รังสีเอกซ์เกิดขึ้นได้อย่างไร

รังสีเอกซ์เกิดขึ้นได้อย่างไร

รังสีเอกซ์มิได้เกิดขึ้นโดยธรรมชาติแต่เป็นรังสีที่มนุษย์สร้างขึ้นโดยใช้ปรากฏการณ์อันหนึ่งที่ภาษาเยอรมันเรียกว่าเบรมม์ชตราห์ลุง (bremmstrahlung) ซึ่งแปลว่าสกัดกั้นหรือทำให้ช้าลงหรือทำให้หยุด (breakingradiation) เพราะรังสีเอกซ์ส่วนใหญ่เกิดขึ้นจากการที่อิเล็กตรอนซึ่งเป็นวัสดุที่มีมวลและมีน้ำหนักวิ่งไปกระทบกับโลหะทังสเตนและถูกทังสเตนสกัดกั้นไว้จนวิ่งช้าลงหรือจนหยุดทำให้อิเล็กตรอนคายพลังงานจลน์ (kineticenergy) ของมันออกมาตามกฎที่ว่าพลังงานย่อมไม่สูญหายกล่าวคือเมื่ออิเล็กตรอนกำลังวิ่งมีพลังงาน 2 รูป คือ พลังงานศักย์ (potentail energy) และพลังงานจลน์พอถูกทังสเตนหน่วงเหนี่ยวให้หยุดจะเหลือแต่พลังงานศักย์ส่วนพลังงานจลน์ไม่สูญหายแต่เปลี่ยนรูปไปเป็นพลังงานใหม่อีก 2 รูป คือ ส่วนใหญ่ (มากกว่า 99%) เป็นความร้อนและส่วนน้อย (น้อยกว่า 1%) เป็นพลังงานในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่เรียกว่ารังสีเอกซ์ รังสีเอกซ์ที่เกิดขึ้นนี้เป็นส่วนผสมของรังสีเอกซ์ที่มีความยาวคลื่นต่าง ๆ กันตั้งแต่ความยาวคลื่นสั้นที่สุดซึ่งมีพลังงานสูงสุดที่เกิดจากอิเล็กตรอนที่ถูกทำให้หยุดและความยาวคลื่นปานกลางขนาดต่าง ๆ ไปจนถึงความยาวคลื่นที่ยาวมาก ๆ ซึ่งเป็นรังสีเอกซ์ที่มีพลังงานต่ำและยังมีพลังงานจลน์เหลืออยู่ส่วนผสมของรังสีเอกซ์นี้เรียกว่าเอกซเรย์สเปกตรัม (X-ray spectrum) รังสีเอกซ์ที่มีคลื่นสั้นมีพลังงานสูงจึงมีอำนาจทะลุทะลวงสูงกว่ารังสีเอกซ์ที่มีคลื่นยาว

รังสีเอกซ์ยังเกิดขึ้นได้อีกวิธีหนึ่ง คือ เมื่ออิเล็กตรอนหลายวงที่วิ่งวนรอบนิวเคลียสของอะตอมกระโดดจากวงหนึ่งที่มีระดับพลังงานสูงกว่าไปสู่วงอื่นที่มีระดับพลังงานต่ำกว่าจะคายพลังงานออกมาในรูปของรังสีเอกซ์ที่มีพลังงานเฉพาะและคงที่สุดแล้วแต่ลักษณะอะตอมของธาตุหนึ่ง ๆ รังสี เอกซ์ที่ได้มาด้วยวิธีนี้จึงเรียกว่ารังสีลักษณะเฉพาะ (characteristic radiation)

รังสีเอกซ์ หรือ รังสีเรินต์เกน เป็นพลังงานในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าประเภทเดียวกันกับคลื่นวิทยุหรือโทรทัศน์แต่มีความยาวคลื่น (wave length) สั้นกว่ามากคืออยู่ระหว่าง ๐.๐๔ - ๑,๐๐๐A ๑A หรือ ๑ อังสตรอม  (anstrom) = ๑๐-๘ เซนติเมตร หรือยาวเท่ากับเศษหนึ่งส่วนร้อยล้านเซนติเมตรแผนภูมิข้างล่างนี้แสดงถึงพลังงานต่าง ๆ หลายอย่างที่อยู่ในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านับแต่คลื่นยาวที่สุดของวิทยุไปจนถึงคลื่นสั้นที่สุดของรังสีคอสมิก (cosmic ray) จากดวงอาทิตย์