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x射线的应用 X射线通常是物质在发生微观变化时，发射出的一种看不见的光。它是一种波长很短的电磁波，波长大约从10微米0.1微米.X射线是由著名的物理学家伦琴教授发现的。伦琴教授一直在试验一个经过改良的阴极射线管。年月，伦琴发现了一个奇特的现象：在离放电管不到米的小工作台上， 射出一道绿色的荧光，接着，他连续试了多次，只要电源一通，光电管一亮，绿光就出现了。于是他划了一根火柴，看看小工作台上到底有什么东西。原来，那里有一块硬纸板，上面镀着一层氰亚铂酸钡的晶体材料，神秘的光线就是它发出来的！ 他紧接着用木头，硬橡胶来做障碍物，进行了反复实验，结果发现，这些物体都不能挡住这种射线通过。伦琴教授把自己关在实验室里，外边的一切似乎对他都毫无意义，一门心思都用到这种无名的射线身上。他反复的用各种金属做实验，结果，除了铜和铂以外，其它都被射线穿透。有一天，他无意之中把手挡在光电管和纸板之间，一下子惊呆了，他清楚地看到每个手指的轮廓，并隐约地看出手骨骼的阴影！冷静了一下，他决定继续自己的试验，直到能从理论上说明以后，才对外公布. 有一次，他的妻子来到他的实验室。伦琴教授叫她按着自己的安排，把手放在装有照相底片的暗盒上，伦琴教授急忙开通电源，用光电管对着照射了分钟。可当他把照片送到妻子的面前时，吓得她浑身打颤，瞪大了恐怖的眼睛。她简直不敢相信，这毕露的骨骼，竟是自己丰润的手！ 这是历史上最早的“”射线照片。X射线是伦琴教授给这种射线起的名字,直到现在，人们还把它称为射线。这就是X射线的发现过程。 X射线在军事、医疗卫生、科学及工农业各方面有着广泛的应用。 （1）应 用 医 学 诊 断 因为X射线的波长很短，因此穿透本领很强。X光能穿过肌肉，但不能穿过骨头。在医学上可以用作人体的透视，检查体内的病变和骨骼情况,例如在医院中医生利用X光片查看病人的骨头是否折断。在一个暗的背景上，骨头会清晰地呈现出来。照片上就是通过X光显示出来的人手的骨骼。 如 果 骨 折 的 话， 在 底 片 上 的 阴 影 里 很 容 易 找 到 断 裂 处， 因 此，X 射 线 首 先 就 被 应 用 到 外 科 探 伤 中 去。X 射 线 被 发 现3 个 月 后， 奥 地 利 维 也 纳 一 家 著 名 的 医 院， 就 开 始 在 外 科 诊 断 中 用X 射 线 来 拍 片 了。 半 年 之 后， 英 国 就 出 版 了 第 一 本X 射 线 研 究 的 专 业 杂 志X 射 线 临 床 摄 影 资 料。X 射 线 在 医 学 诊 断 上 的 应 用 如 燎 原 之 火， 如 今， 拍X 光 片 已 成 为 医 学 诊 断 中 一 种 常 用 的 手 段 了。 可 是， 这 一 切 都 源 于1895 年 伦 琴 的 一 次 意 外 发 现， 以 及 他 对 这 一 奇 怪 现 象 所 进 行 的 深 入 研 究。 由 此 可 见 基 础 研 究 的 深 远 意 义。 从 本 世 纪60 年 代 起， 南 非 出 生 的 美 国 物 理 学 家 科 马 克 和 英 国 电 气 工 程 师 豪 斯 菲 尔 德， 提 出 了 用 计 算 机 控 制 的X 射 线 断 层 扫 描 原 理， 并 发 明 了X 射 线 断 层 扫 描 仪( 简 称CT 扫 描 仪)。 这 一 发 明 使 医 生 们 能 看 到 人 体 内 各 种 内 脏 器 官 的 横 断 面 图 象， 因 而 能 准 确 诊 断 许 多 病 症， 大 大 丰 富 了 医 用X 射 线 诊 断 的 内 容。 他 们 两 人 也 因 此 而 荣 获1979 年 度 的 诺 贝 尔 生 理 学 及 医 学 奖。 （2）窥 探 物 质 结 构 正 当X 射 线 在 医 学 诊 断 中 大 显 身 手 时， 它 的 另 一 个 重 要 应 用 也 显 露 端 倪。1912 年， 德 国 物 理 学 家 劳 厄 大 胆 假 设， 如 果X 射 线 是 一 种 波 长 很 短 的 电 磁 波， 晶 体 中 的 原 子 又 都 按 一 定 规 则 排 列 的 话， 当X 射 线 穿 透 晶 体 时， 应 当 跟 光 线 穿 过 衍 射 光 栅 后 一 样， 也 会 出 现 衍 射 图 样。 他 的 这 一 设 想 不 久 就 被 实 验 所 证 实。 规 则 分 布 在 感 光 底 片 上 的 衍 射 黑 点， 被 称 为“ 劳 厄 图 样”， 它 就 是 晶 体 的 微 观 结 构 在 宏 观 上 的 体 现。 劳 厄 的 成 功 可 谓 是 一 箭 双 雕： 既 证 明X 射 线 具 有 波 动 性， 又 证 明 晶 体 中 的 原 子 是 有 规 则 排 列 的。 为 此， 他 荣 获 了1914 年 度 的 诺 贝 尔 物 理 学 奖。 紧 接 在 劳 厄 之 后，1915 年 度 的 诺 贝 尔 物 理 学 奖 被 授 予 英 国 物 理 学 家 布 拉 格 父 子 俩， 原 因 是 他 们 在 劳 厄 工 作 的 基 础 上， 提 出 了“ 布 拉 格 公 式”。 这 一 公 式 可 以 使 人 们 在 研 究 被 晶 体 散 射 的X 射 线 的 情 况 后， 求 得 晶 体 中 原 子 平 面 间 的 距 离d， 从 而 精 确 测 定 晶 体 的 实 际 原 子 结 构。 1917 年， 英 国 物 理 学 家 巴 克 拉 又 因 研 究X 射 线 而 获 得 诺 贝 尔 物 理 学 奖。 他 的 贡 献 是 发 现 了 元 素 的X 射 线 标 识 辐 射， 人 们 可 以 根 据 元 素 所 发 射 的 标 识X 射 线， 来 确 定 这 种 元 素 在 周 期 表 上 的 排 位， 从 而 决 定 它 是 什 么 元 素。 瑞 典 物 理 学 家 西 格 巴 恩 又 进 一 步 建 立 了X 射 线 的 光 谱 学， 并 为 此 荣 获1924 年 度 诺 贝 尔 物 理 学 奖。 仅 利 用X 射 线 研 究 物 质 结 构， 在 短 短 十 年 中 就 有4 次5 人 获 得 诺 贝 尔 物 理 学 奖。 基 础 研 究 之 重 要 性， 在 此 一 览 无 遗。 （3）提 示 生 命 奥 秘 1, X 射 线 分 析 技 术 在 揭 示 复 杂 的 生 物 大 分 子 的 奥 秘 上， 也 是 屡 建 奇 功 的。 DNA 的 双 螺 旋 式 结 构 1953 1959 年， 上 述 小 布 拉 格 手 下 的 两 位 助 手 佩 鲁 茨 和 肯 德 罗， 用 改 进 了 的X 射 线 分 析 法， 测 定 了 肌 红 蛋 白 及 血 红 蛋 白 分 子 的 结 构。 众 所 周 知， 血 红 蛋 白 是 血 液 中 氧 的 携 带 者， 它 由12000 个 左 右 的 原 子 组 成。 如 此 众 多 的 原 子 是 怎 样 构 成 血 红 蛋 白 的 呢? 佩 鲁 茨 和 肯 德 鲁 通 过 自 己 的 研 究， 搞 清 了 它 的 结 构。 他 们 因 此 而 获 得 了1962 年 度 的 诺 贝 尔 化 学 奖。 说 来 也 巧， 这 一 年 的 诺 贝 尔 生 理 学 和 医 学 奖 授 给 了 英 国 生 物 物 理 学 家 克 里 克、 威 尔 金 森 和 美 国 生 物 学 家 沃 森， 原 因 是 他 们 发 现 了 遗 传 物 质 脱 氧 核 糖 核 酸(DNA) 的 双 螺 旋 式 结 构。 他 们 能 取 得 这 项20 世 纪 生 物 学 的 最 伟 大 成 就， 依 靠 的 也 是X 射 线 分 析 法。 其 中， 克 里 克 原 先 就 是 一 位 物 理 学 家， 后 来 在 玻 尔、 薛 定 谔 等 物 理 学 大 师 的 影 响 下 转 向 生 物 学 研 究。 关 于DNA 我 们 在 后 几 回 中 还 要 详 述， 这 里 先 按 下 不 表。 因 使 用X 射 线 分 析 法 研 究 蛋 白 质、 核 糖 核 酸、 青 霉 素、 维 生 素 等 生 物 大 分 子、 有 机 高 分 子 的 结 构， 而 荣 获 诺 贝 尔 化 学 奖、 诺 贝 尔 生 理 学 与 医 学 奖 的 科 学 家 多 达10 多 人。 可 以 这 样 说， 如 果 没 有X 射 线 分 析 法， 我 们 是 不 可 能 探 测 生 命 的 奥 秘 的。 （4）利用射线制备一种神奇的热收缩材料。塑料在人们日常生活中应用广泛，其中聚乙烯材料就是一种乙烯单体聚合而成线状分子的集合体，市场随处可见，但是它们不具有热收缩性能，它们不管膜，还是管材在商店里是什么样，应用时就是什么样。 所谓热收缩材料就是该材料经加热以后即收缩变形。如冷时是一个粗管，当加热以后可以收缩成细管，并紧贴在其附着的物体表面，从而可保证物体的绝缘或保证金属表面的防腐。如果材料是薄膜，用此包装食品，一经加热即膜材料收缩紧包住食品，使食品空气隔绝，起到保鲜作用。 为什么这种材料有这种神奇的特性呢？就要从材料的结构来讨论。 普通的聚乙烯管子并不具有热收缩性。聚乙烯是由乙烯单体聚合而成，乙烯单体分子式是H2C=CH2，在聚合条件下，每个乙烯单体分子的双键打开，若干个分子聚合成高分子的聚乙烯呈线性状。我们平时所看到的聚乙烯塑料就是由乙烯单体聚合的线性分子堆积在一起构成的。 但是聚乙烯塑料在射线作用下，线性分子间就会产生化学键，这就是辐射交联，辐射剂量越大，交联度就愈大。辐射交联的结果使聚乙烯塑料由线状结构变成网状结构即立体结构。新生成的材料有奇妙的“记忆效应”。例如管材可扩粗，然后冷却定形成粗管，这种管子只要再受热即可恢复到扩管前塑料管的原管径大小，所以称它为“有记忆效应”的材料。 热收缩聚乙烯材料制备的管子，可以方便地使用来保护电缆、光缆的接头，金属管杆的保护等方面。热收缩材料不仅仅可制备成径向收缩的热缩管，同时还可制备成经纬双向收缩的塑料膜，它可用在包装，保护物品等方面。神奇的热收缩材料，今后将会给人们生活和工农业生产带来更广泛的应用。 （5）除这些之外还有，墙壁厚度测量，测量尺寸的复杂变化 ，测量密度变化，透视