摘要:倫琴發現X射線並非偶然,他也不是獨自工作。由德國物理學家W.K.倫琴於1895年發現,故又稱爲倫琴射線。

倫琴(威廉·倫琴,1845年3月27日-1923年2月10日),德國物理學家。1895年11月8日,時爲德國維爾茨堡大學校長的倫琴在進行陰極射線的實驗時,觀察到放在射線管附近塗有氰亞鉑酸鋇的屏上發出的微光,最後他確信這是一種尚未爲人所知的新射線。這種光有非常強的穿透力,爲了表明這是一種新的射線,倫琴採用表示未知數的X將其命名爲X射線。並於1901年獲諾貝爾物理學獎,是世界上第一位獲得此殊榮的人。
波長介於紫外線和γ射線間的電磁輻射。由德國物理學家W.K.倫琴於1895年發現,故又稱爲倫琴射線。波長小於0.1埃的稱超硬X射線,在0.1~1埃範圍內的稱硬X射線,1~10埃範圍內的稱爲X射線。
1895年間倫琴使用他的同行赫茲、希托夫、克魯克斯、特斯拉和萊納德設計的設備研究真空管中的高壓放電效應。11月初倫琴重複着萊納德管試驗,這個萊納德管加入了一個很窄的金屬鋁做的窗口,允許陰極射線從管子射出來,另外有塊紙板覆蓋住鋁窗口保護它不被產生陰極射線的強電場區破壞。他知道紙屏能夠防止光線逃逸,但是觀察到當他用塗了氰亞鉑酸鋇的小紙屏靠近鋁窗,看不到的陰極射線能夠在紙屏上產生熒光效應。這讓倫琴想到,比萊納德管的管壁更厚的克魯克斯管可能也會導致熒光效應。
1895年11月8日下午晚些時候,他決定試驗他的想法。他仔細的做了一個跟萊納德管試驗類似的黑紙屏,並用這塊版覆蓋住克魯克斯管並把電極放到一個感應線圈(舊稱爲“魯姆科夫線圈”)中來產生靜電電荷。在用氰亞鉑酸鋇屏驗證他的想法之前,倫琴把房間弄暗以檢測是不是他的紙板漏光。當他把線圈穿過管子的時候,確定板子確實不透光,並着手進行下一步實驗。就在這時,他從距離試驗管幾米遠的地方注意到微弱的光。爲了確定他的發現,他試着重複上面的操作,每次都能看到同樣的微光。 擦燃一根火柴,他才發現是他放在工作臺上準備下一步使用的氰亞鉑酸鋇發光。
接下來的幾個小時倫琴一遍一遍的重複着試驗。他很快確定出一個管子特定的距離,從這裏能夠觀察到比前面的試驗更強的熒光。他推測可能發現了一種新的射線。11月8日是一個星期五,倫琴利用這個週末重複試驗並做了第一次記錄。在接下來的幾個星期他在實驗室內喫住,研究了他暫時命名爲X射線的新射線的差不多所有性質,並用對未知的部分給出數學表示。儘管最終新的射線用他的名字來命名爲倫琴射線,但是他總是首選最初的術語X射線。
倫琴發現X射線並非偶然,他也不是獨自工作。據調查,當時多個國家不少人都在進行這方面的研究,而且,發現時間也很接近。事實上,在倫琴發現X射線之前賓夕法尼亞大學就已經制造出X射線和和它的影像記錄。然而,那裏的研究人員沒有意識到這一發現的重要性,只是把他們歸檔了事,因此也就失去了獲得最偉大物理發現的讚譽的機會。他碰巧在屏上發現的東西把他的注意力從原來的研究中引開了。他當時已經計劃在下一步的試驗中用那個屏,那之前很短時間他就取得了這一發現。
當他研究不同材料對這種射線的阻擋能力, 就把這一小片材料放到射線產生的地方。可以想象當看到第一張呈現在他製作的屏幕上的X光影像上閃爍的骨架的時候,倫琴是多麼地驚訝。據說他後來在實驗室祕密的進行這項試驗,因爲他害怕如果這個發現是個錯誤會影響他的教授聲譽。
倫琴的原始論文《一種新的X射線》在50天后也就是1895年12月28日被出版。1896年1月5日,奧地利一家報紙報道了倫琴的發現。倫琴發現X射線以後,維爾茲堡大學授予他榮譽醫學博士學位。在1895年到1897年間他一共出版了總計3篇關於X射線的論文。倫琴治學十分的嚴謹,還沒有發現他的學術論文裏面存在錯誤。
倫琴的發現不僅對醫學診斷有重大影響,同時也促進了20世紀許多重大科學成就的出現。受倫琴的影響,1896年亨利·貝克勒在發光材料的實驗中偶然發現了一種新射線的穿透性。這樣倫琴的發現間接地影響了放射性的發現。因爲該發現1903年貝克勒和居里夫人被共同授予諾貝爾獎。
倫琴射線直到今天最重要的應用領域仍然是醫學診斷。用於診斷的射線強度已被大大降低,同時診斷結果可以顯示更清晰的細節。在現代數字技術的幫助下,倫琴射線診斷已經可以提供人體內部三維圖像。除了在醫學上,倫琴射線還應用在微觀世界的觀察和對太空的研究。另外一個倫琴射線的重大應用領域是材料無損探傷。使用倫琴射線可以檢測出金屬材料和焊接部位的內部缺陷。
爲了紀念倫琴的成就,X射線在許多國家被稱爲倫琴射線。另外第111號化學元素錀(Roentgenium (Rg))也以倫琴命名。在倫琴的祖國,德國有許多以倫琴命名爲學校,街道和廣場。由於倫琴在物理學的傑出成就,在德國的吉森市,柏林市和倫琴的出生地倫內普(Lennep)(雷姆沙伊德)都建有倫琴紀念碑。
1895年聖誕節前夕,他給他妻子的手拍了一張X光片。隨後發表了關於他拍攝妻子手骨照片的論文並演示了拍攝過程。那個時候,諾貝爾獎剛剛設立。評獎委員會在1901年將第一個物理學獎頒發給倫琴時,特別指出,這位德國學者的發現,具有“實際應用結果”。當時的倫琴,已經非常有名,獲得了不少的獎譽,所以,把剛剛問世的諾貝爾獎發給他,不僅給他本人帶來榮譽,而且也一定有利於提高這一新獎的聲譽。然而,諾貝爾獎章程中唯一要求的獲獎發言,倫琴卻從來沒有做過。這位著名的科學家,不愛在公共場合出頭露面,一生中經常躲避這樣的發言。
倫琴是放射性物質產生的照射量的一個單位。得名於德國實驗物理學家威廉·康拉德·倫琴(Wilhelm Conrad R?ntgen)。英文代號爲R,其定義是在0攝氏度,760毫米汞柱氣壓的1立方厘米空氣中造成1靜電單位(3.3364×10^10庫侖)正負離子的輻射強度=1倫琴單位。倫琴單位不是國際單位,但在醫學等方面還是很常用。與國際單位的換算是1倫琴單位=2.58×10-4庫侖/千克。一般用來衡量X射線和γ射線的強度。用倫琴單位衡量其他形式的輻射(例如α粒子)時可以乘上一個表示生物影響性能的Q因子。
倫琴單位表示的是存在的輻射量,不等於生物組織的吸收情況。衡量後者使用的是輻射劑量,單位爲雷姆或西弗。1雷姆大致相當於人體全部吸收了1倫琴單位的輻射。西弗(又譯希沃特,英文Sievert,縮寫Sv)是一個國際單位制導出單位,用來衡量輻射對生物組織的傷害(劑量當量)。得名於瑞典生物物理學家Rolf Maximilian Sievert。定義爲1西弗=1焦耳(輻射能量)/公斤。舊時劑量當量還用雷姆單位(又稱人體倫琴當量)衡量,1雷姆=0.01西弗。
倫琴獎金是德國吉森尤斯圖斯·利比希大學頒發一項獎勵,由德國的兩家公司於1974年共同設立,他們是韋茨拉爾的阿圖爾普法伊菲爾股份有限公司和霍伊歇爾海姆-吉森的順克·埃貝股份有限公司。這兩家公司爲倫琴獎金一直擔保了6年,也就是說一直擔保到1980年。倫琴獎金每年頒發一次,獎金金額爲5000馬克,主要授予年輕科學家,獎勵他們在放射物理學與放射生物學領域基礎研究中所寫的優秀論文或其它形式的傑出貢獻。倫琴獎金的評選委員會由兩家創辦公司和吉森大學的代表組成,負責對由頒獎委員會推薦出的候選人進行評選。倫琴獎金可授予一人,也可由幾人分享。
倫琴衛星(Rntgensatellit,縮寫爲ROSAT)是德國,美國和英國聯合研製 的一顆X射線天文衛星,爲紀念發現X射線的德國物理學家倫琴而命名。這顆衛星原計劃由航天飛機發射,由於挑戰者號事故,推遲到1990年6月1日,用德爾塔II型火箭在美國卡納維拉爾角發射升空。衛星上搭載有兩臺成像望遠鏡,工作波段分別爲0.1-2.4keV的軟X射線和0.06-0.2keV的極紫外線。其中X射線望遠鏡採用4層沃爾特I型掠射式望遠鏡,總接收面積爲1140平方釐米,分辨率可達5角秒。
1990年7月到1991年2月,倫琴衛星進行了爲期6個月的軟X射線巡天觀測。在後來的9年裏,倫琴衛星探測到了150,000個X射線源,取得了一批重要的成果,包括拍攝到了月亮的X射線照片、觀測了超新星遺蹟和星系團的形態、探測了分子云發出的彌散X射線輻射陰影、孤立中子星、蘇梅克-列維9號彗星與木星碰撞發出的X射線、雙子座X射線源傑敏卡的脈動等等,還發現了彗星的X射線輻射。1999年12月12日,倫琴衛星停止工作。
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