Tia X là loại bức xạ điện từ có lẽ nổi tiếng nhất với khả năng nhìn xuyên qua lớp da và quan sát được các bộ phận bên trong cơ thể. Những tiến bộ trong công nghệ đã dẫn đến các chùm tia X mạnh hơn và tập trung hơn cũng như các ứng dụng lớn hơn của sóng ánh sáng này, từ hình ảnh các tế bào sinh học và các thành phần cấu trúc của vật liệu như xi măng đến khả năng tiêu diệt tế bào ung thư.

Phân loại tia X

Tia X được chia thành 2 loại là tia X mềm và tia X cứng.

Tia X mềm có bước sóng tương đối ngắn khoảng 10 nanomet và do đó chúng rơi vào phạm vi phổ điện từ (EM) giữa tia cực tím (UV) và tia gamma.

Tia X cứng có bước sóng khoảng 100 picomet (một picometer là một phần nghìn của một mét). Những sóng điện từ này cùng vùng phổ EM như tia gamma.

Sự khác biệt duy nhất giữa chúng là nguồn của chúng: Tia X được tạo ra bằng cách gia tốc các electron, trong khi tia gamma được tạo ra bởi hạt nhân nguyên tử của một trong bốn phản ứng hạt nhân.

Lịch sử hình thành tia X

Tia X được phát hiện vào năm 1895 bởi Wilhelm Conrad Röentgen, giáo sư tại Đại học Wurzburg ở Đức. Röentgen nhận thấy các tinh thể gần một ống tia âm cực cao thể hiện ánh sáng huỳnh quang, ngay cả khi ông che chắn chúng bằng giấy. Một số dạng năng lượng được tạo ra bởi ống xuyên qua giấy và khiến các tinh thể phát sáng.

Röentgen gọi năng lượng chưa biết là bức xạ X. Các thí nghiệm cho thấy bức xạ này có thể xuyên qua các mô mềm chứ không phải xương và sẽ tạo ra hình ảnh bóng trên các tấm ảnh.

Với phát hiện này, Röentgen đã được trao giải thưởng Nobel vật lý đầu tiên vào năm 1901.

Quá trình hình thành và hiệu ứng tia X

Tia X có thể được tạo ra trên Trái đất bằng cách gửi một chùm electron năng lượng cao tác động vào một nguyên tử như đồng hoặc gallium. Khi chùm tia chạm vào nguyên tử, các electron trong lớp vỏ bên trong, được gọi là vỏ s, bị chen lấn, và đôi khi bay ra khỏi quỹ đạo của chúng. Không có electron hoặc electron đó, nguyên tử trở nên không ổn định và do đó, nguyên tử trở về trạng thái cân bằng. Và tia X được tạo thành từ các tác động vật lý đó.

Nhưng cách trên chỉ tạo ra được tia X nhưng nó đi theo mọi hướng và không để tập hợp các tia này tại một vị trí cố định được.

Để tạo được chùm tia X có hướng xác định, ta phải sử dụng một thiết bị là máy gia tốc hạt giúp tăng tốc các hạt tích điện như electron bên trong một đường tròn, khép kín.

Ứng dụng của tia X trong y học

Khác với tia hồng ngoại được ứng dụng nhiều trong đời sống, tia X được sử dụng nhiều trong y học để chụp X quang và điều trị ung thư và nhiều mục đích khác gồm:

Hình ảnh X quang

Đây là phương pháp giúp các bác sỹ xác định xem bạn có vấn đề gì về sương khớp không. Thường thì khi xương bị tổn thương như gãy, nứt thì phương pháp chụp ảnh X quang này sẽ giúp phát hiện chính xác vị trí sương bị ảnh hưởng. Chụp CT hay chụp cắt lớp cũng là là ứng dụng quan trọng của tia X.

X-quang cũng rất cần thiết cho việc kiểm tra an ninh vận tải đối với hàng hóa, hành lý và hành khách. Máy dò hình ảnh điện tử cho phép hiển thị thời gian thực nội dung của các gói và các mặt của khách.

Xạ trị ung thư

Xạ trị sử dụng bức xạ năng lượng cao để tiêu diệt các tế bào ung thư bằng cách làm hỏng DNA của chúng. Vì việc điều trị cũng có thể làm hỏng các tế bào bình thường.

Các bức xạ ion hóa từ tia X chiếu vào một khu vực tập trung có đủ năng lượng để loại bỏ hoàn toàn các electron khỏi các nguyên tử và phân tử, do đó làm thay đổi tính chất của chúng.

Ở mức thích hợp, điều này có thể làm hỏng hoặc phá hủy các tế bào. Trong khi tổn thương tế bào này có thể gây ung thư, nó cũng có thể được sử dụng để chống lại nó. Bằng cách hướng tia X vào các khối u ung thư, nó có thể phá hủy những tế bào bất thường đó.

Tia X có tầm quan trọng vô cùng lớn trong ngành y học hiện đại, tuy nhiên việc tiếp xúc với tia X nhiều có thể ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của chúng ta.