X射线是如何产生的？

很多人都知道，X射线是伦琴于1895年发现的。正是由于这一发现，他获得了1901年的诺贝尔物理学奖。但很多人可能并不知道伦琴是如何发现X射线的。某种程度上说，伦琴发现X射线也是科学史上众多巧合中的一个。1895年的冬天，伦琴在暗室里做阴极射线管的实验。为了避免紫外线与可见光的影响，他在阴极射线管外面包了一层黑色纸板。他意外发现，在一段距离之外的荧光屏山出现了微弱的荧光。后来他证实了这种荧光来自于阴极射线管，但不是阴极射线本身。他后来又做了一系列实验，发展这种射线同样以直线前进，不容易被反射或折射，而且具有很高的穿透性，他甚至利用这种射线拍下了他夫人的手指骨的照片。正是由于这种射线的神秘性，伦琴给这种射线起了一个名字叫X射线。

伦琴夫人手指的X光照片

现在我们知道，X射线是一种电磁波，是电磁波谱中的一部分。根据伦琴当时的实验，他之所以能获得X射线，就是因为它的实验产生了一种辐射，即X射线的产生机制之一，韧致辐射。

电子受原子核吸引时弯曲，从而产生了韧致辐射

韧致辐射（bremsstrahlung）也叫刹车辐射，所以大家可以想象出来这种辐射跟减速有关。具体是什么东西的减速呢？在伦琴的实验中就是电子，更普遍地说应该是带电粒子。根据经典电动力学的知识，带电粒子在加速或减速过程中必然伴随着辐射。如果带电粒子与原子或原子核相撞，速度必然骤减，由此过程伴随着的辐射就是韧致辐射 ，这种辐射便会产生X射线。

韧致辐射的强度正比于靶材电荷的平方，反比于入射带电粒子质量的平方。因此，如果如何粒子是质子等重粒子，韧致辐射几乎可以忽略。韧致辐射产生的是连续谱，在医学和工业上应用很多。一般的X射线管内的靶材是钨靶，因为它的原子序数大，核电荷大，输出的X射线能量高。

与发射连续谱的韧致辐射相对的是X射线特征发射谱线，这种特征谱线由内壳层电子的跃迁所引起。这种X射线具有特征波长，位置与外加电压无关。各个元素的特征X谱线具有相似的结构，但是能量值各不相同。正如人的指纹一样，特征X射线被称为是元素的指纹。

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常见阳极材料的X射线特征谱线