엑스선

엑스선 (X-ray) 또는 뢴트겐선(Röntgen ray)은 파장이 약 0.01 ~ 10 나노미터 범위의 전자기파의 일종이다. 1895년 독일의 물리학자 빌헬름 콘라트 뢴트겐(Wilhelm Conrad Röntgen)에 의해 발견되었으며, 물질을 투과하는 성질을 가지고 있어 의학, 산업, 과학 등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 뢴트겐은 이 발견으로 1901년 노벨 물리학상을 수상했다.

특성

• 투과성: 엑스선은 물질을 투과하는 성질을 가지고 있으며, 물질의 밀도에 따라 투과율이 달라진다. 이러한 특성을 이용하여 인체 내부의 뼈나 장기의 상태를 영상으로 확인할 수 있다.
• 이온화 능력: 엑스선은 물질을 이온화시키는 능력이 있다. 이온화는 세포의 DNA를 손상시킬 수 있으므로, 과도한 엑스선 노출은 인체에 해로울 수 있다.
• 직진성: 엑스선은 직진하는 성질을 가지고 있으며, 빛과 유사하게 반사, 굴절, 회절 등의 현상을 나타낸다.
• 형광 작용: 엑스선은 특정 물질에 형광을 일으키는 작용을 한다. 이러한 현상을 이용하여 엑스선 검출기를 제작할 수 있다.

발생 원리

엑스선은 주로 엑스선관(X-ray tube)에서 발생된다. 엑스선관은 진공 상태의 유리관 안에 필라멘트(음극)와 타겟(양극)으로 구성되어 있다. 필라멘트에 전류를 흘려주면 열전자가 방출되고, 이 열전자가 높은 전압으로 가속되어 타겟에 충돌하면서 엑스선이 발생한다. 엑스선 발생 과정에서 열도 함께 발생하므로, 타겟을 냉각시키는 장치가 필요하다.

활용 분야

• 의학: 엑스선 촬영은 뼈 골절, 폐렴, 종양 등을 진단하는 데 널리 사용된다. 또한, CT(Computed Tomography) 스캔은 엑스선을 이용하여 인체 내부의 3차원 영상을 얻는 기술이다.
• 산업: 엑스선은 비파괴 검사에 사용되어 제품의 결함이나 내부 구조를 확인하는 데 활용된다. 공항 보안 검색대에서 수하물 검사에도 사용된다.
• 과학: 엑스선은 결정 구조 분석, 재료 분석 등 다양한 과학 연구 분야에서 사용된다. 엑스선 회절(X-ray diffraction)은 물질의 결정 구조를 밝히는 데 사용되는 강력한 분석 기술이다.

안전

엑스선은 인체에 유해할 수 있으므로, 엑스선 촬영 시에는 필요한 최소한의 양으로 노출되도록 주의해야 한다. 특히 임산부나 어린이는 엑스선 노출에 더욱 민감하므로 특별한 주의가 필요하다. 의료기관에서는 엑스선 방호 장비를 사용하여 환자와 의료진의 안전을 확보하고 있다.