این مقاله به بررسی تولید، ویژگی ها و جایگاه اشعه ایکس در طیف امواج الکترومغناطیسی می پردازد و به نقش آن در فیزیک نوین اشاره دارد.
مقدمه
اشعه ایکس یکی از مهم ترین انواع امواج الکترومغناطیسی به شمار می رود که نخستین بار در سال ۱۸۹۵ توسط ویلهلم رونتگن کشف شد. این پرتو که به دلیل ماهیت ناشناخته اش در آن زمان "ایکس" نامیده شد، دارای قابلیت عبور از بسیاری از مواد جامد است و امکان بررسی ساختارهای درونی اجسام را فراهم می کند. ویژگی های منحصر به فرد این پرتو باعث شد تا در حوزه های مختلف علمی مورد توجه قرار گیرد.
ماهیت اشعه ایکس ارتباط مستقیمی با رفتار الکترون ها در سطح اتمی دارد. هنگامی که الکترون های باردار با سرعت بالا با موانعی مانند پروتون ها یا هسته های اتمی برخورد می کنند، انرژی حاصل از این تصادم به شکل فوتون هایی با انرژی بالا منتشر می شود که در قالب اشعه ایکس ظاهر می شوند. این فرایند از نظر فیزیکی نوعی تبدیل انرژی جنبشی به تابش الکترومغناطیسی است.
اشعه ایکس در حقیقت یکی از اشکال نور است که در کنار امواج رادیویی، امواج مایکروویو، مادون قرمز، نور مرئی، ماورای بنفش و پرتوهای گاما در طیف امواج الکترومغناطیسی قرار می گیرد. تفاوت اساسی این امواج در طول موج و فرکانس آن ها نهفته است. فوتون های اشعه ایکس انرژی بسیار بیشتری نسبت به فوتون های نور مرئی دارند و همین موضوع علت اصلی نفوذ بالای آن ها در مواد مختلف است.
رفتار نور در مقیاس اتمی مبتنی بر نوسانات و برخوردهای سریع ذرات باردار است. هنگامی که یک الکترون با سرعت بالا شتاب می گیرد یا تغییر مسیر می دهد، فوتونی با انرژی بالا تولید می شود که در صورت داشتن فرکانس مشخص، در حوزه اشعه ایکس قرار می گیرد. این تولید فوتون ها در شرایطی خاص نظیر دماهای بالا یا میدان های مغناطیسی قوی شدت بیشتری پیدا می کند.
تولید اشعه ایکس نیازمند شرایط خاصی از جمله دمای بسیار بالا یا برخوردهای شدید ذرات است. در دماهای پایین، انرژی تولید شده منجر به تابش های رادیویی یا مادون قرمز می شود، در حالی که در دماهای میلیون ها درجه، همان تعامل های ذره ای به تولید اشعه ایکس می انجامد. همین تفاوت در انرژی، کاربردها و قابلیت های فیزیکی متفاوتی برای هر بخش از طیف به همراه دارد.
در گستره امواج الکترومغناطیسی، اشعه ایکس دارای طول موج بسیار کوتاه و فرکانس بسیار بالا است. این ویژگی موجب می شود تا بتواند از ساختارهای میکروسکوپی عبور کرده و اطلاعات دقیقی از ساختارهای درونی ارائه دهد. شناخت این طیف و مکان اشعه ایکس در آن، برای تحلیل بسیاری از پدیده های طبیعی و پدیده های ناشی از فعالیت های پر انرژی در کیهان، نقش اساسی ایفا می کند.
