摘要:伦琴发现X射线并非偶然,他也不是独自工作。由德国物理学家W.K.伦琴于1895年发现,故又称为伦琴射线。

伦琴(威廉·伦琴,1845年3月27日-1923年2月10日),德国物理学家。1895年11月8日,时为德国维尔茨堡大学校长的伦琴在进行阴极射线的实验时,观察到放在射线管附近涂有氰亚铂酸钡的屏上发出的微光,最后他确信这是一种尚未为人所知的新射线。这种光有非常强的穿透力,为了表明这是一种新的射线,伦琴采用表示未知数的X将其命名为X射线。并于1901年获诺贝尔物理学奖,是世界上第一位获得此殊荣的人。
波长介于紫外线和γ射线间的电磁辐射。由德国物理学家W.K.伦琴于1895年发现,故又称为伦琴射线。波长小于0.1埃的称超硬X射线,在0.1~1埃范围内的称硬X射线,1~10埃范围内的称为X射线。
1895年间伦琴使用他的同行赫兹、希托夫、克鲁克斯、特斯拉和莱纳德设计的设备研究真空管中的高压放电效应。11月初伦琴重复着莱纳德管试验,这个莱纳德管加入了一个很窄的金属铝做的窗口,允许阴极射线从管子射出来,另外有块纸板覆盖住铝窗口保护它不被产生阴极射线的强电场区破坏。他知道纸屏能够防止光线逃逸,但是观察到当他用涂了氰亚铂酸钡的小纸屏靠近铝窗,看不到的阴极射线能够在纸屏上产生荧光效应。这让伦琴想到,比莱纳德管的管壁更厚的克鲁克斯管可能也会导致荧光效应。
1895年11月8日下午晚些时候,他决定试验他的想法。他仔细的做了一个跟莱纳德管试验类似的黑纸屏,并用这块版覆盖住克鲁克斯管并把电极放到一个感应线圈(旧称为“鲁姆科夫线圈”)中来产生静电电荷。在用氰亚铂酸钡屏验证他的想法之前,伦琴把房间弄暗以检测是不是他的纸板漏光。当他把线圈穿过管子的时候,确定板子确实不透光,并着手进行下一步实验。就在这时,他从距离试验管几米远的地方注意到微弱的光。为了确定他的发现,他试着重复上面的操作,每次都能看到同样的微光。 擦燃一根火柴,他才发现是他放在工作台上准备下一步使用的氰亚铂酸钡发光。
接下来的几个小时伦琴一遍一遍的重复着试验。他很快确定出一个管子特定的距离,从这里能够观察到比前面的试验更强的荧光。他推测可能发现了一种新的射线。11月8日是一个星期五,伦琴利用这个周末重复试验并做了第一次记录。在接下来的几个星期他在实验室内吃住,研究了他暂时命名为X射线的新射线的差不多所有性质,并用对未知的部分给出数学表示。尽管最终新的射线用他的名字来命名为伦琴射线,但是他总是首选最初的术语X射线。
伦琴发现X射线并非偶然,他也不是独自工作。据调查,当时多个国家不少人都在进行这方面的研究,而且,发现时间也很接近。事实上,在伦琴发现X射线之前宾夕法尼亚大学就已经制造出X射线和和它的影像记录。然而,那里的研究人员没有意识到这一发现的重要性,只是把他们归档了事,因此也就失去了获得最伟大物理发现的赞誉的机会。他碰巧在屏上发现的东西把他的注意力从原来的研究中引开了。他当时已经计划在下一步的试验中用那个屏,那之前很短时间他就取得了这一发现。
当他研究不同材料对这种射线的阻挡能力, 就把这一小片材料放到射线产生的地方。可以想象当看到第一张呈现在他制作的屏幕上的X光影像上闪烁的骨架的时候,伦琴是多么地惊讶。据说他后来在实验室秘密的进行这项试验,因为他害怕如果这个发现是个错误会影响他的教授声誉。
伦琴的原始论文《一种新的X射线》在50天后也就是1895年12月28日被出版。1896年1月5日,奥地利一家报纸报道了伦琴的发现。伦琴发现X射线以后,维尔兹堡大学授予他荣誉医学博士学位。在1895年到1897年间他一共出版了总计3篇关于X射线的论文。伦琴治学十分的严谨,还没有发现他的学术论文里面存在错误。
伦琴的发现不仅对医学诊断有重大影响,同时也促进了20世纪许多重大科学成就的出现。受伦琴的影响,1896年亨利·贝克勒在发光材料的实验中偶然发现了一种新射线的穿透性。这样伦琴的发现间接地影响了放射性的发现。因为该发现1903年贝克勒和居里夫人被共同授予诺贝尔奖。
伦琴射线直到今天最重要的应用领域仍然是医学诊断。用于诊断的射线强度已被大大降低,同时诊断结果可以显示更清晰的细节。在现代数字技术的帮助下,伦琴射线诊断已经可以提供人体内部三维图像。除了在医学上,伦琴射线还应用在微观世界的观察和对太空的研究。另外一个伦琴射线的重大应用领域是材料无损探伤。使用伦琴射线可以检测出金属材料和焊接部位的内部缺陷。
为了纪念伦琴的成就,X射线在许多国家被称为伦琴射线。另外第111号化学元素𬬭(Roentgenium (Rg))也以伦琴命名。在伦琴的祖国,德国有许多以伦琴命名为学校,街道和广场。由于伦琴在物理学的杰出成就,在德国的吉森市,柏林市和伦琴的出生地伦内普(Lennep)(雷姆沙伊德)都建有伦琴纪念碑。
1895年圣诞节前夕,他给他妻子的手拍了一张X光片。随后发表了关于他拍摄妻子手骨照片的论文并演示了拍摄过程。那个时候,诺贝尔奖刚刚设立。评奖委员会在1901年将第一个物理学奖颁发给伦琴时,特别指出,这位德国学者的发现,具有“实际应用结果”。当时的伦琴,已经非常有名,获得了不少的奖誉,所以,把刚刚问世的诺贝尔奖发给他,不仅给他本人带来荣誉,而且也一定有利于提高这一新奖的声誉。然而,诺贝尔奖章程中唯一要求的获奖发言,伦琴却从来没有做过。这位著名的科学家,不爱在公共场合出头露面,一生中经常躲避这样的发言。
伦琴是放射性物质产生的照射量的一个单位。得名于德国实验物理学家威廉·康拉德·伦琴(Wilhelm Conrad R?ntgen)。英文代号为R,其定义是在0摄氏度,760毫米汞柱气压的1立方厘米空气中造成1静电单位(3.3364×10^10库仑)正负离子的辐射强度=1伦琴单位。伦琴单位不是国际单位,但在医学等方面还是很常用。与国际单位的换算是1伦琴单位=2.58×10-4库仑/千克。一般用来衡量X射线和γ射线的强度。用伦琴单位衡量其他形式的辐射(例如α粒子)时可以乘上一个表示生物影响性能的Q因子。
伦琴单位表示的是存在的辐射量,不等于生物组织的吸收情况。衡量后者使用的是辐射剂量,单位为雷姆或西弗。1雷姆大致相当于人体全部吸收了1伦琴单位的辐射。西弗(又译希沃特,英文Sievert,缩写Sv)是一个国际单位制导出单位,用来衡量辐射对生物组织的伤害(剂量当量)。得名于瑞典生物物理学家Rolf Maximilian Sievert。定义为1西弗=1焦耳(辐射能量)/公斤。旧时剂量当量还用雷姆单位(又称人体伦琴当量)衡量,1雷姆=0.01西弗。
伦琴奖金是德国吉森尤斯图斯·利比希大学颁发一项奖励,由德国的两家公司于1974年共同设立,他们是韦茨拉尔的阿图尔普法伊菲尔股份有限公司和霍伊歇尔海姆-吉森的顺克·埃贝股份有限公司。这两家公司为伦琴奖金一直担保了6年,也就是说一直担保到1980年。伦琴奖金每年颁发一次,奖金金额为5000马克,主要授予年轻科学家,奖励他们在放射物理学与放射生物学领域基础研究中所写的优秀论文或其它形式的杰出贡献。伦琴奖金的评选委员会由两家创办公司和吉森大学的代表组成,负责对由颁奖委员会推荐出的候选人进行评选。伦琴奖金可授予一人,也可由几人分享。
伦琴卫星(Rntgensatellit,缩写为ROSAT)是德国,美国和英国联合研制 的一颗X射线天文卫星,为纪念发现X射线的德国物理学家伦琴而命名。这颗卫星原计划由航天飞机发射,由于挑战者号事故,推迟到1990年6月1日,用德尔塔II型火箭在美国卡纳维拉尔角发射升空。卫星上搭载有两台成像望远镜,工作波段分别为0.1-2.4keV的软X射线和0.06-0.2keV的极紫外线。其中X射线望远镜采用4层沃尔特I型掠射式望远镜,总接收面积为1140平方厘米,分辨率可达5角秒。
1990年7月到1991年2月,伦琴卫星进行了为期6个月的软X射线巡天观测。在后来的9年里,伦琴卫星探测到了150,000个X射线源,取得了一批重要的成果,包括拍摄到了月亮的X射线照片、观测了超新星遗迹和星系团的形态、探测了分子云发出的弥散X射线辐射阴影、孤立中子星、苏梅克-列维9号彗星与木星碰撞发出的X射线、双子座X射线源杰敏卡的脉动等等,还发现了彗星的X射线辐射。1999年12月12日,伦琴卫星停止工作。
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