Odkrycie
Promienie rentgena zostały odkryte w roku 1895 przez Wilhelm Conrad Roentgen.W 1901r. dostał za to odkrycie nagrodę Nobla.Badając właściwości promieni katodowych, Roentgen spostrzegł, że leżący w pobliżu rury katodowej ekran pokryty platyno cyjankiem baru świecił wtedy, kiedy rura katodowa była czynna.Roentgen przysłonił ekran czarnym papierem, lecz ekran także świecił.Klisza fotograficzna owinięta w czarny papier także uległa prześwietleniu.Promieniowanie to przechodzi przez szkło, przez czarny papier i przez wiele ciał, które są nieprzeźroczyste dla światła.Roentgen odkryte przez siebie promienie nazwał promieniami X, a później nazwano je promieniami Roentgena.
Wytwarzanie
Do wytwarzania promieni X służą dwie lampy: jonowa lampa rentgenowska oraz lampa Coolidge’a z żarzoną katodą, która służy do wytwarzania elektronów swobodnych za pomocą zjawiska termoelektrycznego. Jonowa lampa rentgenowska jest bańka szklana, kulista o średnicy kilku lub kilkunastu cm, wypełniona gazem o ciśnieniu kilku dziesiątych Pa.W bańce znajdują się trzy elektrody metalwe: płytka glinowa K, która ma kształt wklęsłej miseczki o środku krzywizny w środku bańki i stanowi katodę, anoda A, która jest połączona metalicznie (zamyka obwód prądowy dla elektronów) z trzecią elektrodą T zwaną antykatodą.Jest to blaszka z trudno topliwego metalu;znajduje się dokładnie w środku bańki i jest ustawiona pod kątem 45 do osi bańki.
W celu uruchomienia lampy podłącza się między katodę i antykatodę napięcie rzędu kilkudziesięciu tysięcy woltów.W bańce takiej występują jony dodatnie, które bombardując katodę wyzwalają z niej elektrony. Elektrony wylatujące z wklęsłej katody tworzą zbieżny strumień promieni katodowych skupiającej się na bardzo małej powierzchni antykatody. Powstają dwa typy promieniowania rentgenowskiego:o widmie ciągłym (promieniowanie hamowania) i o widmie liniowym.Szybko poruszające się elektrony trafiają na atomy bombardowanego pierwiastka i w ich polach elektrycznych gwałtownie zmieniają kierunki lub zostają wyhamowane.w tym czasie elektron traci część swojej energii, która zostaje wypromieniowana w postaci promieniowania hamowania Częstotliwość i energia emitowanego fotonu jest tym większa, im silniej jest hamowany elektron.
E1-E2=h*n=h*c/l
Gdy elektron zostaje całkowicie przez jądro wyhamowany, wówczas cała jego energia zamienia się na energię promieniowania.Częstotliwość tego promieniowania jest wtedy największa.
1/2mu2=h*nmax lub 1/2mu2=h*c/lmin
Wielkości nmax i lmin określają krótkofalową granicę widma ciągłego promieniowania rentgenowskiego.
1/2mu2=e*U h*nmax=e*U h*c/lmin =eU , a więc lmin=hc/eU
Krótkofalowa granica widma promieniowania rentgenowskiego zależy od napięcia przyśpieszającego elektrony.
Powstawanie widma charakterystycznego widma promieni X.
Elektrony promieni katodowych mogą przekazywać swoją energię elektronom atomów antykatody.
Posiadają one dużą energię, a więc mogą wytrącić nie tylko elektrony zewnetrzne, ale także elektrony leżące najbliżej jądra.Wytrącony elektron albo wylatuje poza atom i staje się elektronem swobodnym albo zajmuje wolne miejsce w warstwie dalekiej od jądra (nie zapełnionej).Zwolnione miejsce przez niego natychmiast zajmuje elektron z wyższej warstwy, podczas tego przejścia następuje emisja energi w postaci fotonu.
W zależności od energii, jaka trzeba dostarczyć, aby wybić elektron można obliczyć częstotliwość i długość emitowanej fali. E=h*n e=h* c/l
Właściwości promieni rentgenowskich
1. Rozchodzą się prostoliniowo
2. Są niewidzialne, ale wywołują fluorescencję
3. Wywołuje jonizację powietrza
4. Przenika przez szkło, czarny papier, a nawet przez płytki metalowe
5. Zaczernia kliszę fotograficzną
6. Są pochłaniane bardziej przez pierwiastki o większej liczbie porządkowej Z
Max Laue skierował prostopadle wiązkę promieni X(o widmie ciągłym) na powierzchnię cienkiego monokryształu i po przejściu przez kryształ pada na kliszę fotograficzną.Na kliszy otrzymujemy zaczernioną plamkę centralną dla wiązki nieugiętej oraz plamki boczne dla wiązek ugiętych.Zespół regularnie ułożonych plamek nazywa się obrazem Lauego.Regularne ułożenie małych zaczernionych plamek świadczy o tym, że tylko w pewnych kierunkach ugięte promienie X wzmacniają się, w innych zaś znoszą się.Doświadczenie to pokazuje, że zachodzi interferencja promieni X.