
Les trois façons dont les rayons X interagissent avec la matière sont la diffusion Compton , la diffusion Rayleigh et la photoabsorption. La diffusion Compton est la principale interaction impliquant des rayons X durs à haute énergie, tandis que la photoabsorption est l'interaction dominante avec les rayons X mous et les rayons X durs à plus faible énergie. Tout rayon X a une énergie suffisante pour surmonter l'énergie de liaison entre les atomes dans les molécules, de sorte que l'effet dépend de la composition élémentaire de la matière et non de ses propriétés chimiques.
Utilisations des rayons X
La plupart des gens sont familiarisés avec les rayons X en raison de leur utilisation en imagerie médicale, mais il existe de nombreuses autres applications du rayonnement:
En médecine diagnostique, les rayons X sont utilisés pour visualiser les structures osseuses. Le rayonnement X dur est utilisé pour minimiser l'absorption des rayons X de faible énergie. Un filtre est placé sur le tube à rayons X pour empêcher la transmission du rayonnement d'énergie inférieure. La masse atomique élevée des atomes de calcium dans les dents et les os absorbe le rayonnement X , permettant à la plupart des autres rayonnements de passer à travers le corps. La tomographie par ordinateur (tomodensitométrie), la fluoroscopie et la radiothérapie sont d'autres techniques de diagnostic par rayonnement X. Les rayons X peuvent également être utilisés pour des techniques thérapeutiques, telles que les traitements contre le cancer.
Les rayons X sont utilisés pour la cristallographie, l'astronomie, la microscopie, la radiographie industrielle, la sécurité des aéroports, la spectroscopie , la fluorescence et pour imploser les dispositifs à fission. Les rayons X peuvent être utilisés pour créer de l'art et aussi pour analyser des peintures. Les utilisations interdites comprennent l'épilation aux rayons X et les fluoroscopes pour chaussures, qui étaient tous deux populaires dans les années 1920.
Risques associés aux radiations X
Les rayons X sont une forme de rayonnement ionisant, capable de rompre les liaisons chimiques et d'ioniser les atomes. Lorsque les rayons X ont été découverts pour la première fois, les gens ont souffert de brûlures dues aux radiations et de perte de cheveux. Des décès ont même été signalés. Alors que le mal des radiations appartient en grande partie au passé, les rayons X médicaux sont une source importante d'exposition aux rayonnements d'origine humaine, représentant environ la moitié de l'exposition totale aux rayonnements de toutes sources aux États-Unis en 2006. Il y a un désaccord sur la dose qui présente un danger, en partie parce que le risque dépend de plusieurs facteurs. Il est clair que le rayonnement X est capable de causer des dommages génétiques pouvant entraîner le cancer et des problèmes de développement. Le risque le plus élevé concerne un fœtus ou un enfant.
Voir les rayons X
Alors que les rayons X sont en dehors du spectre visible, il est possible de voir la lueur des molécules d'air ionisé autour d'un faisceau de rayons X intense. Il est également possible de «voir» les rayons X si une source puissante est vue par un œil adapté à l'obscurité. Le mécanisme de ce phénomène reste inexpliqué (et l'expérience est trop dangereuse à réaliser). Les premiers chercheurs ont rapporté avoir vu une lueur bleu-gris qui semblait provenir de l'œil.
La source
L'exposition aux radiations médicales de la population américaine a considérablement augmenté depuis le début des années 1980 , Science Daily, 5 mars 2009. Récupéré le 4 juillet 2017.
