Х-лучами назвал открытое им в 1895 г. излучение немецкий физик В. К. Рентген, подчеркнув этим необычность их свойств. В самом деле, не видимые глазом лучи легко проникали через непрозрачную ткань, бумагу, дерево и даже металлы, засвечивая тщательно упакованную фотопластинку. Через несколько лет после этого открытия выяснилось, что Х-лучи, как и свет, — электромагнитное излучение. Оно занимает спектральную область между ультрафиолетовым и гамма-излучением. Длина волны у них в тысячи раз короче, чем у света, — от 10 12 до 10 5 см. Этим и объясняется высокая проницаемость Х-лучей, проходящих через большинство веществ, непроницаемых для световых волн.
В честь первооткрывателя Х-лучи стали называть рентгеновскими. А удивительные свойства этих лучей определили необычайно широкое поле их использования в самых разных областях науки и техники.
Источником рентгеновского излучения являются рентгеновские трубки. Простейшая из них — стеклянный баллон, в котором воздух сильно разрежен (давление 10—100 мкПа). Внутри баллона два металлических электрода — отрицательный катод и положительный анод. К ним приложено напряжение от 1 до 500 кВ, в зависимости от требуемых характеристик рентгеновского излучения. Под действием сильного электрического поля электроны, испускаемые поверхностью раскаленного катода, начинают двигаться к аноду, набирая высокую скорость. Достигнув анода, электроны резко затормаживаются при ударе о его поверхность, часть потерянной ими кинетической энергии преобразуется в электромагнитное излучение — рентгеновские лучи.
Сразу же после открытия рентгеновских лучей выяснилось одно из их замечательных свойств — фотографическое действие. Взаимодействуя с фотографической эмульсией, рентгеновские лучи, подобно свету, вызывают почернение светочувствительных зерен. Обнаружено также, что, несмотря на свою высокую проникающую способность, рентгеновские лучи все же ослабляются, проходя через вещество. Их энергия уменьшается тем сильнее, чем толще и плотнее материал, встречающийся на пути. На этих двух свойствах и основаны многие способы практического использования рентгеновских лучей.
Поместим между рентгеновской трубкой и фотопластинкой, упакованной в светонепроницаемый футляр, какой-нибудь предмет. Лучи, на пути которых оказался предмет, дойдут до пластинки несколько ослабленными по сравнению с остальной частью пучка. В результате на фотопластинке появится теневое изображение предмета. Если предмет неоднороден по своему составу, если какие-то его части, узлы, детали имеют большую плотность вещества, а другие — меньшую, то рентгеновские лучи отобразят на фотографии его внутреннюю структуру.
Такой метод исследования, когда с помощью рентгеновских лучей получают теневое фотографическое изображение объектов, называется рентгенографией. Очень часто вместо фотопластинки используют специальный флуоресцирующий экран, на котором рентгеновские лучи создают светящееся изображение. Этот метод визуального исследования объектов называют рентгеноскопией.
Рентгеновские лучи широко используются в медицине (см. Медицинская техника). Врачи получили возможность заглянуть внутрь организма. При просвечивании рентгеновскими лучами на пленке или экране создается такая картина: на светлом фоне наиболее темные, плотные тени дает скелет, мягкие ткани выглядят менее плотными, а наиболее прозрачными будут тени легочной ткани, содержащей воздух. Повреждение органов или тканей, например перелом кости, разрыв сосудов, воспалительный или опухолевый процесс проявляются как затемнение на обычно светлом фоне или, наоборот, посветление на темном.
На этом принципе основана рентгенодиагностика — распознавание болезней с помощью рентгеновских лучей.
Рентгеновские лучи широко применяются и в технике. Рентгенодефектоскопия позволяет исследовать внутреннее строение различных изделий, не разрушая их. Просвечивая материалы рентгеновскими лучами, можно обнаружить в них скрытые дефекты: трещины или раковины, проверить качество сварных швов, равномерность толщины стенок в трубах.
С помощью рентгеноспектрального анализа можно исследовать состав веществ, трудно разделимых методами аналитической химии, определять содержание редких элементов в рудах и т. п. А рентгеноструктурный анализ позволяет изучать строение тел на атомно-молекулярном уровне, микроструктуру живых клеток, структуру веществ и материалов.