一、Ｘ線(xiàn)的產(chǎn)生
    １８９５年德國(guó)物理學(xué)家倫琴在研究陰極射線(xiàn)管中氣體放電時(shí)，用一只嵌有2個(gè)金屬電極（1個(gè)陽(yáng)極，1個(gè)陰極）的密封玻璃管，將管內(nèi)空氣抽出，并在兩電極端加上幾萬(wàn)伏的高壓。 為了防止高壓放電時(shí)的光線(xiàn)外泄，在玻璃管外面套上一層黑色紙板，他在暗室中進(jìn)行這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，偶然發(fā)現(xiàn)距玻璃管２ ｍ遠(yuǎn)的地方，一塊用鉑氰化鋇溶液浸泡過(guò)的紙板發(fā)出了明亮的熒光。再進(jìn)一步試驗(yàn)，用紙板、木板、書(shū)都遮擋不住這種熒光，更令人驚奇的是，當(dāng)用手去拿這塊發(fā)熒光的紙板時(shí)，竟在板上看到了手骨的影子。當(dāng)時(shí)倫琴認(rèn)定這是一種人眼看不見(jiàn)、但能穿透物體的射線(xiàn)。由于當(dāng)時(shí)無(wú)法解釋它的原理，不明它的性質(zhì)，故借用數(shù)學(xué)中代表未知數(shù)的“Ｘ”作代號(hào)，稱(chēng)為Ｘ線(xiàn)，一直延用至今。由于倫琴的發(fā)現(xiàn)，逐漸形成了一門(mén)嶄新的學(xué)科��醫(yī)用放射診斷學(xué)。他的發(fā)現(xiàn)在人類(lèi)歷史上具有極其重要的意義，為自然科學(xué)中的醫(yī)學(xué)開(kāi)辟了一條嶄新的道路。為此，１９０１年倫琴榮獲首屆諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
    由此，我們知道，Ｘ線(xiàn)是在稀薄氣體放電和陰極射線(xiàn)的實(shí)驗(yàn)中被發(fā)現(xiàn)的。Ｘ線(xiàn)被發(fā)現(xiàn)后，人 們努力研制產(chǎn)生Ｘ線(xiàn)的儀器，找到了每當(dāng)高速帶電粒子撞擊物質(zhì)而突然受阻時(shí)都能產(chǎn)生Ｘ線(xiàn) 的規(guī)律。在實(shí)際應(yīng)用中用于獲得Ｘ線(xiàn)的帶電粒子都是電子。現(xiàn)在所用的一切人工Ｘ線(xiàn)輻射源 ，都是利用高速電子撞擊靶物質(zhì)而產(chǎn)生的。
    概括起來(lái)，產(chǎn)生Ｘ線(xiàn)必須具備3個(gè)條件：
    ①要有一個(gè)電子源。能根據(jù)需要，隨時(shí)提供足夠數(shù)量的電子，這些電子在電場(chǎng)作用下奔向陽(yáng)極，便形成管電流。這個(gè)電子源在陰極端。
    ②要有一個(gè)能經(jīng)受高速電子撞擊而產(chǎn)生Ｘ線(xiàn)的靶，即陽(yáng)極。
    ③要有高速電子流。為獲得高速電子流需具備2個(gè)條件，其一是有一個(gè)由高電壓產(chǎn)生的強(qiáng)電場(chǎng)，使電子從中獲得高速運(yùn)動(dòng)的能量；其二是有一真空度較高的空間，以使電子在運(yùn)動(dòng)中不受氣體分子的阻擋和電離放電而降低能量，同時(shí)，也能保護(hù)燈絲不致因氧化而被燒毀。
    二、Ｘ線(xiàn)的各種作用
    Ｘ線(xiàn)是一種波長(zhǎng)極短、能量很大的電磁波。因此Ｘ線(xiàn)除具有可見(jiàn)光的某些性質(zhì)外，還具有自 身的特性。當(dāng)Ｘ線(xiàn)通過(guò)物質(zhì)時(shí)，由于Ｘ線(xiàn)光子與構(gòu)成物質(zhì)的原子發(fā)生相互作用而產(chǎn)生光電效 應(yīng)、康普頓效應(yīng)和電子對(duì)效應(yīng)等，在此過(guò)程中由于散射和吸收使Ｘ線(xiàn)強(qiáng)度被減弱。X線(xiàn)通過(guò) 物質(zhì)的減弱程度不但與吸收物質(zhì)的性質(zhì)、密度和厚度有關(guān)，還與X線(xiàn)自身的性質(zhì)有關(guān)。
    1.物理作用
    (１)穿透作用  因?yàn)椋鼐€(xiàn)的能量很大，波長(zhǎng)很短，故能穿透 物質(zhì)的原子間隙，但其穿透程度與物質(zhì)的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)有關(guān)。Ｘ線(xiàn)束進(jìn)入人體后，一部分被吸 收和散射，另一部分透過(guò)人體沿原方向傳播。透過(guò)X線(xiàn)光子的空間分布與人體結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)，這便形成了Ｘ線(xiàn)影像。在這里，透過(guò)的光子與被衰減的光子都具有同等重要性，如果全部光子都透過(guò)，則膠片呈現(xiàn)均勻黑色，沒(méi)有任何影像；如果所有光子都被衰減，則膠片呈現(xiàn)一片白色，也沒(méi)有任何影像。可見(jiàn)，Ｘ線(xiàn)影像是人體的不同組織的密度和厚度對(duì)射線(xiàn)引起不同衰減的結(jié)果。人體各組織對(duì)Ｘ線(xiàn)的衰減按骨、肌肉、脂肪、空氣的順序由大變小。一些組織比其他組織能衰減更多的射線(xiàn)，這種差別的大小就形成了Ｘ線(xiàn)影像的對(duì)比度。為了擴(kuò)大Ｘ線(xiàn)的診斷范圍，還常用各種人工造影檢查技術(shù)增加組織間的對(duì)比度。在Ｘ線(xiàn)通過(guò)人體的衰 減中，組織的密度是最重要的因素。在一定厚度中，某一組織的密度影響著阻止射線(xiàn)的能力 ，與被阻擋的光子數(shù)量成正比，而與能透過(guò)的光子數(shù)量成反比。由于組織密度的差異， 形成了Ｘ線(xiàn)影像。
    (２)熒光作用  某些物質(zhì)受到Ｘ線(xiàn)照射時(shí)會(huì)產(chǎn)生熒光，如磷、鉑氰化鋇、硫化鋅鎘等，因而可制成：①熒光屏。在一塊特制的平板上涂上一層 熒光物質(zhì)的熒光屏板，當(dāng)Ｘ線(xiàn)透視時(shí)，被Ｘ線(xiàn)照射會(huì)產(chǎn)生熒光。②增感屏。在攝影時(shí)，把特制的涂有熒光物質(zhì)的屏板置于暗盒前后壁，膠片在中間，Ｘ線(xiàn)照射時(shí)，膠片對(duì)所見(jiàn)熒光的感光可達(dá)９０％，而無(wú)增感屏?xí)r，膠片所受X線(xiàn)直接感光不到１０％。增感 屏可使被檢者受到的照射量大大減少。
    (３)電離作用  具有足夠能量的X線(xiàn)光子照射物質(zhì)時(shí)，使核外電子脫離原子軌道，這種作用叫電離作用。在光電效應(yīng)和散射研究中，出現(xiàn)光電子和反沖電子脫離其原子軌道的過(guò)程叫一次電離，這些光電子或反沖電子在行進(jìn)中又和其他原子碰撞，使被擊原子逸出電子為二次電離。在氣體中較固體和液體中電荷的電離容易，因此，可以利用電離電荷的多少來(lái)測(cè)定X線(xiàn)的輻射量，許多X線(xiàn)測(cè)量?jī)x器都是根據(jù)這種原理制成的。
    2.化學(xué)作用
    (1)感光作用  當(dāng)X線(xiàn)照射到膠片上的時(shí)候，由于電離作用，使溴化銀藥膜起化學(xué)變化，出現(xiàn)銀粒沉淀，這就是X線(xiàn)的感光作用。銀粒沉淀的多少，由膠片受X線(xiàn)的照射量而定，再經(jīng)化學(xué)顯影，變成黑色的金屬銀，組成X線(xiàn)影像，未感光的溴化銀則可以被定影液溶去。X線(xiàn)攝影就是利用這種X線(xiàn)化學(xué)感光作用，使人體結(jié)構(gòu)影像顯現(xiàn)在膠片上。
    (2)著色作用  某些物質(zhì)如鉑氰化鋇、鉛玻璃、水晶等，經(jīng)X線(xiàn)長(zhǎng)期照射后，其結(jié)晶體脫水而改變顏色，這就叫著色作用。
    3.生物作用
    X線(xiàn)對(duì)生物組織細(xì)胞具有損傷的作用，稱(chēng)為X線(xiàn)的生物效應(yīng)。可分為隨機(jī)效應(yīng)和非隨機(jī)效應(yīng)。隨機(jī)效應(yīng)是指發(fā)生傷害(并不達(dá)到嚴(yán)重程度)的幾率與劑量的大小無(wú)關(guān)。對(duì)這種效應(yīng)不存在劑量的閾值，任何微小的劑量均可能引起效應(yīng)，只是發(fā)生的幾率極其微小而已。隨機(jī)效應(yīng)主要表現(xiàn)形式是致癌效應(yīng)和遺傳效應(yīng)。非隨機(jī)效應(yīng)的嚴(yán)重程度則隨著劑量的變化而變化，對(duì)這種效應(yīng)可能存在著劑量的閾值。過(guò)量或累積性的X線(xiàn)照射可以引起機(jī)體某些損傷，比如血液和造血器官的變化，眼晶體的改變，放射性皮膚損傷，性細(xì)胞的損傷引起生育能力的損害，胎內(nèi)照射效應(yīng)(胎內(nèi)致死、畸形或發(fā)育障礙)等；所以X線(xiàn)工作者一定要重視防護(hù)，要學(xué)習(xí)和掌握必要的防護(hù)知識(shí)，充分利用各種防護(hù)器材，如鉛板、鉛玻璃、鉛橡皮、衣裙和手套等，既要保護(hù)自己，也要保護(hù)受檢者。另外，對(duì)人體不同組織，損傷的程度是不同的，凡生長(zhǎng)力強(qiáng)和分裂活動(dòng)快的組織細(xì)胞，對(duì)X線(xiàn)也就特別敏感，也越容易受到損害；X線(xiàn)停照后，恢復(fù)也慢。如神經(jīng)系統(tǒng)、淋巴系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)和腫瘤細(xì)胞等對(duì)X線(xiàn)都很敏感。而軟組織如皮膚、肌肉、肺和胃等對(duì)X線(xiàn)敏感性較差，破壞性也相對(duì)小一些。在X線(xiàn)治療上正是恰當(dāng)?shù)乩昧诉@種特性。X線(xiàn)的生物效應(yīng)歸根結(jié)底是X線(xiàn)的電離作用造成的。
    三、Ｘ線(xiàn)的質(zhì)和量
    在應(yīng)用和深入了解Ｘ線(xiàn)之前，首先對(duì)Ｘ線(xiàn)本身要建立一個(gè)量度標(biāo)準(zhǔn)，以便區(qū)別不同的Ｘ線(xiàn)及其對(duì)物質(zhì)的不同作用。
    1.物理方面Ｘ射線(xiàn)的量和質(zhì)
    在一定時(shí)間內(nèi)，通過(guò)與射線(xiàn)方向垂直的單位面積上的輻射能量，叫做Ｘ線(xiàn)的量。換句話(huà)說(shuō)，從物理意義上講，Ｘ線(xiàn)的量就表示在單位時(shí)間內(nèi)Ｘ線(xiàn)線(xiàn)束內(nèi)的光子數(shù)。Ｘ線(xiàn)穿透物質(zhì)的本 領(lǐng)或者說(shuō)這些光子的能量就表示Ｘ線(xiàn)的質(zhì)（或硬度）。
    2.診斷方面Ｘ線(xiàn)的量和質(zhì)
    由于X線(xiàn)光子的能量大，穿透本領(lǐng)強(qiáng)，因此直接而準(zhǔn)確地測(cè)定X線(xiàn)光子的量是困難的，但可根據(jù)X線(xiàn)的特性，用間接的方法來(lái)測(cè)量。在實(shí)際工作中利用X線(xiàn)的電離、感光、熒光、熱等特性，制成了各種測(cè)量?jī)x器來(lái)測(cè)定X線(xiàn)的量。目前應(yīng)用最廣泛的是利用量度X線(xiàn)在空氣中產(chǎn)生電離電荷的多少來(lái)測(cè)定X線(xiàn)的照射量。
    X線(xiàn)管的管電流決定于陰極燈絲電流，管電流愈大表明陰極發(fā)射的電子數(shù)愈多，則電子撞擊陽(yáng)極靶產(chǎn)生的X線(xiàn)量也愈多。X線(xiàn)的照射時(shí)間，是指X線(xiàn)機(jī)對(duì)X線(xiàn)管加上高電壓而產(chǎn)生X線(xiàn)的時(shí)間，顯然X線(xiàn)的照射量與照射時(shí)間成正比。所以在X線(xiàn)的診斷應(yīng)用中，可以用X線(xiàn)管的管電流與照射時(shí)間的乘積來(lái)表示X線(xiàn)的量，通常以毫安秒(mAs)為單位。
    X線(xiàn)的質(zhì)又叫線(xiàn)質(zhì)，它表示X線(xiàn)的硬度，即穿透物質(zhì)的能力。X線(xiàn)的質(zhì)只與光子能量有關(guān) 而與個(gè)數(shù)無(wú)關(guān)。常用X線(xiàn)束的成分是連續(xù)能譜，當(dāng)它穿透物質(zhì)后能量分布又有不同變化，因而完整地描述它的線(xiàn)質(zhì)比較復(fù)雜。由于一般情況下，并不需要嚴(yán)格的能譜分析，因此通常用表示X線(xiàn)穿透能力的半價(jià)層來(lái)表示X線(xiàn)的質(zhì)，半價(jià)層就是使一束X線(xiàn)的強(qiáng)度減弱到其初始值一半時(shí)所需要的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的厚度。X線(xiàn)束對(duì)不同物質(zhì)的穿透能力(也就是不同物質(zhì)對(duì)X線(xiàn)的吸收能力)各不一樣，這樣對(duì)一束X線(xiàn) ，描述其質(zhì)的半價(jià)層可用不同標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的不同厚度來(lái)表示。診斷用X線(xiàn)通常用鋁作為表示半價(jià)層的物質(zhì)，半價(jià)層愈大表示X線(xiàn)的質(zhì)愈硬。在X線(xiàn)的診斷應(yīng)用中，以X線(xiàn)管電壓的大小來(lái)描述X線(xiàn)的質(zhì)，是一種間接但卻很確切實(shí)用的方法。管電壓形成的電場(chǎng)對(duì)陰極電子加速使其獲得足夠能量撞擊陽(yáng)極靶而產(chǎn)生X線(xiàn)，管電壓愈高，電子從電場(chǎng)中得到的能量愈大，撞擊陽(yáng)極靶面的力量愈強(qiáng)，產(chǎn)生的X線(xiàn)穿透能力愈大。所以管電壓能反映X線(xiàn)的質(zhì)。