x射線衍射儀的特性以及應用

    科學家們逐漸揭示了x射線衍射儀的本質，作為一種波長極短，能量很大的電磁波，x射線衍射儀的波長比可見光的波長更短(約在0.001～100納米，醫(yī)學上應用的x射線衍射儀波長約在0.001～0.1納米之間)，它的光子能量比可見光的光子能量大幾萬至幾十萬倍。因此，x射線衍射儀除具有可見光的一般性質外，還具有自身的特性。正由于x射線衍射儀的特性，使其在發(fā)現(xiàn)后不久，很快在物理學、工業(yè)、農業(yè)和醫(yī)學上得到廣泛的應用，特別是在醫(yī)學上，x射線衍射儀技術已成為對疾病進行診斷和治療的專門學科，在醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)中占有重要地位。

 

    1.x射線衍射儀的物理效應

 

    （1）穿透作用。x射線衍射儀因其波長短，能量大，照在物質上時，僅一部分被物質所吸收，大部分經由原子間隙而透過，表現(xiàn)出很強的穿透能力。x射線衍射儀穿透物質的能力與x射線衍射儀光子的能量有關，x射線衍射儀的波長越短，光子的能量越大，穿透力越強。x射線衍射儀的穿透力也與物質密度有關，利用差別吸收這種性質可以把密度不同的物質區(qū)分開來。（左圖為x射線衍射儀行李檢查儀）

 

    （2）電離作用。物質受x射線衍射儀照射時，可使核外電子脫離原子軌道產生電離。利用電離電荷的多少可測定x射線衍射儀的照射量，根據(jù)這個原理制成了x射線衍射儀測量儀器。在電離作用下，氣體能夠導電；某些物質可以發(fā)生化學反應；在有機體內可以誘發(fā)各種生物效應。

 

    （3）熒光作用。x射線衍射儀波長很短不可見，但它照射到某些化合物如磷、鉑氰化鋇、硫化鋅鎘、鎢酸鈣等時，可使物質發(fā)生熒光（可見光或紫外線），熒光的強弱與x射線衍射儀量成正比。這種作用是x射線衍射儀應用于透視的基礎，利用這種熒光作用可制成熒光屏，用作透視時觀察x射線衍射儀通過人體組織的影像，也可制成增感屏，用作攝影時增強膠片的感光量。

 

    （4）熱作用。物質所吸收的x射線衍射儀能大部分被轉變成熱能，使物體溫度升高。

 

    （5）干涉、衍射、反射、折射作用。這些作用在x射線衍射儀顯微鏡（左圖）、波長測定和物質結構分析中都得到應用。（右圖為澳大利亞制造的新型x射線衍射儀顯微鏡拍攝的物體內亞結構高分辨率圖像）

 

    2.x射線衍射儀的化學效應

 

    （1）感光作用。x射線衍射儀同可見光一樣能使膠片感光。膠片感光的強弱與x射線衍射儀量成正比，當x射線衍射儀通過人體時，因人體各組織的密度不同，對x射線衍射儀量的吸收不同，膠片上所獲得的感光度不同，從而獲得x射線衍射儀的影像。

 

    （2）著色作用。x射線衍射儀長期照射某些物質如鉑氰化鋇、鉛玻璃、水晶等，可使其結晶體脫水而改變顏色。

 

    3.x射線衍射儀的生物效應

 

    x射線衍射儀照射到生物機體時，可使生物細胞受到抑制、破壞甚至壞死，致使機體發(fā)生不同程度的生理、病理和生化等方面的改變。不同的生物細胞，對x射線衍射儀有不同的敏感度，可用于治療人體的某些疾病，特別是腫瘤的治療（右圖為治療腫瘤的X刀）。在利用x射線衍射儀的同時，人們發(fā)現(xiàn)了導致病人脫發(fā)、皮膚燒傷、工作人員視力障礙，白血病等射線傷害的問題，在應用x射線衍射儀的同時，也應注意其對正常機體的傷害，注意采取防護措施。